包括基于反库仑效率的二次电化学单元异常检测和/或过充电防止的方法、装置和系统与流程

发明领域本发明总体上涉及电池组(battery)管理领域。特别地，本发明涉及包括基于反库仑效率(reverse coulombic efficiency)的二次电化学单元异常检测和/或过充电防止的方法、装置和系统。

背景技术：

0、背景

1、使用锂金属阳极的可再充电电池组或二次电池组容易被过充电，因为在反复镀锂和剥离锂的过程中会形成/生长锂枝晶/苔藓状锂，如果处理不当，会导致电池(cell)爆炸。传统上，当电池在正常循环条件下被过充电或在放电期间短路时，电池循环停止，以防止电池爆炸。然而，这些方法只能检测严重的过充电和内部短路情况，这可能为时已晚，无法防止灾难性后果。

技术实现思路

0、概述

1、在一个实施方式中，本公开涉及一种管理二次电化学单元的方法。该方法包括：在当前充电循环开始时，使充电电路将电荷添加到二次电化学单元；自动确定在当前充电循环期间通过充电电路添加的累积电荷(acumulative charge)；自动评估所添加的累积电荷是否使基于反库仑效率(rce)的健康度量违反基于rce的限制；以及当基于rce的健康度量违反了基于rce的限制时，自动使物理组件采取预定动作，该预定动作是基于rce的限制的函数。

2、在另一实施方式中，本公开涉及一种装置或系统，该装置或系统包括：存储器，该存储器包含用于执行管理二次电化学单元的方法的机器可执行指令；和一个或更多个处理器，该一个或更多个处理器与存储器可操作地通信，其中该一个或更多个处理器被配置成执行计算机可执行指令，使得该装置或系统执行该方法。该方法包括：在当前充电循环开始时，使充电电路将电荷添加到二次电化学单元；自动确定在当前充电循环期间通过充电电路添加的累积电荷；自动评估所添加的累积电荷是否使基于反库仑效率(rce)的健康度量违反基于rce的限制；以及当基于rce的健康度量违反了基于rce的限制时，自动使物理组件采取预定动作，该预定动作是基于rce的限制的函数。

3、在又一个实施方式中，本公开涉及一种计算机可读存储介质，其包含用于执行管理二次电化学单元的方法的机器可执行指令。该方法包括：在当前充电循环开始时，使充电电路将电荷添加到二次电化学单元；自动确定在当前充电循环期间通过充电电路添加的累积电荷；自动评估所添加的累积电荷是否使基于反库仑效率(rce)的健康度量违反基于rce的限制；以及当基于rce的健康度量违反了基于rce的限制时，自动使物理组件采取预定动作，该预定动作是基于rce的限制的函数。

技术特征：

1.一种管理二次电化学单元的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量违反了所述基于rce的限制时，自动使所述充电电路停止将电荷添加到所述二次电化学单元。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量违反了所述基于rce的限制时，自动使微处理器标记所述二次电化学电池以进行更换。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量违反了所述基于rce的限制时，自动使电池组管理系统禁止所述二次电化学单元的使用。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量低于上限但高于修复阈值时，将所述二次电化学单元识别为处于可修复或潜在可修复状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量小于下限时，自动使微处理器将所述二次电化学单元标记为具有异常。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量在常态窗口之外时，使电池组管理系统限制所述二次电化学单元的使用。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述二次电化学单元是电池，并且使电池组管理系统限制使用包括使所述电池组管理系统降低所述电池的上截止电压。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述二次电化学单元是多电池电池组，并且使电池组管理系统限制使用包括使所述电池组管理系统将负载重新分配到所述多电池电池组的一个或更多个其他电池。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量在常态窗口之外时，使电池组管理系统改变所述二次电化学单元的一个或更多个循环参数。

11.根据权利要求1所述的方法，其中：

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述基于rce的健康度量是充电结束rce值。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括自动使微处理器标记所述二次电化学电池以进行更换。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括自动使电池组管理系统禁止所述二次电化学单元的使用。

15.根据权利要求1所述的方法，其中：

16.根据权利要求1所述的方法，其中：

17.根据权利要求1所述的方法，其中：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述二次电化学单元是电池，并且使电池组管理系统限制使用包括使所述电池组管理系统降低所述电池的上截止电压。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述二次电化学单元是多电池电池组，并且使电池组管理系统限制使用包括使所述电池组管理系统将负载重新分配到所述多电池电池组的一个或更多个其他电池。

20.根据权利要求1所述的方法，其中：

21.根据权利要求1所述的方法，其中：

22.根据权利要求21所述的方法，其中：

23.根据权利要求22所述的方法，其中：

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述基于rce的限制和所述基于rce的健康度量中的每一个是基于相应的短期移动平均滤波器和长期移动平均滤波器的输出的差。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量违反了所述基于rce的限制时，自动使充电电路停止将电荷添加到所述二次电化学设备。

26.根据权利要求23所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量违反了所述基于rce的限制时，自动使微处理器标记所述二次电化学电池以进行更换。

27.根据权利要求23所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量违反了所述基于rce的限制时，自动使电池组管理系统禁止所述二次电化学单元的使用。

28.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述充电电路在当前充电循环期间将电荷添加到所述二次电化学单元时，连续并自动地：

29.根据权利要求28所述的方法，其中，当所述基于rce的健康度量违反了所述基于rce的限制时，自动使所述充电电路停止将电荷添加到所述二次电化学单元。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，所述基于rce的电荷截止限制包括rce常态窗口，并且所述评估包括将添加的累积电荷量的测量值与所述常态窗口进行比较。

31.根据权利要求28所述的方法，其中，所述基于rce的限制包括rce常态窗口上限，所述rce常态窗口上限等于或大于自相对于当前充电循环最近发生的完全充电充电循环以来，从所述二次电化学单元释放的净放电电荷量，并且所述评估包括将所述添加的累积电荷量的测量值与所述rce常态窗口上限进行比较。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述rce常态窗口上限小于放电量的约1.05倍。

33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述rce常态窗口上限在大于放电量至小于放电电荷量的约1.05倍的范围内。

34.根据权利要求1所述的方法，其中，所述评估包括根据自相对于当前充电循环最近发生的完全充电充电循环以来从所述二次电化学单元释放的净放电电荷量进行评估，并且所述方法还包括从存储器中检索净放电量。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述净放电量是在没有任何中间部分充电循环的情况下，在紧接在当前充电循环之前发生的放电循环中释放的放电电荷量。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述净放电量是在至少一个部分充电循环之后释放的放电电荷量。

37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述净放电量是基于考虑所述二次电化学电池的老化的一个或更多个调整的预测放电量。

38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述净放电量是基于与一系列多个部分充电循环联合发生的多个放电循环。

39.根据权利要求1所述的方法，还包括评估所述添加的累积电荷是否使所述基于rce的健康度量违反基于rce的修复阈值。

40.一种装置或系统，包括：

41.根据权利要求40所述的装置或系统，还包括充电参数采集系统，所述充电参数采集系统能够操作地配置成在充电期间采集一个或更多个充电参数，以允许确定在当前充电循环期间添加到所述二次电化学单元的累积电荷量。

42.一种计算机可读存储介质，其包含用于执行根据权利要求1至39中任一项或更多项的方法的机器可执行指令。

技术总结
检测二次(可再充电)电化学单元(例如二次电池和多电池二次电池组)中的异常和/或对二次电化学单元进行过充电保护的方法。在一些实施例中，这些方法基于被称为“反库仑效率”(RCE)的健康度量，该健康度量基于这样的原理，即，在再充电期间被添加到二次电化学单元的最大电荷量应该等于自最近的完全充电状态以来从二次电化学单元释放的净电荷量。基于RCE的健康度量可用于预测二次电化学单元中的会导致例如过热、爆炸和性能不佳等的异常。还公开了用于实现基于RCE的异常检测和/或过充电保护的装置和系统。

技术研发人员：麦伟杰,甘宏
受保护的技术使用者：麻省固能控股有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14