用于估算存储电能的电化学电池的健康状态的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于估算存储电能的电化学电池的健康状态的方法，该方法包括：将至少一个电流强度峰值施加给该电池的步骤，该电流峰值流经该电池；测量在该电池的端子处的电压U随着施加该电流峰值以后流逝的时间t的变化的步骤；以及计算至少一个系数α和至少一个系数U0,I的步骤，从而使得函数√t→αIχ√t+U0,I是对于√t≥C而言的电压U随着√t的变化的线性近似，其中C>o。本发明专利技术被使用在电动车辆或混合动力车辆中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于估算存储电能的电化学电池的健康状态的方法。本专利技术可以尤其但非排他性地适用于电动机动车辆和混合动力机动车辆。
技术介绍
在围绕气候变化和全球变暖的共识的当前背景下，减少二氧化碳(CO2)的排放量是汽车制造商所面临的主要挑战，就此而言的标准正变得愈加苛刻。除了持续改进常规热力发动机的效率(这伴随着CO2排放量的减少)，电动汽车(或EV)和混合热力电动汽车(或HEV)现今被视为是减少CO2排放量的最有前途的解决方案。近年来已经测试了用于存储电能的多种不同技术以满足EV的需求。现今的结果是，使用锂离子(Li离子)电池的电池允许了在功率密度(尤其有利于加速方面的性能)与能量密度(有利于自主性)之间获得最好的折衷。不幸的是，功率密度和能量密度贯穿电池的整个寿命而降低，尤其在温度变化影响下是如此。因此，在使用了足够长的时间之后，EV在自主性和/或功率方面可能会呈现性能退化的特点。这种退化应该是受控的，以便维持足够的安全等级和服务水平。为了量化这种退化，已经定义了被称为“健康状态”(或SOH)的一种指标，该指标是电池的当前容量相对于其在寿命的开始时的初始容量的比率。从专利US6653817中尤其已知基于通过对电池的内阻(或对应“直流电阻”的DCR)的阻抗测量的估算来估算SOH。由于电池的内阻表征了跨电池的端子的电压U与流经该电池的电流强度I中的某一变化相对应的变化，这个专利的观点是对流经该电池的强度I的变化的一种精确控制以及对跨该电池的端子的电压U的变化的一种测量。这种解决方案的一个主要缺点是，具体在瞬态噪声信号的情况下，如果电压的测量不精确，则可能会影响电阻的估算并且对SOH的估算可能不准确。这是本专利技术所要针对其提供出解决方案的问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的具体是通过使得内阻的测量值线性化来解决上述缺点，尤其是避免这些测量问题。为此目的，本专利技术的主题是一种用于估算存储电能的电化学电池的健康状态的方法。该方法包括用于将至少一个强度为I1的电流峰值施加给该电池的步骤，该电流峰值流经该电池。该方法还包括用于测量跨该电池的端子的电压U随着施加该电流峰值以后所经过的时间t的变化的步骤。该方法还包括用于计算至少一个系数和至少一个系数的步骤，从而对于而言使得函数是对电压U随着的变化的线性近似，其中C>0。在一个实施例中，可以在该电池的寿命的开始时已经第一次计算了这些系数和然后该方法可以包括用于计算的当前计算出的值相对于其在寿命的开始时计算出的值的比率的步骤，其中，该系数中超过预定值的增加可以表明该电池没有能力以其最高功率范围来递送电流。然后该方法还可以包括用于计算的当前计算出的值相对于其在寿命的开始时计算出的值的比率的步骤，其中，该系数中超过预定值的增加可以表明该电池没有能力以其最高功率范围来递送电流。在另一个实施例中，可以预先填好老化表格或图表。然后该方法可以包括用于将的当前计算出的值与包含在老化表格或图表中的与具有的值的老化水平相关联的值进行对比的步骤，其方式为推导出该电池的老化水平。该方法还可以包括用于将的当前计算出的值与包含在老化表格或图表中的与具有的值的老化水平相关联的值进行对比的步骤，其方式为推导出该电池的老化水平。在一个优选实施例中，可以将多个强度为(In)n≥2的电流峰值施加给该电池(I1、I2、I3、I4、I5)。然后该方法可以包括用于计算系数β的步骤，从而使得函数I→β×I是随着I的变化的线性近似。在另一个实施例中，可以在该电池的寿命开始时第一次计算了系数β。然后该方法可以包括用于计算β的当前计算出的值相对于其在寿命的开始时计算出的值的比率的步骤，其中，该系数β中超过预定值的增加可以表明该电池没有能力以其最高功率范围来递送电流。在另一个优选实施例中，可以预先填好老化表格或图表。然后该方法可以包括用于将β的当前计算出的值与包含在老化表格或图表中的与具有β的值的老化水平相关联的值进行对比的步骤，其方式为推导出该电池的老化水平。在一个优选实施例中，该方法可以包括用于计算系数γ的步骤，从而使得函数I→γ×I+OCV是U0,I随着I的变化的线性近似，其中OCV是该电池的开路电压。在一个实施例中，可以在该电池的寿命开始时第一次计算了系数γ。然后该方法可以包括用于计算γ的当前计算出的值相对于其在寿命的开始时计算出的值的比率的步骤，其中，该系数γ中超过预定值的增加可以表明该电池没有能力以其最高功率范围来递送电流。在一个优选实施例中，可以预先填好老化表格或图表。然后该方法可以包括用于将γ的当前计算出的值与包含在老化表格或图表中的与具有γ的值的老化水平相关联的值进行对比的步骤，其方式为推导出该电池的老化水平。本专利技术的主要优点之一还在于，它只需要对用于估算电池的健康状态的当前装置进行软件更新。附图说明借助于以下就附图而言所呈现的说明，本专利技术的其他特征和优点将变得清楚，这些附图示出了：-图1用图表示出了在施加电流峰值强度后，跨Li离子电池的端子的电压U随时间t而变化的一个实例；-图2用图表示出了U随的变化；-图3用图表示出了针对多个不同的电流峰值的、U随的变化的多种不同实例；-图4用图表示出了随着强度I的变化；-图5用图表示出了根据本专利技术的系数随着I的变化；-图6、图7、图8和图9是根据本专利技术的老化的图表。具体实施方式本专利技术将计算针对Li离子电池的健康状态的多种不同系数特点。如图1的实例中所展示的，在强度的在时间t＝0时流经这个电池后，跨过具有量级为40％电量水平的Li离子电池的端子的电压U可以在电流峰值强度I1＝74A(安培)在时刻t＝0流经此电池之后遵循根据这一图中所展示图表的从t＝0到t＝60秒的变化。通过使用这一简单的曲线来表示U随时间t的变化，就可以根据本专利技术提取出与该电池在高功率密度下运行的能力直接相联系的多种不同系数，这种能力在本申请的以下部分中由“SOHP”来表示，与其在高能量密度下运行的能力相反能力的将由“SOHE”来表示。在图1的实例中，跨电池的端子的电压清楚地以非线性方式从t＝0s的3.86V降低至t＝60s的3.71V。3.86V的初始电压值对应于该电池的开路跨端子电压(换言之，此时没有电流流经该电池)，这个电压通常由对应“开路电压”的首字母缩略词OCV来表示。图2展示了同一电压U在强度为I1的电流峰值已经流经本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估算存储电能的电化学电池的健康状态的方法，该方法包括：用于将至少一个强度为I1的电流峰值施加给该电池的步骤，该电流峰值流经该电池；用于测量跨该电池的端子的电压U随着施加该电流峰值以后所经过的时间t的变化的步骤；该方法的特征在于，该方法包括用于计算至少一个系数和至少一个系数的步骤，从而对于而言使得函数是对电压U随着的变化的线性近似，其中C>0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.04 FR 13550921.一种用于估算存储电能的电化学电池的健康状态的方法，该方法包
括：
用于将至少一个强度为I1的电流峰值施加给该电池的步骤，该电流
峰值流经该电池；
用于测量跨该电池的端子的电压U随着施加该电流峰值以后所经
过的时间t的变化的步骤；
该方法的特征在于，该方法包括用于计算至少一个系数和至少一个
系数的步骤，从而对于而言使得函数是对电压U
随着的变化的线性近似，其中C>0。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该电池的寿命的开始时
已经第一次计算了这些系数和该方法包括：
用于计算的当前计算出的值相对于其在寿命的开始时计算出的
值的比率的步骤，该系数增加超过所述比率的预定值表明该电池没有能
力以其最高功率范围来递送电流，和/或；
用于计算的当前计算出的值相对于其在寿命的开始时计算出
的值的比率的步骤，该系数中超过所述比率预定值的增加表明该电池没
有能力以其最高的功率范围来递送电流。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，已经预先填好了老化表格
或图表，该方法包括：
用于将的当前计算出的值与包含在老化的表格或图表中的与具
有的值的老化水平相关联的值进行对比的步骤，其方式为推导出该电池
的老化水平，和/或；
用于将的当前计算出的值与包含在老化表格或图表中的与具
有的值的老化水平相关联的值进行对比的步骤，其方式为推导出该电池
的老化水平。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·德洛贝尔，A·圣马尔库，
申请(专利权)人：雷诺两合公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR