[发明专利]用于估计电池的电阻的装置和方法

说明书

一种用于估计电池的电阻的装置，包括：感测单元，其被配置为测量电池的电压、电流和温度；以及，处理器，其可操作地耦合到感测单元，其中处理器通过使用电池的电压和电流来计算电池的测量电阻，确定电池的操作状态是否对应于电阻校正条件，在电池的操作状态对应于电阻校正条件时通过使用根据充电/放电速率的电池的寿命开始(BOL)电阻的电阻增加/降低率来校正测量电阻，并将所校正的测量电阻确定为电池的电阻。

技术领域

本申请要求于2017年10月20日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0136782的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

本公开涉及一种用于估计电池的电阻的装置和方法，更具体地，涉及一种用于使用根据充电/放电速率的电池的寿命开始(BOL)电阻的电阻增加/降低率来估计电池的电阻的装置和方法。

背景技术

最近，作为化石能源的替代手段，能够重复充电和放电的电池已经引起关注。

电池已经主要用于诸如手机、摄像机和电动工具的传统手持设备。然而，近年来，电池应用于诸如由电力驱动的车辆(EV、HEV、PHEV)、大容量电力存储器(ESS)、不间断电源系统(UPS)等的更多领域。

电池包括正电极、负电极、插入电极之间的隔板、以及与涂覆在正电极和负电极上的活性材料电化学反应的电解质。

随着充电/放电循环的增加，电池的容量降低。容量的降低可能是由于涂覆在电极上的活性材料的劣化、电解质的负反应、隔板中的孔的减少等。

随着电池容量的降低，电阻增加并且由热量消散的电能增加。因此，如果电池的容量降低到阈值以下，则电池的性能显着劣化并且产生的热量增加。在这种情况下，需要检查或更换电池。

在电池技术领域中，电池的容量降低程度可以通过被称为健康状态(SOH)的因素来量化。

可以以若干方式计算SOH，其中之一可以通过量化在当前时间的电池电阻相对于寿命开始(BOL)状态下的电阻的电阻增加程度来计算SOC。

例如，如果电池的电阻比BOL状态下的电阻大20％，则SOH可估计为80％。

当充电状态(SOC)低时电池的电阻趋于相对较大，而当温度高时电池的电阻相对较小。

如果电池的SOC降低，则能够与操作离子反应的活性材料的量降低，这增加了活性材料中的操作离子的扩散阻力。而且，如果电池的温度升高，则操作离子的迁移性增加。

作为参考，可以取决于构成电池的化学品的类型使用不同种类的操作离子。在锂基电池中，锂离子对应于操作离子。

电池的电阻是用于计算电池的充电输出或放电输出的基本参数。然而，在电池正在充电或放电时，由于活性材料的极化而难以精确地测量电池的电阻。因此，传统上，主要使用利用电池的电流、电压和温度间接估计电池的电阻的方法。

具有简单计算算法的电阻估计方法之一是直流(direct current)电阻估计方法。在DC估计方法中，在电池通过恒定电流充电或放电的条件下测量电压改变量，然后根据欧姆定律(R＝△V/I)计算电阻，并且然后根据温度校正计算的电阻。

然而，在电池正在充电或放电时，由于活性材料的极化难以精确地测量电压改变量。因此，根据活性材料的极化程度，由DC估计方法计算的电阻不太精确。

例如，如果SOC和温度相同但活性材料的极化不同，则DC估计方法给出电池电阻的不同计算结果。

同时，还广泛使用利用诸如扩展卡尔曼滤波器的自适应算法来估计电池的电阻的方法以克服DC估计方法的问题。

然而，自适应算法要求具有高稳定性的高性能处理器，因为它们的计算过程非常复杂。因此，如果应用自适应算法，则增加了电池管理系统的制造成本。