用于确定电池参数的方法和装置制造方法及图纸

本申请提供一种用于在放电/充电情况下测量电池参数的方法的某些实施例。(a)提供具有初始充电状态(SoC)的处于休止的电池。(b)将放电/充电激发施加第一时间段。(c)允许电池休止第二时间段。(d)施加比步骤(b)的放电/充电具有更高电流和更短持续时间的放电/充电。(e)允许电池休止第三时间段。(f)重复步骤(b)‑(d)。(g)在多个步骤期间测量电池的参数。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容的方面主要地涉及电池参数测量并且更具体地涉及确定充电和放电特征曲线。
技术介绍
频率响应分析器或者FRA用来获得用于对电化设备(比如电池)进行建模而必需的参数。使用FRA用于这一目的的一个问题是FRA通常不可靠，因为在多数情况下，FRA不能在低频和高频提供足够大的电流以恰当地对电池进行充电/放电。即使在使用低频、高电流FRA设备时，对参数的不准确建模对于低频、尤其对于在直流条件之下测量的参数仍然出现。本专利技术解决当前可用电池测试系统的这些和其它缺陷。
技术实现思路
描述提供一种用于在放电情况下测量电池参数的方法的某些实施例。(a)提供具有初始充电状态(SoC)的处于休止的电池。(b)将放电激发施加第一时间段。(c)使电池休止第二时间段。(d)施加比步骤(b)的放电具有更高电流和更短持续时间的放电。(e)使电池休止第三时间段。(f)重复步骤(b)-(d)。(g)在多个步骤期间测量电池的参数。描述提供一种用于在充电情况下电池参数的方法的某些实施例。(a)提供具有初始充电状态(SoC)的处于休止的电池。(b)将充电激发施加第一时间段。(c)使电池休止第二时间段。(d)施加比步骤(b)的充电具有更高电流和更短持续时间的充电。(e)使电池休止第三时间段。(f)重复步骤(b)-(d)。(g)在多个步骤期间测量电池的参数。附图说明可以结合附图从这里的描述中最好地理解本专利技术的结构和功能。各图未必地按比例，代之以主要地着重于示例原理。各图将在所有方面视为示例而未旨在于限制本专利技术，本专利技术的范围仅由权利要求限定。图1是本专利技术的测试系统的一个实施例的框图；图2是连接到图1的电池测试器的电池的模型；图3A和3B是分别在放电和充电条件下测量电池参数的步骤的实施例的流程图；图4是电池电压输入和响应的示例图；以及图5示出可以实施一个或者多个实施例的图1中所示的计算系统的例子。具体实施方式这里在电池测试的上下文中描述例子。本领域普通技术人员将认识以下描述仅为示例而未旨在于以任何方式限制。现在将具体参照如附图中所示例子的实现方式。相同标号将贯穿附图和以下描述用来指代相同或者相似项。为了简洁，未示出和描述这里描述的例子的所有例行特征。当然将认识在对任何这样的实际实现方式的开发中，必须做出许多实现方式特有的决策以便实现开发者的具体目标、比如符合应用和业务有关约束，并且这些具体目标将随着实现方式和随着开发者而变化。在简要概述中并且参照图1，根据本专利技术的一个实施例构造的电池测试系统或者测试系统10包括5伏特、6安培电池测试器14、比如NewareBTS3000(NewareTechnologyLimited,Xiameilin,Shenzhen,Guangdong,China)。电池测试器14在计算机18的控制之下。待测试的电池22连接到电池测试器14，该电池测试器在电池22和源之间施加电压并且吸收所造成的电流流动(±I)。计算机18然后响应于由测试器施加的激发来绘制在电池22两端出现的电荷和电势的时间演进。使用这一系统，可以获得帮助对电池的性能进行建模的实际电池参数。在图2中示出电池的一个模型(用来表征电池的双极化模型)，该图是电池的标准电路表示。该模型包括开路电压源OCV、内阻Rs和串联连接的两个RC电路(30，34)。每个RC电路(30，34)包括分别与电容器(C1，C2)并联连接的电阻器(R1，R2)。在R1两端的电压降是V1而在R2两端的电压降是V2。由OCV提供的电压是VOCV而在电池端子两端的电压是V(t)。由电池供应的电流是I(t)。RC电路30、34之一的一端与电阻器Rs的一端串联连接。开路电压源OCV38与电阻器Rs的另一端串联连接。电池测试器14被连接在OCV源38的一个端子与RC电路之一之间。虽然为了清楚而在这一模型中示出两个RC电路(30，34)，但是可以向模型添加其它RC电路。向模型添加附加RC电路可以根据电池及其化学部件而增加模型的准确性。例如添加一个RC电路可以将模型中的误差减少36％。电池的数学模型然后变成：V1＝-V1/(R1C1)+I(t)/C1V2＝-V2/(R2C2)+I(t)/C2V(t)＝VOCV-V1-V2-I(t)Rs该方法的目的然后是测量各种参数以允许评估模型。根据至少一个实施例，执行两个测试：放电和充电。电池初始休止、优选地具有至少75％充电状态(StateofCharge,SoC)并且更优选地具有在99％与100％之间的SoC。电池测试器然后在低的恒定放电速率将放电激发施加第一时间段(例如多个小时)。然后允许电池休止一个时间段、优选地至少2小时。在休止时段之后，施加高电流、短持续时间放电、优选地至少10倍于低放电速率(例如小于1秒)。再次允许电池休止，优选地至少2小时。然后重复低放电、休止、高放电和休止步骤直至电池的SoC在充分低的电平(比如小于25％)，更优选地10％或者更少(比如0％-1％)。参照图3A，在用于放电测试的一个实施例中，电池初始休止、具有在99％与100％之间的充电状态(SoC)(步骤102)。电池然后将0.1/xC的放电激发(步骤104)施加x小时，其中C是为了在一小时内对电池进行放电而需要的安培数。例如电池可能具有4.0Ah(安培小时)的容量。C值是4.0安培。因此，0.1/xC有x小时而x＝1等于将(0.1)(4.0)＝0.40安培放电1小时。在x小时结束时，电池在90％SoC并且被允许休止y小时(步骤106)。同样，如果电池是4安时(amp-hr)电池，则充电到90％需要将400mA放电x小时的跨度(需要任意时间量以达到90％)。在y小时的休止时段之后，施加高电流、短持续时间放电>1C(例如，1C有1秒)(步骤108)，并且再次允许电池休止y小时(步骤110)。然后重复步骤104-110直至电池的SoC在1％与0％之间(步骤112)。在一个实施例中，本专利技术包括从步骤106在休止电压测量OCV。在更多另一实施例中，本专利技术包括在步骤d中从由于高电流脉冲所致的瞬时电压改变而测量Rs。在进而另一实施例中，本专利技术包括在步骤106中通过对去极化曲线多指数地进行建模来测量R1、C1、R2和C2。参照图3B，在一个实施例中，电池充电测试与电池放电休止相似。电池初始地在约0％SoC休止(步骤114)。将0.1/xC的充电激发施加x小时(步骤116)。然后允许电池在10％SoC休止y小时(步骤118)。然后施加短持续时间、高电流充电脉冲>1C(步骤120)，并且再次允许电池休止y小时(步骤122)。然后重复步骤116-122直至SoC已经充电到约100％。在充电和放电二者期间测量参数用来确定电池是否在这些操作期间不同地表现。如果在充电和放电之下测量的参数值接近(在误差裕度内或者在预计的滞后内)，则可以将在充电和放电情况之下参数的值进行平均。在另一实施例中，本专利技术包括从步骤118在休止电压测量OCV。在更多另一实施例中，本专利技术包括在步骤118期间从由于高电流脉冲所致的瞬时电压改变而测量Rs。在进而另一实施例中，本专利技术包括在步骤118中通过对去极化曲线多指数地进行建模来测量R1、C1、R2和C2。也参照图4，在这些步骤期间，使用电流方法来测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在放电情况下测量电池参数的方法，包括如下步骤：(a)提供具有初始充电状态(SoC)的处于休止的电池；(b)将放电激发施加第一时间段；(c)使所述电池休止第二时间段；(d)应用比步骤(b)的所述放电具有更高电流和更短持续时间的放电；(e)使所述电池休止第三时间段；(f)重复步骤(b)‑(d)；以及(g)在多个所述步骤期间测量所述电池的参数。

【技术特征摘要】
2015.09.23 US 62/222,3741.一种用于在放电情况下测量电池参数的方法，包括如下步骤：(a)提供具有初始充电状态(SoC)的处于休止的电池；(b)将放电激发施加第一时间段；(c)使所述电池休止第二时间段；(d)应用比步骤(b)的所述放电具有更高电流和更短持续时间的放电；(e)使所述电池休止第三时间段；(f)重复步骤(b)-(d)；以及(g)在多个所述步骤期间测量所述电池的参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)的放电速率至少10倍于步骤(b)的放电速率。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述初始SoC大于75％。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二时间段和所述第三时间段相同并且是至少两小时。5.根据权利要求1所述的方法，其中：(a)所述初始充电状态(SoC)是大约100％；(b)将所述放电激发施加所述第一时间段包括将0.1/xC放电的放电激发施加x小时，其中C是为了在x小时内对所述电池完全进行放电所需要的安培数；(c)使所述电池休止所述第二时间段包括使所述电池休止y小时；(d)施加具有所述更高电流和更短持续时间的所述放电包括施加放电>1C；(e)使所述电池休止所述第三时间段包括使所述电池休止y小时；以及(f)重复所述步骤(b)-(d)直至所述电池的所述SoC是大约0％。6.根据权利要求1所述的方法，其中通过与内阻(Rs)和串联的两个RC电路(R1，C1，R2，C2)串联的开路电压(OCV)源对所述电池进行建模，并且所述方法还包括从步骤(c)在休止电压测量所述OCV。7.根据权利要求6所述的方法，其中测量所述电池的参数包括在步骤(d)期间，从由于所述高电流脉冲所致的瞬时电压改变来测量Rs。8.根据权利要求6所述的方法，其中测量所述电池的参数包括在步骤(c)期间通过对去极化曲线多指数地进行建模来测量R1、C1、R2和C2。9.一种在充电情况下测量电池参数的方法，包括如下步骤：(a)提供具有初始充电状态(SoC)的处于休止的电池；(b)将充电激发施加第一时间段；(c)使所述电池休止第二时间段；(d)应用比步骤(b)的所述充电具有更高电流和更短持续时间的充电；(e)使所述电池休止第三时间段；(f)重复步骤(b)-(d)；以及(g)在多个所述步骤期间测量所述电池的参数。10.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(d)的充电速率至少10倍于步骤(b)的充电速率。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述初始SoC小于10％。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二时间段和所述第三时间段相同并且是至少两小时。13.根据权利要求9所述的方法，其中：(a)所述初始充电状态(SoC)是大约0％；(b)将所述充电激发施加所述第一时间段包括将0.1/xC充电的充电激发施加x小时，其中C是为了在x小时内对所述电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·D·海嫩，A·帕雅尼，N·N·艾克拉，
申请(专利权)人：法拉第未来公司，
类型：发明
国别省市：美国;US