[发明专利]用于估计蓄电池健康状态的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及监测锂离子蓄电池系统。

背景技术

在本节中的描述仅仅提供与本发明相关的背景信息，而可以不构成现有技术。

在便携应用（包括例如用于车辆的移动设备、计算设备和推进系统）中使用锂离子蓄电池来提供高功率和高能量密度。锂离子蓄电池的功率和能量管理依靠实时地精确确定蓄电池参数，包括荷电状态（SOC）和健康状态（SOH）。用于确定SOC和SOH的已知系统包括自适应算法以SOC和SOH的实时预测，具有由于估计SOC的不精确性引起的相关误差。

SOC是指蓄电池系统中存储的电荷，表示相对于当蓄电池完全充电时可用做功电功率的可用做功电功率。SOC可视为热力学量，允许人们估计系统的潜在能量。SOC可以被用于调节来自蓄电池组的功率流以产生机械功的目的，以与由内燃机产生的机械功率平衡。

为了更好控制车辆中的推进蓄电池系统以便于长的蓄电池寿命和良好燃料经济性，车载系统确定并处理诸如开路电压（OCV）、蓄电池欧姆阻抗、蓄电池容量和其他参数的蓄电池参数以确定SOC。但是，OCV和其他蓄电池内部参数在车辆操作期间不可直接测量。

本领域中已知使用预定的标定表来调节蓄电池组，该标定表具有基于标准车辆或实验车辆的预定参数。已知使用库伦计数来确定蓄电池系统的SOC值。当初始SOC和当前效率已知时可以实现库伦计数，其可能具有不精确性。已知使用差分电压分析（即dv/dQ vs. V）来确定锂离子蓄电池的容量衰减源。已知使用差分电荷分析（即dQ/dv vs. Q）来确定锂离子蓄电池的容量衰减，并量化材料中的成分变化。

发明内容

一种监测锂离子蓄电池单元的方法，包括：在电功率事件期间监测蓄电池单元电压和蓄电池单元的相应电荷容量，电功率事件包括电功率充电事件和电功率放电事件之一。在该电功率事件期间通过相对于相应的蓄电池电压求导电荷容量来确定测量电荷容量导数。将测量电荷容量导数与阳极充电曲线（对电功率放电事件）或阳极放电曲线（对电功率充电事件）的优选阳极电荷容量导数进行比较，并且将测量电荷容量导数与阴极充电曲线（对电功率充电事件）或阴极放电曲线（对电功率放电事件）的优选阴极电荷容量导数进行比较。确定与测量电荷容量导数与阳极曲线的优选阳极电荷容量导数的比较相对应的蓄电池单元的第一健康状态参数。并且确定与测量电荷容量导数与阴极曲线的优选阴极电荷容量导数的比较相对应的蓄电池单元的第二健康状态参数。

本发明涉及下述技术方案。

1. 一种监测锂离子蓄电池单元的方法，包括：

在电功率事件期间监测蓄电池单元电压和蓄电池单元的相应电荷容量，电功率事件包括电功率充电事件和电功率放电事件之一；

在该电功率事件期间通过相对于相应的蓄电池电压求导电荷容量来确定测量电荷容量导数；

将测量电荷容量导数与阳极曲线的优选阳极电荷容量导数进行比较；

将测量电荷容量导数与阴极曲线的优选阴极电荷容量导数进行比较；

确定与测量电荷容量导数与阳极曲线的优选阳极电荷容量导数的比较相对应的蓄电池单元的第一健康状态参数；和

确定与测量电荷容量导数与阴极曲线的优选阴极电荷容量导数的比较相对应的蓄电池单元的第二健康状态参数。

2. 如技术方案1所述的方法，其中：

所述电功率事件包括电功率放电事件；

所述阳极曲线包括阳极充电曲线；和

所述阴极曲线包括阴极放电曲线。

3. 如技术方案2所述的方法，其中将测量电荷容量导数与阳极充电曲线的优选阳极电荷容量导数进行比较包括：

识别测量电荷容量导数的测量标志性峰值；和

确定总测量阳极电容量，所述总测量阳极电容量包括测量电荷容量导数的测量标志性峰值之间的电荷容量差。

4. 如技术方案3所述的方法，还包括：

识别阳极充电曲线的优选阳极电荷容量导数的优选标志性峰值；和

确定优选总阳极电容量，所述优选阳极电容量包括优选阳极电荷容量导数的优选标志性峰值之间的电荷容量差；

其中确定与测量电荷容量导数与阳极充电曲线的优选阳极电荷容量导数的比较相对应的蓄电池单元的第一健康状态参数包括：通过将总测量阳极电容量与优选总阳极电容量比较来确定总石墨阳极电容量。

5. 如技术方案2所述的方法，其中将测量电荷容量导数与阳极充电曲线的优选阳极电荷容量导数进行比较包括：

识别优选阳极电荷容量导数的优选标志性峰值；