具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于一般含义和词典含义，而应以允许发明人为了最佳说明而定义术语的原则为基础，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。

因此，本文描述的实施方式和附图中示出的图示仅是本公开的最优选的实施方式，但并非旨在全面描述本公开的技术方面，因此应理解，在提交申请时能够已经做出了各种其他等同物和变型。

包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语用于在各种元件当中将一个元件与另一元件区分开，但并非旨在通过这些术语限制这些元件。

除非上下文另外明确指出，否则应当理解，术语“包括”在本说明书中使用时表明存在所提及的元件，但不排除存在或添加一个或更多个其他元件。另外，这里使用的术语“控制单元”是指至少一个功能或操作的处理单元，并且可以单独地或组合地通过硬件或软件来实现。

另外，在整个说明书中，将进一步理解，当元件被称为“连接至”另一元件时，该元件可以直接连接至另一元件，或者可以存在中间元件。

图1是例示了根据本公开实施方式的电池组的构造的图。

参照图1，电池组10被设置为安装在电气系统1(例如，电动车辆)中，并且包括电池B、开关SW和设备100。

电池B的正极端子和负极端子电连接至设备100。电池B包括至少一个单元电芯。单元电芯可以是例如锂离子电池。单元电芯的类型不限于锂离子电池，并且可以重复再充电的任何其他类型的电池单元可以用作单元电芯。

开关SW安装在用于电池B的充电和放电的电流路径上。当开关SW被接通时，电池B可以被充电和放电。开关SW可以是通过线圈的磁力接通或断开的机械继电器或诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的半导体开关。当开关SW被断开时，电池B的充电和放电停止。开关SW可以响应于第一开关信号而接通。开关SW可以响应于第二开关信号而断开。

设备100被设置为确定电池B的劣化度。劣化度可以是随着电池B劣化而增加的值。

设备100包括感测单元110、控制单元120和存储单元130。设备100还可以包括接口单元140和开关驱动器200中的至少一个。

感测单元110包括电压传感器111和电流传感器112。

电压传感器111电连接至电池B的正极端子和负极端子。电压传感器111被配置为在电池B被充电或被放电的同时在每个单位时间(例如，0.01秒)测量电池B两端的电压。电流传感器112安装在电池B的充电/放电路径上。电流传感器112被配置为在电池B被充电或被放电的同时在每个单位时间测量电池B的电流。

感测单元110被配置为向控制单元120输出指示每单位时间电池B的电压和电流的感测信息。

控制单元120可以使用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器和用于执行其他功能的电气单元中的至少一种以硬件来实现。

控制单元120可操作地联接到感测单元110、存储单元130、接口单元140和开关驱动器200中的至少一个。

当预定事件中的至少一个发生时，控制单元120可以命令开关驱动器200接通开关SW。在其他情况下，控制单元120可以命令开关驱动器200断开开关SW。

控制单元120被配置为基于来自感测单元110的感测信息，将指示电池B的电压历史、电流历史和剩余容量历史的数据存储在存储单元130中。参数的历史是指相应参数在一定或特定时段内的时间序列变化。电池B的电压历史、电流历史和剩余容量历史可以是针对相同或不同时段的电压历史、电流历史和剩余容量历史。电池B的剩余容量指示电池B中存储的电荷量。

控制单元120确定电池B的第一容量曲线和第二容量曲线。

第一容量曲线指示在以第一电流率的恒定电流(例如，0.02C)对电池B从第一充电状态(SOC)(例如，5％)以下充电到第二SOC(例如，95％)以上的时段(以下称为“第一时段”)内所获取的电压历史和剩余容量历史之间的相关性。第一容量曲线是基于第一感测信息的，该第一感测信息指示在第一时段内由感测单元110输出的、在每个单位时间电池B的电压和电流。控制单元120可以控制开关驱动器200以允许第一电流率的充电电流在第一时段内流过电池B。

第二容量曲线指示在以第二电流率的恒定电流对电池B从第二SOC以上放电至第一SOC以下的时段(以下称为“第二时段”)所获取的电压历史和剩余容量历史之间的相关性。第二容量曲线是基于第二感测信息的，该第二感测信息指示在第二时段内由感测单元110输出的、在每个单位时间电池B的电压和电流。控制单元120可以控制开关驱动器200以允许第二电流率的放电电流在第二时段内流过电池B。第二电流率可以等于或不同于第一电流率。

控制单元120可以从第一容量曲线确定在每个单位时间电池B的电压变化dV和剩余容量变化dQ。控制单元120可以在存储单元130中存储第一数据集，该第一数据集指示从第一条容量曲线确定的、在每个单位时间电池B的电压V、剩余容量Q、电压变化dV和剩余容量变化dQ的相关性。

控制单元120可以从第一数据集确定第一差分容量曲线。第一差分容量曲线指示电池B的剩余容量变化dQ与电池B的电压变化dV之比dQ/dV和在第一时段内电池B的电压V之间的关系，并且可以称为第一V-dQ/dV曲线。

控制单元120可以从第二容量曲线确定在每单位时间电池B的电压变化dV和剩余容量变化dQ。控制单元120可以在存储单元130中存储第二数据集，该第二数据集指示从第二容量曲线确定的、在每个单位时间电池B的电压V、剩余容量Q、电压变化dV和剩余容量变化dQ的相关性。

控制单元120可以从第二数据集确定第二差分容量曲线。第二差分容量曲线指示电池B的剩余容量变化dQ与电池B的电压变化dV之比dQ/dV和在第二时段内电池B的电压V之间的关系，并且可以称为第二V-dQ/dV曲线。

存储单元130可操作地联接到控制单元120。存储单元130还可以可操作地联接到感测单元110。存储单元130被配置为存储来自感测单元110的感测信息。存储单元130可以存储控制单元120进行计算操作所需的数据和程序。存储单元130可以存储指示控制单元120进行计算操作的结果的数据。

存储单元130可以包括例如闪存型、硬盘型、固态盘(SSD)型、硅盘驱动器(SDD)型、微型多媒体卡型、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和可编程只读存储器(PROM)的至少一种类型的存储介质。

开关驱动器200电联接至设备100和开关SW。开关驱动器200被配置为响应于来自设备100的命令向开关SW选择性地输出第一开关信号或第二开关信号。

接口单元140被配置为支持控制单元120与电气系统1的高级控制器2(例如，电子控制单元(ECU))之间的有线或无线通信。有线通信可以是例如控制器局域网(CAN)通信，而无线通信可以是例如紫蜂(Zigbee)或蓝牙(Bluetooth)通信。通信协议不限于特定类型，并且可以包括支持控制单元120和高级控制器2之间的有线或无线通信的任何类型的通信协议。接口单元140可以包括诸如显示器或扬声器之类的输出装置，以允许用户识别的形式提供由控制单元120执行的关于电池B的劣化度的处理结果。接口单元140可以包括诸如鼠标和键盘之类的输入装置，以从用户接收数据输入。

图2是例示了当电池处于寿命初期(BOL)时电池的容量曲线的图，而图3是例示了从图2的容量曲线所确定的差分容量曲线的图。

电池B的最大容量Q_max可以是电池B被完全充电时(即，电池B的SOC为100％时)电池B的剩余容量。随着电池B的劣化，电池B的最大容量Q_max逐渐减小。

参照图2，容量曲线201指示通过以预定电流率的恒定电流对电池B进行充电使得电池B处于BOL的SOC从0％增加到100％的充电过程所获取的、电池B的电压V和剩余容量Q之间的相关性。

容量曲线202指示通过以预定电流率的恒定电流对电池B进行放电使得电池B处于BOL的SOC从100％降低至0％的放电过程所获取的、电池B的电压V与剩余容量Q之间的相关性。

由于电池B的滞后特性，在剩余容量范围0和Q_max之间的至少一部分中，在剩余容量相同处容量曲线201的电压与容量曲线202的电压之差等于或大于预定阈值。

参照图3，根据容量曲线201所指示的电压历史与剩余容量历史之间的关系来确定差分容量曲线301。从容量曲线202所指示的电压历史与剩余容量历史之间的关系来确定差分容量曲线302。为了易于理解，分别在dQ/dV＝0Ah/V的上方和下方示出了差分容量曲线301和差分容量曲线302。

位于差分容量曲线301上的峰P_{CI_1}、P_{CI_2}、P_{CI_3}的总数与位于差分容量曲线302上的峰P_{DI_1}、P_{DI_2}、P_{DI_3}的总数可以相等。位于差分容量曲线301和差分容量曲线302中的每个上的峰的总数取决于电池B的电极材料等。因此，即使电池B劣化，位于差分容量曲线301和差分容量曲线302中的每个上的峰的总数也可以是恒定的。在下文中，假设出现在差分容量曲线301中的峰P_{CI_1}、P_{CI_2}、P_{CI_3}的总数和位于差分容量曲线302上的峰P_{DI_1}、P_{DI_2}、P_{DI_3}的总数分别为3。

存储单元130可以存储分别指示位于差分容量曲线301上的峰P_{CI_1}、P_{CI_2}、P_{CI_3}的峰的电压值V_{CI_1}、V_{CI_2}、V_{CI_3}的充电特征值(称为“初始充电特征值”)。

存储单元130可以存储分别指示位于差分容量曲线302上的峰P_{DI_1}、P_{DI_2}、P_{DI_3}的电压值V_{DI_1}、V_{DI_2}、V_{DI_3}的放电特征值(称为“初始放电特征值”)。

发明人从与电池B规格相同的电池的充放电试验结果认识到，随着电池B的劣化，电池B的滞后特性变得更严重。

图4是例示了当BOL处的电池劣化时电池的差分容量曲线的图。

参照图4，根据第一时段的电压历史和剩余容量历史之间的关系来确定差分容量曲线401。根据第二时段的电压历史和剩余容量历史之间的关系来确定差分容量曲线402。为了易于理解，在dQ/dV＝0的上方和下方示出了差分容量曲线401和差分容量曲线402。

差分容量曲线401具有与差分容量曲线301中出现的峰P_{CI_1}、P_{CI_2}、P_{CI_3}相同数量的峰P_{CD_1}、P_{CD_2}、P_{CD_3}。差分容量曲线402具有与差分容量曲线302中的峰P_{DI_1}、P_{DI_2}、P_{DI_3}相同数量的峰P_{DD_1}、P_{DD_2}、P_{DD_3}。

在差分容量曲线401中，峰P_{CD_1}、峰P_{CD_2}和峰_{PCD_3}以剩余容量的升序定位。出现在差分容量曲线401中的峰P_{CD_1}、P_{CD_2}、P_{CD_3}分别对应于出现在差分容量曲线301中的峰P_{CI_1}、P_{CI_2}、P_{CI_3}。峰P_{CD_1}、P_{CD_2}、P_{CD_3}可以称为“充电特征点”，而峰P_{CD_1}、P_{CD_2}、P_{CD_3}的电压值V_{CD_1}、V_{CD_2}、V_{CD_3}可以称为“充电特征值”。

在差分容量曲线402中，峰P_{DD_1}、峰P_{DD_2}和峰P_{DD_3}以剩余容量的升序定位。出现在差分容量曲线402中的峰P_{DD_1}、P_{DD_2}、P_{DD_3}分别对应于出现在差分容量曲线302中的峰P_{DI_1}、P_{DI_2}、P_{DI_3}。峰P_{DD_1}、P_{DD_2}、P_{DD_3}可以称为“放电特征点”，并且峰P_{DD_1}、P_{DD_2}、P_{DD_3}的电压值V_{DD_1}、V_{DD_2}、V_{DD_3}可以称为“放电特征值”。

参照图2至图4，可以看出，随着电池B的劣化，(I)位于差分容量曲线401上的峰P_{CD_1}、P_{CD_2}、P_{CD_3}的V_{CD_1}、V_{CD_2}、V_{CD_3}的充电特征值从以相同次序位于差分容量曲线301上的峰P_{CI_1}、P_{CI_2}、P_{CI_3}的初始充电特征值V_{CI_1}、V_{CI_2}、V_{CI_3}开始增加；以及(II)位于差分容量曲线402上的峰P_{DD_1}、P_{DD_2}、P_{DD_3}的V_{DD_1}、V_{DD_2}、V_{DD_3}的放电特征值从以相同次序位于差分容量曲线302上的峰P_{DI_1}、P_{DI_2}、P_{DI_3}的初始放电特征值V_{DI_1}、V_{DI_2}、V_{DI_3}开始减小。即，随着电池B劣化，差分容量曲线401的峰P_{CD_1}、P_{CD_2}、P_{CD_3}向更高的电压移动，而差分容量曲线402的峰P_{DD_1}、P_{DD_2}、P_{DD_3}向更低的电压移动。

发明人发现，在差分容量曲线401和差分容量曲线402上以相同次序(例如，第一次序)出现的两个峰(例如，P_{CD_1}、P_{DD_1})的电压值(例如，V_{CD_1}、V_{DD_1})之间的差与电池B的劣化度具有强相关性。

图5是例示了根据本公开实施方式的用于确定电池的劣化度的方法的流程图。图5的方法可以用于在差分容量曲线B上存在至少一个峰的情况下确定电池的劣化度。

参照图1至图5，在步骤S502中，控制单元120从感测单元110获取第一感测信息，该第一感测信息指示在以第一恒定电流对电池B进行充电的第一时段内电池B的电压和电流。

在步骤S504中，控制单元120从感测单元110获取第二感测信息，该第二感测信息指示在以第二恒定电流对电池B进行放电的第二时段内电池B的电压和电流。

在步骤S512中，控制单元120基于第一感测信息来确定电池B的第一差分容量曲线。例如，第一差分容量曲线可以是图4的差分容量曲线401。

在步骤S514中，控制单元120基于第二感测信息来确定电池B的第二差分容量曲线。例如，第二差分容量曲线可以是图4的差分容量曲线402。

在步骤S522中，控制单元120从第一差分容量曲线检测充电特征点(例如，P_{CD_2})。充电特征点(例如，P_{CD_2})可以是基于第一差分容量曲线的所有峰当中的剩余容量以预定次序(例如，第二次序)定位的峰。

在步骤S524中，控制单元120从第二差分容量曲线检测放电特征点(例如，P_{DD_2})。放电特征点(例如，P_{DD_2})可以是基于第二差分容量曲线的所有峰当中的剩余容量以预定次序(例如，第二次序)定位的峰。

在步骤S530中，控制单元120基于主差值来确定电池B的劣化度。主差值是充电特征值(例如，V_{CD_2})和放电特征值(例如，V_{DD_2})之间的差的绝对值(例如，│V_{CD_2}-V_{DD_2}│)。充电特征值(例如，V_{CD_2})是充电特征点(例如，P_{CD_2})的电压值，而放电特征值(例如，V_{DD_2})是放电特征点(例如，P_{DD_2})的电压值。控制单元120使用主差值作为索引从第一数据表确定电池B的劣化度，第一数据表记录在步骤S530中确定的主差值与劣化度之间的相关性。

第一数据表可以存储在存储单元130中。随着电池B的滞后特性变强，主差值趋于增大。因此，在第一数据表中，越大的主差值可以与越高的劣化度相关联。

图6是例示了根据本公开第二实施方式的用于确定电池的劣化度的方法的流程图。图6的方法可以用于在差分容量曲线上存在至少两个峰的情况下确定电池B的劣化度。

参照图1至图4以及图6，在步骤S602中，控制单元120从感测单元110获取第一感测信息，该第一感测信息指示在以第一恒定电流对电池B进行充电的第一时段内电池B的电压和电流。

在步骤S604中，控制单元120从感测单元110获取第二感测信息，该第二感测信息指示在以第二恒定电流对电池B进行放电的第二时段内电池B的电压和电流。

在步骤S612中，控制单元120基于第一感测信息来确定电池B的第一差分容量曲线。例如，第一差分容量曲线可以是图4的差分容量曲线401。

在步骤S614中，控制单元120基于第二感测信息来确定电池B的第二差分容量曲线。例如，第二差分容量曲线可以是图4的差分容量曲线402。

在步骤S622中，控制单元120从第一差分容量曲线检测第一充电特征点至第n充电特征点。n为2或更大的自然数，并且是指示等于或小于位于第一差分容量曲线上的峰的总数的数量的预定值。当i＝1至n时，基于剩余容量，第i充电特征点可以是在第一充电特征点至第n充电特征点当中以第i次序定位的峰。

在步骤S624中，控制单元120从第二差分容量曲线检测第一放电特征点至第n放电特征点。基于剩余容量，第i放电特征点可以是第一放电特征点至第n放电特征点当中以第i次序定位的峰。

在步骤S630中，控制单元120基于第一主差值至第n主差值来确定电池B的劣化度。当i＝1至n时，第i主差值可以是第i充电特征值和第i放电特征值之间的差的绝对值。第i充电特征值是第i充电特征点的电压值，而第i放电特征值是第i放电特征点的电压值。随后，控制单元120根据第一主差值至第n主差值确定第一劣化因子。控制单元120可以使用下面的公式1确定第一劣化因子。

[公式1]

在公式1中，ΔV_i是第i主差值，V_{CD_i}是第i充电特征值，V_{DD_i}是第i放电特征值，α_i是第i预定权重，F_deg是第一劣化因子。α_i可以是基于随着电池B的劣化的第i充电特征值的增大和第i放电特征值的减小的预设值。第i充电特征值的增加可以是第i充电特征值与第i初始充电特征值之比。第i放电特征值的减小可以是第i放电特征值与第i初始放电特征值之比。

例如，当n为2时，上面的公式1可以表示为下面的公式2。

[公式2]

控制单元120使用第一劣化因子作为索引从第二数据表确定电池B的劣化度，第二数据表记录步骤S630中确定的第一劣化因子F_deg与劣化度之间的相关性。

第二数据表可以存储在存储单元130中。随着电池B的滞后特性变强，第一主差值至第n主差值中的每个趋于增大。因此，在第二数据表中，越大的第一劣化因子可以与越高的劣化度相关联。

图7是例示了根据本公开第三实施方式的用于确定电池的劣化的方法的流程图。图7的方法可以用于在差分容量曲线上存在至少一个峰的情况下确定电池B的劣化度。

参照图1至图4以及图7，在步骤S702中，控制单元120从感测单元110获取第一感测信息，该第一感测信息在以第一恒定电流对电池B进行充电的第一时段内电池B的电压和电流。

在步骤S704中，控制单元120从感测单元110获取第二感测信息，该第二感测信息指示在以第二恒定电流对电池B进行放电的第二时段内电池B的电压和电流。

在步骤S712中，控制单元120基于第一感测信息来确定电池B的第一差分容量曲线。例如，第一差分容量曲线可以是图4的差分容量曲线401。

在步骤S714中，控制单元120基于第二感测信息来确定电池B的第二差分容量曲线。例如，第二差分容量曲线可以是图4的差分容量曲线402。

在步骤S722中，控制单元120从第一差分容量曲线检测充电特征点(例如，P_{CD_2})。充电特征点(例如，P_{CD_2})可以是在第一差分容量曲线的所有峰当中基于剩余容量以预定次序定位的峰。

在步骤S724中，控制单元120从第二差分容量曲线检测放电特征点(例如，P_{DD_2})。放电特征点(例如，P_{DD_2})可以是第二差分容量曲线的所有峰当中基于剩余容量以预定次序定位的峰。

在步骤S730中，控制单元120基于第一子差值和第二子差值来确定电池B的劣化度，该第一子差值为充电特征值(例如，V_{CD_2})和初始充电特征值(例如，V_{CI_2})之间的差的绝对值(例如，│V_{CD_2}-V_{CI_2}│)，第二子差值是放电特征值(例如，V_{DD_2})与初始放电特征值(例如，V_{DI_2})之间的差的绝对值(例如，│V_{DD_2}-V_{DI_2}│)。

初始充电特征值(例如，V_{CI_2})可以是在差分容量曲线301上以预定次序定位的峰(例如，P_{CI_2})的电压值。初始放电特征值(例如，V_{DI_2})可以是在差分容量曲线302上以预定次序定位的峰(例如，P_{DI_2})的电压值。

充电特征值(例如，V_{CD_2})是充电特征点的电压值(例如，V_{CD_2})，而放电特征值(例如，V_{DD_2})是放电特征点的电压值(例如，V_{DD_2})。控制单元120可以将第一子差值和第一变换系数的乘积与第二子差值和第二变换系数的乘积之和确定为第二劣化因子。第一变换系数和第二变换系数可以是用于调整第一子差值和第二子差值之间的相对大小的值，因为在电池B的劣化度相同时第一子差值和第二子差值可以彼此不同。第一变换系数可以是基于电池B的劣化度和第一子差值之间的相关性的预设正数。第二变换系数可以是基于电池B的劣化度和第二子差值之间的相关性的预设正数。

控制单元120使用第二劣化因子作为索引从第三数据表确定电池B的劣化度，该第三数据表记录步骤S730中确定的第二劣化因子与劣化度之间的相关性。

第三数据表可以存储在存储单元130中。随着电池B的滞后特性变强，第一子差值和第二子差值趋于以不同速率增加。因此，在第三数据表中，越大的第二劣化因子与越高的劣化度相关联。

当第一子差值(例如，│V_{CD_2}-V_{CI_2}│)和第二子差值(例如，│V_{DD_2}-V_{DI_2}│)中的一个与另一个之比超过预定范围时，控制单元120可以确定电池B异常。在这种情况下，控制单元120可以使用接口单元140向用户输出用于通知电池B异常的消息，而不是确定电池B的劣化度。

当根据第一实施方式至第三实施方式中的至少一个确定电池B的劣化度时，控制单元120可以使用接口单元140向用户输出用于通知电池的劣化度的消息。

以上描述的本公开的实施方式不仅通过设备和方法来实现，并且可以通过实现与本公开实施方式的配置相对应的功能的程序或者上面记录有程序的记录介质来实现，并且本领域技术人员可以从前述实施方式的公开内容中容易地实现这种实现。

尽管以上已经针对有限数量的实施方式和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内进行各种修改和变型。

附加地，由于本领域技术人员可以在不脱离本公开的技术方面的情况下对本公开进行许多替换、修改和变型，因此本公开不限于前述实施方式和附图，而且实施方式中的一些或全部可以选择性地组合，以对本公开进行各种修改。