ES2991598T3

ES2991598T3 - Dispositivo de gestión de baterías, paquete de baterías, sistema de almacenamiento de energía y método de gestión de baterías

Info

Publication number: ES2991598T3
Application number: ES21842313T
Authority: ES
Inventors: Hyun-Jun Lee
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2024-12-04
Anticipated expiration: 2041-07-14
Also published as: US12320862B2; JP7416960B2; CN114945834B; WO2022015062A1; JP2023511028A; US20230044388A1; EP4092434B1; EP4092434A1; KR102701517B1; EP4092434A4; HUE068721T2; KR20220009258A; CN114945834A

Abstract

Un sistema de gestión de baterías según la presente invención comprende: un circuito de medición de voltaje configurado para generar una señal de voltaje que indica el voltaje de celda respectivo de una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie; y una unidad de control. La unidad de control determina, sobre la base de la señal de voltaje, una matriz de observación que comprende una pluralidad de vectores de voltaje de observación que indican el historial de voltaje respectivo de la pluralidad de celdas de batería dentro de una ventana móvil que tiene un tamaño predeterminado. La unidad de control determina una matriz de restauración que comprende una pluralidad de vectores de voltaje de restauración en correspondencia uno a uno con la pluralidad de vectores de voltaje de observación. La unidad de control detecta anomalías de cada una de la pluralidad de celdas de batería sobre la base de una pluralidad de vectores de error absoluto que indican un diferencial entre la pluralidad de vectores de voltaje de observación y la pluralidad de vectores de voltaje de restauración. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de gestión de baterías, paquete de baterías, sistema de almacenamiento de energía y método de gestión de baterías

Sector de la técnica

La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0087749 presentada el 15 de julio de 2020 en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea.

La presente divulgación se refiere a la detección de anomalías en una celda de batería.

Estado de la técnica

Recientemente, se ha producido un rápido aumento en la demanda de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles y, dado el amplio desarrollo de los vehículos eléctricos, los acumuladores para el almacenamiento de energía, los robots y los satélites, se están realizando muchos estudios sobre baterías de alto rendimiento que se puedan cargar y descargar repetidamente.

Actualmente, las baterías disponibles en el mercado incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías de litio y similares y, entre ellas, las baterías de litio presentan un nivel bajo o inexistente de efecto de memoria y, por lo tanto, resultan más llamativas que las baterías de níquel por las ventajas de que se pueden recargar cuando sea conveniente, su tasa de autodescarga es muy baja y su densidad de energía es alta.

Recientemente, con la amplia gama de aplicaciones que requieren alto voltaje, se usa ampliamente un paquete de baterías que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie y en paralelo. A medida que aumenta el número de celdas de batería incluidas en el paquete de baterías, existe una probabilidad cada vez mayor de que se produzca una anomalía en la celda de batería. En consecuencia, existe una creciente necesidad de tecnología de diagnóstico para detectar con precisión una anomalía en la celda de batería.

La técnica relacionada monitorea la información de la celda (por ejemplo, voltaje, corriente, temperatura) que incluye una pluralidad de parámetros asociados con el estado de la celda de batería, y detecta una anomalía de la celda de batería en función del estado operativo (por ejemplo, carga, descarga, reposo) y de la información de celda monitoreada de la celda de batería.

Sin embargo, este método de detección de anomalías requiere un sistema de gestión de baterías (BMS) para monitorear la información de la celda de batería utilizando una pluralidad de sensores, por lo tanto, la detección de anomalías requiere una gran cantidad de cálculos y mucho tiempo. En particular, bajo la estructura en la que la energía del BMS se suministra desde la celda de batería, la energía eléctrica de la celda de batería puede consumirse todo el tiempo durante el funcionamiento del BMS para la detección de anomalías.

Asimismo, la técnica relacionada detecta una anomalía de la celda de batería basándose en los cambios rápidos en la información de la celda de batería en un corto período de tiempo. Sin embargo, la información de la celda de batería defectuosa no siempre cambia rápidamente en poco tiempo, y puede tender a cambiar lentamente durante un largo período de tiempo, por lo tanto, es posible que una anomalía de la celda de batería no se detecte en el momento adecuado. El estado de la técnica pertinente se puede encontrar en los documentos US2007/236182, US2020/182939 y WO2019/138286.

Objeto de la invención

Problema técnico

La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente y, por lo tanto, la presente divulgación pretende proporcionar un sistema de gestión de baterías, un método de gestión de baterías, un paquete de baterías y un sistema de almacenamiento de energía que utiliza un voltaje de celda de cada una de una pluralidad de celdas de batería incluidas en un paquete de baterías como un único parámetro para la detección de anomalías.

La presente divulgación pretende, además, proporcionar un sistema de gestión de baterías, un método de gestión de baterías, un paquete de baterías y un sistema de almacenamiento de energía que genera una matriz de observación que es un conjunto de datos que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de observación que indican un cambio en el voltaje de celda de cada una de una pluralidad de celdas de batería, recupera la matriz de observación utilizando al menos uno de una pluralidad de componentes principales de la matriz de observación, y detecta con precisión una anomalía de cada celda de batería a partir de una diferencia entre un conjunto de datos antes de la recuperación y un conjunto de datos después de la recuperación.

Estos/as y otros/as objetos y ventajas de la presente divulgación se entenderán mediante la siguiente descripción y serán evidentes a partir de las realizaciones de la presente divulgación. Además, se entenderá fácilmente que los objetivos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse mediante los medios expuestos en las reivindicaciones adjuntas y una combinación de los mismos.

Solución técnica

Un sistema de gestión de baterías según un aspecto de la presente divulgación sirve para detectar una anomalía de cada una de una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie. El sistema de gestión de baterías incluye un circuito de medición de voltaje, configurado para generar una señal de voltaje que indica el voltaje de cada celda de batería, y una unidad de control. La unidad de control está configurada para determinar una matriz de observación que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de observación que indican un historial de voltaje de cada una de la pluralidad de celdas de batería medido varias veces en series de tiempo en una ventana móvil que tiene un tamaño predeterminado basado en la señal de voltaje. La unidad de control está configurada para determinar una matriz de recuperación que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de recuperación correspondientes a la pluralidad de vectores de voltaje de observación en una relación uno a uno. La unidad de control está configurada para determinar una pluralidad de vectores de error absoluto que indican una diferencia entre la pluralidad de vectores de voltaje de observación y la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación. La unidad de control está configurada para detectar una anomalía de cada una de la pluralidad de celdas de batería en función de la pluralidad de vectores de error absoluto.

La unidad de control puede estar configurada para extraer una primera submatriz, una segunda submatriz y una tercera submatriz de la matriz de observación utilizando un algoritmo de descomposición matricial. La primera submatriz es una matriz ortogonal que incluye una pluralidad de vectores de componentes principales que indican información de varianza de la matriz de observación. La segunda submatriz es una matriz diagonal que incluye una pluralidad de valores singulares que indican información factorial descriptiva de la pluralidad de vectores de componentes principales para la información de varianza. La tercera submatriz es una matriz ortogonal que incluye una pluralidad de vectores de coeficientes que indican información de dependencia de la pluralidad de vectores de voltaje de observación en la pluralidad de vectores de componentes principales. La unidad de control puede estar configurada para seleccionar al menos uno de la pluralidad de valores singulares utilizando una condición de recuperación predeterminada. La unidad de control puede configurarse para transformar la primera submatriz, la segunda submatriz y la tercera submatriz en una primera matriz de aproximación, una segunda matriz de aproximación y una tercera matriz de aproximación basándose en el al menos un valor singular seleccionado. La unidad de control puede estar configurada para determinar la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación multiplicando la primera matriz de aproximación, la segunda matriz de aproximación y la tercera matriz de aproximación.

La unidad de control puede estar configurada para seleccionar cada uno de un número umbral de valores singulares de la pluralidad de valores singulares en orden descendente.

La unidad de control puede configurarse para seleccionar del primero al késimo valores singulares de la pluralidad de valores singulares cuando una relación entre el késimo valor singular y la suma de la pluralidad de valores singulares es igual o mayor que la primera relación de umbral y una relación entre el uésimo valor singular y la suma de la pluralidad de valores singulares es menor que la primera relación umbral. K es un número natural menor que n, u es k+1, n es un número total de la pluralidad de celdas de batería, y el késimo valor singular es un késimo mayor valor singular entre la pluralidad de valores singulares.

La unidad de control puede configurarse para seleccionar del primero al qésimo valores singulares de la pluralidad de valores singulares cuando una relación entre la suma del primero al qésimo valores singulares y la suma de la pluralidad de valores singulares es igual o mayor que una segunda relación umbral, y una relación entre la suma del primero al pésim° valores singulares y la suma de la pluralidad de valores singulares es menor que la segunda relación umbral. Q es un número natural igual o mayor que 2 y menor que n, p es q-1, n es un número total de la pluralidad de celdas de batería, y el qésimo valor singular es un qésimo mayor valor singular entre la pluralidad de valores singulares.

La unidad de control puede estar configurada para detectar que cada celda de batería correspondiente a cada vector de error absoluto, que incluye al menos un componente fuera de un intervalo de error absoluto predeterminado entre la pluralidad de vectores de error absoluto, está defectuosa.

La unidad de control puede estar configurada para determinar un intervalo de error relativo basándose en la pluralidad de vectores de error absoluto. La unidad de control puede estar configurada para detectar que cada celda de batería correspondiente a cada vector de error absoluto, que incluye al menos un componente fuera del intervalo de error relativo entre la pluralidad de vectores de error absoluto, está defectuosa.

La unidad de control puede estar configurada para emitir un mensaje de falla que indica una situación de recuperación imposible cuando una relación entre un valor máximo y un valor mínimo dentro de la pluralidad de valores singulares es menor que una relación preestablecida.

Un bloque de batería de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación incluye el aparato de gestión de baterías.

Un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación incluye el paquete de baterías.

Un método de gestión de baterías según otro aspecto más de la presente divulgación es para detectar una anomalía de cada una de una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie. El método de gestión de baterías incluye determinar una matriz de observación que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de observación que indican un voltaje de cada una de la pluralidad de celdas de batería medido varias veces en series de tiempos en una ventana móvil que tiene un tamaño predeterminado, determinar una matriz de recuperación que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de recuperación correspondientes a la pluralidad de vectores de voltaje de observación en una relación de uno a uno, determinar una pluralidad de vectores de error absoluto que indican una diferencia entre la pluralidad de vectores de voltaje de observación y la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación, y detectar una anomalía de cada una de la pluralidad de celdas de batería basándose en la pluralidad de vectores de error absoluto.

Efectos ventajosos

De acuerdo con al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, solo se utiliza el voltaje de la celda, y no la corriente o la temperatura, para detectar una anomalía de cada una de una pluralidad de celdas de batería incluidas en un paquete de baterías, reduciendo así la cantidad de cálculo, tiempo y potencia necesarios para la detección de anomalías.

De acuerdo con al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, al detectar una anomalía en cada celda de batería, después de generar una matriz de observación que es un conjunto de datos que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de observación que indican un cambio dependiente del tiempo en el voltaje de celda de cada una de la pluralidad de celdas de batería, y recuperar la matriz de observación utilizando al menos uno de la pluralidad de componentes principales de la matriz de observación, se puede detectar con precisión una anomalía de cada una de la pluralidad de celdas de batería utilizando una diferencia entre un conjunto de datos antes de la recuperación y un conjunto de datos después de la recuperación.

Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente y los expertos en la técnica entenderán claramente estos y otros efectos a partir de las reivindicaciones adjuntas.

Descripción de las figuras

Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la descripción detallada de la presente divulgación que se describe a continuación, sirven para proporcionar una mayor comprensión de los aspectos técnicos de la presente divulgación y, por lo tanto, la presente divulgación no debe interpretarse como limitada a los dibujos.

La FIG. 1 es un diagrama que muestra a modo de ejemplo una configuración de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con la presente divulgación.

La FIG. 2 es un gráfico que muestra a modo de ejemplo un cambio en el voltaje de una celda de batería a lo largo del tiempo.

La FIG. 3 es un diagrama al que se hace referencia al describir una matriz de observación de ejemplo como un conjunto de datos que indica un historial de voltaje de una celda de batería que se muestra en la FIG. 2.

La FIG. 4 es un diagrama al que se hace referencia para describir una matriz de recuperación de ejemplo como resultado de la recuperación de la matriz de observación de la FIG. 3.

La FIG. 5 es un diagrama al que se hace referencia para describir un cambio de voltaje indicado por una matriz de observación y un cambio de voltaje indicado por una matriz de recuperación.

La FIG. 6 es un diagrama al que se hace referencia para describir un error entre la matriz de observación y la matriz de recuperación que se muestra en la FIG. 5.

La FIG. 7 es un diagrama de flujo que muestra a modo de ejemplo un método de gestión de baterías de acuerdo con una primera realización de la presente divulgación.

La FIG. 8 es un diagrama de flujo que muestra a modo de ejemplo un método de gestión de baterías de acuerdo con una segunda realización de la presente divulgación.

Descripción detallada de la invención

En lo sucesivo, las realizaciones preferidas de la presente divulgación se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, se debería entender que no se debe interpretar que los términos o las palabras que se usan en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas están limitados a significados generales y del diccionario, sino que deben interpretarse en función de los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación considerando que el inventor puede definir los términos apropiadamente para una mejor explicación.

Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones que se muestran en los dibujos son únicamente una realización más preferente de la presente divulgación, pero no pretenden describir exhaustivamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que, en el momento en que se presentó la solicitud, podrían haberse hecho en la misma diversas modificaciones y otras realizaciones equivalentes.

Los términos que incluyen un número ordinal, tales como "primero/a", "segundo/a" y similares, se usan para distinguir un elemento de otro entre diversos elementos, pero sin pretender limitar los elementos mediante dichos términos. A menos que el contexto indique claramente lo contrario, se entenderá que el término "comprende", cuando se usa en esta memoria descriptiva, especifica la presencia de elementos mencionados, pero no excluye la presencia o adición de uno o más otros elementos. Adicionalmente, la expresión "unidad de control", como se usa en el presente documento, se refiere a una unidad de procesamiento de al menos una función u operación, y esto puede implementarse mediante hardware o software de forma individual o en combinación.

Además, a lo largo de toda la memoria descriptiva, se entenderá, además, que, cuando se hace referencia a un elemento "conectado a" otro elemento, este puede estar conectado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios.

La FIG. 1 es un diagrama que muestra a modo de ejemplo una configuración de un sistema 1 de almacenamiento de energía de acuerdo con la presente divulgación.

Haciendo referencia a la FIG. 1, el sistema 1 de almacenamiento de energía incluye un paquete 10 de baterías, un interruptor 20 y un sistema 30 de conversión de energía.

El paquete 10 de baterías incluye un terminal positivo P+, un terminal negativo P-, un grupo 11 de celdas y un sistema 100 de gestión de baterías. El grupo 11 de celdas incluye una pluralidad de celdas de batería BC<1>~ BC<n>conectadas eléctricamente en serie entre el terminal positivo P+ y el terminal negativo P-. El signo de referencia 'n' es un número natural igual o superior a 2 que indica el número total de celdas de batería. En lo sucesivo, al proporcionar la descripción en común a la pluralidad de celdas de batería BC<1>~ BC<n>, el signo de referencia 'BC' se utiliza para indicar una celda de batería.

El terminal positivo y el terminal negativo de cada celda de batería BC están acoplados eléctricamente a otra celda de batería BC a través de un conductor tal como una barra colectora. Cada celda de batería BC puede ser una celda de batería de iones de litio. La celda de batería BC no está limitada a un tipo particular e incluye cualquier tipo de celda de batería que pueda recargarse repetidamente.

El interruptor 20 está instalado en una línea de alimentación PL para el paquete 10 de baterías. Mientras el interruptor 20 está encendido, es posible la transferencia de energía desde cualquiera de los paquetes 10 de baterías y el sistema de conversión 30 de energía al otro. El interruptor 20 puede realizarse combinando al menos uno de los dispositivos de interrupción conocidos, tales como un relé y un transistor de efecto de campo (FET). Una unidad 140 de control puede controlar el encendido/apagado del interruptor 20 según la condición del grupo 11 de celdas.

El sistema de conversión 30 de energía está acoplado operativamente al sistema de gestión 100 de batería a través de un controlador 2 de alto nivel. Acoplado operativamente se refiere a conectado directa o indirectamente para transmitir y recibir una señal en una o dos direcciones. El sistema de conversión 30 de energía puede producir la energía de corriente continua para la carga del grupo 11 de celdas a partir de la energía de corriente alterna suministrada por una red eléctrica 40. El sistema de conversión 30 de energía puede producir energía de corriente alterna a partir de la energía de corriente continua del paquete 10 de baterías.

El sistema 100 de gestión de baterías incluye un circuito 110 de medición de voltaje y la unidad 140 de control. El sistema 100 de gestión de baterías puede incluir además al menos uno de un sensor 120 de corriente, un sensor 130 de temperatura o una unidad 150 de interfaz.

El circuito 110 de medición de voltaje está previsto para ser conectado eléctricamente al terminal positivo y al terminal<negativo de cada celda de batería>B<c>.<El circuito 110 de medición de voltaje está configurado para medir un voltaje a>través de cada celda de batería BC y emitir una señal a la unidad 140 de control que indica el voltaje medido.

El sensor 120 de corriente está conectado eléctricamente en serie al grupo 11 de celdas a través de la línea de alimentación PL. Por ejemplo, se puede utilizar una resistencia de derivación o un dispositivo de efecto Hall como sensor 120 de corriente. El sensor 120 de corriente está configurado para detectar la corriente que fluye a través del grupo 11 de celdas y emitir a la unidad 140 de control una señal que indica la corriente detectada.

El sensor 130 de temperatura está dispuesto en un intervalo de distancia predeterminado del grupo 11 de celdas. Por ejemplo, se puede utilizar un termopar como sensor 130 de temperatura. El sensor 130 de medición de temperatura está configurado para medir la temperatura del grupo 11 de celdas y enviar a la unidad 140 de control una señal indicativa de la temperatura medida.

La unidad 140 de control está operativamente acoplada con el interruptor 20, el circuito 110 de medición de voltaje, el sensor 120 de corriente, el sensor 130 de temperatura y/o la unidad 150 de interfaz.

La unidad 140 de control puede implementarse físicamente utilizando al menos uno de circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC), procesadores de señales digitales (DSP), dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD), dispositivos lógicos programables (PLD), matrices de puertas programables en campo (FPGA), microprocesadores o unidades eléctricas para llevar a cabo otras funciones.

La unidad 140 de control puede tener una memoria integrada en la misma. La memoria puede almacenar previamente una variedad de programas y datos necesarios para realizar métodos de gestión de baterías según realizaciones como las que se describen a continuación. La memoria puede incluir, por ejemplo, al menos un tipo de medio de almacenamiento, tipo memoria flash, tipo disco duro, tipo disco de estado sólido (SSD), tipo unidad de disco de silicio (SDD), tipo microtarjeta multimedia, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria estática de acceso aleatorio (SRAM), memoria de solo lectura (ROM), memoria programable de solo lectura borrable eléctricamente (EEPROM) o memoria programable de solo lectura (PROM).

La unidad 150 de interfaz puede acoplarse con el controlador 2 de alto nivel del sistema 1 de almacenamiento de energía para permitir la comunicación entre los mismos. La unidad 150 de interfaz puede transmitir un mensaje desde el controlador 2 de alto nivel a la unidad 140 de control, y transmitir un mensaje desde la unidad 140 de control al controlador 2 de alto nivel. El mensaje procedente de la unidad 140 de control puede incluir información para notificar una falla de cada celda de bateríaC. La comunicación entre la unidad 150 de interfaz y el controlador 2 de alto nivel puede llevarse a cabo utilizando, por ejemplo, una red cableada tal como una red de área local (LAN), una red de área de controlador (CAN), y una red inalámbrica en cadena y/o de campo cercano tales como Bluetooth, Zigbee y Wi-Fi. La unidad 150 de interfaz puede incluir un dispositivo de salida (por ejemplo, una pantalla, un altavoz) para proporcionar la información recibida de la unidad 140 de control y/o del controlador 2 de alto nivel en un formato reconocible. El controlador 2 de alto nivel puede controlar el sistema 30 de conversión de energía basándose en la información de celda (por ejemplo, voltaje de celda, corriente, temperatura, SOC, anomalía de cada celda de batería) recopilada a través de la comunicación con el sistema 100 de gestión de baterías.

La unidad 140 de control puede ejecutar un modo de diagnóstico para detectar una anomalía de la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BC<n>. El período de tiempo durante el cual la unidad 140 de control ejecuta el modo de diagnóstico puede denominarse 'período de diagnóstico'. La unidad 140 de control puede ejecutar el modo de diagnóstico mientras el grupo 11 de celdas se mantiene en un estado diagnosticable predeterminado (por ejemplo, estado de reposo, estado de carga de corriente constante, estado de carga de voltaje constante).

La FIG. 2 es un gráfico que muestra a modo de ejemplo un cambio en el voltaje de la celda de batería a lo largo del tiempo, y la FIG. 3 es un diagrama al que se hace referencia al describir una matriz de observación de ejemplo como un conjunto de datos que indica un historial de voltaje de la celda de batería que se muestra en la FIG. 2.

La unidad 140 de control determina un valor de voltaje de un voltaje de celda de cada una de la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BC<n>en un intervalo de tiempo preestablecido basándose en la señal de voltaje del circuito 110 de medición de voltaje y registra el valor de voltaje determinado en la memoria. El intervalo de tiempo preestablecido puede ser igual a la duración de un período de detección de anomalía (duración) como se describe a continuación.

La unidad 140 de control determina una matriz de observación X que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de observación X<1>~X<n>que indican un cambio en el voltaje de celda de cada una de la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BC<n>medido en el intervalo de tiempo preestablecido en una ventana móvil 200 que tiene un tamaño predeterminado utilizando la ventana móvil 200. El tamaño de la ventana móvil 200 puede preestablecerse o ajustarse mediante la unidad 140 de control.

En la ventana móvil 200, el voltaje de celda de la celda de batería BC puede medirse mediante el circuito 110 de medición de voltaje m veces (m es un número natural igual o superior a 2) en series de tiempos, y los voltajes de celda medidos pueden registrarse en la memoria mediante la unidad 140 de control. Por ejemplo, cuando el tamaño de la ventana móvil 200 = 200 segundos y el intervalo de tiempo = 1 segundo, m=200, y por lo tanto el voltaje de celda de cada celda de batería BC se mide 200 veces en la ventana móvil 200.

Haciendo referencia a la FIG. 2, una curva 210 muestra a modo de ejemplo un cambio en el voltaje de celda de la j<ésima>celda de batería BC<j>entre la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BC<n>a lo largo del tiempo. En cuanto a la FIG.

2, t<1>y t<m>son el punto temporal de inicio y de finalización de la ventana móvil 200, respectivamente. La curva 210 puede basarse en el voltaje de celda medido cuando la j<ésima>celda de batería BC<j>está en estado defectuoso. El estado defectuoso puede ser, por ejemplo, un estado que desencadena un comportamiento anormal del voltaje de celda, tal como un cortocircuito interno.

En lo sucesivo, se describirá una operación de detección de anomalías según la presente divulgación sobre la base de la j<ésima>celda de batería BC<j>. La descripción de la j<ésima>celda de batería BC<j>puede aplicarse en común a las celdas de batería BC restantes de la pluralidad de celdas de batería BC~BC<n>.

Haciendo referencia a la FIG. 3, la matriz de observación X es una matriz m*n que incluye m filas y n columnas. En lo sucesivo, por conveniencia de la descripción, supongamos que m es mayor que n, i es un número natural igual o mayor que 1 e igual o menor que m, y j es un número natural igual o mayor que 1 e igual o menor que n.

Los n vectores de columna de la matriz de observación X pueden corresponder a la pluralidad de vectores de voltaje de observación X<1>-X<n>en una relación de uno a uno. Es decir, cada uno de la pluralidad de vectores de voltaje de observación X<1>-X<n>es un vector de columna de la matriz de observación X que tiene m elementos (voltajes de celda medidos). El j<ésimo>vector de voltaje de observación X<j>es una matriz de series temporales de voltajes de celda de la j<ésima>celda de batería BC<j>medidos m veces en la ventana móvil 200, es decir, una serie de tiempos de los voltajes de celda medidos de la j<ésima>celda de batería BC<j>. El j<ésimo>vector de voltaje de observación X<j>puede ser el j<ésimo>vector de columna de la matriz de observación X. Con referencia a la FIG. 2, en la matriz de observación X, 'x<ij>' es un elemento (puede denominarse 'dato' o 'componente') que indica el voltaje de celda de la j<ésima>celda de batería BC<j>medido en el i<ésimo>tiempo en la ventana móvil 200. Es decir, x<ij>puede ser el voltaje de celda medido de la j<ésima>celda de batería BC<j>indexado al i<ésimo>tiempo de medición de la ventana móvil 200.

La unidad 140 de control puede extraer una primera submatriz A, una segunda submatriz B y una tercera submatriz C<T>a partir de la matriz de observación X utilizando descomposición matricial. Un algoritmo de descomposición matricial puede incluir, por ejemplo, descomposición en valores singulares (SVD) y análisis de componentes principales (PCA). En la memoria descriptiva, el superíndice 'T' al lado derecho de la matriz indica una matriz transpuesta. Como se muestra, el producto de multiplicar la primera submatriz A, la segunda submatriz B y la tercera submatriz C<T>es igual a la matriz de observación X.

La primera submatriz A es una matriz m*m. La segunda submatriz B es una matriz m*n. La tercera submatriz C<T>es una matriz n*n.

La primera submatriz A es una matriz ortogonal e incluye una pluralidad de vectores de componentes principales A<1>~A<m>. Cada vector de componente principal de la pluralidad de vectores de componentes principales A<1>~A<m>puede denominarse 'vector singular izquierdo' y puede ser un vector de columna de la primera submatriz A que tiene m elementos. Es decir, la primera submatriz A puede expresarse como a continuación.

Entre la pluralidad de vectores de componentes principales A<1>~A<m>, los vectores de componentes principales A<1>~A<n>indican información de varianza de la matriz de observación X. Los vectores de componentes principales A<n+1>~ A<m>restantes de la pluralidad de vectores de componentes principales A<1>~A<m>puede ser redundante al describir la información de varianza de los vectores de observación X. El j<ésimo>vector A<j>de componentes principales corresponde a una dirección axial en la que la varianza de los elementos de la matriz de observación X es la j<ésima>más grande. Es decir, cuando los elementos de la matriz de observación X se asignan al eje de cada uno de la pluralidad de vectores de componentes principales A<1>~A<m>una vez, la varianza de los elementos de la matriz de observación X a lo largo del eje del j<ésimo>vector de componentes principales A<j>puede ser el j<ésimo>más grande.

Como la magnitud de la varianza del j<ésimo>vector de componentes principales A<j>es más grande, ello indica que el j<ésimo>vector de componentes principales A<j>tiene un factor descriptivo mayor para una distribución de elementos de la matriz de observación X. A medida que aumenta el factor descriptivo del j<ésimo>vector de componentes principales A<j>, el j<ésimo>vector de componentes principales A<j>contiene una mayor cantidad de información asociada con las características comunes del comportamiento del voltaje (por ejemplo, características de comportamiento de voltaje normal) de la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BC<n>en la ventana móvil 200. Por el contrario, a medida que disminuye la magnitud de la varianza del j<ésimo>vector de componentes principales A<j>, el factor descriptivo es menor, es decir, el j<ésimo>vector de componentes principales A<j>contiene una mayor cantidad de información asociada con características ruidosas (por ejemplo, un estado defectuoso).

La segunda submatriz B es una matriz diagonal e incluye una pluralidad de valores singulares bn~b<nn>como elementos de una diagonal principal. Es decir, la segunda submatriz B puede expresarse como a continuación.

Donde i£j, b<ij>es 0, b<jj>es el j<ésimo>valor singular.

Es decir, el valor de los elementos excepto los n elementos de la diagonal principal entre el total de m*n elementos de la segunda submatriz B es 0. El valor singular b<jj>de la segunda submatriz B indica el factor descriptivo del j<ésimo>vector de componentes principales A<j>. La pluralidad de valores singulares b<n>~b<nn>puede satisfacer la siguiente relación: b<n>> b<22>> ... >b<nn>> 0. Es decir, la pluralidad de valores singulares b<n>~b<nn>puede denominarse del primero al n<és¡mo>valores singulares en orden descendente, y b<jj>puede ser el j<és¡m°>mayor valor singular entre la pluralidad de valores singulares b~b<nn>.

La pluralidad de valores singulares b~b<nn>indica la información del factor descriptivo de la pluralidad de vectores de componentes principales A~A<n>.

La tercera submatriz C<T>es una matriz ortogonal e incluye una pluralidad de vectores de coeficientes C~C<nT>. Cada uno de la pluralidad de vectores de coeficientes C~C<nT>puede denominarse 'vector singular derecho' y puede ser un vector de fila de la tercera submatriz C<T>que tiene n componentes. La tercera submatriz C<T>puede expresarse como a continuación.

La pluralidad de vectores de coeficientes C~C<nT>indica información de dependencia de la pluralidad de vectores de voltaje de observación X~X<n>sobre la pluralidad de vectores de componentes principales A~A<n>. Es decir, la magnitud en la que se ve afectado el voltaje de celda de la j<ésima>celda de batería BC<j>por el j<®5™>vector de componentes principales A<j>entre la pluralidad de vectores de componentes principales A~A<n>se establece por el j<és>¡<mo>vector de coeficiente C<jT>.

La matriz de observación X puede ser igual al producto de multiplicar la primera submatriz A, la segunda submatriz B y la tercera submatriz C<T>, y satisface la relación mediante la siguiente Ecuación i.

<Ecuación 1>

<X = [* x X2 ... Xn ] =>Yipjj<X Aj x CjT)>

}= 1

En la Ecuación i, A<j>se trata como una matriz (m * i) y C<jT>se trata como una matriz ( i*n ).

La unidad i40 de control determina una pluralidad de vectores de tensión de recuperación X'-X<n>' correspondiente a la pluralidad de vectores de voltaje de observación X-X<n>en una relación uno a uno basándose en la pluralidad de vectores de voltaje de observación X-X<n>.

Específicamente, la unidad i40 de control selecciona el número de valores singulares de i o mayor y menor que n que satisfacen una o más condiciones de recuperación predeterminadas de la pluralidad de valores singulares b~b<nn>. La condición de recuperación es obtener al menos un valor singular que se utilizará para aproximar (recuperar) la matriz de observación X entre n valores singulares b~b<nn>. La condición de recuperación puede ser la siguiente.

(1) un número umbral de valores singulares entre la pluralidad de valores singulares b~b<nn>en orden descendente Por ejemplo, cuando el número umbral es r, que es un número natural menor que n, los valores singulares b~b<rr>pueden seleccionarse entre la pluralidad de valores singulares b~b<nn>.

(2) los valores singulares que tienen una relación (el factor descriptivo) con la suma total de la pluralidad de valores singulares b~b<nn>que sea igual o mayor que una primera relación umbral (por ejemplo, 0,04)

Por ejemplo, k es un número natural menor que n, donde u=k+i, b<kk>/(b+ b<22>+ ... b<nn>) s primera relación umbral > b<uu>/(b+ b<22>+ ... b<nn>), pueden seleccionarse los valores singulares b~b<kk>.

(3) una relación entre una suma parcial de la pluralidad de valores singulares b~b<nn>en orden descendente y la suma total de la pluralidad de valores singulares b~b<nn>que sea igual o mayor que una segunda relación umbral (por ejemplo, 0,997)

Por ejemplo, q es un número natural menor que n e igual o mayor que 2, donde p=q-i, (b+ b<22>+<...>+ b<pp>+ b<qq>)/(b+ b<22>+<...>+ b<nn>) s segunda relación umbral > (b+ b<22>+<...>+ b<pp>)/(b+ b<22>+ ... b<nn>), pueden seleccionarse los valores singulares b~b<qq>.

Cuando se selecciona al menos un valor singular que satisface al menos una de las condiciones de recuperación (i), (2) y (3) descritas anteriormente, la unidad i40 de control puede determinar la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación X'-X<n>' mediante la aproximación de la pluralidad de vectores X-X<n>de voltaje de observación utilizando un conjunto de valores singulares seleccionados.

Antes de seleccionar los valores singulares que satisfacen las condiciones de recuperación, la unidad i40 de control puede calcular una relación entre un valor máximo by un valor mínimo b<nn>de la pluralidad de valores singulares b~b<nn>. Cuando la relación entre el valor máximo by el valor mínimo b<nn>es menor que una relación predeterminada (por ejemplo, 200 %), la unidad i40 de control puede emitir un mensaje de error indicando una situación de recuperación imposible. La situación de recuperación imposible es una situación en la que no existe una diferencia explícita en el factor descriptivo entre la pluralidad de vectores A~A<n>de componentes principales. Es decir, en la situación de recuperación imposible, ninguno de la pluralidad de vectores de componentes principales A~A<n>incluye de manera suficiente información asociada con las características de comportamiento de voltaje común de la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BCn. La causa de la situación de recuperación imposible puede ser, por ejemplo, un mal funcionamiento del circuito de medición de voltaje y una anomalía en el número de celdas de batería Bc que excede una relación predeterminada entre la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BCn.

Cuando la relación entre el valor máximo bu y el valor mínimo bnn es menor que la relación predeterminada, la unidad 140 de control puede aumentar el tamaño de la ventana móvil 200 en un tiempo predeterminado en el siguiente ciclo. La razón para aumentar el tamaño de la ventana móvil 200 es reflejar suficientemente las características de comportamiento de voltaje común de la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BCn en los vectores de observación X.

En lo sucesivo, cuando w es un número natural menor que n, se supone que los valores singulares bñ bww se seleccionan de la pluralidad de valores singulares bñ bnn por la una o más condiciones de recuperación. Cada uno de los valores singulares bñ bww seleccionado de la pluralidad de valores singulares bñ bnn puede denominarse valor singular de interés. Los valores singulares restantes excepto el valor singular de interés entre la pluralidad de valores singulares bñ bnn son valores singulares que tienen menos correlación con las características de comportamiento de voltaje común de la pluralidad de celdas de batería BC<1>~BCn.

La FIG. 4 es un diagrama al que se hace referencia para describir una matriz de recuperación de ejemplo como resultado de la recuperación de la matriz de observación de la FIG. 3, la FIG. 5 es un diagrama al que se hace referencia para describir un cambio de voltaje indicado por la matriz de observación y un cambio de voltaje indicado por la matriz de recuperación, y la FIG. 6 es un diagrama al que se hace referencia para describir un error entre la matriz de observación y la matriz de recuperación que se muestra en la FIG. 5.

Haciendo referencia a la FIG. 4, la unidad 140 de control puede transformar la primera submatriz A, la segunda submatriz B y la tercera submatriz CT en una primera matriz de aproximación A', una segunda matriz de aproximación B' y una tercera matriz de aproximación CT' basándose en los valores singulares bñ bww de interés.

La primera matriz de aproximación A' es una matriz m*w que incluye cada uno del primero al wenésimo vectores de componentes principales A<1>~Aw de la primera submatriz A como vector columna. Es decir, la primera matriz de aproximación A' es el resultado de eliminar los vectores de componentes principales Aw+<1>~An de la primera submatriz A.

La segunda matriz de aproximación B' es una matriz w*w que incluye los valores singulares bñ bww de interés como componente diagonal principal. Es decir, la segunda matriz de aproximación B' es el resultado de cambiar a 0 los componentes diagonales principales restantes de la segunda submatriz B excepto los valores singulares bñ bww de interés.

La tercera matriz de aproximación CT' es una matriz w*n que incluye cada uno del primero al wésimo vectores de coeficientes C<1>T~CwT de la tercera submatriz CT como vector de fila. Es decir, la tercera matriz de aproximación CT' es el resultado de eliminar los vectores de fila Cw+<1>T~CnT de la tercera submatriz CT.

La unidad 140 de control puede determinar la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación XV-Xn' en la primera matriz de aproximación A', la segunda matriz de aproximación B' y la tercera matriz de aproximación CT'. Específicamente, la unidad 140 de control puede determinar la matriz de recuperación X' multiplicando la primera matriz de aproximación A', la segunda matriz de aproximación B' y la tercera matriz de aproximación CT'. La matriz de recuperación X' es el resultado de recuperar la matriz de observación X utilizando solo del primero al wésimo vectores de componentes principales A<1>~Aw correspondientes a los valores singulares de interés bñ bww de entre el primero al mésimo vectores de componentes principales A<1>~Am.

La matriz de recuperación X' es una matriz m*n e incluye la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación XV~Xn' como vectores de columna. La matriz de recuperación X' puede satisfacer la relación de la siguiente Ecuación 2.

<Ecuación 2>

W

X' =[X /x ; ... xn'] = £ ( & xa}<x>c /)

j =i

En la Ecuación 2, Aj se trata como una matriz (m*1) y CjT se trata como una matriz (1*n).

La unidad 140 de control detecta una anomalía de la jésima celda de batería BCj basándose en el vector de voltaje de observación Xj y el vector de voltaje de recuperación Xj' correspondientes entre sí.

Haciendo referencia a la FIG. 5, una curva 510 indica un cambio en el voltaje de la celda de la jésima celda de batería BCj a lo largo del tiempo, y es igual a la curva 210 de la FIG. 2. Una curva 520 indica un cambio en el voltaje de celda de la jésima celda de batería BCj indicado por el vector de voltaje de recuperación Xj' a lo largo del tiempo.

La unidad 140 de control determina un primer a un n<és¡m°>valores de referencia asociados con la primera a la n<ésima>celdas de batería BC~BC<n>en una relación de uno a uno. El j<®5™>vector de error absoluto corresponde a una diferencia entre el j<®5™>vector de voltaje de observación X<j>y el j<®5™>vector de voltaje de recuperación X<j'>. Una curva 610 de la FIG. 6 indica el j<®5™>vector de error absoluto. Es decir, la curva 610 indica un cambio en la diferencia entre la curva 510 y la curva 520 a lo largo del tiempo.

El jfevector 610 de error absoluto incluye cada una de la primera a la m<ésima>diferencias de voltaje AV<1 j>~AV<mj>como componente. La i<ésima>diferencia de voltaje AV<y>es x<y>- x<y'>, es decir, una diferencia entre el i<®5™>elemento x<ij>del vector de voltaje de observación X<j>y el i<®5™>elemento x<ij'>del vector de voltaje de recuperación X<j'>. El i<®5™>elemento x<ij>indica el voltaje de celda de la j<ésima>celda de batería BC<j>medido en el i<®5™>tiempo en la ventana móvil 200. El i^™ elemento x<ij'>indica el resultado de recuperación del i*^™ elemento x<ij>.

La unidad 140 de control puede determinar un intervalo de error relativo R<2>en cada duración de medición del voltaje de la celda en la ventana móvil 200 basándose en el primero al n<®5™>vectores de error absoluto.

En cada duración de medición (por ejemplo, el punto temporal t), la mediana del intervalo de error relativo R<2>puede ser un promedio de los elementos del primero al n<®5™>vectores de error absoluto indexados a la duración de medición correspondiente. El límite superior del intervalo de error relativo R<2>puede ser un valor obtenido sumando a la mediana el producto de multiplicar la desviación estándar de los elementos del primero al n<®5™>vectores de error absoluto por un peso predeterminado (por ejemplo, 3). El límite inferior del intervalo de error relativo R<2>puede ser un valor obtenido al restar de la mediana el producto de multiplicar la desviación estándar de los componentes del primero al n<®5™>vectores de error absoluto por un peso predeterminado (por ejemplo, 3). Por ejemplo, supongamos que el peso = 3 y<o>¡ es la desviación estándar de los componentes del primero al n<®5™>vectores de error absoluto indexados al punto temporal t. En el punto temporal t, la mediana del intervalo de error relativo R<2>= (AV<n>+ AV<e>+... AV<en>)/n = Av ¡, el límite superior del intervalo de error relativo R<2>= AV¡+3<o>¡, y el límite inferior del intervalo de error relativo R<2>= AV¡-3<o>¡.

La unidad 140 de control puede determinar si la j<ésima>celda de batería BC<j>está defectuosa comparando cada elemento del j ^™ vector de error absoluto con al menos uno de un intervalo de error absoluto predeterminado R<1>o el intervalo de error relativo R<2>.

En un ejemplo, cuando al menos uno del primero al m<®5™>elementos AV<1 j>~AV<mj>del j<®5™>vector de error absoluto está fuera del intervalo de error absoluto R<1>, la unidad 140 de control puede detectar que la j<ésima>celda de batería BC<j>está defectuosa. El intervalo de error absoluto R<1>puede preestablecerse entre -1,0 ~ 1,0 mV teniendo en cuenta la resolución de voltaje del circuito 110 de medición de voltaje.

En otro ejemplo, la unidad 140 de control detecta que la j<ésima>celda de batería BC<j>está defectuosa cuando al menos uno del primero al m<®5™>elementos AV<1 j>~AV<mj>del j<®5™>vector de error absoluto está fuera del intervalo de error relativo R<2>.

En otro ejemplo más, la unidad 140 de control puede detectar que la j<ésima>celda de batería BC<j>está defectuosa cuando al menos uno del primero al m<®5™>elementos AV<1 j>~AV<mj>del j<®5™>vector de error absoluto está fuera del intervalo de error absoluto R<1>y del intervalo de error relativo R<2>al mismo tiempo.

Cuando se detecta una anomalía en al menos una celda de batería BC, la unidad 140 de control puede ejecutar una operación de protección predeterminada. Por ejemplo, cuando se determina que la j<ésima>celda de batería BC<j>está defectuosa, la unidad 140 de control puede apagar el interruptor 20.

La FIG. 7 es un diagrama de flujo que muestra a modo de ejemplo un método de gestión de baterías de acuerdo con una primera realización de la presente divulgación. El método de la FIG. 7 puede repetirse en intervalos de tiempo predeterminados.

Haciendo referencia a las FIGS. 1 a 7, en la etapa S710, la unidad 140 de control determina una matriz de observación X que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de observación X<1>-X<n>. La pluralidad de vectores de voltaje de observación X<1>-X<n>indica un historial de voltaje de cada una de una pluralidad de celdas de batería BC<1>~BC<n>en la ventana móvil 200 que tiene un tamaño predeterminado.

En la etapa S720, la unidad 140 de control extrae una primera submatriz A que incluye una pluralidad de vectores de componentes principales A<1>~A<m>, una segunda submatriz B que incluye una pluralidad de valores singulares bn~b<nn>que indican el factor descriptivo de cada uno de la pluralidad de vectores de componentes principales A<1>~A<n>y una tercera submatriz C<T>que incluye una pluralidad de vectores de coeficientes C<1 T>~C<nT>de la matriz de observación X, utilizando un algoritmo de descomposición matricial. Es decir, la unidad 140 de control descompone la matriz de observación X en forma de multiplicación de la primera submatriz A, la segunda submatriz B y la tercera submatriz C<T>aplicando el algoritmo de descomposición matricial a la matriz de observación X.

En la etapa S730, la unidad 140 de control selecciona al menos uno de la pluralidad de valores singulares bn~b<nn>de la segunda submatriz B. La selección del valor singular puede utilizar al menos una de las condiciones de recuperación descritas anteriormente.

En la etapa S740, la unidad 140 de control transforma la primera submatriz A, la segunda submatriz B y la tercera submatriz C<T>en una primera matriz de aproximación A', una segunda matriz B' de aproximación y una tercera matriz C<T '>de aproximación, respectivamente, basándose en el al menos un valor singular seleccionado bn~b<ww>.

En la etapa S750, la unidad 140 de control determina una matriz de recuperación X' que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de recuperación X<V>-X<n>' correspondiente a la pluralidad de vectores de voltaje de observación X<1>-X<n>en una relación de uno a uno multiplicando la primera matriz de aproximación A', la segunda matriz de aproximación B' y la tercera matriz de aproximación C<T '>.

En la etapa S760, la unidad 140 de control determina una pluralidad de vectores de error absoluto que indican una diferencia entre la pluralidad de vectores de voltaje de observación X<1>-X<n>y la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación X<V>~X<n>'. La pluralidad de vectores de error absoluto corresponde a la pluralidad de vectores de voltaje de observación X<1>-X<n>en una relación de uno a uno.

En la etapa S762, la unidad 140 de control determina un intervalo de error relativo R<2>basándose en la pluralidad de vectores de error absoluto. Dado que cada vector de error absoluto tiene m elementos, la unidad 140 de control puede determinar m intervalos de error relativo R<2>correspondientes a los m elementos de cada vector de error absoluto, es decir, un vector del intervalo de error relativo R<2>. La etapa S762 puede omitirse selectivamente del método de la FIG.

7.

En la etapa S770, la unidad 140 de control determina si al menos un elemento de cada vector de error absoluto está fuera de un intervalo de error absoluto predeterminado R<1>y/o del intervalo de error relativo R<2>. Un valor de la etapa S770 que sea "Sí" indica que al menos una celda de batería BC ha sido detectada como defectuosa. Por ejemplo, ya que el elemento AV<y>del j<ésimo>vector de error absoluto 610 está fuera del intervalo de error absoluto R<1>y el intervalo de error relativo R<2>en el punto temporal ten la ventana móvil 200, tal como se muestra en la FIG. 6, la unidad 140 de control puede determinar que la j<ésima>celda de batería BC<j>está defectuosa.

En la etapa S780, la unidad 140 de control activa una operación de protección predeterminada. En un ejemplo, la unidad 140 de control apaga el interruptor 20. En otro ejemplo, la unidad 140 de control emite un mensaje de diagnóstico que indica una información (por ejemplo, el número de identificación) de cada celda de batería BC detectada como defectuosa. La unidad 150 de interfaz puede transmitir el mensaje de diagnóstico al controlador 2 de alto nivel o emitir información visual y/o audible correspondiente al mensaje de diagnóstico.

En el método de la FIG. 8, las etapas S810 a S880 son las mismas que las etapas S710 a S780 de la FIG. 7, y se omite una descripción redundante.

El método de la FIG. 8 es diferente del método de la FIG. 7 ya que el método de la FIG. 8 incluye además las etapas S822 y S824.

En la etapa S822, la unidad 140 de control determina si una relación máxima de la pluralidad de valores singulares bn~b<nn>es igual o mayor que una relación preestablecida. La relación máxima es una relación entre el valor máximo bu y el valor mínimo b<nn>de entre la pluralidad de valores singulares bn~b<nn>. Un valor de la etapa S822 que sea "No" indica que no existe ningún vector de componente principal que tenga un factor descriptivo que sea lo suficientemente grande para usarse en la recuperación de voltaje desde la matriz de observación X a la matriz de recuperación X' entre la pluralidad de vectores de componentes principales A<1>~A<n>. Cuando el valor en la etapa S822 es "No", el método pasa a la etapa S824. Cuando el valor de la etapa S822 es "Sí", el método pasa a la etapa S830.

En la etapa S824, la unidad 140 de control emite un mensaje de falla. El mensaje de falla indica una situación de recuperación imposible en la pluralidad de vectores de tensión de observación. La unidad 150 de interfaz puede transmitir el mensaje de falla al controlador 2 de alto nivel o emitir información visual y/o audible correspondiente al mensaje de falla.

Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente no se implementan únicamente a través del aparato y el método, y pueden implementarse a través de programas que realizan las funciones correspondientes a las configuraciones de las realizaciones de la presente divulgación o medios de grabación que tienen los programas grabados en ellos, y tal implementación pueden lograrla fácilmente los expertos en la técnica a partir de la divulgación de las realizaciones descritas anteriormente.

Si bien la presente divulgación se ha descrito anteriormente con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no está limitada a ello.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de gestión de baterías (100) para detectar una anomalía en cada una de una pluralidad de celdas de batería (BC<1>-BC<n>) conectadas en serie, que comprende;

un circuito (110) de medición de voltaje configurado para generar una señal de voltaje que indica un voltaje de celda de cada celda de batería; y

una unidad (140) de control configurada para determinar una matriz de observación que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de observación que indican un historial de voltaje de cada una de la pluralidad de celdas de batería (BC<1>-BC<n>) medido varias veces en series de tiempos en una ventana móvil que tiene un tamaño predeterminado basándose en la señal de voltaje,

caracterizado por quela unidad de control (140) está configurada para:

determinar una matriz de recuperación que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de recuperación correspondiente a la pluralidad de vectores de voltaje de observación en una relación de uno a uno, determinar una pluralidad de vectores de error absoluto que indican una diferencia entre la pluralidad de vectores de voltaje de observación y la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación, y

detectar una anomalía de cada una de la pluralidad de celdas de batería (BC<1>-BC<n>) basándose en la pluralidad de vectores de error absoluto.

2. El sistema (100) de gestión de baterías de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad (140) de control está configurada para:

extraer una primera submatriz, una segunda submatriz y una tercera submatriz de la matriz de observación utilizando un algoritmo de descomposición matricial,

la primera submatriz es una matriz ortogonal que incluye una pluralidad de vectores de componentes principales que indican información de varianza de la matriz de observación,

la segunda submatriz es una matriz diagonal que incluye una pluralidad de valores singulares que indican información descriptiva de factor de la pluralidad de vectores de componentes principales para la información de varianza,

la tercera submatriz es una matriz ortogonal que incluye una pluralidad de vectores de coeficiente que indican información de dependencia de la pluralidad de vectores de voltaje de observación con respecto a la pluralidad de vectores de componentes principales, y

la unidad (140) de control está configurada para:

seleccionar al menos uno de la pluralidad de valores singulares utilizando una condición de recuperación predeterminada,

transformar la primera submatriz, la segunda submatriz y la tercera submatriz en una primera matriz de aproximación, una segunda matriz de aproximación y una tercera matriz de aproximación basándose en el al menos un valor singular seleccionado, y

determinar la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación multiplicando la primera matriz de aproximación, la segunda matriz de aproximación y la tercera matriz de aproximación.

3. El sistema (100) de gestión de baterías de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la unidad (140) de control está configurada para seleccionar un número umbral de valores singulares de la pluralidad de valores singulares en un orden descendente.

4. El sistema (100) de gestión de baterías de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la unidad (140) de control está configurada para seleccionar del primero al k<ésimo>valores singulares de la pluralidad de valores singulares cuando una relación entre el k<ésimo>valor singular y la suma de la pluralidad de valores singulares es igual o mayor que la primera relación umbral y una relación entre un u<ésimo>valor singular respecto de la suma de la pluralidad de valores singulares es menor que la primera relación umbral, y

k es un número natural menor que n, u es k+1, n es un número total de la pluralidad de celdas de batería, y el k<ésimo>valor singular es un k<ésimo>mayor valor singular entre la pluralidad de valores singulares.

5. El sistema (100) de gestión de baterías de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la unidad (140) de control está configurada para seleccionar del primero al q<ésimo>valores singulares de la pluralidad de valores singulares cuando una relación entre la suma del primero al q<ésimo>valores singulares y la suma de la pluralidad de valores singulares es igual o mayor que una segunda relación umbral y una relación entre la suma del primero al p<ésimo>valores singulares y la suma de la pluralidad de valores singulares es menor que la segunda relación umbral, y

q es un número natural igual o mayor que 2 y menor que n, p es q-1, n es un número total de la pluralidad de celdas de batería, y el q<ésimo>valor singular es un q<ésimo>mayor valor singular entre la pluralidad de valores singulares.

6. El sistema (100) de gestión de baterías de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad (140) de control está configurada para detectar que cada celda de batería correspondiente a cada vector de error absoluto, que incluye al menos un componente fuera de un intervalo de error absoluto predeterminado entre la pluralidad de vectores de error absoluto, está defectuosa.

7. El sistema (100) de gestión de baterías de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la unidad (140) de control está configurada para:

determinar un intervalo de error relativo basándose en la pluralidad de vectores de error absoluto, y detectar que cada celda de batería correspondiente a cada vector de error absoluto, que incluye al menos un componente fuera del intervalo de error relativo entre la pluralidad de vectores de error absoluto, es defectuosa.

8. El sistema (100) de gestión de baterías de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad (140) de control está configurada para emitir un mensaje de falla que indica una situación de recuperación imposible cuando una relación entre un valor máximo y un valor mínimo de entre la pluralidad de valores singulares es menor que una relación preestablecida.

9. Un bloque de batería (10) que comprende el sistema de gestión de batería (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un sistema (1) de almacenamiento de energía que comprende el paquete (10) de baterías de acuerdo con la reivindicación 9.

11. Un método de gestión de baterías para detectar una anomalía en cada una de una pluralidad de celdas de batería (BC1-BCn) conectadas en serie, que comprende:

determinar (S710) una matriz de observación que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de observación que indican un voltaje de cada una de la pluralidad de celdas de batería (BC1-BCn) medido varias veces en series de tiempos en una ventana móvil que tiene un tamaño predeterminado;

determinar (S750) una matriz de recuperación que incluye una pluralidad de vectores de voltaje de recuperación correspondientes a la pluralidad de vectores de voltaje de observación en una relación de uno a uno; determinar (S760) una pluralidad de vectores de error absoluto que indican una diferencia entre la pluralidad de vectores de voltaje de observación y la pluralidad de vectores de voltaje de recuperación; y

detectar (S770) una anomalía de cada una de la pluralidad de celdas de batería basándose en la pluralidad de vectores de error absoluto.