[发明专利]用于评估含有表现出电压滞后的材料的电池的方法和设备

说明书

一种用于确定可再充电电池的充电状态(SOC)的方法包括确定开路电压(OCV)与充电状态(SOC)之间的定速充电/放电关系。这包括遵循OCV与SOC之间的关系的还原分支的第一有限速率电压扫描，以及执行遵循OCV与SOC之间的关系的氧化分支的第二有限速率电压扫描。在还原和氧化分支之间的扫描的电压转变期间确定OCV与SOC之间的速率相关充电/放电关系。基于当扫描电压在还原和氧化分支之间转变时发生的电压扫描反转期间的电势、OCV与SOC之间的定速充电/放电关系以及OCV与SOC之间的速率相关充电/放电关系来确定当前SOC状态。

背景技术

可采用锂基电池来将车辆和消费电子装置电气化。

发明内容

描述了用于确定充电状态(SOC)并且对包括电极的可再充电电池单元进行充电的方法和装置。该方法包括确定电池的开路电压(OCV)与充电状态(SOC)之间的定速充电/放电关系，该确定包括执行与动态平衡的第一状态相关联的第一有限速率电压扫描，其中扫描电压遵循OCV与SOC之间的关系的还原分支，以及执行与动态平衡的第二状态相关联的第二有限速率电压扫描，其中扫描电压遵循OCV与SOC之间的所述关系的氧化分支。确定在其中扫描电压在还原分支与氧化分支之间转变的周期期间该电池的OCV与SOC之间的速率相关充电/放电关系。动态地确定电池的电势。基于当扫描电压在还原和氧化分支之间转变时发生的电压扫描反转期间该电池的电势、电池的OCV与SOC之间的定速充电/放电关系以及电池的OCV与SOC之间的速率相关充电/放电关系来确定电池的当前SOC状态。基于电池的当前SOC状态来控制对电池的充电。

本发明的方面包括根据以下关系相对于电池的SOC(x)来指示电池的电势(U)：

根据以下关系来确定电压扫描反转期间该电池的OCV与SOC之间的速率相关充电/放电关系：

根据以下关系来确定电压扫描反转期间该电池的OCV与SOC之间的定速充电/放电关系：

这些项包括α，其表示具有时间单位并且与应力函数相关联的拟合因子；x，其表示SOC；以及t，其表示时间。

本发明的另一个方面包括根据以下关系来指示应力函数相对于时间的变化：

并且

其中并且

这些项包括α，其表示相对于应力函数的拟合因子；K，其是常数；χ，其表示定速行为与速率相关行为之间的界限；其表示应力；x，其表示SOC；以及t，其表示时间。

本发明的另一个方面包括定速充电/放电关系，其包括OCV与SOC之间的滞后关系。

本发明的另一个方面包括确定电池的OCV与SOC之间的定速充电/放电关系，该确定包括确定该电池的OCV与SOC之间的定速充电/放电关系的数学表达式；以及产生表示该电池的OCV与SOC之间的定速充电/放电关系的数学表达式的可执行算法代码。

本发明的另一个方面包括该电池的OCV与SOC之间的定速充电/放电关系的数学表达式，其是常微分方程，其中产生表示该电池的OCV与SOC之间的定速充电/放电关系的数学表达式的可执行算法代码包括经由控制器执行数值方法以确定常微分方程的数值解。

本发明的另一个方面包括第一有限速率电压扫描是定速扫描。

本发明的另一个方面包括第一有限速率电压扫描是-0.01mV/s扫描。

本发明的另一个方面包括第二有限速率电压扫描是定速扫描。

本发明的另一个方面包括第二有限速率电压扫描是0.01mV/s扫描。