用于估计二次电池的容量保持率的装置和方法制造方法及图纸

公开了一种用于由包括在电池组中的二次电池的日历老化程度和循环老化程度来估计二次电池的容量保持率的装置和方法。用于估计容量保持率的装置包括：控制单元，被配置为在具有预设时间长度的每个循环中，从安装在电池组中的感测单元接收二次电池的电流信息和温度信息，并且按顺序执行第一主过程和第二主过程。该装置进一步包括：存储器，被配置为存储预定加权因子，并且进一步存储当执行第一主过程时在每个循环中更新的二次电池的充电状态、循环老化程度和日历老化程度。

Devices and methods for estimating capacity retention of secondary batteries

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计二次电池的容量保持率的装置和方法
本公开涉及一种用于估计二次电池的容量保持率的装置和方法，更具体地，涉及一种用于综合考虑二次电池的循环老化程度(degreeofcycleaging)和日历老化程度(degreeofcalendaraging)来估计二次电池的容量保持率的装置和方法。本申请要求于2017年7月6日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0085996的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
技术介绍
二次电池通过电化学氧化和还原反应产生电能，并且具有广泛的应用。通常，二次电池具有下述结构：包含电极组件和电解质的封装被密封，而具有不同极性的两个电极端子暴露于外部。电极组件包括多个单元单体，并且每个单元单体构造成使得多孔隔膜至少插入在负极板和正极板之间。负极板和正极板涂覆有参与电化学反应的活性材料，并且二次电池通过活性材料和电解质之间的电化学反应进行充电或放电。二次电池的最大容量不会持续保持在设计容量，并且随着日历时间(calendartime)或循环时间(cycletime)而减少。在本文中，日历时间是指不充电/放电二次电池并且保持在空载状态的累积时间，以及循环时间是指充电/放电二次电池的累积时间。二次电池不仅在充电/放电二次电池，即循环状态时老化，而且在不充电/放电二次电池，即日历状态(calendarstate)时也老化。这是因为即使在空载状态下，二次电池也通过自放电非常缓慢地放电。二次电池在循环状态下比在日历状态下老化得更快。这是因为当二次电池处于循环状态时，由于二次电池产生的热量，电解质降解得更快，并且涂覆在电极板上的活性材料在工作离子(在锂电池的情况下为Li离子)嵌入到电极板或从其脱嵌期间降解得更快。可以通过测量二次电池的最大容量并且计算测量的最大容量与设计容量之间的差来确定二次电池的老化程度。作为参考，可以通过从二次电池完全放电的时间到二次电池完全充电的时间积分二次电池的充电电流来计算二次电池的实际最大容量。替选地，可以通过从完全充电二次电池的时间到完全放电二次电池的时间积分二次电池的放电电流来计算二次电池的实际最大容量。然而，在实际使用二次电池的环境中，二次电池完全充电或放电的情况很少，因此难以准确地确定二次电池的最大容量。为了解决上述问题，已经公开了老化程度估计模型。如图1所示，老化程度估计模型包括根据二次电池的操作状态(例如，充电状态(SOC)、温度和电流率)预定义的多个老化程度简档Δy1(t),Δy2(t)....Δyn(t)。例如，Δy1(t),Δy2(t),....Δyk(t)可以是对应于不同循环状态的老化程度简档，而Δyk+1(t),Δyk+2(t),....Δyn(t)可以是对应于不同日历状态的老化程度简档。老化程度估计模型基于识别在二次电池的操作期间每个预定循环中的操作状态、选择对应于所识别的操作状态的老化程度简档、以及使用所选择的老化程度简档确定当前时间点的老化程度的过程。参考图1，当在从初始时间点开始的时间Δt1期间具有与设计容量相同的最大容量的二次电池保持在作为与Δyn-k(t)(其中，1≤k≤n-1)匹配的第一操作状态(例如，循环状态)的循环状态时，二次电池的老化程度从对应于点P0的0％增加到对应于点P1的G1％。也就是说，二次电池的老化程度在时间Δt1期间增加G1％。在从初始时间点开始经过Δt1时，当二次电池的操作状态变为与Δy2(t)匹配的第二操作状态时，从Δt1起，二次电池的老化程度沿曲线Δy2(t)增加。在这种情况下，由于老化程度需要连续增加，因此Δy2(t)上计算老化程度的开始时间是对应于G1％的点P2。在下文中，在改变的老化程度简档中，将诸如点P2的老化程度增加的参考时间点称为参考等效时间点。当在Δt2期间保持第二操作状态时，二次电池的老化程度从对应于点P2的G1％沿着曲线Δy2(t)的实线，增加到对应于点P3的G2％。也就是说，在Δt2期间，二次电池的老化程度增加(G2-G1)％。此外，在从初始时间点开始经过Δt1+Δt2时，当二次电池的操作状态改变为与Δy1(t)匹配的第三操作状态时，二次电池的老化程度从Δt1+Δt2起，沿着曲线Δy1(t)增加。由于老化程度需要持续增加，因此Δy1(t)上的参考等效时间点变为对应于点P4的时间。当在Δt3期间保持第三操作状态时，二次电池的老化程度从对应于点P4的G2％增加到对应于点P5的G3％。每当二次电池的操作状态以这种方式改变时，反复地执行以下过程：选择与改变的操作状态匹配的老化程度简档，确定所选择的老化程度简档上的参考等效时间点，其对应于紧接先前的积分的老化程度，并且在保持改变的操作状态的同时，使用所选择的老化程度简档来更新二次电池的老化程度。然而，如图1所示的老化程度估计模型不单独地估计当二次电池处于循环状态时以及当二次电池处于日历状态时的老化程度，因此存在所估计的老化程度与实际老化程度之间有很大差异的问题。这是因为当二次电池的操作状态在特定时间点急剧变化时，与紧接在特定时间点之前的操作状态匹配的老化程度简档的斜率和与紧接在特定时间点之后的操作状态匹配的老化程度简档的斜率之间的差异非常大。例如，参考图1，二次电池的操作状态在某一时间点(例如，Δt1)，可以从与Δy1(t)匹配的操作状态改变为与Δyn(t)匹配的操作状态，并且在这种情况下，在上述时间点，Δy1(t)和Δyn(t)之间的斜率差非常大。当分别与紧接在特定时间点之前和之后的操作状态匹配的两个老化程度简档之间的斜率差超出阈值时，由紧接在该特定时间点之前的操作状态(例如，循环状态)引起的电学和化学特性(例如，极化现象)不会完全消失并且影响紧接在该特定时间点之后的操作状态(例如，日历状态)。然而，图1所示的老化程度估计模型没有考虑二次电池的操作状态急剧变化的情况，因此，老化程度的估计误差可能太大以致不能忽略，因此，其是准确地估计二次电池的容量保持率或剩余寿命的障碍。
技术实现思路
技术问题本公开旨在解决上述问题，因此本公开针对提供一种用于综合考虑二次电池的循环老化程度和日历老化程度来估计二次电池的容量保持率的装置和方法。通过下述描述，本公开的这些和其他目的及优点将通过下述描述理解，并且从本公开的实施例将显而易见。另外，将易于理解到，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求及其组合中阐述的装置来实现。技术方案用于实现上述目的的本公开的各种实施例如下。根据本公开的一个方面的用于估计容量保持率的装置由包括在电池组中的二次电池的日历老化程度和循环老化程度来估计二次电池的容量保持率。用于估计容量保持率的装置包括：控制单元，其被配置为在具有预设时间长度的每个循环中，从安装在电池组中的感测单元接收二次电池的电流信息和温度信息，并且按顺序执行第一主过程和第二主过程，并且该装置进一步包括存储器，其被配置为存储预定加权因子，并且进一步存储当执行第一主过程时在每个循环中更新的二次电池的充电状态、循环老化程度和日历老化程度。第一主过程包括：第一子过程，用于基于电流信息来更新存储在存储器中的充电状态；第二子过程，用于基于电流信息，将二次电池的操作状态设置为循环状态和日历状态中的一个；以及第三子过程，用于当通过第二子过程，将二次电池的操作状态设置为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于由包括在电池组中的二次电池的日历老化程度和循环老化程度来估计所述二次电池的容量保持率的装置，所述装置包括：控制单元，所述控制单元被配置为在具有预设的时间长度的每个循环中，从安装在所述电池组中的感测单元接收所述二次电池的电流信息和温度信息，并且按顺序执行第一主过程和第二主过程；以及存储器，所述存储器被配置为存储预定加权因子，并且进一步存储当执行所述第一主过程时在每个循环中更新的所述二次电池的充电状态、循环老化程度和日历老化程度，其中，所述第一主过程包括：第一子过程，用于基于所述电流信息来更新存储在所述存储器中的充电状态；第二子过程，用于基于所述电流信息，将所述二次电池的操作状态设置为循环状态和日历状态中的一个；以及第三子过程，用于当通过所述第二子过程，将所述二次电池的操作状态设置为循环状态时，基于更新的充电状态、所述电流信息和所述温度信息，更新存储在所述存储器中的循环老化程度，以及所述第二主过程包括基于在所述存储器中存储的加权因子、所更新的循环老化程度和所述日历老化程度来估计所述二次电池的容量保持率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.07.06 KR 10-2017-00859961.一种用于由包括在电池组中的二次电池的日历老化程度和循环老化程度来估计所述二次电池的容量保持率的装置，所述装置包括：控制单元，所述控制单元被配置为在具有预设的时间长度的每个循环中，从安装在所述电池组中的感测单元接收所述二次电池的电流信息和温度信息，并且按顺序执行第一主过程和第二主过程；以及存储器，所述存储器被配置为存储预定加权因子，并且进一步存储当执行所述第一主过程时在每个循环中更新的所述二次电池的充电状态、循环老化程度和日历老化程度，其中，所述第一主过程包括：第一子过程，用于基于所述电流信息来更新存储在所述存储器中的充电状态；第二子过程，用于基于所述电流信息，将所述二次电池的操作状态设置为循环状态和日历状态中的一个；以及第三子过程，用于当通过所述第二子过程，将所述二次电池的操作状态设置为循环状态时，基于更新的充电状态、所述电流信息和所述温度信息，更新存储在所述存储器中的循环老化程度，以及所述第二主过程包括基于在所述存储器中存储的加权因子、所更新的循环老化程度和所述日历老化程度来估计所述二次电池的容量保持率。2.如权利要求1所述的用于估计二次电池的容量保持率的装置，其中，所述第一子过程包括在所述时间长度上对由所述电流信息指示的电流进行积分，并且基于所积分的电流和存储在所述存储器中的最大容量，更新存储在所述存储器中的所述充电状态。3.如权利要求1所述的用于估计二次电池的容量保持率的装置，其中，所述第二子过程包括：当对应于所述电流信息的电流率等于或大于阈值电流率时，将所述二次电池的操作状态设置为所述循环状态。4.如权利要求1所述的用于估计二次电池的容量保持率的装置，其中，所述存储器进一步被配置为存储多个循环老化程度简档，以及所述第三子过程包括：第一例程，用于在所述多个循环老化程度简档中，选择与所述更新的充电状态、所述电流信息和所述温度信息相匹配的一个循环老化程度简档；第二例程，用于确定与所选择的循环老化程度简档相关的第一参考等效时间点；以及第三例程，用于基于所述第一参考等效时间点，使用所选择的循环老化程度简档来更新存储在所述存储器中的循环老化程度。5.如权利要求1所述的用于估计二次电池的容量保持率的装置，其中，所述第二子过程包括：当对应于所述电流信息的电流率小于阈值电流率时...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世旭，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR