电池诊断设备和方法技术

在本发明专利技术中公开了一种能够通过使用奈奎斯特图线以高准确性诊断电池的技术。根据本发明专利技术的一方面的一种电池诊断设备包括：阻抗测量模块，所述阻抗测量模块被配置为在向目标电池施加AC电压的同时根据频率变化来测量阻抗；存储器模块，所述存储器模块存储特定频率的阻抗参考值；以及处理器，所述处理器被配置为生成由所述阻抗测量模块测量的所述目标电池的阻抗测量值的奈奎斯特图线，从所生成的奈奎斯特图线中提取拐点，并且通过将基于所提取的拐点的预定频率范围内的值与存储在所述存储器模块中的特定频率的阻抗参考值进行比较来诊断所述目标电池。所述目标电池。所述目标电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池诊断设备和方法


[0001]本申请要求于2020年11月19日在韩国提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0156002的优先权，该韩国专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。
[0002]本公开涉及电池诊断技术，并且更具体地，涉及能够通过阻抗测量值有效地诊断电池状态的电池诊断技术。

技术介绍

[0003]目前市售的二次电池包括镍
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镉电池、镍
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氢电池、镍
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锌电池、锂二次电池等。其中，锂二次电池因为其与基于镍的二次电池相比基本上没有记忆效应且放电率低且能量密度高而备受关注。
[0004]此外，近年来，二次电池已被广泛用于诸如电动车辆或能量存储系统(ESS)这样的中型和大型设备中的驱动或能量存储。另外，出于该原因，对二次电池的兴趣进一步增加，并且正在更加积极地进行相关的研究和开发。
[0005]锂二次电池主要分别使用基于锂的氧化物和碳材料作为正极活性材料和负极活性材料。另外，锂二次电池包括：电极组件，其中分别被涂覆正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板被布置且在它们之间插置有隔膜；以及外部即电池壳体，其用于将电极组件与电解质一起气密性地容纳。
[0006]电池通过电化学氧化和还原反应产生电能。然而，当重复充电/放电循环时，电池没有保持初始制造时的容量，即在BOL(寿命开始)状态下的性能，并且可能随着时间的推移而劣化。如果没有正确地了解电池的劣化状态，则可能难以准确地预测电池的充电状态(SOC)、可使用时间、寿命、更换时机等。另外，如果在这方面没有准确地进行预测，则这可能对电池的使用者或管理者造成意外的伤害。
[0007]此外，最近，电池被越来越多地回收。具体地，当安装到电动车辆的电池组的性能由于使用了一定时间段而劣化时，正在积极地进行研究和计划，以将使用过的电池组安装在诸如能量存储系统(ESS)这样的其它应用中从而被重新使用。
[0008]如果已经使用过的电池(废电池)将要以这种方式在另一领域或同一领域中被回收，则需要更准确地诊断电池的状态。例如，为了在能量存储系统中采用用于车辆的电池组，则应该确定电池组是否是可回收的。迄今为止，已提出用于诊断电池电芯、电池模块、电池组等的各种技术，但很难说它们在诸如准确性和速度这样的各个方面表现出足够的性能。
[0009]具体地，作为用于诊断电池的常规代表性技术之一，存在使用电化学阻抗谱(EIS)的方法。在这种情况下，使用用于EIS测量数据的奈奎斯特图(Nyquist diagram)(奈奎斯特图线)，并且在该过程中，有必要提取针对电池的等效电路模型的每个元件常数。
[0010]然而，在使用这种等效电路模型的现有技术中，存在的限制在于，不能实现完美的等效电路模型。具体地，在EIS测量期间，难以将测量探针的电感分量和电阻分量以及测量点处的接触电阻与电池本身的电感分量和电阻分量区分开。此外，由于针对每次测量，测量
探针的电感分量都具有大的偏差，因此它可能极大地影响高频带，特别是由SEI(固体电解液界面)指示的电阻分量。
[0011]因此，根据现有技术，存在的问题在于，难以确保使用奈奎斯特图诊断电池时的足够准确性。如果在重新使用电池之前没有准确地诊断电池的状态，则可能对重新使用电池的装置或系统以及重新使用电池的使用者产生不利影响。

技术实现思路

[0012]技术问题
[0013]本公开被设计用于解决相关技术的问题，因此，本公开涉及提供可以使用奈奎斯特图以高准确性诊断电池的设备和方法。
[0014]本公开的这些和其它目的及优点可以从以下详细描述来理解，并且根据本公开的示例性实施方式将变得更充分地清楚。另外，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过随附权利要求书中示出的装置及其组合来实现。
[0015]技术方案
[0016]在本公开的一方面，提供了一种电池诊断设备，该电池诊断设备包括：阻抗测量模块，所述阻抗测量模块被配置为在向目标电池施加AC电压的同时根据频率的变化来测量阻抗；存储器模块，所述存储器模块被配置为存储每个频率的阻抗参考值；以及处理器，所述处理器被配置为生成由所述阻抗测量模块测量的所述目标电池的阻抗测量值的奈奎斯特图，从所生成的奈奎斯特图中提取拐点，并且将以所提取的拐点为中心的预定频率范围内的值与存储在所述存储器模块中的每个频率的阻抗参考值进行比较，以诊断所述目标电池。
[0017]这里，所述处理器可以被配置为将所生成的奈奎斯特图移位，使得所提取的拐点成为原点，并且在移位状态下，与每个频率的阻抗参考值进行比较。
[0018]另外，所述处理器可以被配置为使用所述目标电池的阻抗测量值的大小和角度来诊断所述目标电池。
[0019]另外，所述存储器模块可以被配置为存储每个频率的阻抗参考值以分类为多个电池等级中的每一个电池等级，并且所述处理器被配置为通过将所述目标电池的阻抗测量值与存储在所述存储器模块中的电池等级匹配来对所述目标电池的等级进行分类。
[0020]另外，所述处理器可以被配置为提取抗电荷转移区域因抗扩散区域而弯曲的点作为所生成的奈奎斯特图中的拐点。
[0021]另外，所述处理器可以被配置为通过从低频区域到高频区域地搜索所生成的奈奎斯特图来提取所述拐点。
[0022]另外，所述存储器模块可以被配置为预先存储所述拐点的初步频率信息(preliminary frequency information)。
[0023]另外，在本公开的另一方面，提供一种电池组，该电池组包括根据本公开的电池诊断设备。
[0024]另外，在本公开的又一方面，提供一种能量存储系统，该能量存储系统包括根据本公开的电池诊断设备。
[0025]另外，在本公开的再一方面，提供了一种电池诊断方法，该电池诊断方法包括以下
步骤：存储每个频率的阻抗参考值；在向目标电池施加AC电压的同时根据频率的变化来测量阻抗；生成在所述测量步骤中测量的所述目标电池的阻抗测量值的奈奎斯特图；从所述生成步骤中生成的所述奈奎斯特图中提取拐点；将以在所述提取步骤中提取的所述拐点为中心的预定频率范围内的阻抗测量值与在所述存储步骤中存储的每个频率的所述阻抗参考值进行比较；以及基于所述比较步骤的比较结果来诊断所述目标电池。
[0026]有益效果
[0027]根据本公开，提供了一种有效的电池诊断设备。
[0028]具体地，根据本公开的实施方式，由于在不使用等效电路模型的情况下使用奈奎斯特图诊断电池，因此不需要提取与等效电路模型相关的各种元件常数值。
[0029]因此，根据本公开的该实施方式，可以提高电池诊断的准确性和/或速度。
[0030]此外，根据本公开的实施方式，在分析EIS测量数据时，可以通过使用低频区域而非高频区域来使测量探针的电感分量和电阻分量的影响最小化。
[0031]因此，根据本公开的该实施方式，可以进一步提高电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池诊断设备，该电池诊断设备包括：阻抗测量模块，所述阻抗测量模块被配置为在向目标电池施加AC电压的同时根据频率的变化来测量阻抗；存储器模块，所述存储器模块被配置为存储每个频率的阻抗参考值；以及处理器，所述处理器被配置为生成由所述阻抗测量模块测量的所述目标电池的阻抗测量值的奈奎斯特图，从所生成的奈奎斯特图中提取拐点，并且将以所提取的拐点为中心的预定频率范围内的值与存储在所述存储器模块中的每个频率的阻抗参考值进行比较，以诊断所述目标电池。2.根据权利要求1所述的电池诊断设备，其中，所述处理器被配置为将所生成的奈奎斯特图移位，使得所提取的拐点成为原点，并且在移位状态下与每个频率的所述阻抗参考值进行比较。3.根据权利要求1所述的电池诊断设备，其中，所述处理器被配置为使用所述目标电池的阻抗测量值的大小和角度来诊断所述目标电池。4.根据权利要求1所述的电池诊断设备，其中，所述存储器模块被配置为存储要被分类为多个电池等级中的每一个电池等级的每个频率的阻抗参考值，并且所述处理器被配置为通过将所述目标电池的阻抗测量值与存储在所述存储器模块中的电池等级匹配来对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴俊哲，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：