[发明专利]用于电池诊断的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于确定至少一个电池的电池状态的方法，包括以下步骤：施加电流激励信号；记录电池的阻抗谱；根据测量的阻抗谱确定评价变量。该方法的特点在于，电流激励信号的至少一个分量的参数振幅、频率和相对相位差中的至少一个被修改为第一测量响应信号的函数，从而使测量误差最小化；确定并评价进一步测量的响应信号；将评价值作为评价变量；根据至少一个诊断变量与至少一个参考值和/或与至少一个进一步诊断变量的比较，确定电池的状态变量。本发明还涉及一种用于执行该方法的激励单元、包括这种激励单元的电池系统、用于执行该方法的装置和包括这种装置的电池系统。

技术领域

本发明涉及一种用于诊断电池中的临界变化，特别是压力变化，气体产生和温度变化的方法，涉及一种用于执行该方法的激励单元，涉及一种包括这种激励单元的电池系统，涉及一种用于执行该方法的装置以及包括这种装置的电池系统。

背景技术

电气或电子设备，尤其是便携式设备的使用通常取决于电化学电池作为电源，即所谓的“电芯”或“电池”。电池可用于电子设备，例如电信设备(例如，手机，平板电脑，计算机)，运输设备(例如，汽车，飞机，轮船)，也可用于非便携式设备，例如用于集中式存储或分布式存储的电源系统。

由于电池的外部工作条件，例如在充电和放电过程中电流过大，电池壳体或触点上的机械力过大，过度充电或深度放电，或者电池电压过高或过低，或者电池温度过高和过低，都会导致电池中的电化学平衡发生变化，电池单元可能会进入临界电池状态。另外，由于老化引起的退化机理，电池单元也可能进入临界状态。电池的临界状态可能导致容量损失，内部电阻增加或放热过程。这些反过来不仅会对设备造成危害，还会对人员造成危害。因此，需要早期检测以便能够在这些电池构成危险之前采取对策。

使用电化学阻抗谱作为诊断方法来检测工作参数(荷电状态 (SOC)，容量和内阻(SOH)温度等)或安全参数(例如，检测锂基电池组中的析锂)或气体形成)要求该方法实际上可以在多电芯电池存储系统的任何运行条件下使用，并且还可以进行连续监控。在DE 102009 000 337中示例了阻抗谱的现有技术。如果要在具有不同充电和放电电流的电池动态运行期间执行此方法，则会导致无法使用的结果。

因此，具有不损坏电池并且不具有现有技术的缺点的可用诊断选择是被期望的。

发明内容

根据本发明，通过提供一种用于确定至少一个电芯的电池状态的方法来解决该任务，该方法包括以下步骤：a)向电池单元施加电流激励信号；b)记录响应测量信号并确定电芯的阻抗谱或电芯的阻抗；c) 根据测得的阻抗谱或阻抗确定至少一个评估量；a.使得电流激励信号由至少两个频率互不相同的周期信号组成，并且施加电流激励信号，使得它在至少一个包含最小频率的周期内没有平均值，即电池单元的第一响应测量信号b.或至少一个频率并根据阻抗确定至少一个诊断变量或以这样的方式确定和评估何处使得电流激励信号的至少一个分量的参数幅度，频率和相对相位位置中的至少一个根据第一响应测量信号而变化，从而通过确定并评估另一个响应测量信号，以及通过将评估值用作评估变量，将测量误差降到最低，并且，基于对至少一个诊断变量与至少一个参考值和/或与至少一个其他诊断变量的比较，来确定电芯的电池状态变量。

术语电池状态尤其是指运行状态，安全状态或老化状态，尤其是充电状态(SOC)，健康状态(SOH)，功能状态(SOF)或安全状态(SOS) 和电池温度状态。除了单个电池之外，术语电池还包括由并联或串联连接但封装在一起和/或具有公共电源连接的多个单个电池组成的宏电池。

响应测量信号是电压响应测量信号。根据第一响应测量信号改变电流激励信号的至少一个分量的参数幅度，频率和相对相位位置中的至少一个的特征，尤其是指该变化或者根据第一响应测量信号的至少一个评估值而变化。