电池诊断装置、电池诊断方法、电池组和电动车辆制造方法及图纸

根据本发明专利技术的电池诊断装置包括：电压传感器，所述电压传感器生成指示电池的电池电压的电压信号；电流传感器，所述电流传感器生成指示电池的电池电流的电流信号；以及控制电路。基于在恒定电流充电时段期间的每个单位时间收集的电压信号和电流信号来确定指示设定电压范围内的电池电压与充电容量之间的关系的容量曲线。控制电路基于容量曲线确定指示设定电压范围内的电池电压与微分容量之间的关系的微分曲线。控制电路通过使用线性近似算法确定微分曲线的近似直线，并且基于近似直线确定电池中是否已经发生锂析出异常。电池中是否已经发生锂析出异常。电池中是否已经发生锂析出异常。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池诊断装置、电池诊断方法、电池组和电动车辆


[0001]本申请要求于2020年12月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2020
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0185703的权益，其公开内容通过引用整体并入本文中。
[0002]本公开涉及用于检测电池中的锂沉积的技术。

技术介绍

[0003]近来，对于诸如膝上型计算机、摄像机和移动电话的便携式电子产品的需求已经快速增加，并且随着电动车辆、用于能量存储的蓄能器、机器人和卫星的广泛发展，正在对可以重复地再充电的高性能电池进行许多研究。
[0004]目前，商业上可获得的电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂离子电池等，并且在它们之中，锂离子电池几乎没有或没有记忆效应，并且因此它们比镍基电池获得更多的关注，因为锂离子电池的优点是，无论何时方便都可以进行再充电，自放电速率非常低并且能量密度高。
[0005]锂离子电池包括正极、负极、电解液和隔膜，并且是二次电池，当锂离子移动通过正极和负极之间的电解液时，二次电池可以被充电/放电。
[0006]锂离子电池在重复的充电/放电循环中缓慢劣化。特别是，当负极结构从出厂状态(fresh condition)劣化时，锂沉积的可能性增加，在锂沉积时，在充电期间通过电解液从正极移动到负极的锂离子中的一些没有嵌入负极中并且作为金属锂沉积在负极表面上。锂沉积是降低充电/放电性能并缩短锂离子电池寿命的主要原因，并且在正极和负极之间通过金属锂发生短路，从而导致火灾风险增加。
专利技术内容
[0007]技术问题
[0008]专利技术人认识到，取决于是否存在锂沉积，被充电的电池的电池电压与充电容量之间的关系明确地改变。本公开涉及提供电池诊断设备、电池诊断方法、电池组和电动车辆，其中通过恒定电流充电过程以连续顺序获得从出厂状态劣化的电池的容量曲线和微分曲线，从微分曲线的近似直线提取与锂沉积相关的信息，并且基于所提取的信息确定电池中是否存在锂沉积。
[0009]本公开的这些和其他目的和优点通过以下描述可以来理解，并且将从本公开的实施方式显而易见。另外，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。
[0010]技术方案
[0011]根据本公开的一个方面的电池诊断设备包括：电压传感器，所述电压传感器被配置为测量电池两端的电池电压并且生成指示所测量的电池电压的电压信号；电流传感器，所述电流传感器被配置为测量流过所述电池的电池电流并且生成指示所测量的电池电流的电流信号；以及控制电路，所述控制电路被配置为在每个单位时间收集所述电压信号和
所述电流信号。所述控制电路被配置为：基于在所述电池的恒定电流充电时段内的每个单位时间收集的在设定电压范围内的所述电压信号和所述电流信号来确定指示在预定的设定电压范围内的所述电池电压与充电容量之间的关系的容量曲线。所述充电容量指示所述电池电流的累积值。所述控制电路被配置为基于所述容量曲线确定指示在所述设定电压范围内的所述电池电压与微分容量之间的关系的微分曲线。所述微分容量为单位时间的所述充电容量的变化与每个单位时间的所述电池电压的变化的比率。所述控制电路被配置为使用线性近似算法来确定所述微分曲线的近似直线。所述控制电路被配置为基于所述近似直线确定所述电池中是否存在锂沉积。
[0012]所述设定电压范围的上限可以等于所述电池的预设充电结束电压。所述设定电压范围的下限可以等于比所述上限低参考电压的电压。
[0013]所述线性近似算法是最小二乘法。
[0014]所述控制电路可以被配置为当所述近似直线的斜率大于参考斜率时确定所述电池中存在锂沉积。
[0015]所述控制电路可以被配置为基于所述电池的累积使用容量来确定所述参考斜率。
[0016]所述控制电路可以被配置为当所述微分曲线与近似直线之间的系数小于参考确定系数时，确定所述电池中存在锂沉积。
[0017]所述控制电路可以被配置为基于所述电池的累积使用容量来确定所述参考确定系数。
[0018]根据本公开的另一方面的电池组包括电池诊断设备。
[0019]根据本公开的又一方面的电动车辆包括电池组。
[0020]根据本公开的又一方面的电池诊断方法可以由电池诊断设备执行。所述电池诊断方法包括以下步骤：基于在所述电池的恒定电流充电时段内的每个单位时间收集的在设定电压范围内的电压信号和电流信号来确定指示在所述设定电压范围内的所述电池电压与充电容量之间的关系的容量曲线；基于所述容量曲线来确定指示在所述设定电压范围内的所述电池电压与所述微分容量之间的关系的微分曲线；使用线性近似算法确定所述微分曲线的近似直线；以及基于所述近似直线来确定在所述电池中是否存在锂沉积。
[0021]有益效果
[0022]根据本公开的实施方式中的至少一个，可以在通过恒定电流充电过程以连续顺序获得从出厂状态劣化的电池的容量曲线和微分曲线之后基于与从微分曲线的近似直线提取的锂沉积相关的信息来确定电池中是否存在锂沉积。
[0023]根据本公开的实施方式中的至少一个，可以基于电池的累积充电/放电容量来确定用于诊断电池中的锂沉积的至少一个参数(如下所述的
‘
参考电压
’
、
‘
参考斜率
’
、
‘
参考确定系数
’
)。
[0024]本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员根据所附权利要求将清楚地理解本文未提及的这些和其他效果。
附图说明
[0025]附图示出了本公开的优选实施方式，并且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，并且因此本公开不应当被解释为限于附图。
[0026]图1是示出根据本公开的电动车辆的示意图。
[0027]图2是示出通过图1中所示的电池的恒定电流充电获得的容量曲线的示意图。
[0028]图3是示出与图2中所示的容量曲线相关的微分曲线的示意图。
[0029]图4是示出根据本公开的第一实施方式的电池诊断方法的示例性流程图。
[0030]图5是示出根据本公开的第二实施方式的电池诊断方法的示例性流程图。
具体实施方式
[0031]在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念根据专利技术人被允许为最佳解释适当地定义术语的原理来解释。
[0032]因此，本文描述的实施方式和附图中示出的图示仅仅是本公开的最优选实施方式，但是不旨在完全描述本公开的技术方面，因此应当理解，可以在提交申请时对其进行各种其他等同和修改。
[0033]包括序数词(诸如，“第一”、“第二”等)的术语用于将各种元件中的一个元件与另一元件区分开，但不旨在使元件受术语限制。
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，所述电池诊断设备包括：电压传感器，所述电压传感器被配置为测量电池两端的电池电压并且生成指示所测量的电池电压的电压信号；电流传感器，所述电流传感器被配置为测量流过所述电池的电池电流并且生成指示所测量的电池电流的电流信号；以及控制电路，所述控制电路被配置为在每个单位时间收集所述电压信号和所述电流信号，其中，所述控制电路被配置为：基于在所述电池的恒定电流充电时段内的每个单位时间收集的在设定电压范围内的所述电压信号和所述电流信号来确定指示在预定的设定电压范围内的所述电池电压与充电容量之间的关系的容量曲线，其中，所述充电容量指示所述电池电流的累积值，基于所述容量曲线确定指示在所述设定电压范围内的所述电池电压与微分容量之间的关系的微分曲线，其中，所述微分容量为单位时间的所述充电容量的变化与每个单位时间的所述电池电压的变化的比率，使用线性近似算法来确定所述微分曲线的近似直线，并且基于所述近似直线确定所述电池中是否存在锂沉积。2.根据权利要求1所述的电池诊断设备，其中，所述设定电压范围的上限等于所述电池的预设充电结束电压，并且所述设定电压范围的下限等于比所述上限低参考电压的电压。3.根据权利要求1所述的电池诊断设备，其中，所述线性近似算法是最小二乘法。4.根据权利要求1所述的电池诊...

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