CN115699403A - 锂沉淀检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的实施例的一种锂沉淀检测装置包括：测量单元，该测量单元被配置成计算在充电过程中电池的充电量并且计算在放电过程中电池的放电量；以及控制单元，该控制单元被配置成估计在充电过程和放电过程中电池的SOC，并且基于所估计的SOC、充电量和放电量来判断锂沉淀是否发生在电池中。

Description

锂沉淀检测装置和方法
技术领域
本申请要求于2021年4月28日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2021-0055289的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。
本公开涉及一种锂沉淀检测装置和方法，更具体地，涉及一种用于检测锂金属是否被沉淀到电池单体的锂沉淀检测装置和方法。
背景技术
最近，对诸如笔记本计算机、视频相机和便携式电话的便携式电子产品的需求已经急剧增加，并且已经认真开发了电动车辆、能量存储电池、机器人、卫星等。因此，正在积极地研究允许重复充电和放电的高性能电池。
目前市售的电池包括镍镉电池、氢镍电池、镍锌电池、锂电池等。在它们当中，因为锂电池与镍基电池相比几乎没有记忆效应并且还具有非常低的自放电率和高能量密度，锂电池备受关注。
尽管在高容量和高密度方面正在对这些电池进行许多研究，但是寿命和安全改进也是重要的。为此，有必要抑制在电极表面上与电解质的分解反应，并且防止过充电和过放电。
特别地，有必要防止锂被沉淀(镀析出，Li-析出)在负极的表面上。当锂被沉淀在负极的表面上时，它引起与电解质的副反应并且改变电池的动能平衡，其导致电池劣化。另外，因为负极表面上的锂金属沉淀可能引起电池的内部短路，所以存在由于内部短路而引起的着火和爆炸的风险。因此，有必要开发一种能够检测锂金属是否被沉淀在负极的表面上的技术。
发明内容
技术问题
设计本公开以解决相关领域的问题，并且因此本公开涉及提供一种能够基于电池单体的充电量和放电量来以非破坏性方式检测锂金属是否被沉淀的沉淀检测装置和方法。
本公开的这些和其他目标和优点可以从以下详细描述中理解并且将从本公开的示例性实施例变得更加完全显而易见。此外，将容易理解，本公开的目标和优点可以由随附权利要求及其组合中示出的装置来实现。
技术方案
根据本公开的一个方面的一种锂沉淀检测装置可以包括：测量单元，该测量单元被配置成计算在充电过程中电池单体的充电量并且计算在放电过程中电池单体的放电量；以及控制单元，该控制单元被配置成估计在充电过程和放电过程中电池单体的SOC，并且基于所估计的SOC、充电量和放电量来判断锂沉淀是否发生在电池单体中。
控制单元可以被配置成：比较充电量和放电量的大小，并且根据比较结果来判断锂沉淀是否发生在电池单体中。
控制单元可以被配置成：当放电量超过充电量时，判断锂沉淀发生。
控制单元可以被配置成：当充电开始时间处的SOC与放电结束时间处的SOC相同并且充电结束时间处的SOC与放电开始时间处的SOC相同时，通过比较放电量和充电量来判断锂沉淀是否发生。
控制单元可以被配置成：当充电开始时间处的SOC与放电结束时间处的SOC不同或者充电结束时间处的SOC与放电开始时间处的SOC不同时，校正放电量和充电量，并且根据所校正的放电量和所校正的充电量的比较结果来判断锂沉淀是否发生。
控制单元可以被配置成：计算充电开始时间处的SOC与充电结束时间处的SOC之间的充电SOC偏差，并且基于所计算的充电SOC偏差来校正充电量。
控制单元可以被配置成：计算放电开始时间处的SOC与放电结束时间处的SOC之间的放电SOC偏差，并且基于所计算的放电SOC偏差来校正放电量。
控制单元可以被配置成将电池单体的充电C-速率和放电C-速率发送到能够对电池单体进行充电和放电的充电和放电设备。
控制单元可以被配置成：当放电量等于或小于充电量并且放电量与充电量之间的差等于或小于预设标准值时，降低充电C-速率和放电C-速率，并且将降低的充电C-速率和降低的放电C-速率发送到充电和放电设备。
控制单元可以被配置成：基于根据降低的充电C-速率的充电过程中电池单体的充电量和根据降低的放电C-速率的放电过程中电池单体的放电量来再次判断锂沉淀是否发生。
控制单元可以被配置成将充电C-速率与放电C-速率设定为相同。
测量单元可以被配置成通过对从充电开始时间到充电结束时间的充电电流进行积分来计算充电量。
测量单元可以被配置成通过对从放电开始时间到放电结束时间的放电电流进行积分来计算放电量。
根据本公开的另一方面的一种电池组可以包括根据本公开的一个方面的锂沉淀检测装置。
根据本公开的再一方面的一种锂沉淀检测方法可以包括：充电/放电量计算步骤，计算在充电过程中电池单体的充电量并且计算在放电过程中电池单体的放电量；SOC估计步骤，估计在充电过程和放电过程中电池单体的SOC；以及锂沉淀判断步骤，基于所估计的SOC、充电量和放电量来判断锂沉淀是否发生在电池单体中。
有益的效果
根据本公开的一个方面，该锂沉淀检测装置具有通过比较操作中的电池单体的充电量和放电量来快速判定锂是否被沉淀的优点。
本公开的效果不限于上述效果，并且其他未提到的效果将由本领域技术人员从权利要求的描述中清楚地理解。
附图说明
附图图示本公开的优选实施例，并且与前述公开内容一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，并且因此，本公开不应被理解为限于附图。
图1是示意性示出根据本公开的实施例的锂沉淀检测装置的图。
图2是示意性示出根据本公开的实施例的电池单体的充电和放电行为的图。
图3和图4是示意性示出根据本公开的实施例的第一单体的充电量和放电量的图。
图5和图6是示意性示出根据本公开的实施例的第二单体的充电量和放电量的图。
图7是示意性示出根据本公开的另一实施例的电池组的示例性配置的图。
图8是示意性示出根据本公开的再一实施例的锂沉淀检测方法的图。
具体实施方式
应当理解，本说明书和随附权利要求中使用的术语不应当被理解为限于一般和词典含义，而是在允许发明人为了最好的说明而适当地定义术语的原则上，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。
因此，本文中提出的描述仅仅是仅出于说明的目的的优选示例，而不旨在限制本公开的范围，因此应当理解，能够在不脱离本公开的范围的情况下对本公开进行其他等同和修改。
另外，在描述本公开中，当认为相关已知元件或功能的详细描述致使本公开的关键主题模糊不清时，在本文中省略该详细描述。
包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语可以被用于将各种元件当中的一个元件与另一个区分开，但是不旨在通过这些术语来限制这些元件。
在整个本说明书中，当部分被称为“包括”或“包含”任何元件时，其意味着该部分可以进一步包括其他元件，而不排除其他元件，除非另外特别说明。
另外，在整个本说明书中，当部分被称为被“连接”到另一部分时，不限于它们被“直接连接”的情况，而是还包括其中它们利用插入在它们之间的另一元件“间接连接”的情况。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。
图1是示意性示出根据本公开的实施例的锂沉淀检测装置100的图。
参考图1，锂沉淀检测装置100可以包括测量单元110和控制单元120。
测量单元110可以被配置成计算在充电过程中电池单体10的充电量并且计算在放电过程中电池单体10的放电量。
这里，电池单体10意指具有负极端子和正极端子的物理上可分离的一个独立单体。例如，锂离子电池或锂聚合物电池可以被认为是电池单体10。
具体地，测量单元110可以被配置成通过对从充电开始时间到充电结束时间的充电电流进行积分来计算充电量。而且，测量单元110可以被配置成通过对从放电开始时间到放电结束时间的放电电流进行积分来计算放电量。
图2是示意性示出根据本公开的实施例的电池单体10的充电和放电行为的图。
在图2的实施例中，电池单体10可以在时间点t1处开始充电并且在时间点t2处结束充电。在从时间点t1到时间点t2的充电过程中，测量单元110可以通过对电池单体10的充电电流进行积分来计算第一充电量(ΔIC1)。在下文中，电池单体10可以从时间点t2到时间点t3被维持处于空闲状态。
电池单体10可以在时间点t3处开始放电并且在时间点t4处结束放电。在从时间点t3到时间点t4的放电过程中，测量单元110可以通过对电池单体10的放电电流进行积分来计算第一放电量(ΔID1)。在下文中，电池单体10可以从时间点t4到时间点t5被维持处于空闲状态。
电池单体10可以在时间点t5处开始充电并且在时间点t6处结束充电。在从时间点t5到时间点t6的充电过程中，测量单元110可以通过对电池单体10的充电电流进行积分来计算第二充电量(ΔIC2)。在下文中，电池单体10可以从时间点t6到时间点t7被维持处于空闲状态。
电池单体10可以在时间点t7处开始放电并且在时间点t8处结束放电。在从时间点t7到时间点t8的放电过程中，测量单元110可以通过对电池单体10的放电电流进行积分来计算第二放电量(ΔID2)。在下文中，电池单体10可以从时间点t8被维持处于空闲状态。
控制单元120可以被配置成估计在充电过程和放电过程中电池单体10的充电状态(SOC)。
优选地，控制单元120可以估计在充电开始时间、充电结束时间、放电开始时间和放电结束时间处电池单体10的SOC。
例如，控制单元120可以使用扩展卡尔曼滤波器来估计电池单体10的SOC。为此，测量单元110可以被配置成进一步测量电池单体10的开路电压(OCV)。另外，控制单元120可以基于由测量单元110在充电开始时间、充电结束时间、放电开始时间和放电结束时间中的每一个处测量的OCV来估计在每个时间点处的SOC。
作为另一示例，控制单元120可以使用扩展卡尔曼滤波器来估计在充电开始时间和放电开始时间处的SOC，并且使用库仑计数法基于由测量单元110计算的充电量和放电量来估计在充电结束时间和放电结束时间处的SOC。
在图2的实施例中，为便于说明，假设其中电池单体10被维持处于空闲状态的时间点t2到时间点t3期间和时间点t4到时间点t5期间电池单体10的SOC被维持相同。控制单元120可以将在时间点t1处电池单体10的SOC估计为SOC1，并且可以将在时间点t2处电池单体10的SOC估计为SOC4。控制单元120可以将在时间点t3处电池单体10的SOC估计为SOC4，并且可以将在时间点t4处电池单体10的SOC估计为SOC2。控制单元120可以将在时间点t5处电池单体10的SOC估计为SOC2，并且可以将在时间点t6处电池单体10的SOC估计为SOC3。控制单元120可以将在时间点t7处电池单体10的SOC估计为SOC3，并且可以将在时间点t8处电池单体10的SOC估计为SOC2。
控制单元120可以被配置成基于所估计的SOC、充电量和放电量来判断锂沉淀是否发生在电池单体10中。
具体地，控制单元120可以被配置成比较充电量和放电量的大小。
例如，在图2的实施例中，控制单元120可以比较第一充电量(ΔIC1)和第一放电量(ΔID1)的大小。而且，控制单元120可以比较第二充电量(ΔIC2)和第二放电量(ΔID2)的大小。
另外，控制单元120可以被配置成根据比较结果来判断锂沉淀是否发生在电池单体10中。
具体地，当放电量超过充电量时，控制单元120可以被配置成判断锂被沉淀。
例如，当放电量小于充电量时，控制单元120可以判断锂未被沉淀在电池单体10的负极的表面上。相反，当放电量超过充电量时，控制单元120可以判断锂被沉淀在电池单体10的负极的表面上。
通常，在制造电池单体10的过程中，负极容量被设定为大于正极容量。通过将负极的总容量除以正极的总容量获得的值被称作N/P比，并且N/P比对电池的安全和容量具有显著影响并且因此通常具有1或更大的值。优选地，电池单体10被制造为使得N/P比超过1。
根据本公开的实施例的锂沉淀检测装置100具有通过比较操作中的电池单体10的充电量和放电量来判断N/P比的变化行为并且根据N/P比的变化行为来快速判定锂沉淀是否发生的优点。因此，存在的优点是快速判断锂沉淀是否发生，而不分析由于电池单体10的肿胀而引起的厚度变化或执行volcano分析(分析表示容量(Q)与微分电压(dV/dQ)之间的对应关系的Q-dV/dQ曲线或表示电压(V)与微分容量(dQ/dV)之间的对应关系的V-dQ/dV曲线)
同时，设置到锂沉淀检测装置100的控制单元120可以任选地包括本领域中已知的处理器、专用集成电路(ASIC)、另一芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、以及数据处理设备等以执行本公开中执行的各种控制逻辑。另外，当控制逻辑以软件实现时，控制单元120可以被实现为程序模块的集合。此时，程序模块可以被存储在存储器中并且由控制单元120执行。存储器可以被设置在控制单元120之中或之外并且可以通过各种公知的手段连接到控制单元120。
另外，锂沉淀检测装置100可以进一步包括存储单元130。存储单元130可以存储对于锂沉淀检测装置100的每个组件的操作和功能必要的数据或程序、在执行操作或功能的过程中生成的数据等。存储单元130在其种类上不受特别限制，只要它是能够记录、擦除、更新和读取数据的已知信息存储装置即可。作为示例，信息存储装置可以包括RAM、闪存、ROM、EEPROM、寄存器等。另外，存储单元130可以存储程序代码，在程序代码中定义能够由控制单元120执行的过程。
例如，存储单元130可以存储由测量单元110计算的充电量和放电量。而且，存储单元130可以存储由控制单元120估计的电池单体10的SOC。
更具体地，当充电开始时间的SOC和放电结束时间的SOC是相同的并且充电结束时间的SOC和放电开始时间的SOC是相同的时，控制单元120可以被配置成通过比较放电量和充电量来判断锂沉淀是否发生。
例如，在图2的实施例中，在从时间点t5到时间点t6的充电过程和从时间点t7到时间点t8的放电过程中的放电深度(DOD)可以是相同的。具体地，充电过程中的DOD和放电过程中的DOD可以是相同的，为“SOC3-SOC2”。
即，当在充电过程和放电过程中的DOD是相同的时，控制单元120可以直接比较由测量单元110计算的放电量和充电量。另外，当放电量超过充电量时，控制单元120可以判断锂金属被沉淀在电池单体10的负极中。
另一方面，在图2的实施例中，从时间点t1到时间点t2的充电过程中的DOD和从时间点t3到时间点t4的放电过程中的DOD可以是不同的。具体地，因为充电过程中的DOD是“SOC4–SOC1”并且放电过程中的DOD是“SOC4-SOC2”，所以充电过程中的DOD与放电过程中的DOD可以相差多达“SOC2–SOC1”。
因此，当在充电过程和放电过程中的DOD是不同的时，不能够通过直接比较充电量和放电量来准确地判断锂沉淀是否发生在电池单体10中。这是因为，由于充电过程中的DOD大于放电过程中的DOD，甚至当锂金属被沉淀在电池单体10的负极上时，放电量可能被计算为小于充电量。
因此，当充电开始时间处的SOC和放电结束时间处的SOC是不同的或者充电结束时间处的SOC和放电开始时间处的SOC是不同的时，控制单元120可以被配置成校正放电量和充电量，并且根据经校正的放电量和经校正的充电量的比较结果来判断锂沉淀是否发生。
例如，在图2的实施例中，作为充电开始时间的时间点t1和作为放电结束时间的时间点t4可以是彼此不同的。在这种情况下，当基于直接比较第一充电量(ΔIC1)和第一放电量(ΔID1)的结果来判断锂沉淀是否发生时，结果可能是不准确的。因此，控制单元120可以分别校正第一充电量(ΔIC1)和第一放电量(ΔID1)。
具体地，控制单元120可以被配置成计算充电开始时间处的SOC与充电结束时间处的SOC之间的充电SOC偏差，并且基于所计算的充电SOC偏差来校正充电量。
例如，在图2的实施例中，控制单元120可以计算“SOC4-SOC1”的公式以计算时间点t1处的SOC与时间点t2处的SOC之间的充电SOC偏差。另外，控制单元120可以通过计算“第一充电量(ΔIC1)÷(SOC4-SOC1)”的公式来校正第一充电量(ΔIC1)。
另外，控制单元120可以被配置成计算放电开始时间处的SOC与放电结束时间处的SOC之间的放电SOC偏差，并且基于所计算的放电SOC偏差来校正放电量。
例如，在图2的实施例中，控制单元120可以计算“SOC4–SOC2”的公式以计算时间点t3处的SOC与时间点t4处的SOC之间的放电SOC偏差。另外，控制单元120可以通过计算“第一放电量(ΔID1)÷(SOC4–SOC2)”的公式来校正第一放电量(ΔID1)。
另外，控制单元120可以基于比较经校正的第一充电量和经校正的第一放电量的大小的结果来判断锂沉淀是否发生。
例如，当经校正的第一放电量超过经校正的第一充电量时，控制单元120可以判断锂被沉淀在电池单体10中。相反，如果经校正的第一放电量小于或等于经校正的第一充电量，则控制单元120可以判断锂未被沉淀在电池单体10中。
即，当充电过程中的DOD和放电过程中的DOD是不同的时，锂沉淀检测装置100可以基于经校正的放电量和经校正的充电量来更准确地判断锂沉淀是否发生。
图3和图4是示意性示出根据本公开的实施例的第一单体的充电量和放电量的图。
具体地，图3是示出当第一单体处于BOL(寿命开始)状态时根据C-速率(电流速率)的充电量和放电量的图。图4是示出当第一单体处于MOL(寿命中期)状态时根据C-速率的充电量和放电量的图。这里，第一单体可以从3％SOC被充电到98％SOC并且从98％SOC被放电到3％SOC。
这里，充电和放电C-速率可以由控制单元120在1C和0.05C的范围内设定。优选地，充电和放电C-速率可以在0.5C和0.05C的范围内设定。
参考图3，当第一单体处于BOL状态时，充电量可以总是大于放电量。即，当充电C-速率和放电C-速率分别是0.4C、0.3C、0.2C和0.1C时，充电量可以大于或等于放电量。因此，控制单元120可以判断锂金属未被沉淀在处于BOL状态的第一单体中。
另一方面，参考图4，当第一单体处于MOL状态时，当充电C-速率和放电C-速率是0.1C时，放电量可以超过充电量。在这种情况下，因为放电量超过充电量，所以控制单元120可以判断锂金属被沉淀在处于MOL状态的第一单体中。
图5和图6是示意性示出根据本公开的实施例的第二单体的充电量和放电量的图。
具体地，图5是示出当第二单体处于BOL状态时根据C-速率的充电量和放电量的图。图6是示出当第二单体处于MOL状态时根据C-速率的充电量和放电量的图。这里，第二单体可以从3％SOC被充电到98％SOC并且从98％SOC被放电到3％SOC。
参考图5，当第二单体处于BOL状态时，充电量可以总是大于放电量。即，当充电C-速率和放电C-速率分别是0.4C、0.3C、0.2C和0.1C时，充电量可以大于或等于放电量。因此，控制单元120可以判断锂金属未被沉淀在处于BOL状态的第二单体中。
另一方面，参考图6，当第二单体处于MOL状态时，当充电C-速率和放电C-速率是0.3C、0.2C或0.1C时，放电量可以超过充电量。在这种情况下，因为放电量超过充电量，所以控制单元120可以判断锂金属被沉淀在处于MOL状态的第二单体中。
因为电池单体10被制造成具有1或更大(优选地，大于1)的N/P比，所以在低电流(例如，0.1C)充电和放电过程中，在处于BOL状态的电池单体10中充电量可以总是等于或大于放电量。另一方面，在处于劣化的MOL状态的电池单体10中，金属锂可以被沉淀在负极的表面上，并且在由沉淀的金属锂进行的低电流充电和放电过程中放电量可以相反地大于充电量。因此，锂沉淀检测装置100可以通过比较电池单体10的充电量和放电量来快速且准确地检测锂沉淀是否发生。
例如，控制单元120可以被配置成将充电C-速率和放电C-速率设定为相同。
参考图3到图6的实施例，充电量可以随着充电C-速率改变而变化，并且放电量可以随着放电C-速率改变而变化。
作为特定示例，在图3的实施例中，当第一单体以0.2C或0.1C被充电并且以0.4C被放电时，放电量可以超过充电量。即，即使锂未被沉淀在处于BOL状态的第一单体中，放电量也可以由于充电C-速率与放电C-速率之间的差而超过充电量。
因此，当检测锂沉淀是否发生时，控制单元120可以将充电C-速率和放电C-速率设定为相同，由此防止由C-速率差而引起的对锂沉淀的错误检测。
控制单元120可以被配置成将电池单体10的充电C-速率和放电C-速率发送到能够对电池单体10进行充电和放电的充电和放电设备2。
这里，充电和放电设备2可以被连接到电池单体10并且被配置成根据由控制单元120设定的充电C-速率来对电池单体10进行充电。另外，充电和放电设备2可以被配置成根据由控制单元120设定的放电C-速率来对电池单体10进行放电。
当放电量小于或等于充电量并且放电量与充电量之间的差小于或等于预设标准值时，控制单元120可以被配置成降低充电C-速率和放电C-速率并且将降低的充电C-速率和降低的放电C-速率发送到充电和放电设备2。
例如，在图4的实施例中，假设控制单元120将充电C-速率和放电C-速率设定为0.2C，并且由测量单元110计算的充电量与放电量之间的差等于或小于标准值。控制单元120可以将充电C-速率和放电C-速率降低到小于0.2C的0.1C，并且将关于降低的充电C-速率和降低的放电C-速率的信息发送到充电和放电设备2。
另外，控制单元120可以被配置成基于根据降低的充电C-速率的充电过程中电池单体10的充电量和根据降低的放电C-速率的放电过程中电池单体10的放电量来再次判断锂沉淀是否发生。
在前一个实施例中，充电和放电设备2可以从控制单元120接收降低到0.1C的充电C-速率和放电C-速率，并且以接收到的充电C-速率(0.1C)和接收到的放电C-速率(0.1C)对电池单体10进行放电。基于0.1C，电池单体10的放电量超过充电量，因此控制单元120可以判断锂被沉淀在处于MOL状态的第一单体中。
作为另一示例，在图6的实施例中，假设控制单元120将充电C-速率和放电C-速率设定为0.5C，并且由测量单元110计算的充电量与放电量之间的差等于或小于标准值。控制单元120可以将充电C-速率和放电C-速率降低到小于0.5C的0.4C，并且将关于降低的充电C-速率和降低的放电C-速率的信息发送到充电和放电设备2。充电和放电设备2可以从控制单元120接收降低到0.4C的充电C-速率和放电C-速率，并且以接收到的充电C-速率(0.4C)和放电C-速率(0.4C)对电池单体10进行充电和放电。基于0.4C，电池单体10的放电量小于或等于充电量，但是放电量与充电量之间的差可以仍然小于或等于标准值。
控制单元120可以将充电C-速率和放电C-速率降低到小于0.4C的0.3C，并且将关于降低的充电C-速率和降低的放电C-速率的信息发送到充电和放电设备2。充电和放电设备2可以从控制单元120接收降低到0.3C的充电C-速率和放电C-速率，并且以接收到的充电C-速率(0.3C)和放电C-速率(0.3C)对电池单体10进行充电和放电。基于0.3C，因为电池单体10的放电量超过充电量，所以控制单元120可以判断锂被沉淀在处于MOL状态的第二单体中。
即，当放电量与充电量之间的差小于或等于标准值时，锂沉淀检测装置100可以在降低充电C-速率和放电C-速率的同时再次判断锂沉淀是否发生。因此，锂沉淀检测装置100具有在初始阶段中在相对较高的C-速率下快速检测锂沉淀是否发生、并且当放电量与充电量之间的差小于或等于标准值时在降低C-速率的同时精确地检测锂沉淀是否发生的优点。
另外，当放电量小于或等于充电量并且放电量与充电量之间的第一差大于或等于标准值时，控制单元120可以降低充电C-速率和放电C-速率并且然后再次计算放电量与充电量之间的第二差。如果第二差也大于或等于标准值但是第二差小于第一差，则控制单元120可以再次降低充电C-速率和放电C-速率并且然后计算放电量与充电量之间的第三差。
如果由于充电C-速率和放电C-速率而引起的放电量与充电量之间的差大于或等于标准值但是根据降低的充电C-速率和降低的放电C-速率计算的放电量与充电量之间差的倾向于逐渐减小，则控制单元120可以在降低充电C-速率和放电C-速率的同时比较放电量和充电量。
即，如果充电量与放电量之间的差也倾向于随着充电C-速率和放电C-速率被降低而减小，则因为可以判断在低电流充电和放电中锂金属被沉淀，所以控制单元120可以在降低充电C-速率和放电C-速率的同时比较充电量和放电量。
例如，在图4的实施例中，假设充电C-速率和放电C-速率最初被设定为0.4C。当充电和放电C-速率是0.4C时，放电量可以小于充电量，并且放电量与充电量之间的第一差可以大于或等于标准值。控制单元120可以将充电C-速率和放电C-速率降低到0.3C并且比较放电量和充电量。当充电和放电C-速率是0.3C时，放电量小于充电量，并且放电量与充电量之间的第二差大于或等于标准值。然而，因为第二差相比第一差被降低，所以控制单元120可以将充电C-速率和放电C-速率降低到0.2C并且再次比较放电量和充电量。当充电和放电C-速率是0.2C时，放电量小于充电量，并且放电量与充电量之间的第三差小于或等于标准值。然而，因为第三差相比第二差被降低，所以控制单元120可以将充电C-速率和放电C-速率降低到0.1C并且再次比较放电量和充电量。当充电和放电C-速率是0.1C时，因为放电量超过充电量，所以控制单元120可以判断锂金属被沉淀在电池单体10中。
即，当放电量小于充电量但是放电量与充电量之间的差倾向于随着充电和放电C-速率减小而减小时，锂沉淀检测装置100具有在降低充电和放电C-速率的同时判断锂金属是否被沉淀的优点。
根据本公开的锂沉淀检测装置100可以被应用于BMS(电池管理系统)。也就是说，根据本公开的BMS可以包括上述锂沉淀检测装置100。在该配置中，锂沉淀检测装置100的至少一些组件可以通过补充或添加常规BMS中包括的配置的功能来实现。例如，锂沉淀检测装置100的测量单元110、控制单元120和存储单元130可以被实现为BMS的组件。
另外，根据本公开的锂沉淀检测装置100可以被设置到电池组1。也就是说，根据本公开的电池组1可以包括上述锂沉淀检测装置100和至少一个电池单体10。另外，电池组1可以进一步包括电气设备(继电器、保险丝等)和外壳。
图7是示意性示出根据本公开的另一实施例的电池组1的示例性配置的图。
参考图7，电池组1可以包括电池单体10和锂沉淀检测装置100。
电池单体10的正极端子可以被连接到电池组1的正极端子(P+)，并且电池单体10的负极端子可以被连接到电池组1的负极端子(P-)。
测量单元110可以被连接到第一感测线SL1、第二感测线SL2、以及第三感测线SL3。具体地，测量单元110可以通过第一感测线SL1被连接到电池单体10的正极端子，并且可以通过第二感测线SL2被连接到电池单体10的负极端子。测量单元110可以基于在第一感测线SL1和第二感测线SL2中的每一个处测量到的电压来测量电池单体10的电压。
另外，测量单元110可以通过第三感测线SL3被连接到电流测量单元A。例如，电流测量单元A可以是能够测量电池单体10的充电电流和放电电流的安培计或分流电阻器。测量单元110可以通过经由第三感测线SL3测量电池单体10的充电电流来计算充电量。而且，测量单元110可以通过经由第三感测线SL3测量电池单体10的放电电流来计算放电量。
充电和放电设备2可以具有连接到电池组1的正极端子(P+)的一端和连接到电池组1的负极端子(P-)的另一端。因此，电池单体10的正极端子、电池组1的正极端子(P+)、充电和放电设备2、电池组1的负极端子(P-)、以及电池单体10的负极端子可以被电连接。
另外，充电和放电设备2可以被连接以与控制单元120通信。充电和放电设备2可以根据从控制单元120接收到的充电C-速率来对电池单体10进行充电并且根据从控制单元120接收到的放电C-速率来对电池单体10进行放电。
图8是示意性示出根据本公开的再一实施例的锂沉淀检测方法的图。
优选地，锂沉淀检测方法的每个步骤可以由锂沉淀检测装置100执行。在下文中，为便于说明，将省略或简要描述与前述内容重叠的内容。
参考图8，锂沉淀检测方法可以包括充电/放电量计算步骤(S100)、SOC估计步骤(S200)、以及锂沉淀判断步骤(S300)。
充电/放电量计算步骤(S100)是计算在充电过程中电池单体10的充电量并且计算在放电过程中电池单体10的放电量的步骤，并且可以由测量单元110执行。
例如，测量单元110可以通过将充电过程中的充电电流进行累积来计算充电量，并且通过将放电过程中的放电电流进行累积来计算放电量。优选地，充电过程中的充电C-速率和放电过程中的放电C-速率可以是相同的。
SOC估计步骤(S200)是估计充电过程和放电过程中电池单体10的SOC的步骤，并且可以由控制单元120执行。
例如，控制单元120可以在充电开始时间、充电结束时间、放电开始时间和放电结束时间中的每一个处估计电池单体10的SOC。在SOC估计过程中，可以应用扩展卡尔曼滤波器和/或安培计数法。
锂沉淀判断步骤(S300)是基于所估计的SOC、充电量和放电量来判断锂沉淀是否发生在电池单体10中的步骤，并且可以由控制单元120执行。
具体地，控制单元120可以判断充电开始时间处的SOC和放电结束时间处的SOC是否是相同的以及充电结束时间处的SOC和放电开始时间处的SOC是否是相同的。
例如，当充电开始时间处的SOC和放电结束时间处的SOC是相同的并且充电结束时间处的SOC和放电开始时间处的SOC是相同的时，控制单元120可以基于直接比较由测量单元110计算的放电量和充电量的结果来判断锂沉淀是否发生在电池单体10中。
作为另一示例，当充电开始时间处的SOC和放电结束时间处的SOC是不同的或者充电结束时间处的SOC和放电开始时间处的SOC是不同的时，控制单元120可以校正由测量单元110计算的充电量和放电量。具体地，控制单元120可以根据充电过程中的SOC偏差来校正充电量并且根据放电过程中的SOC偏差来校正放电量。另外，控制单元120可以基于直接比较经校正的充电量和经校正的放电量的结果来判断锂沉淀是否发生在电池单体10中。
锂沉淀检测方法具有通过比较在电池单体10的充电和放电过程中的充电量和放电量来快速且准确地诊断锂金属是否被沉淀的优点。
上述本公开的实施例可以不仅通过装置和方法来实现，而且可以通过实现对应于本公开的实施例的配置的功能的程序或该程序被记录于其上的记录介质来实现。程序或记录介质可以由本领域技术人员从实施例的以上描述中容易地实现。
已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细描述和特定示例在指示本公开的优选实施例的同时仅通过说明的方式给出，因为在本公开的范围内的各种改变和修改将从该详细描述对本领域技术人员变得显而易见。
另外，可以在不脱离本公开的技术方面的情况下由本领域技术人员对上文描述的本公开进行许多替代、修改和改变，并且本公开不限于上述实施例和附图，并且每个实施例可以部分或整体选择性地组合以允许各种修改。
(附图标记)
1：电池组
2：充电和放电设备
10：电池单体
100：锂沉淀检测装置
110：测量单元
120：控制单元
130：存储单元

Claims (13)

1.一种锂沉淀检测装置，包括：
测量单元，所述测量单元被配置成计算在充电过程中电池单体的充电量并且计算在放电过程中所述电池单体的放电量；以及
控制单元，所述控制单元被配置成估计在所述充电过程和所述放电过程中所述电池单体的SOC，并且基于所估计的SOC、所述充电量和所述放电量来判断锂沉淀是否发生在所述电池单体中。
2.根据权利要求1所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成：比较所述充电量和所述放电量的大小，并且根据比较结果来判断所述锂沉淀是否发生在所述电池单体中。
3.根据权利要求2所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成：当所述放电量超过所述充电量时，判断所述锂沉淀发生。
4.根据权利要求2所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成：当充电开始时间处的SOC与放电结束时间处的SOC相同并且充电结束时间处的SOC与放电开始时间处的SOC相同时，通过比较所述放电量和所述充电量来判断所述锂沉淀是否发生。
5.根据权利要求2所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成：当充电开始时间处的SOC与放电结束时间处的SOC不同或者充电结束时间处的SOC与放电开始时间处的SOC不同时，校正所述放电量和所述充电量，并且根据所校正的放电量和所校正的充电量的比较结果来判断所述锂沉淀是否发生。
6.根据权利要求5所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成：计算所述充电开始时间处的SOC与所述充电结束时间处的SOC之间的充电SOC偏差，并且基于所计算的充电SOC偏差来校正所述充电量，以及
其中，所述控制单元被配置成：计算所述放电开始时间处的SOC与所述放电结束时间处的SOC之间的放电SOC偏差，并且基于所计算的放电SOC偏差来校正所述放电量。
7.根据权利要求2所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成将所述电池单体的充电C-速率和放电C-速率发送到能够对所述电池单体进行充电和放电的充电和放电设备。
8.根据权利要求7所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成：当所述放电量等于或小于所述充电量并且所述放电量与所述充电量之间的差等于或小于预设标准值时，降低所述充电C-速率和所述放电C-速率，并且将降低的充电C-速率和降低的放电C-速率发送到所述充电和放电设备。
9.根据权利要求8所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成：基于根据降低的充电C-速率的充电过程中所述电池单体的充电量和根据降低的放电C-速率的放电过程中所述电池单体的放电量来再次判断所述锂沉淀是否发生。
10.根据权利要求7所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述控制单元被配置成将所述充电C-速率与所述放电C-速率设定为相同。
11.根据权利要求1所述的锂沉淀检测装置，
其中，所述测量单元被配置成通过对从充电开始时间到充电结束时间的充电电流进行积分来计算所述充电量，以及
其中，所述测量单元被配置成通过对从放电开始时间到放电结束时间的放电电流进行积分来计算所述放电量。
12.一种包括根据权利要求1至11中的任一项所述的锂沉淀检测装置的电池组。
13.一种锂沉淀检测方法，包括：
充电/放电量计算步骤，计算在充电过程中电池单体的充电量并且计算在放电过程中所述电池单体的放电量；
SOC估计步骤，估计在所述充电过程和所述放电过程中所述电池单体的SOC；以及
锂沉淀判断步骤，基于所估计的SOC、所述充电量和所述放电量来判断锂沉淀是否发生在所述电池单体中。
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