[发明专利]用于估计二次电池的参数的设备和方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种二次电池，更具体地，涉及用于估计代表二次电池电状态的参数的设备和方法。

本申请要求2012年4月30日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2012-0045868和2013年3月15日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2013-0028284的优先权，这些专利申请的内容以引用方式并入本文。

背景技术

电池通过氧化还原反应产生电能并且以各种方式被广泛使用。例如，电池被应用于诸如蜂窝电话、笔记本、数码相机、摄像机、平板计算机和电动工具的便携式装置；诸如电动自行车、摩托车、电动车辆、混合动力车、电动船和电动飞机等的电驱动设备；用于存储由新再生能量或剩余能量所产生的电力的电力存储装置；用于向诸如服务器计算机和通信基站等各种信息通信装置稳定供电的不间断电源。

电池包括三个基本部件：负极，其包含在放电期间发射电子的同时被氧化的材料；正极，其包含在放电期间接受电子的同时被还原的材料；电解质，其允许操作离子在负极和正极之间传递。电池可分为一次电池和二次电池，一次电池在放电之后不能被重新使用，二次电池允许重复进行充放电，因为它们的电化学反应至少是部分可逆的。

二次电池包括本领域熟知的铅酸电池、镍镉电池、镍锌电池、镍铁电池、氧化银电池、镍金属氢化物电池、锌锰氧化物电池、锌溴化物电池、金属空气电池、锂二次电池等。在这些电池之中，锂二次电池由于其相比于其它二次电池的高能量密度、高电池电压和长生命周期而受到最多的关注。

同时，二次电池的放电深度(DoD)相对表现出基于二次电池的原始容量的0至1的范围内的二次电池的放电容量。

这里，原始容量是通过在从最大充电电压放电至最终放电电压的同时将寿命开始(BOL)状态下流出二次电池的电流量求积分而获得的值。

例如，如果二次电池的原始容量是1000mAh并且在二次电池被完全充电之后从二次电池释放的放电电流的积分值是700mAh，将计算出放电深度(DoD)是0.7。

参与二次电池的电化学反应的化学物质(例如，锂离子)随着充放电周期增加不可逆地消失。损失的化学物质造成二次电池的容量退化，并且如果二次电池遭遇容量退化，则二次电池的电压在放电深度(DoD)达到1之前达到最终放电电压。因此，在达到最终放电电压时的放电深度(DoD)与容量退化成比例地减小。

例如，如果二次电池的最终放电电压是3.0V并且二次电池的容量退化增进达20％，则当二次电池的放电深度(DoD)增大至0.80时，二次电池的电压减小至3.0V，即，最终放电电压。

二次电池的容量退化是准确计算二次电池的充电状态(SOC)所需的参数。SOC是相对地代表反映容量退化的、基于二次电池的整体容量的0至1的范围内的二次电池的目前剩余容量的参数。

可如以下等式1中一样，使用二次电池的放电深度(DoD)计算二次电池的SOC。

等式1

SOC＝(DoD_max-DoD)/DoD_max

DoD_max＝1-△Capa

这里，SOC是代表二次电池的目前充电状态的参数，DoD_max是代表当二次电池达到最终放电电压时的放电深度(DoD)的参数，DoD是代表目前放电深度(DoD)的参数，△Capa是代表在0至1的范围内的二次电池的容量退化的参数。

在等式1中，由于DoD是可测量的参数，因此最终根据用△Capa表达的二次电池的容量退化来确定二次电池的SOC。

可通过在被充电至最大充电电压的二次电池被充分放电至最终放电电压的同时将从二次电池拉出的电流量求积分然后将积分后的电流量与原始容量进行比较，更准确地计算二次电池的容量退化。

然而，在实际使用二次电池的情况下，鲜少出现可使得准确计算二次电池的容量退化的完全放电事件。因此，在现有技术中，使用间接估计二次电池的容量退化的方法。

例如，由于二次电池的内部电阻与容量退化相关，因此可通过二次电池的取样电压和电流估计二次电池的内部电阻，并且可根据估计的内部电阻估计二次电池的容量退化。

然而，以此方式不能精确地测量二次电池的容量退化，此外，估计容量退化的准确度根据二次电池的温度变化而下降。

发明内容

技术问题