[發明專利]評估電化學電芯的充電狀態（SOC）/放電狀態（SOD）的方法和系統

在審

• 申請號: 201880088459.8
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN111670526A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: R·雅扎米
• 申請（專利權）人: 雅扎米IP私人有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;G01R31/382
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王小東;黃綸偉

一種用于評估二次電化學電芯的充電狀態(SOC)/放電狀態(SOD)的方法，所述電芯具有：第一工作模式，在該第一工作模式期間，所述電芯從與所述電芯的端子連接的電源充電；第二工作模式，在該第二工作模式期間，所述電芯向負載放電；以及休息模式，所述方法包括以下步驟：在所述第一工作模式和所述第二工作模式過程中以及在休息期間，測量所述電化學電芯的熵和焓，以及計算表示所述充電狀態(SOC)/放電狀態(SOD)的數據。

技術領域

本發明涉及用于評估電化學電芯的充電狀態(SOC)/放電狀態(SOD)的方法。本發明還涉及系統。

背景技術

電池的充電狀態(SOC)是電池用戶了解剩余的未使用容量并預測在特定放電負載下的電池服務終點的重要因素。

應在一次(不可再充電)電池和二次(可再充電)電池中準確確定SOC。當前，主要的SOC確定方法基于：

-使用下式的庫侖計算：

其中，

在一次電池和二次電池的放電期間，±號為(﹣)，并且，

在二次電池的充電期間，±號為(﹢)，

并且，

i(τ)＝放電電流和充電電流，

并且τ＝時間；

-卡爾曼濾波(KF)和擴展卡爾曼濾波(EKF)+建模；

-神經網絡。

這些方法是經驗性的而不是通用的，并且不適用于所有電池。

堿性和干Zn/MnO2一次電池廣泛用于許多應用，包括在電子、游戲、玩具、手電筒或遙控器中。Zn/MnO2電芯經濟、實用并且在世界各地容易找到。

堿性電芯和干電芯的全球銷售額預計將在2017年分別達到USD5B和USD2.6B。然而，沒有可靠的方法來確定其充電狀態(SOC)。SOC是電池用戶了解剩余的未使用容量并預測在特定放電負載下的電池服務終點的重要因素。

更一般地，本發明的目的是使用熱力學數據測量結果來預測電化學電芯的充電狀態。

發明內容

針對可再充電電池，通過一種用于評估二次電化學電芯的充電狀態(SOC)/放電狀態(SOD)的方法來實現該目標，所述電芯具有：第一工作模式，在所述第一工作模式期間，所述電芯從與所述電芯的端子連接的電源充電；第二工作模式，在所述第二工作模式期間，所述電芯向負載放電；以及休息模式，所述方法包括以下步驟：

-在所述第一工作模式和所述第二工作模式過程中以及在休息期間，測量所述電化學電芯的熵(ΔS)和焓(ΔH)，

-根據以下第一規則計算表示所述充電狀態(SOC)/放電狀態(SOD)的數據：

SOC＝α+βΔS+γΔH

SOD＝100％-SOC

其中，參數α、β和γ依賴于化學數據和所述電化學電芯的健康狀態(SOH)。

在各個SOC下，根據下式通過開路電壓(OCV)的溫度依賴性來確定熵和焓：

其中，n是基本電極氧化還原處理中涉及的電子數。例如，針對H、Li、Na、K……， n＝1，針對Mg、Ca、Zn、Cd、Fe……，n＝2，并且針對B、Al、Fe……，n＝3。