ES3057701T3

ES3057701T3 - Battery management system, battery pack, energy storage system, and battery management method

Info

Publication number: ES3057701T3
Application number: ES22756489T
Authority: ES
Inventors: Ui-Yong Jeong; Young-Il Ko; Hyung-Jin Hwang; In-Cheol Shin
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2026-03-04
Anticipated expiration: 2042-02-16
Also published as: JP7374341B2; EP4203236A1; KR102758018B1; US12474380B2; EP4203236A4; JP2023522463A; EP4203236B1; CN115461958A; WO2022177291A1; KR20220117040A; US20230184815A1; CN115461958B

Abstract

Un sistema de gestión de baterías según la presente invención puede comprender: un dispositivo de monitorización de baterías que detecta los voltajes respectivos de una celda de batería de referencia y una pluralidad de celdas de batería que comparten un intervalo plano común, y que detecta la corriente de un paquete de baterías; y un circuito de control conectado operativamente al dispositivo de monitorización de baterías, configurado para determinar un valor integrado de corriente de la corriente del paquete de baterías, detener la descarga del paquete de baterías si el voltaje de la celda de batería de referencia alcanza un voltaje de referencia inferior a un umbral inferior de un rango de voltaje seguro predeterminado durante la descarga del paquete de baterías, determinar el SOC de la celda de batería de referencia a partir del voltaje de referencia y la corriente del paquete de baterías, restablecer el valor integrado de corriente y determinar el SOC de un grupo de celdas como la suma del SOC de la celda de batería de referencia y un valor predeterminado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema de gestión de baterías, paquete de baterías, sistema de almacenamiento de energía y método de gestión de baterías

[0003] Sector de la técnica

[0004] La presente divulgación se refiere a la tecnología para determinar el estado de carga (SOC) de una batería.

[0005] Antecedentes de la invención

[0006] 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 recargar repetidamente.

[0007] 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.

[0008] Un paquete de baterías para su uso en aplicaciones de alta capacidad y alta tensión, como vehículos eléctricos o sistemas de almacenamiento de energía, incluye entre unas decenas y unos cientos de celdas de batería conectadas en serie. Se proporciona un sistema de gestión de baterías para adquirir los parámetros de la batería (por ejemplo, tensión, corriente, estado de carga (SOC)) de cada celda de batería, y realizar diversas funciones (por ejemplo, equilibrio, enfriamiento) para garantizar la fiabilidad y seguridad de cada batería.

[0009] Actualmente, diversos tipos de celdas de batería recargables son ampliamente utilizados, y algunos de ellos tienen características de meseta en algunos (por ejemplo, SOC del 10~90 %) del intervalo de SOC total. Las características de meseta tienen cambios muy pequeños en OCV con cambios en SOC, y se pueden observar a partir de una curva SOC-OCV que es un conjunto de datos que incluye registros de relación SOC-Tensión de Circuito Abierto (OCV). Una batería de iones de litio fosfato (LFP) es un tipo de batería de iones de litio que utiliza fosfato de hierro litio para un material de electrodo positivo (un material de cátodo), y se sabe que una batería LFP tiene las características de meseta.

[0010] Cuando la celda de batería tiene un intervalo de SOC con las características de meseta, la curva SOC-OCV es eficaz en la estimación de SOC fuera del intervalo de SOC de las características de meseta. Sin embargo, en el intervalo de SOC correspondiente, incluso un error muy pequeño en la medición de la OCV provoca una gran diferencia entre el SOC estimado y el SOC real, por lo que es difícil determinar con precisión el SOC de la celda de batería que se carga y descarga utilizando la curva SOC-OCV. Por consiguiente, cuando el SOC de la celda de batería se encuentra dentro de una región plana (el intervalo de SOC que tiene las características de meseta), el SOC de la celda de batería puede determinarse basándose en la cantidad de corriente acumulada de la celda de batería en lugar de en la curva SOC-OCV.

[0011] Sin embargo, cuando el SOC de la celda de batería se mantiene en la región plana durante mucho tiempo, los errores entre el valor de corriente real y el valor de corriente detectado de la celda de batería se acumulan continuamente en la cantidad de corriente acumulada, provocando una reducción gradual de la precisión de la estimación del SOC. Una de las soluciones al problema es cargar o descargar intencionadamente la celda de batería para situar el SOC de la celda de batería fuera de la región plana, y determinar el SOC a partir de la OCV de la celda de batería utilizando la curva SOC-OCV. Sin embargo, cuando este método se aplica a un grupo de celdas que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie, hay algunas desventajas. La primera desventaja es el suministro o consumo de una gran cantidad de energía para cargar o descargar intencionadamente la pluralidad de celdas de batería conectadas en serie. La segunda desventaja es una caída o aumento brusco de la tensión a través del grupo de celdas que se produce al descargar toda la pluralidad de celdas de batería conectadas en serie al grupo de celdas común por debajo del límite inferior de la región plana o al cargarlas por encima del límite inferior de la región plana.

[0012] El documento US2012/065824A1 se refiere a un método para estimar el estado de carga de una batería que tiene una región plana en la que la tensión de circuito abierto apenas cambia con el cambio en el estado de carga de la batería. El método determina el estado de carga utilizando la integración de corriente en la región plana y utilizando mediciones de tensión fuera de la región plana. Como alternativa, el documento sugiere utilizar una celda de referencia de un tipo diferente que no tenga región plana para estimar el estado de carga de las celdas restantes mientras éstas se encuentran en la región plana.

[0013] Explicación de la invención

[0014] Problema técnico

[0015] 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 paquete de baterías, un sistema de almacenamiento de energía y un método de gestión de baterías para determinar un estado de carga (SOC) de un grupo de celdas en el que una pluralidad de celdas de batería proporcionadas para tener una región plana común está conectada en serie, sin cargar o descargar intencionadamente el grupo de celdas para situar el SOC de cada celda de batería fuera de la región plana.

[0016] Estos/as y otros/as objetivos y ventajas de la presente divulgación se entenderán mediante la siguiente descripción y serán evidentes a partir de una realización de la presente divulgación. De forma adicional, 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. La invención está definida en las reivindicaciones adjuntas.

[0017] Solución técnica

[0018] Se proporciona un sistema de gestión de baterías de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación para un paquete de baterías que incluye un grupo de celdas que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie y una celda de batería de referencia conectada en serie al grupo de celdas. La celda de batería de referencia y cada celda de batería del grupo de celdas están provistas de una región plana, en donde la región plana es un intervalo predeterminado de estado de carga (SOC) en el que un cambio en la tensión de circuito abierto (OCV) con el SOC se mantiene por debajo de un valor de referencia predeterminado. En una condición inicial inmediatamente después de fabricar el paquete de baterías, un SOC de la celda de batería de referencia es inferior a un SOC de cada celda de batería del grupo de celdas en un valor predeterminado. El sistema de gestión de baterías incluye un dispositivo de supervisión de batería configurado para detectar una tensión de la celda de batería de referencia y de cada una de la pluralidad de celdas de batería, y detectar una corriente del paquete de baterías; y un circuito de control acoplado de forma operativa al dispositivo de supervisión de batería, y configurado para determinar un valor de corriente acumulativo de la corriente del paquete de baterías. El circuito de control está configurado para detener la descarga del paquete de baterías, determinar el SOC de la celda de batería de referencia basándose en una tensión de referencia y en la corriente del paquete de baterías, inicializar el valor de corriente acumulada, y determinar el SOC del grupo de celdas para que sea igual a una suma del SOC de la celda de batería de referencia y el valor predeterminado, cuando la tensión de la celda de batería de referencia alcanza la tensión de referencia que es inferior a un límite inferior de un intervalo de tensión de seguridad predeterminado durante la descarga del paquete de baterías. El circuito de control puede estar configurado para determinar el SOC del grupo de celdas y el SOC de la celda de batería de referencia basándose en el valor de corriente acumulada cuando la tensión de la celda de batería de referencia es superior a la tensión de referencia.

[0019] El límite inferior del intervalo de tensión de seguridad puede ser igual o menor que un OCV correspondiente a un límite inferior del intervalo de SOC de la región plana. Un límite superior del intervalo de tensión de seguridad puede ser igual o mayor que un OCV correspondiente a un límite superior del intervalo de SOC de la región plana.

[0020] El circuito de control puede estar configurado para determinar que cada celda de batería que tenga una tensión inferior a la tensión de la celda de batería de referencia es defectuosa entre la pluralidad de celdas de batería incluidas en el grupo de celdas.

[0021] Se proporciona un sistema de gestión de baterías de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación para un paquete de baterías que incluye un grupo de celdas que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie y una celda de batería de referencia conectada en serie al grupo de celdas. La celda de batería de referencia y cada celda de batería del grupo de celdas están provistas de una región plana, en donde la región plana es un intervalo predeterminado de SOC en el que un cambio en la OCV con el SOC se mantiene por debajo de un valor de referencia predeterminado. En una condición inicial inmediatamente después de fabricar el paquete de baterías, un SOC de la celda de batería de referencia es superior a un SOC de cada celda de batería del grupo de celdas en un valor predeterminado. El sistema de gestión de baterías incluye un dispositivo de supervisión de batería configurado para detectar una tensión de la celda de batería de referencia y de cada una de la pluralidad de celdas de batería, y detectar una corriente del paquete de baterías; y un circuito de control acoplado de forma operativa al dispositivo de supervisión de batería, y configurado para determinar un valor de corriente acumulativo de la corriente del paquete de baterías. El circuito de control puede estar configurado para detener la carga del paquete de baterías, determinar el SOC de la celda de batería de referencia basándose en una tensión de referencia y en la corriente del paquete de baterías, inicializar el valor de corriente acumulada, y determinar un SOC del grupo de celdas para que sea igual a una diferencia entre el SOC de la celda de batería de referencia y el valor predeterminado, cuando la tensión de la celda de batería de referencia alcanza la tensión de referencia que es superior a un límite superior de un intervalo de tensión de seguridad predeterminado durante la carga del paquete de baterías.

[0022] El circuito de control puede estar configurado para determinar el SOC del grupo de celdas y el SOC de la celda de batería de referencia basándose en el valor de corriente acumulada cuando la tensión de la celda de batería de referencia es inferior a la tensión de referencia.

[0023] Un bloque de batería de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación incluye el sistema de gestión de baterías. Un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación incluye el paquete de baterías.

[0024] Un método de gestión de baterías de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación puede ejecutarse mediante el sistema de gestión de baterías. El método de gestión de baterías incluye la determinación del valor actual acumulativo de la corriente del paquete de baterías. Cuando la tensión de la celda de batería de referencia alcanza la tensión de referencia que es inferior al límite inferior del intervalo de tensión de seguridad durante la descarga del paquete de baterías, el método de gestión de baterías incluye además detener la descarga del paquete de baterías, y determinar el SOC de la celda de batería de referencia basándose en la tensión de referencia y la corriente del paquete de baterías; e inicializar el valor de corriente acumulada, y determinar el SOC del grupo de celdas para que sea igual a la suma del SOC de la celda de batería de referencia y el valor predeterminado.

[0025] Un método de gestión de baterías de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación puede ejecutarse mediante el sistema de gestión de baterías. El método de gestión de baterías incluye la determinación del valor actual acumulativo de la corriente del paquete de baterías. Cuando la tensión de la celda de batería de referencia alcanza la tensión de referencia que es superior al límite superior del intervalo de tensión de seguridad durante la carga del paquete de baterías, el método de gestión de baterías incluye además detener la carga del paquete de baterías, y determinar el SOC de la celda de batería de referencia basándose en la tensión de referencia y la corriente del paquete de baterías; e inicializar el valor de corriente acumulada, y determinar el SOC del grupo de celdas para que sea igual a la diferencia entre el SOC de la celda de batería de referencia y el valor predeterminado.

[0026] Efectos ventajosos

[0027] De acuerdo con al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, cuando una pluralidad de celdas de batería proporcionada para tener una región plana común se conecta en serie dentro de un grupo de celdas, es posible determinar con precisión el estado de carga (SOC) del grupo de celdas, de forma segura y eficiente sin cargar o descargar intencionadamente el grupo de celdas para situar el SOC de cada celda de batería fuera de la región plana. 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.

[0028] Breve descripción de los dibujos

[0029] Los dibujos adjuntos ilustran realizaciones de ejemplo 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 tanto, no se debe interpretar que la presente divulgación está limitada a los dibujos.

[0030] La FIG. 1 es un diagrama que muestra a modo de ejemplo la arquitecta de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con la presente divulgación.

[0031] La FIG.2 es un diagrama que muestra, a modo de ejemplo, los estados de carga (SOC) ajustados de una pluralidad de celdas de batería, una celda de batería de referencia y una celda de batería de referencia inmediatamente después de la fabricación de un paquete de baterías.

[0032] La FIG. 3 es un gráfico que muestra a modo de ejemplo una curva SOC-tensión de circuito abierto (OCV) que refleja las características de meseta de una celda de batería.

[0033] La FIG.4 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.

[0034] La FIG.5 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.

[0035] La FIG.6 es un diagrama de flujo que muestra a modo de ejemplo un método de equilibrio asociado con el método de gestión de baterías de acuerdo con la primera realización de la presente divulgación mostrada en la FIG.4. La FIG.7 es un diagrama de flujo que muestra a modo de ejemplo un método de equilibrio asociado con el método de gestión de la batería de acuerdo con la segunda realización de la presente divulgación mostrada en la FIG.5.

[0036] Realización preferente de la invención

[0037] En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones de ejemplo de la presente divulgación se describirán con detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones que se muestran en los dibujos son únicamente una realización preferida 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.

[0038] Los términos que incluyen un número ordinal, tales como "primero/a", "segundo/a" y similares, se usan para distinguir un elemento de otro de entre diversos elementos, pero no pretende limitar los elementos.

[0039] 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 puede implementarse en hardware y software ya sea de forma individual o en combinación.

[0040] De forma adicional, a lo largo de 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.

[0041] En la memoria descriptiva, un estado de carga (SOC) es una relación de la capacidad restante de una unidad mínima de almacenamiento de energía (por ejemplo, una celda de batería, un grupo de celdas) a la capacidad de carga completa de la unidad mínima de almacenamiento de energía, y se indica del 0 al 100 %.

[0042] La FIG.1 es un diagrama que muestra a modo de ejemplo la arquitecta de un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con la presente divulgación, la FIG.2 es un diagrama que muestra ejemplarmente los SOC ajustados de una pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>, una celda de batería de referencia C<L>y una celda de batería de referencia C<L>inmediatamente después de la fabricación de un paquete de baterías 10, y la FIG. 3 es un gráfico que muestra ejemplarmente una curva SOC-Tensión de circuito abierto (OCV) que refleja las características de meseta de la celda de batería.

[0043] Haciendo referencia a la FIG. 1, el sistema de almacenamiento de energía 1 incluye un paquete de baterías 10, un relé 20 y un sistema de conversión de energía 30.

[0044] El paquete de baterías 10 incluye un grupo de celdas 11, un dispositivo de detección de corriente 12 y un sistema de gestión de baterías 100. El paquete de baterías 10 incluye además al menos una de una celda de batería de referencia C<L>o una celda de batería de referencia C<L>. La siguiente descripción se realiza bajo el supuesto de que el paquete de baterías 10 incluye tanto la celda de batería de referencia C<L>como la celda de batería de referencia C<L>. Debe entenderse que la celda de batería de referencia C<L>o la celda de batería de referencia C<L>pueden extraerse del paquete de baterías 10.

[0045] El grupo de celdas 11 incluye la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>conectadas en serie donde m es un número natural de 2 o más. La celda de batería de referencia C<L>y la celda de batería de referencia C<L>están conectadas en serie al grupo de celdas 11. Aunque la FIG.1 muestra que cada una de la celda de batería de referencia C<L>y la celda de batería de referencia C<L>está conectada en serie a través del terminal negativo del grupo de celdas 11, esto se facilita a título ilustrativo. Por ejemplo, la celda de batería de referencia C<L>o la celda de batería de referencia C<L>puede conectarse en serie al terminal positivo del grupo de celdas 11 o entre dos celdas de batería cualesquiera (por ejemplo, C<1>, C<2>) del grupo de celdas 11.

[0046] En el grupo de celdas 11, cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>tiene conductores de electrodo positivo y negativo, y el conductor de electrodo positivo de una (por ejemplo, C<1>) de dos celdas de batería adyacentes (por ejemplo, C<1>, C<2>) y el conductor de electrodo negativo de la otra (por ejemplo, C<2>) se unen mediante soldadura. Por consiguiente, una estructura de conexión en serie del conductor de electrodo negativo de la celda de batería C<1>al conductor de electrodo positivo de la celda de batería C<m>está colocada en el grupo de celdas 11. En lo sucesivo en el presente documento, cabe señalar que el conductor de electrodo positivo y el conductor de electrodo negativo de la celda de batería C pueden denominarse "electrodo positivo" y "electrodo negativo", respectivamente.

[0047] La pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>, la celda de batería de referencia C<L>y la celda de batería de referencia C<L>pueden fabricarse con la misma especificación eléctrica y química y las mismas características de carga/descarga. En lo sucesivo en el presente documento, en la descripción que es común a la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>, la celda de batería de referencia C<L>y la celda de batería de referencia C<L>, el signo de referencia 'C' se utiliza para indicar la celda de batería. La celda de batería C no se limita a un tipo concreto y puede incluir cualquier tipo de celda de batería que pueda recargarse repetidamente y tenga características de meseta, como una batería de fosfato de iones de litio (LFP).

[0048] La celda de batería de referencia C<L>se proporciona para restablecer el SOC del grupo de celdas 11 y evitar la sobredescarga/subtensión durante la descarga del conjunto de baterías 10. En la condición inicial inmediatamente después de la fabricación del paquete de baterías 10, toda la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>del grupo de celdas 11 se ajusta para tener el mismo SOC, y el SOC de la celda de batería de referencia C<L>se ajusta para que sea inferior al de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>del grupo de celdas 11 en un primer valor predefinido ΔZ<L>.

[0049] La celda de batería de referencia Cse proporciona para restablecer el SOC del grupo de celdas 11 y evitar la sobrecarga/sobretensión durante la carga del paquete de baterías 10. En la condición inicial inmediatamente después de la fabricación del paquete de baterías 10, toda la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>del grupo de celdas 11 se ajusta para tener el mismo SOC, y el SOC de la celda de batería de referencia Cse ajusta para que sea superior al de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>del grupo de celdas 11 en un segundo valor predefinido ΔZ.

[0050] Haciendo referencia a la FIG.2, cuando el primer valor predefinido ΔZ<L>es del 2 % y el segundo valor predefinido ΔZes del 3 %, inmediatamente después de la fabricación del paquete de baterías 10, el SOC de toda la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>se ajusta al 25 %, el SOC de la celda de batería de referencia C<L>se ajusta al 23 %, y el SOC de la celda de batería de referencia Cse ajusta al 28 %. En este caso, en la condición inicial, el sistema de gestión de baterías puede determinar que el SOC del grupo de celdas 11 es igual al SOC 25 % de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>.

[0051] Un circuito en serie del grupo de celdas 11, la celda de batería de referencia C<L>) y la celda de batería de referencia Cpueden estar conectadas eléctricamente al sistema de conversión de energía 30 a través del relé 20.

[0052] El relé 20 se instala en una línea de alimentación PL que sirve de paso de corriente para la carga/descarga del paquete de baterías 10. Mientras el relé 20 está encendido, es posible la transferencia de energía desde cualquiera de las baterías 10 y el sistema de conversión de energía 30 al otro. El relé 20 puede implementarse como al menos uno de los dispositivos de conmutación conocidos, como un contactor mecánico y un transistor de efecto de campo (FET). El circuito de control 130 puede controlar el relé 20 de un estado ENCENDIDO y un estado APAGADO al otro.

[0053] El sistema de conversión de energía 30 está acoplado operablemente al sistema de gestión de baterías 100 a través de un controlador de alto nivel 2. El sistema de conversión de energía 30 puede generar energía de corriente continua (CC), para la carga del paquete de baterías 10, a partir de energía de corriente alterna (CA) suministrada por una red eléctrica 40. El sistema de conversión de energía 30 puede generar energía de CA a partir de la energía de CC del paquete de baterías 10.

[0054] El sistema de gestión de baterías 100 se proporciona para supervisar el estado de cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>, la celda de batería de referencia C<L>y la celda de batería de referencia C.

[0055] El sistema de gestión de baterías 100 incluye un circuito de supervisión de batería 110 y un circuito de control 130. El sistema de gestión de baterías 100 puede incluir además al menos uno de los siguientes elementos: un equilibrador de celdas 120 o un circuito de comunicación 140.

[0056] El circuito de supervisión de batería 110 se proporciona para conectar eléctricamente a los electrodos positivo y negativo de cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>, la celda de batería de referencia C<L>y la celda de batería de referencia Ca través de un canal de detección de tensión que incluye una pluralidad de líneas de detección. El circuito de supervisión de batería 110 detecta una tensión a través de la celda de batería C utilizando una diferencia de potencial entre un par de líneas de detección conectadas respectivamente a los electrodos positivo y negativo de la celda de batería C. El circuito de supervisión de batería 110 puede transmitir una señal de tensión que indica la tensión detectada de la celda de batería C al circuito de control 130 mediante conversión analógico-digital.

[0057] El circuito de supervisión de batería 110 está acoplado operablemente al dispositivo de detección de corriente 12 a través de un par de líneas de detección adicionales. El dispositivo de detección de corriente 12 se instala en la línea eléctrica PL, y puede incluir, por ejemplo, una resistencia de derivación y un dispositivo de efecto Hall. Cuando la resistencia de derivación se utiliza como dispositivo de detección de corriente 12, el circuito de supervisión de batería 110 puede detectar la corriente que fluye a través del paquete de baterías 10 basándose en una diferencia de potencial a través del dispositivo de detección de corriente 12. El circuito de supervisión de batería 110 puede transmitir una señal de corriente que indica la magnitud y dirección de la corriente detectada al circuito de control 130 mediante conversión analógico-digital.

[0058] El circuito de control 130 está acoplado de forma operativa al relé 20, el circuito de supervisión de batería 110, el equilibrador de celdas 120 y/o el circuito de comunicación 140. Acoplado operativamente se refiere a conectado directa/indirectamente para transmitir y recibir una señal en una o dos direcciones.

[0059] El circuito de control 130 puede implementarse en hardware utilizando al menos uno de los 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 las demás funciones.

[0060] El circuito de control 130 puede tener una memoria integrada. La memoria puede almacenar programas y datos necesarios para llevar a cabo los métodos de gestión de baterías de acuerdo con las realizaciones que se describen a continuación. La memoria puede incluir, por ejemplo, al menos un tipo de medio de almacenamiento, tal como una memoria flash, un disco duro, un disco de estado sólido (SSD), una unidad de disco de silicio (SDD), una tarjeta multimedia de tipo micro, una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria de acceso aleatorio estática (SRAM), memoria de solo lectura (ROM), una memoria programable de solo lectura borrable eléctricamente (EEPROM) o una memoria programable de solo lectura (PROM).

[0061] El circuito de control 130 puede recoger la señal de tensión y la señal de corriente del circuito de supervisión de batería 110 en un intervalo de tiempo establecido (por ejemplo, 1 s), y grabarlas en la memoria. Dado que la señal de corriente incluye la información de dirección de la corriente, el circuito de control 130 puede determinar si el paquete de baterías 10 se está cargando o descargando o si el paquete de baterías 10 está en reposo basándose en la señal de corriente. El reposo (o estado de reposo) se refiere a un estado en el que se detiene la carga y descarga del paquete de baterías 10.

[0062] El circuito de control 130 puede determinar una cantidad de corriente acumulada basada en la señal de corriente utilizando el conteo de amperios. La cantidad de corriente acumulada en un momento arbitrario es la cantidad total de corrientes acumuladas durante un período de tiempo desde el momento en que se inicializó la cantidad de corriente acumulada por última vez antes del momento correspondiente hasta el momento correspondiente.

[0063] El circuito de comunicación 140 puede acoplarse con el controlador de alto nivel 2 del sistema de almacenamiento de energía 1 para habilitar la comunicación entre los mismos. El circuito de comunicación 140 puede transmitir un mensaje del controlador de alto nivel 2 a la unidad de control 130, y un mensaje del circuito de control 130 al controlador de alto nivel 2. El mensaje del circuito de control 130 puede incluir información para notificar la condición (por ejemplo, tensión, SOC, sobredescarga, subtensión, una sobrecarga, sobretensión) de la celda de batería C. Para la comunicación entre el circuito de comunicación 140 y el controlador de alto nivel 2, por ejemplo, una red cablead 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 tal como Bluetooth, Pueden utilizarse Zigbee y WiFi. El circuito de comunicación 140 puede incluir un dispositivo de salida (por ejemplo, una pantalla, un altavoz) para proporcionar la información recibida del circuito de control 130 y/o del controlador de alto nivel 2 en un formato reconocible. El controlador de alto nivel 2 puede controlar el sistema de conversión de energía 30 basándose en la información recogida a través de la comunicación con el sistema de gestión de baterías 100.

[0064] Haciendo referencia a la FIG.3, la memoria del circuito de control 130 pregraba datos que indican una región plana Z<A>~ Z, un intervalo de tensión de seguridad V<1>~ V<2>, una tensión de referencia V<L>para la prevención de sobredescarga/subtensión y una tensión de referencia Vu para la prevención de sobrecarga/sobretensión y una curva SOC-OCV 300.

[0065] La OCV de la celda de batería C se mantiene casi uniformemente sobre la región plana Z<A>~ Z. Es decir, en la región plana Z<A>~ Z, un cambio en OCV con el SOC (por ejemplo, una derivada) se mantiene por debajo de un valor de referencia predeterminado. En cambio, en el intervalo restante (0~Z<A>%, Z~100 %) fuera de la región plana Z<A>~ Z, el cambio de la OCV con el SOC es mayor que el valor de referencia predeterminado y, en consecuencia, es posible determinar el SOC correspondiente al OCV en un intervalo de error predeterminado.

[0066] Se sabe que la mayoría de las baterías recargables, incluida la celda de batería C, se degradan más rápidamente cuando se utilizan continuamente cerca del SOC del 0 % o SOC del 100 % fuera del intervalo óptimo. El intervalo de tensión de seguridad V<1>~ V<2>se preestablece considerando una relación entre el SOC y la tasa de degradación de la celda de batería C. El SOC(Z<1>) correspondiente al límite inferior V<1>del intervalo de tensión de seguridad V<1>~ V<2>es igual o inferior a la OCV correspondiente al límite inferior Z<A>de la región plana. El SOC(Z<2>) correspondiente al límite superior V<2>del intervalo de tensión de seguridad V<1>~ V<2>es igual o superior al límite superior Zde la región plana. El intervalo comprendido entre Z<1>y Z<2>correspondiente al intervalo de tensión de seguridad V<1>~ V<2>puede denominarse intervalo de SOC seguro, y el intervalo de SOC seguro Z<1>~ Z<2>puede ser igual o mayor que la región plana Z<A>~ Z. La tensión de referencia V<L>es igual o inferior al límite inferior V<1>del intervalo de tensión de seguridad V<1>~ V<2>. El circuito de control 130 puede determinar el SOC(Z<L>) correspondiente a la tensión de referencia V<L>a partir de la curva SOC-OCV 300.

[0067] La tensión de referencia Vu es igual o superior al límite superior V<2>del intervalo de tensión de seguridad V<1>~ V<2>. El circuito de control 130 puede determinar el SOC(Z) correspondiente a la tensión de referencia Vu a partir de la curva SOC-OCV 300.

[0068] El primer valor predefinido ΔZ<L>puede ser igual a una diferencia entre el SOC(Z<L>) y el SOC(Z<1>). El segundo valor predefinido ΔZ<L>puede ser igual a una diferencia entre el SOC(Z<L>) y el SOC(Z<2>).

[0069] El equilibrador de celdas 120 se proporciona para descargar selectivamente cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>, la celda de batería de referencia C<L>y la celda de batería de referencia Cen respuesta a una orden del circuito de control 130. El equilibrador de celdas 120 incluye una pluralidad de circuitos de descarga D<1>~D<m>proporcionados a la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>en una relación de uno a uno. El equilibrador de celdas 120 puede incluir además un circuito de descarga Dproporcionado a la celda de batería de referencia Cy un circuito de descarga D<L>proporcionado a la celda de batería de referencia C<L>. Cuando la celda de batería de referencia C<L>o la celda de batería de referencia Cse omite del paquete de baterías, puede omitirse el circuito de descarga D<L>o el circuito de descarga Dproporcionado a la celda de batería de referencia C<L>o a la celda de batería de referencia C. El circuito de supervisión de batería 110 y el equilibrador de celdas 120 pueden estar integrados en un único circuito integrado. Por ejemplo, el circuito de supervisión de batería 110 y el equilibrador de celdas 120 pueden implementarse utilizando circuitos integrados de aplicación específica (ASIC) como el BQ76940, capaz de supervisar la tensión, supervisar la corriente y equilibrar las celdas.

[0070] Cada uno de la pluralidad de circuitos de descarga D<1>~D<m>, D<L>, Des un circuito en serie de una resistencia de descarga R y un interruptor SW, y está conectado en paralelo a su correspondiente celda de batería C. El interruptor SW de cada uno de la pluralidad de circuitos de descarga D<1>~D<m>, D<L>, Dpasa del estado desactivado al estado activado en respuesta a la orden del circuito de control 130. Mientras que el interruptor SW del circuito de descarga (por ejemplo, D<1>) está en estado activado, el SOC y la tensión de la celda de batería (por ejemplo, C<1>) se reduce gradualmente por el consumo de energía almacenada en la celda de batería correspondiente (por ejemplo, C<1>) por la resistencia de descarga R del circuito de descarga (por ejemplo, D<1>).

[0071] El circuito de control 130 puede determinar que cada celda de batería C que tiene una tensión que es igual o inferior a la tensión de la celda de batería de referencia C<L>es defectuosa entre la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>durante la carga, descarga o reposo del paquete de baterías 10.

[0072] El circuito de control 130 puede determinar que cada celda de batería C que tiene una tensión que es igual o superior a la tensión de la celda de batería de referencia Cu es defectuosa entre la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>durante la carga, descarga o reposo del paquete de baterías 10.

[0073] La FIG.4 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. 4 puede ser realizado por el sistema de gestión de baterías periódicamente de forma repetida en el intervalo de tiempo establecido cuando el tiempo, durante el cual el paquete de baterías 10 se está cargando/descargando o el paquete de baterías 10 está en reposo, es inferior a un tiempo de almacenamiento predeterminado después del tiempo de fabricación del paquete de baterías 10 que incluye la celda de batería de referencia C<L>.

[0074] Con referencia a las FIGS.1 a 4, en la etapa S410, el circuito de control 130 determina la tensión de la celda de batería de referencia C<L>y de cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>y determina la corriente del paquete de baterías 10 basándose en la señal de tensión y la señal de corriente recogidas del circuito de supervisión de batería. En la etapa S420, el circuito de control 130 determina el valor de corriente acumulado de la corriente del paquete de baterías 10. El circuito de control 130 puede determinar el valor de corriente acumulada del ciclo actual añadiendo al valor de corriente acumulada del ciclo anterior un valor obtenido multiplicando la corriente del paquete de baterías 10 determinada en el ciclo actual por el tiempo establecido. Por ejemplo, cuando el valor de corriente acumulado del ciclo anterior = 10 Ah, la corriente del paquete de baterías 10 del ciclo actual = -1 A y el tiempo establecido = 1 s = 1/3600 horas, se determina que el valor de corriente acumulado del ciclo actual es de (10 - 1/3600) Ah.

[0075] En la etapa S430, el circuito de control 130 determina si el paquete de baterías se está descargando. Cuando un valor de la etapa S430 es "SÍ", se lleva a cabo la etapa S440. Cuando el valor de la etapa S430 es "NO", se lleva a cabo la etapa S470.

[0076] En la etapa S440, el circuito de control 130 determina si la tensión de la celda de batería de referencia C<L>alcanzó la tensión de referencia V<L>que es inferior al límite inferior V<1>del intervalo de tensión de seguridad. Como referencia, cuando toda la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>es normal, la tensión de la celda de batería de referencia C<L>es inferior a la tensión de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>, y, por lo tanto, la tensión de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>es superior a la tensión de referencia V<L>. Cuando un valor de la etapa S440 es "SÍ", se lleva a cabo la etapa S450. Cuando el valor de la etapa S440 es "NO", se lleva a cabo la etapa S470.

[0077] En la etapa S450, el circuito de control 130 deja de descargar el paquete de baterías 10 (por ejemplo, apaga el relé 20) y determina el SOC de la celda de batería de referencia C<L>basándose en la tensión de referencia V<L>y la corriente del paquete de baterías 10. El circuito de control 130 puede determinar la OCV de la celda de batería de referencia C<L>añadiendo una caída de tensión correspondiente a la multiplicación de la corriente del conjunto de baterías 10 y la resistencia interna de la celda de batería de referencia C<L>a la tensión de referencia V<L>, y determinar el SOC de la celda de batería de referencia C<L>a partir de la curva SOC-OCV 300 basándose en la OCV de la celda de batería de referencia C<L>. Por ejemplo, cuando la resistencia interna de la celda de batería de referencia C<L>es 0,001Q, la tensión de referencia V<L>es de 3,0V, y la corriente del paquete de baterías 10 es de 10A, la caída de tensión puede determinarse como 0,01 V, y la OCV de la celda de batería de referencia C<L>puede determinarse como 3,01 V. El valor de la resistencia interna de la celda de batería de referencia C<L>puede ser un valor preestablecido registrado en la memoria del circuito de control 130. Como alternativa, el circuito de control 130 puede determinar la resistencia interna de la celda de batería de referencia C<L>basándose en una relación entre un cambio en la tensión de la celda de batería de referencia C<L>y un cambio en la corriente del conjunto de baterías 10 en el intervalo de tiempo establecido de acuerdo con la ley de Ohm.

[0078] En la etapa S460, el circuito de control 130 inicializa el valor de corriente acumulada (por ejemplo, el valor de corriente acumulada = 0 Ah), y determina que el SOC del grupo de celdas 11 es igual a la suma del SOC de la celda de batería de referencia y el primer valor predefinido ΔZ<L>.

[0079] Las etapas S450 y S460 son el procedimiento de "restablecimiento del SOC" del grupo de celdas 11 que se está descargando. Es decir, la etapa S460 elimina una mayoría de errores de corriente incluidos en el valor de corriente acumulado desde el último tiempo de restablecimiento en el que el SOC del grupo de celdas 11 se restableció por última vez hasta el ciclo actual.

[0080] En la etapa S470, el circuito de control 130 determina el SOC del grupo de celdas 11 basándose en el valor de corriente acumulado. Por ejemplo, el circuito de control 130 puede determinar el SOC del ciclo actual del grupo de celdas 11 sumando un cambio en el SOC correspondiente al valor actual acumulado desde el último momento de restablecimiento en el que el SOC del grupo de celdas 11 se restableció por última vez al ciclo actual al SOC del grupo de celdas 11 en el último punto de restablecimiento.

[0081] La FIG.5 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. El método de la FIG. 5 puede ser realizado por el sistema de gestión de baterías periódicamente de forma repetida en el intervalo de tiempo establecido cuando el tiempo, durante el cual el paquete de baterías 10 se está cargando/descargando o el paquete de baterías 10 se mantiene en estado de reposo, es inferior al tiempo de almacenamiento predeterminado después del tiempo de fabricación del paquete de baterías 10 que incluye la celda de batería de referencia Cu.

[0082] Con referencia a las FIGS.1 a 5, en la etapa S510, el circuito de control 130 determina la tensión de la celda de batería de referencia Cu y de cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>y determina la corriente del paquete de baterías 10 basándose en la señal de tensión y la señal de corriente recogidas del circuito de supervisión de batería. En la etapa S520, el circuito de control 130 determina el valor de corriente acumulado de la corriente del paquete de baterías 10. El circuito de control 130 puede determinar el valor de corriente acumulada del ciclo actual añadiendo al valor de corriente acumulada del ciclo anterior un valor obtenido multiplicando la corriente del paquete de baterías 10 determinada en el ciclo actual por el tiempo establecido. Por ejemplo, cuando el valor de corriente acumulado del ciclo anterior = 20 Ah, la corriente del paquete de baterías 10 del ciclo actual = 10 A, el tiempo establecido = 1 s = 1/3600 horas, se determina que el valor de corriente acumulado del ciclo actual es (20 10/3600) Ah.

[0083] En la etapa S530, el circuito de control 130 determina si el paquete de baterías se está cargando. Cuando un valor de la etapa S530 es "SÍ", se lleva a cabo la etapa S540. Cuando el valor de la etapa S530 es "NO", se lleva a cabo la etapa S570.

[0084] En la etapa S540, el circuito de control 130 determina si la tensión de la celda de batería de referencia Calcanzó la tensión de referencia Vque es superior al límite superior V<2>del intervalo de tensión de seguridad. Como referencia, cuando toda la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>es normal, la tensión de la celda de batería de referencia Cu es superior a la tensión de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>, y por lo tanto la tensión de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>es inferior a la tensión de referencia Vu. Cuando un valor de la etapa S540 es "SÍ", se lleva a cabo la etapa S550. Cuando el valor de la etapa S540 es "NO", se lleva a cabo la etapa S570.

[0085] En la etapa S550, el circuito de control 130 deja de cargar el paquete de baterías 10 (por ejemplo, apaga el relé 20) y determina el SOC de la celda de batería de referencia Cu basándose en la tensión de referencia Vu y la corriente del paquete de baterías 10. El circuito de control 130 puede determinar la OCV de la celda de batería de referencia Crestando un aumento de tensión correspondiente a la multiplicación de la corriente del conjunto de baterías 10 y la resistencia interna de la celda de batería de referencia Cu de la tensión de referencia Vu, y determinar el SOC de la celda de batería de referencia Cu a partir de la curva SOC-OCV 300 basándose en la OCV de la celda de batería de referencia Cu. Por ejemplo, cuando la resistencia interna de la celda de batería de referencia Cu es de 0,001 Ω, la tensión de referencia Vu es de 3,6 V, y la corriente del paquete de baterías 10 es de 10 A, el aumento de tensión puede determinarse como 0,01 V, y la OCV de la celda de batería de referencia Cu puede determinarse como 3,59 V. El valor de la resistencia interna de la celda de batería de referencia Cpuede ser un valor preestablecido registrado en la memoria del circuito de control 130. Como alternativa, el circuito de control 130 puede determinar la resistencia interna de la celda de batería de referencia Cbasándose en una relación entre un cambio en la tensión de la celda de batería de referencia Cy un cambio en la corriente del conjunto de baterías 10 en el intervalo de tiempo establecido de acuerdo con la ley de Ohm.

[0086] En la etapa S560, el circuito de control 130 inicializa el valor de corriente acumulada (por ejemplo, el valor de corriente acumulada = 0 Ah), y determina el SOC del grupo de celdas 11 para que sea igual a una diferencia entre el SOC de la celda de batería de referencia Cy el segundo valor predefinido ΔZ.

[0087] Las etapas S550 y S560 son el procedimiento de "restablecimiento del SOC" del grupo de celdas 11 que se está cargando. Es decir, la etapa S560 elimina una mayoría de errores de corriente incluidos en el valor de corriente acumulado desde el último tiempo de restablecimiento en el que el SOC del grupo de celdas 11 se restableció por última vez hasta el ciclo actual.

[0088] En la etapa S570, el circuito de control 130 determina el SOC del grupo de celdas 11 basándose en el valor de corriente acumulado. Por ejemplo, el circuito de control 130 puede determinar el SOC del ciclo actual del grupo de celdas 11 sumando un cambio en el SOC correspondiente al valor actual acumulativo desde el último tiempo de restablecimiento en el que el SOC del grupo de celdas 11 se restableció más tarde que el ciclo actual al SOC del grupo de celdas 11 en el último tiempo de restablecimiento.

[0089] La FIG.6 es un diagrama de flujo que muestra a modo de ejemplo un método de equilibrio asociado con el método de gestión de baterías de acuerdo con la primera realización la FIG.4. El método de la FIG.6 puede ser realizado por el sistema de gestión de baterías 100 cuando el estado de reposo del paquete de baterías 10 se mantiene durante el tiempo de almacenamiento predeterminado o más después de la fabricación del paquete de baterías 10. El tiempo de almacenamiento es el tiempo necesario para resolver la tensión de polarización de la celda de batería C causada por la carga/descarga del paquete de baterías 10. Cuando el estado de reposo del paquete de baterías 10 se mantiene durante el tiempo de almacenamiento predeterminado o más, la tensión detectada en la celda de batería C puede tratarse como la OCV.

[0090] Haciendo referencia a las FIGS.1, 3 y 6, en la etapa S610, el circuito de control 130 determina si la tensión (Ven la FIG. 3) de la celda de batería de referencia C<L>se encuentra entre el límite inferior V<1>del intervalo de tensión de seguridad y la tensión de referencia V<L>. Cuando el valor de la etapa S610 es "SÍ", se lleva a cabo la etapa S620. En la etapa S620, el circuito de control 130 fija, como tensión objetivo, la OCV (Ven la FIG. 3) correspondiente al SOC que es superior al SOC correspondiente a la tensión (V<Q>en la FIG.3) de la celda de batería de referencia C<L>por el primer valor predefinido ΔZ<L>.

[0091] En la etapa S630, el circuito de control 130 determina si la tensión de al menos una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>del grupo de celdas 11 es inferior a la tensión objetivo (Ven la FIG.3). Un valor de la etapa S630 que sea "SÍ" indica que una diferencia de SOC entre al menos una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>y la celda de batería de referencia C<L>es menor que el primer valor predefinido ΔZ<L>. Cuando el valor de la etapa S630 es "SÍ", se lleva a cabo la etapa 640. Cuando el valor de la etapa S630 es "NO", se lleva a cabo la etapa 650.

[0092] En la etapa S640, el circuito de control 130 controla el equilibrador de celdas 120 para descargar la celda de batería de referencia C<L>hasta que la tensión de la celda de batería de referencia C<L>alcanza la tensión de referencia V<L>. Es decir, el equilibrador de celdas 120 enciende el interruptor SW del circuito de descarga D<L>conectado en paralelo a la celda de batería de referencia C<L>en respuesta a la orden del circuito de control 130.

[0093] En la etapa S650, el circuito de control 130 controla el equilibrador de celdas 120 para descargar la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>hasta que la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>del grupo de celdas 11 alcanza la tensión objetivo (Ven la FIG.3). Mediante la etapa S650, la diferencia de SOC entre cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>y la celda de batería de referencia C<L>puede ajustarse para que sea igual al primer valor predefinido ΔZ<L>.

[0094] La FIG.7 es un diagrama de flujo que muestra a modo de ejemplo un método de equilibrio asociado con el método de gestión de baterías de acuerdo con la segunda realización la FIG.5. El método de la FIG.7 puede ser realizado por el sistema de gestión de baterías 100 cuando el estado de reposo del paquete de baterías 10 se mantiene durante el tiempo de almacenamiento predeterminado o más después del tiempo de fabricación del paquete de baterías 10. Haciendo referencia a las FIGS.1, 3 y 7, en la etapa S710, el circuito de control 130 determina si la tensión (V<X>en la FIG. 3) de la celda de batería de referencia Cse encuentra entre el límite superior V<2>del intervalo de tensión de seguridad y la tensión de referencia Vu. Cuando un valor de la etapa S710 es "SÍ", se lleva a cabo la etapa S720. En la etapa S720, el circuito de control 130 fija, como tensión objetivo, la OCV (V<Y>en la FIG. 3) correspondiente al SOC que es inferior al SOC correspondiente a la tensión (V<X>en la FIG.3) de la celda de batería de referencia Cpor el segundo valor predefinido ΔZ.

[0095] En la etapa S730, el circuito de control 130 determina si la tensión de al menos una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>del grupo de celdas 11 es superior a la tensión objetivo (V<Y>en la FIG.3). Cuando un valor de la etapa S730 es "SÍ", se lleva a cabo la etapa 740.

[0096] En la etapa S740, el circuito de control 130 controla el equilibrador de celdas 120 para descargar cada celda de batería (por ejemplo, C<1>) hasta que la tensión de cada celda de batería (por ejemplo, C<1>) que tiene una tensión superior a la tensión objetivo entre la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>del grupo de celdas 11 alcanza la tensión objetivo (V<Y>en la FIG. 3). Mediante la etapa S740, una diferencia de SOC entre cada una de la pluralidad de celdas de batería C<1>~C<m>y la celda de batería de referencia Cu puede ajustarse para que sea igual al segundo valor predefinido ΔZ. La primera realización y la segunda realización descritas anteriormente no se implementan sólo en la alternativa, y el sistema de gestión de baterías 100 puede estar configurado para realizar tanto la función de gestión de baterías de acuerdo con la primera realización y la función de gestión de baterías de acuerdo con la segunda realización.

[0097] 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 como se han descrito anteriormente.

[0098] Si bien la presente divulgación se ha descrito anteriormente con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no se limita a estos y es obvio para los expertos en la materia que se puede realizar una diversidad de modificaciones y cambios en los mismos dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Adicionalmente, los expertos en la materia pueden realizar otras tantas sustituciones, modificaciones y cambios en la presente divulgación descrita en lo que antecede sin apartarse de los aspectos técnicos de la presente divulgación, la presente divulgación no está limitada por las realizaciones descritas anteriormente y los dibujos adjuntos, y algunas o todas las realizaciones se pueden combinar selectivamente para permitir diversas modificaciones.

[0099] (Descripción de los números de referencia)

[0100] 1: Sistema de almacenamiento de energía

[0101] 10: Paquete de baterías 11: Grupo de celdas C<1>~C<m>: Celda de batería

[0102] C<L>, C: Celda de batería de referencia

[0103] 20: Relé

[0104] 30: Sistema de conversión de energía

[0105] 100: Sistema de gestión de baterías

[0106] 110: Circuito supervisión de batería

[0107] 120: Equilibrador de celdas

[0108] 130: Circuito de control

[0109] 140: Circuito de comunicación

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema de gestión de baterías (100) para un paquete de baterías (10) que incluye un grupo de celdas (11) que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie y una celda de batería de referencia (CL) conectada en serie al grupo de celdas, en donde la celda de batería de referencia (CL) y cada celda de batería del grupo de celdas (11) están provistas de una región plana, en donde la región plana es un intervalo de estado de carga predeterminado, SOC, en el que un cambio en la tensión de circuito abierto, OCV, con el SOC se mantiene por debajo de un valor de referencia predeterminado,

en donde en una condición inicial inmediatamente después de fabricar el paquete de baterías (10), un SOC de la celda de batería de referencia es inferior a un SOC de cada celda de batería del grupo de celdas (11) en un valor predeterminado,

en donde el sistema de gestión de baterías (100) incluye:

un dispositivo de supervisión de batería (110) configurado para detectar una tensión de la celda de batería de referencia (CL) y de cada una de la pluralidad de celdas de batería, y detectar una corriente del conjunto de baterías (10); y

un circuito de control (130) acoplado de forma operativa al dispositivo de supervisión de batería (110), y configurado para determinar un valor de corriente acumulativo de la corriente del paquete de baterías (10),caracterizado por que

el circuito de control (130) está configurado para detener la descarga del paquete de baterías (10), determinar el SOC de la celda de batería de referencia (CL) basándose en una tensión de referencia y en la corriente del conjunto de baterías (10), inicializar el valor de corriente acumulada, y determinar el SOC del grupo de celdas (11) para que sea igual a una suma del SOC de la celda de batería de referencia (CL) y el valor predeterminado, cuando la tensión de la celda de batería de referencia (CL) alcanza la tensión de referencia que es inferior a un límite inferior de un intervalo de tensión de seguridad predeterminado durante la descarga del paquete de baterías (10).

2. El sistema de gestión de baterías (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el circuito de control (130) está configurado para determinar el SOC del grupo de celdas (11) y el SOC de la celda de batería de referencia (CL) basándose en el valor de corriente acumulada cuando la tensión de la celda de batería de referencia (CL) es superior a la tensión de referencia.

3. El sistema de gestión de baterías (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el límite inferior del intervalo de tensión de seguridad es igual o menor que un OCV correspondiente a un límite inferior del intervalo de SOC de la región plana, y

un límite superior del intervalo de tensión de seguridad es igual o mayor que un OCV correspondiente a un límite superior del intervalo de SOC de la región plana.

4. El sistema de gestión de baterías (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el circuito de control (130) está configurado para determinar que cada celda de batería que tenga una tensión inferior a la tensión de la celda de batería de referencia (CL) es defectuosa entre la pluralidad de celdas de batería incluidas en el grupo de celdas (11).

5. Un sistema de gestión de baterías (100) para un paquete de baterías (10) que incluye un grupo de celdas (11) que incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie y una celda de batería de referencia (CL) conectada en serie al grupo de celdas (11), en donde la celda de batería de referencia (CL) y cada celda de batería del grupo de celdas (11) están provistas de una región plana, en donde la región plana es un intervalo de estado de carga predeterminado, SOC, en el que un cambio en la tensión de circuito abierto, OCV, con el SOC se mantiene por debajo de un valor de referencia predeterminado,

en donde en una condición inicial inmediatamente después de fabricar el paquete de baterías, un SOC de la celda de batería de referencia (CL) es superior a un SOC de cada celda de batería del grupo de celdas (11) en un valor predeterminado,

en donde el sistema de gestión de baterías (100) incluye:

un dispositivo de supervisión de batería (110) configurado para detectar una tensión de la celda de batería de referencia (11) y de cada una de la pluralidad de celdas de batería, y detectar una corriente del conjunto de baterías (10); y

el circuito de control (130) está configurado para detener la carga del paquete de baterías (10), determinar el SOC de la celda de batería de referencia (CL) basándose en una tensión de referencia y en la corriente del conjunto de baterías (10), inicializar el valor de corriente acumulada, y determinar un SOC del grupo de celdas (11) para que sea igual a una diferencia entre el SOC de la celda de batería de referencia (CL) y el valor predeterminado, cuando la tensión de la celda de batería de referencia (CL) alcanza la tensión de referencia

que es superior a un límite superior de un intervalo de tensión de seguridad predeterminado durante la carga del paquete de baterías (10).

6. El sistema de gestión de baterías (100) de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el circuito de control (130) está configurado para determinar el SOC del grupo de celdas (11) y el SOC de la celda de batería de referencia (CL) basándose en el valor de corriente acumulada cuando la tensión de la celda de batería de referencia (CL) es inferior a la tensión de referencia.

7. Un bloque de batería (10) que comprende el sistema de gestión de baterías (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Un sistema de almacenamiento de energía (1) que comprende el paquete de baterías (10) de acuerdo con la reivindicación 7.

9. Un método de gestión de baterías que puede ejecutarse mediante el sistema de gestión de baterías (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, comprendiendo el método de gestión de baterías: determinar (S420) el valor de corriente acumulado de la corriente del paquete de baterías,

caracterizado por que

el método de gestión de baterías comprende además:

cuando la tensión de la celda de batería de referencia (CL) alcanza la tensión de referencia que es inferior al límite inferior del intervalo de tensión de seguridad durante la descarga del paquete de baterías, detener (S450) la descarga del paquete de baterías (10), y determinar el SOC de la celda de batería de referencia (CL) basándose en la tensión de referencia y la corriente del paquete de baterías (10); e inicializar (S460) el valor de corriente acumulada, y determinar el SOC del grupo de celdas (11) para que sea igual a la suma del SOC de la celda de batería de referencia (CL) y el valor predeterminado.

10. Un método de gestión de baterías ejecutable por el sistema de gestión de baterías (100) de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6, comprendiendo el método de gestión de baterías:

determinar (S520) el valor de corriente acumulado de la corriente del paquete de baterías (10),caracterizado por que

el método de gestión de baterías comprende además:

cuando la tensión de la celda de batería de referencia (CL) alcanza (S540) la tensión de referencia que es superior al límite superior del intervalo de tensión de seguridad durante la carga del paquete de baterías (10), detener (S550) la carga del paquete de baterías (10), y determinar el SOC de la celda de batería de referencia (CL) basándose en la tensión de referencia y la corriente del paquete de baterías (10); e

inicializar (S560) el valor de corriente acumulada, y determinar el SOC del grupo de celdas (11) para que sea igual a la diferencia entre el SOC de la celda de batería de referencia (CL) y el valor predeterminado.