用于估计二次电池的参数的设备和方法
【专利摘要】本发明公开了用于估计二次电池的参数的方法和设备。所述设备包括：传感器，用于测量第一放电深度(DOD')下的开路电压(OCVm)，其中所述开路电压(OCVm)定义为所述第一放电深度(DOD')下的预定原始正极电压(Vc,o)和负极电压(Va)之差；以及控制单元，用于基于所述原始正极电压(Vc,o)和所述开路电压(OCVm)计算负极电压(Va)，确定原始负极电压(Va,o)等于所述负极电压(Va)，并且确定对应于所述原始负极电压(Va,o)的第二放电深度(DOD″)，从而根据所述第一放电深度(DOD')和所述第二放电深度(DOD″)之差确定所述二次电池的容量退化(△capa)。
【专利说明】用于估计二次电池的参数的设备和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种二次电池，更具体地，涉及用于估计代表二次电池电状态的参数的设备和方法。
[0002]本申请要求2012年4月30日在韩国提交的韩国专利申请N0.10-2012-0045868和2013年3月15日在韩国提交的韩国专利申请N0.10-2013-0028284的优先权，这些专利申请的内容以引用方式并入本文。
【背景技术】
[0003]电池通过氧化还原反应产生电能并且以各种方式被广泛使用。例如，电池被应用于诸如蜂窝电话、笔记本、数码相机、摄像机、平板计算机和电动工具的便携式装置；诸如电动自行车、摩托车、电动车辆、混合动力车、电动船和电动飞机等的电驱动设备；用于存储由新再生能量或剩余能量所产生的电力的电力存储装置；用于向诸如服务器计算机和通信基站等各种信息通信装置稳定供电的不间断电源。
[0004]电池包括三个基本部件:负极，其包含在放电期间发射电子的同时被氧化的材料；正极，其包含在放电期间接受电子的同时被还原的材料；电解质，其允许操作离子在负极和正极之间传递。电池可分为一次电池和二次电池，一次电池在放电之后不能被重新使用，二次电池允许重复进行充放电，因为它们的电化学反应至少是部分可逆的。
[0005]二次电池包括本领域熟知的铅酸电池、镍镉电池、镍锌电池、镍铁电池、氧化银电池、镍金属氢化物电池、锌锰氧化物电池、锌溴化物电池、金属空气电池、锂二次电池等。在这些电池之中，锂二次电池由于其相比于其它二次电池的高能量密度、高电池电压和长生命周期而受到最多的关注。
[0006]同时，二次电池的放电深度(DoD)相对表现出基于二次电池的原始容量的O至I的范围内的二次电池的放电容量。
[0007]这里，原始容量是通过在从最大充电电压放电至最终放电电压的同时将寿命开始(BOL)状态下流出二次电池的电流量求积分而获得的值。
[0008]例如，如果二次电池的原始容量是100mAh并且在二次电池被完全充电之后从二次电池释放的放电电流的积分值是700mAh，将计算出放电深度(DoD)是0.7。
[0009]参与二次电池的电化学反应的化学物质(例如，锂离子)随着充放电周期增加不可逆地消失。损失的化学物质造成二次电池的容量退化，并且如果二次电池遭遇容量退化，则二次电池的电压在放电深度(DoD)达到I之前达到最终放电电压。因此，在达到最终放电电压时的放电深度(DoD)与容量退化成比例地减小。
[0010]例如，如果二次电池的最终放电电压是3.0V并且二次电池的容量退化增进达20%，则当二次电池的放电深度(DoD)增大至0.80时，二次电池的电压减小至3.0V，g卩，最终放电电压。
[0011]二次电池的容量退化是准确计算二次电池的充电状态(SOC)所需的参数。SOC是相对地代表反映容量退化的、基于二次电池的整体容量的O至I的范围内的二次电池的目前剩余容量的参数。
[0012]可如以下等式I中一样，使用二次电池的放电深度(DoD)计算二次电池的SOC。
[0013]等式I
[0014]SOC = (DoDmax-DoD) /DoDmax
[0015]DoDmax = 1- Δ Capa
[0016]这里，SOC是代表二次电池的目前充电状态的参数，DoDmax是代表当二次电池达到最终放电电压时的放电深度(DoD)的参数，DoD是代表目前放电深度(DoD)的参数，ACapa是代表在O至I的范围内的二次电池的容量退化的参数。
[0017]在等式I中，由于DoD是可测量的参数，因此最终根据用Λ Capa表达的二次电池的容量退化来确定二次电池的S0C。
[0018]可通过在被充电至最大充电电压的二次电池被充分放电至最终放电电压的同时将从二次电池拉出的电流量求积分然后将积分后的电流量与原始容量进行比较，更准确地计算二次电池的容量退化。
[0019]然而，在实际使用二次电池的情况下，鲜少出现可使得准确计算二次电池的容量退化的完全放电事件。因此，在现有技术中，使用间接估计二次电池的容量退化的方法。
[0020]例如，由于二次电池的内部电阻与容量退化相关，因此可通过二次电池的取样电压和电流估计二次电池的内部电阻，并且可根据估计的内部电阻估计二次电池的容量退化。
[0021]然而，以此方式不能精确地测量二次电池的容量退化，此外，估计容量退化的准确度根据二次电池的温度变化而下降。
【发明内容】
[0022]抟术问是页
[0023]本公开涉及提供用于估计二次电池的参数的设备和方法，其允许在实际使用二次电池的环境下简单且准确地估计二次电池的容量退化。
[0024]本公开还涉及提供用于估计二次电池的参数的设备和方法，其允许通过使用估计的容量退化来估计二次电池的开路电压、放电深度(DoD)或充电状态(SOC)。
[0025]技术方案
[0026]在本公开的一方面，提供了一种用于估计二次电池的参数的设备，所述设备包括:传感器，其被配置为测量所述二次电池在第一放电深度(D0D’)下的开路电压(OCVm)，所述开路电压(OCVm)对应于所述第一放电深度(D0D’)下的预定原始正极电压(V。，。)和负极电压(Va)之差；控制单元，其被配置为根据所述原始正极电压(V。，。)和所述开路电压(OCVm)计算负极电压(Va)，确定原始负极电压(Va，。)等于所述负极电压(Va)，确定对应于所述原始负极电压(\。)的第二放电深度(D0D")，并且根据所述第一放电深度(D0D’)和所述第二放电深度(D0D")之差确定所述二次电池的容量退化(Λ capa)。
[0027]在本公开中，原始正极电压(V。，。)和原始负极电压(Va，。)分别是通过实验测得的值，是预先当二次电池基本上没有容量退化时根据放电深度(DoD)被测得的正极电压和负极电压。
[0028]可基于电势可为O (例如，锂电极)的参考电压测量原始正极电压(\。)和原始负极电压(\。)。
[0029]当二次电池的放电/充电周期还没有启动(寿命开始:B0L)时，仅在制造二次电池之后，二次电池可基本上没有容量退化。
[0030]优选地，根据本公开的用于估计二次电池的参数的设备还可包括:存储单元，其中存储针对各放电深度(DoD)测得的原始正极电压(V。，。)和原始负极电压(Va，。)作为分布曲线数据。
[0031]下文中，针对各放电深度(DoD)测得的原始正极电压(V。，。)和原始负极电压(Va，。)将被分别称为原始正极电压分布曲线(profile)和原始负极电压分布曲线。
[0032]负极电压(Va)意指在二次电池的负极处形成的当前电压并且可从原始正极电压(V。，。)和开路电压(OCVm)之差进行计算。
[0033]第一放电深度(DoD’ )对应于通过安培计数计算的二次电池的经积分的电流量与二次电池的原始容量的相对比率。
[0034]优选地，传感器可在二次电池充电或放电的同时测量电流，并且将测得的电流提供到控制单元。另外，控制单元可通过对测得的放电电流求积分来计算第一放电深度(DoD’)。存储单元可存储二次电池的原始容量，控制单元可在计算第一放电深度(DoD’)时参考存储在存储单元中的二次电池的原始容量。充当测量开路电压(OCVm)的参考的第一放电深度(DoD’)的电平可被预设成固定值或根据需要而变化。
[0035]在另一方面，控制单元可将二次电池的原始负极电压分布曲线移位多达所确定的容量退化，从原始正极电压分布曲线和移位后的原始负极电压分布曲线获得二次电池的劣化的开路电压分布曲线，并且可选地将劣化的开路电压分布曲线存储在存储单元中。
[0036]在另一方面，控制单元可测量二次电池的开路电压，使用测得的开路电压从劣化的开路电压分布曲线确定二次电池的放电深度(DoD)，并且可选地使用所确定的放电深度(DoD)和所确定的容量退化(Λ capa)估计二次电池的S0C。
[0037]在本公开中，控制单元可存储、传输或显示从由所确定的容量退化、所确定的开路电压、所确定的放电深度(DoD)和所确定的SOC组成的组中选择的至少一个参数。
[0038]在本公开的另一方面，还提供了一种用于估计二次电池的参数的方法，所述方法包括:测量所述二次电池在第一放电深度(D0D’)下的开路电压(0CVJ，所述开路电压(OCVffl)对应于所述第一放电深度(D0D’)下预定的原始正极电压(V。，。)和负极电压(Va)之差；根据所述原始正极电压(\。)和所述开路电压(OCVm)计算负极电压(Va)，确定原始负极电压(\。)等于所述负极电压(Va);获得对应于所述原始负极电压(Va，。)的第二放电深度(DOD");确定根据所述第一放电深度(D0D’)和所述第二放电深度(DOD")之差的所述二次电池的容量退化(Λ capa)。
[0039]选择性地，所述用于估计二次电池的参数的方法还可包括将所述二次电池的原始负极电压分布曲线移位多达所确定的容量退化，从原始正极电压和移位后的原始负极电压获得所述二次电池的劣化的开路电压分布曲线。
[0040]选择性地，所述用于估计二次电池的参数的方法还可包括测量所述二次电池的开路电压，使用所测量的开路电压根据劣化的开路电压分布曲线确定所述二次电池的放电深度，并且可选地使用所确定的放电深度和所确定的容量退化估计所述二次电池的S0C。
[0041]选择性地，所述用于估计二次电池的参数的方法还可包括测量所述二次电池的放电深度(DoD)，使用所测得的放电深度(DoD)根据所述劣化的开路电压分布曲线确定所述二次电池的开路电压。
[0042]选择性地，所述用于估计二次电池的参数的方法还可包括存储、显示或传输从由所确定的容量退化、所确定的开路电压、所确定的放电深度(DoD)和所确定的SOC组成的组中选择的所确定的至少一个参数。
[0043]在本公开中，所述二次电池可包括具有不同的操作电压范围的第一正极材料和第二正极材料的共混正极材料。
[0044]优选地，所述第一正极材料和所述第二正极材料中的至少一个可具有带电压平台的电压分布曲线。
[0045]第一正极材料和第二正极材料具有根据电压变化的与其反应的不同浓度的操作离子并且允许由当在本征电压范围内进入空闲状态或无负载状态时在第一正极材料和第二正极材料之间传递操作离子而出现的电压松弛。二次电池可在包括本征电压范围的电压范围内进行充电或放电。
[0046]这里，操作离子意指当具有共混正极材料的二次电池在充电或放电时与第一正极材料和第二正极材料执行电化学反应的离子。操作离子可根据二次电池的种类而不同。例如，在锂二次电池的情况下，操作离子可以是锂离子。
[0047]电化学反应可根据二次电池的操作机制而不同。在实施例中，电化学反应可意指操作离子添入到第一正极材料和/或第二正极材料中或脱出第一正极材料和/或第二正极材料。在这种情况下，添入到第一正极材料和第二正极材料中的操作离子的浓度或脱出第一正极材料和第二正极材料的操作离子的浓度可根据二次电池的电压变化而不同。换句话讲，第一正极材料和第二正极材料具有针对操作离子的不同操作电压范围。例如，在二次电池放电的状况下，在某个电压范围，操作离子可优先添入到第一正极材料而非第二正极材料中，而在另一个电压范围，情况会相反。又如，在二次电池充电的状况下，在某个电压范围，操作离子可优先脱出第二正极材料而非第一正极材料，而在另一个电压范围，情况会相反。
[0048]上述空闲状态是指这样的状态:从二次电池向装载了该二次电池的设备的主负载引导的高放电电流被中断，但从二次电池向设备包含的电子装置引导所需的小放电电流。如果二次电池进入空闲状态，则从二次电池引出的放电电流非常小。当二次电池进入空闲状态时，从二次电池引出的电流的幅值可以是恒定的，基本上恒定的或可变的。
[0049]例如，空闲状态可以指以下情况:(i)当二次电池被装载在电动车辆中时，尽管二次电池没有在驾驶员启动电动车辆之后就向发动机供应放电电流，但小放电电流被供应到装载在电动车辆中的计算机单元或音频仪器；(ii)驾驶电动车辆的驾驶员在遇到交通信号时立刻停止电动车辆或者将电动车辆停在停车�。�(iii)当上面装载有二次电池的信息通信装置在没有关闭的情况下在预定时间内不操作时，信息通信装置的处理器转到休眠模式以节省能量。
[0050]无负载状态意指因为二次电池停止充电或放电所以二次电池的容量基本上没有改变的状态。
[0051]电压松弛(voltage relaxat1n)是指当二次电池进入空闲状态或无负载状态时在第一正极材料和第二正极材料之间产生电势差的现象，其中，所述电势差造成操作离子在正极材料之间传递使得电势差随着时间推移而减小。
[0052]这里，当包括共混正极材料并且在本征电压范围内放电的二次电池转到空闲状态或无负载状态时，出现电压松弛。如果二次电池在本征电压范围内放电，则在第一正极材料和第二正极材料之中，更优先与操作离子反应的正极材料的反应容量变得几乎被耗�。粤硪桓稣牧峡加氩僮骼胱臃从�。
[0053]在这种状况下，如果二次电池转到空闲状态或无负载状态，则在第一正极材料和第二正极材料的表面附近存在的操作离子以不同的扩散速度向着对应正极材料的中心扩散，从而在正极材料之间产生电势差。产生的电势差造成操作离子在正极材料之间传递，结果引起消除了正极材料电势差的电压松弛。
[0054]考虑到电压松弛现象，还可通过以下观点定义空闲状态或无负载状态。换句话讲，如果从二次电池引出放电电流，则操作离子添入到正极材料中。然而，如果放电电流的幅值足够�。」懿僮骼胱犹砣氲秸牧现校攵缘缪顾沙诘恼牧现涞牟僮骼胱哟菘杀３帧Ｒ虼诵》诺绲缌鞯牧鞫挥懈扇耪牧现涑鱿值缪顾沙诘淖刺兔挥辛鞫诺绲缌鞯淖刺煞直鸨欢ㄒ逦障凶刺蛭薷涸刈刺�。
[0055]本征电压范围可根据诸如第一正极材料和第二正极材料的种类、二次电池的充电或放电电流的幅值、当二次电池进入空闲状态或无负载状态时二次电池的SOC等各种因素而不同。
[0056]在本公开中，第一正极材料和第二正极材料在本征电压范围内表现出的电压松弛现象可在满足以下条件中的至少一个的正极材料之间出现。
[0057]例如，如果当测量第一正极材料和第二正极材料的dQ/dV分布时在正极材料的dQ/dV分布中表现的主峰的位置和/或强度互不相同，则会出现电压松弛。然而，本领域熟知的dQ/dV分布是指正极材料根据电压的容量特性。因此，其表现在dQ/dV分布中的主峰具有不同位置和/或不同强度的正极材料可被视为具有不同的操作电压范围。主峰的位置差异可根据第一正极材料和第二正极材料的种类而不同，例如，主峰的位置可彼此相差0.1V至4V。
[0058]又如，如果当在相对于包括共混正极材料的二次电池的1-100%的SOC下测得放电电阻时放电电阻分布曲线具有凸起图案(所谓的突出形状)，则会出现电压松弛。
[0059]又如，如果当相对于包括共混正极材料的二次电池测量各SOC的放电电阻时放电电阻分布曲线在凸起图案之前和之后具有至少两个拐点，则会出现电压松弛。
[0060]又如，如果包括共混正极材料的二次电池具有带至少一个电压平台的充电或放电分布曲线，则会出现电压松弛。这里，电压平台意指其中存在拐点并且在拐点之前和之后的电压变化小的电压范围。
[0061]又如，如果包括在共混正极材料中的第一正极材料和第二正极材料中的至少一个具有带电压平台的电压分布曲线，则会出现电压松弛。
[0062]在本公开中，可用作第一正极材料和第二正极材料的材料不受具体限制，如果它们可造成本征电压范围内的电压松弛的话。
[0063]在实施例中，第一正极材料可以是用一般化学式A [AxMy] 02+z表达的碱金属化合物，其中，A包括L1、Na和K中的至少一个⑷包括从由N1、Co、Mn、Ca、Mg、Al、T1、S1、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Mo、Sc、Zr、Ru 和 Cr 组成的组中的至少一个元素；x 彡 O、I < x+y ^ 2、_0.I ^ z ^ 2 ；X、1、Z和包括在M中的成分的化学计量系数被选择成使得碱金属化合物保持电中性。
[0064]可供选择地,第一正极材料可以是用XLiM1O2-(1-X)Li2M2O3表达的碱金属化合物，其中，M1包括带有+3的平均氧化态的至少一个元素；M2包括带有+4的平均氧化态的至少一个元素；O彡X彡1，该化合物在US 6，677，082、US 6, 680, 143等中有所公开。
[0065]在另一个实施例中，第二正极材料可以是用一般化学式LiaM1xFehM2yPpyM3zCVz表达的锂金属磷酸盐，其中，M1包括从由T1、S1、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、N1、Nd、Mg和Al组成的组中选择的至少一个元素；M2包括从由T1、S1、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、N1、Nd、Mg和Al As、Sb、S1、Ge、V和S组成的组中选择的至少一个元素；M3包括从含有F的卤族中选择的至少一个元素；0<a彡2、0彡X彡1、0 ( y〈l、0 ( z〈l ;a、x、y、z和包括在M^M2和M3中的成分的化学计量系数被选择成使得锂金属磷酸盐保持电中性，或者第二正极材料可以是用一般化学式Li具(PO4) 3表达的锂金属磷酸盐，其中，M包括从由T1、S1、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、N1、Mg和Al组成的组中选择的至少一个元素。
[0066]在另一个实施例中，第一正极材料可以是用Li [LiaNibCoeMnJ 02+z (a ^ O ；a+b+c+d=I ;b、c和d中的至少一个不是零；-0.1 ^ z ^ 2)表达的碱金属化合物。另外，第二正极材料可以是从由LiFePCV LiMnxFeyPO4(0<x+y ( I)和Li3Fe2 (PO4) 3组成的组中选择的至少一个。
[0067]在另一个实施例中，第一正极材料和/或第二正极材料可包括涂层。该涂层可包括碳层、或氧化物层或氟化物层，其包含从由T1、S1、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、N1、Nd、Mg、Al、As、Sb、S1、Ge、V和S组成的组中选择的至少一个元素。
[0068]在本公开中，可在考虑到将要制造的二次电池的用途、造成正极材料之间的电压松弛所需的正极材料的电化学特性、其中出现电压松弛的本征电压范围等的情况下，根据电化学设计条件合适地调节第一正极材料和第二正极材料的共混比率。
[0069]另外，能够被包括在共混正极材料中的正极材料的数量不限于两种。另外，为了改善共混正极材料的性质，可以在没有具体限制的情况下在共混正极材料中添加诸如导电剂和粘合剂的其它添加剂。因此，包括能够在本征电压范围内造成空闲状态或无负载状态下的电压松弛的至少两种正极材料的共混正极材料应该被理解为在本公开的范围内，而不管正极材料的数量或者是否存在其它添加剂，如本领域的技术人员显而易见的。
[0070]二次电池可被装载到用电能驱动的各种电驱动设备上，电驱动设备的种类不受具体限制。
[0071]在实施例中，电驱动设备可以是诸如蜂窝电话、笔记本和平板计算机的移动计算机装置；或者诸如数码相机、摄像机和音频/视频再生装置的手持多媒体装置。
[0072]在另一个实施例中，电驱动设备可以是诸如电动车辆、混合动力车辆、电动自行车、摩托车、电动火车、电动船和电动飞机的电驱动设备；或者诸如电钻和电磨机的安装电机的电动工具。
[0073]在另一个实施例中，电驱动设备可以是安装在电网上的大功率存储装置，用于将新再生能量或剩余能量存储在电站中，或者是在诸如断电的紧急情况下用于向诸如服务器计算机和移动通信装置的各种信息通信装置供电的不间断电源。
[0074]在本公开中，二次电池可包括包含共混正极材料的正极、负极和隔板。二次电池还可包括具有操作离子的电解质。电解质不受具体限制，如果它具有操作离子并且会通过操作离子造成正极和负极处的电化学氧化或还原反应。
[0075]二次电池还可包括用于密封正极、负极和隔板的封装。封装不受具体限制，如果它具有化学和物理稳定性和机械耐久性的话。二次电池的外观由封装的结构来确定。封装的结构可选自本领域已知的各种结构并且可代表性地分别具有诸如圆柱形形状、矩形形状、袋子形状、硬币形状或其弯曲形状的结构。
[0076]有益.效果
[0077]根据本公开，可以简单并准确地估计用作控制二次电池时的参数的容量退化、开路电压、放电深度(DoD)、充电状态(SOC)等。
【专利附图】
【附图说明】
[0078]附图示出本公开的优选实施例并且与以上内容一起用于提供对本公开的技术精神的进一步理解。然而，本公开不被理解为限于附图。
[0079]图1是示出根据放电深度(DoD)的BOL (寿命开始)状态和EOL (寿命结束)状态下锂二次电池的开路电压分布曲线的曲线图。
[0080]图2是示出当锂二次电池劣化时原始负极电压分布曲线移位的示图。
[0081]图3是示出与锂二次电池的实际开路电压分布曲线十分吻合的根据本公开的假设而估计的锂二次电池的开路电压分布曲线的示图。
[0082]图4和图5是示出可有效应用于使用单种正极材料的锂二次电池的本公开的假设的示图。
[0083]图6是示出根据本公开的实施例的设备的框图。
[0084]图7和图8是概念性示出第一放电深度(DoD’)和第二放电深度(DoD")之差对应于二次电池的容量退化(Acapa)的曲线图。
[0085]图9是示出用于显示根据本公开的实施例确定的锂二次电池的参数的图形界面的各种示例的曲线图。
[0086]图10和图11是示出根据本公开的实施例的用于估计二次电池的参数的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0087]下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应该被解释为限于一般字典上的含义，而是以允许发明人为了进行最佳说明而适当定义术语的原理为基�。谟氡竟募际醴矫娑杂Φ暮搴凸顾冀欣斫�。因此，本文提出的描述只是仅仅出于例证目的的优选示例，而不意图限制本公开的范围，所以应该理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以有其它等同形式和修改形式。
[0088]以下描述的实施例是基于本公开应用于锂二次电池的情况。这里，锂二次电池是其中锂离子在充电和放电期间充当操作离子以引起在正极和负极处的电化学反应的二次电池的一般名称。操作离子是指在二次电池充电或放电的同时参与电化学氧化还原反应的离子，并且可以是例如锂。因此，即使二次电池根据锂二次电池中使用的电介质或隔板的种类、包封二次电池所使用的封装的种类、或锂二次电池的内部或外部结构而被不同地命名，则这种二次电池也应该被理解为被包括在锂二次电池的范围内，如果锂离子用作操作离子的话。
[0089]另外，本公开还可应用于除了锂二次电池之外的各种二次电池。因此，所有种类的二次电池应该被理解为被包括在本公开的范围内，如果即使它们的操作离子不是锂离子也可应用本公开的精神的话。
[0090]此外，二次电池不限于其部件的数量。因此，二次电池的范围应该被理解为包括以负极、电解质和正极为基本单元的单元电池胞(unit cell)、单元电池胞的组件、具有串联和/或并联连接的多个组件的�？�、具有串联和/或并联连接的多个�？榈牡绯刈椤⒕哂写�/或并联连接的多个电池组的电池系统等。
[0091]图1示出锂二次电池的两个开路电压分布曲线。一个是在执行用于激活锂二次电池的三个充电/放电周期之后(即，在BOL状态下)根据放电深度(DoD)测得的开路电压分布曲线OCVrall m(DoD)。如果锂二次电池处于BOL状态，则锂二次电池基本上没有容量退化。另外，另一个是通过执行了 621个充电/放电周期使锂二次电池的容量下降7.2%之后的根据放电深度(DoD)测得的开路电压分布曲线OCVrell m(D0D)。为了方便起见，假设执行了 621个充电/放电周期的锂二次电池处于EOL(寿命结束)状态。如果锂二次电池进入EOL状态，则需要用新的锂二次电池替换它。
[0092]在图1中，水平轴上标注的DoD表达锂二次电池的放电深度(DoD)。基于OCVm11B0l(DoD)，如果DoD变成1，则这意味着锂二次电池完全放电，如果DoD是0，则这意味着锂二次电池充分充电。
[0093]在DoD是O的状态下，锂二次电池放电，放电深度(DoD)缓慢增大。因此，随着放电深度(DoD)增大，锂二次电池的开路电压减�。⑶胰绻蔚绯卦诖锏阶钪辗诺绲缪怪耙恢狈诺纾蚍诺缟疃�(DoD)变成I。放电深度(DoD)代表经积分的流出锂二次电池的电流量相比于锂二次电池的原始容量的相对比率。另外，原始容量意指当锂二次电池基本上没有容量退化时(例如，在BOL状态下)测得的容量。
[0094]锂二次电池包括具有共混正极材料的正极和具有石墨的负极。在共混正极材料中，将具有分层结构的锂过渡金属氧化物LiLxNiaCobMncO2 (X彡O ;a = b = c = 1/3 ;下文中，被称为NMC正极材料)和具有橄榄石结构的LiFePO4 (被称为LFP正极材料)以7:3的比率(重量比率)共混。下文中，说明书中提到的锂二次电池与上述的锂二次电池具有相同的规格。
[0095]同时，包含在共混正极材料中的正极材料可选自以上提到的各种材料，负极材料也可以不同地选自已知材料。
[0096]参照图1，处于BOL状态的锂二次电池的开路电压分布曲线OCVeell m (DoD)具有至少一个电压平台(参见虚线框)。电压平台意指具有拐点并且其分布曲线基本上水平的区域。在OCVrell m(D0D)中，电压平台位于基于开路电压的3.0OV和3.50V之间的大致中心。OCVc611eol(DoD)相比于OCVeell m (DoD)向右移位并且看上去好像电压平台消失。图1支持如果锂二次电池的充电/放电周期增加使得锂二次电池劣化，则开路电压分布曲线也变化。
[0097]在测量共混正极材料中包括的两种正极材料的dQ/dV分布时当在dQ/dV分布中表现出的正极材料的主峰的位置和/或主峰的强度互不相同时，出现电压平台。这里，本领域已知的dQ/dV分布表现各种操作电压下的正极材料的容量特性。主峰位置的差异可根据正极材料的种类而变化。在另一方面，当测量各放电深度(DoD)下的包含共混正极材料的二次电池的放电电阻时，如果放电电阻分布曲线具有凸起图案，则出现电压平台。在另一方面，当测量各DoD下的包含共混正极材料的二次电池的放电电阻时，如果放电电阻分布曲线在凸起图案的顶部之前和之后具有至少两个拐点，则出现电压平台。在又一方面，当包括在共混正极材料中的至少一种正极材料被用作半电池(其负极是锂电极)的正极材料时，如果半电池的电压分布曲线具有电压平台，则出现电压平台。
[0098]图2是用于说明二次电池的容量退化的电化学含义的示图。
[0099]在图2中，描绘了三个开路电压分布曲线。用标号①标注的开路电压分布曲线表示随放电深度(DoD)的变化而变化的处于BOL状态的锂二次电池的正极的开路电压分布曲线。下文中，正极的开路电压分布曲线将被命名为原始正极电压分布曲线Vc^(DoD)。另外，用标号②标注的开路电压分布曲线表示随放电深度(DoD)的变化而变化的处于BOL状态的锂二次电池的负极的开路电压分布曲线。下文中，负极的开路电压分布曲线将被命名为原始负极电压分布曲线\ JDoD)。另外，用标号③标注的开路电压分布曲线表示随放电深度(DoD)的变化而变化的容量劣化了 20%的锂二次电池的负极的开路电压分布曲线。下文中，容量退化的二次电池的负极的开路电压分布曲线被命名为负极电压分布曲线Va(DoD)。作为参考，可通过以下步骤获得正极和负极的开路电压分布曲线:测量正极和具有参考电势(OV)的锂金属之间以及负极和将锂二次电池充电至4.2V之后的锂金属之间的电压，然后在用恒定电流进行充电的同时周期性使电池进入无负载状态，接着静置电池达预定时间。
[0100]参照图2，可发现，负极电压分布曲线Va(DoD)是通过将原始负极电压分布曲线Va,0(DoD)向右移位多达0.20而获得的分布曲线。换句话讲，尽管基于处于BOL状态的锂二次电池的容量只放电了 80%的容量，但负极的开路电压增大至对应于最终放电电压的大约1.5V。另外，当与Vy(DoD)进行比较时，可发现，Va(DoD)具有与^tj(DoD)基本上相同的形状，尽管分布曲线有移位。因此，Va(DoD)可被视为大致与VaJDoD-0.2)相同。如本领域已知的，当锂二次电池放电时伴随的容量减少是由锂的电化学反应造成的。因此，根据尽管基于处于BOL状态的锂二次电池的容量只放电了 80%的容量，但负极的开路电压成为最终放电电压的事实，要理解，因为在锂二次电池放电的同时能够参与电化学氧化还原的可用锂的量根据锂二次电池的劣化而不可逆地减少，所以会造成锂二次电池的容量退化。
[0101]以上的实验结果实现了以下假设:如果锂二次电池劣化，则负极的开路电压分布曲线根据锂二次电池的容量退化而移位。
[0102]图3示出该假设与锂二次电池的开路电压的实际变化十分吻合。
[0103]图3示出估计的两个开路电压分布曲线和测得的两个开路电压分布曲线。根据放电深度(DoD)的变化显示每个开路电压分布曲线。首先，用实线描绘的开路电压分布曲线是处于BOL状态的锂二次电池的估计的开路电压分布曲线OCVm1U(DoD)，其对应于图2中描绘的Vy(DoD)和Vy(DoD)之差。接下来，用虚线描绘的开路电压分布曲线是容量退化了20%的锂二次电池的开路电压分布曲线OCVm11(DoD),其对应于图2中描绘的Vc^(DoD)和Va(DoD)之差。另外，用〇描绘的开路电压分布曲线对应于处于BOL状态的锂二次电池的测得的开路电压分布曲线0CV。#。一(DoD)。最后，用Λ描绘的开路电压分布曲线对应于容量退化了 20%的锂二次电池的测得的开路电压分布曲线OCVc^u(DoD)tj参照图3，在BLO状态下和容量退化了 20%的状态下，都可发现，估计的开路电压分布曲线与测得的开路电压分布曲线十分匹配。图3中描绘的结果通过实验支持以下假设:如果锂二次电池的容量减少，则负极的开路电压分布曲线根据容量退化的程度而移位。
[0104]图4和图5示出本公开的假设也可有效应用于使用单种正极材料的锂二次电池。
[0105]图4示出使用正极的单种正极材料(S卩，NMC正极材料)的锂二次电池的Vc, 0 (DoD)、Va, 0 (DoD)和 Va(DoD)。
[0106]这里，Vcj0(DoD)和VaJD0D)分别代表当锂二次电池处于BOL状态(即，锂二次电池基本上没有容量退化)时针对各放电深度(DoD)测得的正极和负极的开路电压分布曲线。另外，Va(DoD)代表当锂二次电池的容量退化了 20%时针对各放电深度(DoD)测得的负极的开路电压分布曲线。
[0107]图5示出与通过使用图4中描绘的开路电压分布曲线估计的开路电压分布曲线对应的0CVMll，。(DoD)和OCVrall (DoD)以及与实际测得的开路电压分布曲线对应的OCVcell, ^(DoD)和 OCVcell,m (DoD)。
[0108]图4和图5中描绘的结果通过实验支持如果锂二次电池的容量退化，则负极的开路电压分布曲线根据容量退化的程度而移位的假设可应用于包括单种正极材料的锂二次电池。
[0109]下文中，将基于以上公开描述用于估计为控制二次电池操作而使用的各种参数的设备和方法。
[0110]图6是示出根据本公开的实施例的用于估计二次电池100的参数的设备的框图。
[0111]参照图6，根据本公开的实施例的设备100电连接到二次电池110。二次电池110是能够重复进行充电和放电的电池，本公开不限于特定种类的电池。优选地，二次电池110可以是锂二次电池。
[0112]设备100包括传感器120和控制单元130。传感器120可包括选自由电压测量单元140、电流测量单元150和温度测量单元160组成的组中的至少一个。
[0113]电压测量单元140和/或电流测量单元150和/或温度测量单元160在控制单元130的控制下测量二次电池110的电压和/或电流和/或温度并且将测得的值提供到控制单元130。
[0114]设备100还可包括作为可选部件的存储单元170。存储单元170存储并且更新当控制单元130估计参数时使用的程序、当执行程序时需要的数据、或当执行程序时产生的数据。
[0115]优选地，存储单元170可预先存储当二次电池110基本上没有容量退化时测得的各放电深度(DoD)下的多个原始正极电压(V。，。)和各放电深度(DoD)下的多个原始负极电压(\。)作为分布曲线数据。另外，存储单元170可预先存储关于当二次电池110基本上没有容量退化时测得的原始容量的数据。可通过将完全充电的、基本上没有容量退化的二次电池连续放电至最终放电电压的同时对放电电流求积分来计算原始容量。
[0116]例如，当二次电池的放电/充电周期还没有启动(寿命开始:B0L)时，或者当充电/放电周期非常小(例如，小于10)时，仅在制造二次电池之后，二次电池基本上没有容量退化。
[0117]可基于电势可以是0(例如，锂电极)的参考电压测量原始正极电压(VcJ和原始负极电压(\。)。
[0118]下文中，各放电深度(DoD)下测得的多个原始正极电压(V。，。)和多个原始负极电压(\。)分别被命名为原始正极电压分布曲线Vy(DoD)和原始负极电压分布曲线Va, ο (DoD)0
[0119]存储单元170不受具体限制，只要它可存储数据即可，例如，DRAM、SRAM、ROM、EEPR0M、闪速存储器、寄存器等。
[0120]传感器120通过电压测量单元140测量第一放电深度(DoD’)下的二次电池的开路电压(OCVm)并且将测得的电压提供到控制单元130。
[0121]这里，开路电压(OCVm)对应于在第一放电深度(DoD’)下预定的原始正极电压(V。，。)和目前负极电压(Va)之差。
[0122]优选地，第一放电深度(DoD’)可以是当处于放电或充电模式的二次电池停止足够长的时间以建立开路电压测量状况时，仅在二次电池停止其操作之前计算的放电深度(DoD)。
[0123]开路电压测量状况可包括二次电池110的无负载状况保持预定时间、二次电池110的温度落入预定范围内、流入或流出二次电池110的电流小、流入或流出二次电池110的小电流状态保持预定时间等的情况中的至少一个。
[0124]无负载的保持时间、二次电池110的温度、电流幅值和小电流的保持时间的所需范围可通过反复试验来确定并且可被存储在能由控制单元130访问的存储单元170中。
[0125]为了监测是否建立了开路电压测量状况，控制单元130可对二次电池110停止其操作的时间进行计数，和/或通过传感器120的温度测量单元160接收测得的二次电池110的温度以监测二次电池110的温度，和/或通过传感器120的电流测量单元150接收测得的二次电池110的电流以监测二次电池100的电流根据时间的变化。
[0126]可通过控制单元130的安培计数来计算第一放电深度(DoD’)。
[0127]为此，传感器120可在二次电池110充电或放电的同时通过电流测量单元150测量流入或流出二次电池I1的电流，并且将测得的电流提供到控制单元130。
[0128]然后，控制单元130基于二次电池110的完全充电状态计算经积分的流出电池110的电流量。另外，控制单元130可通过参照存储在存储单元170中的二次电池110的原始容量计算经积分的电流量相比于原始容量的相对比率，计算二次电池的放电深度(DoD)。
[0129]例如，如果二次电池的初始容量是100mAh并且经积分的流出二次电池110的电流量是800mAh，则放电深度(DoD)变成0.8。
[0130]控制单元130可将计算出的放电深度(DoD)存储在存储单元170中并且在二次电池110在操作的同时不断更新数据。
[0131]如果由传感器120提供在第一放电深度(D0D’)下测得的开路电压(OCVm)，则控制单元120从存储单元170中针对各放电深度(DoD)存储的多个原始正极电压(V。，。)中识别与第一放电深度(D0D’)对应的原始正极电压(V。，。)。
[0132]另外，控制单元120从识别的原始正极电压(V。，。)中减去测得的开路电压(OCVni)以计算二次电池110的负极的目前负极电压(Va)，并且确定计算出的值作为二次电池110的原始负极电压(\。)。
[0133]此外，控制单元120获得与从存储单元170中针对各放电深度(DoD)存储的多个原始负极电压(\。)确定的原始负极电压(Va，。)对应的第二放电深度(DOD")。
[0134]另外，控制单元120计算第一放电深度(D0D’)和第二放电深度(DOD")之差。
[0135]第一放电深度(D0D’)和第二放电深度(DOD")之差定量地表示二次电池110的负极处形成的负极电压分布曲线Va(DoD)从二次电池的原始负极电压分布曲线Vy(DoD)移位了多少。另外，原始负极电压分布曲线Vy(DoD)的移位量代表二次电池110的容量退化的程度。
[0136]因此，控制单元120可确定第一放电深度(D0D’)和第二放电深度(DOD")之差为二次电池110的容量退化(Λ capa)。
[0137]图7是概念性示出第一放电深度(D0D’)和第二放电深度(DOD")之差对应于二次电池110的容量退化(Λ capa)的曲线图。
[0138]在图7中，分布曲线①表示根据放电深度(DoD)测得的二次电池110的原始正极电压分布曲线V。，。(DoD)，分布曲线②表示根据放电深度(DoD)测得的二次电池110的原始负极电压分布曲线Vy(DoD)。
[0139]获得其UDoD)和Vy(DoD)的二次电池包括分别在正极和负极中的NMC正极材料和碳，通过使用电势电压为OV的锂电极作为参考电极来测量它们的电压分布曲线。分布曲线①和②与图4的曲线图①和②基本上相同。
[0140]参照图7，位置A标记当测量二次电池110的开路电压的点，并且在测量开路电压时的点处，二次电池I1具有0.85的放电深度(DoD)。这里，0.85的放电深度(DoD)对应于之前实施例的第一放电深度(DoD’)。可从存储单元170中查阅当第一放电深度(DoD’)是0.85时的二次电池110的原始正极电压(V。，。)，可通过测量知道当放电深度(DoD)是0.85时的开路电压(OCVm)。由于二次电池110的开路电压(OCVm)对应于正极电压和负极电压之差，因此可通过等式V。，。(0.85)-OCVm(0.85)容易地计算当放电深度(DoD)是0.85时的负极电压Va(0.85)。同时，负极电压(Va)位于通过将分布曲线②移位多达二次电池110的容量退化来获得的分布曲线上。可通过识别与在分布曲线②上的负极电压Va(0.85)具有相同幅值的原始负极电压对应的第二放电深度(DoD")，容易地获得分布曲线②的移位量。换句话讲，第二放电深度(DoD")是如虚线指示的T1M(VaO).85))，分布曲线②的移位量是0.85-V_1a；o(Va(0.85))，这个值对应于二次电池110的容量退化Λ capa。
[0141]图8是概念性示出即使二次电池110包括共混正极材料，第一放电深度(D0D’)和第二放电深度(DOD")之差也对应于二次电池110的容量退化(Λ capa)的曲线图。
[0142]在图8中，分布曲线①表示根据放电深度(DoD)测得的二次电池110的原始正极电压分布曲线V。，。(DoD)，分布曲线②表示根据放电深度(DoD)测得的二次电池110的原始负极电压分布曲线Vy(DoD)。
[0143]获得其V。，。(DoD)和Va，。(DoD)的二次电池包括在正极中包括其中NMC正极材料和LFP正极材料以7:3的比率(重量比率)共混的共混正极材料并且在负极中也包括碳，通过使用电势电压为OV的锂电极作为参考电极来测量它们的电压分布曲线。分布曲线①和②与图2的曲线图①和②基本上相同。
[0144]参照图8，即使二次电池包括共混正极材料，如果当第一放电深度(DoD’)是0.85时测量开路电压OCVm(0.85)，则分布曲线②的移位量是0.85-V\o(Va(0.85))，可发现，这个值对应于二次电池110的容量退化Λ capa。
[0145]在本公开的另一方面，控制单元130可通过将二次电池110的原始负极电压分布曲线Vy(DoD)移位多达确定的容量退化Λ capa并且从原始正极电压分布曲线Vc^(DoD)中减去移位后的原始负极电压分布曲线tJDoD-A capa)来获得二次电池110的劣化的开路电压分布曲线。控制单元130可将劣化的开路电压分布曲线选择性地存储在存储单元170中并且每当更新Λ capa时更新二次电池110的开路电压分布曲线。
[0146]在本公开的另一方面，控制单元130可通过使用通过安培计数计算出的经积分的电流量计算二次电池110的放电深度(DoD)，并且参考存储在存储单元170中的劣化的开路电压分布曲线确定与计算出的放电深度(DoD)对应的二次电池110的开路电压。
[0147]在本公开的另一方面，控制单元130可测量二次电池的开路电压OCVni，并且参考存储在存储单元170中的劣化的开路电压分布曲线从测得的开路电压OCVni确定二次电池的放电深度(DoD)。如果劣化的开路电压分布曲线被表达为0CVrall，aged(DoD)，则从测得的开路电压OCVm测得的放电深度(DoD)是Oar1eelUged(OCVm)。
[0148]在本公开的另一方面，控制单元130可使用参照劣化的开路电压分布曲线OCVcellj aged (DoD)从测得的开路电压OCVm确定的放电深度(DoD)和确定的容量退化(Δ capa)通过以下的等式2来确定二次电池的SOC。
[0149]等式2
[0150]SOC = (DoDmax-DoD) /DoDmax
[0151]DoDmax = 1- Δ Capa
[0152]这里，SOC代表二次电池的充电状态，DoDmax代表当二次电池达到最终放电电压时的放电深度(DoD)。DoD代表从测得的开路电压OCVm确定的目前放电深度并且Λ Capa代表根据本公开确定的容量退化。
[0153]另外，控制单元130可以可选地将确定的SOC存储在存储单元170中并进行更新。
[0154]在本公开的另一方面，控制单元130可电连接到显示单元180并且通过显示单元180将如上所述确定的二次电池110的参数作为图形界面显示。
[0155]这里，所述参数包括从由二次电池110的容量退化、开路电压、放电深度(DoD)和SOC组成的组中选择的至少一个。
[0156]显示单元180可不包括在设备100中，而是可包括在外部装置中。在这种情况下，显示单元180和控制单元130没有直接连接，而是经由包括在外部装置中的控制装置间接连接。因此，显示单元180和控制单元130之间的电连接应该被理解为包括这种间接连接。
[0157]同时，如果控制单元130不能够通过显示单元180直接显示二次电池110的参数，则参数可被传输到包括显示单元180的外部装置。在这种情况下，控制单元130可连接到外部装置并且允许与外部装置进行数据传输，外部装置可从控制单元130接收二次电池110的参数，外部装置可通过与其连接的显示单元将接收到的参数作为图形界面显示。
[0158]图形界面不受限制，只要它可向用户显示二次电池的参数即可。图9示出图形界面的各种示例。
[0159]如图9中所示，图形界面可通过使用条图形(a)的长度、仪表指针(b)、数字(C)等来显示二次电池110的参数。
[0160]控制单元130可选择性地包括本领域中熟知的处理器、ASIC(专用集成电路)、其它芯片集、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理装置等以执行以下描述的各种控制逻辑。另外，当控制逻辑被实现为软件时，控制单元130可被实现为程序�？榈募咸�。此时，程序�？楸淮娲⒃诖娲⑵髦胁⑶矣纱砥髦葱�。存储器单元可存在于处理器的里面或外面并且可通过各种装置连接到处理器。另外，存储器可被包括在本公开的存储单元170(参见图6)中。此外，存储器是命名存储信息的装置的一般名称，而不管装置的种类如何，并不限于特定的存储器装置。
[0161]下文中，基于以上构造，将详细描述根据本公开的实施例的用于估计二次电池的参数的方法。
[0162]由上述的设备100执行用于估计二次电池的参数的方法，这里将不再描述以上已经说明的任何特征。
[0163]另外，通过用于估计二次电池的参数的方法执行的步骤可由设备100的控制单元130执行，因此，显而易见，各步骤可被包括在设备100中作为控制单元130的功能。
[0164]图10和图11是示出用于估计二次电池的参数的方法的流程图。
[0165]首先，在步骤SlO中，控制单元130确定二次电池110是否进入接通(key-on)状态。
[0166]这里，接通状态意指仅在处于无负载状态的二次电池110进入充电或放电模式之前的状态。
[0167]接通状态可以是例如启动键导通以使安装有二次电池110的电动车(EV)、混合动力车(HEV)或插电式混合动力车(PHEV)操作的状态。又如，接通状态可以是移动装置的电源键导通的状态。
[0168]如果经检查二次电池110进入接通状态，则控制单元130前进至步骤S20。
[0169]在步骤S20中，控制单元130确定是否建立了开路电压测量状况。
[0170]当二次电池110长时间停止其操作以稳定二次电池110的电压时或者当流入或流出二次电池110的电流非常小以致二次电池110的极化电压可忽略时，建立开路电压测量状况。
[0171]开路电压测量状况可包括二次电池110的无负载状况保持预定时间、二次电池110的温度落入预定范围内、流入或流出二次电池110的电流小、流入或流出二次电池110的小电流的状态保持预定时间等的状况中的至少一个。
[0172]无负载的保持时间、二次电池110的温度、电流幅值和小电流的保持时间的所需范围可通过反复试验来确定并且可被存储在能由控制单元130访问的存储单元170中。
[0173]控制单元130可将二次电池110的切断(key-off)时间存储在存储单元170中，然后当二次电池110进入接通状态时，控制单元可参考存储的切断时间计算二次电池110的无负载状态保持时间并且将计算出的无负载状态保持时间与存储在存储单元170中的所需时间范围进行比较，以确定是否建立了开路电压测量状况。
[0174]控制单元130可按规则间隔通过传感器120接收测得的二次电池110的温度，并且将接收到的测得的温度与存储在存储单元170中的所需温度范围进行比较，以确定是否建立了开路电压测量状况。
[0175]控制单元130可按规则间隔通过传感器120接收测得的二次电池110的电流，并且将接收到的测得的电流与存储在存储单元170中的所需电流范围进行比较，以确定是否建立了开路电压测量状况。
[0176]当传感器120提供的被测电流落入存储在存储单元170中的所需电流范围内时，控制单元130可对有电流流动的时间求积分并且将积分时间与存储在存储单元170中的期望时间范围进行比较，以确定是否建立了开路电压测量状况。
[0177]可以组合两个或更多个开路电压测量状况。在这种情况下，可确定，当满足两个或更多个状况时，建立开路电压测量状况。
[0178]尽管在图中未示出，但控制单元130可在二次电池110充电或放电的同时通过传感器120接收测得的流入或流出二次电池110的电流，通过对接收到的测得的电流求积分计算放电深度(DoD)，并且将计算出的放电深度(DoD)存储在存储单元170中并进行更新。
[0179]在步骤S20中，如果确定建立了开路电压测量状况，则控制单元130前进至步骤S30。
[0180]在步骤S30中，控制单元130基于建立开路电压测量状况的时间从存储单元170读取最近计算出的放电深度(DoD)，并且确定该放电深度(DoD)为第一放电深度(DoD’)。
[0181]在步骤S40中，当二次电池110处于第一放电深度(DoD’)状态时，控制单元130控制传感器120以测量二次电池110的开路电压OCVm，并且将测得的开路电压OCVm存储在存储单元170中。
[0182]在步骤S50中，控制单元130参考针对各放电深度(DoD)存储在存储单元170中的原始正极电压(\。)确定对应于第一放电深度(DoD’)的原始正极电压(V。，。)，并且从确定的原始正极电压(\。)中减去测得的开路电压OCVm以确定二次电池110的负极电压Va。
[0183]在步骤S60中，控制单元130确定所确定的负极电压Va为二次电池110的原始负极电压\0。
[0184]在步骤S70中，控制单元130参考针对各放电深度(DoD)存储在存储单元170中的原始负极电压(\。)识别对应于所确定的原始负极电压(\。)的放电深度(DoD)，并且确定所识别的放电深度(DoD)是第二放电深度(DoD")。
[0185]在步骤S80中，控制单元130可用第一放电深度(D0D’)和第二放电深度(DOD")之差确定二次电池110的容量退化Λ capa。
[0186]在步骤S90中，控制单元130可将所确定的容量退化Λ capa存储在存储单元170中，和/或在显示单元180上将所确定的容量退化Λ capa作为图形界面显示，和/或将所确定的容量退化Λ capa传输到外部装置。
[0187]如图11中所示，控制单元130可进一步选择性地执行以下步骤中的至少一个。当选择性地执行两个或更多个步骤时，这些步骤可不按固定时间次序执行，可根据需要变化步骤的次序。
[0188]在步骤S100中，控制单元130可将二次电池110的原始负极电压分布曲线Va,0(DoD)移位多达预定容量退化Λ capa，并且从原始正极电压分布曲线Vy(DoD)中减去移位后的原始负极电压分布曲线\ JDoD- Δ capa)，以确定二次电池110的劣化的开路电压分布曲线0CVeell，aged (DoD)。另外,控制单元130可每当更新Λ capa时更新二次电池110的劣化的开路电压分布曲线0CVMll，aged (DoD)。
[0189]在步骤S110中，控制单元130可将劣化的开路电压分布曲线0CVeell，aged (DoD)存储在存储单元170中，和/或在显示单元180上将劣化的开路电压分布曲线0CVMll，aged(DoD)作为图形界面显示，和/或将劣化的开路电压分布曲线OCVraaagral(D0D)传输到外部装置。
[0190]在步骤S120中，控制单元130可使用通过安培计数计算出的经积分的电流量计算二次电池110的放电深度(DoD)，并且参考存储在存储单元170中的劣化的开路电压分布曲线OCVc^aged(DoD)确定与计算出的放电深度(DoD)对应的二次电池110的开路电压。
[0191]在步骤S130中，控制单元130可将所确定的二次电池110的开路电压存储在存储单元170中，和/或在显示单元180上将所确定的开路电压作为图形界面显示，和/或将所确定的开路电压传输到外部装置。
[0192]在步骤S140中，控制单元130可测量二次电池110的开路电压OCV111，并且参考存储在存储单元170中的根据放电深度(DoD)的劣化的开路电压分布曲线0CVeell，aged (DoD)从测得的开路电压OCVni确定二次电池的放电深度(DoD)。从测得的开路电压OCVni计算的放电深度(DoD)是OOT1
cell, aged
(OCVffl)。
[0193]在步骤S150中，控制单元130可将所确定的放电深度(D0D)Oar1c^aged(OCVm)存储在存储单元170中，和/或在显示单元180上将所确定的放电深度(DoD)OCV-Laaged(OCVni)作为图形界面显示，和/或将所确定的放电深度(D0D)Oar1raaagral(OCVm)传输到外部装置。
[0194]在步骤S160中，控制单元130可使用参照劣化的开路电压分布曲线OCVcellj aged (DoD)从测得的开路电压OCVm确定的放电深度(DoD)和确定的容量退化(Δ capa)来确定二次电池的S0C。可使用上述的等式2确定二次电池的S0C。
[0195]在步骤S170中，控制单元130可将所确定的SOC存储在存储单元170中，和/或在显示单元180上将所确定的SOC作为图形界面显示，和/或将所确定的SOC传输到外部
>j-U ρ?α装直。
[0196]在以上实施例中，尽管已经示出二次电池110的开路电压OCVm是当建立了开路电压测量状况时传感器120测得的值，但开路电压OCVm还可以是从测得的关于二次电池110的电压、电流和温度的数据而估计的值。
[0197]另外，可通过等式2将二次电池110的放电深度(DoD)和充电状态(SOC)彼此转换。DoD是能够在二次电池110的放电方面将二次电池110中保持的可用容量量化的参数，SOC是能够在二次电池110的充电方面将二次电池110中保持的可用容量量化的参数。因此，放电深度(DoD)和充电状态(SOC)可被理解为等同参数，因为它们定量地代表二次电池110的可用容量。
[0198]此外，由控制单元130确定的参数可用于控制二次电池110的充电/放电，计算最大放电功率，计算最小充电功率等，和/或可通过通信接口提供到另一个控制装置。
[0199]另外，控制单元130的各种控制逻辑的任何组合可被构成为计算机可读程序代码并且记录在计算机可读记录介质中。记录介质不受具体限制，如果它可被包括在计算机中的处理器访问的话。例如，记录介质包括从由ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据存储器组成的组中选择的至少一个。计算机可读代码可被调制成载波信号并且在特定时间被包括在通信载体中并且还可被分布曲线于、存储在通过网络连接的计算机中并且由这些计算机执行。本领域的编程人员可容易地推断出用于实现组合控制逻辑的程序代码。
[0200]在本公开的各种实施例中，命名为“单元”的部件应该被理解为是功能上可区分的元件而不是物理上可区分的元件。因此，各部件可选择性地与另一个部件形成一体，或者各部件可被划分成有效执行一个或多个控制逻辑的子部件。然而，即使部件形成一体或被划分，但对于本领域的技术人员而言显而易见的是，这种形成一体或被划分的部件应该被理解为在本公开的范围内，如果它们的功能被认为具有与本公开基本相同的特征的话。
[0201] 已经详细描述了本公开。然而，应该理解，【具体实施方式】和具体示例在指明本公开的优选实施例的同时只是以例证方式提供的，因为根据本【具体实施方式】，对于本领域的技术人员而言，在本公开的精神和范围内的各种变化和修改将变得清楚。
【权利要求】
1.一种用于估计二次电池的参数的设备，所述设备包括: 传感器，其被配置为测量所述二次电池在第一放电深度(DOD’)下的开路电压(OCVm)，所述开路电压(OCVm)对应于所述第一放电深度(D0D’)下的预定原始正极电压(V。，。)和负极电压(Va)之差； 控制单元，其被配置为根据所述原始正极电压(V。，。)和所述开路电压(OCVm)计算负极电压(Va)，确定原始负极电压(Va，。)等于所述负极电压(Va)，确定对应于所述原始负极电压(Va,0)的第二放电深度(DOD")，并且根据所述第一放电深度(D0D’)和所述第二放电深度(DOD")之差确定所述二次电池的容量退化(Λ capa)。
2.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的参数的设备， 其中所述控制单元从所述原始正极电压的分布曲线和移位多达所述容量退化的所述原始负极电压的分布曲线获得所述二次电池的劣化的开路电压分布曲线。
3.根据权利要求2所述的用于估计二次电池的参数的设备， 其中所述控制单元测量所述二次电池的开路电压，并且使用所测量的开路电压根据所述劣化的开路电压分布曲线确定所述二次电池的放电深度(DoD)。
4.根据权利要求2所述的用于估计二次电池的参数的设备， 其中所述控制单元测量所述二次电池的放电深度(DoD)，并且使用所测量的放电深度(DoD)根据所述劣化的开路电压分布曲线确定所述二次电池的开路电压。
5.根据权利要求2所述的用于估计二次电池的参数的设备， 其中所述控制单元测量所述二次电池的放电深度(DoD)，并且使用所测量放电深度(DoD)和所确定的容量退化确定所述二次电池的充电状态(SOC)。
6.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的参数的设备，所述设备还包括: 存储单元，其中存储根据放电深度(DoD)的变化的所述原始正极电压(V。，。)的分布曲线数据和根据放电深度(DoD)的变化的所述原始负极电压(\。)的分布曲线数据。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的用于估计二次电池的参数的设备， 其中所述控制单元存储、显示或传输所确定的容量退化、所确定的开路电压、所确定的放电深度(DoD)或所确定的S0C。
8.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的参数的设备， 其中所述二次电池包括具有第一正极材料和第二正极材料的共混正极材料，以及 其中所述第一正极材料和所述第二正极材料具有不同的操作电压范围。
9.一种电驱动设备，其包括根据权利要求1至8中的任一项定义的用于估计二次电池的参数的设备。
10.一种用于估计二次电池的参数的方法，所述方法包括: 测量所述二次电池在第一放电深度(D0D’)下的开路电压(OCVm)，所述开路电压(OCVm)对应于所述第一放电深度(D0D’)下预定的原始正极电压(V。，。)和负极电压(Va)之差； 根据所述原始正极电压(\。)和所述开路电压(OCVm)计算负极电压(Va)，并且确定所述原始负极电压(\。)等于所述负极电压(Va)； 获得对应于所述原始负极电压(\。)的第二放电深度(DOD");并且 根据所述第一放电深度(D0D’)和所述第二放电深度(DOD")之差确定所述二次电池的容量退化(Λ capa)。
11.根据权利要求10所述的用于估计二次电池的参数的方法，所述方法还包括: 从所述原始正极电压的分布曲线和移位多达所述容量退化的原始负极电压的分布曲线获得所述二次电池的劣化的开路电压分布曲线。
12.根据权利要求11所述的用于估计二次电池的参数的方法，所述方法还包括: 测量所述二次电池的开路电压，并且使用所测量的开路电压根据所述劣化的开路电压分布曲线确定所述二次电池的放电深度。
13.根据权利要求11所述的用于估计二次电池的参数的方法，所述方法还包括: 测量所述二次电池的放电深度(DoD)，并且使用所测量的放电深度(DoD)根据所述劣化的开路电压分布曲线确定所述二次电池的开路电压。
14.根据权利要求10所述的用于估计二次电池的参数的方法，所述方法还包括: 测量所述二次电池的放电深度(DoD)，并且使用所测量的放电深度(DoD)和所确定的容量退化确定所述二次电池的SOC。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的用于估计二次电池的参数的方法，所述方法还包括: 存储、显示或传输所确定的容量退化、所确定的开路电压、所确定的放电深度(DoD)或所确定的SOC。
16.根据权利要求10所述的用于估计二次电池的参数的方法， 其中所述二次电池包括具有第一正极材料和第二正极材料的共混正极材料，以及 其中所述第一正极材料和所述第二正极材料具有不同的操作电压范围。
17.一种计算机可读记录介质，根据权利要求10至16中的任一项定义的用于估计二次电池的参数的方法被编程和记录在所述计算机可读记录介质上。
【文档编号】G01R31/36GK104395771SQ201380033205
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2012年4月30日
【发明者】赵源泰, 郑根昌, 车善英 申请人:株式会社Lg化学
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