TW201524077A - 電池健康狀態分析方法 - Google Patents

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guo-sheng Fu
Bing-Lin Guo
tong-jin Li
Zheng-Xiong Zhan
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Nat Inst Chung Shan Science & Technology
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本發明係提供一種電池健康狀態分析方法，係利用兩階段電流脈衝測試法量測電池的健康狀態，相較於前案技術，本發明可更精確地掌握電池的健康狀態，且可在使用過程中隨時偵測電池組狀況以進行安全性預測。

Description

電池健康狀態分析方法
本發明係與電池狀態偵測技術有關，特別係指一種可在電池使用過程中隨時得知電池健康狀態之電池健康狀態分析方法。
由於鋰電池的高能量密度與輕量化，近年來已經成為電子用品的能源首選，也逐漸在動力能源上普及化。然而較大型的應用例如：電動車具、家庭發電及儲電系統等通常使用多個電池串/並聯(視容量及電壓需求)的電池組。針對較大型鋰離子電池組系統的管理首重使用的穩定性，習知有許多方式對電池組的性能穩定性提出改良方式。而針對電池組中個別電池的管理則使用外加保護/平衡電路的方式，即由電路偵測出狀態較差的電池，用其他狀態相對正常的電池補充電壓/電容量，以達到每顆電池性能平均的狀態。惟，目前一般的電池管理系統(BMS)僅具監控電芯電壓及平衡功能等，尚無法對各電芯的健康狀態(SOH)做有效判別，也無法兼顧電池組安全性的保障。
鑒於傳統技術之缺點，本發明係提供一種電池健康狀態分析方法，係利用兩階段電流脈衝測試法量測電池的健康狀態，相較於前案技術，本發明可更精確地掌握電池的健康狀態，且可在使用過程中隨時偵測電池組狀況以進行安全性預測。
本發明係提供一種電池健康狀態分析方法，其步驟包括：在電池處於非使用狀態時，對該電池進行兩階段電流脈衝偵測，得到一初始測試電壓差值；以一電流速率參數對該初始測試電壓差值做線性回歸計算，得到該電池之健康標準曲線；在電池處於使用狀態時，對該電池進行兩階段電流脈衝偵測，得到一運作測試電壓差值；將該運作測試電壓差值 代入該健康標準曲線計算，得到一放電電流速率參數；將該電池之放電電流除以該放電電流速率參數，得到一當前電容量值；將該當前電容量值除以該電池之理論電容量值，即可得一電池健康狀態值。
以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖示中加以闡述。
S1~S6‧‧‧操作步驟
圖1係為本發明之電池健康狀態分析方法之操作步驟流程圖。
圖2係為本發明使用之兩階段電流脈衝偵測電流/電壓走向示意圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。
本發明之電池健康狀態分析方法之操作步驟如圖1所示，包括：在電池處於非使用狀態時，對該電池進行兩階段電流脈衝偵測，得到一初始測試電壓差值S1；以一電流速率參數對該初始測試電壓差值做線性回歸計算，得到該電池之健康標準曲線S2；在電池處於使用狀態時，對該電池進行兩階段電流脈衝偵測，得到一運作測試電壓差值S3；將該運作測試電壓差值代入該健康標準曲線計算，得到一放電電流速率參數S4；將該電池之放電電流除以該放電電流速率參數，得到一當前電容量值S5；將該當前電容量值除以該電池之理論電容量值，即可得一電池健康狀態值S6。其中該健康標準曲線係在該電池之充電狀態(SOC)處於70%時求出。
本發明使用之兩階段電流脈衝偵測電流/電壓走向示意圖如圖2所示，先針對整體電池組中的各單電芯在不同的充電狀態(SOC)下(100%-20%)進行脈衝偵測，得到測試電壓差值△V2，而在單一SOC的狀態中又以不同的電流速率進行電流脈衝，可得到一健康標準曲線公式：CR=δ△V2+γ其中δ與γ為經驗參數，再將電流I除以電流速率參數CR得到當前電容量 AHCAged，此值與電池理論電容量AHCNom相除可得健康狀況SOH：AHC=I/CR
SOH=AHCAged/AHCNom
本發明之電池健康狀態分析方法之實施例操作流程如下：在靜止未使用的狀態下，分別在一電池組中各電芯於不同SOC(100%-50%)下得出不同電流速率狀態中之△V2；針對C-rate(CR)vs.△V2做線性回歸，根據不同SOC(%)做出數條回歸線；選其中線性最完美的該SOC狀態的回歸線作為此單電芯之健康標準曲線，本實施例中以SOC 70%之回歸線作為健康標準曲線；當電池在使用中，隨機對單電芯進行兩階段電流脈衝偵測，可得到△V2值；將△V2值代入該電芯之健康標準曲線，會得到C-rate值；將電流除以C-rate值得到當前電容量AHCAged，將當前電容量除以此電池之理論電容量AHCNom，得到該顆單電芯此時的健康狀態值SOH(以百分比%表示)。
本發明之電池健康狀態分析方法係可用於具儲能功能之充電電池，該電池係可為鋰離子電池、鉛酸電池、鎳氫電池或其他種類之蓄電池。本發明係可在電池使用過程中以兩段式電流脈衝方式偵測電池之健康狀態，因此無論靜態或動態環境下均可即時掌控電池組中各電池之健康狀況，相較於傳統技術，本發明對使用者便利性與操作安全性皆有相當大的助益。
上述之實施例僅為例示性說明本發明之特點及其功效，而非用於限制本發明之實質技術內容的範圍。任何熟習此技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
S1~S6‧‧‧操作步驟

Claims (5)

  1. 一種電池健康狀態分析方法，其步驟包括：在電池處於非使用狀態時，對該電池進行兩階段電流脈衝偵測，得到一初始測試電壓差值；以一電流速率參數對該初始測試電壓差值做線性回歸計算，得到該電池之健康標準曲線；在電池處於使用狀態時，對該電池進行兩階段電流脈衝偵測，得到一運作測試電壓差值；將該運作測試電壓差值代入該健康標準曲線計算，得到一放電電流速率參數；將該電池之放電電流除以該放電電流速率參數，得到一當前電容量值；將該當前電容量數值除以該電池之理論電容量值，即可得一電池健康狀態值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電池健康狀態分析方法，其中該健康標準曲線係在該電池之充電狀態(SOC)處於70%時求出。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電池健康狀態分析方法，其中該電池係為鋰離子電池。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電池健康狀態分析方法，其中該電池係為鉛酸電池。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電池健康狀態分析方法，其中該電池係為鎳氫電池。
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