ES3041705T3 - Device and method for diagnosing battery - Google Patents

Device and method for diagnosing battery

Info

Publication number
ES3041705T3
ES3041705T3 ES21845332T ES21845332T ES3041705T3 ES 3041705 T3 ES3041705 T3 ES 3041705T3 ES 21845332 T ES21845332 T ES 21845332T ES 21845332 T ES21845332 T ES 21845332T ES 3041705 T3 ES3041705 T3 ES 3041705T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
value
voltage
battery
battery cell
statistical
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
ES21845332T
Other languages
English (en)
Inventor
Bo Mi Lim
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 ES3041705T3 publication Critical patent/ES3041705T3/es
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]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • 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]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • 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]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • 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
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • 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
    • 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]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/80—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including monitoring or indicating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/90—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • 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

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

La presente invención proporciona un dispositivo de diagnóstico de baterías para determinar el tipo de error que se ha producido en una celda de batería, basándose en su voltaje. El dispositivo comprende un circuito de medición de voltaje, un circuito de procesamiento de datos y un circuito de diagnóstico. El circuito de medición de voltaje mide periódicamente el voltaje en los extremos opuestos de la celda durante un periodo de reposo. El circuito de procesamiento de datos obtiene un valor estadístico que indica el estado de la celda a partir de la diferencia entre los valores de voltaje medidos y los valores aproximados calculados a partir de dichos valores. El circuito de diagnóstico determina si se ha producido un error en la celda, basándose en los valores estadísticos de varios periodos de reposo, y clasifica el error como de tipo I (inestabilidad de la celda), de tipo II (aumento transitorio del voltaje) o de tipo III (disminución transitoria del voltaje), basándose en un valor estadístico acumulado resultante de la suma de los valores absolutos de los valores estadísticos y el valor estadístico durante el periodo de reposo. Los múltiples períodos de descanso comprenden un período de descanso y uno o más períodos de descanso previos al período de descanso. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y método para diagnosticar una batería
Sector de la técnica
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0091936, presentada el 23 de julio de 2020, en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea.
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un dispositivo para diagnosticar una batería y, más particularmente, a un dispositivo para diagnosticar un tipo de un error que tiene lugar en una celda de batería basándose en un voltaje de la celda de batería.
Antecedentes de la invención
Recientemente, se han llevado a cabo activamente actividades de investigación y desarrollo sobre baterías secundarias. En el presente caso, la batería secundaria es una batería capaz de cargarse y descargarse, e incluye todas de una batería convencional de Ni/Cd, una batería de Ni/MH y una batería de iones de litio reciente. Entre las baterías secundarias, las baterías de iones de litio tienen una ventaja en el hecho de que su densidad energética es mucho más alta que la de las baterías de Ni/Cd y Ni/MH convencionales. Las baterías de iones de litio pueden fabricarse para que sean pequeñas y de peso ligero, y se usan como fuentes de alimentación para dispositivos móviles. En particular, una batería de iones de litio puede usarse como una fuente de alimentación para un vehículo eléctrico y, por lo tanto, atrae la atención como medio de almacenamiento de energía de próxima generación.
Además, la batería secundaria se usa generalmente como un paquete de baterías que incluye un módulo de batería en el que una pluralidad de celdas de batería se conecta en serie y/o en paralelo. El estado y el funcionamiento del paquete de baterías son gestionados y controlados por un sistema de gestión de batería. Las celdas de batería en el paquete de baterías se cargan recibiendo alimentación desde el exterior.
Las celdas de batería cargadas suministran alimentación a diversos dispositivos y/o circuitos conectados al paquete de baterías. Cuando un error tiene lugar en una celda de batería, pueden tener lugar daños fatales no solo en la batería, sino también en un vehículo, un dispositivo electrónico, y similares, que incluye la batería. Por lo tanto, es importante diagnosticar qué tipo de error tiene lugar en la celda de batería y tomar medidas apropiadas en consecuencia. El documento US2020/191876 A1 se refiere a un servicio de estimación de SoH a nivel de usuario para dispositivos móviles basándose solo en el voltaje de su batería, que ya está disponible en todos los dispositivos móviles de gama básica. El diseño del servicio de estimación se ve inspirado por una observación empírica de que los voltajes de relajación de una batería de dispositivo dejan huella de su SoH. También ilustra un sistema para entregar servicios de batería en un dispositivo móvil, tal como un teléfono. El dispositivo móvil incluye una batería recargable, un circuito de medición y uno o más controladores. El circuito de medición está configurado para medir el voltaje de la batería y/o de las celdas que comprenden la batería. Un estimador de salud es implementado por los uno o más controladores. El estimador de salud está configurado para recibir mediciones de voltaje para la batería y estimar el estado de salud de la batería.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente invención se ha realizado para solucionar el problema técnico anterior, y un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de diagnóstico de batería para diagnosticar un tipo de error que tiene lugar en una celda de batería basándose en el voltaje de la celda de batería.
Solución técnica
Un dispositivo de diagnóstico de batería de acuerdo con una realización de la presente invención incluye un circuito de medición de voltaje, un circuito de tratamiento de datos y un circuito de diagnóstico. El circuito de medición de voltaje mide periódicamente el voltaje en ambos extremos de la celda de batería en la sección de reposo. El circuito de procesamiento de datos infiere un valor estadístico que indica el estado de la celda de batería basándose en valores de diferencia entre los valores de voltaje medidos por el circuito de medición de voltaje y valores de ajuste calculados basándose en los valores de voltaje medidos. El circuito de diagnóstico determina si un error ha tenido lugar en la celda de batería basándose en los valores estadísticos de la pluralidad de secciones de reposo, y determinar si el tipo de error es un primer tipo en el que la celda de batería es inestable, un segundo tipo en el que el voltaje de la celda de batería sube temporalmente, o un tercer tipo en el que el voltaje de la celda de batería cae temporalmente basándose en un valor estadístico acumulativo en el que se acumulan valores absolutos de los valores estadísticos y el valor estadístico en la sección de reposo. La pluralidad de secciones de reposo incluye una sección de reposo y una o más secciones de reposo antes de la sección de reposo.
Un método de diagnóstico de batería de acuerdo con una realización de la presente invención incluye: una primera etapa de medir periódicamente un voltaje en ambos extremos de una celda de batería en una sección de reposo por un dispositivo de diagnóstico de batería; una segunda etapa de calcular un valor estadístico que representa un estado de la celda de batería basándose en valores de diferencia entre valores de voltaje medidos por el dispositivo de diagnóstico de batería y valores de ajuste calculados basándose en los valores de voltaje medidos; una tercera etapa de determinar si un error ha tenido lugar en la celda de batería basándose en los valores estadísticos de la pluralidad de secciones de reposo; y una cuarta etapa de diagnosticar el tipo de error basándose en un primer resultado de comparación de un valor estadístico acumulativo con valores absolutos de los valores estadísticos con un primer valor de referencia de análisis, y un segundo resultado de comparación de comparar el valor estadístico con un segundo valor de referencia de análisis. La pluralidad de secciones de reposo incluye la sección de reposo y una o más secciones de reposo antes de la sección de reposo.
Efectos de la invención
El dispositivo de diagnóstico de batería de acuerdo con una realización de la presente invención determina un cambio en el voltaje de la celda de batería midiendo periódicamente el voltaje de la celda de batería. El dispositivo de diagnóstico de batería determina el tipo de error que tiene lugar en la celda de batería de acuerdo con la transición del voltaje de la celda de batería. Por lo tanto, el dispositivo de diagnóstico de batería puede tomar medidas apropiadas para las celdas de batería.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un sistema de control de batería.
La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra la configuración del paquete de baterías 10 que incluye el dispositivo de diagnóstico de batería de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de flujo para explicar el funcionamiento del sistema de gestión de batería 200 de la figura 2.
La figura 4A es una gráfica que muestra un voltaje y un valor de ajuste de la celda de batería B1 de la figura 2 en una sección de reposo después de la carga.
La figura 4B es una gráfica que muestra un voltaje y un valor de ajuste de la celda de batería B1 de la figura 2 en una sección de reposo después de la descarga.
La figura 5 es un diagrama de flujo para explicar una operación en la que el sistema de gestión de batería 200 de la figura 2 determina si un fenómeno de voltaje anómalo ha tenido lugar en la celda de batería B1.
La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra una operación de diagnóstico de un tipo de un fenómeno de voltaje anómalo que tiene lugar en la celda de batería B1 por el sistema de gestión de batería 200 de la figura 2.
La figura 7A es una gráfica que ilustra un caso en el que el voltaje de la celda de batería B1 cae en la sección de reposo después de la carga.
La figura 7B es una gráfica que muestra un caso en el que el voltaje de la celda de batería B1 cae en la sección de reposo después de la descarga.
La figura 8A es una gráfica que ilustra un caso en el que el voltaje de la celda de batería B1 aumenta en la sección de reposo después de la carga.
La figura 8B es una gráfica que ilustra un caso en el que el voltaje de la celda de batería B1 aumenta en la sección de reposo después de la descarga.
La figura 9A es una gráfica que ilustra un caso en el que la celda de batería B1 es inestable en la sección de reposo después de la carga.
La figura 9B es una gráfica que muestra un caso en el que la celda de batería B1 es inestable en la sección de reposo después de la descarga.
La figura 10 es un diagrama que ilustra una configuración de hardware de un dispositivo de diagnóstico de batería de acuerdo con una realización de la presente invención.
Realización preferente de la invención
En lo sucesivo en el presente documento, diversas realizaciones de la presente invención se describirán con detalle con referencia a los dibujos adjuntos. En este documento, en los dibujos, los mismos números de referencia se usan para los mismos componentes, y se omiten descripciones duplicadas de los mismos componentes.
Para las diversas realizaciones de la presente invención divulgadas en este documento, se han ejemplificado descripciones estructurales o funcionales específicas solo con el fin de describir las realizaciones de la presente invención, y diversas realizaciones de la presente invención pueden implementarse en diversas formas y no deberían interpretarse como limitadas a las realizaciones descritas en este documento.
Expresiones tales como "primero", "segundo", "primero" o "segundo" usadas en diversas realizaciones pueden modificar diversos elementos independientemente de su orden y/o importancia, y no limitan los elementos correspondientes. Por ejemplo, sin apartarse del alcance de la presente invención, un primer componente puede denominarse segundo componente y, de forma similar, un segundo componente puede renombrarse y denominarse primer componente.
Los términos usados en este documento solo se usan para describir una realización específica y no pretenden limitar el alcance de otras realizaciones. Los términos de una forma en singular pueden incluir formas en plural a menos que se especifique lo contrario.
Todos los términos usados en el presente documento, incluyendo términos técnicos o científicos, pueden tener el mismo significado que el que entendería comúnmente un experto en la materia. Puede interpretarse que los términos definidos en un diccionario de uso común pueden tienen el mismo significado o uno similar que el significado en el contexto de la tecnología relacionada, y no se interpretan como significados ideales o excesivamente formales a menos que se definan explícitamente en este documento. En algunos casos, no puede interpretarse que incluso los términos definidos en este documento excluyan realizaciones de la presente invención.
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de un sistema de control de batería.
Haciendo referencia a la figura 1, esta muestra esquemáticamente un sistema de control de batería que incluye un paquete de baterías 1 y un controlador de nivel superior 2 incluido en un sistema de nivel superior de acuerdo con una realización de la presente invención.
Como se muestra en la figura 1, el paquete de baterías 1 incluye un módulo de batería 11 que consiste en una o más celdas de batería y capaz de cargarse y descargarse, una unidad de conmutación 14 conectada en serie al lado de terminal o al lado de terminal - del módulo de batería 11 para controlar el flujo de corriente de carga/descarga del módulo de batería 11 y un sistema de gestión de batería 20 para controlar y gestionar el voltaje, la corriente, la temperatura y similares del paquete de baterías 1 para evitar una sobrecarga y una sobredescarga.
En el presente caso, la unidad de conmutación 14 es un elemento de conmutación de conmutación para controlar el flujo de corriente para la carga o descarga del módulo de batería 11 y, por ejemplo, puede usarse un elemento de conmutación de semiconductores tal como al menos un MOSFET o un relé.
Además, el sistema de gestión de batería 20 puede supervisar el voltaje, la corriente, la temperatura, etc., del paquete de baterías 1, y también, puede medir la corriente, el voltaje, la temperatura, etc., del paquete de baterías usando el sensor 12 proporcionado de forma adyacente a la unidad de conmutación 14. El sistema de gestión de batería 20 es una interfaz para recibir valores obtenidos midiendo los diversos parámetros descritos anteriormente y puede incluir una pluralidad de terminales y un circuito conectado a estos terminales para procesar valores de entrada.
Además, el sistema de gestión de batería 20 puede controlar el ENCENDIDO/APAGADO de la unidad de conmutación 14, por ejemplo, un MOSFET o un relé, y puede conectarse al módulo de batería 11 para supervisar el estado del módulo de batería 11.
El controlador de nivel superior 2 puede transmitir una señal de control para el módulo de batería 11 al sistema de gestión de batería 20. En consecuencia, el funcionamiento del sistema de gestión de batería 20 puede controlarse basándose en una señal aplicada desde el controlador de nivel superior 2. La celda de batería de la presente invención puede incluirse en un paquete de baterías usado para un sistema de almacenamiento de energía (ESS) o un vehículo. Sin embargo, no se limita a estos usos.
Debido a que la configuración del paquete de baterías 1 y la configuración del sistema de gestión de batería 20 son configuraciones conocidas, se omitirá una descripción más detallada de las mismas.
La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra la configuración del paquete de baterías 10 que incluye el dispositivo de diagnóstico de batería de la presente invención. El módulo de batería 100 y el sistema de gestión de batería 200 de la figura 2 pueden corresponder al módulo de batería 11 y al sistema de gestión de batería 20 de la figura 1.
El paquete de baterías 10 puede incluir un módulo de batería 100 y un sistema de gestión de batería 200. El "dispositivo de diagnóstico de batería" de la presente invención puede ser un dispositivo que incluye algunos o todos los componentes del sistema de gestión de batería 200. A modo de ejemplo, un "dispositivo de diagnóstico de batería" puede incluir un circuito de medición de voltaje 210, un circuito de procesamiento de datos 220, un circuito de diagnóstico 230 y una memoria 240.
El módulo de batería 100 puede incluir una pluralidad de celdas de batería B1 a BN. La pluralidad de celdas de batería B1 a BN puede configurarse para conectarse en serie y/o en paralelo. Haciendo referencia a la figura 2, el paquete de baterías 1 se ilustra como que incluye un módulo de batería 100, pero la presente invención no está limitada a ello, y el paquete de baterías 10 puede incluir uno o más módulos de batería.
En la sección de carga, el módulo de batería 100 puede recibir alimentación desde un dispositivo de fuente de alimentación (no mostrado). En la sección de carga, puede aumentar el voltaje en ambos extremos de cada una de las celdas de batería B1 a BN. En las siguientes descripciones, "voltaje de una celda de batería" significa "voltaje en ambos extremos de una celda de batería". En la sección de descarga, el módulo de batería 100 puede suministrar alimentación a dispositivos y/o circuitos externos. Puede haber una sección de reposo entre la sección de carga y la sección de descarga. En la sección de reposo, el módulo de batería 100 puede detener una operación de recepción de alimentación o de suministro de alimentación. Cuando el módulo de batería 100 se incluye en el vehículo eléctrico, los dispositivos y/o circuitos externos pueden ser un motor, una unidad de control de potencia (PCU), un ondulador, o similares.
Si no tiene lugar ningún error en la celda de batería, en la sección de reposo después de la carga, el voltaje de la celda de batería disminuye gradualmente y, entonces, permanece en un estado ligeramente inferior al voltaje en el punto de tiempo en el que se completa la carga. Asimismo, cuando no tiene lugar ningún error en la celda de batería, en la sección de reposo después de la descarga, el voltaje de la celda de batería aumenta gradualmente y, entonces, se mantiene en un estado ligeramente superior al voltaje en el punto de tiempo en el que se completa la descarga. Sin embargo, cuando un error tiene lugar en la celda de batería, una sección de pico en la que aumenta o disminuye abruptamente el voltaje de la celda de batería tiene lugar en la sección de reposo, o el voltaje de la celda de batería continúa aumentando o disminuyendo sin mantenerse a un valor constante. En las siguientes descripciones, el fenómeno de voltaje anómalo significa que, en la sección de reposo, tiene lugar una sección de pico en la que aumenta o disminuye abruptamente el voltaje de la celda de batería, o el voltaje de la celda de batería continúa aumentando o disminuyendo sin mantenerse a un valor constante. El fenómeno de voltaje anómalo se describirá con detalle con referencia a las figuras 7A a 9B. El sistema de gestión de batería 200 de la presente invención puede supervisar las celdas de batería B1 a BN para determinar si un fenómeno de voltaje anómalo ha tenido lugar en las celdas de batería B1 a BN y el tipo del fenómeno de voltaje anómalo.
El sistema de gestión de batería 200 puede incluir un circuito de medición de voltaje 210, un circuito de procesamiento de datos 220, un circuito de diagnóstico 230 y una memoria 240. El sistema de gestión de batería 200 puede determinar de forma más precisa si un fenómeno de voltaje anómalo ha tenido lugar en las celdas de batería B1 a BN a través de la operación de determinación absoluta, la operación de determinación relativa y la operación de determinación de acumulación. En las siguientes descripciones, comprobar si un error tiene lugar en la celda de batería B1 significa comprobar si un fenómeno de voltaje anómalo tiene lugar en la celda de batería B1.
Después de comprobar si un fenómeno de voltaje anómalo tiene lugar en la celda de batería B1, el sistema de gestión de batería 200 puede diagnosticar el tipo del fenómeno de voltaje anómalo a través de una operación de análisis de voltaje de la celda de batería B1. En las siguientes descripciones, diagnosticar el tipo de error que tiene lugar en la celda de batería B1 significa diagnosticar el tipo del fenómeno de voltaje anómalo que tiene lugar en la celda de batería B1.
Además, en las siguientes descripciones, por comodidad en la descripción, se describe de forma exhaustiva un método del sistema de gestión de batería 200 para comprobar la celda de batería B1. El sistema de gestión de batería 200 también puede comprobar las celdas de batería B2 a BN restantes del mismo modo que en el método para comprobar la celda de batería B1.
En primer lugar, se describe un método del sistema de gestión de batería 200 para realizar una operación de determinación absoluta. En esta memoria descriptiva, la operación de determinación absoluta, la operación de determinación relativa, la operación de determinación acumulativa y la operación de análisis de voltaje se realizan basándose en el voltaje de la celda de batería B1 en la sección de reposo.
En lo sucesivo en el presente documento, se describirá la operación de determinación absoluta. El circuito de medición de voltaje 210 puede medir el voltaje de la celda de batería B1 en la sección de reposo. El circuito de medición de voltaje 210 puede emitir datos de voltaje para el voltaje medido al circuito de procesamiento de datos 220.
El circuito de procesamiento de datos 220 puede procesar los datos de voltaje recibidos desde el circuito de medición de voltaje 210 para calcular valores estadísticos absolutos. El valor estadístico absoluto puede ser un valor calculado sustituyendo los datos de voltaje en una ecuación de ajuste de voltaje. El valor estadístico absoluto se describe con detalle con referencia a la figura 3.
El circuito de diagnóstico 230 puede recibir información acerca de un valor estadístico absoluto. El circuito de diagnóstico 230 puede determinar si el valor estadístico absoluto satisface la condición de determinación absoluta. La condición de determinación absoluta puede significar que el valor estadístico absoluto es mayor que el primer valor de referencia absoluto y menor que o igual al segundo valor de referencia absoluto. El primer valor de referencia absoluto puede ser un valor en relación con un intervalo de tolerancia a errores del valor absoluto, y el segundo valor de referencia absoluto puede ser un valor en relación con un error fatal que puede tener lugar en la celda de batería B1. Por ejemplo, el primer valor de referencia absoluto puede ser de 10 [mV], y el segundo valor de referencia absoluto puede ser de 250 [mV]. El primer y el segundo valores de referencia absolutos pueden ser valores establecidos por un usuario. Sin embargo, la presente invención no está limitada a ello, y el primer y el segundo valores de referencia absolutos pueden ser valores determinados basándose en el estado de la celda de batería B1, tal como la temperatura de la celda de batería B1 y el SOC de la celda de batería B1.
En segundo lugar, se describe un método del sistema de gestión de batería 200 para realizar la operación de determinación relativa.
En lo sucesivo en el presente documento, se describirá la operación de determinación relativa. El circuito de medición de voltaje 210 puede medir el voltaje de cada una de las celdas de batería B1 a BN en la sección de reposo. El circuito de medición de voltaje 210 puede emitir datos de voltaje para los voltajes medidos al circuito de procesamiento de datos 220.
El circuito de procesamiento de datos 220 puede procesar los datos de voltaje recibidos desde el circuito de medición de voltaje 210 para calcular un valor de referencia relativo. Específicamente, el circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular los valores estadísticos absolutos de las celdas de batería B1 a BN de la misma forma que el método de cálculo del valor estadístico absoluto de la celda de batería B1 en la operación de determinación absoluta. El circuito de procesamiento de datos 220 puede determinar el valor de referencia relativo basándose en el valor de sigma 'k' de los valores estadísticos absolutos de las celdas de batería B1 a BN. En el presente caso, 'k' puede ser un número positivo. Como un ejemplo, el valor de referencia relativo puede ser el valor de sigma 3 de los valores estadísticos absolutos. Como otro ejemplo, el valor de referencia relativo puede ser el valor de sigma 6 de los valores estadísticos absolutos.
El circuito de diagnóstico 230 puede recibir información acerca del valor estadístico absoluto y el valor de referencia relativo de la celda de batería B1. El circuito de diagnóstico 230 puede determinar si un error ha tenido lugar en la celda de batería B1 comparando el valor estadístico absoluto con el valor de referencia relativo.
A continuación, se describirá un método del sistema de gestión de batería 200 para realizar la operación de determinación de acumulación. El sistema de gestión de batería 200 puede realizar una operación de determinación absoluta y una operación de determinación relativa a intervalos regulares durante el período de análisis. Usando los datos generados en la operación de determinación absoluta y en la operación de determinación relativa, el sistema de gestión de batería 200 puede realizar una operación de determinación acumulativa.
El sistema de gestión de batería 200 puede realizar una operación de determinación acumulativa usando valores estadísticos absolutos y valores estadísticos reales de una pluralidad de secciones de reposo. En la presente memoria descriptiva, la pluralidad de secciones de reposo incluye una sección de reposo que es el objetivo de una operación de determinación absoluta y una o más secciones de reposo antes de la sección de reposo.
El circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular un valor de desviación típica de los valores estadísticos reales con respecto al voltaje de la celda de batería B1. El valor estadístico absoluto es un valor que se obtiene superponiendo un valor absoluto a un valor estadístico calculado basándose en el voltaje de la celda de batería B1, y los valores estadísticos reales se refieren a valores estadísticos. En las siguientes descripciones, el valor de desviación típica significa la desviación típica de valores estadísticos reales con respecto al voltaje de la celda de batería B1 calculado durante el período de análisis. El circuito de diagnóstico 230 puede recibir información acerca de un valor de desviación típica y un valor de desviación de referencia. El circuito de diagnóstico 230 puede comparar el valor de desviación típica con el valor de desviación de referencia. El valor de desviación de referencia puede ser un valor determinado previamente por un usuario, o un valor determinado por el voltaje, la temperatura, etc., de la celda de batería B1.
El circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular un valor estadístico acumulativo acumulando valores estadísticos absolutos con respecto al voltaje de la celda de batería B1. Por ejemplo, el circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular un valor estadístico acumulativo acumulando todos los valores estadísticos absolutos calculados durante el período de análisis. Como otro ejemplo, el circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular un valor estadístico acumulativo seleccionando algunos de los valores estadísticos absolutos calculados durante el período de análisis, y acumulando los valores estadísticos absolutos seleccionados. Específicamente, el circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular un valor estadístico acumulativo acumulando valores estadísticos absolutos obtenidos en un instante específico durante el período de análisis.
El circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular el valor de referencia acumulativo acumulando valores de referencia relativos de forma similar a calcular el valor estadístico acumulativo. Sin embargo, la presente invención no se limita a ello, y el circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular el valor de referencia acumulativo basándose en el valor de referencia absoluto. Asimismo, el valor de referencia acumulativo puede ser un valor establecido por un usuario.
El circuito de diagnóstico 230 puede recibir información acerca del valor estadístico acumulativo y el valor de referencia acumulativo. El circuito de diagnóstico 230 puede comparar el valor estadístico acumulativo con el valor de referencia acumulativo. El circuito de diagnóstico 230 puede determinar si un error ha tenido lugar en la celda de batería B1 comparando el valor de desviación típica con el valor de desviación de referencia y comparando el valor estadístico acumulativo con el valor de referencia acumulativo.
El circuito de diagnóstico 230 puede determinar por último si un error ha tenido lugar en la celda de batería B1 basándose en la operación de determinación absoluta, la operación de determinación relativa y la operación de determinación acumulativa. Los contenidos en relación con ello se describirán con detalle con referencia a la figura 5.
El circuito de diagnóstico 230 puede realizar una operación de análisis de voltaje sobre la celda de batería B1 que se ha determinado que tiene un error. El circuito de diagnóstico 230 puede diagnosticar el tipo de error a través de la operación de análisis de voltaje.
A continuación, se describe la operación de análisis de voltaje. El circuito de diagnóstico 230 puede comparar el valor estadístico acumulativo con el primer valor de referencia de análisis. El circuito de diagnóstico 230 puede diagnosticar que el tipo del fenómeno de voltaje anómalo es el tipo inestable de la celda de batería B1 cuando el valor estadístico acumulativo es mayor que el primer valor de referencia de análisis. El primer valor de referencia de análisis puede estar en relación con el voltaje de la celda de batería B1 en la sección de reposo. El primer valor de referencia de análisis puede ser un valor relativamente grande. Es decir, el hecho de que el valor estadístico acumulativo de la celda de batería B1 sea mayor que el primer valor de referencia de análisis significa que el voltaje de la celda de batería B1 se ve sacudido de forma relativamente intensa.
El circuito de diagnóstico 230 puede comparar el valor estadístico absoluto de la celda de batería B1 con el segundo valor de análisis de referencia cuando el valor estadístico acumulativo es igual a o menor que el primer valor de referencia de análisis. Por ejemplo, el segundo valor de análisis de referencia puede ser de '0'. Cuando el valor estadístico absoluto es mayor que el segundo valor de análisis de referencia, el circuito de diagnóstico 230 puede diagnosticar que el tipo del fenómeno de voltaje anómalo es el tipo en el que se aumenta el voltaje de la celda de batería B1. El circuito de diagnóstico 230 puede diagnosticar que el tipo del fenómeno de voltaje anómalo es el tipo en el que el voltaje de la celda de batería B1 ha caído cuando el valor estadístico absoluto es igual a o menor que el segundo valor de análisis de referencia.
La figura 3 es un diagrama de flujo para explicar el funcionamiento del sistema de gestión de batería 200 de la figura 2.
En la operación S110, el circuito de medición de voltaje 210 mide periódicamente el voltaje de la celda de batería B1 en una sección de reposo. Los valores de voltaje de la celda de batería B1 medidos en una sección de reposo se expresan como valores de voltaje medidos V1 a Vn. Sin embargo, en la presente invención, el número de valores de voltaje medidos no está limitado a n.
El paquete de baterías 10 de la figura 2 puede repetir un ciclo de carga/descarga, y puede realizar una operación de carga/descarga. El ciclo de carga/descarga puede estar compuesto por una sección de carga, una sección de reposo después de la carga, una sección de descarga y una sección de reposo después de la descarga. En esta memoria descriptiva, una sección de reposo significa una sección desde la sección en la que termina la sección de carga hasta la sección antes de que empiece la sección de descarga (una sección de reposo después de la carga), o una sección desde la sección en la que termina la sección de descarga hasta la sección antes de que empiece la sección de reposo (una sección de reposo después de la descarga).
En la operación S120, el circuito de procesamiento de datos 220 calcula una ecuación de ajuste para el voltaje de la celda de batería B1 basándose en los valores de voltaje medidos V1 a Vn. En este caso, la ecuación de ajuste calculada por el circuito de procesamiento de datos 220 puede ser un voltaje de modelo que representa la forma de voltaje de la celda de batería B1. Por ejemplo, la ecuación de ajuste puede ser una expresión en relación con una ecuación exponencial. Asimismo, el circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular la ecuación de ajuste mediante una estimación de mínimos cuadrados. Sin embargo, esto es meramente ilustrativo, y la presente invención no está limitada a ello, y el circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular la ecuación de ajuste de diversas formas.
La ecuación de ajuste del voltaje de batería se infiere a través de una estimación de mínimos cuadrados. En este momento, la ecuación de ajuste del voltaje de batería puede expresarse como en la [Ecuación 1].
[Ecuación 1]
yajuste=a* exp(b ■ t)+c
En el dispositivo de diagnóstico de batería de acuerdo con una realización de la presente invención, la ecuación de ajuste del voltaje de batería puede completarse calculando las constantes de a, b y c en la [Ecuación 1], respectivamente. En las siguientes descripciones, yajuste de [Ecuación 1] se expresa como un valor de ajuste. La [Ecuación 1] solo se muestra como un ejemplo, y la presente invención no está limitada a ello, y pueden usarse diversas ecuaciones capaces de ajustar el voltaje de la batería.
En la operación S130, el circuito de procesamiento de datos 220 determina un valor estadístico basándose en los valores de diferencia V1 - yajuste1, ... , Vn - yajusten entre los valores de voltaje medidos V1 a Vn y el valor de ajuste yajuste. El valor estadístico puede ser un valor de diferencia que tiene el valor absoluto más grande entre los valores de diferencia V1 - yajuste1, ... , Vn - yajusten. En las siguientes descripciones, valor estadístico absoluto máx (|V1 - yajuste1|, ... , |Vn - yajusten|) significa el valor absoluto del valor estadístico. Los valores estadísticos reales se refieren a valores estadísticos. Es decir, si el valor estadístico absoluto es |Vk - yajustek|, el valor estadístico real es Vk - yajustek.
En la operación S140, el circuito de procesamiento de datos 220 calcula valores estadísticos para cada sección de reposo. La memoria 240 puede almacenar valores estadísticos para cada sección de reposo.
En la operación S150, el circuito de diagnóstico 230 puede diagnosticar si un fenómeno de voltaje anómalo ha tenido lugar en la celda de batería B1 basándose en el valor estadístico. La operación se describe con más detalle con referencia a la figura 5.
En la operación S160, el circuito de diagnóstico 230 diagnostica el tipo del fenómeno de voltaje anómalo que tiene lugar en la celda de batería B1 basándose en el valor estadístico. La operación se describe con más detalle con referencia a la figura 6.
La figura 4A es una gráfica que muestra un voltaje y un valor de ajuste de la celda de batería B1 de la figura 2 en una sección de reposo después de la carga. La figura 4B es una gráfica que muestra un voltaje y un valor de ajuste de la celda de batería B1 de la figura 2 en una sección de reposo después de la descarga. Para facilitar el entendimiento de la presente invención, se hace referencia a las figuras 4A y 4B conjuntamente.
El voltaje V medido de la celda de batería B1 mostrado en las figuras 4A y 4B representa un voltaje cuando no tiene lugar ningún error en la celda de batería B1.
La figura 4A muestra un voltaje Vmedido y un valor de ajuste yajuste de la celda de batería B1 de la figura 2 en la sección de reposo después de la carga. En la figura 4A, el eje horizontal representa el tiempo (horas) y el eje vertical representa el voltaje (V). Haciendo referencia a la figura 4A, en la sección de reposo después de la carga, el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 disminuye gradualmente y se mantiene en un valor de voltaje específico. En este caso, el valor de voltaje específico puede ser ligeramente inferior al voltaje en el punto de tiempo en el que se completa la carga.
La figura 4B muestra el voltaje Vmedido y el valor de ajuste yajuste de la celda de batería B1 en la sección de reposo después de la descarga. En la figura 4B, el eje horizontal representa el tiempo (horas) y el eje vertical representa el voltaje (V). Haciendo referencia a la figura 4B, en la sección de reposo después de la descarga, el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 se aumenta gradualmente y se mantiene a un valor de voltaje específico. En este caso, el valor de voltaje específico puede ser ligeramente superior al voltaje en el punto de tiempo en el que se completa la carga. La figura 5 es un diagrama de flujo para explicar una operación en la que el sistema de gestión de batería 200 de la figura 2 determina si un fenómeno de voltaje anómalo ha tenido lugar en la celda de batería B1.
Las operaciones S151 a S157 descritas con referencia a la figura 5 se incluyen en la operación S150 descrita con referencia a la figura 3. Es decir, a través de las operaciones S151 a S157, el circuito de diagnóstico 230 puede diagnosticar si un fenómeno de voltaje anómalo ha tenido lugar en la celda de batería B1 basándose en el valor estadístico.
En la operación S140, el circuito de procesamiento de datos 220 puede calcular valores estadísticos para cada sección de reposo. La memoria 240 puede almacenar valores estadísticos absolutos y valores estadísticos reales para cada sección de reposo.
En la operación S151, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar si el valor estadístico absoluto de la celda de batería B1 satisface la condición de determinación absoluta. La condición de determinación absoluta puede significar que el valor estadístico absoluto es mayor que el primer valor de referencia absoluto y menor que o igual al segundo valor de referencia absoluto. Por ejemplo, el primer valor de referencia absoluto puede ser de 10 [mV], y el segundo valor de referencia absoluto puede ser de 250 [mV].
Si el valor estadístico absoluto satisface la condición de determinación absoluta, se realiza la operación S152. En la operación S152, el circuito de diagnóstico 230 puede comparar el valor estadístico absoluto con un valor de referencia relativo. El valor de referencia relativo puede ser un valor de sigma 'k' de los valores estadísticos absolutos de las celdas de batería B1 a BN. Como un ejemplo, el valor de referencia relativo puede ser el valor de sigma 6 de los valores estadísticos absolutos.
Cuando el valor estadístico absoluto es mayor que el valor de referencia relativo, se realiza la operación S153. En la operación S153, el circuito de diagnóstico 230 puede comparar un valor de desviación típica de la celda de batería B1 con un valor de desviación de referencia, y puede comparar un valor estadístico acumulativo de la celda de batería B1 con un valor de referencia acumulativo. Por ejemplo, el valor de desviación de referencia puede ser de 0,5, pero la presente invención no está limitada a ello. Por ejemplo, cuando los valores estadísticos absolutos de las secciones de reposo son Vmáx (1) a Vmáx (p), el valor estadístico acumulativo puede ser Ef=1Knáx(i). Asimismo, el valor de referencia acumulativo puede ser un valor correspondiente al 5 % de arriba entre los valores estadísticos acumulativos de las celdas de batería B1 a BN.
Cuando el valor de desviación típica de la celda de batería B1 es mayor que el valor de desviación de referencia y el valor estadístico acumulativo de la celda de batería B1 es mayor que el valor de referencia acumulativo, se realiza la operación S154. En la operación S154, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar que un fenómeno de voltaje anómalo ha tenido lugar en la celda de batería B1. En este caso, en la operación S160, el circuito de diagnóstico 230 puede diagnosticar el tipo del fenómeno de voltaje anómalo que tiene lugar en la celda de batería B1. La operación 5160 se describirá con detalle con referencia a la figura 6.
Si el valor estadístico absoluto no satisface la condición de determinación absoluta, se realiza la operación S155. En la operación S155, el circuito de diagnóstico 230 puede comparar el valor estadístico absoluto con un segundo valor de referencia absoluto. Sin embargo, el orden en el que el sistema de gestión de batería 200 realiza las operaciones S151 a S155 no se limita al orden descrito con referencia a la figura 5. El sistema de gestión de batería 200 puede realizar la operación S152 antes de la operación S151, y puede realizar la operación S153 antes de la operación S152.
Cuando el valor estadístico absoluto es más pequeño que el segundo valor de referencia absoluto, se realiza la operación S156. Cuando el valor estadístico absoluto es igual a o menor que el valor de referencia relativo, se realiza la operación S156. Asimismo, cuando el valor de desviación típica de la celda de batería B1 es igual a o menor que el valor de desviación de referencia o el valor estadístico acumulativo de la celda de batería B1 es igual a o menor que el valor de referencia acumulado, se realiza la operación S156. En la operación S156, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar que la celda de batería B1 es normal.
Además, cuando el valor estadístico absoluto es igual a o mayor que el segundo valor de referencia absoluto, se realiza la operación S157. En la operación S157, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar que un incendio ha tenido lugar en la celda de batería B1. Como alternativa, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar que un error fatal ha tenido lugar en la celda de batería B1. El segundo valor de referencia absoluto puede ser un valor relativamente grande. En consecuencia, el hecho de que el valor estadístico absoluto sea mayor que o igual al segundo valor de referencia absoluto puede significar que un error más fatal ha tenido lugar en la celda de batería B1. El sistema de gestión de batería 200 puede tomar medidas apropiadas para evitar daños basándose en el resultado de determinación.
La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra una operación de diagnóstico de un tipo de un fenómeno de voltaje anómalo que tiene lugar en la celda de batería B1 por el sistema de gestión de batería 200 de la figura 2.
Las operaciones S161 a S165 descritas con referencia a la figura 6 se incluyen en la operación S160 descrita con referencia a la figura 3. Es decir, a través de las operaciones S161 a S165, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar el tipo del fenómeno de voltaje anómalo que tiene lugar en la celda de batería B1 basándose en el valor estadístico. Las operaciones S161 a S165 se realizan solo con respecto a la celda de batería en la que se determina que ha tenido lugar el fenómeno de voltaje anómalo en la operación S150. En las siguientes descripciones, se supone que un fenómeno de voltaje anómalo tiene lugar en la celda de batería B1.
En la operación S154, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar que un fenómeno de voltaje anómalo ha tenido lugar en la celda de batería B1.
En la operación S161, el circuito de diagnóstico 230 puede comparar el valor estadístico acumulativo de la celda de batería B1 con el primer valor de referencia de análisis.
Cuando el valor estadístico acumulativo es mayor que el primer valor de referencia de análisis, se realiza la operación S162. En la operación S162, el circuito de diagnóstico 230 puede diagnosticar que el tipo del fenómeno de voltaje anómalo es un tipo inestable de la celda de batería B1. El primer valor de referencia de análisis puede ser un valor relativamente grande. Por ejemplo, el primer valor de referencia de análisis puede ser de 250 [mV]. Es decir, el hecho de que el valor estadístico acumulativo de la celda de batería B1 sea mayor que el primer valor de referencia de análisis significa que el voltaje de la celda de batería B1 se ve sacudido de forma relativamente intensa. El tipo del fenómeno de voltaje anómalo se describe con referencia a las figuras 9(a) y 9(b).
Cuando el valor estadístico acumulativo es menor que o igual al primer valor de referencia de análisis, se realiza la operación S163. En la operación S163, el circuito de diagnóstico 230 puede comparar el valor estadístico real de la celda de batería B1 con el segundo valor de referencia de análisis. Por ejemplo, el segundo valor de referencia de análisis puede ser de 0 [mV]. Sin embargo, el orden en el que el sistema de gestión de batería 200 realiza la operación 5161 y la operación S163 no se limita al orden descrito con referencia a la figura 6. Por ejemplo, el sistema de gestión de batería 200 puede realizar la operación S163 antes de la operación S161.
Cuando el valor estadístico real es mayor que el segundo valor de referencia de análisis, se realiza la operación S164. En la operación S164, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar que el voltaje de la celda de batería B1 se aumenta como el tipo del fenómeno de voltaje anómalo.
Cuando el valor estadístico real es menor que o igual al segundo valor de referencia de análisis, se realiza la operación S165. En la operación S165, el circuito de diagnóstico 230 puede determinar que el voltaje de la celda de batería B1 ha caído como el tipo del fenómeno de voltaje anómalo.
La figura 7A es una gráfica que ilustra un caso en el que el voltaje de la celda de batería B1 cae en la sección de reposo después de la carga. La figura 7B es una gráfica que muestra un caso en el que el voltaje de la celda de batería B1 cae en la sección de reposo después de la descarga. Por comodidad en la descripción, Se hace referencia a las figuras 7A y 7B conjuntamente.
La figura 7A ilustra un caso en el que tiene lugar un fenómeno de voltaje anómalo en el que el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 cae en la sección de reposo después de la carga. La figura 7A muestra el voltaje real Vmedido y el valor de ajuste yajuste de la celda de batería B1. En la figura 7A, el eje horizontal representa el tiempo (horas) y el eje vertical representa el voltaje (V). Cuando no tiene lugar ningún error en la celda de batería B1, como se describe con referencia a la figura 4A, el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 disminuye gradualmente y se mantiene en un valor de voltaje específico. En este caso, el valor de voltaje específico puede ser ligeramente inferior al voltaje en el punto de tiempo en el que se completa la carga. Por otro lado, cuando un error tiene lugar en la celda de batería B1, como se muestra en la figura 7A, puede tener lugar una sección de pico en la que disminuye temporalmente el voltaje de la celda de batería B1.
La figura 7B ilustra un caso en el que tiene lugar un fenómeno de voltaje anómalo en el que el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 cae en la sección de reposo después de la descarga. La figura 7B muestra el voltaje real Vmedido y el valor de ajuste yajuste de la celda de batería<b>1. En la figura 7B, el eje horizontal representa el tiempo (horas) y el eje vertical representa el voltaje (V). Cuando no tiene lugar ningún error en la celda de batería B1, como se describe con referencia a la figura 4B, el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 se aumenta gradualmente y se mantiene a un valor de voltaje específico. En este caso, el valor de voltaje específico puede ser ligeramente inferior al voltaje en el punto de tiempo en el que se completa la descarga. Por otro lado, cuando un error tiene lugar en la celda de batería B1, como se muestra en la figura 7B, puede tener lugar una sección de pico en la que disminuye temporalmente el voltaje de la celda de batería B1.
La figura 8A es una gráfica que ilustra un caso en el que el voltaje de la celda de batería B1 aumenta en la sección de reposo después de la carga. La figura 8B es una gráfica que ilustra un caso en el que el voltaje de la celda de batería B1 aumenta en la sección de reposo después de la descarga. Por comodidad en la descripción, Se hace referencia a las figuras 8A y 8B conjuntamente.
La figura 8A ilustra un caso en el que un fenómeno de voltaje anómalo en el que sube el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 tiene lugar en la sección de reposo después de la carga. La figura 8A muestra el voltaje real Vmedido y el valor de ajuste yajuste de la celda de batería B1. En la figura 8A, el eje horizontal representa el tiempo (horas) y el eje vertical representa el voltaje (V). Cuando no tiene lugar ningún error en la celda de batería B1, como se describe con referencia a la figura 4A, el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 disminuye gradualmente y se mantiene en un valor de voltaje específico. Por otro lado, cuando un error tiene lugar en la celda de batería B1, como se muestra en la figura 8A, puede tener lugar una sección de pico en la que aumenta temporalmente el voltaje de la celda de batería B1.
La figura 8B ilustra un caso en el que un fenómeno de voltaje anómalo en el que sube el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 tiene lugar en la sección de reposo después de la descarga. La figura 8B muestra el voltaje real Vmedido y el valor de ajuste yajuste de la celda de batería B1. En la figura 8B, el eje horizontal representa el tiempo (horas) y el eje vertical representa el voltaje (V). Cuando no tiene lugar ningún error en la celda de batería B1, como se describe con referencia a la figura 4B, el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 se aumenta gradualmente y se mantiene a un valor de voltaje específico. Por otro lado, cuando un error tiene lugar en la celda de batería B1, como se muestra en la figura 8B, puede tener lugar una sección de pico en la que aumenta temporalmente el voltaje de la celda de batería B1.
La figura 9A es una gráfica que ilustra un caso en el que la celda de batería B1 es inestable en la sección de reposo después de la carga. La figura 9B es una gráfica que muestra un caso en el que la celda de batería B1 es inestable en la sección de reposo después de la descarga. Por comodidad en la descripción, Se hace referencia a las figuras 9A y 9B conjuntamente.
La figura 9A ilustra un caso en el que un fenómeno de voltaje anómalo inestable tiene lugar en la celda de batería B1 en la sección de reposo después de la carga. La figura 9A muestra el voltaje real Vmedido y el valor de ajuste yajuste de la celda de batería B1. En la figura 9A, el eje horizontal representa el tiempo (horas) y el eje vertical representa el voltaje (V). Cuando no tiene lugar ningún error en la celda de batería B1, como se describe con referencia a la figura 4A, el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 disminuye gradualmente y se mantiene en un valor de voltaje específico. Por otro lado, cuando la celda de batería B1 es inestable, como se muestra en la figura 9A, puede tener lugar una sección en la que el voltaje de la celda de batería B1 disminuye de forma más continua. Cuando la celda de batería B1 es inestable, el voltaje de la celda de batería B1 puede disminuir durante una sección de tiempo más larga que la mostrada en las figuras 7a y 8A.
La figura 9B ilustra un caso en el que un fenómeno de voltaje anómalo inestable tiene lugar en la celda de batería B1 en la sección de reposo después de la descarga. La figura 9B muestra el voltaje real Vmedido y el valor de ajuste yajuste de la celda de batería B1. En la figura 9B, el eje horizontal representa el tiempo (horas) y el eje vertical representa el voltaje (V). Cuando no tiene lugar ningún error en la celda de batería B1, como se describe con referencia a la figura 4B, el voltaje Vmedido de la celda de batería B1 se aumenta gradualmente y se mantiene a un valor de voltaje específico. Por otro lado, cuando la celda de batería B1 es inestable, como se muestra en la figura 9B, puede tener lugar una sección en la que el voltaje de la celda de batería B1 aumenta de forma más continua. Cuando la celda de batería B1 es inestable, el voltaje de la celda de batería B1 puede aumentar durante una sección de tiempo más larga que la mostrada en las figuras 7A y 8A.
La figura 10 es un diagrama que ilustra una configuración de hardware de un dispositivo de diagnóstico de batería de acuerdo con una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la figura 10, un dispositivo de diagnóstico de batería 1000 puede incluir un microcontrolador (MCU) 1010 para controlar diversos procesos y cada configuración, una memoria 1020 en la que se registran un programa de sistema operativo y diversos programas (por ejemplo, un programa de diagnóstico de batería, un programa de cálculo de ecuación de ajuste de voltaje, etc.), una interfaz de entrada/salida 1030 para proporcionar una interfaz de entrada y una interfaz de salida entre el módulo de celdas de batería y/o el elemento de conmutación de semiconductores, y una interfaz de comunicación 1040 capaz de comunicarse con el exterior a través de una red de comunicación cableada/inalámbrica. De esta forma, el programa informático de acuerdo con la presente invención puede registrarse en la memoria 1020 y ser procesado por el microcontrolador 1010 y, por ejemplo, puede implementarse como un módulo que realiza cada bloque funcional mostrado en la figura 2.
Las anteriores son realizaciones específicas para llevar a cabo la presente invención. La presente invención incluirá no solo las realizaciones descritas anteriormente, sino también cambios de diseño sencillos o realizaciones fácilmente susceptibles de cambios. Además, la presente invención incluirá técnicas que pueden modificarse e implementarse fácilmente usando las realizaciones. Por lo tanto, el alcance de la presente invención no debería limitarse a las realizaciones descritas anteriormente, sino que debería definirse mediante las reivindicaciones descritas a continuación.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de diagnóstico de batería (200) que comprende:
un circuito de medición de voltaje (210) configurado para medir periódicamente voltajes en ambos extremos de una celda de batería (B1 ... BN) en una pluralidad de secciones de reposo;
un circuito de procesamiento de datos (220) configurado para inferir un valor estadístico que indica un estado de la celda de batería (B1 ... BN) basándose en valores de diferencia entre valores de voltaje medidos por el circuito de medición de voltaje (210) y valores de ajuste calculados basándose en los valores de voltaje medidos para cada sección de reposo; y
un circuito de diagnóstico (230) configurado para determinar si un error ha tenido lugar en la celda de batería (B1 ... BN) basándose en los valores estadísticos de la pluralidad de secciones de reposo, y determinar si el tipo de error es un primer tipo en el que la celda de batería (B1 ... BN) es inestable, un segundo tipo en el que el voltaje de la celda de batería (B1 ...<b>N) sube temporalmente, o un tercer tipo en el que el voltaje de la celda de batería (B1 ... BN) cae temporalmente basándose en un valor estadístico acumulativo en el que se acumulan valores absolutos de los valores estadísticos y el valor estadístico en la sección de reposo,
en donde la pluralidad de secciones de reposo comprende la sección de reposo y una o más secciones de reposo antes de la sección de reposo.
2. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 1, en donde cada una de la pluralidad de secciones de reposo es una sección desde después de que se haya completado la carga de la celda de batería (B1 ... BN) hasta antes de que se haya iniciado la descarga o una sección desde después de que se haya completado la descarga de la celda de batería (B1 ... BN) hasta antes de que se haya iniciado la carga.
3. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 1, en donde el circuito de procesamiento de datos (220) determina 'a', b' y 'c' de la Ecuación usando los valores de voltaje medidos, infiere un valor de ajuste 'yajuste' usando la Ecuación, infiere los valores de ajuste introduciendo, en la Ecuación, tiempos en los que se miden los valores de voltaje, y determina como el valor estadístico uno de los valores de diferencia entre los valores de voltaje medidos y los valores de ajuste correspondientes a los valores de voltaje medidos,
en donde el valor estadístico es un valor de diferencia con el valor absoluto más grande entre los valores de diferencia.
(Ecuación)
yajuste=a* exp(b ■ t)+c
4. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 1, en donde el circuito de diagnóstico (230) determina que el tipo de error es el primer tipo si el valor estadístico acumulativo es mayor que un primer valor de referencia de análisis, determina que el tipo de error es el segundo tipo cuando el valor estadístico acumulativo es menor que el primer valor de referencia de análisis y el valor estadístico es mayor que un segundo valor de referencia de análisis, y determina que el tipo de error es el tercer tipo cuando el valor estadístico acumulativo es menor que el primer valor de referencia de análisis y el valor estadístico es menor que el segundo valor de referencia de análisis.
5. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 4, en donde el primer valor de referencia de análisis es un valor en relación con el voltaje en la sección de reposo,
en donde el segundo valor de referencia de análisis es '0'.
6. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 1, en donde, si el tipo de error es el primer tipo, el voltaje en la sección de reposo aumenta durante una sección de tiempo más larga que cuando el tipo de error es el segundo tipo o disminuye durante una sección de tiempo más larga que cuando el tipo de error es el tercer tipo.
7. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 1, en donde el circuito de diagnóstico (230) determina si el error ha tenido lugar en la celda de batería (B1 ... BN) basándose en el valor estadístico acumulado cuando el valor absoluto del valor estadístico es mayor que un primer valor de referencia absoluto y menor que o igual a un segundo valor de referencia absoluto, determina que un error más fatal que el error ha tenido lugar en la celda de batería (B1 ... BN) cuando el valor absoluto es mayor que el segundo valor de referencia absoluto, y determina que un error no ha tenido lugar en la celda de batería (B1 ... BN) cuando el valor absoluto es menor que el primer valor de referencia absoluto.
8. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 7, en donde el primer valor de referencia absoluto es un valor en relación con un intervalo de tolerancia a errores del valor absoluto,
en donde el segundo valor de referencia absoluto es un valor en relación con el error fatal.
9. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 1, en donde el circuito de procesamiento de datos (220) calcula un valor de referencia relativo basándose en los valores estadísticos de las celdas de batería (B1 ... BN), en donde el circuito de diagnóstico (230) determina si el error ha tenido lugar en la celda de batería (B1 ... BN) basándose en el valor estadístico acumulativo cuando el valor absoluto del valor estadístico es mayor que el valor de referencia relativo, y determina que no ha tenido lugar ningún error en la celda de batería (B1 ... BN) cuando el valor absoluto del valor estadístico es menor que el valor de referencia relativo,
en donde las celdas de batería (B1 ... BN) son celdas de batería (B1 ... BN) de un módulo de batería (100) que incluye la celda de batería (B1 ... BN).
10. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 9, en donde el circuito de procesamiento de datos (220) establece un valor de sigma 'n' de los valores estadísticos de las celdas de batería como el valor de referencia relativo,
en donde 'n' es un número positivo.
11. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 1, en donde el circuito de procesamiento de datos (220) calcula un valor de desviación típica de los valores estadísticos en la pluralidad de secciones de reposo, en donde el circuito de diagnóstico (230) determina si el error ha tenido lugar en la celda de batería (B1 ... BN) basándose en el valor estadístico cuando el valor de desviación típica es mayor que el valor de desviación de referencia y el valor estadístico acumulativo es mayor que un valor de referencia acumulativo, y determina que un error no ha tenido lugar en la celda de batería (B1 ... BN) cuando el valor de desviación típica es menor que el valor de desviación de referencia o el valor estadístico acumulativo es menor que el valor de referencia acumulativo.
12. El dispositivo de diagnóstico de batería (200) de la reivindicación 11, en donde el valor de referencia acumulativo es un valor correspondiente al 'm' % de arriba de los valores estadísticos acumulativos en los que se acumulan valores absolutos de los valores estadísticos de las celdas de batería (B1 ... BN), en donde 'm' es un número positivo.
13. Un método de diagnóstico de batería que comprende:
una primera etapa de medir periódicamente (S110) un voltaje en ambos extremos de una celda de batería (B1 ... BN) en una pluralidad de secciones de reposo por un dispositivo de diagnóstico de batería;
una segunda etapa de calcular (S130) un valor estadístico que representa un estado de la celda de batería (B1 ... BN) basándose en valores de diferencia entre valores de voltaje medidos por el dispositivo de diagnóstico de batería y valores de ajuste calculados basándose en los valores de voltaje medidos para cada sección de reposo;
una tercera etapa de determinar (S150) si un error ha tenido lugar en la celda de batería (B1 ... BN) basándose en los valores estadísticos de la pluralidad de secciones de reposo; y
una cuarta etapa de diagnosticar (S160) el tipo de error basándose en un primer resultado de comparación de un valor estadístico acumulativo con valores absolutos de los valores estadísticos con un primer valor de referencia de análisis, y un segundo resultado de comparación de comparar el valor estadístico con un segundo valor de referencia de análisis,
en donde la pluralidad de secciones de reposo comprende la sección de reposo y una o más secciones de reposo antes de la sección de reposo.
14. El método de la reivindicación 13, en donde la cuarta etapa (S160) determina que el tipo de error es un primer tipo en el que la celda de batería (B1 ... BN) es inestable cuando el valor estadístico acumulativo es mayor que el primer valor de referencia de análisis, determina que el tipo de error es un segundo tipo en el que el voltaje de la celda de batería (B1 ... BN) sube temporalmente cuando el valor estadístico acumulativo es menor que el primer valor de referencia de análisis y el valor estadístico es mayor que el segundo valor de referencia de análisis, y determina que el tipo de error es un tercer tipo en el que el voltaje de la celda de batería (B1 ... BN) cae temporalmente cuando el valor estadístico acumulativo es menor que el primer valor de referencia de análisis y el valor estadístico es menor que el segundo valor de referencia de análisis.
15. El método de la reivindicación 14, en donde el primer valor de referencia de análisis es un valor en relación con el voltaje en la sección de reposo,
en donde el segundo valor de referencia de análisis es '0'.
ES21845332T 2020-07-23 2021-07-23 Device and method for diagnosing battery Active ES3041705T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200091936A KR102717609B1 (ko) 2020-07-23 2020-07-23 배터리를 진단하기 위한 장치 및 그 방법
PCT/KR2021/009542 WO2022019703A1 (ko) 2020-07-23 2021-07-23 배터리를 진단하기 위한 장치 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3041705T3 true ES3041705T3 (en) 2025-11-13

Family

ID=79729882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES21845332T Active ES3041705T3 (en) 2020-07-23 2021-07-23 Device and method for diagnosing battery

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230184838A1 (es)
EP (1) EP4137829B1 (es)
JP (1) JP7416982B2 (es)
KR (1) KR102717609B1 (es)
CN (1) CN115667961A (es)
ES (1) ES3041705T3 (es)
HU (1) HUE073033T2 (es)
WO (1) WO2022019703A1 (es)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES3051518T3 (en) * 2020-08-10 2025-12-29 Lg Energy Solution Ltd Battery abnormality diagnosis apparatus and method
WO2025084797A1 (ko) * 2023-10-17 2025-04-24 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 배터리 진단 방법 및 배터리 진단 시스템
KR20250060442A (ko) * 2023-10-26 2025-05-07 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 배터리 진단 방법 및 배터리 진단 시스템

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871956A (en) * 1988-02-18 1989-10-03 Power Conversion Inc. Method and apparatus for cell monitoring and control
TW535308B (en) * 2000-05-23 2003-06-01 Canon Kk Detecting method for detecting internal state of a rechargeable battery, detecting device for practicing said detecting method, and instrument provided with said
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
JP2008256436A (ja) * 2007-04-03 2008-10-23 Yazaki Corp 近似式算出装置及びその方法、並びに、バッテリ状態監視装置
JP5089510B2 (ja) * 2008-07-07 2012-12-05 古河電気工業株式会社 二次電池の状態検知方法、状態検知装置及び二次電池電源システム
DE102011005411A1 (de) * 2011-03-11 2012-09-13 Robert Bosch Gmbh Energiespeicher- und Ladeverfahren
JP5994240B2 (ja) 2011-12-02 2016-09-21 日産自動車株式会社 組電池の制御装置
JP6148879B2 (ja) * 2013-02-28 2017-06-14 旭化成株式会社 二次電池の電池状態推定装置及び電池パックの製造方法並びにセルバランス確認方法
JP6093253B2 (ja) * 2013-06-21 2017-03-08 株式会社マキタ バッテリユニット
JP6675775B2 (ja) * 2015-08-26 2020-04-01 東北電力株式会社 太陽電池劣化異常判定システム
JP7164217B2 (ja) * 2017-04-17 2022-11-01 ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミシガン モバイル・デバイスに対するバッテリ健全性を緩和電圧に基づいて推定する方法
US20190208136A1 (en) 2017-12-29 2019-07-04 Waymo Llc High-speed image readout and processing
JP6978339B2 (ja) 2018-02-16 2021-12-08 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池の充電状態推定装置及び異常検出装置、及び二次電池の管理システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP4137829A1 (en) 2023-02-22
EP4137829A4 (en) 2023-11-08
JP2023526935A (ja) 2023-06-26
US20230184838A1 (en) 2023-06-15
HUE073033T2 (hu) 2025-12-28
KR20220012747A (ko) 2022-02-04
WO2022019703A1 (ko) 2022-01-27
CN115667961A (zh) 2023-01-31
KR102717609B1 (ko) 2024-10-16
JP7416982B2 (ja) 2024-01-17
EP4137829B1 (en) 2025-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113826021B (zh) 用于诊断电池单体的设备和方法
ES3013296T3 (en) Apparatus and method for diagnosing battery
ES3041705T3 (en) Device and method for diagnosing battery
JP7621274B2 (ja) 電池診断装置および方法
US10067176B2 (en) Insulation resistance measuring device and method capable of rapidly measuring insulation resistance
US20190187221A1 (en) Management device, and power storage system
ES3018288T3 (en) Battery management apparatus and method for calibrating a state of charge of a battery
US11815558B2 (en) Apparatus and method for diagnosing abnormal degradated battery cell
JP7332084B2 (ja) バッテリーを診断するための装置及びその方法
ES2990005T3 (es) Aparato y método para el diagnóstico de batería
CN103718054B (zh) 一种用于监控蓄电电池组的装置及相关方法
KR101717001B1 (ko) 내부 상태 추정 시스템 및 그 추정 방법
US20160097819A1 (en) Battery Control Device
ES3025509T3 (en) Method and apparatus for calculating aging degree of battery
US20150346285A1 (en) Device for Assessing Extent of Degradation of Secondary Battery
US11796599B2 (en) Battery diagnosis apparatus, battery diagnosis method and energy storage system
JP2020511737A (ja) バッテリーの内部抵抗を最適化するためのバッテリー管理システム及び方法
KR20210074003A (ko) 배터리 퇴화도 진단 장치 및 방법
US20190101595A1 (en) Methods and apparatus for battery management
ES3025092T3 (en) Apparatus and method for diagnosing battery
ES3059035T3 (en) Insulation resistance measurement device
KR102427331B1 (ko) 전류 센서 진단 장치 및 방법
KR20250019892A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20250097496A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법
KR20240163926A (ko) 배터리 관리 장치 및 그것의 동작 방법