[發明專利]使用增量容量分析來加速確定健康狀態的方法和系統

在審

• 申請號: 202110355290.1
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113495222A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: A·葉澤列茨;范國棟
• 申請（專利權）人: 康明斯公司
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/367
• 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

本公開涉及使用增量容量分析來加速確定健康狀態的方法和系統。例如，該方法包括調節電池和確定電池的SOH，通過以下步驟來調節電池：確定電池的初始荷電狀態；經由預定的多階段充電序列將該電池從初始荷電狀態充電到第一目標荷電狀態；并且通過以下步驟來確定電池的SOH：以ICA充電率將該電池從第一目標荷電狀態充電到第二目標荷電狀態；在將該電池從第一目標荷電狀態充電到第二目標荷電狀態期間獲取該電池的電壓與容量QV數據；至少基于所獲取的QV數據獲得增量容量IC數據；對IC數據進行預處理；從該IC數據提取增量容量分析ICA峰；以及基于ICA峰來確定該電池的SOH。

本申請要求于2020年4月3日提交的美國申請No.63/004,742的權益，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本公開的某些實施方式涉及電池分析。更具體地，本公開的一些實施方式提供了用于使用增量容量分析來加速確定電池健康狀態的系統和方法。

背景技術

在各種使用情況下，諸如在移動儲存(例如，電動汽車)應用、固定存儲(例如，網格存儲)應用和便攜式存儲(例如，個人電子設備)應用中，能量儲存設備的健康狀態(SOH)是能量儲存設備的健康狀況的指示。對于許多電池管理系統(BMS)，SOH是關鍵信息。在一些情況下，SOH對應于與新電池相比的總容量的降低和/或內阻的升高。例如，新電池(例如，從生產線下來的或現成的)通常具有100％或接近100％(例如，高于90％，95％或99％)的初始SOH，而老化的電池(例如，已至少放電和充電一個周期)的老化SOH小于初始SOH。監測SOH適用于各種能量儲存設備，包括但不限于鋰離子電池、鈉離子電池、超級電容器、燃料電池、液流電池、金屬空氣電池、熔融鹽電池、鎳氫電池、鈉硫電池和鉛酸電池。在一些使用情況下，對于電池健康診斷和預測，非常需要調整用于快速、準確、魯棒和/或實時地預測SOH的系統和/或方法(例如，SOH估計算法)。

發明內容

本公開的某些實施方式涉及電池分析。更具體地，本公開的一些實施方式提供了用于使用增量容量分析(Incremental Capacity Analysis)和支持向量回歸(SupportVector Regression)來確定電池健康狀態的系統和方法。僅作為示例，本公開的一些實施方式已經被應用于診斷電池。但是將認識到，本公開具有廣泛的適用范圍，諸如用于其它類型的能量儲存設備。

一種確定電池的健康狀態的計算機實現方法，該方法包括：調節電池和確定該電池的健康狀態，至少通過以下步驟來調節電池：確定電池的初始荷電狀態；經由預定的多階段充電序列將該電池從所述初始荷電狀態充電到第一目標荷電狀態；并且至少通過以下步驟來確定所述電池的健康狀態：以ICA充電率將該電池從所述第一目標荷電狀態充電到第二目標荷電狀態；在將所述電池從所述第一目標荷電狀態充電到所述第二目標荷電狀態期間獲取所述電池的電壓與容量(QV)數據；至少基于所獲取的QV數據獲得增量容量(IC)數據；對所述IC數據進行預處理；從所述IC數據提取ICA峰；以及至少部分地基于所述ICA峰來確定所述電池的健康狀態。

一種用于確定電池的健康狀態的系統，該系統包括：調節模塊和健康狀態確定模塊，所述調節模塊被配置成至少通過以下步驟來調節電池：確定電池的初始荷電狀態；經由預定的多階段充電序列將該電池從所述初始荷電狀態充電到第一目標荷電狀態；并且所述健康狀態確定模塊被配置成至少通過以下步驟來確定所述電池的健康狀態：以ICA充電率將該電池從所述第一目標荷電狀態充電到第二目標荷電狀態；在將所述電池從所述第一目標荷電狀態充電到所述第二目標荷電狀態期間獲取所述電池的電壓與容量(QV)數據；至少基于所獲取的QV數據獲得增量容量(IC)數據；對所述IC數據進行預處理；從所述IC數據提取ICA峰；以及至少部分地基于所述ICA峰來確定所述電池的所述健康狀態。