[发明专利]用于估计电池电阻的装置和方法

说明书

公开了一种电池电阻估计装置。根据本公开的电池电阻估计装置包括用于保存电阻查找表的存储器单元，在电阻查找表中根据电池的充电状态‑温度(SOC‑T)条件来记录电阻数据，以及控制单元，其中控制单元包括：电阻累积计算单元，其用于在电池被充电/放电时测量I‑V数据，在周期性基础上重复地通过dV/dI计算电阻，并将电阻保存在存储器单元中，其中电阻通过SOC‑T条件累积和保存；以及电阻数据更新单元，其用于计算新电阻数据和先前保存的电阻数据的加权平均值，并将与对应SOC‑T条件相对应的电阻数据更新为加权平均值，其中新电阻数据是通过SOC‑T条件保存在存储器单元中的电阻数据的平均值、最大值和最小值的平均值、以及最大值中的一个。

技术领域

本公开涉及用于估计作为指示电池的健康状态(SOH)的因素之一的电阻的装置和方法。本申请要求于2017年11月17日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0154009的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

电池能够被重复地再次充电，作为燃料能源的替代品，它们正在得到关注。它们已经主要用于诸如移动电话、摄像机和电动工具的传统手持设备。最近，应用的范围趋向于逐渐扩展到电动车辆(EV、HEV、PHEV)、大容量能量保存系统(ESS)和不间断电力系统(UPS)。

电池包括正电极、负电极、介于电极之间的隔板、以及与涂覆在正电极和负电极上的活性材料发生电化学反应的电解质，并且随着充电/放电循环次数增加，容量降低。容量降低可能是由涂覆在电极上的活性材料的劣化、电解质的副反应、隔板的孔隙降低等引起的。

当电池容量降低时，电阻增加并且电能随热量增加而损失。因此，当电池容量降低到阈值以下时，电池性能显着降低并且产生的热量的量增加，因此需要调查或更换电池。

在电池技术领域中，电池容量降低的程度可以通过诸如健康状态(SOH)的因素来定量地指示。

SOH能够通过许多方法计算，其中一种方法通过量化当前时刻的电池电阻与寿命开始(BOL)时的电阻相比增加的程度来计算SOH。例如，当电池电阻与BOL时的电阻相比增加20％时，SOH可估计为80％。

电池在较低的充电状态(SOC)下可能具有较高的电阻，在较高的温度下可能具有较低的电阻。这是因为当电池的SOC降低时，能够与工作离子反应的活性材料的量降低并且活性材料中的工作离子的扩散电阻增加，并且当电池的温度增加时，工作离子的迁移率增加。作为参考，工作离子取决于电池中的化学物质的类型而改变，并且在锂基电池的情况下，锂离子对应于工作离子。

可以通过基于SOH控制最大允许电流来延长电池寿命。为此，必需准确地检测电池电阻。电池电阻是用于计算电池的充电输出或放电输出所必需的非常重要的参数。

传统上，基于预测量的电阻数据计算电阻劣化率、或者在特定温度和特定SOC条件下提取的电阻数据与BOL时的电阻相比增加的程度。在假设电池在其他温度和SOC条件下以相同水平劣化的情况下，电阻劣化率应用于所有条件，并且这用于估计SOH和输出。即，在基于SOC和温度测量电池电阻之后，构建查找表并统一地应用电阻劣化率，然后在实时使用环境中基于SOC和温度查找电阻。

然而，该方法不可能实时估计电阻，并且因为统一地应用电阻劣化率，所以它不适合于高温或低温，导致电池寿命的预测误差。为了克服基于电池的测试数据的电池的电阻劣化率的限制，已经提出了基于动态改变的I-V数据通过递推最小二乘法(RLS)实时计算电阻以便估计SOH和输出的建议。即，通过实时计算dV/dI来估计电阻。然而，当输入I-V数据改变小的稳定输入时，不可能使用RLS。例如，当电压存在改变但电流没有改变时，不可能计算电阻。在这种情况下，数据保持在最新的估计电阻，并且当电流再次改变时，为了找到实际电阻，发生电阻误差。

发明内容

技术问题

本公开旨在提供一种使用简单算法可靠地估计电池的电阻的装置。