用于诊断电池的设备和方法技术

根据本发明专利技术的电池诊断设备包括：感测单元，其被配置为测量电池的电压；以及处理器，其用于估计电池的充电状态，从通过将接收自感测单元的电压与所估计的充电状态进行映射而获得的所述电池的充电状态电压数据中检测多条拐点数据，基于预设基准微分系数计算在检测到的多个拐点数据中的每个拐点数据处的微分系数变化率，根据所计算的多个微分系数变化率是否属于预设基准变化率范围来诊断电池的电极反应电阻变化，并仅在诊断出电极反应电阻增大时才调节电池的充电或放电电流的量值。

Devices and methods for diagnosing batteries

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于诊断电池的设备和方法
本申请要求于2018年4月10日在韩国提交的韩国专利申请第10-2018-0041691的优先权，其公开内容通过引用合并于此。本专利技术涉及用于诊断电池的设备和方法，并且尤其涉及这样一种用于诊断电池以诊断电池的电极反应电阻变化的设备和方法。
技术介绍
二次电池通过电化学氧化和还原反应产生电能，并且被广泛用于各种应用中。例如，二次电池的使用领域逐渐扩展到诸如蜂窝电话、膝上型计算机、数字照相机、摄像机、平板电脑或电动工具这些能够用人手携带的便携式装置；诸如电动自行车、电动摩托车、电动车辆、混合动力电动车辆、电动船或电动飞机的各种电动装置；用于存储由可再生能源产生的电力或所产生的过剩电力的电力存储装置；用于稳定地向包括服务器计算机和用于通信的基站的各种信息通信装置供电的电源装置；等等。二次电池包括三个基本部分，即包含在放电过程中在放电的同时被氧化的物质的负极(阳极)、包含在放电过程中在接受电子的同时被还原的物质的正极(阴极)和允许离子在负极与正极之间转移的电解质。该电池可被分类为在放电后不可重复使用的一次电池和由于电化学反应至少部分可逆而允许重复充电和放电的二次电池。本领域已知的二次电池的实例包括铅酸电池、镍镉电池、镍锌电池、镍铁电池、氧化银电池、镍金属氢化物电池、锌锰氧化物电池、溴化锌电池、金属-空气电池、锂二次电池等。其中，与其他二次电池相比，锂二次电池由于其高能量密度、高电池电压和长寿命而吸引了最多的商业关注。同时，采用二次电池的电子装置通常具有通过使用二次电池的SOC(充电状态)来通知剩余使用量的功能。通常根据由二次电池的电压变化引起的关于SOC的变化模式的SOC-电压数据来获得二次电池的SOC。在此，二次电池的电压可以是二次电池的开路电压。SOC-电压数据不仅取决于所应用的二次电池的类型和容量，而且取决于即使指定了二次电池的类型或容量由于使用而导致的退化。更具体地，SOC-电压数据取决于二次电池的正极和负极各自的退化、容量设计和活性材料的类型。在通过使用SOC-电压数据来诊断二次电池的常规技术中，仅诊断二次电池的退化，并且无法诊断对二次电池的电极反应的电阻变化。
技术实现思路
技术问题本公开旨在提供一种用于诊断电池的设备和方法，该设备和方法用于通过使用基于电池的SOC-电压数据检测到的拐点来诊断电池的电极反应电阻变化。从以下详细描述中可以理解本公开的这些和其他目的以及优点，并且从本公开的示例性实施方式中，本公开的这些和其他目的以及优点将变得更加显而易见。而且，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中示出的装置及其组合来实现。技术方案在本公开的一个方面，提供了一种用于诊断电池的设备，该用于诊断电池的设备包括：感测单元，该感测单元被配置为测量电池的电压；以及处理器，该处理器被配置为估计所述电池的充电状态(SOC)、从所述电池的其中接收自所述感测单元的所述电压和所估计的SOC被映射的SOC-电压数据中检测多个拐点数据、基于预设基准微分系数来计算在检测到的所述多个拐点数据中的每个拐点数据处的微分系数增减率、根据计算出的多个微分系数增减率是否属于预设基准增减率范围来诊断所述电池的电极反应电阻变化并且仅在诊断出所述电极反应电阻增大时才调节所述电池的充电或放电电流的量值。所述处理器可以被配置为，基于在检测到的所述多个拐点数据中的每个拐点数据处的微分系数与所述预设基准微分系数之间的差来计算所述微分系数增减率。所述处理器可以被配置为，仅当在计算出的所述多个微分系数增减率中的未被包括在所述预设基准增减率范围内的微分系数增减率的数量为预设基准数量或以上时，才诊断为所述电极反应电阻增大。当诊断出所述电极反应电阻增大时，所述处理器可以被配置为选择在计算出的所述多个微分系数增减率中的未被包括在所述预设基准增减率范围内的微分系数增减率，并且基于所选择的微分系数增减率来调节预设电池的充电或放电电流的量值。所述处理器可以被配置为，通过以与所选择的微分系数增减率相对应的比率来增大或减小所述预设电池的充电或放电电流的量值而调节所述电池的充电或放电电流的量值。所述处理器可以被配置为，在检测到的所述多个拐点数据中选择与具有最小SOC的拐点数据有关的微分系数作为第一微分系数，选择与具有最大SOC的拐点数据有关的微分系数作为第二微分系数，并且基于所述第一微分系数和所述第二微分系数的增减率来诊断所述电极反应电阻变化。根据本公开的另一实施方式的电池管理系统可以包括根据本公开的一个实施方式的用于诊断电池的设备。根据本公开的另一实施方式的电池组可以包括根据本公开的一个实施方式的用于诊断电池的设备。根据本公开的另一实施方式的用于诊断电池的方法可以包括：SOC估计步骤，所述SOC估计步骤测量电池的电压并估计所述电池的SOC；拐点数据检测步骤，所述拐点数据检测步骤从所述电池的其中所测量的电压和所估计的SOC被映射的SOC-电压数据中检测多个拐点数据；微分系数增减率计算步骤，所述微分系数增减率计算步骤基于预设基准微分系数，计算在检测到的所述多个拐点数据中的每个拐点数据处的微分系数增减率；诊断步骤，所述诊断步骤根据计算出的多个微分系数增减率是否属于预设基准增减率范围来诊断所述电池的电极反应电阻变化；以及电流调节步骤，所述电流调节步骤仅在诊断出所述电极反应电阻增大时才调节所述电池的充电或放电电流的量值。当在所述诊断步骤中诊断出所述电极反应电阻增大时，在所述电流调节步骤中，可以选择在计算出的所述多个微分系数增减率中的未被包括在所述预设基准增减率范围内的微分系数增减率，并且可以基于所选择的微分系数增减率来调节预设电池的充电或放电电流的量值。有益效果根据本公开，由于使用基于电池的SOC-电压数据检测到的拐点数据来诊断电池的电极反应电阻变化，因此可以准确地诊断电池的退化原因。另外，根据本公开，可以根据诊断结果来调节电池的充电或放电电流的量值。因此，可以将基于电池的当前退化程度而确定的充电或放电电流施加到电池，从而预先防止诸如过充电和过放电的问题。附图说明附图示出了本公开的优选实施方式，并且附图与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，并因此本公开不被解释为限于附图。图1是示出根据本公开的实施方式的用于诊断电池的设备的图。图2是示出根据电池的满电的SOC的电池电压的曲线图。图3和图4是根据在平滑之前和之后的电池的SOC的电池的电压微分曲线。图5是根据诊断目标电池的SOC(从其检测到一个拐点)的电池的电压微分曲线，以及根据处于BOL状态的电池的SOC的电池的电压微分曲线。图6是根据诊断目标电池的SOC(从其检测到多个拐点)的电池的电压微分曲线以及根据处于BOL状态的电池的SOC的电池的电压微分曲线。图7是用于示意性地示出根据本公开的又一实施方式的用于诊断电池的方法的流程图。具体实施方式...

【技术保护点】
1.一种用于诊断电池的设备，该用于诊断电池的设备包括：/n感测单元，该感测单元被配置为测量电池的电压；以及/n处理器，该处理器被配置为估计所述电池的充电状态、从所述电池的其中接收自所述感测单元的所述电压和所估计的充电状态被映射的充电状态-电压数据中检测多个拐点数据、基于预设基准微分系数来计算在检测到的所述多个拐点数据中的每个拐点数据处的微分系数增减率、根据计算出的多个微分系数增减率是否属于预设基准增减率范围来诊断所述电池的电极反应电阻变化并且仅在诊断出所述电极反应电阻增大时才调节所述电池的充电或放电电流的量值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180410 KR 10-2018-00416911.一种用于诊断电池的设备，该用于诊断电池的设备包括：
感测单元，该感测单元被配置为测量电池的电压；以及
处理器，该处理器被配置为估计所述电池的充电状态、从所述电池的其中接收自所述感测单元的所述电压和所估计的充电状态被映射的充电状态-电压数据中检测多个拐点数据、基于预设基准微分系数来计算在检测到的所述多个拐点数据中的每个拐点数据处的微分系数增减率、根据计算出的多个微分系数增减率是否属于预设基准增减率范围来诊断所述电池的电极反应电阻变化并且仅在诊断出所述电极反应电阻增大时才调节所述电池的充电或放电电流的量值。


2.根据权利要求1所述的用于诊断电池的设备，
其中，所述处理器被配置为基于在检测到的所述多个拐点数据中的每个拐点数据处的微分系数与所述预设基准微分系数之间的差来计算所述微分系数增减率。


3.根据权利要求1所述的用于诊断电池的设备，
其中，所述处理器被配置为仅当在计算出的所述多个微分系数增减率中的未被包括在所述预设基准增减率范围内的微分系数增减率的数量为预设基准数量或以上时，才诊断为所述电极反应电阻增大。


4.根据权利要求1所述的用于诊断电池的设备，
其中，当诊断出所述电极反应电阻增大时，所述处理器被配置为选择在计算出的所述多个微分系数增减率中的未被包括在所述预设基准增减率范围内的微分系数增减率，并且基于所选择的微分系数增减率来调节预设电池的充电或放电电流的量值。


5.根据权利要求4所述的用于诊断电池的设备，
其中，所述处理器被配置为通过以与所选择的微分系数增减率相对应的比率来增大或减小所述预设电池的充电或放电电流的量值...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵允玎，金大洙，金东规，金志妍，李在宪，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR