ES3062813T3 - Apparatus and method for diagnosing state of battery - Google Patents

Apparatus and method for diagnosing state of battery

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Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Aparato y método para diagnosticar un estado de una batería
[0003] Campo técnico
[0004] La presente divulgación se refiere a un aparato y a un método para diagnosticar un estado de una batería, y más particularmente, a un aparato y a un método para diagnosticar un estado de una batería, que pueden diagnosticar un estado de una batería.
[0005] Antecedentes de la técnica
[0006] Recientemente, la demanda de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos portátiles ha aumentado bruscamente, y se han desarrollado seriamente vehículos eléctricos, baterías de almacenamiento de energía, robots, satélites, y similares. Por consiguiente, están estudiándose activamente baterías de alto rendimiento que permitan una carga y descarga repetidas.
[0007] Las baterías disponibles comercialmente en la actualidad incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías de litio, y similares. Entre ellas, las baterías de litio son las protagonistas dado que casi no tienen efecto de memoria en comparación con las baterías a base de níquel y también tienen una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad de energía.
[0008] En general, estas baterías pueden degradarse a medida que se repite la carga o descarga. Por ejemplo, en el electrodo positivo de la batería, la batería puede degradarse dado que se oxida el electrolito o se destruye la estructura cristalina. Además, en el electrodo negativo de la batería, la batería puede degradarse dado que precipita el litio metálico. Por tanto, es necesario desarrollar una tecnología que pueda diagnosticar el estado de la batería basándose en los indicadores de tensión y capacidad de la batería de una manera no destructiva.
[0009] El documento JP 20182205139 A describe que se calcula una curva diferencial que indica la relación de la tensión de un bloque de baterías con un valor diferencial, y se específica un punto característico prescrito en esta curva diferencial. Se estima el SOH del bloque de baterías a partir del punto característico especificado basándose en la correlación entre un punto característico previamente almacenado y un SOH.
[0010] El documento JP 2017 133870 A1 describe un dispositivo para detectar la degradación anómala de una batería secundaria de iones de litio.
[0011] El documento EP 4012427 A1, que es técnica anterior según el artículo 54(3) EPC, describe el diagnóstico de un estado de una celda de batería basándose en un perfil diferencial de capacidad-tensión. Específicamente, el aparato de gestión de batería diagnostica un estado de la celda de batería según un patrón de cambio de un pico asociado con un área de reacción de electrodo positivo y un pico asociado con una pérdida de litio disponible en el perfil diferencial de capacidad-tensión.
[0012] Divulgación
[0013] Problema técnico
[0014] La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por tanto, la presente divulgación se refiere a proporcionar un aparato y un método para diagnosticar un estado de una batería, que puedan diagnosticar un estado de una batería de una manera no destructiva basándose en la tensión y la capacidad de la batería.
[0015] Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada y se harán más completamente evidentes a partir de las realizaciones a modo de ejemplo de la presente divulgación. Además, se entenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse mediante los medios mostrados en las reivindicaciones adjuntas y combinaciones de los mismos.
[0016] Solución técnica
[0017] Este objeto se logra mediante el contenido de las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones particulares.
[0018] Efectos ventajosos
[0019] Según un aspecto de la presente divulgación, existe la ventaja de que puede diagnosticarse el estado de la batería basándose en el perfil diferencial de la batería. En particular, existe la ventaja de que puede diagnosticarse una batería que tiene la posibilidad de una disminución repentina del SOH (estado de salud) basándose en la tensión y/o la tasa de cambio de tensión del pico objetivo incluido en el perfil diferencial.
[0020] Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los anteriores, y los expertos en la técnica entenderán claramente otros efectos no mencionados en el presente documento a partir de las reivindicaciones adjuntas.
[0021] Descripción de los dibujos
[0022] Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una comprensión adicional de las características técnicas de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
[0023] La figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato para diagnosticar un estado de una batería según una realización de la presente divulgación.
[0024] La figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un SOH para una primera batería y una segunda batería según una realización de la presente divulgación.
[0025] Las figuras 3 a 6 son diagramas que muestran perfiles diferenciales para la primera batería y la segunda batería según una realización de la presente divulgación.
[0026] La figura 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración a modo de ejemplo de un bloque de baterías según otra realización de la presente divulgación.
[0027] La figura 8 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método para diagnosticar un estado de una batería según otra realización de la presente divulgación.
[0028] Mejor modo
[0029] Debe entenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a aspectos técnicos de la presente divulgación basándose en el principio de que se permite que el inventor defina los términos de manera apropiada para la mejor explicación. Por tanto, la descripción propuesta en el presente documento es sólo un ejemplo preferible con el único propósito de ilustraciones, no se pretende que limite el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otros equivalentes y modificaciones a la misma sin apartarse del alcance de la divulgación.
[0030] Adicionalmente, al describir la presente divulgación, cuando se considera que una descripción detallada de elementos o funciones conocidos relevantes hace que el contenido clave de la presente divulgación sea ambiguo, se omite la descripción detallada en el presente documento.
[0031] Los términos que incluyen el número ordinal tal como “primero”, “segundo”, y similares pueden usarse para distinguir un elemento de otro entre diversos elementos, pero no se pretende limitar los elementos mediante los términos. A lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una porción “comprende” o “incluye” cualquier elemento, significa que la porción puede incluir además otros elementos, sin excluir otros elementos, a menos que se indique específicamente lo contrario.
[0032] Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una porción está “conectada” a otra porción, no se limita al caso de que estén “directamente conectadas”, sino que también incluye el caso en el que están “indirectamente conectadas” con otro elemento interpuesto entre ellas.
[0033] A continuación en el presente documento, se describirá en detalle una realización preferida de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos.
[0034] La figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería según una realización de la presente divulgación.
[0035] Haciendo referencia a la figura 1, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería según una realización de la presente divulgación puede incluir una unidad 110 de obtención de perfiles, una unidad 120 de determinación de pico, y una unidad 130 de diagnóstico de estado.
[0036] En este caso, la batería se refiere a una celda independiente separable físicamente que tiene un terminal de electrodo negativo y un terminal de electrodo positivo. Por ejemplo, una batería de iones de litio o una celda de polímero de litio puede considerarse como la batería.
[0037] La unidad 110 de obtención de perfiles puede estar configurada para obtener una pluralidad de perfiles diferenciales que representan una relación correspondiente entre una capacidad diferencial que representa una tasa de cambio de una capacidad de una batería con respecto a una tensión de la batería y la tensión.
[0038] En este caso, la capacidad diferencial es un valor que representa la tasa de cambio de la capacidad de la batería con respecto a la tensión de la batería, y puede expresarse como dQ/dV.
[0039] Por ejemplo, la unidad 110 de obtención de perfiles puede obtener una pluralidad de perfiles diferenciales que representan una relación correspondiente entre la capacidad diferencial y la tensión de la batería. Como otro ejemplo, la unidad 110 de obtención de perfiles puede obtener una pluralidad de perfiles de batería que representan una relación correspondiente entre la tensión y la capacidad de la batería, y obtener un perfil diferencial calculando una capacidad diferencial de la batería basándose en cada uno de la pluralidad de perfiles de batería obtenidos. Preferiblemente, la unidad 110 de obtención de perfiles puede estar configurada para obtener un perfil diferencial para la batería en una pluralidad de puntos de tiempo diferentes entre sí.
[0040] Por ejemplo, la pluralidad de puntos de tiempo puede ser una pluralidad de puntos de tiempo de ciclo o una pluralidad de puntos de tiempo de degradación para la batería. Es decir, la unidad 110 de obtención de perfiles puede obtener un perfil diferencial para una pluralidad de SOH (estado de salud) de la batería. En este caso, el SOH es un índice que representa el estado de salud de la batería, y el SOH de una batería BOL (comienzo de la vida útil) puede ser de 1. Además, a medida que se degrada la batería, puede disminuirse el SOH de la batería.
[0041] La figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un SOH para una primera batería B1 y una segunda batería B2 según una realización de la presente divulgación.
[0042] En la realización de la figura 2, la primera batería B1 y la segunda batería B2 pueden degradarse a medida que avanza el ciclo, de modo que puede reducirse el SOH. Es decir, la primera batería B1 y la segunda batería B2 pueden degradarse a medida que avanza el ciclo de carga y descarga.
[0043] Sin embargo, el SOH de la primera batería B1 puede disminuir gradualmente a medida que avanza el ciclo, mientras que el SOH de la segunda batería B2 puede disminuir rápidamente a medida que avanza el ciclo. Es decir, la primera batería B1 puede ser una batería de referencia en la que el SOH no disminuye repentinamente. Además, la segunda batería B2 es una batería cuyo estado debe diagnosticarse, y puede ser una batería anómala en la que el SOH disminuye repentinamente alrededor de los 150 ciclos.
[0044] Por ejemplo, en la realización de la figura 2, la unidad 110 de obtención de perfiles puede obtener perfiles diferenciales en puntos de tiempo donde el SOH de la segunda batería B2 es de 0,99, 0,97, 0,95 y 0,92. Es decir, la unidad 110 de obtención de perfiles puede obtener un perfil diferencial para la segunda batería B2 en una pluralidad de puntos de tiempo según el SOH de la segunda batería B2.
[0045] Preferiblemente, el perfil diferencial para la primera batería B1 correspondiente a la batería de referencia puede almacenarse de antemano en una unidad 140 de almacenamiento, y la unidad 110 de obtención de perfiles puede obtener un perfil diferencial para la segunda batería B2 que es el objetivo del diagnóstico de estado.
[0046] Las figuras 3 a 6 son diagramas que muestran perfiles diferenciales para la primera batería B1 y la segunda batería B2 según una realización de la presente divulgación. Específicamente, las figuras 3 a 6 son diagramas que muestran perfiles diferenciales en los puntos de tiempo primero a cuarto según el SOH de la primera batería B1 y la segunda batería B2.
[0047] La figura 3 es un diagrama que muestra un primer perfil diferencial RP1 para la primera batería B1 y un primer perfil diferencial DP1 para la segunda batería B2 en el primer punto de tiempo donde el SOH de la primera batería B1 y la segunda batería B2 es de 0,99.
[0048] La figura 4 es un diagrama que muestra un segundo perfil diferencial RP2 para la primera batería B1 y un segundo perfil diferencial DP2 para la segunda batería B2 en el segundo punto de tiempo donde el SOH de la primera batería B1 y la segunda batería B2 es de 0,97.
[0049] La figura 5 es un diagrama que muestra un tercer perfil diferencial RP3 para la primera batería B1 y un tercer perfil diferencial DP3 para la segunda batería B2 en el tercer punto de tiempo donde el SOH de la primera batería B1 y la segunda batería B2 es de 0,95.
[0050] La figura 6 es una vista que muestra un cuarto perfil diferencial RP4 para la primera batería B1 y un cuarto perfil diferencial DP4 para la segunda batería B2 en el cuarto punto de tiempo donde el SOH de la primera batería B1 y la segunda batería B2 es de 0,92.
[0051] Es decir, haciendo referencia a la realización de la figura 2, el perfil diferencial de la primera batería B1 y el perfil diferencial de la segunda batería B2 pueden obtenerse en un punto de tiempo donde la primera batería B1 y la segunda batería B2 tienen el mismo SOH.
[0052] La unidad 120 de determinación de pico puede estar configurada para determinar un pico objetivo situado en una sección de tensión predeterminada en cada uno de la pluralidad de perfiles diferenciales.
[0053] Específicamente, la sección de tensión predeterminada puede ser una sección parcial situada en la porción central de una sección de tensión que se establece para poder funcionar para la batería. Por ejemplo, se supone que la sección de tensión total establecida para poder funcionar para la batería es de 3,3 V o más y de 4,2 V o menos. En este caso, la sección de tensión predeterminada puede ser una sección de 3,6 V a 3,9 V entre la sección de tensión completa.
[0054] Por ejemplo, la unidad 120 de determinación de pico puede determinar un punto que tiene la mayor capacidad diferencial entre puntos en los que la capacidad diferencial es de 0 en la sección de tensión predeterminada como el pico del perfil diferencial correspondiente.
[0055] En la realización de la figura 3, la unidad 120 de determinación de pico puede determinar un primer pico objetivo TP1 en el primer perfil diferencial DP1 para la segunda batería B2. La tensión correspondiente al primer pico objetivo TP1 puede ser Vtp1. Mientras tanto, el primer perfil diferencial RP1 de la primera batería B1 puede incluir un primer pico de referencia P1 correspondiente al primer pico objetivo TP1. Además, la tensión correspondiente al primer pico de referencia P1 puede ser Vp1.
[0056] En la realización de la figura 4, la unidad 120 de determinación de pico puede determinar un segundo pico objetivo TP2 en el segundo perfil diferencial DP2 para la segunda batería B2. La tensión correspondiente al segundo pico objetivo TP2 puede ser Vtp2. Mientras tanto, el segundo perfil diferencial RP2 de la primera batería B1 puede incluir un segundo pico de referencia P2 correspondiente al segundo pico objetivo TP2. Además, la tensión correspondiente al segundo pico de referencia P2 puede ser Vp2.
[0057] En la realización de la figura 5, la unidad 120 de determinación de pico puede determinar un tercer pico objetivo TP3 en el tercer perfil diferencial DP3 para la segunda batería B2. La tensión correspondiente al tercer pico objetivo TP3 puede ser Vtp3. Mientras tanto, el tercer perfil diferencial RP3 de la primera batería B1 puede incluir un tercer pico de referencia P3 correspondiente al tercer pico objetivo TP3. Además, la tensión correspondiente al tercer pico de referencia P3 puede ser Vp3.
[0058] En la realización de la figura 6, la unidad 120 de determinación de pico puede determinar un cuarto pico objetivo TP4 en el cuarto perfil diferencial DP4 para la segunda batería B2. La tensión correspondiente al cuarto pico objetivo TP4 puede ser Vtp4. Mientras tanto, el cuarto perfil diferencial RP4 de la primera batería B1 puede incluir un cuarto pico de referencia P4 correspondiente al cuarto pico objetivo TP4. Además, la tensión correspondiente al cuarto pico de referencia P4 puede ser Vp4.
[0059] La unidad 130 de diagnóstico de estado puede estar configurada para comparar la tensión de la pluralidad de picos objetivo determinados por la unidad 120 de determinación de pico con la tensión del pico de referencia preestablecido para corresponderse con cada uno de la pluralidad de picos objetivo.
[0060] Específicamente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede comparar directamente las magnitudes de la tensión de la pluralidad de picos objetivo y la tensión del pico de referencia correspondiente.
[0061] Por ejemplo, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede comparar las magnitudes de las tensiones del primer pico objetivo TP1 y el primer pico de referencia P1, y puede comparar las magnitudes de las tensiones del segundo pico objetivo TP2 y el segundo pico de referencia P2. Además, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede comparar las magnitudes de las tensiones del tercer pico objetivo TP3 y el tercer pico de referencia P3, y puede comparar las magnitudes de las tensiones del cuarto pico objetivo TP4 y el cuarto pico de referencia P4.
[0062] La unidad 130 de diagnóstico de estado puede estar configurada para diagnosticar el estado de la batería basándose en el resultado de comparación de tensión.
[0063] Específicamente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede estar configurada para diagnosticar el estado de la batería como estado anómalo, cuando la tensión de al menos uno de la pluralidad de picos objetivo es menor que la tensión del pico de referencia correspondiente.
[0064] Tal como se describió anteriormente, el estado anómalo significa un estado en el que el SOH de la batería disminuye repentinamente a medida que se degrada la batería. Por ejemplo, cuando el estado de la batería se diagnostica como estado anómalo, significa que el SOH de la batería puede disminuir repentinamente.
[0065] Por ejemplo, en la realización de la figura 3, la tensión Vtp1 del primer pico objetivo TP1 puede ser menor que la tensión Vp1 del primer pico de referencia P1. De manera similar, en la realización de la figura 4, la tensión Vtp2 del segundo pico objetivo TP2 puede ser menor que la tensión Vp2 del segundo pico de referencia P2. Además, en la realización de la figura 5, la tensión Vtp3 del tercer pico objetivo TP3 puede ser menor que la tensión Vp3 del tercer pico de referencia P3. Además, en la realización de la figura 6, la tensión Vtp4 del cuarto pico objetivo TP4 puede ser menor que la tensión Vp4 del cuarto pico de referencia P4.
[0066] Por consiguiente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede diagnosticar el estado de la segunda batería B2 como estado anómalo. Es decir, dado que la tensión del pico objetivo correspondiente a la segunda batería B2 es más pequeña que la tensión del pico de referencia correspondiente a la primera batería B1, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede diagnosticar el estado de la segunda batería B2 como estado anómalo en el que el SOH puede disminuir repentinamente.
[0067] Es decir, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería según una realización de la presente divulgación tiene una ventaja de diagnosticar rápidamente el estado de la batería comparando la tensión correspondiente al pico objetivo de la batería con la tensión correspondiente al pico de referencia de la batería de referencia. En particular, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería tiene una ventaja de diagnosticar rápidamente una batería con un riesgo de disminución repentina según el resultado de comparación de las tensiones del pico de referencia y el pico objetivo.
[0068] Mientras tanto, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería puede incluir opcionalmente un circuito integrado específico de aplicación (ASIC), otro conjunto de chips, un circuito lógico, un registro, un módem de comunicación y un dispositivo de procesamiento de datos, y similares, conocidos en la técnica para ejecutar diversas lógicas de control divulgadas a continuación. Además, cuando la lógica de control se implementa en software, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería puede implementarse como un conjunto de módulos de programa.
[0069] Además, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería puede incluir además una unidad 140 de almacenamiento. La unidad 140 de almacenamiento puede almacenar programas, datos, y similares requeridos para diagnosticar un estado de una batería según la presente divulgación. Es decir, la unidad 140 de almacenamiento puede almacenar datos necesarios para el funcionamiento y la función de cada componente del aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería, datos generados en el proceso de realizar el funcionamiento o la función, o similares. La unidad 140 de almacenamiento no está particularmente limitada en cuanto a su tipo siempre que sea un medio de almacenamiento de información conocido que pueda grabar, borrar, actualizar y leer datos. Como ejemplo, el medio de almacenamiento de información puede incluir RAM, memoria flash, ROM, EEPROM, registros, y similares. Además, la unidad 140 de almacenamiento puede almacenar códigos de programa en los que se definen procesos ejecutables por cada componente del aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería. Por ejemplo, la unidad 140 de almacenamiento puede almacenar una pluralidad de perfiles diferenciales para la batería. En este caso, la unidad 110 de obtención de perfiles puede acceder a la unidad 140 de almacenamiento para obtener la pluralidad de perfiles diferenciales para la batería.
[0070] Como otro ejemplo, la unidad 140 de almacenamiento puede almacenar una pluralidad de perfiles de batería para la batería. En este caso, la unidad 110 de obtención de perfiles puede acceder a la unidad 140 de almacenamiento para obtener la pluralidad de perfiles de batería para la batería, y obtener una pluralidad de perfiles diferenciales basándose en la pluralidad de perfiles de batería obtenidos.
[0071] En la invención, la unidad 130 de diagnóstico de estado está configurada para establecer un pico de criterio entre la pluralidad de picos objetivo.
[0072] Por ejemplo, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede establecer un pico objetivo que tiene el menor grado de degradación de la batería correspondiente entre la pluralidad de picos objetivo como pico de criterio. Específicamente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede establecer un pico objetivo que tiene la menor tensión como pico de criterio.
[0073] Por ejemplo, haciendo referencia a las figuras 3 a 6, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede establecer el primer pico objetivo TP1 que tiene la menor tensión correspondiente como pico de criterio entre el primer pico objetivo TP1, el segundo pico objetivo TP2, el tercer pico objetivo TP3 y el cuarto pico objetivo TP4.
[0074] La unidad 130 de diagnóstico de estado puede estar configurada para calcular una tasa de cambio de tensión para cada uno de la pluralidad de objetivos basándose en la tensión del pico de criterio establecido.
[0075] Por ejemplo, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede calcular una tasa de cambio de tensión para cada uno del segundo pico objetivo TP2, el tercer pico objetivo TP3 y el cuarto pico objetivo TP4 basándose en la tensión del pico de criterio TP1. En este caso, dado que la tasa de cambio de tensión para el primer pico objetivo TP1 es de 0, se supone que puede omitirse la tasa de cambio de tensión para el primer pico objetivo TP1. Específicamente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede calcular la tasa de cambio de tensión según la fórmula de “(la tensión del n<ésimo>pico objetivo - la tensión del pico de criterio) ÷ la tensión del pico de criterio” o “la tensión del n<ésimo>pico objetivo - la tensión del pico de criterio”. En este caso, n es un número positivo.
[0076] Además, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede estar configurada para calcular una tasa de cambio de referencia para cada uno de la pluralidad de picos de referencia basándose en la tensión de un pico de referencia correspondiente al pico de criterio establecido entre la pluralidad de picos de referencia correspondiente a la pluralidad de picos objetivo.
[0077] Por ejemplo, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede calcular una tasa de cambio de referencia para cada uno del segundo pico de referencia P2, el tercer pico de referencia P3 y el cuarto pico de referencia P4 basándose en la tensión del primer pico de referencia P1 correspondiente al pico de criterio TP1. En este caso, dado que la tasa de cambio de referencia para el primer pico de referencia P1 es de 0, se supone que puede omitirse la tasa de cambio de referencia para el primer pico de referencia P1. En este caso, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede calcular la tasa de cambio de referencia para cada uno de los picos de referencia aplicando el método de cálculo de la tasa de cambio de tensión del pico objetivo a la pluralidad de picos de referencia.
[0078] Mientras tanto, dado que se preestablece el pico de referencia, también puede preestablecerse la tasa de cambio de referencia para la pluralidad de picos de referencia.
[0079] La unidad 130 de diagnóstico de estado puede estar configurada para comparar la tasa de cambio de tensión y la tasa de cambio de referencia correspondientes entre sí basándose en la relación correspondiente entre la pluralidad de picos objetivo y la pluralidad de picos de referencia.
[0080] Por ejemplo, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede comparar una segunda tasa de cambio de tensión para el segundo pico objetivo TP2 con una segunda tasa de cambio de referencia para el segundo pico de referencia P2. Además, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede comparar una tercera tasa de cambio de tensión para el tercer pico objetivo TP3 con una tercera tasa de cambio de referencia para el tercer pico de referencia P3. Además, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede comparar una cuarta tasa de cambio de tensión para el cuarto pico objetivo TP4 con una cuarta tasa de cambio de referencia para el cuarto pico de referencia P4.
[0081] La unidad 130 de diagnóstico de estado está configurada para diagnosticar el estado de la batería basándose en el resultado de comparación de tasa de cambio y el resultado de comparación de tensión.
[0082] Específicamente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede estar configurada para diagnosticar el estado de la batería como anómalo, cuando la tensión y la tasa de cambio de tensión de al menos uno de la pluralidad de picos objetivo son respectivamente menores que la tensión y la tasa de cambio de referencia del pico de referencia correspondiente.
[0083] Es decir, la unidad 130 de diagnóstico de estado diagnostica el estado de la batería considerando además la tasa de cambio de tensión, así como las tensiones de la pluralidad de picos objetivo y la pluralidad de picos de referencia. Específicamente, cuando la tasa de cambio de tensión para el pico objetivo de la segunda batería B2 es menor que la tasa de cambio de referencia para el pico de criterio de la primera batería B1 correspondiente y la tensión del pico objetivo de la segunda batería B2 es menor que la tensión para el pico de criterio de la primera batería B1 correspondiente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede diagnosticar el estado de la segunda batería B2 como estado anómalo.
[0084] Por ejemplo, haciendo referencia a las realizaciones de las figuras 3 y 4, la tensión Vtp2 para el segundo pico objetivo TP2 puede ser menor que la tensión Vp2 para el segundo pico de referencia P2. Sin embargo, la tasa de cambio de tensión para el segundo pico objetivo TP2 puede ser mayor que la tasa de cambio de referencia para el segundo pico de referencia P2. Por consiguiente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede no diagnosticar el estado de la segunda batería B2 como estado anómalo basándose en las realizaciones de las figuras 3 y 4.
[0085] Como otro ejemplo, haciendo referencia a las realizaciones de las figuras 3 y 5, la tensión Vtp3 para el tercer pico objetivo TP3 puede ser menor que la tensión Vp3 para el tercer pico de referencia P3. Además, la tasa de cambio de tensión para el tercer pico objetivo TP3 puede ser menor que la tasa de cambio de referencia para el tercer pico de referencia P3. De manera similar, haciendo referencia a las realizaciones de las figuras 3 y 6, la tensión Vtp4 para el cuarto pico objetivo TP4 puede ser menor que la tensión Vp4 para el cuarto pico de referencia P4. Además, la tasa de cambio de tensión para el cuarto pico objetivo TP4 puede ser menor que la tasa de cambio de referencia para el cuarto pico de referencia P4. Por consiguiente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede diagnosticar el estado de la segunda batería B2 como estado anómalo basándose en las realizaciones de las figuras 3, 5 y 6.
[0086] El aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería según una realización de la presente divulgación tiene una ventaja de diagnosticar con más precisión el estado de la batería considerando además la tasa de cambio de tensión, así como la tensión de la batería. En particular, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería tiene una ventaja de diagnosticar específicamente el estado de una batería anómala con la posibilidad de una disminución repentina del SOH basándose en la tensión y la tasa de cambio de tensión de la batería. Por tanto, incluso si el SOH de la batería no se monitoriza de manera continua durante la vida útil de la batería, puede seleccionarse de manera conveniente una batería con un riesgo de disminución repentina del SOH.
[0087] Más específicamente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede determinar un patrón de aumento/disminución de la tasa de cambio de tensión correspondiente a la pluralidad de picos objetivo. Además, cuando el patrón de aumento/disminución determinado es un patrón de aumento y la tensión y la tasa de cambio de tensión de al menos uno de la pluralidad de picos objetivo son respectivamente menores que la tensión y la tasa de cambio de referencia del pico de referencia correspondiente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede estar configurada para diagnosticar el estado de la batería como estado anómalo.
[0088] Por ejemplo, en las realizaciones de las figuras 3 a 6, pueden aumentarse las tensiones correspondientes a los picos objetivo primero a cuarto TP1 a TP4 a medida que se degrada la segunda batería B2. Es decir, a medida que transcurre el tiempo al segundo punto de tiempo (punto de tiempo de SOH de 0,97), al tercer punto de tiempo (punto de tiempo de SOH de 0,95) y al cuarto punto de tiempo (punto de tiempo de SOH de 0,92), puede aumentar gradualmente la tasa de cambio de tensión de la segunda batería B2. Por consiguiente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede determinar el patrón de aumento/disminución de la tasa de cambio de tensión para la segunda batería B2 como patrón de aumento.
[0089] Luego, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede comparar la tensión y la tasa de cambio de tensión de al menos uno de la pluralidad de picos objetivo para la segunda batería B2 con la tensión y la tasa de cambio de referencia del pico de referencia, y diagnosticar el estado de la segunda batería B2 basándose en el resultado de comparación.
[0090] Al igual que en el ejemplo descrito anteriormente, la tensión Vtp3 para el tercer pico objetivo TP3 puede ser menor que la tensión Vp3 para el tercer pico de referencia P3, y la tensión Vtp4 para el cuarto pico objetivo TP4 puede ser menor que la tensión Vp4 para el cuarto pico de referencia P4. Además, la tasa de cambio de tensión para el tercer pico objetivo TP3 puede ser menor que la tasa de cambio de referencia para el tercer pico de referencia P3, y la tasa de cambio de tensión para el cuarto pico objetivo TP4 puede ser menor que la tasa de cambio de referencia para el cuarto pico de referencia P4.
[0091] Por consiguiente, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede diagnosticar el estado de la segunda batería B2 como estado anómalo.
[0092] Es decir, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería según una realización de la presente divulgación tiene una ventaja de diagnosticar más rápidamente el estado de la batería dado que se comparan específicamente el pico objetivo y el pico de referencia después de considerar en primer lugar el patrón de aumento/disminución de la tasa de cambio de tensión para la batería. En particular, cuando la tasa de cambio de tensión para la batería se determina mediante un patrón de aumento, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería puede evaluar que está acelerándose gradualmente la degradación de la batería, y sólo en este caso, es posible diagnosticar con más rapidez y precisión el estado de la batería diagnosticando si la batería es una batería con la posibilidad de una disminución repentina.
[0093] El aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería según la presente divulgación puede aplicarse a un BMS (sistema de gestión de batería). Es decir, el BMS según la presente divulgación puede incluir el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería descrito anteriormente. En esta configuración, al menos algunos de los componentes del aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería pueden implementarse complementando o añadiendo funciones de la configuración incluida en un BMS convencional. Por ejemplo, la unidad 110 de obtención de perfiles, la unidad 120 de determinación de pico, la unidad 130 de diagnóstico de estado y la unidad 140 de almacenamiento del aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería pueden implementarse como componentes del BMS.
[0094] Además, el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería según la presente divulgación puede proporcionarse en un bloque 1 de baterías. Por ejemplo, el bloque 1 de baterías según la presente divulgación puede incluir el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería tal como se describió anteriormente, una unidad 200 de medición y al menos una celda de batería B. Además, el bloque 1 de baterías puede incluir además componentes eléctricos (un relé, un fusible, etc.), una carcasa, y similares.
[0095] La figura 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración a modo de ejemplo de un bloque 1 de baterías según otra realización de la presente divulgación.
[0096] La unidad 200 de medición puede estar conectada a una primera línea de detección SL1, una segunda línea de detección SL2, y una tercera línea de detección SL3.
[0097] Específicamente, la primera línea de detección SL1 puede estar conectada a un electrodo positivo de la batería B y la unidad 200 de medición. Además, la segunda línea de detección SL2 puede estar conectada a un electrodo negativo de la batería B y la unidad 200 de medición. La unidad 200 de medición puede medir la tensión de la batería B calculando la diferencia entre la tensión de electrodo positivo de la batería B medida a través de la primera línea de detección SL1 y la tensión de electrodo negativo de la batería B medida a través de la segunda línea de detección SL2.
[0098] Además, la unidad 200 de medición puede medir una corriente de carga y/o una corriente de descarga de la batería B a través de una unidad de medición de corriente A conectada a la tercera línea de detección SL3. Por ejemplo, la unidad de medición de corriente A puede ser una resistencia en derivación o un amperímetro.
[0099] La tensión y la corriente de la batería B medidas por la unidad 200 de medición pueden transmitirse al aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería.
[0100] Por ejemplo, la unidad 110 de obtención de perfiles puede recibir la tensión y la corriente de la batería B procedentes de la unidad 200 de medición. La unidad 110 de obtención de perfiles puede generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la tensión y la capacidad diferencial de la batería B basándose en la tensión y la corriente recibidas de la batería B.
[0101] Como otro ejemplo, la unidad 140 de almacenamiento puede recibir y almacenar la tensión y la corriente de la batería B procedentes de la unidad 200 de medición. La unidad 110 de obtención de perfiles puede acceder a la unidad 140 de almacenamiento para obtener el perfil de batería para la tensión y la corriente de la batería B, y generar un perfil diferencial basándose en el perfil de batería obtenido.
[0102] Como otro ejemplo, la unidad 110 de obtención de perfiles puede recibir directamente un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la capacidad diferencial y la tensión de la batería B procedente de la unidad 200 de medición.
[0103] La figura 8 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método para diagnosticar un estado de una batería según otra realización de la presente divulgación.
[0104] Preferiblemente, cada etapa del método para diagnosticar un estado de una batería puede realizarse por el aparato 100 para diagnosticar un estado de una batería. A continuación en el presente documento, se omitirá o describirá resumidamente el contenido que coincida con el contenido previamente descrito.
[0105] Haciendo referencia a la figura 8, el método para diagnosticar un estado de una batería según todavía otra realización de la presente divulgación puede incluir una etapa de obtención de perfiles (S100), una etapa de determinación de pico (S200), una etapa de comparación (S300) y una etapa de diagnóstico de estado (S400). La etapa de obtención de perfiles (S100) es una etapa de obtener una pluralidad de perfiles diferenciales que representan una relación correspondiente entre una capacidad diferencial que representa una tasa de cambio de una capacidad de una batería con respecto a una tensión de la batería y la tensión, y puede realizarse por la unidad 110 de obtención de perfiles.
[0106] Por ejemplo, en las realizaciones de las figuras 3 a 6, la unidad 110 de obtención de perfiles puede obtener una pluralidad de perfiles diferenciales para la segunda batería B2.
[0107] La etapa de determinación de pico (S200) es una etapa de determinar un pico objetivo situado en una sección de tensión predeterminada en cada uno de la pluralidad de perfiles diferenciales, y puede realizarse por la unidad 120 de determinación de pico.
[0108] Por ejemplo, en las realizaciones de las figuras 3 a 6, la unidad 120 de determinación de pico puede determinar un pico objetivo en cada uno de la pluralidad de perfiles diferenciales para la segunda batería B2. Específicamente, la unidad 120 de determinación de pico puede determinar un primer pico objetivo TP1 en el primer perfil diferencial DP1 y determinar un segundo pico objetivo TP2 en el segundo perfil diferencial DP2. Además, la unidad 120 de determinación de pico puede determinar un tercer pico objetivo TP3 en el tercer perfil diferencial DP3 y determinar un cuarto pico objetivo TP4 en el cuarto perfil diferencial DP4.
[0109] La etapa de comparación (S300) es una etapa de comparar la tensión de la pluralidad de picos objetivo determinados en la etapa de determinación de pico (S200) con una tensión de un pico de referencia preestablecido para corresponderse con cada uno de la pluralidad de picos objetivo, y puede realizarse por la unidad 130 de diagnóstico de estado.
[0110] Por ejemplo, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede comparar las tensiones y/o las tasas de cambio de tensión del pico objetivo y el pico de referencia correspondientes entre sí.
[0111] La etapa de diagnóstico de estado (S400) es una etapa de diagnosticar un estado de la batería basándose en el resultado de comparación de tensión de la etapa de comparación (S300), y puede realizarse por la unidad 130 de diagnóstico de estado.
[0112] Por ejemplo, la unidad 130 de diagnóstico de estado puede diagnosticar el estado de la batería con la posibilidad de una disminución repentina del SOH como estado anómalo basándose en el resultado de comparación.
[0113] Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente no se implementan necesariamente por un aparato y un método, sino que también pueden implementarse a través de un programa para realizar funciones correspondientes a la configuración de la presente divulgación o un medio de grabación en el que se graba el programa. Los expertos en la técnica pueden realizar fácilmente tal implementación a partir de la descripción anterior de las realizaciones.
[0114] La presente divulgación se ha descrito en detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la divulgación, se proporcionan sólo a modo de ilustración, dado que para los expertos en la técnica resultarán evidentes diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas a partir de esta descripción detallada.
[0115] (Signos de referencia)
[0116] 1: bloque de baterías
[0117] 100: aparato para diagnosticar un estado de una batería
[0118] 110: unidad de obtención de perfiles
[0119] 120: unidad de determinación de pico
[0120] 130: unidad de diagnóstico de estado
[0121] 140: unidad de almacenamiento
[0122] 200: unidad de medición
[0123] B: batería

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES
1. Aparato (100) para diagnosticar un estado de una batería, que comprende:
una unidad (110) de obtención de perfiles configurada para obtener una pluralidad de perfiles diferenciales que representan una relación correspondiente entre una capacidad diferencial que representa una tasa de cambio de una capacidad de una batería con respecto a una tensión de la batería y la tensión;
una unidad (120) de determinación de pico configurada para determinar un pico objetivo (TP1, TP2, TP3, TP4) situado en una sección de tensión predeterminada en cada uno de la pluralidad de perfiles diferenciales; y
una unidad (130) de diagnóstico de estado configurada para comparar la tensión de una pluralidad de picos objetivo determinados por la unidad de determinación de pico con una tensión de un pico de referencia (P1, P2, P3, P4) preestablecido para corresponderse con cada uno de la pluralidad de picos objetivo, en el que la unidad (130) de diagnóstico de estado está configurada para establecer un pico de criterio entre la pluralidad de picos objetivo (TP1, TP2, TP3, TP4), y
caracterizado porque
la unidad (130) de diagnóstico de estado está configurada además para calcular una tasa de cambio de tensión para cada uno de la pluralidad de picos objetivo basándose en una tensión del pico de criterio establecido, y
la unidad (130) de diagnóstico de estado está configurada para diagnosticar el estado de la batería basándose en la tasa de cambio de tensión y el resultado de comparación de tensión.
2. Aparato (100) para diagnosticar un estado de una batería según la reivindicación 1,
en el que la unidad (130) de diagnóstico de estado está configurada para diagnosticar el estado de la batería como estado anómalo, cuando la tensión de al menos uno de la pluralidad de picos objetivo es menor que la tensión del pico de referencia correspondiente.
3. Aparato para diagnosticar un estado de una batería según la reivindicación 1,
en el que la unidad (130) de diagnóstico de estado está configurada para calcular una tasa de cambio de referencia para cada uno de una pluralidad de picos de referencia basándose en la tensión de un pico de referencia correspondiente al pico de criterio establecido entre la pluralidad de picos de referencia correspondiente a la pluralidad de picos objetivo.
4. Aparato (100) para diagnosticar un estado de una batería según la reivindicación 3,
en el que la unidad (130) de diagnóstico de estado está configurada para comparar la tasa de cambio de tensión y la tasa de cambio de referencia correspondientes entre sí basándose en la relación correspondiente entre la pluralidad de picos objetivo y la pluralidad de picos de referencia, y diagnosticar el estado de la batería basándose en el resultado de comparación de tasa de cambio y el resultado de comparación de tensión.
5. Aparato (100) para diagnosticar un estado de una batería según la reivindicación 4,
en el que la unidad (130) de diagnóstico de estado está configurada para diagnosticar el estado de la batería como estado anómalo, cuando la tensión y la tasa de cambio de tensión de al menos uno de la pluralidad de picos objetivo son respectivamente menores que la tensión y la tasa de cambio de referencia del pico de referencia.
6. Aparato (100) para diagnosticar un estado de una batería según la reivindicación 1,
en el que la unidad (110) de obtención de perfiles está configurada para obtener un perfil diferencial para la batería en una pluralidad de puntos de tiempo diferentes entre sí.
7. Aparato (100) para diagnosticar un estado de una batería según la reivindicación 6, en el que la pluralidad de puntos de tiempo son una pluralidad de puntos de tiempo de ciclo o una pluralidad de puntos de tiempo de degradación para la batería.
8. Bloque de baterías, que comprende el aparato para diagnosticar un estado de una batería según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Método para diagnosticar un estado de una batería, que comprende:
una etapa de obtención de perfiles de obtener una pluralidad de perfiles diferenciales que representan una relación correspondiente entre una capacidad diferencial que representa una tasa de cambio de una capacidad de una batería con respecto a una tensión de la batería y la tensión;
una etapa de determinación de pico de determinar un pico objetivo (TP1, TP2, TP3, TP4) situado en una sección de tensión predeterminada en cada uno de la pluralidad de perfiles diferenciales;
una etapa de comparación de comparar una tensión de una pluralidad de picos objetivo (TP1, TP2, TP3, TP4) determinados en la etapa de determinación de pico con una tensión de un pico de referencia (P1, P2, P3, P4) preestablecido para corresponderse con cada uno de la pluralidad de picos objetivo; y
una etapa de diagnóstico de estado de establecer un pico de criterio entre la pluralidad de picos objetivo (TP1, TP2, TP3, TP4), y
caracterizado porque
se calcula una tasa de cambio de tensión para cada uno de la pluralidad de picos objetivo basándose en una tensión del pico de criterio establecido, y se diagnostica el estado de la batería basándose en la tasa de cambio de tensión y el resultado de comparación de tensión de la etapa de comparación.
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