CN116917751A - 用于管理电池的ocvsoc曲线的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于管理电池的OCV‑SOC曲线的装置及其方法。根据本发明的装置包括：存储装置，其用于存储具有在预定充电状态(SOC)范围内重叠的重叠区段的多个OCV‑SOC曲线；以及控制装置，其耦合到存储装置。控制装置可以被配置为在电池的充电或放电期间计算在重叠区段的SOC范围内电池的部分容量，确定当前部分容量与在电池的BOL状态下的部分容量的下降比，在多个OCV‑SOC曲线当中选择与下降比相对应的OCV‑SOC曲线，将当前OCV‑SOC曲线改变为所选择的OCV‑SOC曲线，并且使用所改变的OCV‑SOC曲线来控制电池的充电或放电。
Description
技术领域
本公开涉及用于管理电池的开路电压(OCV)-充电状态(SOC)曲线的装置和方法，并且更具体地涉及用于根据电池的劣化程度来管理电池的OCV-SOC曲线的自适应变化的装置和方法。
本申请要求于2021年11月2日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2021-0149216的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
背景技术
当电池劣化时，它们的特性——诸如电阻或容量——改变。当电池的特性改变时，有必要改变作为充电状态(SOC)估计的基础的开路电压(OCV)-SOC曲线。
OCV-SOC曲线是在X-Y坐标系上示出SOC与OCV之间的一一对应关系的曲线。在X-Y坐标系中，X轴指示SOC，并且Y轴指示OCV。OCV-SOC曲线限定电池充电电压的上限和放电电压的下限。此外，OCV-SOC曲线提供用于根据OCV确定SOC，或者相反，根据SOC确定OCV的标准。
图1是示出电池在寿命初期(BOL)的OCV-SOC曲线和电池在寿命中期(MOL)的OCV-SOC曲线的示例的示意图。BOL状态是指未劣化电池的状况，并且MOL状态是指通过反复充电/放电的劣化电池的状况。如图所示，在MOL的OCV-SOC曲线是电池的容量比BOL的容量低10％时的曲线。
参考图1，当在BOL的电池被充电和放电时，OCV范围为3.450V至4.157V(在下文中称为BOL OCV范围)。此外，当在MOL的电池被充电和放电时，OCV范围为3.3V至4.158V(在下文中称为MOL OCV范围)。
当电池的容量与在BOL的容量相比低了阈值时，电池管理装置用在MOL的OCV-SOC曲线替换当前OCV-SOC曲线。这是因为当电池容量下降时，有必要替换OCV-SOC曲线，以便安全地控制电池的充电/放电。
在示例中，当电池的容量与在BOL的容量相比低至少10％时，电池管理装置将OCV-SOC曲线从实线曲线改变为虚线曲线。
与BOL OCV范围相比，MOL OCV范围具有更大的上限和更小的下限。因此，当在MOLOCV范围内在电池的充电或放电期间测量电池的容量时，容量低于BOL容量，并且容量的下降小于10％(例如8％)。这是因为OCV-SOC曲线随着电池的容量减小而改变，但是用于计算容量的OCV范围稍有扩大，并且随着OCV范围的扩大，可用容量也稍有增加。
当按照惯例简单地根据电池容量的下降来改变OCV-SOC曲线时，在以上示例中，OCV-SOC曲线再次从虚线曲线改变为实线曲线。在具有扩大的上限和下限的MOL OCV范围内测量的容量的下降不满足OCV-SOC曲线的改变条件(即，容量的下降为10％或更多)，并且因此，OCV-OCV曲线恢复到在BOL的曲线。
此外，当OCV-SOC曲线恢复到在BOL的曲线时，OCV范围稍微缩小到BOL OCV范围，并且在BOL OCV范围内测量的容量再次下降阈值(10％)。因此，电池管理装置再次将OCV-SOC曲线从实线曲线改变为虚线曲线。此外，在改变OCV-SOC曲线之后，在具有扩大的上限和下限的MOL OCV范围内测量的容量的下降小于阈值(例如8％)，并且然后电池管理装置再次将OCV-SOC曲线从虚线曲线改变为实线曲线，从而导致反复的曲线切换。
OCV-SOC曲线的反复切换降低了电池控制的安全性和可靠性，因此需要一种新的方法来管理OCV-SOC曲线的改变。
发明内容
技术问题
在上述背景下设计本公开，并且因此，本公开涉及提供一种用于通过当电池容量下降时在管理OCV-SOC曲线的改变中重新建立曲线改变标准来管理电池的开路电压(OCV)-充电状态(SOC)曲线的装置和方法，以便解决OCV-SOC曲线的反复切换问题。
本公开进一步涉及提供一种包括用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置的***或电动车辆。
技术方案
为了解决上述技术问题，根据本公开的用于管理电池的开路电压(OCV)-充电状态(SOC)曲线的装置包括：存储装置，该存储装置被配置为存储具有重叠区的多个OCV-SOC曲线，在重叠区中，该多个OCV-SOC曲线在预定的SOC范围内重叠；测量装置，该测量装置被配置为测量包括电池的电压、电流或温度中的至少一个的操作特性；以及控制装置，该控制装置可操作地耦合到存储装置和测量装置。
优选地，控制装置可以被配置为基于与电池的劣化程度相对应的OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电，在电池的充电或放电期间计算在重叠区的SOC范围内电池的部分容量，确定当前部分容量与电池在寿命初期(BOL)的部分容量的下降比，响应于下降比满足OCV-SOC曲线的改变条件，在多个OCV-SOC曲线当中选择与下降比相对应的OCV-SOC曲线，将当前OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，并且使用所改变的OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电。
根据一个方面，控制装置可以被配置为从测量装置接收电池的电流测量值，并且使用电流累加法来计算在重叠区的SOC范围内电池的部分容量。
根据另一个方面，控制装置可以被配置为在当前OCV-SOC曲线的OCV范围内，在电池的充电或放电期间，从测量装置接收电池的电流测量值，使用电流累加法来确定电池的当前容量，将电池的当前容量记录在存储装置中，并且通过基于当前容量累加电池的电流来确定当前SOC。
优选地，控制装置可以被配置为当SOC与重叠区的SOC范围的下限相对应时确定第一累加电流量，当SOC与重叠区的SOC范围的上限相对应时确定第二累加电流量，并且确定第一累加电流量与第二累加电流量之间的差作为部分容量。
根据一个方面，控制装置可以被配置为响应于与预设的第一阈值相对应的下降比，在多个OCV-SOC曲线当中选择与第一阈值相对应的OCV-SOC曲线，将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，并且使用所改变的OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电。
根据另一个方面，控制装置可以被配置为响应于与预设的第二阈值相对应的下降比，在多个OCV-SOC曲线当中选择与第二阈值(大于第一阈值)相对应的OCV-SOC曲线，将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，并且使用所改变的OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电。
为了解决上述技术问题，根据本公开的用于管理电池的OCV-SOC曲线的方法包括：(a)在存储装置中存储具有重叠区的多个OCV-SOC曲线，在重叠区中，该多个OCV-SOC曲线在预定的SOC范围内重叠；(b)测量包括电池的电压、电流或温度中的至少一个的操作特性；(c)基于与电池的劣化程度相对应的OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电；(d)在电池的充电或放电期间计算在重叠区的SOC范围内电池的部分容量；(e)确定当前部分容量与电池在BOL的部分容量的下降比；(f)响应于下降比满足OCV-SOC曲线的改变条件，在多个OCV-SOC曲线当中选择与下降比相对应的OCV-SOC曲线；以及(g)将当前OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，以及使用所改变的OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电。
本公开的技术问题也可以通过一种包括上述用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置的***和电动车辆来解决。
有益效果
根据本公开，可以通过当电池容量下降时在OCV-SOC曲线的改变中重新建立曲线改变标准来解决当控制电池时所参考的开路电压(OCV)-充电状态(SOC)曲线的反复切换问题。因此，可以根据OCV-SOC曲线来安全可靠地控制电池的充电/放电，以适应电池容量衰退。
附图说明
附图图示本公开的示例性实施例，并且与以下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。
图1是示出电池在寿命初期(BOL)的开路电压(OCV)-充电状态(SOC)曲线(实线)和电池在寿命中期(MOL)的OCV-SOC曲线(虚线)的示例的示意图。
图2是根据本公开的实施例的用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置的示意图。
图3是示出根据本公开的实施例的存储在存储装置中的多个OCV-SOC曲线的示例的示意图。
图4是根据本公开的实施例的用于管理电池的OCV-SOC曲线的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本公开的示例性实施例。在描述之前，应当理解，在本说明书和所附权利要求书中使用的术语或单词不应当被解释为限于一般和词典含义，而是基于允许发明人为最佳解释而适当定义术语的原则，根据与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。因此，本文描述的实施例和附图中的图示仅仅是本公开的示例性实施例，并未完全描述本公开的技术方面，因此应当理解，在提交本专利申请时可能已经对其进行各种其他等同和修改。
图2是示出根据本公开的实施例的用于管理电池11的开路电压(OCV)-充电状态(SOC)曲线的装置10的示意性配置的示意图。
参考图2，用于管理电池11的OCV-SOC曲线的装置10管理用于控制电池11的操作的OCV-SOC曲线。电池11的操作是电池11的充电或放电。OCV-SOC曲线限定如现有技术中所描述的OCV与SOC之间的一对一关系。可以在OCV-SOC曲线的OCV范围内对电池11进行充电或放电。
电池11可以是锂二次电池，并且本公开不受电池类型的限制。因此，电池11可以包括可以被反复充电的任何类型的二次电池。电池11包括至少一个单元单体。单元单体可以是袋式单体、圆柱形单体或棱柱形单体。当电池11包括多个单元单体时，可以将单元单体串联和/或并联连接。
在本公开的实施例中，假设电池11包括一个单元单体或串联和/或并联连接的多个单元单体。然而，本公开不受单元单体的数量以及单元单体之间的电连接关系的限制。
电池11可以向负载12供应放电电力。负载12是指从电池11向其供应电力的各种设备。负载12可以是电动车辆的电动机、连接到电网的电气或电子设备、电力转换设备等。可以通过充电设备13对电池11进行充电。充电设备13可以是电动汽车的充电站或能量存储***的电力转换***(PCS)。显然，本公开不受负载12或充电设备13的类型的限制。
优选地，装置10可以包括存储装置14，以存储具有重叠区的多个OCV-SOC曲线，在重叠区中，OCV-SOC曲线在预设SOC范围内局部重叠。
图3是示出根据本公开的实施例的存储在存储装置14中的多个OCV-SOC曲线的示例的示意图。
参考图3，多个OCV-SOC曲线中的至少一个是电池11在寿命初期(BOL)的OCV-SOC曲线(参见实线)。此外，至少一个其他OCV-SOC曲线是电池11在寿命中期(MOL)(容量下降10％)的OCV-SOC曲线(参见虚线)。
虽然未示出，但是在MOL可以有两个或更多个OCV-SOC曲线。例如，存储装置14可以进一步存储与电池11的容量下降15％相对应的在MOL的OCV-SOC曲线以及与电池11的容量下降20％相对应的在MOL的OCV-SOC曲线。对于本领域技术人员显而易见的是，与每个MOL相对应的容量下降比不限于此。
优选地，多个OCV-SOC曲线可以在预设SOC范围内具有重叠区A。在附图中，由矩形框表示重叠区。与重叠区A相对应的SOC范围可以为大约65％至100％。重叠区及其SOC范围的位置可以取决于包括在电池11中的正极和负极材料的类型而变化。
对于本领域技术人员而言，很容易选择材料类型，使得多个OCV-SOC曲线具有重叠区A。在示例中，正极材料可以是包括Ni、Co、Mn的锂过渡金属氧化物，并且负极材料可以是石墨。
重叠区A可以根据正极和/或负极材料的类型或数量在位置或宽度方面有变化。此外，与重叠区相对应的SOC范围在位置或宽度方面变化。
可以通过电池11的充电/放电循环测试来设置与重叠区A相对应的SOC范围。可以通过电池11的充电/放电循环测试来获得各自与多个容量下降比中的每个相对应的OCV-SOC曲线。可以将所获得的OCV-SOC曲线记录在存储装置14中。作为参考，充电/放电循环测试是用于准确地测量电池11的容量衰退并根据电池11的SOC来测量OCV的测试。
存储装置14不限于特定类型并且包括可以记录和擦除数据和/或信息的任何类型的存储装置。例如，存储装置14可以是RAM、ROM、寄存器、闪存、硬盘或磁性记录介质。
存储装置14可以例如经由数据总线电连接到控制装置16，以允许控制装置16访问。
存储装置14存储和/或更新和/或擦除和/或传输包括由控制装置16执行的控制逻辑的程序和/或在执行控制逻辑时生成的数据、和/或预设数据、参数、查找信息/表等。
参考图2，装置10可以包括测量装置15。测量装置15可以定期测量电池11的电压、电流和温度。电流可以是充电或放电电流。
优选地，测量装置15可以包括电压测量单元15a、电流测量单元15b和温度测量单元15c。
电压测量单元15a在电池11的充电或放电期间以预定时间间隔测量电池11的电压，并将电压测量值输出到控制装置16。
电压测量单元15a可以是对应技术领域中已知的电压测量电路。因为电压测量电路是众所周知的，所以省略其详细描述。
电流测量单元15b以预定时间间隔测量流经电池11的电流，并将电流测量值输出到控制装置16。
电流测量单元15b可以是对应技术领域中已知的电流测量电路。电流测量单元15b可以是霍尔效应传感器或输出与电流的大小相对应的电压值的感测电阻。可以通过欧姆定律将电压值转换为电流值。
温度测量单元15c在电池11的充电或放电期间以预定时间间隔测量电池11的温度，并将温度测量值输出到控制装置16。
温度测量单元15c可以是对应技术领域已知的温度测量电路。温度测量单元15c可以是热电偶或输出与温度相对应的电压值的温度测量设备。可以使用电压-温度转换查找表(函数)将电压值转换为温度值。
此外，装置10可以包括控制装置16，控制装置16可操作地耦合到存储装置14和测量装置15。
控制装置16可以基于与电池11的劣化程度相对应的OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电。在示例中，控制装置16可以将电池11充电到OCV-SOC曲线的上限电压，并且将电池11放电到OCV-SOC曲线的下限电压。在另一个示例中，在电池11被保持处于无负载状况达预定时间之后，控制装置16可以使用电压测量单元15a来测量电池11的OCV，并且通过参考OCV-SOC曲线来确定与OCV相对应的SOC。
此外，控制装置16可以计算在电池11的充电或放电期间与重叠区A相对应的SOC范围(例如，65％至100％)内电池的部分容量。部分容量可以是在将电池11从与重叠区A相对应的SOC范围的下限充电到上限时容量的增加或者在将电池11从与重叠区A相对应的SOC范围的上限放电到下限时容量的下降。当电池11的库仑效率为1时，容量的增加和容量的下降基本上相等。
在与重叠区A相对应的SOC范围内，在电池11的充电或放电期间，控制装置16可以从电流测量单元15b接收电池11的电流测量值，以计算部分容量。此外，控制装置16可以通过使用电流累加法累加电流测量值来计算在重叠区A的SOC范围内电池11的部分容量。在累加电流测量值时，充电电流之和为正值，并且放电电流之和为负值。
控制装置16可以确定电池11的容量并将其记录在存储装置14中，以确定在电池11的充电或放电期间电池11的SOC。也就是说，控制装置16可以通过累加在电池11从当前OCV-SOC曲线的OCV范围的下限充电到上限期间或者在电池11从当前OCV-SOC曲线的OCV范围的上限放电到下限期间由电流测量单元15b测量的电池11的电流来确定电池11的容量，并将其记录在存储装置14中。
此外，控制装置16可以通过基于在电池11的充电或放电期间的当前容量累加电池11的电流来确定当前SOC。具体地，控制装置16可以测量当电池11处于无负载状况时的OCV，通过参考当前OCV-SOC曲线来确定与所测量的OCV相对应的SOC，将所确定的SOC确定为初始SOC值，然后当电池11开始充电或放电时，定期更新累加电流值，通过将直到当前时间计算的累加电流值除以电池11的当前容量来确定SOC变化，并且通过将SOC变化与初始SOC值相加来确定当前SOC。这种SOC确定方法在对应技术领域中以电流累加方法的名称众所周知。
在另一个示例中，控制装置16可以使用扩展卡尔曼滤波器来确定电池的SOC 11。为此，控制装置16可以通过在电池11的充电或放电期间将通过电压测量单元15a、电流测量单元15b和温度测量单元15c测量的电池11的操作特性值输入到扩展卡尔曼滤波器来实时确定电池11的SOC。在此，操作特性值包括电池11的电压、电流和温度的测量值。
用于根据电池11的电压、电流和温度确定SOC的扩展卡尔曼滤波器在对应技术领域是众所周知的。
对于使用扩展卡尔曼滤波器的SOC估计，例如，可以参考Gregory L.Plett的论文“Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEVbattery packs Parts 1,2and 3”(Journal of Power Source 134，2004，252-261)，其公开内容通过引用并入本文。
优选地，控制装置16可以确定第一累加电流，直到电池11的SOC与重叠区A的SOC范围的下限相对应。此外，控制装置16可以确定第二累加电流，直到电池11的SOC与重叠区A的SOC范围的上限相对应。此外，控制装置16可以确定第一累加电流与第二累加电流之间的差作为与重叠区A的SOC范围相对应的部分容量。
优选地，控制装置16可以确定当前部分容量与电池11在BOL的部分容量的下降比。
在示例中，当在重叠区A的SOC范围(65％至100％)内计算的电池11在BOL的部分容量为35Ah，并且在重叠区A的SOC范围内计算的电池11在MOL的部分容量为31.5A时，部分容量的下降比可以为10％(3.5/35)。
在另一个示例中，当在重叠区A的SOC范围(65％至100％)内计算的电池11在BOL的部分容量为35Ah，并且在重叠区A的SOC范围内计算的电池11在MOL的部分容量为28Ah时，部分容量的下降比可以为20％(7/35)。
优选地，当电池11的库仑效率不为1时，可以同样地应用部分容量计算标准。也就是说，如果在电池11的充电期间测量在BOL的部分容量，则可以在电池11的充电期间测量在MOL的部分容量。相反，如果在电池11的放电期间测量在BOL的部分容量，则可以在电池11的放电期间测量在MOL的部分容量。
此外，当下降比满足OCV-SOC曲线的改变条件时，控制装置16可以在存储装置14中记录的多个OCV-SOC曲线当中选择与下降比相对应的OCV-SOC曲线，将当前OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线并使用所改变的OCV-SOC曲线来控制电池11的充电或放电，或者可以测量电池11的OCV并根据所选择的OCV-SOC曲线来估计SOC。
在示例中，当下降比与预设的第一阈值(例如，10％)相对应时，控制装置16可以在多个OCV-SOC曲线当中选择与第一阈值相对应的OCV-SOC曲线，将当前OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线并使用所改变的OCV-SOC曲线来控制电池11的充电或放电，或者可以测量电池11的OCV并根据所选择的OCV-SOC曲线来估计SOC。
在另一个示例中，当下降比与预设的第二阈值(大于第一阈值，例如，20％)相对应时，控制装置16可以在多个OCV-SOC曲线当中选择与第二阈值相对应的OCV-SOC曲线，将当前OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线并使用所改变的OCV-SOC曲线来控制电池11的充电或放电，或者可以测量电池11的OCV并根据所选择的OCV-SOC曲线来估计SOC。
在本公开中，阈值并非仅限于第一阈值和第二阈值。因此，可以设置三个或更多个阈值。在这种情况下，可以根据部分容量的下降比对在存储装置14中记录的OCV-SOC曲线进行细分。
优选地，可以以数据结构的格式将多个OCV-SOC曲线记录在存储装置14中，从而根据部分容量的下降比来标识对应的OCV-SOC曲线。
在示例中，可以利用查找表的结构来生成每个OCV-SOC曲线并将其记录在存储装置14中。此外，可以为每个查找表分配标识码，以通过部分容量的下降比来标识。在这种情况下，控制装置16可以通过参考在重叠区A的SOC范围内计算的部分容量的下降比来标识和选择对应的查找表，通过参考所标识的查找表来生成OCV-SOC曲线，并使用所生成的OCV-SOC曲线来控制电池11的充电或放电。
在本公开中，用于根据电池11的部分容量下降比来选择查找表的控制逻辑与用于根据电池11的部分容量下降比来选择OCV-SOC曲线的控制逻辑基本上相同。
在本公开中，控制装置16可以是控制电路。控制装置16可以选择性地包括对应技术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、数据处理设备等，以执行上述控制逻辑。此外，当在软件中实现控制逻辑时，可以将控制装置16设计为程序模块的集合。在这种情况下，可以将程序模块存储在存储器中并通过处理器执行程序模块。存储器可以在处理器的内部或外部，并且可以通过各种已知的计算机组件连接到处理器。此外，可以将存储器包括在本公开的存储装置14中。此外，存储器共同指代存储信息的设备，而不管设备类型如何，并且不指代特定存储器设备。
可以将控制装置16的控制逻辑中的至少一个组合在一起，并且可以用计算机可读代码编写组合的控制逻辑并将其记录在计算机可读记录介质中。记录介质不限于特定类型并包括可以通过包括在计算机中的处理器访问的任何类型的记录介质。例如，记录介质包括选自包括ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据记录设备的组中的至少一个。此外，可以将代码存储在经由网络连接的分布式计算机中并在经由网络连接的分布式计算机中执行。此外，本公开相关的技术领域的程序员可以容易地推断出用于实现组合的控制逻辑的功能程序、代码和代码段。
根据本公开的上述实施例的装置10可以被包括在能量存储***(ESS)、电动车辆***或不间断电力供应***中。此外，装置10可以被包括在从电池11供应电力的任何***中。优选地，将装置10并入包括该装置的***的控制元件中。装置10可以计算在重叠区A的SOC范围内在包括该装置的***的电池的充电或放电期间的部分容量，确定在当前时间计算的部分容量与电池在BOL的部分容量的下降比，并且当下降比达到阈值时，将在控制电池的充电/放电时参考的OCV-SOC曲线改变为反映电池的劣化程度的更合适的曲线。因此，可以根据电池的劣化程度来最优地控制电池的充电/放电。
在本公开中，电动车辆是指通过电动机操作的车辆，诸如电动车辆、混合动力车辆和插电式混合动力车辆。车辆可以是两轮、三轮或四轮车辆。
图4是示出根据本公开的实施例的用于管理电池的OCV-SOC曲线的方法的工作流程的流程图。
在流程图中，较早的步骤不一定在较晚的步骤之前被执行。较早的步骤和较晚的步骤可以交换，并且特定步骤可以移动到其他步骤之前或之后。因此，应当理解，本公开并不限于步骤的布置顺序。
优选地，可以通过控制装置16来执行图4中示出的步骤。
首先，在步骤S10中，控制装置16将具有重叠区(参见图3中的A)的多个OCV-SOC曲线存储在存储装置14中，在重叠区中，OCV-SOC曲线在预定SOC范围内局部重叠。多个OCV-SOC曲线可以由电池11的制造商提供。控制装置16可以通过I/O接口(未示出)或通信接口(未示出)从电池制造商的***接收多个OCV-SOC曲线，并将其记录在存储装置14中。优选地，可以以查找表的形式存储多个OCV-SOC曲线，并且可以为每个查找表分配标识码，以根据部分容量的下降比来唯一地标识。
此外，在步骤S20中，控制装置16测量包括电池的电压、电流或温度中的至少一个的操作特性。此外，控制装置16可以将与操作特性相关联的数据连同时间戳一起记录在存储装置14中。操作特性数据可以用于估计电池11的SOC并且计算部分容量。
此外，在步骤S30中，控制装置16可以基于与电池的劣化程度相对应的当前OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电。
在示例中，当电池11在BOL时，当前OCV-SOC曲线可以是在BOL的曲线。在另一个示例中，当电池11在MOL时，当前OCV-SOC曲线可以是在MOL的曲线。
优选地，可以在后续步骤中根据部分容量的下降比将当前OCV-SOC曲线改变为其他OCV-SOC曲线。
在步骤S40中，控制装置16在电池11的充电或放电期间在重叠区A的预设SOC范围内计算电池11的部分容量。
优选地，控制装置16可以通过在重叠区A的SOC范围内累加电池11的电流测量值来计算电池11的部分容量。
在示例中，在步骤S40中，控制装置16可以通过在当前OCV-SOC曲线的OCV范围内在电池11的充电或放电期间累加电池的电流测量值来确定电池的当前容量，通过基于当前容量累加电池的充电电流和放电电流来确定电池的SOC，确定直到SOC与重叠区A的SOC范围的下限相对应的第一累加电流，确定直到SOC与重叠区A的SOC范围的上限相对应的第二累加电流，以及确定第一累加电流与第二累加电流之间的差作为部分容量。
优选地，可以在计算部分容量之前在电池11的充电/放电循环中预先确定电池11的当前容量，并将其记录在存储装置14中。此外，在确定电池11的SOC时，可以参考记录在存储装置14中的电池11的当前容量。
在步骤S40之后是步骤S50。
在步骤S50中，控制装置16确定当前部分容量与电池11在BOL的部分容量的下降比。
在步骤S60中，当部分容量的下降比满足OCV-SOC曲线的改变条件时，控制装置16从记录在存储装置14中的多个OCV-SOC曲线当中选择与下降比相对应的OCV-SOC曲线。
在步骤S70中，控制装置16将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线。此外，在步骤S80中，控制装置16使用所改变的OCV-SOC曲线来控制电池的充电或放电。
任选地，在步骤80中，控制装置16可以使用所选择的OCV-SOC曲线来估计电池11的SOC。
也就是说，当电池11处于无负载状况时，控制装置16可以使用电压测量单元15a来测量电池11的OCV，通过参考所选择的OCV-SOC曲线来确定与所测量的OCV相对应的SOC，并且将所确定的SOC设置为电池11的充电或放电之前的SOC(初始值)。在这种情况下，控制装置16可以在电池11的充电或放电期间累加电流测量值，并通过将根据OCV确定的初始SOC值与对应于直到当前时间的累加电流值的SOC变化相加来确定电池11的当前SOC。
根据步骤S60至S80的具体实施例，当部分容量的下降比与预设的第一阈值(例如，10％)相对应时，控制装置16可以在记录在存储装置14中的多个OCV-SOC曲线当中选择与第一阈值相对应的OCV-SOC曲线，将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，并且控制电池11的充电或放电或者使用所改变的OCV-SOC曲线来估计电池11的SOC。
在另一个示例中，当部分容量的下降比与预设的第二阈值(大于第一阈值，例如，20％)相对应时，控制装置16可以在记录在存储装置14中的多个OCV-SOC曲线当中选择与第二阈值相对应的OCV-SOC曲线，将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，并且控制电池11的充电或放电或者使用所改变的OCV-SOC曲线来估计电池11的SOC。
在本公开中，阈值的水平并非仅限于第一阈值和第二阈值，并且因此可以设置三个或更多个阈值，并且当阈值的水平增加到3个或更多个时，对于本领域技术人员显而易见的是，记录在存储装置14中的OCV-SOC曲线可以增加到3个或更多个。
根据本公开的上述实施例，当根据电池的劣化程度来改变OCV-SOC曲线时，可以通过重新改变曲线改变标准来解决OCV-SOC曲线的反复切换问题。因此，可以根据电池的劣化程度来最优地控制电池的充电/放电。
在描述本公开的各种实施例时，称作“～装置”的组件应当被理解为在功能上而非在物理上划分的组件。因此，为了控制逻辑的高效执行，可以将每个组件选择性地与其他组件组合或拆分成子组件。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，即使将组件组合或拆分，在确认功能的同一性的情况下，所组合或拆分的组件也应当被解释为落入本公开的范围。
虽然已经关于有限数量的实施例和附图在上文描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域技术人员显而易见的是，在本公开的技术方面和所附权利要求书及其等同物的范围内可以对其进行各种修改和变化。
Claims (14)
1.一种用于管理电池的开路电压(OCV)-充电状态(SOC)曲线的装置，包括：
存储装置，所述存储装置被配置为存储具有重叠区的多个OCV-SOC曲线，在所述重叠区中，所述多个OCV-SOC曲线在预定的SOC范围内重叠；
测量装置，所述测量装置被配置为测量包括所述电池的电压、电流或温度中的至少一个的操作特性；以及
控制装置，所述控制装置可操作地耦合到所述存储装置和所述测量装置；
其中，所述控制装置被配置为基于与所述电池的劣化程度相对应的OCV-SOC曲线来控制所述电池的充电或放电，在所述电池的充电或放电期间计算在所述重叠区的所述SOC范围内所述电池的部分容量，确定当前部分容量与所述电池在寿命初期(BOL)的部分容量的下降比，响应于所述下降比满足所述OCV-SOC曲线的改变条件，在所述多个OCV-SOC曲线当中选择与所述下降比相对应的OCV-SOC曲线，将当前OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，并且使用所改变的OCV-SOC曲线来控制所述电池的所述充电或放电。
2.根据权利要求1所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置，其中，所述控制装置被配置为从所述测量装置接收所述电池的电流测量值，并且使用电流累加法来计算在所述重叠区的所述SOC范围内所述电池的所述部分容量。
3.根据权利要求1所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置，其中，所述控制装置被配置为在所述当前OCV-SOC曲线的所述OCV范围内，在所述电池的所述充电或放电期间，从所述测量装置接收所述电池的电流测量值，使用电流累加法来确定所述电池的所述当前容量，将所述电池的所述当前容量记录在所述存储装置中，并且通过基于所述当前容量累加所述电池的所述电流来确定所述当前SOC。
4.根据权利要求3所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置，其中，所述控制装置被配置为当所述SOC与所述重叠区的所述SOC范围的下限相对应时确定第一累加电流量，当所述SOC与所述重叠区的所述SOC范围的上限相对应时确定第二累加电流量，并且确定所述第一累加电流量与所述第二累加电流量之间的差作为所述部分容量。
5.根据权利要求1所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置，其中，所述控制装置被配置为响应于与预设的第一阈值相对应的下降比，在所述多个OCV-SOC曲线当中选择与所述第一阈值相对应的OCV-SOC曲线，将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，并且使用所改变的OCV-SOC曲线来控制所述电池的所述充电或放电。
6.根据权利要求5所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置，其中，所述控制装置被配置为响应于与预设的第二阈值相对应的下降比，在所述多个OCV-SOC曲线当中选择与所述第二阈值相对应的OCV-SOC曲线，将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，并且使用所改变的OCV-SOC曲线来控制所述电池的所述充电或放电，所述第二阈值大于所述第一阈值。
7.一种***，包括根据权利要求1至6中任一项所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置。
8.一种电动车辆，包括根据权利要求1至6中任一项所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的装置。
9.一种用于管理电池的开路电压(OCV)-充电状态(SOC)曲线的方法，包括：
(a)在存储装置中存储具有重叠区的多个OCV-SOC曲线，在所述重叠区中，所述多个OCV-SOC曲线在预定的SOC范围内重叠；
(b)测量包括所述电池的电压、电流或温度中的至少一个的操作特性；
(c)基于与所述电池的劣化程度相对应的OCV-SOC曲线来控制所述电池的充电或放电；
(d)在所述电池的充电或放电期间计算在所述重叠区的所述SOC范围内所述电池的部分容量；
(e)确定当前部分容量与所述电池在寿命初期(BOL)的部分容量的下降比；
(f)响应于所述下降比满足所述OCV-SOC曲线的改变条件，在所述多个OCV-SOC曲线当中选择与所述下降比相对应的OCV-SOC曲线；以及
(g)将当前OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，以及使用所改变的OCV-SOC曲线来控制所述电池的所述充电或放电。
10.根据权利要求9所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的方法，其中，步骤(d)包括通过在所述重叠区的所述SOC范围内累加所述电池的电流测量值来计算所述电池的所述部分容量。
11.根据权利要求9所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的方法，进一步包括：
在所述当前OCV-SOC曲线的所述OCV范围内，在所述电池的所述充电或放电期间，通过累加所述电池的电流测量值来确定所述电池的所述当前容量；以及
通过基于所述当前容量累加所述电池的所述电流来确定所述电池的所述SOC。
12.根据权利要求11所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的方法，其中，步骤(d)包括：
确定直到所述SOC与所述重叠区的所述SOC范围的下限相对应时的第一累加电流量；
确定直到所述SOC与所述重叠区的所述SOC范围的上限相对应时的第二累加电流量；以及
确定所述第一累加电流量与所述第二累加电流量之间的差作为所述部分容量。
13.根据权利要求9所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的方法，其中，步骤(f)包括响应于与预设的第一阈值相对应的下降比，在所述多个OCV-SOC曲线当中选择与所述第一阈值相对应的OCV-SOC曲线，并且
其中，步骤(g)包括将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，以及使用所改变的OCV-SOC曲线来控制所述电池的所述充电或放电。
14.根据权利要求13所述的用于管理电池的OCV-SOC曲线的方法，其中，步骤(f)包括响应于与预设的第二阈值相对应的下降比，在所述多个OCV-SOC曲线当中选择与所述第二阈值相对应的OCV-SOC曲线，所述第二阈值大于所述第一阈值，并且
其中，步骤(g)包括将直到当前时间所参考的OCV-SOC曲线改变为所选择的OCV-SOC曲线，以及使用所改变的OCV-SOC曲线来控制所述电池的所述充电或放电。
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