[發明專利]用于確定二次電池的總容量損失的方法

有效

• 申請號: 201380023709.7
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN104272127B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: D.莫斯特;W.韋丹茲;H.沃爾夫施米特
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種用于確定反映了二次電池的老化過程的二次電池總容量損失的方法。

背景技術

隨著在電流產生架構中可再生能源的比例增加，導致了在電網中的產生的電流的量的波動。在電流產生期間必須均衡該波動，以便確保電網中的系統穩定性。

電網中的電流的波動不能被規劃并且部分極其強烈。因此需要能量存儲器，其能夠減小電網中的過電流或者在電流不足時向電網饋入電流。

公知的用于存儲或輸出電流的可能性是二次電池，特別是可再充電的電池或蓄電池。其提供如下可能性：將電能作為化學能量存儲并且在需要時再次將其輸出。二次電池還提供如下優點，即，通過應用所謂的電池組(Paket)可以根據需要來調節容量。電池組在此表示至少兩個二次電池的聯合。

然而二次電池具有老化過程，其導致容量損失。該老化過程涉及二次電池的充電和放電。容量損失尤其取決于溫度、時間、電流負載、放電深度和二次電池運行或處于的充電狀態。直接通過測量(這在運行時大多是不可能的)或者通過根據數學模型的仿真進行容量損失的確定。在該模型中建立電荷通過量(Ladungsdurchsatz)和容量損失的簡單關系。該關系可以以公式1描述。

在公式1中R表示通用氣體常數，T表示溫度，I表示電流并且t表示時間。這些參數是固定的。B表示前因子(Vorfaktor)，E_a表示激活能量并且z表示指數。這些參數是可調整的。其必須與每個特定二次電池的邊界條件相匹配，通過例如溫度、時間、電流負載、放電深度或當前充電狀態的依賴關系來確定。

如果在二次電池運行期間邊界條件改變，則確定部分容量損失。然后將部分容量損失相加，以便確定總容量損失。按照這種方式建立部分容量損失的關系，使得在部分容量損失結束時的電荷通過量相應于下一部分容量損失開始時的電荷通過量。

該過程通過圖1示出。在那里相對于電荷通過量描繪容量損失。此外，可以看到兩個函數，其描述了兩個不同的邊界條件A和B。對于兩個邊界條件，容量損失隨著通過量的增加而上升。如果邊界條件改變，則如下地執行從第一函數至第二函數的變換。

在第一步驟中在邊界條件A下二次電池從第一電荷通過量a被損傷至第二電荷通過量b。在第一終點值5處邊界條件從A改變至B。在此對于在邊界條件B下對于相同電荷通過量的繼續運行，確定與對于邊界條件B的函數的交點。該交點現在用作對于在邊界條件B下的二次電池運行的第二起始值6。

在從第二電荷通過量b運行至第三電荷通過量c到達第二終點值7之后邊界條件從B變為A。類似地在恒定的電荷通過量下進行第三起始值8的確定。在y軸上讀出對于從a至b和從b至c的電荷通過量區域的第一部分容量損失9和第二部分容量損失10并且將其相加。

該方法的缺點是，老化過程和由此得出的總容量損失在沒有充分包含二次電池的預損傷的情況下被確定。此外，特別是由于諸如充電狀態的大的變化的事件而造成的損傷沒有被考慮。由此得出過小的不足以反映實際情況的總容量損失。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是，提供一種用于確定二次電池的總容量損失的方法，該方法接近實際地反映了在運行期間邊界條件改變的情況下的預損傷。

上述技術問題通過具有按照權利要求1的特征的方法來解決。從屬權利要求涉及本發明的有利擴展。

在按照本發明的方法中，在遍歷從電荷通過量的第一起始值至第一終點值的第一區間和在第一區間之后從電荷通過量的第二起始值至第二終點值的第二區間的情況下確定二次電池的總容量損失。總容量損失由部分容量損失組合而成，該部分容量損失相加形成總容量損失。在此，借助描述了電荷通過量和容量損失之間的關系的第一函數對于第一區間確定第一部分容量損失。借助描述了電荷通過量和容量損失之間的關系的第二函數對于第二區間確定第二部分容量損失。在此，對于在第二函數中的應用這樣移動第二區間，使得對于第二起始值的第二函數的結果值相應于對于第一終點值的第一函數的結果值。

由此具有優勢地實現了，將二次電池的預損傷更好地包含在總容量損失的確定內。在區間的進一步移動的情況下類似地進行該過程，其中將第二區間看作第一區間并且將第三區間看作第二區間。于是，即使在低的電荷通過量的情況下，也接近實際地，即足夠高地描述了總容量損失。此外，可以在y軸處讀出總容量損失，因為部分容量損失直接彼此連接。