CN110869784B - 用于估计soc-ocv曲线的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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。
技术领域
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。
背景技术
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***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。
发明内容
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。
Figure BDA0002354708510000031
Figure BDA0002354708510000032
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曲线的图。
图4是示出当二次电池随着二次电池在大于预设值的数量的充电/放电循环中劣化而进入寿命中期(MOL)时在BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中改变的MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围的图。
图5是按曲线图的形式示出MOL全电池SOC-OCV曲线的图。
图6是图示根据本公开的实施例的用于估计SOC-OCV曲线的方法的流程图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。在描述之前，应理解，本说明书和随附权利要求书中所使用的术语或用词不应被解释为限于一般字典含义，而是应在允许本发明者适当地定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，基于对应于本公开的技术方面的含义和概念来解释。因此，本文所述的实施例以及附图所示的图示仅是本公开的实施例，但不希望全面描述本公开的技术方面，因此应理解，在作出本发明时，这些实施例和图示可具有其他等同物和修改。
在下文所述的实施例中，二次电池表示锂二次电池。此处，锂二次电池共同表示锂离子在充电和放电期间充当工作离子而在正电极和负电极处导致电化学反应的二次电池。
同时，即使二次电池的名称取决于用于锂二次电池中的电解质或分隔件的类型、用于封装二次电池的封装的类型以及锂二次电池的内部或外部结构而改变，锂二次电池也应被解释为涵盖将锂离子用作工作离子的任何二次电池。
本公开也可应用到除锂二次电池之外的二次电池。因此，应了解，本公开涵盖本公开的技术方面可应用到的任何类型的二次电池，即使工作离子并非锂离子也是如此。
此外，二次电池不限于部件的数量。因此，二次电池应被解释为包括：包括封装材料中的正电极/分隔件/负电极和电解质的集合的单个单体以及单体的集合；包括串联和/或并联连接的集合的模块；包括串联和/或并联连接的模块的电池组；以及包括串联和/或并联连接的电池组的电池***。
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。
参照图1，根据本公开的实施例的用于估计SOC-OCV曲线的设备100是随着二次电池200劣化而估计并更新SOC-OCV曲线的设备，并且包括电压测量单元110、电流测量单元120、存储单元130、可选的通信单元140和控制单元150。
电压测量单元110包括已知电压测量单元(例如，差分放大器)，并且以预设时间间隔周期性地测量二次电池200的电压，并将所测量的电压值发送到控制单元150。
电流测量单元120包括感测电阻器或霍尔传感器，并且以预设时间间隔周期性地测量二次电池200的电流，并将所测量的电流值发送到控制单元150。
存储单元130是能够电学地、磁性地、光学地或量子力学地记录和擦除数据的存储介质，并且可包括RAM、ROM、EPROM、闪速存储器、寄存器和磁盘装置中的至少一个。存储单元130可经由数据总线而连接到控制单元150以允许控制单元150访问存储单元130。
存储单元130可存储包括由控制单元150执行的各种控制逻辑的程序、预定义参数和/或在执行控制逻辑时产生的数据，并且可更新或擦除程序或数据。存储单元130可在逻辑上或物理上***为两个或更多个，并且可与控制单元150集成。
优选地，存储单元130存储BOL正电极半电池SOC-OCV曲线、BOL负电极半电池SOC-OCV曲线以及BOL全电池SOC-OCV曲线。BOL正电极半电池SOC-OCV曲线作为指示在二次电池劣化之前在二次电池200的销售点处(即，寿命开始，下文称为“BOL”)通过实验而在正电极半电池中测量的OCV与SOC之间的关系的数据(例如，查找表或函数)而预记录在存储单元130中。BOL负电极半电池SOC-OCV曲线作为指示在二次电池200处于BOL处通过实验而在负电极半电池中测量的OCV与SOC之间的关系的数据(例如，查找表或函数)而预记录在存储单元130中。SOC具有0与1之间的值，并且1指示半电池被充电到可用范围的最大值(即，100％)。
在本公开中，正电极半电池表示使用构成全电池的正电极和锂金属分别用于其正电极和负电极而制造的电池。此外，负电极半电池表示使用构成全电池的负电极和锂金属分别用于其正电极和负电极而制造的电池。当与全电池相比时，正电极半电池和负电极半电池具有实质上相同的电池结构和电解质，不同之处仅在于电极类型。
存储单元130可预记录全电池SOC-OCV曲线。全电池SOC-OCV曲线是指示在二次电池200处于BOL或在使用中(即，处于寿命中期，下文称为“MOL”)时OCV与SOC之间的关系的数据(例如，查找表或函数)。SOC值的范围是0与1之间，并且1指示全电池被充电到可用范围的最大值(即，100％)。
存储单元130可存储与BOL处的全电池的总容量(BOL全电池总容量)相对应的积分电流值。与BOL全电池总容量相对应的积分电流值是通过当二次电池200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将二次电池200的电流累加和积分而获得的值，并且可通过实验而预测量并预存储在存储单元130中。
BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线通过充电/放电实验而产生并预存储在存储单元130中。BOL处的全电池SOC-OCV曲线也通过充电/放电实验而产生并预存储在存储单元130中，并且当二次电池200劣化时(即，当二次电池处于MOL时)，改变或更新为由控制单元150产生的新全电池SOC-OCV曲线。
通信单元140是可选地设置在设备100中的部件，并且执行与外部装置300的通信功能。通信单元140可经由控制器区域网络(CAN)通信或使用其他已知有线或无线通信协议而与外部装置300通信。
当二次电池200安装在电动车辆或混合动力电动车辆中时，外部装置300可以是负责控制车辆的电气部件的电子控制单元(ECU)。
通信单元140可在控制单元150的控制下将存储在存储单元130中的全电池SOC-OCV曲线发送到外部装置300。
控制单元150包括处理器，并控制用于估计SOC-OCV曲线的设备100的整个功能。控制单元150根据如下所述的逻辑而估计反映劣化率的二次电池的MOL全电池SOC-OCV曲线，并将存储在存储单元130中的现有BOL全电池SOC-OCV曲线改变或更新为所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线。优选地，控制单元150以预定循环重新估计全电池SOC-OCV曲线，并且周期性地更新存储在存储单元130中的现有MOL全电池SOC-OCV曲线。
控制单元150可经由数据总线而访问通信单元140，并且控制单元150和通信单元140可集成到单个板中。控制单元150可在二次电池200被充电和放电之前通过电压测量单元110而测量OCV，并且使用记录在存储单元130中的全电池SOC-OCV曲线而确定对应于所测量的OCV的二次电池的充电状态(即，SOC)。例如，SOC-OCV曲线可以是查找表，并且控制单元150可通过从查找表映射对应于OCV的SOC而确定SOC值。
根据实施例，控制单元150可通过通信单元140而将使用存储在存储单元130中的所更新的全电池SOC-OCV曲线而确定的二次电池200的SOC发送到外部装置300。外部装置300可以是被供应有来自二次电池200的电能的负载装置的控制器，诸如ECU，但本公开不限于此。
控制单元150包括可用范围确定模块151、曲线管理模块152和SOC估计模块153。在示例中，可用范围确定模块151、曲线管理模块152和SOC估计模块153可以是由处理器操作的程序模块。在另一示例中，可用范围确定模块151、曲线管理模块152和SOC估计模块153可以是被开发成执行如下所述的控制逻辑的集成电路芯片组，例如，ASIC芯片组。
当二次电池200进入MOL时，可用范围确定模块151在BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中分别确定如下所述改变的MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围(参见图4中的pf到pi、nf到ni)。曲线管理模块152将从对应于所确定的MOL正电极可用范围的BOL正电极SOC-OCV曲线部分与对应于所确定的MOL负电极可用范围的BOL负电极SOC-OCV曲线部分之间的差产生的差分曲线估计为MOL处的MOL全电池SOC-OCV曲线(即，反映劣化率)，并将存储在存储单元130中的现有BOL全电池SOC-OCV曲线改变或更新为所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线。
下文中，将参照图2到图5来更详细地描述由控制单元150估计MOL全电池SOC-OCV曲线的控制逻辑。
图2是按曲线图的形式示出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。
参照图2，三个曲线——即，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曲线是通过实验而获得的，并预存储在存储单元130中。
在图2中，Y轴指示OCV值，并且OCV值随着其向上而增大。此外，X轴指示容量，并且容量可按mAh——随着时间的积分电流量的单位——来指示。在每个SOC-OCV曲线中，左端点对应于1SOC，并且右端点对应于0SOC。X轴上的容量具有从左向右减小的量值。
在每个SOC-OCV曲线中，左端点的容量对应于通过当完全放电的半电池或全电池被充电到最大程度时将充电电流累加和积分而获得的积分电流值。此外，在每个SOC-OCV曲线中，右端点的容量对应于通过从左端点的容量减去通过当完全的充电半电池或全电池被放电到放电电压的下限时将放电电流累加和积分而获得的积分电流值而获得的值。
在示例中，在BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中，当左端点的容量是1000mAh(对应于1SOC)并且在处于完全充电状态中的正电极半电池被放电到放电电压的下限时放电电流的积分电流值是600mAh时，右端点的容量可以是400mAh(对应于0SOC)。
在另一示例中，在BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中，当左端点的容量是1040mAh(对应于1SOC)并且在处于完全充电状态中的负电极半电池被放电到放电电压的下限时放电电流的积分电流值是590mAh时，右端点的容量可以是450mAh(对应于0SOC)。
在又一示例中，在BOL全电池SOC-OCV曲线中，当左端点的容量是1000mAh(对应于1SOC)并且在处于完全充电状态中的全电池被放电到放电电压的下限时放电电流的积分电流值是500mAh时，右端点的容量可以是500mAh(对应于0SOC)。
根据本公开，正电极半电池SOC-OCV曲线和/或负电极半电池SOC-OCV曲线可通过X轴方向上的移位来预处理，以使得正电极半电池SOC-OCV曲线与负电极半电池SOC-OCV曲线之间的差最接近全电池SOC-OCV曲线。
此外，BOL负电极半电池SOC-OCV曲线和BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中的至少一个可向左或向右移位，以使得从BOL正电极半电池SOC-OCV曲线与BOL负电极半电池SOC-OCV曲线之间的差产生的差分曲线最类似于BOL全电池SOC-OCV曲线。
BOL正电极/负电极半电池SOC-OCV曲线的预处理(即，移位)可由控制单元150的曲线管理模块152执行。
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曲线的示例性图。
当与图2相比时，根据图3示出BOL负电极半电池SOC-OCV曲线的曲线图通过向左移位来预处理。此外，在图3中，Q+,0表示预处理的BOL正电极半电池总容量，并且Q-,0表示预处理的BOL负电极半电池总容量。总容量与对应于半电池的曲线中的左端点和右端点的容量值之间的差相对应。在BOL曲线中，(pf,0-pi,0)×Q+,0和(nf,0-ni,0)×Q-,0的结果相同。
在预处理的BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中，可用范围确定模块151可将对应于BOL全电池SOC-OCV曲线的最左侧点的SOC值确定为最大可允许SOC值pf,0，并且将对应于BOL全电池SOC-OCV曲线的最右侧点的SOC值确定为最小可允许SOC值pi,0。
同样，在BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中，可用范围确定模块151可将对应于BOL全电池SOC-OCV曲线的最左侧点的SOC值确定为最大可允许SOC值nf,0，并且将对应于BOL全电池SOC-OCV曲线的最右侧点的SOC值确定为最小可允许SOC值ni,0。
也就是说，pi,0和pf,0是当全电池SOC-OCV曲线的右端点和左端点被投影到正电极半电池SOC-OCV曲线上时彼此相交的点的SOC值，并且，ni,0和nf,0是当全电池SOC-OCV曲线的右端点和左端点被投影到负电极半电池SOC-OCV曲线上时彼此相交的点的SOC值。
最小可允许SOC值pi,0、ni,0是指示下限放电阈值的容量值，并且为了二次电池的安全其被设置得高于理论最大放电阈值。也就是说，即使在二次电池达到最小可允许SOC值pi,0、ni,0的情形下，实质上也可以对二次电池进行放电，但当二次电池被放电到理论最大放电阈值时，二次电池的寿命和特性劣化，并且因此，为了二次电池的安全，当二次电池放电到对应于最小可允许SOC值pi,0、ni,0的电压时，放电停止。
同样，最大可允许SOC值pf,0、nf,0是指示上限充电阈值的SOC值，并且为了二次电池的安全其被设置得低于理论充电阈值。也就是说，即使在二次电池达到最大可允许SOC值pf,0、nf,0的情形下，实质上也可以对二次电池进行充电，但当二次电池被充电到理论充电阈值时，二次电池的寿命和特性劣化，并且因此，为了二次电池的安全，当二次电池被充电到对应于最大可允许SOC值pf,0、nf,0的电压时，充电停止。
当最小可允许SOC值pi,0、ni,0和最大可允许SOC值pf,0、nf,0被确定时，可用范围确定模块151将BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中的BOL正电极可用范围确定为pf,o到pi,0的范围，并且将BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中的BOL负电极可用范围设置为nf,o到ni,0的范围。
因此，与当二次电池200处于BOL时的BOL全电池SOC-OVC曲线相对应的BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线的可用范围被确定为最小可允许SOC值pi,0、ni,0到最大可允许SOC值pf,0、nf,0的范围。
当BOL正电极可用范围和BOL负电极可用范围被确定时，曲线管理模块152确定BOL全电池容量Qf,0。全电池容量Qf,0对应于与BOL全电池SOC-OCV曲线中的左端点和右端点相对应的两个容量值之间的差。在BOL全电池SOC-OCV曲线中，对应于最大可允许SOC值pf,0、nf,0的左端点的SOC值被设置为最大SOC值，并且对应于最小可允许SOC值pi,0、ni,0的右端点的SOC值被设置为最小SOC值。
当最大SOC值和最小SOC值被设置在全电池的容量范围中时，在全电池在BOL处被充电或放电时，SOC估计模块153可将由电流测量单元120测量的电流量累加和积分，并且使用基于全电池容量Qf,0的积分电流量的相对比率来确定当前时间的SOC值。
优选地，BOL全电池SOC-OCV曲线可被使用直到二次电池200的充电/放电循环的数量达到预设值。
图4是示出当二次电池随着二次电池以大于预设值的数量的充电/放电循环劣化而进入MOL时BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中的改变的MOL正电极可用范围和改变的MOL负电极可用范围的示例性图。
图5是按曲线图的形式示出MOL全电池SOC-OCV曲线的图。
参照图4和图5，当二次电池随着二次电池劣化而进入MOL时，可用范围确定模块151在二次电池200在放电电压的下限与充电电压的上限之间完全充电或完全放电时使用电压测量单元110和电流测量单元120而周期性测量二次电池200的电压和电流，并将与所测量的电压和电流相关联的数据记录在存储单元130中。
此外，可用范围确定模块151通过对在放电电压的下限与充电电压的上限之间的完全充电或完全放电期间重复地测量的电流进行积分而确定积分电流值。
此处，积分电流值对应于MOL处的二次电池200的MOL全电池总容量Qf。MOL全电池总容量Qf可通过除本文所述的方法之外的本领域中已知的任何方法来确定。
可用范围确定模块151基于所计算的MOL全电池总容量Qf在MOL处的二次电池200的BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中分别确定改变的MOL正电极可用范围pf到pi和改变的MOL负电极可用范围nf到ni。在此实例中，可用范围确定模块151在BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中分别确定MOL正电极可用范围pf到pi和MOL负电极可用范围nf到ni，以使得MOL全电池总容量Qf与BOL全电池总容量Qf,0的比率等于MOL正电极可用范围pf到pi与BOL正电极可用范围pf,0到pi,0的比率以及MOL负电极可用范围nf到ni与BOL负电极可用范围nf,0到ni,0的比率。
为了确定MOL正电极可用范围和MOL负电极可用范围，必须确定可用范围的开始点和结束点(即，最大可允许SOC值和最小可允许SOC值)，并且用于确定可用范围的开始点和结束点的逻辑如下所述。
本公开假设虽然二次电池200劣化，但BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线的形状不改变。也就是说，假设与BOL正电极半电池SOC-OCV曲线的左端点和右端点相对应的容量的差值以及与BOL负电极半电池SOC-OCV曲线的左端点和右端点相对应的容量的差值不存在改变。此外，本公开假设BOL处的正电极半电池的最大可允许SOC值pf,0以及BOL处的负电极半电池的最小可允许SOC值ni,0不存在改变。此假设可应用到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。
此外，可经由上述假设而导出以下关系表达式。
Q+＝Q+,0 Q-＝Q-,0
Q+＝Qf/(pf-pi)Q-＝Qf/(nf-ni)
pf＝pf,0 ni＝ni,o
此处，Q+是MOL处的正电极半电池总容量，Q+,0是BOL处的正电极半电池总容量，Q-是MOL处的负电极半电池总容量，Q-,0是BOL处的负电极半电池总容量。此外，Qf是MOL全电池总容量，pf是MOL处的正电极半电池的最大可允许SOC值，并且pi是MOL处的正电极半电池的最小可允许SOC值(0与1之间的值)。nf是MOL处的负电极半电池的最大可允许SOC值(0与1之间的值)，并且ni是MOL处的负电极半电池的最小可允许SOC值。此外，pf,0是BOL处的正电极半电池的最大可允许SOC值，并且ni,0是BOL处的负电极半电池的最小可允许SOC值。
此外，MOL全电池总容量Qf与BOL全电池总容量Qf,0的比率等于MOL处的可用范围pf到pi、nf到ni与BOL处确定的可用范围pf,0到pi,0、nf,0到ni,0的比率的条件可被表达为方程式1。
【方程式1】
Qf，0:Qf＝(pf，0-pi，0):(pf-pi)
Qf，0:Qf＝(nf，0-ni，0):(nf-ni)
用于使用上述关系表达式和上述方程式1而得到pi和nf的数学表达式被写为以下方程式2。
【方程式2】
Figure BDA0002354708510000161
Figure BDA0002354708510000162
此处，pi是随着二次电池200劣化而在BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中重新确定(即，在MOL处重新确定)的最小可允许SOC值，并且，nf是随着二次电池200劣化而在BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中重新确定(即，在MOL处重新确定)的最大可允许SOC值。此外，pf是在BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中确定的MOL处的最大可允许SOC值，并且是基于预处理的BOL正电极半电池SOC-OCV曲线而预设的，并具有与pf,0相同的值。ni是在BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中确定的MOL处的最小可允许SOC值，并且是基于预处理的BOL负电极半电池SOC-OCV曲线而预设的，并具有与ni,0相同的值。此外，(pf-pi)×Q+与(nf-ni)×Q-相等。
因为代入到方程式2的右侧中的每个因数是已知的，所以可用范围确定模块151使用上述方程式2而计算在MOL处改变的正电极和负电极可用范围中的pi、nf，并且在BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中分别确定在MOL处改变的正电极可用范围pf到pi和负电极可用范围nf到ni。
曲线管理模块152检查与BOL半电池SOC-OCV曲线和BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中的每一个中的改变的可用范围相对应的范围，计算正电极半电池SOC-OCV曲线的所检查的可用范围(下文称为“正电极可用范围”)与负电极半电池SOC-OCV曲线的所检查的可用范围(下文称为“负电极可用范围”)之间的差，并估计MOL处的MOL全电池SOC-OCV曲线(参见图5)。在此实例中，可用范围确定模块151可将对应于负电极可用范围的负电极半电池SOC-OCV曲线部分以及对应于正电极可用范围的正电极半电池SOC-OCV曲线部分中的一个向左或向右移位，以导致两个可用范围的容量范围(即，X轴范围)重叠，以使得负电极可用范围的最小可允许SOC值ni以及正电极可用范围的最小可允许SOC值pi彼此相等。此外，可用范围确定模块151可计算与对应于所改变的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改变的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曲线，并产生所计算的曲线作为MOL处的全电池SOC-OCV曲线。
参照图5，可见MOL全电池SOC-OCV曲线示出低于BOL全电池SOC-OCV曲线的总容量(即，曲线图的水平长度)。此外，在图5中，对应于负电极可用范围的负电极半电池SOC-OCV曲线部分向左移位，以使得负电极可用范围的最小可允许SOC值ni与正电极可用范围的最小可允许SOC值pi彼此相等。
随着二次电池200劣化，反映减小的容量的MOL全电池SOC-OCV曲线可由曲线管理模块152产生并更新。
曲线管理模块152可检查所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线中的全电池的总容量范围，并且将对应于最左侧点的最大可允许SOC值重置为“1”并将对应于最右侧点的最小可允许SOC值重置为“0”。此外，曲线管理模块152将存储在存储单元130中的现有全电池SOC-OCV曲线更新为所产生的MOL全电池SOC-OCV曲线。例如，当现有全电池SOC-OCV曲线按查找表的形式记录在存储单元130中时，曲线管理模块152使用形成所产生的SOC-OCV曲线的坐标数据而重置对应于每个OCV的SOC值。
当存储在存储单元130中的全电池SOC-OCV曲线如上所述而更新时，控制单元150的SOC估计模块153可在二次电池被完全放电时使用所更新的全电池SOC-OCV曲线而估计二次电池200的SOC。
详细地说，SOC估计模块153在二次电池200的充电/放电开始之前使用电压测量单元110来测量二次电池200的OCV，并根据存储在存储单元130中的所更新的SOC-OCV曲线(查找表映射)确定对应于所测量的OCV的SOC值。随后，SOC估计模块153可通过对二次电池200的充电/放电期间的电流进行积分来计算积分电流量，通过积分电流量与全电池总容量Qf的比率而计算SOC的变化，并通过将所计算的SOC的变化与从OCV确定的SOC值相加——即，当前SOC值——而估计二次电池200的剩余容量与总容量的相对比率。
SOC估计模块153可将所估计的当前SOC值记录在存储单元130中，或通过通信单元140而将其发送到外部装置300。外部装置300可通过参考所发送的当前SOC值而适当地控制二次电池200的充电和放电。例如，当当前SOC值达到1时，外部装置300中断充电，并且相反，当当前SOC值达到0时，外部装置300中断放电。充电和放电的中断可通过关断安装在充电电流或放电电流所流经的线路上的开关而实施。
同时，控制单元150可选择性地包括本领域中已知的处理器、专用集成电路(ASIC)、芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器和数据处理装置以执行本文所公开的各种控制逻辑。
此外，当控制逻辑以软件实施时，包括在控制单元150中的可用范围确定模块151、曲线管理模块152和SOC估计模块153可按程序的形式来实施。在此实例中，每个模块可按由处理器执行的程序和指令集的形式存储在存储单元130中。
图6是图示根据本公开的实施例的用于估计SOC-OCV曲线的方法的流程图。
参照图6，可用范围确定模块151监测预设曲线更新循环是否来临(S10)。曲线更新循环可基于使用二次电池的次数(充电和放电循环的数量)以及使用二次电池的时段来预设，并存储在存储单元130中。关于已使用二次电池多少次以及已使用二次电池多长时间的信息被记录在存储单元130中，并且将被参考。虽然图中未示出，但控制单元150可还包括对使用二次电池的次数(当充电和放电形成循环时，循环的重复的数量)进行计数并将其记录在存储单元130中的模块、或对使用二次电池的时段(充电时间和放电时间累加的时段)进行计数并将其记录在存储单元130中的模块。更新循环的来临指示二次电池200从BOL进入MOL。
随后，当曲线更新循环来临时，可用范围确定模块151在二次电池200被完全充电或完全放电时使用电压测量单元110和电流测量单元120而重复地测量二次电池200的电压和电流，并且将所测量的电压和电流数据存储在存储单元130中(S20)。此处，完全充电表示二次电池200从放电电压的下限到充电电压的上限的充电，并且完全放电表示二次电池200从充电电压的上限到放电电压的下限的放电。
随后，可用范围确定模块151通过对当二次电池200被完全充电或完全放电时的二次电池200的电流进行积分来确定MOL处的二次电池200的MOL全电池总容量Qf(S30)。
随后，可用范围确定模块151在BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中分别确定MOL处改变的正电极可用范围pf到pi和负电极可用范围nf到ni，以使得MOL处的全电池总容量Qf与BOL处的全电池总容量Qf,0的比率等于MOL处的可用范围pf到pi、nf到ni与BOL处确定的可用范围pf,0到pi,0、nf,0到ni,0的比率(S40)。在此实例中，可用范围确定模块151通过将已知因数pf,0、pi,0、Qf、Qf,0、ni,0、nf,0代入到上述方程式2中而计算未知的pi、nf，并且基于所计算的pi、nf而确定在MOL处改变的正电极可用范围pf到pi和负电极可用范围nf到ni。
随后，曲线管理模块152产生与对应于所确定的改变的正电极可用范围和负电极可用范围的BOL正电极半电池SOC-OCV曲线部分与BOL负电极半电池SOC-OCV曲线部分之间的差相对应的差分曲线，并将所产生的差分曲线估计为MOL处的全电池SOC-OCV曲线(参见图5)(S50)。
优选地，在产生差分曲线之前，可用范围确定模块151可将对应于改变的负电极可用范围的负电极半电池SOC-OCV曲线部分和/或对应于改变的正电极可用范围的正电极半电池SOC-OCV曲线部分向左或向右移位，以导致两个可用范围的容量范围(即，X轴范围)重叠，以使得改变的负电极可用范围的最小可允许SOC值ni以及正电极可用范围的最小可允许SOC值pi彼此相等，或改变的负电极可用范围的最大可允许SOC值nf以及正电极可用范围的最大可允许SOC值pf彼此相等。
曲线管理模块152根据差分曲线检查MOL全电池SOC-OCV曲线中的全电池的容量范围，并且将对应于曲线的左端点的最大可允许SOC值重置为“1”并将对应于曲线的右端点的最小可允许SOC值重置为“0”。此外，曲线管理模块152将存储在存储单元130中的现有全电池SOC-OCV曲线更新为所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线(S60)。例如，当现有全电池SOC-OCV曲线按查找表的形式记录在存储单元130中时，曲线管理模块152使用所更新的MOL全电池SOC-OCV曲线而重置分配给每个OCV的SOC值。
同时，控制单元150的可用范围确定模块151可监测下一曲线更新循环是否来临，并且当曲线更新循环来临时，S10之后的过程可再次重复。
尝试以3个循环对锂二次电池进行充电和放电，其中锂二次电池包括NCM(镍、钴、锰)的正电极材料以及石墨的负电极材料，并且具有如下规格，对应于50.6496Ah的BOL全电池总容量Qf,0以及4.2到2.5V的可用电压范围和0到150A的可用电流范围。在实验中所使用的锂二次电池的BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中，BOL正电极半电池的总容量Q+,0是54.7831Ah，pf,0是1并且pi,0是0.075451，并且曲线具有图2所示的曲线形状。此外，在实验中所使用的锂二次电池的BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中，BOL负电极半电池的总容量Q-,0是63.7795Ah，nf,0是0.79971并且ni,0是0.0055728，并且曲线具有图2所示的曲线形状。
同时，以400个循环被充电和放电的锂二次电池的MOL全电池总容量Qf被测量为46.237Ah。
当将因数pf,0、pi,0、Qf,0、ni,0、nf,0以及可从锂二次电池的BOL正电极半电池SOC-OCV曲线和BOL负电极半电池SOC-OCV曲线获得的MOL全电池总容量Qf被代入到方程式2中时，pi被计算为0.155997，并且nf被计算为0.730524。因此，MOL正电极可用范围被确定为BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中的范围pf到pi，并且MOL负电极可用范围被确定为BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中的范围nf到ni。从对应于MOL正电极可用范围的BOL正电极SOC-OCV曲线部分与对应于所确定的MOL负电极可用范围的BOL负电极SOC-OCV曲线部分之间的差产生的差分曲线按图5所示的MOL全电池SOC-OCV曲线的形式来估计。
在锂二次电池中，通过对应于400个循环的实际充电/放电实验而获得的MOL全电池SOC-OCV曲线实质上匹配所估计的MOL全电池SOC-OCV曲线。也就是说，将锂二次电池重复地充电和放电多达400个循环的若干次，收集测量每个OCV时的SOC数据，基于所收集的数据而产生指示OCV与SOC之间的相关性的MOL全电池SOC-OCV曲线，并且比较所产生的MOL全电池SOC-OCV曲线以及根据本公开而估计的MOL全电池SOC-OCV曲线，并且作为比较的结果，两个曲线实质上匹配。
同时，可组合图6所图示的控制逻辑中的至少一个，并且可将组合的控制逻辑写入到计算机可读编码***中并存储在计算机可读记录介质中。记录介质不限于特定类型，并且包括可由包括在计算机中的处理器访问的任何类型。例如，记录介质可包括选自由以下各者组成的群组的至少一个：ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据记录装置。此外，编码***可被调制为载波信号并在具体时间点包括在通信载波中，并且可按分散方式存储在经由网络而连接的计算机中并在其中执行。此外，用于实施组合的控制逻辑的功能程序、代码和分段可容易由与本公开相关的技术领域中的程序推断。
根据本公开的用于估计SOC-OCV曲线的设备100可作为被称为电池管理***(BMS)的***的部分而被包括。此外，BMS可安装在使用从二次电池200供应的电能来操作的各种类型的电操作装置中。
根据一方面，电操作装置可以是移动电话、膝上型计算机、包括平板计算机的移动计算机装置、或包括数码相机、摄像机和音频/视频播放器装置的手持式多媒体装置。
根据另一方面，电操作装置可以是可通过电力移动的电动装置，诸如电动车辆、混合动力电动车辆、电动自行车、电动摩托车、电动机车、电动船和电动飞行器或包括电机的电动工具(例如，电钻和电磨)。
根据又一方面，电操作装置可以是安装在电网中以存储可再生能量或冗余电力的大容量电力存储***，或在例如停电等紧急情形中将电力供应到包括服务器计算机或移动通信装置的各种类型的信息通信装置的不间断电力***。
在描述本公开的各种实施例时，被表示为“单元”或“模块”的部件应被理解为在功能上而不是在物理上分类的元件。因此，每一部件可与其他部件选择性组合，或可划分为子部件以进行(一个或多个)控制逻辑的高效执行。然而，本领域的技术人员清楚的是，即使部件被组合或划分，如果功能的相同性可被认可，那么组合或划分的部件也可被解释为处于本公开的范围中。
虽然上文已关于有限数量的实施例和附图来描述本公开，但本公开不限于此，并且应理解，可在本公开的技术方面和随附权利要求书的等同范围内对本公开进行各种修改和改变。

Claims (9)

1.一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，
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在所述BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中计算最小可允许SOC值pi以及在所述BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中计算最大可允许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：
Figure FDA0003494188910000021
Figure FDA0003494188910000022
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。
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：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。
3.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。
4.根据权利要求1所述的用于估计SOC-OCV曲线的设备，其中，所述二次电池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。
5.一种包括根据权利要求1到4中任一项所述的用于估计SOC-OCV曲线的设备的电池管理***。
6.一种用于估计反映二次电池的劣化率的充电状态SOC-开路电压OCV曲线的方法，所述方法包括：
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；
当所述二次电池在所述二次电池处于寿命中期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；
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曲线部分之间的差相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，
其中，所述确定包括：
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，以及
通过使用以下方程式在所述BOL正电极半电池SOC-OCV曲线中计算最小可允许SOC值pi以及所述BOL负电极半电池SOC-OCV曲线中计算最大可允许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：
Figure FDA0003494188910000041
Figure FDA0003494188910000042
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。
7.根据权利要求6所述的用于估计SOC-OCV曲线的方法，其中，计算所述MOL全电池总容量包括：通过对当所述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，以及将所计算的积分电流量确定为所述MOL全电池总容量。
8.根据权利要求6所述的用于估计SOC-OCV曲线的方法，还包括：
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。
9.一种计算机可读记录介质，所述计算机可读记录介质上记录有用于执行根据权利要求6到8中任一项所述的用于估计SOC-OCV曲线的方法的程序。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102458526B1 (ko) * 2018-02-07 2022-10-25 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 동작 상태에 따라 soc를 추정하는 장치 및 방법
EP3537730A1 (en) * 2018-03-09 2019-09-11 Oticon A/s A method for updating a discharge battery profile
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CN111707955B (zh) * 2020-08-11 2021-01-12 江苏时代新能源科技有限公司 电池剩余寿命的估算方法、装置和介质
KR102596153B1 (ko) * 2020-08-14 2023-10-30 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR20220031412A (ko) * 2020-09-04 2022-03-11 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR20220093840A (ko) * 2020-12-28 2022-07-05 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지 진단 장치 및 방법
KR20220094042A (ko) * 2020-12-28 2022-07-05 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지 진단 장치 및 방법
CN112924869B (zh) * 2021-02-08 2023-08-29 北京车和家信息技术有限公司 一种确定电池包健康状态的方法和装置
KR102633760B1 (ko) * 2021-08-05 2024-02-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리의 상대 충전 상태를 산출하는 방법 및 장치
KR102466132B1 (ko) * 2021-10-27 2022-11-14 (주)미섬시스텍 전기자동차 bms 서비스 시스템과 방법
KR20230063786A (ko) * 2021-11-02 2023-05-09 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 ocv-soc 프로파일 관리 장치 및 방법
KR102618037B1 (ko) * 2022-06-20 2023-12-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 배터리 진단 방법 및 배터리 진단 시스템
JP2024010410A (ja) * 2022-07-12 2024-01-24 株式会社Ｇｓユアサ 推定装置、診断装置、推定方法、推定プログラム及び診断方法
CN115267551A (zh) * 2022-07-27 2022-11-01 哈尔滨工业大学 一种同时测得锂离子电池电极材料开路电势曲线与熵系数曲线的方法
WO2024106706A1 (ko) * 2022-11-15 2024-05-23 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 퇴화 검사 장치 및 이의 동작 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012137330A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Gs Yuasa Corp 非水電解質二次電池のｏｃｖ特性推定方法、ｏｃｖ特性推定装置及び蓄電システム
KR20130017740A (ko) * 2011-08-11 2013-02-20 현대자동차주식회사 차량 배터리의 충전량 산출 방법
CN104319425A (zh) * 2014-08-25 2015-01-28 江苏华东锂电技术研究院有限公司 对锂离子电池的容量进行管理的方法
CN104656030A (zh) * 2015-02-02 2015-05-27 王金全 一种适合液流电池soc-ocv曲线标定的方法
CN107144791A (zh) * 2016-03-01 2017-09-08 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件的监视装置、蓄电元件模块、soc的估计方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8188715B2 (en) * 2009-05-15 2012-05-29 Robert Bosch Gmbh Method for determining extent and type of capacity fade
US9263773B2 (en) 2010-01-19 2016-02-16 Gs Yuasa International Ltd. Secondary battery state of charge determination apparatus, and method of determining state of charge of secondary battery
KR101825617B1 (ko) 2011-12-27 2018-02-06 주식회사 엘지화학 배터리 사용 영역 가변 장치 및 방법
JP6018388B2 (ja) 2012-03-02 2016-11-02 公益財団法人鉄道総合技術研究所 二次電池の容量劣化推定方法および推定装置
WO2013165089A1 (ko) * 2012-04-30 2013-11-07 주식회사 엘지화학 이차 전지의 파라미터 추정 장치 및 방법
JP6155781B2 (ja) 2012-05-10 2017-07-05 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子管理装置、及び、ｓｏｃ推定方法
JP6531784B2 (ja) * 2012-05-10 2019-06-19 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子管理装置、及び、蓄電素子のｓｏｃ推定方法
KR101504804B1 (ko) * 2012-06-05 2015-03-20 주식회사 엘지화학 노화를 고려한 이차 전지의 상태 추정 방법 및 장치
JP2014059206A (ja) 2012-09-18 2014-04-03 Toyota Industries Corp 充電状態推定装置及び充電状態推定方法
KR101398465B1 (ko) 2012-11-23 2014-05-27 한국기술교육대학교 산학협력단 배터리 상태 판단 장치 및 그 판단 방법
US10371753B1 (en) * 2013-12-20 2019-08-06 Hrl Laboratories, Llc Methods for online estimation of battery capacity and state of health
KR101696313B1 (ko) * 2014-10-24 2017-01-13 주식회사 엘지화학 이차전지의 퇴화에 따른 soc-ocv 프로파일 추정 방법
JP6722036B2 (ja) * 2015-12-17 2020-07-15 ローム株式会社 充電式のバッテリの残量検出回路、それを用いた電子機器、自動車ならびに充電状態の検出方法
US10705147B2 (en) 2015-12-17 2020-07-07 Rohm Co., Ltd. Remaining capacity detection circuit of rechargeable battery, electronic apparatus using the same, automobile, and detecting method for state of charge
KR101822594B1 (ko) * 2016-02-26 2018-01-26 주식회사 엘지화학 배터리 사용 영역 가변 장치 및 방법
KR101972521B1 (ko) 2016-08-26 2019-04-25 주식회사 엘지화학 배터리 셀의 성능 테스트 장치 및 방법
KR20180027135A (ko) 2016-09-06 2018-03-14 현대자동차주식회사 내비게이션 및 그 제어방법
US10408883B2 (en) * 2017-03-31 2019-09-10 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for monitoring a DC power source
JP6939057B2 (ja) * 2017-04-27 2021-09-22 トヨタ自動車株式会社 車載の電池システムおよび電池の経年劣化推定方法
KR102258833B1 (ko) * 2017-09-28 2021-05-31 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이온 배터리 셀의 퇴화 정보를 획득하는 장치
KR102156404B1 (ko) * 2018-01-09 2020-09-15 주식회사 엘지화학 배터리 셀 성능 테스트 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012137330A (ja) * 2010-12-24 2012-07-19 Gs Yuasa Corp 非水電解質二次電池のｏｃｖ特性推定方法、ｏｃｖ特性推定装置及び蓄電システム
KR20130017740A (ko) * 2011-08-11 2013-02-20 현대자동차주식회사 차량 배터리의 충전량 산출 방법
CN104319425A (zh) * 2014-08-25 2015-01-28 江苏华东锂电技术研究院有限公司 对锂离子电池的容量进行管理的方法
CN104656030A (zh) * 2015-02-02 2015-05-27 王金全 一种适合液流电池soc-ocv曲线标定的方法
CN107144791A (zh) * 2016-03-01 2017-09-08 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件的监视装置、蓄电元件模块、soc的估计方法

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