充电时间调整为具有相同的安培计数。因此，即使充电速率根据实验条件而不同，当二次电池充电时从正极材料脱嵌的工作离子的量也是基本相同的。为此，当充电和放电完成时，二次电池的DOD均为71%。在每个电压变化曲线中，在放电区域电压快速下降，在充电区域电压再次快速上升。30秒之后的区域是空闲区域。
[0194]参考图7，在所有的三个电压变化曲线中，在空闲区域中观察到拐点，即dV/dt变为最大的点。因此，可以推断当二次电池进入空闲状态时，由于工作离子扩散到正极材料中，会在两个正极材料之间产生电势差，并且由于该电势差，嵌入LiFePO4*的工作离子移动到LiCo1/3Ni1/3Mn1/302，以使二次电池的电阻特性改变。
[0195]图8示出在图7中所示的三个电压变化曲线被偏移，以使三个电压变化曲线的拐点位于直线t = O的图表。
[0196]图9是示出图8的虚线框部分的放大图表。
[0197]图10是示出在二次电池在与获得图7的电压变化曲线时相同的条件下放电和充电，同时在空闲状态开始时将DOD改变到66 %、68 %、70 %、72 %、74 %、76 %和78 %时，在拐点右侧处观察的电压变化曲线的放大图。
[0198]参考图8和图9，即使在拐点左侧的电压变化曲线具有不同的形式，只要二次电池的DOD是相同的，就可以观察到拐点右侧的电压变化曲线收敛到同一相等电压(大约3.54V)，同时在预定时间(例如10秒)之后形成基本上相同的曲线形式。
[0199]此实验结果支持二次电池的DOD可以通过识别二次电池的电压变化曲线上的拐点、以及在拐点的右侧处采样电压变化曲线而被固有地估计。
[0200]例如，如果在二次电池处于空闲状态时对由点虚线指示的电压变化曲线采样，则可以选择自拐点被产生以后的例如20秒之后的预定时间之后测量的电压(大约3.53V，见圆圈标记)作为用于估计二次电池的DOD的参考电压。此外，如果使用通过实验限定的参考电压和DOD之间的相关性的查找表或查找函数，则可以简单地估计与选择的参考电压对应的DOD。
[0201]同时，用于确定二次电池的DOD的参考电压也可以使用在拐点右侧的电压变化曲线的逼近函数来估计。换句话说，用于近似地跟踪拐点之后的电压变化曲线的形式的逼近函数(例如指数函数)可以通过外插来计算，并且当输入预定时间(例如20秒)作为逼近函数的输入参数时计算的作为输出值的电压可以估计为参考电压。
[0202]此方法在拐点之后测量的电压数据的量不足时是有用的。换句话说，可以通过使用部分电压变化曲线来近似地估计整个曲线形式作为逼近函数，以及在电压变化曲线充分地收敛到相等电压时通过使用逼近函数估计电压，并且选择此值作为参考电压，从而更准确地估计DOD。
[0203]图10示出即使在二次电池进入空闲状态之前应用不同的充电条件，只要二次电池的DOD相同，则在各种DOD条件下，在拐点右侧的电压变化曲线都可收敛到相等的电压，同时形成基本上相同的形式。
[0204]图11示出二次电池在包括过渡电压范围的电压范围内放电、然后再次充电时的电压变化曲线。电压变化曲线①至③通过在放电速率和充电速率彼此不同时测量而获得。然而，在充电之后，所有的DOD是相同的。此外，电压变化曲线①至③被偏移以使得在t =O的位置上出现拐点。
[0205]参考图11，由于电压变化曲线①至③在二次电池充电的区域中包括拐点，所以可以发现工作离子脱嵌的正极材料在拐点附近从LiFePO4改变到LiCo ^Nily3Mnv3Oy
[0206]此外，无论放电速率和充电速率，如果DOD在充电完成之后是相同的，则可以发现在拐点右侧的电压变化曲线收敛到一定电压，同时基本上形成相同的形式。
[0207]图12示出在实验条件设定为使得在充电终止时DOD分别变成75%、77%、79%和81%和二次电池以与获得图11的电压变化曲线时相同的方式以不同的放电速率和充电速率放电充电时拐点右侧的电压变化曲线。
[0208]参考图12，只要充电终止时的DOD相同，即使二次电池以不同的放电速率和充电速率充电或放电，也可以观察到在拐点右侧的电压变化曲线朝向相等的电压收敛，同时基本上形成相同的形式。即使图12示出的好像是只画出一个电压变化曲线，实际上是彼此交迭的三个曲线，分别由点线、实线、点虚线标记。
[0209]因此，虽然在包括过渡电压范围的电压区域内对二次电池充电，但是二次电池的DOD可以通过简单地使用从拐点右侧的电压变化曲线选择的参考电压来估计。作为参考电压，可以选择拐点被识别以后的预定时间如10、20或30秒之后测量的电压。此外，如本领域技术人员显而易见地，可以由通过外插从拐点右侧的电压变化曲线获得的逼近函数，估计参考电压。
[0210]已经详细地描述了本公开。然而，应该理解详细的说明和具体的示例虽然是本公开的优选实施例，但仅是以示例的方式给出的，本领域技术人员可以理解，根据本公开的详细说明，在本公开的精神和范围内可以进行各种改变和修改。
【主权项】
1.一种用于估计二次电池的放电深度(DOD)的装置，包括: 传感器单元，被配置为当二次电池处于操作状态或空闲状态时，以一定时间间隔重复地测量该二次电池的电压，该二次电池包括混合正极材料，所述混合正极材料至少包含第一正极材料和第二正极材料；以及 控制单元，被配置为从所述传感器单元接收重复测量的多个电压，在对应于所述多个电压的电压变化曲线中识别拐点，并且通过使用在所述拐点被识别之后测量的电压作为参考电压来估计所述二次电池的DOD。
2.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的DOD的装置， 其中，所述控制单元被配置为通过使用在所述拐点被识别以后的预定时间之后测量的电压作为参考电压，估计所述DOD。
3.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的DOD的装置， 其中，所述控制单元被配置为通过使用查找表或查找函数估计所述D0D，所述查找表或查找函数预先定义所述参考电压和所述DOD之间的相关性。
4.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的DOD的装置， 其中，所述控制单元被配置为在所述电压变化曲线中当相对于时间的电压变化率(dV/dt)为最大时，识别所述拐点。
5.根据权利要求1所述的用于估计二次电池的DOD的装置， 其中，所述二次电池具有包括至少一个拐点的开路电压曲线或包括凸型图案的放电电阻曲线。
6.一种用于估计二次电池的DOD的装置，包括: 传感器单元，被配置为当二次电池处于操作状态或空闲状态时，以一定时间间隔重复地测量该二次电池的电压，所述二次电池包括混合正极材料，所述混合正极材料至少包含第一正极材料和第二正极材料；以及 控制单元，被配置为从所述传感器单元接收重复测量的多个电压，在对应于所述多个电压的电压变化曲线中识别拐点，利用根据识别拐点之后测量的多个电压的外插来估计参考电压，所述参考电压用于估计所述二次电池的D0D，以及通过使用所述参考电压估计所述DOD0
7.根据权利要求6所述的用于估计二次电池的DOD的装置， 其中，所述控制单元被配置为确定逼近函数，所述逼近函数用于逼近与所述拐点被识别之后测量的多个电压对应的电压变化曲线，并且通过使用所述逼近函数估计与预定时间对应的电压作为参考电压。
8.根据权利要求6所述的用于估计二次电池的DOD的装置， 其中，所述控制单元被配置为通过使用查找表或查找函数估计所述D0D，所述查找表或查找函数预先定义所述参考电压和所述DOD之间的相关性。
9.根据权利要求6所述的用于估计二次电池的DOD的装置， 其中，所述控制单元被配置为在所述电压变化曲线中当相对于时间的电压变化率(dV/dt)为最大时，识别所述拐点。
10.根据权利要求6所述的用于估计二次电池的DOD的装置， 其中，所述二次电池具有包括至少一个拐点的开路电压曲线或包括凸型图案的放电电阻曲线。
11.根据权利要求1或6所述的用于估计二次电池的DOD的装置，还包括: 存储单元，被配置为存储估计的DOD ; 显示单元，被配置为显示估计的DOD ;或 通信接口，被配置为将估计的DOD发送到外部。
12.—种电动设备，其包括根据权利要求1或6所述的用于估计二次电池的DOD的装置。
13.一种用于估计二次电池的DOD的方法，包括: (a)接收二次电池的多个电压，所述多个电压是当所述二次电池处于操作状态或空闲状态时以一定时间间隔重复测量的，所述二次电池包括混合正极材料，所述混合正极材料至少包含第一正极材料和第二正极材料； (b)在对应于所述多个电压的电压变化曲线中识别拐点； (c)选择所述拐点被识别之后测量的电压作为参考电压；并且 (d)通过使用所述参考电压估计所述二次电池的D0D。
14.根据权利要求13所述的用于估计二次电池的DOD的方法， 其中在步骤(b)中，在所述电压变化曲线中当相对于时间的电压变化率(dV/dt)为最大时，识别所述拐点。
15.根据权利要求13所述的用于估计二次电池的DOD的方法， 其中在步骤(c)中，所述拐点被识别以后的预定时间之后测量的电压被选择作为参考电压。
16.根据权利要求13所述的用于估计二次电池的DOD的方法， 其中在步骤(d)中，通过使用预先定义所述参考电压和所述DOD之间的相关性的查找表或查找函数，估计所述DOD。
17.一种用于估计二次电池的DOD的方法，包括: (a)接收二次电池的多个电压，所述多个电压是当所述二次电池处于操作状态或空闲状态时以一定时间间隔重复测量的，所述二次电池包括混合正极材料，所述混合正极材料至少包含第一正极材料和第二正极材料； (b)在对应于所述多个电压的电压变化曲线中识别拐点； (c)利用根据识别拐点之后测量的多个电压的外插来估计参考电压，所述参考电压用于估计所述二次电池的DOD ;并且 (d)通过使用估计的所述参考电压估计所述D0D。
18.根据权利要求17所述的用于估计二次电池的DOD的方法， 其中在步骤(b)中，在所述电压变化曲线中当相对于时间的电压变化率(dV/dt)为最大时，识别所述拐点。
19.根据权利要求17所述的用于估计二次电池的DOD的方法， 其中在步骤(C)中，确定逼近函数，所述逼近函数用于逼近与所述拐点被识别之后测量的多个电压对应的电压变化曲线，并且通过使用所述逼近函数估计与预定时间对应的电压作为参考电压。
20.根据权利要求17所述的用于估计二次电池的DOD的方法， 其中在步骤(d)中，通过使用预先定义所述参考电压和所述DOD之间的相关性的查找表或查找函数，估计所述DOD。
21.根据权利要求13或17所述的用于估计二次电池的DOD的方法，还包括: 存储、显示或发送估计的DOD。
【专利摘要】公开了一种用于估计二次电池的参数的方法和装置。根据本发明的装置包括：传感器单元，用于以一定时间间隔重复地测量包括混合正极材料的二次电池的电压，该混合正极材料至少包含第一和第二正极材料；和控制单元，用于从所述传感器单元接收重复测量的多个电压，在对应于多个电压的电压变化曲线中识别拐点，并且通过使用在拐点被识别的预定时间之后测量的电压作为参考电压来估计所述二次电池的放电深度。
【IPC分类】G01R31-36
【公开号】CN104871021
【申请号】CN201380055143
【发明人】赵源泰, 车善英
【申请人】株式会社Lg化学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2013年12月4日
【公告号】EP2899558A1, US20150226809