本發(fā)明的實(shí)施方式總體上涉及電池領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種用于電池健康狀態(tài)(soh)估計(jì)的裝置和方法，以及用于形成其2d-lut的方法。

背景技術(shù)：

1、本節(jié)介紹可有助于更好地理解本發(fā)明的方面。因此，本節(jié)的陳述應(yīng)從這個(gè)角度來理解，而不應(yīng)被理解為對現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)容或現(xiàn)有技術(shù)之外的內(nèi)容的承認(rèn)。

2、諸如鋰離子電池的二次(可充電)電池用于在包括例如移動設(shè)備、計(jì)算設(shè)備和電動車輛的傳動系統(tǒng)的便攜式應(yīng)用中提供高功率和高能量密度。

3、鋰離子電池的功率和能量管理依賴于包括健康狀態(tài)(soh)的電池參數(shù)的精確確定。

4、二次電池的健康狀態(tài)主要可以通過三個(gè)參數(shù)來監(jiān)測：內(nèi)阻、阻抗和容量。

5、本發(fā)明描述了關(guān)于由于退化機(jī)制引起的容量衰落的soh估計(jì)。

6、soh可以被定義為完全充電電池的最大可放電容量除以標(biāo)稱容量。

7、soh估計(jì)方法主要可分為三類：直接測量，即，完全放電的庫侖計(jì)數(shù)等；基于模型的測量，即，soc-ocv關(guān)系、基于dva的方法等；自適應(yīng)電池模型，即，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卡爾曼濾波器、觀測器等。

8、關(guān)于庫侖計(jì)數(shù)，該方法描述了通過在特定的溫度和電流速率(即，t＝25℃，i＝1/3*cn)下對完全充電的電池放電直到達(dá)到截止電壓來直接測量容量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生由于估計(jì)而導(dǎo)致的誤差。

9、關(guān)于soc-ocv關(guān)系，該方法通過將soc與開路電壓(ocv)聯(lián)系起來來估計(jì)soh。首先測量平衡電池的soc和ocv，然后對電池單體進(jìn)行無限期放電或充電。在放電或充電過程完成后，允許電池單體返回到平衡狀態(tài)，然后進(jìn)行第二次soc和ocv測量。然后，由于放電或充電過程引起的soc和ocv的變化之間的關(guān)系可以與soh相關(guān)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單。

10、關(guān)于基于dva的soh估計(jì)，該方法使用差分電壓分析，即，dv/dq與q之間的關(guān)系來確定鋰離子電池的容量衰減的來源，或者使用差分電荷分析(稱為增量容量分析，ica)，即，dq/dv與v的關(guān)系來確定鋰離子電池的容量衰減并量化材料中的組成變化。例如，可以利用峰值與峰值之間或峰值與閾值之間或峰值和充電結(jié)束之間的距離進(jìn)行估計(jì)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是精度高，并且使得直接測量電極容量成為可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的電池soh估計(jì)方法中存在一些局限性。

2、例如：庫侖計(jì)數(shù)法可能會花費(fèi)大量時(shí)間；soc-ocv關(guān)系方法并不適用于所有電池化學(xué)體系，即，lfp，此外，該方法依賴于溫度，需要電池的靜置時(shí)間；基于dva的soh估計(jì)方法需要大量的計(jì)算工作和濾波，并且與溫度相關(guān)。

3、總體上，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種用于電池soh估計(jì)的裝置、用于電池soh估計(jì)的方法以及用于形成用于電池soh估計(jì)的2d-lut的方法。本發(fā)明旨在使用簡單快速的方法來準(zhǔn)確地估計(jì)電池soh。

4、在第一方面，提供了一種用于電池健康狀態(tài)(soh)估計(jì)的裝置，包括：

5、dv計(jì)算單元，其被配置為根據(jù)電池的運(yùn)行參數(shù)計(jì)算電荷離散電荷導(dǎo)數(shù)電壓dv/dq，并對電荷離散電荷導(dǎo)數(shù)電壓dv/dq進(jìn)行濾波；

6、特征檢測單元，其被配置為基于濾波后的電荷離散電荷導(dǎo)數(shù)電壓dv/dq執(zhí)行峰值和閾值檢測，以檢測出滿足由中心石墨峰的典型soc范圍和高度間隔定義的要求的特征，并計(jì)算與檢測到的特征相對應(yīng)的時(shí)間間隔期間內(nèi)的電池的平均溫度；

7、估計(jì)單元，其被配置為基于檢測到的特征和平均溫度通過2d查找表(2d-lut)執(zhí)行soh估計(jì)。

8、在第二方面，提供了一種用于電池健康狀態(tài)(soh)估計(jì)的方法，包括：

9、根據(jù)電池的運(yùn)行參數(shù)計(jì)算電荷離散電荷導(dǎo)數(shù)電壓dv/dq，并對電荷離散電荷導(dǎo)數(shù)電壓dv/dq進(jìn)行濾波；

10、基于濾波后的電荷離散電荷導(dǎo)數(shù)電壓dv/dq執(zhí)行峰值和閾值檢測，以檢測出滿足由中心石墨峰的典型soc范圍和高度間隔定義的要求的特征，并計(jì)算與檢測到的特征相對應(yīng)的時(shí)間間隔期間內(nèi)的電池的平均溫度；

11、基于檢測到的特征和平均溫度通過2d查找表(2d-lut)執(zhí)行soh估計(jì)。

12、在第三方面，提供了一種用于形成用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的2d查找表的方法，包括：

13、從被設(shè)計(jì)成模擬電池應(yīng)用的老化的電池測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中提取電流、電壓和溫度數(shù)據(jù)；

14、使用低通濾波器計(jì)算和濾波電荷離散電荷導(dǎo)數(shù)電壓dv/dq，以提取滿足由中心石墨峰的典型soc范圍和高度間隔定義的要求的特征，并使用庫侖計(jì)數(shù)計(jì)算被測試電池的真實(shí)soh；

15、通過使特征與真實(shí)soh相關(guān)來計(jì)算每個(gè)溫度的線性回歸模型；以及

16、基于線性回歸模型在不同溫度下形成2d-lut。

17、根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式，從電荷離散電荷導(dǎo)數(shù)電壓dv/dq檢測特征，可以基于特征和平均溫度通過2d查找表(2d-lut)來估計(jì)soh。因此，可以使用簡單快速的方法來準(zhǔn)確估計(jì)電池soh。

技術(shù)特征：

1.一種用于電池健康狀態(tài)(soh)估計(jì)的裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的裝置，其特征在于，所述運(yùn)行參數(shù)包括電流、電壓和溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的裝置，其特征在于，所述dv計(jì)算單元(200)包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的裝置，其特征在于，所述特征檢測單元(300)包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的裝置，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的裝置，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的裝置，其特征在于，所述裝置還包括表格形成單元，所述表格形成單元被配置用于：

8.一種用于電池健康狀態(tài)(soh)估計(jì)的方法，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的方法，其特征在于，所述運(yùn)行參數(shù)包括電流、電壓和溫度。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的方法，其特征在于，

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的方法，其特征在于，

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的方法，其特征在于，

13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的方法，其特征在于，執(zhí)行soh估計(jì)包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括：

15.一種用于形成用于電池健康狀態(tài)估計(jì)的2d查找表的方法，包括：

技術(shù)總結(jié)
一種用于電池健康狀態(tài)(SOH)估計(jì)的裝置，包括：DV計(jì)算單元(200)，被配置用于根據(jù)電池的運(yùn)行參數(shù)計(jì)算電荷導(dǎo)數(shù)電壓dV/dQ，并對電荷導(dǎo)數(shù)電壓dV/dQ進(jìn)行濾波；特征檢測單元(300)，被配置用于基于濾波后的電荷導(dǎo)數(shù)電壓dV/dQ執(zhí)行峰值和閾值檢測，以檢測滿足由中心石墨峰的典型SOC范圍和高度間隔定義的要求的特征，并計(jì)算與檢測到的特征相對應(yīng)的時(shí)間間隔期間內(nèi)的電池的平均溫度；估計(jì)單元(400)，被配置用于基于檢測到的特征和平均溫度通過2D查找表(2D?LUT)執(zhí)行SOH估計(jì)。

技術(shù)研發(fā)人員：大衛(wèi)·約爾尼格,特雷弗·瓊斯,李嘯雋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國軒高科（美國）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6