对可充电电池中的析锂进行表征制造技术

本发明专利技术公开了一种用于表征具有析锂风险的可充电电池(91

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对可充电电池中的析锂进行表征


[0001]本专利技术的不同的示例涉及用于对可充电电池进行表征的方法。本专利技术的不同的示例尤其涉及到用于确定电池的析锂状态的表征技术。

技术介绍

[0002]可充电电池、例如电动车辆的动力电池，具有有限的寿命。可以影响可充电电池的寿命的一个因素，就是在一些可充电电池中可能出现的所谓的析锂。
[0003]析锂在此指的是，锂以金属形式沉积在可充电电池的阳极处。这种金属沉积会对可充电电池的性能造成负面影响。可以区分可逆析锂和不可逆析锂。在Ratnakumar V.Bugga和Marshall C.Smart的“锂离子电池中的析锂行为”(ECS Trans.2010年，卷25，36期，241
‑
252页，doi：10.1149/1.3393860)中说明了析锂以及对此的实验室研究。
[0004]已知在实验室条件下借助定义明确的充电循环或者通过对电池单元的事后分析，借助于耗费的证明方法、例如电子显微拍摄来证明析锂。析锂的原位测定仅用还要耗费得多的办法、例如中子衍射方法才已知。这些证明方法在电池实际运行期间、例如在电池在客户处日常用于向车辆供能期间很难执行或者甚至无法执行。
[0005]除了这些物理的测量外，还存在若干方法，在这些方法中，借助在充电阶段后由于接下来锂的氧化而出现的表征性的电压平台来证明析锂。
[0006]在弛豫或恒流放电期间可以相对容易地识别这种电压异常。不过当动态地进行电池放电时，这些平台就会消失。因此这些测量仅有条件地适用于，在连续运行中，这就是说在电池的现场单元的实际运行中证明析锂。

技术实现思路

[0007]因此需要另外的可行方案来诊断析锂。尤其需要一些可行方案在具有叠加的动态的实际应用中检测析锂。
[0008]该任务用独立权利要求的特征解决。从属权利要求的特征定义了实施例。
[0009]提供了一种用于对具有析锂风险的可充电电池进行表征的方法。该方法包括：接收电池的运行值，其中，电池的运行值包括：电池的端电压和电池的电池电流。
[0010]运行值可以例如作为时间序列被接收。另一种备选方案是将运行值作为汇总的数据加以接收。例如可以使用直方图。
[0011]所述方法还包括：
[0012]基于电池电流用电池的模型确定建模的端电压，
[0013]将建模的端电压与端电压相比较，
[0014]基于所述比较确定电池的析锂状态。
[0015]所述比较可以涉及到端电压的和建模的端电压的瞬时电压值。此外还可能的是，确定建模的端电压包括在特定的范围内对建模的端电压求积分，由此得到建模的面积。建模的面积可以与通过在特定范围内对端电压求积分得出的面积相比较。这意味着，所述比
较可以涉及到电压值的积分。由建模的面积与由电池的运行至得出的面积的比较，可以确定电池的析锂状态。
[0016]时间序列在此可以指的是数据的时间顺序，其例如通过在不同的时间点上的一系列测量确定。时间顺序在此可以连续地进行，但时间顺序也可能是不规律的。
[0017]计算机程序或计算机程序产品或能由计算机读取的存储介质包括程序代码。这种程序代码可以由处理器加载和运行。这促使处理器根据所述方法中的其中一种方法来执行一种用于表征可充电电池的方法。所述方法在此可以在服务器侧执行。
[0018]此外，还提供了一种系统。该系统包括：带有电池的至少一个设备，其中，该设备设置用于，将运行值传输给服务器，其中，运行值包括：例如作为时间序列的电池的端电压和例如作为时间序列的电池的电池电流。
[0019]所述系统还包括服务器。该服务器设置用于，接收至少一个设备的运行值并且因此实施在此所说明的方法。
[0020]至少一个设备可以是车辆。
[0021]此外，还提供了一种服务器。该服务器设置用于，接收例如作为时间序列的电池的运行值，并且因此实施在此所说明的方法。
[0022]上述的特征和接下来说明的特征，不仅能以相应的明确陈述的组合使用，而且也能以其它组合使用或独立地使用，而不会脱离本专利技术的保护范围。
附图说明
[0023]图1示出了根据不同的实施例的方法；
[0024]图2示出了根据不同的实施例的系统；
[0025]图3示出了为设备供电的电池的示例；
[0026]图4示出了服务器的示例；
[0027]图5示出了包括可充电电池的电路的示例；
[0028]图6示出了电池的电池电流的时间序列的示例；
[0029]图7示出了图1的方法的可能的实施方案；
[0030]图8示出了等效电路，其可以用于对电池建模，其中，该模型没有模拟析锂；
[0031]图9示出了电池的等效电路，其可以用于对电池建模，其中，该模型模拟了析锂；
[0032]图10、图11和图12示出了不同的电压
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电荷曲线的示例；
[0033]图13示出了在图1的方法中的可能的方法步骤。
具体实施方式
[0034]本专利技术的上述特性、特征和优点以及如何达到这些特性、特征和优点的方式，结合对借助附图更为详细地阐释的实施例的下列说明而更易于清楚和明白地理解。
[0035]接下来参考附图借助优选的实施例更为详细地阐释本专利技术。附图中，相同的附图标记标注相同的或类似的元件。附图是本专利技术的不同的实施例的示意性的代表。在附图中示出的元件不必按正确比例示出。更确切地说，在附图中示出的不同的元件被这样重现，使得本领域技术人员能理解它们的功能和普遍的用途。在附图中示出的在功能性的单元和元件之间的连接和联接也可以作为间接的连接或联接实现。连接或联接可以有线或无线地实
现。功能单元可以实现为硬件、软件或硬件与软件的组合。
[0036]接下来结合对可充电电池的表征说明若干技术。在此所说明的技术可以结合不同类型的可能出现析锂的可充电电池使用，例如结合基于锂离子的电池、例如锂
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镍
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镁
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氧化钴电池或锂
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氧化锰电池使用。
[0037]在此所说明的可充电电池可以使用在不同的应用领域中。电池例如可以使用在诸如机动车或无人机或例如移动通信设备之类的便携式电子设备之类的设备中。也可以考虑的是，在此所说明的电池以静态储能器的形式使用。可以在服务器侧执行在此所说明的方法。但所述方法也可以备选或补充性地、例如部分由所述设备本身执行，例如由设备的电池管理系统执行。在此，所有的步骤均能由所述设备执行。一部分步骤或全部的步骤备选均可以由远程的附加的设备、例如服务器执行。
[0038]能以不同的方式和方法使用已确定的析锂状态。例如可以将析锂状态的结果用于调整电池的运行。这样可以例如避免电池的过度老化。备选或附加地也可以基于析锂状态的结果确定电池的二次使用。例如可以确定，电池是否还适用于特定的使用或必须退出流通。另一种使用可能性涉及到根据析锂状态对电池的有针对性的保养和/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】1.一种用于表征具有析锂风险的可充电电池(91
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96)的方法，该方法包括：接收(1001)电池(91
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96)的运行值(41)作为时间序列，其中，所述电池的运行值包括：电池的端电压(U(t))，电池的电池电流(I(t))，基于电池电流(I(t))用电池的模型(400)确定(1002)建模的端电压(USim(t))，将建模的端电压(USim(t))与端电压(U(t))相比较(1003)，基于比较确定(1004、1004a、1004b)电池的析锂状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述比较还包括：基于所述端电压(U(t))和电池电流(I(t))确定电压
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电荷曲线(200)，基于建模的端电压(USim(t))和电池电流确定建模的电压
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电荷曲线(300)，将电压
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电荷曲线(200)与建模的电压
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电荷曲线(300)相比较。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述建模的端电压与所述端电压的比较还基于在所述建模的端电压和所述端电压之间的电压偏移(Uoff)或者所述建模的端电压基于电压偏移(Uoff)。4.根据权利要求2和权利要求3所述的方法，其中，基于所述电压
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电荷曲线的平台(800)的宽度(810)量化确定析锂状态，其中，基于所述电压偏移(Uoff)确定平台(800)。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述电压偏移(Uoff)在50mV和150mV之间、特别是在80mV和120mV之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定电池的放电过程和/或充电过程期间的所述端电压和所述电池电流。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电池的模型(400)包括下列元件(410、411、420
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：特艾斯技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：