[發明專利]用于監測電池組中的老化單體的性能變化的方法和系統

有效

• 申請號: 201310197340.3
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103424710A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: P.M.拉斯科夫斯基;B.J.科赫;D.R.弗里施;R.雷巴;K.M.約翰遜
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馮春時

1.一種用于監測電池組中的老化單體的性能變化的方法，所述方法包括：

對于電池組中的單體提供隨時間變化的全單體開路電壓數據以及隨時間變化的電流數據，其中，所述數據在插電式充電事件期間由傳感器獲得；

使用所述電流數據計算陰極半單體化學計量，并且提供隨時間變化的陰極濃度數據和隨時間變化的陰極半單體開路電壓數據；

使用陰極濃度數據、陰極半單體開路電壓數據和全單體開路電壓數據確定陽極半單體化學計量；以及

使用微處理器基于陰極半單體化學計量、陽極半單體化學計量以及全單體容量計算單體的更新的隨著開路電壓變化的充電狀態曲線（SOC-OCV曲線）。

2.如權利要求1所述的方法，其中，計算陰極半單體化學計量包括使用基于狀態的系統計算來確定陰極半單體固體濃度。

3.如權利要求2所述的方法，其中，陰極半單體固體濃度被用于確定陰極半單體的充電狀態，并且陰極半單體的充電狀態被用于確定陰極半單體的開路電壓。

4.如權利要求1所述的方法，其中，確定陽極半單體化學計量包括基于陽極處的最大和最小歸一化的固體濃度的估計值來確定陽極半單體的開路電壓。

5.如權利要求4所述的方法，其中，對于最大和最小歸一化固體濃度值執行參數回歸/優化，以獲得誤差函數的最小化，該誤差函數將插電式充電事件的全單體開路電壓數據與降階的基于物理的模型的計算的電壓數據進行比較。

6.如權利要求5所述的方法，其中，將插電式充電事件的全單體開路電壓數據與降階的基于物理的模型的計算的電壓數據進行比較包括使用以下等式：

其中，是插電式充電事件的全單體開路電壓，是陰極半單體開路電壓，是陰極化學至陽極化學的變換，是陽極半單體開路電壓，是陽極處的最小歸一化固體濃度，是陽極處的最大歸一化固體濃度。

7.如權利要求1所述的方法，還包括基于陰極半單體化學計量、陽極半單體化學計量和電流數據來計算單體的更新的容量。

8.如權利要求7所述的方法，其中，更新的SOC-OCV曲線和容量被用于優化接下來的電池組的充電和放電。

9.一種用于監測電池組中的老化單體的性能變化的方法，所述方法包括：

檢測電池組的插電式充電事件；

確定電池組是否已經老化得足以保證計算出更新的性能參數；

對于電池組中的單體提供隨時間變化的全單體開路電壓數據以及隨時間變化的電流數據，其中，所述數據在插電式充電事件期間由傳感器獲得；

使用開路電壓數據來確定插電式充電事件是否產生了足夠大的電池組充電狀態的增加以使得能夠計算更新的性能參數；

在微處理器上運行降階的基于物理的模型，以使用開路電壓數據和電流數據來計算單體的更新的化學計量值；以及

使用更新的化學計量值計算單體的更新的隨著開路電壓變化的充電狀態曲線和更新的容量。

10.一種用于監測電池組中的老化單體的性能變化的系統，所述系統包括：

電池狀態估計器，用于提供插電式充電事件中的電池組的一個或多個單體的全單體開路電壓數據和電流數據；以及

計算模塊，該計算模塊從電池狀態估計器接收電壓和電流數據，并且包括微處理器，該微處理器構造成運行降階的基于物理的模型，其確定陽極半單體的更新的化學計量值并且使用該化學計量值計算電池組中的一個或多個單體的更新的隨開路電壓變化的充電狀態的曲線（SOC-OCV曲線）以及容量。