專利名稱：用于估計(jì)二次電池的壽命的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的裝置及其方法。
背景技術(shù)：
為了在二次電池的開發(fā)過程中估計(jì)二次電池的壽命，在與實(shí)際使用二次電池的情形的條件和時(shí)間段類似的各種條件和時(shí)間段下重復(fù)地執(zhí)行充電和放電操作，每當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，通過測(cè)量循環(huán)壽命(剩余容量比)來估計(jì)二次電池的壽命。用于評(píng)估二次電池的循環(huán)壽命所需的時(shí)間量是開發(fā)二次電池所需的全部時(shí)間量的大約50%或更多。因此，在減少開發(fā)二次電池所需的時(shí)間量方面，二次電池的循環(huán)壽命的評(píng)估是重要因素。具體地說，鑒于與其它領(lǐng)域的產(chǎn)品相比IT領(lǐng)域的短產(chǎn)品周期，非常期望的是減少循環(huán)壽命評(píng)估的時(shí)間量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于估計(jì)二次電池的壽命的裝置。所述裝置包括:輸入單元，被配置為接收所述二次電池的第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于不同的條件；以及處理器，與所述輸入單元操作地結(jié)合，所述處理器被配置為由所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來確定使所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)相關(guān)的加快因子(AF)，并根據(jù)所述AF和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)所述二次電池的估計(jì)壽命。所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以通過以第一電流對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電來獲得，所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以通過以比所述第一電流大的第二電流對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電來獲得。所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以通過在第一溫度下對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電達(dá)第一時(shí)段來獲得，所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以通過在第二溫度下對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電達(dá)第二時(shí)段來獲得，所述第二溫度比所述第一溫度高或低，或者所述第二溫度等于所述第一溫度，所述第二時(shí)段比所述第一時(shí)段短或長(zhǎng)，或者所述第二時(shí)段等于所述第一時(shí)段。所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)中的每個(gè)包括循環(huán)次數(shù)、剩余容量比、充電和/或放電電流以及充電和/或放電截止電壓中的至少一個(gè)。所述處理器可以包括:參數(shù)提取器，被配置為從所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)提取所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；加快因子計(jì)算器，被配置為根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)計(jì)算所述AF ；以及預(yù)測(cè)單元，被配置為根據(jù)所述AF來預(yù)測(cè)所述二次電池的估計(jì)壽命。所述參數(shù)提取器可以被配置為根據(jù)所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來確定剩余容量比相對(duì)于循環(huán)次數(shù)的斜率參數(shù)。所述加快因子計(jì)算器可以被配置為根據(jù)所述二次電池的半經(jīng)驗(yàn)壽命模型或所述二次電池的統(tǒng)計(jì)壽命分析模型使用所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來計(jì)算所述AF。所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以包括通過以第一電壓對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電所獲得的循環(huán)和容量值，所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以包括通過以第二電壓對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電所獲得的循環(huán)和容量值，所述第二電壓比所述第一電壓高或低，或者所述第二電壓等于所述第一電壓。所述處理器可以被配置為將所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)乘以所述AF來確定所述二次電池的估計(jì)壽命。所述裝置還可以包括存儲(chǔ)裝置，所述存儲(chǔ)裝置被配置為存儲(chǔ)所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)、所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)、所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)、所述AF以及所述二次電池的估計(jì)壽命中的一個(gè)或多個(gè)。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種估計(jì)二次電池的壽命的方法。所述方法包括:由所述二次電池的第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于不同的條件；根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來確定使所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)相關(guān)的加快因子(AF);以及根據(jù)所述AF和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)所述二次電池的估計(jì)壽命。所述方法還可以包括:通過以第一電流對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電來獲得所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)；以及通過以比所述第一電流大的第二電流對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電來獲得所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)。所述方法還可以包括:通過在第一溫度下對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電達(dá)第一時(shí)段來獲得所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)；以及通過在第二溫度下對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電達(dá)第二時(shí)段來獲得所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)，其中，所述第二溫度比所述第一溫度高或低，或者所述第二溫度等于所述第一溫度，所述第二時(shí)段比所述第一時(shí)段短或長(zhǎng)，或者所述第二時(shí)段等于所述第一時(shí)段。所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)中的每個(gè)可以包括循環(huán)次數(shù)、剩余容量比、充電/放電電流以及充電/放電截止電壓中的至少一個(gè)。確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的步驟可以包括:根據(jù)所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來確定剩余容量比相對(duì)于循環(huán)次數(shù)的斜率參數(shù)。確定AF的步驟可以包括:根據(jù)所述二次電池的半經(jīng)驗(yàn)壽命模型或統(tǒng)計(jì)壽命分析模型通過使用所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來計(jì)算所述AF。預(yù)測(cè)所述二次電池的估計(jì)壽命的步驟可以包括:將所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)乘以所述AF，以確定所述二次電池的估計(jì)壽命。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的使用加快壽命估計(jì)方法的電池壽命估計(jì)的流程圖的概念圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的概念圖；圖3a至圖3f是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的詳細(xì)概念圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)裝置的框圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的流程圖；圖6a至圖6e示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的示例；圖7a和圖7b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的評(píng)估結(jié)果的驗(yàn)證示例；圖8a和圖Sb示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的評(píng)估結(jié)果的另一驗(yàn)證示例；圖9a、圖9b和圖9c是示出棱柱形電池、袋型電池和圓柱形電池的示例的視圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的誤差率的圖示；圖11是示出正常容量和加快容量之間的一致性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例的示例，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地實(shí)施并使用本發(fā)明的實(shí)施例的示例。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的使用加快壽命估計(jì)方法的電池壽命估計(jì)的流程圖的概念圖。如圖1所示，根據(jù)各種且復(fù)雜的規(guī)范因素制造的二次電池通過一般的壽命估計(jì)方法或根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加快壽命估計(jì)方法來進(jìn)行壽命評(píng)估。在一般的壽命估計(jì)方法中，在使二次電池在一般的條件下劣化的同時(shí)，評(píng)估二次電池的壽命(剩余容量比)。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加快壽命估計(jì)方法中，在使二次電池在加快條件下劣化的同時(shí)，評(píng)估二次電池的循環(huán)壽命(剩余容量比)。與一般的壽命估計(jì)方法相比，在加快壽命估計(jì)方法中，調(diào)節(jié)充電和/或放電電流、充電和/或放電截止電壓、溫度以及貯存時(shí)間，由此與一般的評(píng)估時(shí)間相比減少加快壽命評(píng)估時(shí)間。換言之，加快狀態(tài)比一般狀態(tài)嚴(yán)格。因此，二次電池相對(duì)更快地劣化，從而電池的壽命評(píng)估時(shí)間變短。這里，用于電池的加快壽命估計(jì)方法和一般的壽命估計(jì)方法的條件可以根據(jù)各種類型的電池而改變。通常將電池分為棱柱形電池、袋型電池和圓柱形電池。另外，因?yàn)橄嗤愋偷碾姵乜删哂胁煌牟牧虾徒M成比，所以憑經(jīng)驗(yàn)確定根據(jù)所制造的電池的特性最優(yōu)化的評(píng)估條件。另外，如果根據(jù)一般的條件和按照本發(fā)明的加快條件來預(yù)測(cè)電池的循環(huán)壽命，并且確定出電池的預(yù)測(cè)循環(huán)壽命在壽命容許范圍內(nèi)(規(guī)范內(nèi))，則可以根據(jù)所測(cè)試的電池的相同的各種且復(fù)雜的規(guī)范因素來制造電池。如果確定出電池的預(yù)測(cè)循環(huán)壽命在壽命容許范圍之外(規(guī)范外)，則改變所測(cè)試的電池的各種且復(fù)雜的規(guī)范因素，以制造具有期望的循環(huán)壽命的電池。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)電池壽命的加快壽命估計(jì)方法的概念圖，其中，X軸指示電池的評(píng)估時(shí)間段(例如，月)，Y軸指示電池的循環(huán)壽命(剩余容量比(%))。如圖2所示，為了在消費(fèi)者(例如，其中安裝有二次電池的電子產(chǎn)品的制造公司)所要求的一般條件下測(cè)量循環(huán)壽命(剩余容量比)，會(huì)需要大約3個(gè)月的評(píng)估時(shí)段，然而，這不利于具有非常短的循環(huán)壽命的IT產(chǎn)品。為了克服該缺點(diǎn)，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于預(yù)測(cè)電池的壽命的加快壽命估計(jì)裝置及其方法。例如，在獲取電池的一般壽命數(shù)據(jù)中，可以使用大約I個(gè)月的電池的加快壽命估計(jì)的數(shù)據(jù)。這里，為了從加快壽命數(shù)據(jù)獲取一般壽命數(shù)據(jù)，使用加快因子(AF)，下面將對(duì)其更加詳細(xì)地進(jìn)行描述。圖3a至圖3f是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)電池壽命的加快壽命估計(jì)方法的詳細(xì)概念圖，其中，X軸指示評(píng)估時(shí)間段，Y軸指示電池的剩余容量比(％)。如圖3a所示，為了確定電池的一般壽命是在容許范圍內(nèi)(規(guī)范內(nèi))還是在容許范圍外(規(guī)范外)，需要測(cè)量電池的相對(duì)于充電和/或放電循環(huán)次數(shù)的實(shí)際循環(huán)壽命(剩余容量比)。為了測(cè)量電池的相對(duì)于充電和/或放電循環(huán)次數(shù)的實(shí)際循環(huán)壽命(剩余容量比)，需要大量的時(shí)間。這里，容許范圍是基于當(dāng)電池的容量減小到大約80%時(shí)所用的時(shí)間量。如圖3b所示，為了減少電池的壽命評(píng)估時(shí)間段，進(jìn)行相對(duì)短時(shí)間量的實(shí)際評(píng)估，并可以在實(shí)際評(píng)估過程中通過該短時(shí)間量獲取的數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)剩余的壽命。然而，如圖3c所示，可能會(huì)不精確地預(yù)測(cè)在哪一個(gè)方向上出現(xiàn)電池劣化。因此，如圖3d所示，可以在一般條件和加快條件下測(cè)量電池的循環(huán)壽命(剩余容量比)的數(shù)據(jù)，并可以從該數(shù)據(jù)導(dǎo)出在一般條件下進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)的方程式。如圖3e所示，可以將在加快條件下的評(píng)估時(shí)間段(I)延長(zhǎng)至在一般條件下的估計(jì)壽命(2)。也就是說，可以使用相對(duì)短的評(píng)估時(shí)間段(I)來獲取相對(duì)長(zhǎng)的估計(jì)壽命(2)。這里，時(shí)間段可以是月數(shù)或循環(huán)數(shù)。估計(jì)壽命(2)與評(píng)估時(shí)間段(I)之和通過將評(píng)估時(shí)間段
(I)乘以加快因子(AF)來獲得。如圖3f所示，如果在更嚴(yán)格的加快條件下評(píng)估二次電池的壽命，則可以進(jìn)一步延長(zhǎng)所估計(jì)的壽命的可靠時(shí)段。將基于本發(fā)明的若干實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)電池壽命的加快壽命估計(jì)裝置的框圖。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加快壽命估計(jì)裝置100包括數(shù)據(jù)輸入單元110、數(shù)據(jù)處理單元120 (例如，處理器)、存儲(chǔ)單元130和顯示單元140。在一個(gè)實(shí)施例中，加快壽命估計(jì)裝置100可以由個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)及其等價(jià)物來執(zhí)行，但本發(fā)明的方面不限于此?？梢詫脑诮o定時(shí)間量?jī)?nèi)進(jìn)行的測(cè)試獲得的一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)(例如，第一電池的第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù))(例如，剩余容量比、循環(huán)次數(shù)、充電和/或放電電流、充電和/或放電截止電壓等)輸入到數(shù)據(jù)輸入單元110。另外，也可以將從在給定時(shí)間量?jī)?nèi)進(jìn)行的測(cè)試獲得的加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)(例如，第二電池的第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù))(例如，剩余容量比、循環(huán)次數(shù)、充電和/或放電電流、充電和/或放電截止電壓等)輸入到數(shù)據(jù)輸入單元110。數(shù)據(jù)可以從測(cè)試裝置、測(cè)量裝置或評(píng)估裝置自動(dòng)地輸入，或者可以使用鍵盤或鼠標(biāo)手動(dòng)地輸入。另外，可以通過循環(huán)方法或間隔方法來獲取數(shù)據(jù)，下面將對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)地描述。數(shù)據(jù)處理單元120包括參數(shù)提取單元121、加快因子計(jì)算單元122 (例如，加快因子計(jì)算器)和一般(或標(biāo)準(zhǔn))循環(huán)壽命預(yù)測(cè)單元123。數(shù)據(jù)處理單元120可以通過在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序、軟件及其等價(jià)物來執(zhí)行，但是本發(fā)明的方面不限于此。參數(shù)提取單元121可以從輸入的一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)提取相對(duì)于循環(huán)的剩余容量比的斜率參數(shù)A。另外，參數(shù)提取單元121可以只提取循環(huán)次數(shù)和剩余容量比。另外，加快因子計(jì)算單元122使用提取的參數(shù)以及與半經(jīng)驗(yàn)壽命模型相關(guān)聯(lián)的方程式或與統(tǒng)計(jì)壽命分析模型相關(guān)聯(lián)的方程式來計(jì)算加快因子(AF)，下面將對(duì)此加以描述。最后，一般(或標(biāo)準(zhǔn))循環(huán)壽命預(yù)測(cè)單元123從相對(duì)于持續(xù)時(shí)間(月數(shù)或循環(huán)數(shù))的剩余容量比來估計(jì)二次電池的一般(或標(biāo)準(zhǔn))循環(huán)壽命。例如，可以使用I個(gè)月數(shù)據(jù)來估計(jì)一般(或標(biāo)準(zhǔn))循環(huán)壽命，其與從3個(gè)月數(shù)據(jù)獲取的一般(或標(biāo)準(zhǔn))循環(huán)壽命基本相同。這里，存儲(chǔ)單元130存儲(chǔ)數(shù)據(jù)輸入單元110和數(shù)據(jù)處理單元120的各種類型的數(shù)據(jù)。也就是說，存儲(chǔ)單元130存儲(chǔ)從數(shù)據(jù)輸入單元110輸入的測(cè)試數(shù)據(jù)、參數(shù)、加快因子(AF)和所估計(jì)的一般(或標(biāo)準(zhǔn))循環(huán)壽命數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)單元130通常可以是硬盤、閃存、⑶-ROM及其等價(jià)物，但本發(fā)明的方面不限于此。另外，顯示單元140顯示數(shù)據(jù)輸入單元110和數(shù)據(jù)處理單元120的各種類型的數(shù)據(jù)。也就是說，顯示單元140不僅顯示輸入到數(shù)據(jù)輸入單元110的測(cè)試數(shù)據(jù)，而且顯示參數(shù)、加快因子(AF)和所估計(jì)的一般(或標(biāo)準(zhǔn))循環(huán)壽命數(shù)據(jù)。顯示單元140通常可以是IXD監(jiān)視器及其等價(jià)物，但本發(fā)明的方面不限于此。將通過下面的加快壽命估計(jì)方法更詳細(xì)地描述加快壽命估計(jì)裝置的操作。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的流程圖。如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加快壽命估計(jì)方法包括數(shù)據(jù)輸入步驟(S11)、參數(shù)提取步驟(S12)、加快因子計(jì)算步驟(S13)和一般(或標(biāo)準(zhǔn))循環(huán)壽命估計(jì)步驟(S14)。這里，在數(shù)據(jù)輸入步驟(SI I)中，輸入一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)(例如，第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù))和加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)(例如，第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù))。圖6a至圖6e示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)方法的示例。如圖6a所示，在數(shù)據(jù)輸入步驟(Sll)中，針對(duì)相對(duì)于充電和/或放電次數(shù)的容量(mAh),不出了第一電池的一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和第二電池的加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)。這里，可以將加快壽命測(cè)試的充電和/或放電電流和充電和/或放電截止電壓設(shè)為高于一般壽命測(cè)試的充電和/或放電電流和充電和/或放電截止電壓。因此，隨著二次電池的充電和/或放電循環(huán)次數(shù)增加，二次電池的容量在一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)曲線緩慢地降低，而二次電池的容量在加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)曲線急劇地降低。提供在圖6a和圖6b中示出的一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)的充電和/或放電電流1.0C/1.0C以及在圖6c中示出的加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)的充電和/或放電電流2.0C/2.0C僅是為了更好地理解本發(fā)明，但是本發(fā)明不將充電和/或放電電流的值限制于這里給出的這些值。這里，通常可以通過循環(huán)方法或間隔方法來獲取加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)。首先，在循環(huán)方法中，根據(jù)充電和/或放電循環(huán)次數(shù)來測(cè)量二次電池的循環(huán)壽命(剩余容量比)特性，在增大充電和/或放電電流的同時(shí)，在其它條件下進(jìn)行加快壽命測(cè)試。在一個(gè)示例中，一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以是通過以每循環(huán)大約1.0C的第一電流對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電獲得的值，而加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以是通過以每循環(huán)大約
2.0C的第二電流對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電獲得的值。如上所述，本發(fā)明不限于這里給出的電流，提供這里給出的電流僅是為了更好地理解本發(fā)明。此外，一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以包括通過以第一電壓對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電所獲得的循環(huán)和容量值，加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以包括通過以比第一電壓高或低的第二電壓對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電所獲得的循環(huán)和容量值。此外，當(dāng)?shù)谝浑娏髋c第二電流不同時(shí)，第一電壓可以等于第二電壓。另外，循環(huán)方法可以應(yīng)用于棱柱形電池或袋型電池，但本發(fā)明的方面不限于此。循環(huán)方法也可以應(yīng)用于圓柱形電池。接下來，在間隔方法中，通過使二次電池在設(shè)定的或預(yù)定的溫度下(例如，在諸如25°C的室溫或高于室溫的溫度下)放置設(shè)定的或預(yù)定的時(shí)間量來進(jìn)行加快壽命測(cè)試。在一個(gè)示例中，一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以是通過從將第一電池在第一溫度下放置第一時(shí)間段獲得的值，而加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)可以是通過從將第二電池在比第一溫度高或低的第二溫度下放置比第一時(shí)間段短或長(zhǎng)的第二時(shí)間段獲得的值。此外，當(dāng)?shù)谝粫r(shí)段與第二時(shí)段不同時(shí)，第一溫度可以等于第二溫度，當(dāng)?shù)谝粶囟扰c第二溫度不同時(shí)，第一時(shí)段可以等于第二時(shí)段?？梢栽趦H略微增大加快因子的同時(shí)，在與一般壽命測(cè)試條件相同的條件下獲得加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)。另外，間隔方法可以應(yīng)用于圓柱形電池，但本發(fā)明的方面不限于此。間隔方法還可以應(yīng)用于棱柱形電池和袋型電池。圓柱形電池具有安裝在其中的電流中斷裝置。因此，與在循環(huán)方法中一樣，當(dāng)圓柱形電池以增大的充電和/或放電電流和截止電壓進(jìn)行壽命測(cè)試時(shí)，電流中斷裝置會(huì)起作用，從而使得圓柱形電池難以在循環(huán)方法中測(cè)試。如圖6b和圖6c所示，在參數(shù)提取步驟(S12)中，分別從輸入的一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)提取斜率參數(shù)A。這里，圖6b示出了一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變結(jié)果，圖6c示出了加快壽命測(cè)試數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變結(jié)果。如圖6b和圖6c所示，將容量從mAh單位轉(zhuǎn)變?yōu)椋挝?，循環(huán)次數(shù)從N轉(zhuǎn)變?yōu)镹1/2。例如，IlOOmAh的放電容量轉(zhuǎn)變?yōu)?00%，循環(huán)次數(shù)從400轉(zhuǎn)變?yōu)?0。另外，使用模型方程式y(tǒng)=Ax+B，將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榛旧现本€形式，如圖6b和圖6c所示。當(dāng)然，從轉(zhuǎn)變的數(shù)據(jù)選擇容量線性改變的部分，并提取斜率參數(shù)A。在一個(gè)示例中，參照?qǐng)D6b，通過y=_0.5773x+100.54，提取斜率參數(shù)A為0.5773。在一個(gè)示例中，參照?qǐng)D6c，通過y=-0.6478x+100.37，提取斜率參數(shù)A為0.6478。如圖6d所示，在加快因子計(jì)算步驟(S13)中，使用提取的斜率參數(shù)A和以下方程式來計(jì)算加快因子(AF)。這里，未計(jì)算一般壽命測(cè)試數(shù)據(jù)的加快因子(AF)。在一個(gè)示例中，基于下面的半經(jīng)驗(yàn)壽命模型，可以計(jì)算加快因子(AF)。這里，在解釋與加快因子(AF)相關(guān)聯(lián)的方程式之前，首先將描述與容量和循環(huán)次數(shù)相關(guān)聯(lián)的半經(jīng)驗(yàn)壽命模型。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，二次電池的容量可以半經(jīng)驗(yàn)地定義為:容量=C0X(1-A(C-rate, Swing, middle SOC) X (Cycle#)1,2) (I)其中，C0是初始容量，A是斜率參數(shù)，C-rate是充電和/或放電電流，Swing是充電和/或放電截止電壓，middle SOC是中間充電狀態(tài)(SOC)(例如，80%)，Cycle#是充電和/或放電循環(huán)次數(shù)。如在方程式(I)中所示，受充電和/或放電電流和截止電壓影響的斜率參數(shù)A或充電和/或放電循環(huán)次數(shù)越大，二次電池的容量越小。也就是說，隨著充電和/或放電電流和循環(huán)次數(shù)變大，二次電池的容量急劇地減小。這里，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，二次電池的循環(huán)次數(shù)(Cycle#)和時(shí)間t(天)可以半經(jīng)驗(yàn)地定義為:
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)電池的壽命的裝置，所述裝置包括: 輸入單元，被配置為接收所述電池的第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于不同的條件；以及 處理器，與所述輸入單元操作地結(jié)合，所述處理器被配置為由所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來確定使所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)相關(guān)的加快因子，并根據(jù)所述加快因子和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)所述電池的估計(jì)壽命。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)通過以第一電流對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電來獲得，所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)通過以比所述第一電流大的第二電流對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電來獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)通過在第一溫度下對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或 放電達(dá)第一時(shí)段來獲得，所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)通過在第二溫度下對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電達(dá)第二時(shí)段來獲得，所述第二溫度比所述第一溫度高或低，或者所述第二溫度等于所述第一溫度，所述第二時(shí)段比所述第一時(shí)段短或長(zhǎng)，或者所述第二時(shí)段等于所述第一時(shí)段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)中的每個(gè)包括循環(huán)次數(shù)、剩余容量比、充電和/或放電電流以及充電和/或放電截止電壓中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器包括: 參數(shù)提取器，被配置為從所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)提取所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)； 加快因子計(jì)算器，被配置為根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)計(jì)算所述加快因子；以及 預(yù)測(cè)單元，被配置為根據(jù)所述加快因子來預(yù)測(cè)所述電池的估計(jì)壽命。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述參數(shù)提取器被配置為根據(jù)所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來確定剩余容量比相對(duì)于循環(huán)次數(shù)的斜率參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)包括通過以第一電壓對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電所獲得的循環(huán)和容量值，所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)包括通過以第二電壓對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電所獲得的循環(huán)和容量值，所述第二電壓比所述第一電壓高或低，或者所述第二電壓等于所述第一電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述加快因子計(jì)算器被配置為使用與半經(jīng)驗(yàn)壽命模型相關(guān)聯(lián)的方程式從所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中來計(jì)算所述加快因子，所述方程式被定義為:
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述加快因子計(jì)算器被配置為通過使用與所述統(tǒng)計(jì)壽命分析模型相關(guān)聯(lián)的方程式從所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中來計(jì)算所述加快因子，所述方程式被定義為
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器被配置為將所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)乘以所述加快因子來確定所述電池的估計(jì)壽命。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置還包括:存儲(chǔ)裝置，被配置為存儲(chǔ)所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)、所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)、所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)、所述加快因子以及所述電池的估計(jì)壽命中的一個(gè)或多個(gè)。
12.—種估計(jì)電池的壽命的方法，所述方法包括: 由所述電池的第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于不同的條件； 根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來確定使所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)相關(guān)的加快因子；以及 根據(jù)所述加快因子和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)所述電池的估計(jì)壽命。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述方法還包括: 通過以第一電流對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電來獲得所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)；以及 通過以比所述第一電流大的第二電流對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電來獲得所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，所述方法還包括: 通過在第一溫度下對(duì)第一電池進(jìn)行充電和/或放電達(dá)第一時(shí)段來獲得所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)；以及 通過在第二溫度下對(duì)第二電池進(jìn)行充電和/或放電達(dá)第二時(shí)段來獲得所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)， 其中，所述第二溫度比所述第一溫度高或低，或者所述第二溫度等于所述第一溫度，所述第二時(shí)段比所述第一時(shí)段短或長(zhǎng)，或者所述第二時(shí)段等于所述第一時(shí)段。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)中的每個(gè)包括循環(huán)次數(shù)、剩余容量比、充電和/或放電電流以及充電和/或放電截止電壓中的至少一個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的步驟包括:根據(jù)所述第一電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)和所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)來確定剩余容量比相對(duì)于循環(huán)次數(shù)的斜率參數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，確定加快因子的步驟包括:根據(jù)所述電池的半經(jīng)驗(yàn)壽命模型或統(tǒng)計(jì)壽命分析模型通過使用所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來計(jì)算所述加快因子。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，計(jì)算加快因子的步驟包括:使用與所述半經(jīng)驗(yàn)壽命模型相關(guān)聯(lián)的方程式從所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來計(jì)算所述加快因子，所述方程式被定義為:
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，計(jì)算加快因子的步驟包括:通過使用與所述統(tǒng)計(jì)壽命分析模型相關(guān)聯(lián)的方程式從所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來計(jì)算所述加快因子，所述方程式 被定義為
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，預(yù)測(cè)所述電池的估計(jì)壽命的步驟包括:將所述第二電池壽命測(cè)試數(shù)據(jù)乘以所述加快因子，以確定所述電池的估計(jì)壽命。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于預(yù)測(cè)二次電池的壽命的加快壽命估計(jì)裝置及其方法。所述加快壽命估計(jì)裝置可以在縮短所述二次電池的評(píng)估時(shí)間段的同時(shí)，準(zhǔn)確地估計(jì)所述二次電池的一般壽命。
文檔編號(hào)G01R31/36GK103176136SQ20121054391
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者徐丞范, 蔡熙官, 申政淳, 高永和, 鄭昞根, 白光基, 樸徹浩, 金龍植, 金元錫, 白昊烈, 李將雨, 金濟(jì)益, 金宗滿, 李秀東, 梁承皓, 鄭仁鎬, 宋柱翰, 鄭京范 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社