[发明专利]电池管理系统、电池组、电动车辆和电池管理方法

说明书

根据本发明的一种电池管理系统，其用于包括正极材料和负极材料的电池，所述正极材料在预定容量范围内表现出相变行为，所述负极材料在所述预定容量范围内具有平稳特性。该电池管理系统包括感测单元和控制单元，所述感测单元输出指示电池的电压和电流的感测信息。控制单元基于在电池以恒定电流被充电或以恒定电流放电期间收集的感测信息来确定指示电池的容量与电池的电压之间的对应关系的电压曲线。控制单元基于电压曲线确定微分电压曲线。控制单元检测在微分电压曲线中的预定容量范围内出现的感兴趣峰值。控制单元基于感兴趣峰值的微分电压确定电池的第一容量损失率。

技术领域

本公开涉及用于电池劣化诊断的技术。

本申请要求于2020年5月27日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0063839的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

背景技术

近来，对便携式电子产品(例如膝上型计算机、摄像机和移动电话)的需求迅速增加，并且随着电动车辆、用于能量存储的蓄电池、机器人和卫星的广泛发展，正在对可反复充电和放电的高性能电池进行许多研究。

目前，市场上可买到的电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等，在这些电池当中，锂离子电池几乎没有记忆效应或没有记忆效应，因此它们比镍类电池更受关注，因为它们的优点是只要方便就可以进行再充电、自放电率非常低并且能量密度高。

有多种技术用于监测电池的劣化。特别地，微分电压分析(DVA)用于基于电压和电流来确定电池的内部劣化状态，所述电压和电流是电池外可观察参数。

在使用DVA检查电池的内部状态时，微分电压曲线(“Q-dV/dQ曲线”)中的峰值被认为是主要因素。

当电池处于寿命开始(BOL)时，微分电压曲线中的所有峰值可被分类为取决于电池的正极的特性的峰值和取决于电池的负极的特性的峰值。

然而，随着电池逐渐劣化，在峰值出现在微分电压曲线中的容量范围中存在增长的交叠。例如，随着电池劣化，峰值中的取决于正极的特性的第一峰值与峰值中的取决于负极的特性的第二峰值之间的容量差可能减小。这样，当依赖于正极的峰值和依赖于负极的峰值一起出现在窄容量范围中时，难以从这两个峰值准确地确定电池的劣化信息。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决上述问题，因此本公开旨在提供一种电池管理系统和电池管理方法，其中使用通过电池的恒定电流充电或恒定电流放电获得的微分电压曲线来确定电池的劣化信息，所述电池包括在预定容量范围内表现出相变行为的正极材料和在预定容量范围内具有平稳特性的负极材料。

本公开的这些和其他目的和优点可以通过以下描述来理解，并且将从本公开的实施方式显而易见。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可通过所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。

技术方案

根据本公开的一个方面的电池管理系统用于包括在预定容量范围内表现出相变行为的正极材料和在预定容量范围内具有平稳特性的负极材料的电池。所述电池管理系统包括：感测单元，其被配置为输出指示所述电池的电压和电流的感测信息；以及控制单元，其可操作地联接到所述感测单元。控制单元被配置成基于在电池的恒定电流充电或恒定电流放电期间收集的感测信息来确定指示电池的容量与电池的电压之间的对应关系的电压曲线。控制单元被配置为基于电压曲线确定微分电压曲线。所述微分电压曲线表示所述电池的容量与微分电压之间的对应关系，所述微分电压是所述电池的电压变化与所述电池的容量变化的比率。控制单元被配置为检测微分电压曲线的在预定容量范围中出现的感兴趣峰值。控制单元被配置为基于感兴趣峰值的微分电压来确定指示电池的正极容量的损失率的第一容量损失率。

感测单元包括与电池并联连接的电压传感器和与电池串联连接的电流传感器。