[发明专利]确定电池的能量容量的方法

说明书

技术领域

本发明的领域涉及确定电化学电池的能量容量的方法。

背景技术

电化学电池被广泛使用并且非常重要，尤其是用在从膝上型计算机到机动车辆(尤其是混合机车和所有电动车辆)的很多种设备中的可再充电类型的电池。

众所周知电池会随着时间退化。可再充电电池失去其容量，即可用的能量总量随着时间减少，而不管其荷电状态如何。因此，不仅希望知道电池的荷电状态，即其巩固到开路电压(OCV)的存储能量水平，还希望知道用于存储能量的容量。通常与新电池时的额定容量相比的电池容量被称为电池的健康状态。当容量变得太小时，其不能支持附加载荷以及可能的机动车应用的起动事件，也就是说电池到达其使用寿命的终点。

已知一种用于确定电池容量的方法，其中电流是斜坡式的(ramped)直到观察到电压快速上升。电压的峰值与当前荷电状态或可用的电池能量有关。电流的斜坡上升(ramping)要求控制充电电流，在常规的机动车辆中通常缺乏这种控制。

另一种已知的确定电池容量的方法要求电池放电到低荷电状态。在充电周期期间，使用时间安培小时积分来跟踪能量输入。然而，由于低荷电状态下的电池损害以及电池相关功能的损失，在大多数混合或常规机车中没有实行深度放电周期。

需要的是一种提供确定电池容量而无需控制电流或电池的深度放电的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种确定电池的可用能量的方法包括以下步骤：测量电池的第一开路电压以相关到并且确定第一荷电状态，对电池中可用的能量水平改变该测量的量，然后测量电池的第二开路电压(OCV)以确定第二荷电状态，以及将测量的电池中能量变化的量除以所算出的从第一荷电状态到第二荷电状态的荷电状态变化，以确定电池的可用能量容量。

优选地，该方法进一步包括以下步骤：在测量第一开路电压的步骤和第二开路电压的步骤之前，分别使电池休息(rest)以获得电池中的扩散平衡状态。

优选地，改变能量水平的步骤是在电池上施加放电事件。在另一个实施例中，改变能量水平的步骤包括用下至预定低电流的过电压对电池充电。该预定的低电流可以基本在3安培或低于3安培。替换地，过充电电压设置在低于电池的鼓气(gassing)阈值的电平。预定的低电流基本在三(3)安培或低于3安培。在一个实施例中，预定的低电流基本在0安培。在另一个实施例中，能量水平的改变包括在近似恒定电流时的放电事件。

附图说明

现在参考附图，其中：

图1是示出具有放电事件的初始OCV电平和最终OCV电平的示意曲线图；以及

图2是示出初始OCV电平和具有最终OCV电平的充电事件的示意图。

具体实施方式

可以拿来一个诸如锂电池的电池，并让其休息以达到平衡状态。休息时间由菲克(Fick)定律控制，其中：

Q＝D·ΔC(a/l)

其中，

Q＝每单位时间扩散的反应物的量

D＝扩散系数

ΔC＝在隔板孔内和孔外的反应物的浓度差

a＝孔的总横截面

l＝反应物必须扩散的距离

扩散系数由下面的方程决定：

D=D0e-(EA/RT)]]>

其中，

D₀＝最大扩散系数

E_A＝用于扩散的激活能

R＝气体常数

T＝温度

照此，在室温下，在开路电压(OCV)变为恒定到1/20000内之前，通常需要20或更多小时的休息。

然后测量开路电压。能斯脱方程是：