用于确定电池的电极信息的设备、方法、电池组及电气系统技术方案

提供一种用于确定包括第一电极和第二电极的电池的电极信息的设备和方法，以及包括该设备的电池组。该设备包括：用于测量电池的电压和电流的感测单元；以及处理器。所述处理器基于电池的电压和电流生成V‑dQ/dV曲线。V‑dQ/dV曲线示出V(电池的电压)与dQ/dV(存储容量的变化量(dQ)与电池的电压的变化量(dV)之比)之间的关系。处理器从V‑dQ/dV曲线检测多个特征点。处理器基于所述多个特征点确定分别与第一电极和第二电极相关联的信息作为电极信息。

Equipment, method, battery pack and electrical system for determining electrode information of battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定电池的电极信息的设备、方法、电池组及电气系统
本公开涉及一种用于确定与电池中包括的正极和负极相关联的信息的设备和方法、包括该设备的电池组以及电气系统。本申请要求2018年4月10日提交的韩国专利申请10-2018-0041692和2019年4月9日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0041600的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
近年来，对便携式电子产品(如膝上型计算机、摄像机和移动电话)的需求急剧增长，并且随着电动车辆、储能蓄电池、机器人和卫星的广泛发展，人们对可以反复充电的高性能电池进行了许多研究。目前，市售电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等，其中锂电池几乎没有或没有记忆效应，并且因此由于其自由充电和放电、自放电率极低且能量密度高的优点而比镍基电池受到更多关注。反复充电和放电时，电池性能会逐渐下降。因此，为了确定电池性能，必须测量电池的电极电势。主要采用了使用基准电极的三电极系统电势测量方法。当制作电势测量电池电路以测量电池中包括的正极或负极的电势时，应使用基准电极，并且基准电极应满足以下要求：基准电极不可极化，以在恒定的温度下保持恒定的电势值。另外，每个电池需要一个基准电极，这反过来在电池制造过程中需要很多时间。
技术实现思路
技术问题本公开旨在提供一种通过分析在基于电池的电压和电流生成的电池的V-dQ/dV曲线上的多个特征点而无需使用基准电极的、用于确定与电池的正极和负极相关联的信息(例如，活性材料的类型、与特定剩余容量相对应的正极或负极的电势等)的设备、方法、电池组和电气系统。本公开的目的不限于上述目的，并且本公开的其他目的和优点可以通过以下描述来理解，并且从本公开的实施方式中将显而易见。此外，将容易地理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求书中阐述的手段及其组合来实现。技术方案根据本公开的一方面，一种用于确定包括第一电极和第二电极的电池的电极信息的设备包括：感测单元，其被配置为测量电池的电压和电池的电流；以及处理器，其可操作地联接至感测单元。处理器被配置为基于电池的电流确定电池的剩余容量。处理器被配置为将指示电池的电压与电池的剩余容量之间的关系的Q-V曲线转换为指示电池的电压与电池的剩余容量的变化量和电压的变化量之比之间的关系的V-dQ/dV曲线。处理器被配置为从V-dQ/dV曲线检测多个特征点。处理器被配置为将所述多个特征点中的每个特征点分类为第一电极特征点或第二电极特征点。处理器被配置为，基于第一电极特征点的数量和第二电极特征点的数量来确定电池中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为电极信息。处理器可以被配置为将所述多个特征点中的处于等于或大于预定基准电压的电压范围内的每个特征点分类为第一电极特征点。处理器可以被配置为将所述多个特征点中的处于小于基准电压的电压范围内的每个特征点分类为第二电极特征点。处理器可以被配置为从可操作地联接到处理器的存储单元获得基准电池的第一容量-电势曲线。处理器可以被配置为从第一容量-电势曲线确定基准电池的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势。处理器可以被配置为，基于每个第一电极特征点的电压和基准电池的第一电极电势，确定电池的第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为电极信息。基准电池可以包括第一电极活性材料和第二电极活性材料。处理器可以被配置为通过从基准电池的第一电极电势中减去每个第一电极特征点的电压来确定电池的第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为电极信息。处理器可以被配置为从存储单元获得基准电池的第二容量-电势曲线。处理器可以被配置为从第二容量-电势曲线确定基准电池的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势。处理器可以被配置为，基于每个第二电极特征点的电压和基准电池的第二电极电势，确定电池的第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为电极信息。处理器可以被配置为通过将每个第二电极特征点的电压与基准电池的第二电极电势相加来确定电池的第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为电极信息。处理器可以被配置为基于将电池的第一电极的电势与有效范围进行比较的结果来诊断电池的第一电极的电势是否有效。处理器可以被配置为当电池的第一电极的电势在有效范围之外时，输出指示第一电极处于故障状态的消息。根据本公开的另一方面的电池组可以包括所述设备。根据本公开的又一方面的电气系统可包括电池组。根据本公开的另一方面的方法用于通过使用所述设备来确定电池的电极信息。该方法包括：生成Q-V曲线；将所述Q-V曲线转换为V-dQ/dV曲线；从所述V-dQ/dV曲线检测所述多个特征点；将所述多个特征点中的每一个分类为第一电极特征点或第二电极特征点；和基于所述第一电极特征点的数量和所述第二电极特征点的数量来确定所述电池中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为所述电极信息。所述方法可以进一步包括：基于所述第一电极活性材料的类型和所述第二电极活性材料的类型，获得基准电池的第一容量-电势曲线和第二容量-电势曲线；从所述第一容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势；基于每个第一电极特征点的电压和所述基准电池的第一电极电势，确定所述电池的所述第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息；从所述第二容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势；以及基于每个第二电极特征点的电压和所述基准电池的第二电极电势，确定所述电池的所述第一电极的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息。所述方法还可包括：当所述电池的所述第一电极的电势在第一有效范围之外或所述电池的所述第二电极在第二有效范围之外时，输出指示所述电池的所述第一电极和所述第二电极中的至少一者处于故障状态的消息。有益效果根据本公开，可以通过分析在基于电池的电压和电流而产生的电池的V-dQ/dV曲线上的多个特征点而无需使用基准电极来确定与电池的正极和负极相关联的信息。本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求书中清楚地理解其他效果。附图说明附图示出了本公开的优选实施方式，并且附图与下面描述的本公开的详细描述一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，因此本公开不应被解释为限于附图。图1是示出根据本公开的实施方式的用于确定电池的电极信息的设备的配置的图。图2是示出Q-V曲线的示例性曲线图，该Q-V曲线指示电池的电压与剩余容量之间的关系。图3是示出从图2的Q-V曲线获得的V-dQ/dV曲线的示例性曲线图图4是示出图3的平滑的V-dQ/dV曲线的示例性曲线图。图5和图6是用于描述电池的Q-V曲线与特定基准电池的第一容量-电势曲线和第二容量-电势本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定电池的电极信息的设备，所述电池包括第一电极和第二电极，所述设备包括：/n感测单元，所述感测单元被配置为测量所述电池的电压和所述电池的电流；和/n处理器，所述处理器可操作地联接到所述感测单元，/n其中，所述处理器被配置为：/n基于所述电池的电流来确定所述电池的剩余容量，/n将表示所述电池的电压与所述电池的剩余容量之间的关系的Q-V曲线转换成表示所述电池的电压和所述电池的剩余容量的变化量与所述电池的电压的变化量之比之间的关系的V-dQ/dV曲线，/n从V-dQ/dV曲线检测多个特征点，/n将所述多个特征点中的每一个分类为第一电极特征点或第二电极特征点，并且/n基于所述第一电极特征点的数量和所述第二电极特征点的数量来确定所述电池中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为所述电极信息。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180410 KR 10-2018-0041692;20190409 KR 10-2019-001.一种用于确定电池的电极信息的设备，所述电池包括第一电极和第二电极，所述设备包括：
感测单元，所述感测单元被配置为测量所述电池的电压和所述电池的电流；和
处理器，所述处理器可操作地联接到所述感测单元，
其中，所述处理器被配置为：
基于所述电池的电流来确定所述电池的剩余容量，
将表示所述电池的电压与所述电池的剩余容量之间的关系的Q-V曲线转换成表示所述电池的电压和所述电池的剩余容量的变化量与所述电池的电压的变化量之比之间的关系的V-dQ/dV曲线，
从V-dQ/dV曲线检测多个特征点，
将所述多个特征点中的每一个分类为第一电极特征点或第二电极特征点，并且
基于所述第一电极特征点的数量和所述第二电极特征点的数量来确定所述电池中包括的第一电极活性材料的类型和第二电极活性材料的类型作为所述电极信息。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器被配置为：
在所述多个特征点中将处于等于或大于预定的基准电压的电压范围内的每个特征点分类为所述第一电极特征点，并且
在所述多个特征点中将处于小于所述基准电压的电压范围内的每个特征点分类为所述第二电极特征点。


3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器被配置为：
从可操作地联接到所述处理器的存储单元获得基准电池的第一容量-电势曲线，
从所述第一容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的第一电极电势，并且
基于每个第一电极特征点的电压和所述基准电池的第一电极电势，确定所述电池的所述第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息，并且
其中，所述基准电池包括所述第一电极活性材料和所述第二电极活性材料。


4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述处理器被配置为：通过从所述基准电池的第一电极电势减去每个第一电极特征点的电压，确定所述电池的所述第二电极的与每个第一电极特征点的剩余容量相对应的电势作为所述电极信息。


5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述处理器被配置为：
从所述存储单元获得所述基准电池的第二容量-电势曲线，
从所述第二容量-电势曲线确定所述基准电池的与每个第二电极特征点的剩余容量相对应的第二电极电势，
基于每个第二电极特征点的电压和所述基准电池的第二电极电势，确定所...

【专利技术属性】
技术研发人员：裵允玎，金大洙，金志妍，金东规，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