CN104965176A

CN104965176A - 电池电芯健康状态估计方法

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Publication number: CN104965176A
Application number: CN201510117102.6A
Authority: CN
Inventors: 劳伦·威尼; 法蒂亚·卡鲁伊
Original assignee: Decathlon SE; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Decathlon SE; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2035-03-17
Also published as: US9759776B2; JP2015175854A; FR3018608B1; JP6460860B2; FR3018608A1; US20150260795A1; EP2944970A1; EP2944970B1; CN104965176B

Abstract

一种用于确定电池的第一初级电芯的健康状态的方法，包括以下步骤：在第一电荷状态等级和第二电荷状态等级之间在电芯充电或者放电期间多次在参考电流下测量电芯两端的电压；并且检测预先确定的特定值的电压对应于所述电芯的预先确定的特定电荷值的交叉点。

Description

电池电芯健康状态估计方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求法国专利申请FR14/52182的优先权权益，以法律最大程度地允许的情况下通过引用方式将其全部内容并入本文中。

技术领域

本公开通常涉及电池领域，且更具体地旨在确定初级电池电芯的健康状态或者老化状态。

背景技术

电池为在两个电压供应节点或者终端之间串联和/或并联的多个可再充电的初级电芯(电芯、蓄电池等)的组。

电池通常与连接到电池电芯的管理设备相关联，其可以实现各种功能例如电芯平衡功能、保护功能等。

在特定***中，管理设备管理计量仪或者指示器，其使管理设备能够在任何时候知道电池的每个初级电芯的电荷状态SOC，即电芯中包含的电荷与在考虑时间处的电荷的总容量的比。管理设备可以例如基于预先定义的算法和/或基于由连接到电池电芯的传感器完成的测量来估计每个电芯的电荷状态。

在特定***中，管理设备还管理补充指示器，其表示用于“健康状态”的电芯老化，通常称为SOH。在电芯的寿命的给定时间处，SOH等于在考虑时间处的电芯容量与当电芯为新时的电芯容量的比。知道每个电芯的SOH可以例如能够识别有缺陷的电芯，以隔离或者替换它们，或者能够重新调整电芯的电荷状态计量仪以考虑电芯的健康状态，来使它们能够继续提供相对可靠的估计。

已知电芯SOH确定技术使用了电芯容量的测量。为此目的，电芯可以被完全放电并且然后完全再充电，或者完全再充电并且然后完全被放电。在完全再充电或者完全放电期间，在电芯中存储的电荷、或者从电芯中提取的电荷可以通过电量(coulometric)测量来测量，这相当于测量电芯的实际容量。知道电芯的实际容量，则管理设备可以通过该实际容量除以当电芯为新时的电芯容量或者电芯的额定容量来重新计算电芯SOH，其可以存储在管理设备中。这种SOH确定技术的缺点在于它们需要实现电芯的完全放电接着完全充电或者完全充电接着完全放电，这是相当受限的并且可能在特定应用中存在问题。

文献JP2000261901描述了用于测量电池的容量的退化的方法。

发明内容

因此，实施例提供用于确定电池的第一初级电芯的健康状态的方法，包括以下步骤：在第一电荷状态等级和第二电荷状态等级之间在电芯充电或者放电期间多次测量电芯两端的电压；并且检测预先确定的特定值的所述电压对应于电芯的预先确定的特定电荷值的交叉，所述特定电荷和电压值与表示针对电芯的不同健康状态的、所述电压根据电芯中包含的电荷而变化的至少两个曲线的交叉点的坐标对应。

根据一个实施例，所述电压为在参考电流下的电芯两端的电压。

根据一个实施例，所述方法还包括：确定且存储所述电压测量之间的电芯电荷的变化。

根据一个实施例，所述电荷变化由电量计或者电流积分器来测量。

根据一个实施例，所述电荷变化通过考虑所述电压测量之间消逝的时间来估计。

根据一个实施例，所述方法包括用于确定表示电压根据电芯电荷变化而变化的曲线在其交叉所述特定电压值时的斜率的步骤。

根据一个实施例，所述方法包括用于计算所述第一电芯电荷等级和第二电芯电荷等级之间的所述电压的平均值的步骤，所述第一电荷等级和第二电荷等级均高于所述特定电荷值或者均低于所述特定电荷值。

根据一个实施例，所述方法还包括：在检测所述预先确定的特定值的所述电压的交叉之后的、电芯的完全再充电的步骤，并且在该再充电步骤期间测量注入到电芯中的电荷。

根据一个实施例，所述特定电荷值在电芯的额定完全充电容量的20％到60％的范围内。

根据一个实施例，所述电芯为锂离子类型的电芯，并且，所述特定电荷值在电芯的额定完全充电容量的38％到42％的范围内。

根据一个实施例，所述电芯具有2.2-Ah额定容量和4.2-V额定完全充电电压，并且其中所述特定电压值在3.5V到3.6V的范围内。

根据一个实施例，所述方法还包括：之前特征化阶段，包括：针对与第一电芯相同类型的第二初级电芯而获得表示针对第二电芯的至少两个不同健康状态的、第二电芯两端的电压根据第二电芯中包含的电荷而变化的至少两个特征化曲线。

根据一个实施例，之前特征化阶段还包括：用于在电芯的额定容量的20％到60％的电荷范围中确定所述至少两个特征曲线的交叉点的步骤。

另一个实施例提供一种***，包括：包括多个初级电芯的电池；以及电池管理设备，其中，所述管理设备能够通过上述类型的方法确定初级电芯的健康状态。

根据一个实施例，所述电池为具有动态重新配置架构的电池，并且，所述管理设备能够动态断开且连接后面的电池电芯，使得在所述电芯两端提供AC电压。

根据一个实施例，所述参考电流为零，并且，所述用于测量所述第一电芯两端的电压的步骤由所述管理设备在所述第一电芯的断开期间实现，以用于在所述电池两端生成AC电压。

在特定实施例的下面非限制描述中结合附图详细讨论上述特征和优势以及其它特征和优势。

附图说明

图1是示出初级电池电芯的行为随着其年龄的变化的示意图；

图2是示出初级电池电芯的特征值随着其年龄的变化的示意图；以及

图3以框图形式示出确定初级电池电芯的健康状态的方法的实施例。

具体实施方式

图1是包括示出针对电池电芯的三种不同老化状态或者健康状态的、在参考电流i_ref下的电芯两端的电压的伏特数(V)(即当电芯传导电流i_ref时的电芯两端的电压)随着电芯中包含的电荷而变化的三条曲线101a、101b和101c的示意图。图1的曲线针对NMC(镍、钴、锰)/石墨类型的、具有2.2-Ah额定容量(即由制造商显示的容量)和4.2V额定全充电电压的锂离子电芯而绘制。曲线101a示出了当电芯为新时的电芯行为，曲线101b与在表示电芯的典型使用的大约600个充电/放电循环之后的相同电芯对应，并且曲线101c与在表示电芯的典型使用的大约1200个充电/放电循环之后的相同电芯对应。在该示例中，电压测量在零参考电流i_ref下完成。进一步地，在图1中，电芯电荷在横坐标中以标准化的剩余安培时(Ah NORM)(即额定电芯容量的百分比)来表示。它因此实际上为表示在电芯中有效包含的物理电荷(或者剩余Ah的数量)且不表示电芯的电荷状态(SOC)的变量，其为可以随着电芯老化而变化的电芯的实际总容量的百分比。

发明人实施的测试示出了在不同电芯健康状态下、根据电芯电荷、在恒定参考电流下、特征化电芯两端的电压的曲线在电芯工作范围中均为单调的(即连续增加或者降低)，并且均在特征化电芯的相同点(这里使用参考A来指定)处交叉。在图1的特定示例中，点A与3.55V的电压U_A和电芯的额定容量的40％的电荷Q_A(即在该示例中的0.88Ah)对应。

发明人实施的测试进一步示出了当在非零参考电流i_ref(例如，负电流即电芯放电电流或者正电流即电芯充电电流)下完成电压测量时可以观察到类似行为。在这种情况下，点A的坐标U_A和Q_A可以关于图1的示例而变化，但是与图1的示例相同的现象出现了，即在不同电芯健康状态下的所有特征电压/电荷曲线交叉在相同点A。

发明人进一步观察到了可以针对除了图1的示例的锂离子电芯之外的其它类型的电芯(例如，具有与2.2Ah不同的额定容量和/或与4.2V不同的额定全电荷电压的锂离子电芯或者具有不同化学过程的电芯，假设这些电芯具有单调的电压/电荷特性(没有平台)例如LMO(LiMn2O4)/石墨类型的锂离子电芯)观察到该相同现象。然后，点A的位置取决于电芯特性并且取决于考虑的参考电流i_ref，且通常处于电芯的额定容量的20％到60％的电荷等级范围内。

针对给定的电芯类型，可以实现特征化阶段，其能够针对参考电流i_ref(例如，其选为i_ref＝0A)确定点A的位置。现在描述电芯类型特征化方法的非限制示例。

首先，具有第一健康状态的待被特征化的类型的电芯可以完全放电。然后，该电芯可以通过在充电期间周期性地测量在电流i_ref下的电芯电压来完全再充电。在电芯中包含的实际物理电荷可以例如借助于电量计或者电流积分器在充电阶段来测量。因此，可以将电芯中包含的电荷的测量值与每个测量的电压值进行匹配，以获得图1中示出的类型的特征剩余电压/电荷曲线。要注意，如果电荷电流不同于i_ref(特别地在其中i_ref＝0的情况下)，流过电芯的电流可以在与测量电芯两端的电压所需要的时间对应的较短时间例如小于1ms且优选小于10μs内周期性地被强加于数值i_ref。作为一个变化，特征电压/电荷曲线可以在电芯的完全放电期间而不是在充电期间获得。

然后，电芯可以由于受到表示电芯的典型使用的充电/放电循环而“老化”。

可以重复上述步骤至少一次，以获得针对至少一个第二电芯健康状态的图1中示出的类型的至少第二特征电压/电荷曲线。

当记录了与电芯的不同健康状态对应的至少两个特征电荷/电压曲线时，可以基于这两个曲线例如通过搜索在额定电芯容量的20％到60％的电荷范围内的两个特征曲线之间的交叉点来确定点A。

可以在确定点A之前可选地平滑根据在特征化阶段完成的电荷的电压的测量。作为非限制数值示例，特征电压/电荷曲线的点可以按100kHz频率(每10μs1个点)来获得，并且然后在2000个点(20ms)的滑动窗口上平均。

一旦针对电芯类型和参考电流i_ref知道点A的坐标，它们可以由用于管理包括该类型的初级电芯的电池的设备来存储。

当电池工作时管理设备进行的电池电芯的交叉点A的检测使管理设备能够无关于由于电芯老化或者其它现象而导致的电池计量仪的可能漂移而可靠地知道该电芯中可用的电荷。

例如，针对每个电池电芯，电池管理设备能够实现用于检测交叉点A的方法，该方法包括以下步骤：

在电芯的第一电荷状态等级和第二电荷状态等级之间(例如在电芯SOC的20％和80％之间)在电芯充电或者放电期间多次在参考电流i_ref下测量电芯两端的电压；并且

检测在该管理设备中存储的该电压的特定预先定义的数值U_A，该电压与在特征化阶段预先确定的点A的电压坐标对应。

检测点A的方法的充电或者放电阶段可以与由包括电池的***(例如动力辅助车辆)进行的电池的正常使用的电芯的充电或者放电对应。如果标准电芯充电或者放电电流与参考电流i_ref不同，则管理设备可以将横过电芯的电流周期性地强加于数值i_ref一段时间(优选足够短)以避免干扰***操作，例如小于1ms的时间且优选小于10μs的时间，其与测量电芯两端的电压所需要的时间对应。该时间优选被选择以可能与电流在特征化阶段周期性地强迫于数值i_ref以获得电芯的特征曲线的时间相同或者类似，例如等于20％内。作为一个变化，检测点A的方法可以与专用电芯充电或者放电阶段对应，这可以由电池管理设备具体地实现，以完成电芯交叉点A且因此能够检查交叉点A。

用于检查电池电芯的交叉点A的上述方法可以例如由管理设备使用，以再调整电芯的电荷状态计量仪。电池管理设备可以例如实现用于评估电池电芯的电荷状态的方法，该方法包括：估计电芯的电荷状态的阶段和估计阶段之间的、用于再调整能够对可能漂移(例如由电芯老化导致的漂移或者由管理***的传感器完成的测量的偏移)进行补偿的估计方法的阶段，这种再调整阶段能够包括电芯的交叉点A的检测的阶段。作为一个示例，可以在电芯的交叉点A的检测的阶段之后再调整电芯的电荷状态计量仪，以对在点A的检查时间处的电芯的估计充电值和在点A处已知的实际电荷值之间的可能差异进行补偿。优势在于通过检查电芯的交叉点A来再调整电芯的电荷状态计量仪不需要电芯的完全放电或者完全充电。这能够完成比使用已知电荷状态再调整方案更少约束的再调整阶段。可以特别地提供比现有***中更频繁的再调整。这可能例如能够使用比现有***更简单的电荷状态估计算法，因为更频繁再调整可以补偿估计算法的可靠性的可能降低。

根据所述实施例的一个方面，由管理设备进行的电池电芯在交叉点A的检测可以用于确定电芯的电荷状态或者SOH。

现在将描述用于确定能够由电池管理设备实现的电池电芯的SOH的方法的示例。

该方法包括：用于在第一电芯电荷等级和第二电芯电荷等级之间在电芯充电或者放电期间多次在参考电流i_ref下测量电芯两端的电压的阶段。第一电荷等级和第二电荷等级为使得从第一电荷等级到第二电荷等级的范围包括电芯的点A的电荷等级Q_A。作为一个示例，完成电芯的额定容量的20％到60％的电荷等级范围之间或者从20％到80％的电荷状态范围(SOC)之间的电压测量。

用于确定SOH的方法的充电或者放电阶段可以与由包括电池的***进行的电池的正常使用的电芯的充电或者放电对应。如果电芯的标准充电或者放电电流与参考电流i_ref不同，则管理设备可以将流过电芯的电流周期性地强加于数值i_ref一段时间(优选足够短)以避免干扰用户，例如小于1ms的时间且优选小于10μs的时间，该时间与测量电芯两端的电压所需要的时间对应。该时间优选被选择以与电流在特征化阶段周期性地强迫于数值i_ref的时间可能相同或者类似，例如等于20％内。作为一个变化，SOH确定方法可以包括专用电芯充电或者放电阶段，这可以由电池管理设备具体地实现，以确定电芯SOH。

在该示例中，在SOH确定方法期间，管理设备例如借助于电量计或者电流积分器测量在不同电压测量之间的在电芯中存储的或者从电芯中提取的电荷。要注意，如果在SOH确定方法期间的电芯充电或者放电模式被视为准备好的且已知的，则两个电压测量之间的电芯中的电荷变化与两个测量之间消逝的时间成比例。然后，管理电路可以通过简单知道电压测量之间消逝的时间而估计电荷变化，这可以例如借助于时钟来测量。优势在于然后可以在没有电流测量的情况下确定电芯SOH。

在电流i_ref下测量的电压值以及在不同电压测量之间的电芯的电荷变化可以例如存储在管理设备的存储器中。

用于确定电芯SOH的方法还包括：由在参考电流i_ref下的电芯两端的电压检测特定电压值U_A的交叉点A的步骤。

根据第一实施例，一旦检测到了电压U_A的电芯的交叉，电池管理设备可以通过计算表示根据电芯的电荷变化在电流i_ref下的电压的特征曲线在电压点U_A处的斜率的变量来估计SOH。作为一个示例，该变量可以为在电压点U_A处的特征的线性插值的斜率、在电压点U_A处的特征的导数的斜率、在电压点U_A处的特征的线性插值的方向向量的角度等。

发明人甚至观察到(如图1所示)表示根据电芯电荷变化的在电流i_ref下的电芯电压的曲线在电压点UA处的斜率基本上连同电芯SOH而单调变化。具体地，在锂离子电芯的情况下，发明人观察到表示根据电芯电荷变化的在电流i_ref下的电芯电压的曲线在电压点UA处的斜率基本上连同电芯SOH而线性变化。

该线性现象由图2示出，图2示出了表示根据电芯电荷变化的在电流i_ref下的电芯中的电压的曲线在电压点U_A处的mV％(在纵坐标中)中的斜率按照％中(在横坐标中)的电芯SOH而变化。

针对给定的电芯类型，特征化阶段可以被实现，这能够确定电芯SOH根据电芯的电荷变化在电流i_ref下的电芯电压的曲线在电压点U_A处斜率变化的规律。为了实现该目的，特征斜率可以针对在用于该特征的实验室中故意老化的相同电芯的多个不同SOH来测量。作为一个示例，可以在实施特征化阶段的同时执行特征化，以确定用于考虑类型的电芯的点A的位置。

电池管理设备可以包括转换电路，该转换电路能够根据表示根据电芯电荷变化在电流i_ref下的电芯电压的特征曲线在电压点U_A处的斜率的变量提供电芯SOH的估计。作为非限制示例，转换电路可以包括查找表和计算装置，该查找表包括在特征化期间针对不同SOH确定的特征斜率值，并且计算装置能够针对不存在于查找表中的斜率值***SOH。作为一个变化，如果在特征化期间确定了接近特征斜率根据电芯SOH的变化的规律的解析式，该解析式可以由转换电路使用，以估计电芯SOH。

根据第二实施例，一旦检测出了电芯的电压U_A的交叉，电池管理设备可以通过计算表示在排除点A之外的电芯电荷等级的范围之内且优选在高于点A的电荷等级的范围之内例如从额定电芯容量的等级Q_A+10％到额定电芯容量的等级Q_A+20％的范围之内(即在图1的示例中的额定电芯容量的50％到60％的范围之内)的在电流i_ref下的(优选去掉测量出数值的可能寄生变化的超过相对大数量的点)电芯的测量出的电压值的平均的变量来估计SOH。

发明人甚至观察到在电流i_ref下的电芯两端的电压在排除点A之外的电荷等级的范围中的平均基本上连同电芯SOH单调变化。具体地，在高于点A的电荷等级的范围中，在电流i_ref下的电芯两端的电压的平均都是较高的，因为电芯SOH是低的(即，因为电芯老化是明显的)。

针对给定的电芯类型，特征化阶段可以被实现，这能够确定根据所选择的且不包括等级Q_A的电荷等级范围内的电流i_ref下的电芯电压的平均的电芯的SOH变化的规则。为了实现该目标，可以特征平均可以针对在用于该特征的实验室中故意老化的相同电芯的多个不同SOH来测量。作为一个示例，可以在实施特征化阶段的同时执行特征，以确定用于考虑类型的电芯的点A的位置。

电池管理设备可以包括转换电路，该转换电路能够根据表示根据所选择的参考电荷等级范围内的在电流i_ref下的电芯电压的平均来提供电芯SOH的估计。作为非限制示例，转换电路可以包括查找表和计算装置，该查找表包括在参考电荷等级范围中的特征平均电压值，并且计算装置能够针对不存在于查找表中的平均电压值***SOH。作为一个变化，如果在特征期间确定了接近电芯SOH根据所选择的参考范围中的电流i_ref下的平均电芯电压的变化的规律的解析式，该解析式可以由转换电路使用，以估计电芯SOH。

根据第三实施例，一旦检测出了电芯的电压U_A的交叉，就可以完全充电电芯。在该充电期间，如果已知了充电模式，则电芯中存储的电荷量Q1可以例如借助于电量计来测量或者例如借助于时间测量来估计。当达到电芯的完全充电时，电芯Q_Ti的总容量可以由公式QTi＝QA+Q1来计算，其能够计算电芯SOH。

在实践中，所以SOH测量在其中在电芯放电阶段检测出电芯的电压U_A的交叉情况下对于用户而言是透明的，一旦检测出了电芯的电压U_A的交叉，可以设置为让用户继续对电芯进行放电同时测量或者估计从点A的交叉中释放出来的电荷量Q2。一旦用户完成使用电池，可以设置为对电池完全再充电。在再充电阶段，可以测量或者估计在电芯中存储的电荷量Q3。当达到电芯的全电荷时，电芯的总容量Q_Ti可以由公式QTi＝QA-Q2+Q3来计算，其能够计算电芯SOH。

第三实施例的优势在于其能够在不必对该电芯完全充电的情况下且在没有使用特征曲线和/或数值的着手的表的情况下确定电芯的SOH。

用于确定本申请中描述的该类型的电芯的SOH的方法的优势在于可以在不必对电芯完全充电或者放电的情况下确定SOH。这能够比使用已知方案更少的约束来完成SOH确定。比现有***中更频繁的SOH确定阶段可以特别地被提供，其例如能够增加电芯的电荷状态计量仪的可靠性。

用于检测电芯的交叉点A或者再调整电芯的电荷状态计量仪或者确定电芯的SOH的方法的本申请中描述的实施例虽然不限于该特定情况，但是特别地有利于用在具有动态重新配置的电子架构的电池中。具有动态重新配置的电子架构的电池这里意味着以下电池，在该电池中可以在电池操作期间动态修改电池电压供应终端之间的初级电池电芯的互连示意图，使得可以在电池两端提供AC电压例如以对电机或者能够由AC电压供电的任何其它负载供电。例如在本申请人的专利申请FR2972304、FR2972305、FR2972306以及FR2972308中描述具有动态重新配置电子架构的电池的实施例。

具有动态重新配置的电子结构的电池通常包括管理设备，该管理设备能够通过在电池操作期间以相对较高频率修改它们关于其它电池电芯的位置和/或连接模式(串联或者并联)而能够动态断开且连接后面电池电芯。

每当断开电芯时，流过该电芯的电流在断开期间例如在1μs到1ms的范围内变为零。有利地，电池管理设备可以利用这种频率断开，以实现用于零参考电流i_ref的上述类型的方法。为了实现该目的，管理***可以测量在属于***的正常操作的电芯断开期间的电芯电压，以例如检测电压U_A的电芯的交叉点A并且/或者由上述方法确定电芯SOH。优势在于在电流i_ref下的电压测量然后需要电芯的正常操作模式的无干扰。

图3以框图的形式示出用于确定电池电芯的SOH的方法的非限制实施例，其可以在电芯放电阶段实现。要注意，基于下面的描述，将在本领域的那些技术人员的能力内采用图3的方法来在电芯充电阶段确定SOH。

在电芯充电等级达到数值Q_A之前，电池管理设备可以在电芯放电阶段开始图3的方法。作为非限制示例，当电芯的电荷状态达到SOC的60％到80％的范围内的阈值时触发图3的方法。

图3的方法包括初始步骤201，在初始步骤201期间，在电流i_ref下测量电芯两端的电压，并且在用于存储测量出的电压值的表U的队列k＝0的字段U(0)中写入测量出的电压值。在步骤201处，用于存储从电芯中提取的电荷量的数值的表Q的队列k＝0的字段Q(0)被设置为0。

在步骤201之后的步骤203处，用于指向表U和Q中的索引k增加了1，并且在电流i_ref下再次测量电芯两端的电压。将测量出的电压值写入到表U的字段U(k)中。进一步，在步骤203处，用于测量电压U(k-1)的步骤和用于测量U(k)的步骤之间的电芯的电荷变化ΔQ例如由电量测量而确定或者根据在两个测量之间消逝的时间而估计。将数值Q(k-1)+ΔQ写入到表Q的字段Q(k)中。

在步骤205处，测量设备验证在步骤203处测量的电压U(k)是否横过电芯的特征点A的电压值U_A。如果，在步骤205处，数值U(k)大于数值U_A，则重复步骤203和205。

如果在步骤205处，数值U(k)小于等于数字U_A，则实现步骤207，在步骤207期间，管理设备验证从一开始处理的电芯的电荷变化Q(k)是否达到了阈值Q_S。如果，在步骤205处，数字Q(k)小于阈值Q_S，则重复步骤203,205以及207。如果，在步骤207处，数值Q(k)大于等于数值Q_S，则实现用于确定电芯的SOH的步骤209。

在步骤209处，SOH可以例如根据上述方法中的一个即通过表示根据电芯电荷变化的在电流i_ref下的电芯电压的特征曲线在电压点U_A处的斜率的变量的计算或者通过表示在高于点A或者低于点A的电芯电荷等级范围内的在电流i_ref下的电芯电压的平均的变量的计算来从表U和Q中包含的数值中确定。在步骤209结束时，SOH确定方法结束。

描述了特定实施例。本领域的技术人员容易想到各种替代、修改和改进。

具体地，除了点A的坐标之外，电池管理设备还可以可选地存储在电芯特征化阶段确定的在参考电流i_ref下的电芯的一个或者多个特征电压/电荷曲线的所有。在这种情况下，为了评估电池电芯的电荷状态，管理设备可以测量在电流i_ref下的电芯两端的电压，并且基于该测量且基于所存储的特征曲线来估计电芯的电荷状态。用于估计电芯的电荷状态的特定曲线可以通过考虑电芯SOH的指示器来选择。

进一步，在电芯特征化阶段，可以针对多个不同参考电流i_ref来可选地确定点A的坐标以及电压/电荷曲线在点A处的特征斜率和/或排除点A之外的电荷等级范围内的电压的特征平均。在这种情况下，当管理设备由上述类型的方法实现SOH确定的阶段时，其可以选择其可以选择在SOH确定阶段电池完成最佳适于使用的参考电流。

这种替代、修改和改进旨在为本公开的一部分，并且旨在处于本发明的精神和范围内。因此，上述描述仅是举例且不旨在限制。本发明仅被限制如下面的权利要求所定义并且限制于其等同物。

Claims

1.一种用于确定电池的第一初级电芯的健康状态的方法，包括以下步骤：

在第一电荷状态等级和第二电荷状态等级之间在电芯充电或者放电期间多次测量电芯两端的电压(U(k))；并且

检测预先确定的特定值(U_A)的所述电压(U(k))对应于所述电芯的预先确定的特定电荷值(Q_A)的交叉，所述特定电荷(Q_A)和电压(U_A)值与表示针对电芯的不同健康状态的、所述电压(U(k))根据电芯中包含的电荷而变化的至少两个曲线(101a，101b，101c)的交叉点(A)的坐标对应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电压(U(k))为在参考电流(iref)下的电芯两端的电压。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：确定且存储所述电压测量之间的电芯电荷(ΔQ)的变化。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电荷变化(ΔQ,Q(k))由电量计或者电流积分器来测量。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述电荷变化(ΔQ,Q(k))通过考虑所述电压测量之间消逝的时间来估计。

6.根据权利要求3所述的方法，包括用于确定表示所述电压(U(k))根据电芯的电荷变化(ΔQ,Q(k))而变化的曲线在所述特定电压值(U_A)的交叉点处的斜率的步骤。

7.根据权利要求3所述的方法，包括用于计算所述第一电芯电荷等级和第二电芯电荷等级之间的所述电压(U(k))的平均值的步骤，所述第一电荷等级和第二电荷等级均高于所述特定电荷值(Q_A)或者均低于所述特定电荷值(Q_A)。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括在检测所述预先确定的特定值(U_A)的所述电压(U(k))的交叉之后的电芯的完全再充电的步骤，并且在该再充电步骤期间测量注入到电芯中的电荷。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述特定电荷值(Q_A)在电芯的额定完全电荷容量的20％到60％的范围内。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电芯为锂离子类型的电芯，并且其中，所述特定电荷值(Q_A)在电芯的额定完全电荷容量的38％到42％的范围内。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电芯具有2.2-Ah额定容量和4.2-V额定完全充电电压，并且其中所述特定电压值(Q_A)在3.5V到3.6V的范围内。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括：之前特征化阶段，包括：针对与第一电芯相同类型的第二初级电芯而获得表示针对第二电芯的至少两个不同健康状态的、第二电芯两端的电压根据第二电芯中包含的电荷而变化的至少两个特征曲线(101a，101b，101c)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，之前特征化阶段还包括：用于在电芯的额定容量的20％到60％的电荷范围中确定所述至少两个特征曲线的交叉点(A)的步骤。

14.一种***，包括：

包括多个初级电芯的电池；以及

电池管理设备，

其中，所述管理设备能够通过权利要求1所述的方法确定初级电芯的健康状态。

15.根据权利要求14所述的***，其中，所述电池为具有动态重新配置架构的电池，并且其中，所述管理设备能够动态断开且连接所述电池的后面的电芯，使得在所述电池两端提供AC电压。

16.根据权利要求15和2所述的***，其中，所述参考电流(i_ref)为零，并且其中，所述用于测量所述第一电芯两端的电压(U(k))的步骤由所述管理设备在所述第一电芯的断开期间实现，以用于在所述电池两端生成AC电压。