CN222190868U - 电池诊断设备以及电池系统 - Google Patents

电池诊断设备以及电池系统 Download PDF

Info

Publication number
CN222190868U
CN222190868U CN202290000688.1U CN202290000688U CN222190868U CN 222190868 U CN222190868 U CN 222190868U CN 202290000688 U CN202290000688 U CN 202290000688U CN 222190868 U CN222190868 U CN 222190868U
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
current
charging
cell
bms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202290000688.1U
Other languages
English (en)
Inventor
朴亭昱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Application granted granted Critical
Publication of CN222190868U publication Critical patent/CN222190868U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

电池诊断设备以及电池系统。本实用新型涉及一种用于诊断电池的缺陷的方法、提供该方法的电池诊断设备以及提供该方法的电池系统。本实用新型的电池系统包括：电池，该电池包括多个电池单元；电流传感器，该电流传感器每隔预定周期测量作为在电池中流动的电流的电池电流；以及电池管理系统(BMS)，该电池管理系统在充电循环期间，在对电池进行充电同时作为电池的两端的电压的电池电压为恒定的恒定电压模式下，计算在多个周期当中的两个相邻周期测量的两个电池电流之间的电流变化量，并且基于电流变化量诊断电池的缺陷。

Description

电池诊断设备以及电池系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年11月19日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0159978的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本实用新型涉及一种用于在电池的充电过程期间诊断(或测试)电池的缺陷的方法、提供该方法的电池诊断设备以及提供该方法的电池系统。
背景技术
恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电方法是用于对铅蓄电池、锂离子电池等进行充电的方法。图6是用于说明在常规恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电过程中电池电压的变化和电池电流的变化的图。
参照图6，在充电开始步骤中，充电器以恒定电流(CC)模式对电池充电。当继续恒定电流(CC)模式时，电池的电压逐渐增大。恒定电流(CC)模式是充电器向电池施加恒定电流(CC)以对电池充电的方法。即使电池电压在对电池进行充电时达到参考电压(充电上限电压)，电池也不会达到完全充电状态(100％充电状态)。因此，当电池电压达到参考电压(充电上限电压)时，充电器以恒定电压(CV)模式对电池充电。当继续恒定电压(CV)模式时，电池电流逐渐减小。当电流减小到接近零时，充电器结束对电池的充电。
如果电池以恒定电流(CC)模式连续充电，则电池电压继续上升，并且最终可发生诸如电池爆炸等问题。因此，当电池电压达到充电上限电压时，充电器从恒定电流(CC)模式切换到恒定电压(CV)模式以对电池充电。然后，电池可以被安全地充电到完全充电状态(100％充电状态)。也就是说，由于电池的容量有限，所以仅在以恒定电压(CV)模式对电池进行充电的间隔中减小了充电电流时，才可以恒定地维持电池电压。
另一方面，传统上，已有许多基于电池电压的变化量(ΔV)诊断(检测)异常电池的方法。然而，没有基于电池电流(例如充电电流)的变化量(ΔI)诊断异常电池的方法。
实用新型内容
技术问题
本实用新型是为了提供一种用于电池的缺陷诊断方法、提供用于电池的缺陷诊断方法的电池诊断设备、以及提供用于电池的缺陷诊断方法的电池系统，以在使用恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电方法对电池进行充电的过程中诊断电池的缺陷。
技术方案
根据本实用新型的一个方面的电池系统包括：电池，所述电池包括多个电池单元；电流传感器，所述电流传感器每隔预定周期测量作为流过所述电池的电流的电池电流；以及电池管理系统(BMS)，所述BMS计算在充电循环的恒定电压模式下在多个周期当中的两个相邻周期中测量的两个电池电流之间的电流变化量，并且基于所述电流变化量诊断所述电池的缺陷，在所述恒定电压模式中，对所述电池进行充电以使作为所述电池的两端处的电压的电池电压是恒定的。
所述BMS可以通过从在第N周期中测量的第N电池电流的值减去在第(N-1)周期中测量的第(N-1)电池电流的值来计算在每个充电循环的所述恒定电压模式下的所述电流变化量，当所述电流变化量为零或更大的情况在充电循环中发生至少一次时，所述BMS可以确定在所述充电循环中发生事件，以使计数加1，并且，所述BMS可以基于多个充电循环的累积计数来诊断所述电池的缺陷。
当所述累积计数超过预定参考值时，所述BMS可以诊断出所述电池有缺陷。
当所述事件在所述充电循环中连续发生并且与连续发生的所述事件相对应的累积计数超过预定参考值时，所述BMS可以诊断出所述电池有缺陷。
根据本实用新型的另一方面的电池诊断设备包括：充电器，所述充电器根据预定充电方法对电池单元进行充电；电流传感器，所述电流传感器以预定周期测量作为流过所述电池单元的电流的单元电流；以及控制器，所述控制器计算在充电循环的恒定电压模式下在多个周期当中的两个相邻周期中测量的两个单元电流之间的电流变化量，并且基于所述电流变化量诊断所述电池单元的缺陷，在所述恒定电压模式中，对所述电池单元进行充电以使作为所述电池单元的两端处的电压的单元电压是恒定的。
所述控制器可以通过从在第N周期中测量的第N单元电流的值减去在第(N-1)周期中测量的第(N-1)单元电流的值来计算在每个充电循环的所述恒定电压模式下的所述电流变化量，当在充电循环中所述电流变化量为零或更大的情况发生至少一次时，所述控制器可以确定在所述充电循环中发生事件，以使计数加1，并且，所述控制器可以基于多个充电循环的累积计数来诊断所述电池单元的缺陷。
当所述累积计数超过预定参考值时，所述控制器可以诊断出所述电池单元有缺陷。
当所述事件在所述充电循环中连续发生并且与连续发生的所述事件相对应的累积计数超过预定参考值时，所述控制器可以诊断出所述电池单元有缺陷。
根据本实用新型的另一个方面的用于电池的缺陷诊断方法每隔预定周期测量作为流过电池的电流的电池电流，并且基于所述电池电流诊断所述电池中的缺陷，并且所述方法包括以下步骤：执行充电循环的恒定电压模式，在所述恒定电压模式中对所述电池进行充电以使作为所述电池的两端处的电压的电池电压是恒定的；以及计算在所述恒定电压模式下在多个周期当中的两个相邻周期中测量的两个电池电流之间的电流变化量，并且基于所述电流变化量诊断所述电池中的缺陷。
诊断所述电池中的缺陷的步骤可以包括以下步骤：通过从在第N周期中测量的第N电池电流的值减去在第(N-1)周期中测量的第(N-1)电池电流的值来计算在所述恒定电压模式下的所述电流变化量；当在充电循环中所述电流变化量为零或更大的情况发生至少一次时，确定在所述充电循环中发生事件，以使计数加1；以及基于多个充电循环的累积计数来诊断所述电池中的缺陷。
基于所述充电循环的累积计数来诊断所述电池中的缺陷的步骤可以包括：当所述累积计数超过预定参考值时，诊断出所述电池有缺陷。
基于所述充电循环的累积计数来诊断所述电池中的缺陷的步骤可以包括：当所述事件在所述充电循环中连续发生并且与连续发生的所述事件相对应的累积计数超过预定参考值时，诊断出所述电池有缺陷。
有益效果
本实用新型具有在对电池进行充电的过程中以简单的方式诊断电池的缺陷的效果。
本实用新型在通过基于电池的电流的变化量诊断电池的缺陷来诊断电池的缺陷的方法中具有提供多样性的效果。
附图说明
图1是根据实施方式的用于描述用于诊断连接到外部装置(例如，车辆等)的电池的缺陷的电池系统的图。
图2是示出根据实施方式的用于诊断电池单元的缺陷的电池诊断设备的图。
图3和图4是示出在使用恒定电流/恒定电压充电方法对预定缺陷电池单元充电的过程中的单元电流的变化的图。
图5是示出根据实施方式的用于诊断电池的缺陷的方法的流程图。
图6是用于描述在常规恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电过程中电池电压的变化和电池电流的变化的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本说明书中公开的实施方式，并且在本说明书中，相同或相似的组成元件将由相同或相似的附图标记表示，并且将省略其冗余描述。在以下描述中使用的表示组成元件的术语“模块”和/或“单元、部分或部件”仅用于使本说明书更容易理解，并且因此，这些术语不具有将它们自身彼此区分的含义或作用。另外，在描述本说明书的实施方式时，当确定与本实用新型相关联的已知技术的详细描述可能混淆本实用新型的要旨时，其将被省略。此外，附图仅是为了允许本说明书中公开的实施方式易于理解而提供的并且不应被解释为限制本说明书中公开的精神，并且应当理解，在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，本实用新型包括所有的修改、等同和替换。
包括诸如第一、第二等序数的术语将仅用于描述各种组成元件，而不应被解释为限制这些组成元件。术语仅用于将一个组成元件与其它组成元件区分开。
应当理解，当一个组成元件被称为“连接”或“联接”到另一组成元件时，其可直接连接或联接到另一组成元件，或者可以在又一组成元件插设在它们之间的情况下连接或联接到另一组成元件。相反，应当理解，当描述元件“直接联接”或“直接连接”到另一元件时，在该元件与另一元件之间没有其他元件。
在本申请中，应当理解，术语“包括”、“包含”、“具有”或“构造”指示在说明书中描述的特征、数量、步骤、操作、组成元件、部件或其组合存在，但不预先排除存在或添加一个或更多个其它的特征、数量、步骤、操作、组成元件、部件或组合的可能性。
图1是根据实施方式的用于描述用于诊断连接到外部装置(例如，车辆等)的电池的缺陷的电池系统的图。
参照图1，电池系统A包括电池10、继电器20、电流传感器(或电流传感器)30和电池管理系统(以下称为BMS)40。
电池10可以包括串联和并联电连接的多个电池单元Cell1-Celln。在实施方式中，电池单元可以是可再充电二次电池。预定数量的电池单元可以串联连接以形成电池模块，预定数量的电池模块可以串联连接以形成电池组，并且预定数量的电池组可以并联连接以形成电池库(battery bank)，使得电池库供应期望的电力。
虽然图1示出了其中三个电池单元Cell1-Cell3串联连接的电池10，但是本实用新型不限于此，并且电池10可以包括串联和/或并联连接的多个电池单元Cell1-Celln。在实施方式中，图1所示的三个电池单元Cell1-Cell3中的至少一个可以是有缺陷的异常单元。在下文中，将满足预定标准的电池单元定义为正常单元，将不满足预定标准的有缺陷的电池单元定义为异常单元。此外，包括至少一个异常单元的电池10被定义为有缺陷的电池10或异常电池10。
在图1中，电池10包括串联连接的多个电池单元Cell1-Cell3，并且连接在电池系统A的两个输出端子OUT1和OUT2之间。继电器20连接在电池系统A的正极与第一输出端子OUT1之间，并且电流传感器30连接在电池系统A的负极与第二输出端子OUT2之间。图1中示出的部件以及部件之间的连接关系是示例，并且本实用新型不限于此。
继电器20控制电池系统A与外部装置之间的电连接。当继电器20接通时，电池系统A和外部装置电连接从而进行充电或放电，当继电器20断开时，电池系统A和外部装置电分离。在这种情况下，外部装置可以是向电池10供应电力(或电力)以在充电循环中对电池10充电的充电器，并且可以是电池10在放电循环中对其放电的负载。
电流传感器30串联连接到电池10和外部装置之间的电流路径。电流传感器30可以测量流过电池10的电池电流(即充电电流和放电电流)，并且可以将测量结果传输到BMS40。
在实施方式中，电流传感器30可以在由外部装置的电力对电池10进行充电的充电循环中以预定周期测量电池电流(即，充电电流)，并且可以将测量结果传输到BMS 40。
BMS 40通过布线电连接到电池单元Cell1-Cell3中的每一个。BMS 40可以收集并分析与电池单元有关的各种信息(包括关于电池单元Cell1-Cell3的信息)，使得BMS控制电池单元的充电、放电、保护操作等以及继电器20的操作。
根据实施方式，BMS 40可以使用恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电方法来控制电池10的充电，并且可以基于电池在恒定电压(CV)模式下的电流的变化量来诊断电池的缺陷。
下面将要描述的充电循环可以表示从电池10开始充电时的时间到电池10通过充电达到完全充电状态时的时间的间隔。在充电循环中，充电模式可以包括恒定电流(CC)模式和恒定电压(CV)模式。在这种情况下，电池的完全充电状态不表示电池的充电状态(SOC)变为100％，并且完全充电状态可以被设置为其中电池被安全地使用而不被过度充电的充电状态(例如，80％或85％)。
例如，对于每个充电循环，BMS 40可以以预定周期从电流传感器30接收电池电流的电流值(以下称为电池电流值)。在恒定电压(CV)模式下，BMS 40对与在第N周期接收的第N电池电流值(IN)大于或等于在第(N-1)周期接收的第(N-1)电池电流值(IN-1)的情况相对应的事件(ΔI＝IN-IN-1≥0)(下文称为电流增大事件)进行计数。在这种情况下，即使当事件在一个充电循环中发生多次时，BMS 40也可以增加每个充电循环的计数的数量。也就是说，即使电流增大事件在第一充电循环的恒定电压(CV)模式下发生三次并且电流增大事件在第二充电循环的恒定电压(CV)模式下发生两次，BMS 40也可以通过在第一充电循环和第二充电循环中的每一者中发生一次来确定电流增大事件总共发生两次。
此外，当多个充电循环中的计数之和超过预定参考值(例如，5次)时，BMS 40可以诊断出在电池10中存在有缺陷的电池单元。也就是说，BMS 40可以将电池10诊断为异常电池。在这种情况下，异常电池可以是包括有缺陷的电池单元的电池10。下面将参照图5提供更详细的描述。
图2是示出根据实施方式的用于诊断电池单元的缺陷的电池诊断设备的图。
参照图2，电池诊断设备B包括继电器200、电流传感器300、充电器400和控制器(或控制单元)500。
电池诊断设备B可以是用于诊断电池单元100中的缺陷的设备。例如，电池诊断设备B可以是用于在电池单元100的制造过程的最后步骤中诊断电池单元100的缺陷的设备。在这种情况下，电池单元100可以是可充电的二次电池。也就是说，电池单元100可以对应于包括在图1所示的电池10中的电池单元Cell1-Cell3中的每一个。此外，电池单元100可以包括用于向包括在电池系统A中的各种电子装置供应电力的铅蓄电池(12V)。
继电器200控制电池单元100和充电器400之间的电连接。当继电器200接通时，电池单元100和充电器400电连接，从而进行充电。当继电器200断开时，电池单元100和充电器400电分离。
电流传感器300可以串联连接在电池单元100和充电器400之间，以测量在电池单元100中流动的电流(以下称为单元电流)，并且可以将测量结果传输到控制器500。根据实施方式，电流传感器300可以在由充电器400的电力对电池单元100充电的充电循环中以预定周期测量单元电流，并且可以将测量结果传输到控制器500。
控制器500可以控制继电器200和充电器400以在对电池单元100充电的同时诊断电池单元100中的缺陷。根据实施方式，控制器500可以在使用恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电方法对电池单元100进行充电多次的同时，基于恒定电压(CV)模式下的单元电流的变化量来诊断电池单元100的缺陷。
例如，控制器500可以在每个充电循环的恒定电压(CV)模式下以预定周期从电流传感器300接收单元电流的电流值(以下称为单元电流值)。控制器500对与在第N周期接收的第N单元电流值(IN)大于或等于在第(N-1)周期接收的第(N-1)单元电流值(IN-1)的情况对应的事件(ΔI＝IN-IN-1≥0)(下文称为电流增大事件)进行计数。在这种情况下，即使当在一个充电循环中发生事件多次时，控制器500也可以增加每个充电循环的计数的数量。也就是说，即使电流增大事件在第一充电循环的恒定电压(CV)模式下发生三次并且电流增大事件在第二充电循环的恒定电压(CV)模式下发生两次，控制器500也可以通过在第一充电循环和第二充电循环中的每一者中发生一次来计数(或确定)电流增大事件总共发生两次。此外，当多个充电循环中的计数之和超过预定参考值(例如，5次)时，控制器500可诊断电池单元100中存在有缺陷的电池单元。也就是说，控制器500可以将电池单元100诊断为异常单元。
图3是在人工制造了阳极接头不与引线接触的异常单元被之后，当通过恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电方法对异常单元进行充电时观察电流变化的实验的示例图。
参照图3，例如，充电器400可以在间隔a1中在恒定电流(CC)模式下对电池单元100充电，并且当单元电压达到充电上限电压时，充电器400可以在间隔a2中在恒定电压(CV)模式下对电池单元100充电。
参照图3，当在恒定电压(CV)模式下对有缺陷的电池单元充电时，可发生单元电流跳跃现象。在这种情况下，单元电流跳跃的现象为与上述电流增大事件(ΔI＝IN-IN-1≥0)相对应的现象。作为实验的结果，在总共200个充电循环中的第144充电循环中确认图3中所示的现象，并且单元电流增大(ΔI)的平均值为4.5mA。在这种情况下，单元温度和单元电压示出正常范围内的变化。也就是说，根据图3的实验结果，可以通过恒定电压(CV)间隔中的单元电流的变化量来区分异常单元。
图4是在人工制造了阳极接头不与引线接触的异常单元之后，当通过恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电方法对异常单元进行充电时观察电流变化的实验的另一示例图。
参照图4，例如，充电器400可以在间隔b1中在恒定电流(CC)模式下对电池单元100充电，并且当单元电压达到充电上限电压时，充电器400可以在间隔b2中在恒定电压(CV)模式下对电池单元100充电。
参照图4，当在恒定电压(CV)模式下对有缺陷的电池单元充电时，可发生单元电流跳跃现象。在这种情况下，单元电流跳跃的现象为与上述电流增大事件(ΔI＝IN-IN-1≥0)相对应的现象。作为实验的结果，在总共200个充电循环中的第164充电循环中确认图4中所示的现象，并且单元电流增大(ΔI)的平均值为1.5mA。在这种情况下，单元温度和单元电压示出正常范围内的变化。也就是说，根据图4的实验结果，可以通过恒定电压(CV)间隔中的单元电流的变化量来区分异常单元。
基于这些实验结果，将参照图1、图2和图5详细描述用于电池的缺陷诊断方法、提供用于电池的缺陷诊断方法的电池诊断设备以及提供用于电池的缺陷诊断方法的电池系统。此外，基于图5一起描述用于诊断异常电池的电池诊断设备B和用于诊断包括至少一个异常电池的电池10中的缺陷的电池系统A。
图5是示出根据实施方式的用于诊断电池的缺陷的方法的流程图。
首先，根据实施方式，BMS 40接通继电器20以将外部装置电连接到电池10，并且与外部装置通信，使得电池10在恒定电流(CC)模式下被充电(S110)。
恒定电流(CC)模式是外部装置(例如，充电器)向电池10施加具有预定恒定电流值的电流(即，恒定电流CC)以对电池10充电的模式。当恒定电流(CC)模式继续时，电池10两端的电压(以下称为电池电压)逐渐升高。
在另一实施方式中，参照图2和图5，控制器500接通继电器200并且控制充电器400在恒定电流(CC)模式下对电池单元100充电(S110)。
接下来，当电池电压达到作为预定参考电压的充电上限电压(在S130中为是)时，BMS 40与外部装置通信，使得电池10恒定电压(CV)模式下被充电(S150)。
即使电池电压在电池10被充电时达到参考电压(充电上限电压)，电池也不达到完全充电状态。因此，当电池电压达到参考电压(充电上限电压)时，BMS 40可以与外部装置通信以在恒定电压(CV)模式下对电池10充电。
恒定电压(CV)模式是外部装置(例如，充电器)在维持恒定电池电压的同时对电池10充电的模式。在这种情况下，外部装置可以从BMS 40接收电池电压值，或者可以检查与电池10并联连接的链路电容器(未示出)的两端的电压值，以检查电池电压是否保持恒定。在恒定电压(CV)模式下，电池电压值是恒定的，但是当恒定电压(CV)模式继续时，充电电流逐渐减小。当充电电流减小到几乎为零(0A)时，外部装置结束对电池10的充电。
在另一实施方式中，参照图2和图5，当单元电压达到作为预定参考电压的充电上限电压(在S130中为是)时，控制器500控制充电器400在恒定电压(CV)模式下对电池单元100充电(S150)。
接下来，BMS 40基于在恒定电压(CV)模式下在两个相邻周期中测量的充电电流之间的电流变化量来诊断电池10中的缺陷(S170)。
电流传感器30可以每隔预定周期测量充电电流，并且可以将测量结果传输到BMS40。基于测量结果，BMS 40可以计算在恒定电压(CV)模式下在两个相邻周期中测量的充电电流之间的电流变化量。
在步骤S170中，BMS 40确定充电电流的变化量(ΔI)是否等于或大于零(ΔI≥0)(S171)。
BMS 40在恒定电压(CV)模式下以预定周期从电流传感器30接收充电电流值(电池电流值)。每当BMS 40接收充电电流值时，BMS 40计算作为当前接收的充电电流值(IN)与先前接收的充电电流值(IN-1)之间的差值的充电电流的变化量(ΔI＝IN-IN-1≥0)。此外，BMS40确定充电电流的变化量(ΔI＝IN-IN-1)是否等于或大于零(ΔI＝IN-IN-1≥0)。也就是说，充电电流的变化量(ΔI)等于或大于零(ΔI≥0)的情况可以对应于在第N周期接收的第N电池电流值(IN)大于或等于在第(N-1)周期接收的第(N-1)电池电流值(IN-1)的情况。
参照图3和图4，充电电流的变化量(ΔI)等于或大于零(ΔI≥0)的情况可以对应于单元电流在恒定电压(CV)间隔中跳跃的现象。单元电流在恒定电压(CV)间隔中跳跃的现象可以指示在电池10中包括异常电池。
由于恒定电压(CV)模式是在维持电池电压的同时对电池10充电的充电方法，因此外部装置可以向电池10供应处于稳定状态的充电电流。因此，当在电池单元Cell1-Cell3当中存在预定的有缺陷的电池单元(以下称为异常单元)时，由于异常单元引起的单元电流的变化(电流跳跃现象)也可以影响流过电池单元(即，电池10)的电池电流。
在步骤S170中，作为确定的结果如果不发生充电电流的变化量等于或大于零的情况(在S171中为否)，则BMS 40等待直到接收到对应于下一周期的充电电流值(电池电流值)(S172)。当达到下一周期时，BMS 40重复步骤S171。
在步骤S170中，如果确定充电电流的变化量等于或大于零(在S171中为是)，则BMS40将计数加1(S173)。
根据实施方式，当充电电流的变化量(ΔI)等于或大于零(ΔI≥0)的情况在第N充电循环中发生至少一次时，BMS 40将计数加1。
即使当事件在第N充电循环中发生多次时，BMS 40也可以增大每个第N充电循环的计数数量。例如，即使在第10充电循环中充电电流的变化量(ΔI)等于或大于零(ΔI≥0)的情况发生三次，BMS 40也可以将事件在第10充电循环中发生的次数计数为1次。又例如，即使在第10充电循环中充电电流的变化量(ΔI)等于或大于零(ΔI≥0)的情况发生三次并且在第11充电循环中充电电流的变化量(ΔI)等于或大于零(ΔI≥0)的情况发生两次，BMS40也可以将在第一充电循环至第11充电循环期间事件发生的次数计数为事件通过在第10充电循环和第11充电循环中的每一者中发生一次而发生的总共两个事件。
在步骤S170中，BMS 40基于作为进行充电直到第N充电循环的结果的累积计数(或累积计数数量)来诊断电池10中的缺陷(S174和S175)。
根据实施方式，当累积计数超过预定参考值时，BMS 40可以诊断出电池10有缺陷。例如，重复总共12次充电循环，并且当在第12充电循环中确定累积计数(例如，6次)超过参考值(例如，5次)时，电池10可被诊断为异常电池。
根据另一实施方式，如果充电电流的变化量(ΔI)等于或大于零(ΔI≥0)的事件在多个充电循环中连续发生并且对应于事件的累积计数超过预定参考值，则BMS 40可以诊断出电池10有缺陷。
例如，假设事件在第15充电循环至第20充电循环中发生，同时总共执行了20个充电循环。由于BMS 40确定在第15充电循环至第20充电循环中6个事件连续发生，并且累积计数(例如，6次)超过参考值(例如，5次)，所以BMS 40可以将电池10诊断为异常电池。
在步骤S170中，如果作为进行充电结果直到第N充电循环为止的累积计数不超过参考值(在S174中为否)，则BMS 40可以从步骤S171重复用于诊断电池的缺陷的方法，直到充电完成为止(S176)。
在另一实施方式中，参照图2和图5，控制器500计算在恒定电压(CV)模式下每隔预定周期的充电电流(单元电流)的变化量，并且基于充电电流变化量诊断电池单元100的缺陷(S170)。也就是说，控制器500可以通过执行上述步骤S171至S176来诊断电池单元100的缺陷。
虽然已经结合目前被认为是实际实施方式的内容描述了本实用新型，但是应当理解，本实用新型不限于所公开的实施方式，相反，本实用新型旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (8)

1.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括：
电池，所述电池包括多个电池单元；
电流传感器，所述电流传感器每隔预定周期测量作为流过所述电池的电流的电池电流；以及
电池管理系统BMS，所述BMS计算在充电循环的恒定电压模式下在多个周期当中的两个相邻周期中测量的两个电池电流之间的电流变化量，并且基于所述电流变化量诊断所述电池的缺陷，在所述恒定电压模式中，对所述电池进行充电以使作为所述电池的两端处的电压的电池电压是恒定的，
其中，对于每个充电循环，所述BMS以预定周期从所述电流传感器接收所述电池电流的值。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述BMS通过从在第N周期中测量的第N电池电流的值减去在第(N-1)周期中测量的第(N-1)电池电流的值来计算在每个充电循环的所述恒定电压模式下的所述电流变化量，
其中，当所述电流变化量为零或更大的情况在充电循环中发生至少一次时，所述BMS确定在所述充电循环中发生事件，以使计数加1，并且
其中，所述BMS基于多个充电循环的累积计数来诊断所述电池的缺陷。
3.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于，当所述累积计数超过预定参考值时，所述BMS诊断出所述电池有缺陷。
4.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于，当所述事件在所述充电循环中连续发生并且与连续发生的所述事件相对应的累积计数超过预定参考值时，所述BMS诊断出所述电池有缺陷。
5.一种电池诊断设备，其特征在于，所述电池诊断设备包括：
充电器，所述充电器根据预定充电方法对电池单元进行充电；
电流传感器，所述电流传感器以预定周期测量作为流过所述电池单元的电流的单元电流；以及
控制器，所述控制器计算在充电循环的恒定电压模式下在多个周期当中的两个相邻周期中测量的两个单元电流之间的电流变化量，并且基于所述电流变化量诊断所述电池单元的缺陷，在所述恒定电压模式中，对所述电池单元进行充电以使作为所述电池单元的两端处的电压的单元电压是恒定的，
其中，对于每个充电循环，所述控制器以预定周期从所述电流传感器接收所述单元电流的值。
6.根据权利要求5所述的电池诊断设备，其特征在于，所述控制器通过从在第N周期中测量的第N单元电流的值减去在第(N-1)周期中测量的第(N-1)单元电流的值来计算在每个充电循环的所述恒定电压模式下的所述电流变化量，
其中，当在充电循环中所述电流变化量为零或更大的情况发生至少一次时，所述控制器确定在所述充电循环中发生事件，以使计数加1，并且
其中，所述控制器基于多个充电循环的累积计数来诊断所述电池单元的缺陷。
7.根据权利要求6所述的电池诊断设备，其特征在于，当所述累积计数超过预定参考值时，所述控制器诊断出所述电池单元有缺陷。
8.根据权利要求6所述的电池诊断设备，其特征在于，当所述事件在所述充电循环中连续发生并且与连续发生的所述事件相对应的累积计数超过预定参考值时，所述控制器诊断出所述电池单元有缺陷。
CN202290000688.1U 2021-11-19 2022-09-22 电池诊断设备以及电池系统 Active CN222190868U (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0159978 2021-11-19
KR1020210159978A KR20230073511A (ko) 2021-11-19 2021-11-19 배터리의 결함 진단 방법, 그 방법을 제공하는 배터리 진단 장치 및 배터리 시스템
PCT/KR2022/014206 WO2023090617A1 (ko) 2021-11-19 2022-09-22 배터리의 결함 진단 방법, 그 방법을 제공하는 배터리 진단 장치 및 배터리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN222190868U true CN222190868U (zh) 2024-12-17

Family

ID=86397265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202290000688.1U Active CN222190868U (zh) 2021-11-19 2022-09-22 电池诊断设备以及电池系统

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20230073511A (zh)
CN (1) CN222190868U (zh)
DE (1) DE212022000271U1 (zh)
WO (1) WO2023090617A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002305038A (ja) * 2001-04-05 2002-10-18 Japan Storage Battery Co Ltd 鉛蓄電池の不良判定方法及び鉛蓄電池の充電方法
ATE489757T1 (de) * 2001-05-29 2010-12-15 Canon Kk Verfahren, vorrichtung und programm zur erfassung von internen informationen einer wiederaufladbaren batterie und diese erfassungsvorrichtung enthaltende vorrichtung
JP5381664B2 (ja) * 2009-12-02 2014-01-08 トヨタ自動車株式会社 組電池の異常検出装置
JP2014186007A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Toyota Motor Corp 蓄電システム、制御装置及び異常検出方法
KR102410756B1 (ko) * 2017-08-28 2022-06-20 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩의 전력소비 패턴 학습을 통한 충전 및 방전 제어 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230073511A (ko) 2023-05-26
WO2023090617A1 (ko) 2023-05-25
DE212022000271U1 (de) 2024-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2770606B1 (en) Battery system monitoring device and charge storage device equipped with same
JP4759795B2 (ja) 二次電池の残存容量検知方法
CN104471414B (zh) 电池控制装置
CN101960691B (zh) 电池组的充电装置和电池组的品质判断装置
JP2015073429A (ja) 直列群のバッテリまたはキャパシタのセル充電状態および放電状態の分岐を検出する方法
JP2023548898A (ja) バッテリー診断装置、バッテリー管理システム、バッテリーパック、電気車両及びバッテリー診断方法
JP7174327B2 (ja) 二次電池の状態判定方法
CN111164824A (zh) 电池组的管理装置和电池组系统
JP2003257501A (ja) 二次電池の残存容量計
JP3545367B2 (ja) 組電池の電圧検出装置
US20250138103A1 (en) Battery Diagnosing Apparatus, Battery Pack, Electric Vehicle and Battery Diagnosing Method
KR20250156677A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
CN222190868U (zh) 电池诊断设备以及电池系统
JP7823991B2 (ja) バッテリーの内部短絡診断方法およびその方法を提供するバッテリーシステム
KR101544935B1 (ko) 배터리 전압 측정 장치 및 방법
JP2026511407A (ja) 電池管理装置およびその動作方法
JP4436947B2 (ja) 電池パックおよび電圧バランス測定装置
KR102931488B1 (ko) 결함 있는 배터리 셀의 검출 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 관리 시스템
EP4603854A1 (en) Battery information generating apparatus and method
EP4138260B1 (en) Method for determining the state of health of at least one electric battery
JP7547004B2 (ja) バッテリー管理方法およびこれを適用したバッテリーシステム
EP4191824A1 (en) Method for detecting defective battery cell and battery management system providing same
EP4617689A1 (en) Battery state estimation method and battery system providing same
JP2024080395A (ja) 満充電容量推定方法、および、制御装置
KR20250019892A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant