锂离子电池诊断的制作方法

本公开涉及电动车辆(ev)。更具体地，本公开涉及ev中的锂离子电池系统。

背景技术：

1、在锂离子电池单体形成期间，在电池单体电极(主要是阳极)上小心地形成钝化层(即，初始固体电解质中间相(sei)层)。初始sei层厚度的范围可以从几纳米到几十纳米。随着锂离子电池单体老化，由于持续的电解质分解和反应产物的沉积，sei层倾向于变厚，这可能降低电池单体的性能和循环寿命。典型的寿命终止sei厚度可以在几十纳米至几百纳米的范围内。在使用寿命期间，总体或局部过度sei层变厚和阳极开裂可能导致包括局部加热、电极材料分解、锂电镀和枝晶生长(包括通过电池隔板材料和电极桥接(即，内部短路))的问题。由于局部加热和/或桥接导致的锂离子电池单体中的不期望的热事件可能导致电池单体的破坏和电池包中相邻电池单体的破坏。因此，期望诊断sei层的异常或加速生长，并对锂离子电池中的电池单体劣化进行早期理解，并提供干预机会。

技术实现思路

1、在一个示例性实施例中，一种确定多个(n个)电池单体的锂离子电池包中的每个电池单体的健康状态的方法可以包括：根据关系对多个(n个)电池单体中的每个建模，i＝1至n，其中vt,i是第i个电池单体的端子电压，是第i个电池单体的端子电压对时间的导数，ib是通过第i个电池单体的电流，是通过第i个电池单体的电流对时间的导数，a0,i是voc,i，其中voc,i是第i个电池单体的戴维南等效电路的开路电压，a1,i是r1,ic1,i，其中r1,i是第i个电池单体的戴维南等效电路的电荷转移电阻，并且c1,i是与r1,i并联的第i个电池单体的戴维南等效电路的电容，a2,i是ro,ir1,ic1,i，其中ro,i是第i个电池单体的戴维南等效电路的内部电阻，并且a3,i是第i个电池单体的ro,i+r1,i。该方法可以包括周期性地测量多个(n个)电池单体中的每个的vt,i和ib，基于多个(n个)电池单体中的每个的vt,i和ib来估计和基于关系来估计多个(n个)电池单体中的每个的a0,i,a1,i,a2,i和a3,i，确定多个(n个)电池单体中的每个的a1,i是否超过第一预定阈值，以及当第i个电池单体的a1,i超过第一预定阈值时，诊断第i个电池单体的不可接受的固体电解质界面(sei)层健康状态。

2、除了本文描述的一个或多个特征之外，第一预定阈值可以包括校准值。

3、除了本文描述的特征中的一个或多个特征之外，第一预定阈值可以包括基于来自除第i个电池单体之外的多个(n个)电池单体的子集的相应a1,i的值。

4、除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还可以包括当a1,i不超过第一预定阈值并且a2,i超过第二预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的内部电阻健康状态。

5、除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还可以包括当a1,i不超过第一预定阈值并且a3,i超过第三预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的内部电阻健康状态。

6、除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还可以包括当a1,i不超过第一预定阈值、a2,i超过第二预定阈值和a3,i超过第三预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的内部电阻健康状态。

7、除了本文描述的特征中的一个或多个特征之外，该方法可以在恒定电流约束下执行，并且还包括当a3,i不超过第三预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的电池单体电容健康状态。

8、除了本文描述的一个或多个特征之外，其中该方法可以在恒定电流约束下执行，并且还包括当a3,1超过第三预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的电荷转移电阻健康状态。

9、除了本文描述的一个或多个特征之外，其中该方法可以在零电流约束下执行。

10、除了本文描述的一个或多个特征之外，其中恒定电流约束可以包括恒定充电电流。

11、除了本文描述的一个或多个特征之外，其中恒定电流约束可以包括恒定放电电流。

12、除了本文描述的一个或多个特征之外，其中基于关系来估计多个(n个)电池单体中的每个的a0,i,a1,i,a2,i和a3,i可以包括执行递归最小二乘估计。

13、在另一示例性实施例中，一种确定串联连接的多个(n个)电池单体的锂离子电池包中的每个电池单体的健康状态的方法可以包括：监测通过电池包的电流，监测每个电池单体两端的相应端子电压，当电流的变化率超过预定变化率阈值并且电流超过预定电流阈值时，确定电流的变化率。对于每个电池单体确定a)在时间间隔内的电流和时间间隔的乘积与b)在时间间隔内的相应端子电压的变化的比率，确定每个电池单体的比率是否超过预定比率阈值，并且当一个相应电池单体的比率超过预定阈值时，诊断该一个相应电池单体的不可接受的固体电解质界面(sei)层健康状态。

14、除了本文描述的一个或多个特征之外，预定阈值可以包括校准值。

15、除了本文描述的特征中的一个或多个之外，预定阈值可以包括基于来自排除一个相应电池单体的多个(n个)电池单体的子集的相应比率的值。

16、在又一示例性实施例中，一种确定串联连接的多个(n个)电池单体的锂离子电池包中的每个电池单体的健康状态的方法可以包括监测通过电池包的电流，监测每个电池单体两端的相应端子电压，监测每个电池单体的相应开路电压，以及当电池包处于充电时间段之后的弛豫时段时，其中弛豫时间段包括零电流通过电池包，为多个(n个)电池单体中的每个确定相应端子电压的相应时间变化率。对于多个(n个)电池单体中的每个确定相应开路电压与相应端子电压之间的相应电压差，将多个(n个)电池单体中的每个的相应时间常数确定为相应电压差与相应时间变化率的比率，确定多个(n个)电池单体中的每个的相应时间常数是否超过预定时间常数阈值，并且当一个相应电池单体的相应时间常数超过预定时间常数阈值时，诊断该一个相应电池单体的不可接受的固体电解质界面(sei)层健康状态。

17、除了本文描述的一个或多个特征之外，预定阈值可以包括校准值。

18、除了本文描述的特征中的一个或多个之外，预定阈值可以包括基于来自排除一个相应电池单体的多个(n个)电池单体的子集的相应比率的值。

19、除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法可以在车辆驾驶循环期间执行。

20、除了本文描述的一个或多个特征之外，充电时段可以包括再生制动时间段。

21、当结合附图时，根据以下详细描述，本公开内容的上述特征和优点以及其它特征和优点是显而易见的。

技术特征：

1.一种确定多个(n个)电池单体的锂离子电池包中的每个电池单体的健康状态的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一预定阈值包括校准值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一预定阈值包括基于来自所述多个(n个)电池单体的排除第i个电池单体的子集的各自的a1，i的值。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括当a1，i不超过所述第一预定阈值并且a2，i超过第二预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的内部电阻健康状态。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括当a1，i不超过所述第一预定阈值并且a3，i超过第三预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的内部电阻健康状态。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括当a1，i不超过所述第一预定阈值，a2，i超过第二预定阈值且a3，i超过第三预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的内部电阻健康状态。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在恒定电流约束下进行，还包括当a3，i不超过第三预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的电池单体电容健康状态。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在恒定电流约束下进行，还包括当a3，i超过第三预定阈值时，诊断相应电池单体的不可接受的电荷转移电阻健康状态。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法在零电流约束下执行。

10.根据权利要求1所述的方法，其中基于关系来估计所述多个(n个)电池单体中的每个的a0，i，a1，i，a2，i和a3，i包括执行递归最小二乘估计。

技术总结
锂离子电池单体的戴维南等效模型为依赖于电池单体电流和电池单体端子电压测量的简化电池单体诊断提供了基础。

技术研发人员：Y-Y·王,J·高,S·蒋
受保护的技术使用者：通用汽车环球科技运作有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23