[發明專利]用于電池診斷的方法和設備

在審

• 申請號: 201980062856.2
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN113196072A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 亨德里克·扎彭;亞歷山大·吉提斯
• 申請（專利權）人: 亞琛工業大學
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;G01R31/392
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 安玉;李青

本發明涉及一種用于確定至少一個電池的電池狀態的方法，包括以下步驟：施加電流激勵信號；記錄電池的阻抗譜；根據測量的阻抗譜確定評價變量。該方法的特點在于，電流激勵信號的至少一個分量的參數振幅、頻率和相對相位差中的至少一個被修改為第一測量響應信號的函數，從而使測量誤差最小化；確定并評價進一步測量的響應信號；將評價值作為評價變量；根據至少一個診斷變量與至少一個參考值和/或與至少一個進一步診斷變量的比較，確定電池的狀態變量。本發明還涉及一種用于執行該方法的激勵單元、包括這種激勵單元的電池系統、用于執行該方法的裝置和包括這種裝置的電池系統。

技術領域

本發明涉及一種用于診斷電池中的臨界變化，特別是壓力變化，氣體產生和溫度變化的方法，涉及一種用于執行該方法的激勵單元，涉及一種包括這種激勵單元的電池系統，涉及一種用于執行該方法的裝置以及包括這種裝置的電池系統。

背景技術

電氣或電子設備，尤其是便攜式設備的使用通常取決于電化學電池作為電源，即所謂的“電芯”或“電池”。電池可用于電子設備，例如電信設備(例如，手機，平板電腦，計算機)，運輸設備(例如，汽車，飛機，輪船)，也可用于非便攜式設備，例如用于集中式存儲或分布式存儲的電源系統。

由于電池的外部工作條件，例如在充電和放電過程中電流過大，電池殼體或觸點上的機械力過大，過度充電或深度放電，或者電池電壓過高或過低，或者電池溫度過高和過低，都會導致電池中的電化學平衡發生變化，電池單元可能會進入臨界電池狀態。另外，由于老化引起的退化機理，電池單元也可能進入臨界狀態。電池的臨界狀態可能導致容量損失，內部電阻增加或放熱過程。這些反過來不僅會對設備造成危害，還會對人員造成危害。因此，需要早期檢測以便能夠在這些電池構成危險之前采取對策。

使用電化學阻抗譜作為診斷方法來檢測工作參數(荷電狀態 (SOC)，容量和內阻(SOH)溫度等)或安全參數(例如，檢測鋰基電池組中的析鋰)或氣體形成)要求該方法實際上可以在多電芯電池存儲系統的任何運行條件下使用，并且還可以進行連續監控。在DE 102009 000 337中示例了阻抗譜的現有技術。如果要在具有不同充電和放電電流的電池動態運行期間執行此方法，則會導致無法使用的結果。

因此，具有不損壞電池并且不具有現有技術的缺點的可用診斷選擇是被期望的。

發明內容

根據本發明，通過提供一種用于確定至少一個電芯的電池狀態的方法來解決該任務，該方法包括以下步驟：a)向電池單元施加電流激勵信號；b)記錄響應測量信號并確定電芯的阻抗譜或電芯的阻抗；c) 根據測得的阻抗譜或阻抗確定至少一個評估量；a.使得電流激勵信號由至少兩個頻率互不相同的周期信號組成，并且施加電流激勵信號，使得它在至少一個包含最小頻率的周期內沒有平均值，即電池單元的第一響應測量信號b.或至少一個頻率并根據阻抗確定至少一個診斷變量或以這樣的方式確定和評估何處使得電流激勵信號的至少一個分量的參數幅度，頻率和相對相位位置中的至少一個根據第一響應測量信號而變化，從而通過確定并評估另一個響應測量信號，以及通過將評估值用作評估變量，將測量誤差降到最低，并且，基于對至少一個診斷變量與至少一個參考值和/或與至少一個其他診斷變量的比較，來確定電芯的電池狀態變量。

術語電池狀態尤其是指運行狀態，安全狀態或老化狀態，尤其是充電狀態(SOC)，健康狀態(SOH)，功能狀態(SOF)或安全狀態(SOS) 和電池溫度狀態。除了單個電池之外，術語電池還包括由并聯或串聯連接但封裝在一起和/或具有公共電源連接的多個單個電池組成的宏電池。

響應測量信號是電壓響應測量信號。根據第一響應測量信號改變電流激勵信號的至少一個分量的參數幅度，頻率和相對相位位置中的至少一個的特征，尤其是指該變化或者根據第一響應測量信號的至少一個評估值而變化。