用于估计SOC-OCV曲线的方法和设备技术

本公开涉及用于基于预存储的半电池充电状态(SOC)‑开路电压(OCV)曲线而估计反映二次电池的劣化率的SOC‑OCV曲线的方法和设备。根据本公开的用于估计SOC‑OCV曲线的设备包括：存储单元，其存储寿命开始(BOL)正电极半电池SOC‑OCV曲线、BOL正电极可用范围、BOL负电极半电池SOC‑OCV曲线、BOL负电极可用范围、BOL全电池SOC‑OCV曲线和BOL全电池总容量；以及控制单元，其估计寿命中期(MOL)处的全电池SOC‑OCV曲线。控制单元包括：可用范围确定模块，其被配置成当二次电池在二次电池处于MOL时在放电电压的下限与充电电压的上限之间被完全充电或完全放电时计算MOL全电池总容量，并且确定MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围，以使得MOL全电池总容量与BOL全电池总容量的比率等于MOL正电极可用范围与BOL正电极可用范围的比率以及MOL负电极可用范围与BOL负电极可用范围的比率中的每一个；以及曲线管理模块，其被配置成将与对应于MOL正电极可用范围的正电极半电池SOC‑OCV曲线部分与对应于MOL负电极可用范围的负电极半电池SOC‑OCV曲线部分之间的差相对应的差分曲线估计为MOL全电池SOC‑OCV曲线，并将存储在存储单元中的BOL全电池SOC‑OCV曲线更新为所估计的MOL全电池SOC‑OCV曲线。

Method and equipment for estimating soc-ocv curve

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计SOC-OCV曲线的方法和设备相关申请的交叉引用本申请要求2018年3月7日在韩国申请的第10-2018-0027135号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。
本公开涉及用于估计二次电池的充电状态(SOC)-开路电压(OCV)曲线的方法，并且更明确地，涉及用于基于预存储的半电池SOC-OCV曲线而估计反映二次电池的劣化率的SOC-OCV曲线的方法和设备。
技术介绍
二次电池通过电化学氧化和还原反应而产生电能，并且用于广泛范围的应用中。电池逐渐将其应用扩展到例如诸如移动电话、膝上型计算机、数码相机、摄像机、平板计算机和电动工具的便携式装置以及诸如电动自行车、电动摩托车、电动车辆和混合动力电动车辆的各种类型的电力驱动装置。电池包括三个基本元件：负电极(阳极)，其包括通过在放电期间发射电子而氧化的材料；正电极(阴极)，其包括通过在放电期间接受电子而还原的材料；以及电解质，其允许离子在负电极与正电极之间移动。电池可被分类为在放电之后无法再使用的一次电池以及可重复地再充电的二次电池。包括二次电池的系统包括与二次电池耦合的管理设备，并且管理设备通常具有经由二次电池的充电状态(SOC)来指示剩余可用量的功能。管理设备存储表示开路电压(OCV)与SOC之间的关系的SOC-OCV曲线，并且从SOC-OCV曲线确定与二次电池的当前测量或估计的OCV相对应的SOC。SOC-OCV曲线通过实验测量而产生，并存储在管理设备中所设置的存储器装置中。也就是说，随着二次电池重复充电和放电若干次，收集测量每个OCV时的SOC数据，并且基于所收集的数据而产生表示OCV与SOC之间的相关性的SOC-OCV曲线并将其存储在存储器装置中。然而，随着二次电池劣化，必须再次测量二次电池的OCV和SOC并基于所测量的数据而产生反映劣化率的新SOC-OCV曲线。然而，产生新SOC-OCV曲线要花费大量时间，并且SOC-OCV曲线不易更新。
技术实现思路
技术问题本公开被设计成解决上述常规问题，并且因此本公开涉及提供用于估计充电状态(SOC)-开路电压(OCV)曲线的方法和设备，其中在劣化期间应用的SOC-OCV曲线在短时间内被估计，并且现有SOC-OCV曲线被更新为所估计的SOC-OCV曲线。技术解决方案为了解决上述问题，根据本公开的用于估计充电状态(SOC)-开路电压(OCV)曲线的设备包括：存储单元，其存储寿命开始(BOL)正电极半电池SOC-OCV曲线、BOL正电极可用范围、BOL负电极半电池SOC-OCV曲线、BOL负电极可用范围、BOL全电池SOC-OCV曲线和BOL全电池总容量；以及控制单元，其估计寿命中期(MOL)处的全电池SOC-OCV曲线，其中控制单元包括：可用范围确定模块，其被配置成当二次电池在二次电池处于MOL时在放电电压的下限与充电电压的上限之间被完全充电或完全放电时计算MOL全电池总容量，并且确定MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围，以使得MOL全电池总容量与BOL全电池总容量的比率等于MOL正电极可用范围与BOL正电极可用范围的比率以及MOL负电极可用范围与BOL负电极可用范围的比率中的每一个；以及曲线管理模块，其被配置成将与对应于MOL正电极可用范围的正电极半电池SOC-OCV曲线部分与对应于MOL负电极可用范围的负电极半电池SOC-OCV曲线部分之间的差相对应的差分曲线估计为MOL全电池SOC-OCV曲线，并将存储在存储单元中的BOL全电池SOC-OCV曲线更新为所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线。可用范围确定模块可被配置成基于BOL正电极可用范围和BOL负电极可用范围，将MOL正电极可用范围的最大可允许SOC值以及MOL负电极可用范围的最小可允许SOC值确定为不变值，并且通过使用以下方程式计算BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中的最小可允许SOC值pi以及BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中的最大可允许SOC值nf，来确定MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围。可用范围确定模块可被配置成：通过对当二次电池在放电电压的下限与充电电压的上限之间被完全充电或完全放电时的二次电池的电流进行累加和积分来计算积分电流量，并且将所计算的积分电流量确定为MOL全电池总容量。曲线管理模块可被配置成：将BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线相对于彼此移位，以使得BOL正电极半电池SOC-OCV曲线与BOL负电极半电池SOC-OCV曲线之间的差最接近BOL全电池SOC-OCV曲线，并且将相对于彼此移位的两个曲线的差分曲线确定为BOL全电池SOC-OCV曲线。二次电池可以是在正电极中包括基于Ni-Mn-Co的正电极材料并在负电极中包括石墨的锂二次电池。为了解决上述问题，根据本公开的用于估计反映二次电池的劣化率的SOC-OCV曲线的方法包括：存储BOL正电极半电池SOC-OCV曲线、BOL正电极可用范围、BOL负电极半电池SOC-OCV曲线、BOL负电极可用范围、BOL全电池SOC-OCV曲线和BOL全电池总容量；当二次电池在二次电池处于MOL时在放电电压的下限与充电电压的上限之间被完全充电或完全放电时计算MOL全电池总容量；确定MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围，以使得MOL全电池总容量与BOL全电池总容量的比率等于MOL正电极可用范围与BOL正电极可用范围的比率以及MOL负电极可用范围与BOL负电极可用范围的比率中的每一个；将与对应于所确定的MOL正电极可用范围的正电极半电池SOC-OCV曲线部分与对应于所确定的MOL负电极可用范围的负电极半电池SOC-OCV曲线部分之间的差对应的差分曲线估计为MOL全电池SOC-OCV曲线；以及将先前存储的BOL全电池SOC-OCV曲线更新为所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线。有利效果根据本公开，基于预存储的正电极半电池充电状态(SOC)-开路电压(OCV)曲线和负电极半电池SOC-OCV曲线而估计反映劣化率的全电池SOC-OCV曲线，并将现有曲线更新为所估计的全电池SOC-OCV曲线，因此快速更新SOC-OCV曲线。此外，根据本公开，SOC-OCV曲线并非是通过长时间的实验而产生，并且相反，SOC-OCV曲线基于预存储的数据(即，半电池SOC-OCV曲线)以及所测量的数据(即，全电池总容量)而产生，因此减少产生SOC-OCV曲线所需的时间。附图说明图1是示出根据本公开的实施例的用于估计充电状态(SOC)-开路电压(OCV)曲线的设备的示意性框图。图2是按曲线图的形式示出寿命开始(BOL)全电池SOC-OCV曲线、BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线的图。图3是按曲线图的形式示出预处理的BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线以及BOL全电池SOC-OCV曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于估计充电状态(SOC)-开路电压(OCV)曲线的设备，包括：/n存储单元，所述存储单元存储寿命开始(BOL)正电极半电池SOC-OCV曲线、BOL正电极可用范围、BOL负电极半电池SOC-OCV曲线、BOL负电极可用范围、BOL全电池SOC-OCV曲线和BOL全电池总容量；以及/n控制单元，所述控制单元估计寿命中期(MOL)处的全电池SOC-OCV曲线，/n其中所述控制单元包括：/n可用范围确定模块，所述可用范围确定模块被配置成当二次电池在所述二次电池处于MOL时在放电电压的下限与充电电压的上限之间被完全充电或完全放电时计算MOL全电池总容量，并且确定MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围，以使得所述MOL全电池总容量与所述BOL全电池总容量的比率等于所述MOL正电极可用范围与所述BOL正电极可用范围的比率以及所述MOL负电极可用范围与所述BOL负电极可用范围的比率中的每一个；以及/n曲线管理模块，所述曲线管理模块被配置成将与对应于所述MOL正电极可用范围的正电极半电池SOC-OCV曲线部分与对应于所述MOL负电极可用范围的负电极半电池SOC-OCV曲线部分之间的差相对应的差分曲线估计为MOL全电池SOC-OCV曲线，并将存储在所述存储单元中的所述BOL全电池SOC-OCV曲线更新为所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180307 KR 10-2018-00271351.一种用于估计充电状态(SOC)-开路电压(OCV)曲线的设备，包括：
存储单元，所述存储单元存储寿命开始(BOL)正电极半电池SOC-OCV曲线、BOL正电极可用范围、BOL负电极半电池SOC-OCV曲线、BOL负电极可用范围、BOL全电池SOC-OCV曲线和BOL全电池总容量；以及
控制单元，所述控制单元估计寿命中期(MOL)处的全电池SOC-OCV曲线，
其中所述控制单元包括：
可用范围确定模块，所述可用范围确定模块被配置成当二次电池在所述二次电池处于MOL时在放电电压的下限与充电电压的上限之间被完全充电或完全放电时计算MOL全电池总容量，并且确定MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围，以使得所述MOL全电池总容量与所述BOL全电池总容量的比率等于所述MOL正电极可用范围与所述BOL正电极可用范围的比率以及所述MOL负电极可用范围与所述BOL负电极可用范围的比率中的每一个；以及
曲线管理模块，所述曲线管理模块被配置成将与对应于所述MOL正电极可用范围的正电极半电池SOC-OCV曲线部分与对应于所述MOL负电极可用范围的负电极半电池SOC-OCV曲线部分之间的差相对应的差分曲线估计为MOL全电池SOC-OCV曲线，并将存储在所述存储单元中的所述BOL全电池SOC-OCV曲线更新为所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线。


2.根据权利要求1所述的用于估计SOC-OCV曲线的设备，其中，所述可用范围确定模块被配置成：
基于所述BOL正电极可用范围和所述BOL负电极可用范围，将所述MOL正电极可用范围的最大可允许SOC值以及所述MOL负电极可用范围的最小可允许SOC值确定为不变值，并且
通过使用以下方程式计算所述BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中的最小可允许SOC值(pi)以及所述BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中的最大可允许SOC值(nf)，来确定所述MOL正电极可用范围和所述MOL负电极可用范围：
(方程式)






其中pf,0是BOL处的正电极半电池的最大可允许SOC值，pi,0是BOL处的正电极半电池的最小可允许SOC值，nf,0是BOL处的负电极半电池的最大可允许SOC值，ni,0是BOL处的负电极半电池的最小可允许SOC值，Qf,0是BOL处的全电池的总容量，并且Qf是MOL处的全电池的总容量。


3.根据权利要求2所述的用于估计SOC-OCV曲线的设备，其中，所述可用范围确定模块被配置成：通过对当二次电池在放电电压的下限与充电电压的上限之间被完全充电或完全放电时的所述二次电池的电流进行累加和积分来计算积分电流量，并且将所计算的积分电流量确定为所述MOL全电池总容量。


4.根据权利要求1所述的用于估计SOC-OCV曲线的设备，其中，所述曲线管理模块被配置成：将所述BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和所述BOL负电极半电池SOC-OCV曲线相对于彼此移位，以使得所述BOL正电极半电池SOC-OCV曲线与所述BOL负电极半电池SOC-OCV曲线之间的差最接近所述BOL全电池SOC-OCV曲线，并且将相对于彼此移位的两个曲线的差分曲线确定为所述BOL全电池SOC-OCV曲线。


5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹斗星，林振馨，高友涵，金容俊，金炯奭，南基民，徐世旭，赵源泰，蔡秀炫，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR