BRPI0912066B1

BRPI0912066B1 - Aparelho e método para estimar soh de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria

Info

Publication number: BRPI0912066B1
Application number: BRPI0912066-1A
Authority: BR
Inventors: Jee-Ho Kim; Chang-Gi Jung; Jung-Soo KANG; Ju-young Kim
Original assignee: Lg Chem, Ltd.
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2019-10-08
Also published as: US20120035873A1; EP2321663B1; BRPI0912066A2; CN102119338B; JP5269994B2; EP2321663A1; EP2321663A4; JP2011530696A; KR20100019249A; WO2010016647A1; US20100036626A1; CN102119338A; KR100970841B1; US8332169B2; TW201007190A; TWI381182B; US8046181B2

Abstract

aparelho e método para estimar soh de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria a presente invenção trata de um aparelho que estima soh de uma bateria com base em um padrão 5 de variação de tensão de bateria. uma unidade armazenadora de dados obtém e armazena dados de tensão, corrente e temperatura de bateria a partir de sensores, em cada estimação de soh. uma primeira unidade estimadora de soc estima primeiro soc por integração de corrente utilizando os dados de corrente de bateria. uma segunda unidade estimadora de soc estima a tensão de circuito aberto a partir do padrão de variação de tensão, e calcula e armazena segundo soc correspondendo à tensão de circuito aberto e temperatura utilizando correlações entre a tensão/temperatura de circuito aberto e soc. uma unidade calculadora de convergência média ponderada calcula e armazena valor de convergência para valor médio ponderado de razão da segunda variação de soc para a primeira variação de soc. uma unidade estimadora de soh estima capacidade correspondendo ao valor de convergência média ponderada utilizando correlação entre o valor de convergência média ponderada e a capacidade, estima a razão relativa da capacidade estimada para uma capacidade inicial, e armazena a mesma como soh.

Description

A presente invenção refere-se a aparelho e método para estimar SOH (State Of Health - estado de saúde) de uma bateria, que é um parâmetro representando degradação de capacidade de uma bateria, e mais particularmente a aparelho e método para estimar SOH de uma bateria com base em SOC (State Of Charge estado de carga) que é um parâmetro representando uma capacidade residual de uma bateria.

Descrição da Técnica Relacionada

Genericamente veículos elétricos ou veículos elétricos híbridos (a seguir, mencionados como veículos acionados eletricamente) são acionados em um modo acionado eletricamente utilizando energia elétrica armazenada em uma bateria.

Um veículo utilizando um combustível fóssil opera um motor utilizando um combustível líquido, de modo a não ser difícil medir uma quantidade residual de combustível. Entretanto, no caso de um veículo acionado eletricamente, não é fácil medir precisamente uma energia residual de uma bateria.

Um veículo acionado eletricamente é movido utilizando uma energia carregada em uma bateria, de modo a ser importante verificar capacidade residual de uma bateria. Por conseguinte, técnicas para informar a um motorista informações como uma possível distância de viagem ao verificar SOC de uma bateria são ativamente desenvolvidas.

Como exemplo, há um método para medir uma tensão de uma bateria enquanto a bateria está carregada/descarregada, estimar uma tensão de circuito aberto da bateria em um estado de descarga a partir da tensão medida, e então mapear SOC correspondendo à tensão de circuito aberto estimada por se referir a uma tabela SOC que define um SOC para cada tensão de circuito aberto. Entretanto, quando uma bateria está carregada/descarregada, a tensão estimada de uma bateria é significativamente diferente de uma tensão efetiva devido a um ePetição 870190068320, de 18/07/2019, pág. 9/17 feito de queda de IR, assim SOC preciso não pode ser obtido a menos que tal erro seja corrigido.

Para referência, o efeito de queda de IR significa um fenômeno que uma tensão é rapidamente alterada quando uma bateria começa a ser descarregada conectada a uma carga ou começa a ser carregada a partir de uma fonte de energia externa. A saber, uma tensão de bateria diminui rapidamente quando a descarga é iniciada, e uma tensão aumenta rapidamente quando a carga tem início.

Como outro exemplo, há um método para estimar SOC de uma bateria por integrar correntes de carga/descarga da bateria. Quando esse método é utilizado, a precisão de SOC é deteriorada à medida que o tempo passa uma vez que erros de medição que ocorrem durante o processo de medição de corrente são continuamente acumulados.

” Enquanto^- isso? SOC é outro -parâmetro- que representa um estado de uma bateria, além do SOC acima. SOH é um parâmetro que representa quantitativamente uma mudança de capacidade de uma bateria- causada por um efeito .de envelhecimento, e permite verificar quanto a capacidade de uma bateria é degradada. Desse modo, se SOH for verificado, uma bateria pode ser trocada em um ponto de tempo adequado, e também uma capacidade de carga/descarga de uma bateria pode ser controlada de acordo com um prazo de uso da bateria para evitar sobrecarga ou sobredescarga da bateria.

A mudança de características de capacidade de uma bateria é refletida na mudança de resistência interna da bateria, assim é sabido que o SOH pode ser estimado da resistência interna e temperatura de uma bateria. Em outras palavras, a capacidade de uma bateria é medida para cada resistência interna e temperatura de uma bateria através dos experimentos de carga/descarga. Então, as capacidades medidas são avaliadas em valor numéricos relativos com base em uma capacidade inicial da bateria para obter uma tabela de consulta para mapeamento de SOH. Ãpós isso, a resistência interna e temperatura de uma bateria sob uma circunstância de uso efetivo de bateria são medidas, e então SOH correspondendo à resistência interna e temperatura são mapeados a partir da tabela de consulta para estimar SOH de uma bateria.

No método de estimação de SOH acima, a coisa mais importante é quão precisamente uma resistência interna de uma bateria pode ser obtida. Entretanto, é na realidade impossível medir diretamente uma resistência interna de uma bateria enquanto a bateria é carregada/descarregada. Desse modo, comumente, tensão de bateria e corrente de carga/descarga são medidas para calcular indiretamente uma resistência interna de bateria de acordo com a lei de Ohm. Entretanto, uma vez que a tensão de bateria é diferente de uma tensão efetiva devido ao efeito de queda de IR e também a corrente de bateria tem um erro de medição, a resistência interna simplesmente calculada de acordo com a lei de Ohm e SOH estimado a partir da resistência interna não asseguram confiabilidade suficiente.

Descrição da Invenção ~ ^— ~

Problema Técnico

A presente invenção é projetada' para resolver os problemas—da—técnica—anterior,, e,__portanto, é um objetivo da presente invenção fornecer aparelho e método para estimar SOH com elevada precisão.

Outro objetivo da presente invenção é fornecer aparelho e método para estimar SOH, que pode melhorar a precisão de estimação de SOH utilizando SOC estimado a partir de um padrão de variação de tensão de bateria quando SOH é estimado por um modelo matemático.

Ainda outro objetivo da presente invenção é fornecer aparelho e método para estimar SOH, o que pode aperfeiçoar a precisão de estimação de SOH por considerar SOCs estimados em modos diferentes juntos quando SOH é estimado por um modelo matemático.

Solução Técnica

Para realizar o objetivo acima, a presente invenção provê um aparelho para estimar SOH (Estado de saúde) de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, que inclui uma unidade de armazenagem de dados para obter e armazenar dados de tensão de bateria, temperatura e corrente a partir de uma unidade sensora de tensão, uma unidade sensora de corrente e uma unidade sensora de temperatura, que são acopladas a 5 uma bateria, sempre que SOH for estimado; uma primeira unidade estimadora de SOC (Estado de carga) para estimar um primeiro SOC por um modo de contagem de ampere utilizando os dados de corrente de bateria armazenados; uma segunda unidade estimadora de SOC para estimar uma tensão de circuito aberto a partir do padrão de 10 variação de tensão de bateria armazenado, e calcular e armazenar um segundo SOC correspondendo à tensão de circuito aberto estimada e a temperatura de bateria utilizando correlações entre a tensão de circuito aberto e SOC e entre a temperatura de bateria e SOC; uma unidade calculadora de convergência média ponderada para 15 calcular e armazenar um valor de convergência para um valor médio ponderado de fuma^- razão ' (ou uma razão de var iação- SOC) de .uma variação do segundo SOC para uma variação do primeiro SOC; e uma unidade estimadora de SOH para estimar uma capacidade de bateria correspondendo ao* valor de convergência médio=ponderado armazenado 20__da razão_de_variação de SOC utilizando uma correlação entre o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria, estimar uma razão relativa da capacidade de bateria estimada para uma capacidade de bateria inicial, e armazenar a razão relativa como SOH.

Em um aspecto da presente invenção, a correlação entre o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria é uma tabela de consulta na qual capacidades de bateria são definidas para cada valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC. Nesse caso, 30 a unidade estimadora de SOH estima uma capacidade de bateria que corresponde ao valor de convergência médio ponderado armazenado da razão de variação SOC ao mapear a partir da tabela de consulta.

Em outro aspecto da presente invenção, a correlação entre o valor de convergência médio ponderado da razão 35 de variação de SOC e a capacidade de bateria é uma função utilizando o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria como um parâmetro de entrada e um parâmetro de saída, respectivamente. Nesse caso, a unidade estimadora de SOH estima uma capacidade de bateria ao substituir o valor de convergência médio ponderado armazenado da razao de variação SOC como o parâmetro de entrada da função.

Seletivamente, a unidade estimadora de SOH calcula uma razão relativa com base em uma capacidade de bateria mínima permissível quando uma razão relativa de uma capacidade de bateria de corrente para uma capacidade de bateria inicial é calculada.

Preferivelmente, a segunda unidade estimadora de

SOC inclui uma unidade calculadora de variação de tensão de circuito aberto para calcular uma variação de tensão de circuito aberto a partir de um padrão de variação das tensões de bateria armazenadas medidas atualmente e no passado ao aplicar um modelo 15 matemático que define a correlação entre o padrão de variação- de tensão de bateria e~a variação de tensão de circuito aberto, ~e estimar uma variação de tensão de circuito aberto em um estágio atual ao refletir um fator de correção que corresponde à temperatura de bateria na variação de tensão de -circuito aberto

-2_CL__calculada; uma unidade_calculadora de tensão de circuito aberto para estimar uma tensão de circuito aberto de bateria em um estágio atual ao refletir a variação de tensão de circuito aberto estimado em uma tensão de circuito aberto de bateria estimada em um último estágio; e uma unidade estimadora de SOC para estimar e armazenar SOC correspondendo à tensão de circuito aberto estimada e a temperatura medida por utilizar as correlações entre a tensão de circuito aberto e SOC e entre a temperatura e SOC.

Preferivelmente, a unidade calculadora de tensão de circuito aberto corrige uma tensão de circuito aberto ao 30 adicionar uma diferença entre um valor médio de peso (um peso maior é dotado como tensão de bateria é medido anteriormente) para tensões de bateria atual e anterior e uma tensão de circuito aberto em um último estágio para a tensão de circuito aberto estimado em um estágio atual. Nesse ponto, a tensão de bateria anterior pode ser uma tensão de bateria medida em um último estágio.

Preferivelmente, a variação de tensão de circuito aberto estimada é calculada ao multiplicar a variação de tensão de circuito aberto calculada pelo fator de correção de acordo com a temperatura.

Preferivelmente, as tensões de bateria configurando o padrão de variação incluem pelo menos tensões V_n, Vn-! e V_n_2 medidas em um estágio atual, em um último estágio e no estágio antes do último.

Na presente invenção, o modelo matemático é 10 definido por uma operação matemática entre uma variação de tensão de bateria entre um estágio atual e um estágio anterior e uma função de padrão definida por cada tensão do padrão de variação de tensão de bateria.

Na presente invenção, o fator de correção é 15 calculado ao substituir uma temperatura de bateria como um parâmetro de^- entrada ⁼ de⁼ uirr modelo “matemático— utilizando = a temperatura de bateria (T) como um parâmetro de entrada e o fator de correção da variação de tensão de circuito aberto de bateria como um pãfâmetro de'saída.- — - _ _ „ _________Para realizar o objetivo acima, a presente invenção também provê um método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, que inclui (a) obter e armazenagem dados de tensão, corrente e temperatura de bateria a partir de uma unidade sensora de tensão, uma unidade 25 sensora de corrente e uma unidade sensora de temperatura, que são acopladas a uma bateria, sempre que SOH for estimado; (b) estimar um primeiro SOC por um modo de contagem de ampere utilizando os dados de corrente de bateria armazenados; (c) estimar uma tensão de circuito aberto a partir do padrão de variação de tensão de 30 bateria armazenado, e calcular e armazenar um segundo SOC correspondendo à tensão de circuito aberto estimado e a temperatura de bateria utilizando correlações entre a tensão de circuito aberto e SOC e entre a temperatura de bateria e SOC; (d) calcular e armazenar um valor de convergência para um valor médio 35 ponderado de uma razão (ou, uma razão de variação de SOC) de uma variação do segundo SOC para uma variação do primeiro SOC; e (e) estimar uma capacidade de bateria correspondendo ao valor de convergência médio ponderado armazenado da razão de variação de SOC utilizando uma correlação entre o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria, estimar uma razão relativa da capacidade de bateria estimada para

uma	capacidade	de bateria inicial,	e armazenar	a	razão	relativa
como	SOH.
		Breve Descrição dos Desenhos
se	tornarão	Outros objetivos e evidentes a partir	aspectos da presente invenção da seguinte descrição de

modalidades com referência aos desenhos em anexo nos quais:

A Figura 1 é uma vista esquemática que mostra um aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria de acordo com uma modalidade da presente invenção.

.= __ _ _ A_Figura 2_ é um diagrama de blocos que mostra um programa estimador de SOH de bateria de acordo com uma modalidade da presente invenção.

_ _ _ _ A Figura 3 é um diagrama de blocos que mostra uma segunda unidade estimadora de SOC para estimar SOC com base em um 20 padrão de variação de tensão dê~' bateria de acordo com—a—presente invenção.

A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método para estimar SOH com base em um padrão de variação de tensão de bateria de acordo com uma modalidade da presente invenção;

25	A	Figura 5	é um fluxograma que	ilustra	um
processo estimador	de SOC com	base em um padrão de	variação	de
tensão de	bateria	de acordo	com uma modalidade	da presente
invenção;
	A	Figura 6 é	um gráfico que mostra	padrões	de

variação de SOC estimado por um modo de contagem de ampere e SOC estimado por um padrão de variação de tensão de bateria sob a mesma condição de carga/descarga em um estágio de uso de bateria inicial;

A Figura 7 é um gráfico que mostra padrões de variação de SOC estimados por um modo de contagem de ampere e SOC estimado por um padrão de variação de tensão de bateria sob a mesma condição de carga/descarga após a capacidade de uma bateria ser degradada até algum ponto;

As Figuras 8 e 9 são gráficos que mostram valores médios ponderados periodicamente calculados de razões de variação 5 de SOC por definir arbitrariamente um valor médio ponderado inicial em valores diferentes enquanto testes de carga/descarga são executados para duas baterias cujas capacidades já são conhecidas; e

A Figura 10 é uma tabela que mostra capacidade 10 efetiva de cada bateria, uma percentagem de capacidade atual para uma capacidade inicial de cada bateria, um valor de convergência médio ponderado de uma razão de variação SOC, uma percentagem de uma capacidade estimada para uma capacidade inicial de cada bateria, e um erro da capacidade estimada com base em uma 15 capacidade efetiva, que são calculados durante experimentos.

Melhor Modo de Executar a Invenção ^— ~ =

A seguir, modalidades preferidas da presente invenção serão, descritas_ em_detalhe com referência aos desenhos em anexo. Antes da descrição, deve ser entendido que os termos 20 utilizados no relatório descritivo e nas “reiv”irrdi“cavões—apensas não devem ser interpretados como limitados a significados gerais e de dicionário, porém interpretados com base nos significados e conceitos correspondendo a aspectos técnicos da presente invenção com base no princípio de que o inventor é permitido definir termos 25 apropriadamente para a melhor explicação. Portanto, a descrição proposta aqui é apenas um exemplo preferível para fins de ilustrações somente, não destinada a limitar o escopo da invenção, assim deve ser entendido que outros equivalentes e modificações poderíam ser feitas na mesma sem se afastar do espírito e escopo 30 da invenção.

A Figura 1 é uma vista esquemática que mostra um aparelho para estimar SOH (estado de saúde) de uma bateria com Base em um padrão de variação de tensão de bateria de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Com referência à Figura 1, o aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria de acordo com a presente invenção é conectado entre uma bateria 100 e uma carga 107, e inclui uma unidade sensora de tensão 101, uma unidade sensora de temperatura 102, uma unidade sensora de corrente 103, uma memória 104 e um microcontrolador 105.

A unidade sensora de tensão 101 mede uma tensão de bateria sob o controle do microcontrolador 105 em cada estimação de SOH e transmite a tensão de bateria para o microcontrolador 105.

A unidade sensora de temperatura 102 mede uma 10 temperatura de bateria sob o controle do microcontrolador 105 em cada estimação de SOH e transmite a temperatura de bateria para o microcontrolador 105.

A unidade sensora de corrente 103 mede uma corrente de bateria que flui através de uma resistência sensora de 15 corrente 108 sob o controle do microcontrolador 105 em cada estimação ~de ~ SOH e transmite a' corrente— de bateria- para=- o microcontrolador 105.

A memória 104 armazena programas necessários para ^- estimar' degradação de capacidade- de- uma bateria, vários .dados

...2_0____exigidos, para estimar_ degradação de capacidade de bateria antecipadamente, dados de tensão, temperatura e corrente de bateria, medidos pela . unidade sensora de tensão 101, unidade sensora de temperatura 102 e unidade sensora de corrente 103, e vários valores de cálculo que ocorrem em vários processos de cálculo para estimar degradação de capacidade de bateria.

O microcontrolador 105 recebe dados de tensão, temperatura e corrente de bateria, a partir da unidade sensora de tensão 101, unidade sensora de temperatura 102 e unidade sensora de corrente 103 em cada estimação de SOH da bateria 100 e armazena 30 os dados na memória 104. Além disso, o microcontrolador 105 lê e executa um programa estimadora de degradação de capacidade de bateria a partir da memorai 104, estima SOH de uma bateria e armazena o SOH na memória 104, e transmite o SOH estimado para fora através de um display 106 como necessário. A configuração e 35 operações do programa estimadora de degradação de capacidade de bateria serão explicados posteriormente em detalhe.

O tipo da bateria 100 não é especialmente limitado, e pode adotar baterias de íon de litio, baterias de polímero de litio, baterias de cádmio níquel, baterias de hidrogênio níquel, baterias de zinco níquel e assim por diante, que são recarregáveis e cujo estado de carga deve ser considerado.

O tipo da carga 107 não é especialmente limitado, e podem ser dispositivos eletrônicos portáteis como câmeras de vídeo, telefones celulares, PC portátil, tocadores de MP3 e PMP, motores de veículos elétricos ou veículos híbridos, conversores de CC em CC, e assim por diante.

A Figura 2 é um diagrama de blocos que mostra um programa estimador de SOH de bateria de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Com referência à Figura 2, o programa de estimar a degradação de capacidade de bateria 200 de acordo com a presente invenção é executado pelo microcontrolador *105 -e -inclui -uma unidade armazenadora de dados 201, uma primeira unidade estimadora de SOC 202, uma segunda unidade estimadora de SOC 203, uma unidade calculadora de convergência — média ponderada 2.04 _e uma ...unidade^ estimadora de SOH 205.

A unidade armazenadora de dados 201 recebe dados de tensão, temperatura e corrente de bateria a partir da unidade sensora de tensão 101, unidade sensora de temperatura 102 e unidade sensora de corrente 103, mostrado na Figura 1, em cada estimação de SOH e armazena os dados na memória 104.

A primeira unidade estimadora de SOC 202 estima SOC!¹¹ em cada estimação SOH por um modo de contagem de ampere utilizando dados de corrente de bateria acumulativamente armazenados na memória 104 e armazena o SOC_T ⁿ estimado na memória 104. Aqui, n representa que o SOH estimado é n-ésimo SOH, que é identicamente aplicado abaixo.

Para referência, o modo de contagem de ampere é um método para acumular corrente de carga/descarga de uma bateria baseada em uma capacidade de bateria inicial para obter uma capacidade que resta atualmente da bateria, e calcular uma razão relativa de uma capacidade atual com base na capacidade inicial para estimar SOC. O modo de contagem de ampere é bem conhecido na técnica, assim não é descrito em detalhe aqui.

A segunda unidade estimadora de SOC 203 calcula uma tensão de circuito aberto em cada estimação de SOH utilizando um padrão de variação de tensão de bateria armazenado na memória 104, estima SOCnⁿ correspondendo à tensão de circuito aberto calculado, e armazena o SOCnⁿ estimado na memória.

Em mais detalhe, a segunda unidade estimadora de SOC 203 calcula uma variação de tensão de circuito aberto AOCV_n de uma bateria utilizando um padrão de variação de tensão de bateria, corrige a variação de tensão de circuito aberto de bateria calculada ao aplicar um fator de correção de acordo com a temperatura para a mesma, calcula uma tensão de circuito aberto de bateria OCVⁿ em um presente estágio ao refletir a variação de tensão de circuito aberto de bateria corrigido em uma tensão de circuito” aberfb anteriormente calculado- OCV^{n l}, e- estims S0Ci_r ⁿcorrespondendo à tensão de circuito aberto de bateria calculada e a temperatura de bateria medida por utilizar correlações predefinidas entre uma tensão de ci-rcuito aberto de-bateria e_SOC ___20 e entrg__ temperatura e SOC. Além disso, a segunda unidade estimadora de SOC 203 armazena o SOC_n ⁿ estimado na memória 104.

A unidade calculadora de convergência média ponderada 204 calcula uma variação de SOC estimado com base em um modo de contagem de ampere e uma variação de SOC estimado utilizando o padrão de variação de tensão de bateria de acordo com as seguintes Figuras matemáticas 1 e 2.

Figura matemática 1

ASOC/ = SOC!ⁿ - SOCA¹

Onde:

Δ3ΟΟ_τ ^η: variação de n-ésimo SOC, estimado por um modo de contagem de ampere,

SOCiⁿ: SOC calculado em uma estimação de SOC atual,

SOC_T ^n_1: SOC calculado em uma última estimação de

SOC.

Figura matemática 2

ÁSOC_XI ⁿ = SOCnⁿ - SOC_xx ^n_1

Onde:

ASOC_xx ⁿ: variação de n-ésimo SOC, estimado por um

padrão de	variação de tensão	de bateria,
	SOC_XI ⁿ: SOC	calculado	em uma estimação de	SOC
atual,
	S0Cn^n_1: SOC	calculado	em uma última estimação	de
SOC.
	Subsequentemente, a	unidade calculadora	de

convergência média ponderada 204 calcula uma razão absoluta Razão_SOCⁿ de ASOCxxⁿ em relação à ASOCxxⁿ utilizando a seguinte Figura matemática 3. A seguir, a razão absoluta é chamada uma razão de variação SOC.

Figura matemática 3

- - - - Razão_SOCⁿ = | SOCri^:!- I / |-ASOCxf | _ _ _ _ _

A seguir, a unidade calculadora de convergência média ponderada 204 calcula um valor médio ponderado para a razão de—variação SOC Razão__soc ⁿ utilizando, a seguinte Figura matemática 4 .

Figura matemática 4

WMV_n = (Razão__soc ^n_1 x peso + razão__soc ⁿ) / (peso + 1)

O valor médio ponderado MWV_n é convergido a certo

valor à detalhe.	medida que	n é aumentado, como	explicado abaixo	em
25	A	Figura 6 é um gráfico	que mostra padrões	de
variação	de SOC_x ⁿ	e	SOC_xx ⁿ estimados sob	a mesma condição	de
carga/descarga em	um	estágio inicial de	uso de bateria.	Com

referência à Figura 6, seria entendido que, em um estágio inicial de uso de bateria, SOC estimado por um modo de contagem de ampere 30 não é grandemente diferente de SOC estimado com base em um padrão de variação de tensão de bateria.

A Figura 7 é um gráfico que mostra padrões de variação de SOC_x ⁿ e SOC_xx ⁿ sob a mesma condição de carga/descarga após uma bateria ser utilizada por certo tempo, a saber, após a 35 capacidade de uma bateria ser degradada até certo ponto. Com referência à Figura 7, seria entendido que, após a capacidade de _ _2_0_ uma batería ser degradada até certo ponto, uma diferença entre SOC estimado por um modo de contagem de ampere e SOC estimado por um padrão de variação de tensão de bateria é aumentado.

Como mostrado nas Figuras 6 e 7, no caso de uma bateria ser carregada/descarregada no mesmo padrão, o perfil de SOC estimado por um modo de contagem de ampere não é dependente de degradação de capacidade de bateria e não mudado seriamente. Significa que SOC estimado por um modo de contagem de ampere apresenta o mesmo padrão de variação independente de degradação de capacidade de bateria se um padrão de carga/descarga de uma bateria for mantido constantemente.

Enquanto isso, SOC estimado com base em um padrão de variação de tensão de bateria apresenta que um perfil de SOC é mudado grandemente em proporção à degradação de capacidade de bateria. Em outras palavras, à medida que a capacidade de uma bateria é degradadaÇ umã tensão derbateria é-rapidamente- aumentada mesmo com uma pequena corrente de carga e rapidamente diminuída mesmo com uma pequena corrente de descarga. Desse modo o SOC estimado com base em um padrão- de—variação de tensão de. bateria é_ __qrandemente_mudado_de_acordo com degradação de capacidade de bateria. A partir desse fato, seria entendido que se uma capacidade de bateria for degradada, uma variação de SOC estimada com base em um padrão de variação de tensão de circuito aberto é aumentada dependendo do grau de degradação de capacidade de bateria embora a bateria seja carregada/descarregada no mesmo padrão.

As Figuras 8 e 9 são gráficos que mostram valores médios ponderados periodicamente calculados de razões de variação SOC por definir arbitrariamente um valor médio ponderado inicial WMVI em valores diferentes enquanto testes de carga/descarga são executados para duas baterias cujas capacidades já são conhecidas.

Na Figura 8, A, B, C e D são gráficos de valores médios ponderados calculados em um estado que um valor médio ponderado inicial WMV¹ é definido em 1,0, 0,8, 0,66 e 0,3, respectivamente, para uma bateria com uma capacidade de 5,72 Ah. Aqui, 0,66 é um valor de convergência médio ponderado efetivo.

Na Figura 9, A, B, C e D são gráficos de valores médios ponderados calculados em um estado que um valor médio ponderado inicial WMV¹ é definido em 1,4, 1,1, 0,95 e 0,6, respectivamente, para uma bateria com capacidade de 4,3 Ah. Aqui, 5 0,95 é um valor de convergência médio ponderado efetivo.

Com referência às Figuras 8 e 9, seria entendido que o valor médio ponderado de razão de variação de SOC é convergido identicamente a um valor de convergência efetivo independente de um valor médio ponderado inicial, e o valor de 10 convergência médio ponderado é aumentado se a capacidade de uma bateria for diminuída. Desse modo, seria totalmente entendido que o valor de convergência médio ponderado pode ser um parâmetro que representa quantitativamente degradação de capacidade de uma bateria.

Enquanto isso, um valor de convergência médio ponderado'de “razão dê variação' de^- S©C pode=ser- obtido arravésAe _ experimentos de carga/descarqa durante um longo período de tempo. Entretanto, sob uma circunstância de uso efetivo de uma bateria, quando^- um^- va*lor“ médio-ponderado-de-razão ..de «variação jde JSOÇ_ é _20__obtido em um ponho_de tempo específico, uma modelagem matemática deve ser utilizada para estimar um valor ao qual o valor médio ponderado de razão de variação de SOC será convergido no futuro.

Por conseguinte, a unidade calculadora de convergência média ponderada 204 obtém um valor de convergência 25 médio ponderado WMVⁿ ao calcular repetidamente valores médios ponderados de razão de variação SOC tanto quanto p, que é um número suficientemente grande, por intermédio de uma progressão aritmética média ponderada tendo um valor médio ponderado de razão de variação SOC como uma condição inicial utilizando a seguinte 30 Figura matemática 5, e então armazena o valor de convergência na memória 104. Aqui, WMVⁿ representa um valor ao qual o valor médio ponderado é convergido.

Figura matemática 5

Progressão aritmética média ponderada 35 WMVⁿk+1 = (WMVⁿk_i x peso + WMVⁿ _k) / (peso + 1)

Condição inicial de progressão aritmética média ponderada

WMV_k+1 = (WMV_k_i x peso + WMV_k) / (peso + 1))

Na Figura matemática 5, k é um número inteiro não menor do que 1. Quando k=l, WMVⁿ ₀ é definido como WMV— que é um valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC 5 obtida em um último estágio. O número de vezes de cálculo da progressão aritmética média ponderada é definido em um grande número sobre vários milhares. Um valor de convergência médio ponderado inicial WMV- é anteriormente definido quando uma bateria é produzida, e armazenado na memória 104 para referência.

A unidade estimadora de SOH 205 lê um valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC a partir da memória 104 e então estima uma capacidade de bateria Capacidade, em outras palavras, a unidade estimadora de SOH 205 calcula uma capacidade de bateria estimada Capacidade correspondendo ao valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC = - utilizando uma correlação entre a capacidade-de—bateria e o valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC.

Como exemplo, a correlação é uma tabela de - . consulta que define capacidade de bateria _para_cada valor de 20 convergência médio ponderado de razão de variação SOC. Como outro exemplo, a correlação pode ser uma função utilizando um valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC e capacidade de bateria como um parâmetro de entrada e um parâmetro de saída, respectivamente.

A correlação é obtida como a seguir. Enquanto experimentos de carga/descarga são realizados sob as mesmas condições por um longo período de tempo até uma quantidade suficientemente grande de baterias cujas capacidades efetivas já são conhecidas em uma ampla faixa, valores de convergência média 30 ponderados de razão de variação SOC são obtidos. Após isso, as capacidades de bateria correspondendo aos valores de convergência média ponderados de razão de variação SOC obtida através dos experimentos são configurados em uma tabela de consulta. Em outro caso, uma relação funcional entre valores de convergência média ponderados de razão de variação SOC e capacidades de bateria é obtida através de uma análise numérica utilizando os valores de convergência média ponderados de razão de variação SOC, obtidos como resultado dos experimentos, e as capacidades de bateria conhecidas como parâmetros de entrada e parâmetros de saída, respectivamente.

A unidade estimadora de SOH 205 calcula uma capacidade de bateria Capacidade correspondendo ao valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC e então calcula uma razão relativa da capacidade de bateria calculada Capacidade com relação a uma capacidade de bateria inicial Capacidade^inicial de acordo com as seguintes Figuras matemáticas 6 e 7. E então, a unidade estimadora de SOH 205 estima o resultado calculado como SOHn que é um parâmetro representando degradação de capacidade de bateria.

Figura matemática 6

SOH = (capacidade -f-Capacidade^iniCial) x 100

Figura matemática 7

SOH = [ (capacidadeⁿ-capacidade‘^inilte) 4- (Capacidade^{inicia 1}Capacidade^limite) ] x 100

Nas Figuras matemáticas 6 e 7 :

—SOH: degradação “de capacidade de “'bateria estimada atualmente, _________ ____ ____ _______

Capacidade: capacidade de bateria estimada atualmente,

Capacidade^iniCial: capacidade de bateria inicial, e

Capacidade^limite: capacidade mínima permissível para uso em uma bateria.

SOH representa uma capacidade de bateria atual como uma razão relativa com base em uma capacidade de bateria inicial, assim se torna um parâmetro para determinar quanta vida de bateria resta com base em uma capacidade de bateria inicial. Além disso, SOHⁿ pode ser utilizado para controlar uma capacidade de carga/descarga de uma bateria. Por exemplo, se SOHⁿ for diminuído, uma capacidade de carga e uma capacidade de descarga de uma bateria podem ser diminuídas dependendo da quantidade de variação de SOHⁿ. Nesse caso, é possível evitar eficazmente uma bateria de ser sobrecarregada ou sobredescarregada por carregar ou descarregar uma bateria adequadamente para sua capacidade.

A unidade estimadora de SOH 205 pode transmitir o SOHⁿ estimado para o display 106. Nesse caso, o display 106 é acoplado ao microcontrolador 105 através de uma interface. Além disso, a unidade estimadora de SOH 205 transmite SOHⁿ para o display 106 através da interface. A seguir, o display 106 exibe visualmente SOHⁿ de tal modo que um usuário possa reconhecer o mesmo.

A Figura 3 é um diagrama de blocos que mostra uma segunda unidade estimadora de SOC para estimar SOC com base em um padrão de variação de tensão de bateria de acordo com a presente invenção em mais detalhe.

Com referência à Figura 3, a segunda unidade d estimar SOC 203 inclui uma unidade calculadora de variação de tensão de circuito aberto 2031, uma unidade calculadora de tensão de circuito aberto 2032, e uma unidade estimadora de SOC 2033.

- — A unidade- calculadora -de variação de—tensão de circuito aberto 2031 calcula uma variação de tensão de circuito aberto com base em uma tensão de circuito aberto em um último estágio utilizando um padrão.de variação^de tensão de .bateria para calcular uma tensão de circuito aberto de bateria atual. Em outras palavras, a unidade calculadora de variação de tensão de circuito aberto 2031 calcula quanto uma tensão de circuito aberto de bateria em um estágio atual é mudada com base na tensão de circuito aberto em um último estágio.

Em detalhe, a unidade calculadora de variação de tensão de circuito aberto 2031 lê uma tensão de bateria Vⁿ medida em uma estimação SOC atual, uma tensão de bateria V^n_1 medida em uma última estimação SOC e uma temperatura de bateria Tⁿ medida em uma estimação SOC atual a partir da memória 104. Após isso, a unidade calculadora de variação de tensão de circuito aberto 2031 calcula uma variação de tensão de circuito aberto AOCVⁿ de acordo com a seguinte Figura matemática 8.

Figura matemática 8

ÁOCVⁿ = OCVⁿ - OCV^n_1 = G(V) x F(T)

Na Figura matemática 8, G(V) é uma função de operação de variação de tensão de circuito aberto para mapear uma variação de tensão de bateria 'Vⁿ-Vⁿ'·¹' em uma variação de tensão de circuito aberto AOCVⁿ, e F(T) é uma função de correção de tensão de circuito aberto para corrigir a variação de tensão de circuito aberto AOCVⁿ ao refletir uma alteração de tensão de circuito aberto de acordo com a temperatura.

G(V) é uma função não para converter uma variação de tensão de bateria em uma variação de tensão de circuito aberto como se encontra, porém para converter a mesma enquanto corrige um erro de tensão de bateria causada por queda de IR (a saber, uma diferença entre uma tensão medida e uma tensão efetiva). Em outras palavras, se uma variação de tensão de bateria tende a aumentar, G(V) diminui a variação de tensão de bateria e então transmite a variação de tensão de bateria diminuída como uma variação de tensão de circuito aberto. Além disso, uma variação de tensão de bateria tende a ser mantida como estava, G(V) transmite a variação de tensão de bateria como uma variação de tensão de circuito aberto de bateria como se encontra. Além disso, se uma variação de tensão de bateria tende a diminuir, G(V) amplifica a variação de tensão de bateria levemente e então transmite a variação de tensão de bateria levemente amplificada como um®^-variação de tensão de' circuito aberto de bateria.______ ____ __________________

G (V) pode ser obtido por modelar matematicamente uma correlação entre um padrão de variação de tensão de bateria e uma variação de tensão de circuito aberto correspondendo à mesma sob certa condição de temperatura. Como exemplo, a função de modelagem matemática pode ser obtida por analisar uma correlação que existe entre um padrão de variação de tensões de bateria Vⁿ, V^n_1 e vⁿ~² e uma variação de tensão de circuito aberto ÁOCVⁿcorrespondendo ao mesmo sob uma condição de laboratório que permite medição de tensão de bateria e tensão de circuito aberto de bateria. O número de tensões de bateria configurando um padrão de variação de tensões de bateria pode ser estendido para quatro ou mais.

G(V) pode ser generalizado como na seguinte Figura matemática 9.

Figura matemática 9

G (V) = (Vⁿ-V^n_1) x g(Vⁿ, V^n_1, Vⁿ~², ....)

Aqui g(Vⁿ, V^n_1, Vⁿ“² ,...) é uma função de padrão que define um padrão de variação de tensão de bateria. O símbolo significa que a função de padrão pode ser definida utilizando pelo menos três tensões de bateria, incluindo uma 5 tensão de bateria medida em um estágio atual. A função de padrão é definida por analisar uma correlação entre uma pluralidade de variações de tensão de bateria e variações de tensão de circuito aberto de bateria, experimentalmente obtidas. Como exemplo, a função g pode ser definida como uma razão de uma variação de 10 tensão em um último estágio com base em uma variação de tensão em um estágio atual. Entretanto, a presente invenção não é limitada a nenhuma figura matemática específica da função de padrão g.

Enquanto isso, uma resistência^Jinterna de bateria muda dependendo da temperatura. Se uma resistência interna de uma 15 bateria for alterada, um padrão de variação de tensão de bateria e uma variação de_ tensão _de circuito aberto de. bateria- são- mudadosmesmo sob a mesma condição de carga ou descarga. F(T) corrige a variação de tensão de circuito aberto, calculado por G(V), de acordo com uma condição de temperatura. Em outras^palayras, F(T) é„ 20 uma função para corrigir uma variação de tensão de circuito aberto --calculada “põr “GTV) no caso de’ uma temperatura de bateria ser diferente de uma temperatura definida como uma condição de cálculo de G (V) . F(T) pode ser obtido por analisar uma correlação de variação entre um padrão de variação de tensão de bateria e uma 25 variação de tensão de circuito aberto de bateria enquanto muda a temperatura em intervalos regulares. Em outras palavras, em um estado que condições experimentais são definidas de tal modo que um padrão de variação de tensão de bateria em cada temperatura de medição definida em intervalos regulares, por exemplo, intervalos 30 de 1°C, é idêntico, F(T) pode ser obtido por medir uma quantidade de alteração de uma variação de tensão de circuito aberto AOCVⁿcom base em AOCV” obtido em uma temperatura padrão e então aplicando uma modelagem matemática para a temperatura e a quantidade de alteração de AOCVⁿ utilizando a temperatura T e a 35 quantidade de alteração AOCVⁿ como um parâmetro de entrada e um parâmetro de saída, respectivamente. O F(T) obtido se torna uma função que transmite um fator de correção de uma variação de tensão de circuito aberto de bateria utilizando a temperatura de bateria T como um parâmetro de entrada. Para cálculo simplificado, é possível configurar uma tabela de consulta com fatores de correção dependendo de cada valor T e então se referir a um fator de correção para cada temperatura, armazenada na tabela de consulta, para calcular uma variação de tensão de circuito aberto de bateria.

A unidade calculadora de tensão de circuito aberto 2032 lê uma tensão de circuito aberto OCV^n_1 medido em uma última estimação SOC a partir da memória 104, e então adiciona a variação de tensão de circuito aberto AOCVⁿ calculado pela unidade calculadora de variação de tensão de circuito aberto 2031 a OCV^n_1para calcular uma tensão de circuito aberto OCVⁿ em uma última estimação SOC.

Preferivelmente, a unidade calculadora de tensão de ci-rcuito^aberto =20*32 calcula um”valor médio ponderado^V^vaiormédíÕ? entre uma tensão de bateria Vn e uma tensão de bateria medida em um último estágio através da seguinte Figura matemática 10.

_ _ __ Figura matemática 10- — —

Vⁿ (valormédio) ⁼ ( Aj * Vl+A₂ * V₂ + ...+A_n_₁ * V_n-i + A_n*V_n) /A_totai___

Atotai = Αχ + A₂ + A₃ + ... + A_n

Na Figura matemática 10, A_k é diminuída à medida que k aumenta. Por exemplo, no caso n=100, A_k pode ter um valor que inicia em 100 e é diminuído em 1. Como exemplo alternativo, na Figura matemática 10, Ai*V₁+A₂*V₂+...+A_k_₂*V_k_₂ (3^k^n) pode ser omitido. Mesmo nesse caso, a tendência de alteração de A_k é mantida como acima. Por exemplo, no caso de k = n, é possível que A₁*V₁+A₂*V₂+...+A_n_₂*V_n_2 seja definido como 0 e um valor maior seja dotado para A_n_i em vez de A_n. Por exemplo, 90 e 100 podem ser dotados para A_n__x e A_n, respectivamente.

A unidade calculadora de tensão de circuito aberto 2032 pode corrigir a tensão de circuito aberto novamente ao adicionar uma diferença entre o valor médio ponderado calculado Vⁿ (valormédio) θ a tensão de circuito aberto OCV_n_i estimada em uma última estimação de SOC para a tensão de circuito aberto calculado OCVⁿ para correção adicional. Se o valor médio ponderado for calculado e utilizado para corrigir uma tensão de circuito aberto adicionalmente, um erro de cálculo da tensão de circuito aberto pode ser diminuído embora uma saída de tensão a partir da bateria 100 seja rapidamente mudada.

A unidade estimadora de SOC 2032 mapeia e transmite S0Cnⁿ correspondendo à tensão de circuito aberto OCVⁿcalculada pela unidade calculadora de tensão de circuito aberto 2032 e a temperatura Tⁿ medida em uma estimação SOC atual a partir da tabela de consulta SOC definindo SOC para cada temperatura e cada tensão de circuito aberto, armazenado na memória 104.

Um exemplo da tabela de consulta SOC para cada temperatura e cada tensão de circuito aberto é mostrado na seguinte tabela 1.

Tabela 1

SOC	-30°C	0°C	30°C
0%	2,7V	2.78V	2,77V
1%	2,82V
2%	2.97V	.. -------------------	—

“ ~ “A unidade estfímadorà de SOC^_2033 estima SÕC_TI ⁿ ao mapear uma tensão de circuito_aber_to_OCVⁿ__e_uma -temperatura—Tⁿ- —a~ partir da tabela de consulta onde SOC para cada temperatura e cadã tensão de circuito aberto é registrada como mostrado na tabela 1.

Por exemplo, se uma tensão de circuito aberto for 2,97 e uma temperatura de bateria for -30°C, poderia ser verificado que SOC_Ix ⁿé 2%. Se S0Cuⁿ for estimado no modo acima, a unidade estimadora de SOC 2033 armazena o SOCn” estimado na memória 104.

Agora, um método para estimar degradação de capacidade de bateria utilizando um padrão de variação de tensão de bateria será explicado em detalhe baseado no acima.

A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método para estimar SOH baseado em um padrão de variação de tensão de bateria de acordo com a presente invenção. Na Figura 4, cada etapa é executada pelo microcontrolador 105 mostrado na Figura 1.

Na etapa S10, é determinado se há uma solicitação para estimação SOH de uma bateria. A solicitação de estimação de SOH pode ser inserida a partir do exterior ou automaticamente gerada por um programa estimadora de SOH de bateria.

Se houver uma solicitação de estimação de SOH de bateria como um resultado de determinação do S10, uma rotina para estimar degradação de capacidade de bateria é iniciada. Ao contrário, se não houver solicitação de estimação de SOH de bateria, o processo é terminado.

Na etapa S20, uma razão de variação de SOC Razão__soc ^n_1 obtido como uma última estimação SOH e registrada na memória é lida.

Subsequentemente, na etapa S30, SOCiⁿ é calculado por intermédio um modo de contagem de ampere, e na etapa S40, uma variação Δ3ΟΟ_τ ^η de SOC calculado pelo modo de contagem de Ampere é calculado.

A seguir, na etapa S50, SOCu¹¹ é calculado com base em um padrão de variação de tensão de bateria, e na etapa S60, uma variação ASOCn de SOC calculada pelo padrão de variação de tensão de bateria é -calculada. ---- — ”

Após isso, na etapa S70, uma razão de variação de SOC Razão__soc ⁿ é calculada. E então na etapa S80, um valor médio ponderado WMVⁿ_é obtido, utilizando Razão^oc”'¹-e Razão-_soc ⁿ, e—na etapa S90, um valor de convergência média ponderado WMVⁿ é calculado e armazenado.

E então, na etapa S100, uma capacidade de bateria Capacidade¹¹ correspondendo ao valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC é estimado utilizando a correlação entre o valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC e a capacidade de bateria.

Finalmente, na etapa S110, uma razão relativa da capacidade de bateria estima Capacidade¹¹ é calculada com base em uma capacidade de bateria inicial Capacidade^inicial, e a razão relativa calculada é estimada como SOHⁿ, que é então armazenada ou inserida no exterior.

Se os processos acima forem concluídos, o procedimento para estimar degradação de capacidade de uma bateria é totalmente concluída.

A Figura 5 é um fluxograma que ilustra um processo para estimar SOCnⁿ com base em um padrão de variação de tensão de bateria na etapa S50 da Figura 5. Na Figura 5, cada etapa é executada pelo microcontrolador 105 mostrado na Figura 1.

Com referência à Figura 5, primeiramente na etapa PIO, é determinado se há uma solicitação para estimação de SOCu¹¹. a solicitação para estimação pode ser entrada a partir do exterior ou automaticamente gerada de acordo com um algoritmo de programa.

Se houver uma solicitação para estimação de SOCu na etapa PIO, uma etapa estimadora de SOC_XI ⁿ é executada. Se não houver solicitação para estimação de SOC_Ix ⁿ o processo é terminado.

Na etapa P20, um padrão de variação de tensão de bateria armazenado na memória é lido. O padrão de variação de tensão de bateria inclui pelo menos V_n, V_n__x e V_n_₂. Após isso, na etapa P30, uma variação de tensão de circuito aberto AOCVⁿ é calculada por intermédio do padrão de variação de tensão de bateria e uma temperatura de bateria. Aqui, o método de cálculo -para -uma^- variação 'de 'tensão de circuito aberto AOCVⁿ já é explicado acima.

Enquanto isso, na presente invenção, V¹ e V² bem como OCVhe OCV²· são ±nrci*al1zadÒs* rias^- tensões de bateria em um estado descarregado,__medido__lo.go___antes - de—uma- baterira ser conectada a uma carga. Por exemplo, no caso de uma bateria ser utilizada para um veículo acionado eletricamente, V¹ e V² bem como OCV¹ e OCV² são definidos como tensões de bateria medidas quando o veículo dá partida utilizando uma chave.

A seguir, na etapa P40, a variação de tensão de circuito aberto AOCVⁿ é adicionada a uma última tensão de circuito aberto OCV^-1 para calcular uma tensão de circuito aberto presente OCV. subsequentemente, na etapa P50 que pode ser seletivamente executada, um valor médio ponderado de uma presente tensão de bateria Vⁿ e uma última tensão de bateria V^{n 1} é calculada, e uma diferença entre o valor médio ponderado calculado e a última tensão de circuito aberto OCV^n_1 é adicionada à presente tensão de circuito aberto presente OCVⁿ para corrigir adicionalmente a tensão de circuito aberto OCVⁿ. o método de cálculo para valor médio ponderado já é explicado acima.

Subsequentemente, na etapa S60, SOCu correspondendo à tensão de circuito aberto estimado OCVⁿ e a temperatura de bateria Tⁿ é estimada ao mapear a partir da tabela de consulta onde SOC para cada temperatura e cada tensão de circuito aberto é registrado, e o SOC_Ix ⁿ estimado é armazenado na memória 104 .

Se o SOC_It ⁿ estimado for armazenado na memória

104, o processo de estimação de SOC baseado em um padrão de variação de tensão de bateria é concluído.

Exemplo Experimental

A seguir, os efeitos da presente invenção serão 10 explicados com base no seguinte exemplo experimental. Entretanto, o seguinte exemplo experimental é apenas para ilustrar a presente invenção, não destinado a limitar o escopo da invenção.

Para esse experimento, 12 baterias cujas capacidades efetivas já são conhecidas foram preparadas. Entre as 15 12 baterias, uma sexta bateria_ tinha, uma capacidade naquele momento inicialmente produzida. Após isso, embora cada bateria fosse carregada/descarregada por um tempo suficiente sob as mesmas condições de carga/descarga, um_ valor _de .convergência médio ponderado de razão de variação de SOC para cada bateria foi 20.__obtido.—Após—ÜS-S07—uma correTãção entre o valor de convergência médio ponderado de razão de variação de SOC e a capacidade de bateria efetivamente conhecida foi obtida. A correlação foi obtida na forma de função utilizando análise numérica. A função obtida aqui utiliza o valor de converqência médio ponderado de razão de 25 variação de SOC como um parâmetro de entrada e a capacidade de bateria como um parâmetro de saída.

Após obtenção da correlação, enquanto 12 baterias eram carregadas/descarregadas sob as mesmas condições de carga/descarga, um valor de convergência a médio ponderado foi 30 calculado de acordo com a Figura matemática 5 acima utilizando uma 100^a razão de variação de SOC medido. Após isso, o valor de convergência médio ponderado foi inserido na função de correlação de cada bateria para calcular uma capacidade de bateria.

A Figura 10 é uma tabela que mostra capacidade 35 efetiva de cada bateria, uma percentagem da presente capacidade para uma capacidade inicial de cada bateria, um valor de convergência médio ponderado de razão de variação de SOC, uma percentagem de uma capacidade estimada para uma capacidade inicial de cada bateria, e um erro da capacidade estimada com base em uma capacidade efetiva, que são calculados durante experimentos.

Com referência à Figura 10, a capacidade de bateria estimada de acordo com a presente invenção apresentou erros compreendidos em 5% em comparação com a capacidade efetiva. Desse modo, seria entendido que a presente invenção permite estimação de SOH com precisão elevada.

Aplicabilidade Industrial

De acordo com a presente invenção, a degradação de capacidade de uma bateria pode ser precisamente estimada. Além disso, a estimação precisa de degradação de capacidade de bateria pode ser aplicada de vários modos como estimação de um ponto de troca de bateria. Além disso, uma vez que a degradação de capacidade de uma bateria, é. precisamente-estimada-e-a-capacidade de carga/descarga da bateria é controlada de acordo com a degradação de capacidade, é possível evitar sobrecarga ou sobredescarga, o que aperfeiçoa adicionalmente. a .segurança- da — bateria. ____

2-Θ-------------A presente invenção foi descrita em detalhes.

Entretanto, deve ser entendido que a descrição detalhada e exemplos específicos, embora indiquem modalidades preferidas da invenção, são fornecidos somente como ilustração, uma vez que várias mudanças e modificações compreendidas no espírito e escopo 25 da invenção se tornarão evidentes para aqueles versados na técnica a partir dessa descrição detalhada.

Claims

1. Aparelho para estimar SOH de uma bateria (100) com base em um padrão de variação de tensão de bateria, o aparelho compreendendo:

uma unidade de armazenagem de dados (201) para obter e armazenar dados de tensão, temperatura e corrente de bateria a partir de uma unidade sensora de tensão, uma unidade sensora de corrente e uma unidade sensora de temperatura, que são acopladas a uma bateria, sempre que SOH for estimado;

caracterizado por compreender adicionalmente:

uma primeira unidade estimadora de SOC (202) para estimar um primeiro SOC por um modo de contagem de Ampere utilizando os dados de corrente de bateria armazenados;

uma segunda unidade estimadora de SOC (203) para estimar uma tensão de circuito aberto a partir do padrão de variação de tensão de bateria armazenado, e calcular e armazenar um segundo SOC correspondendo à tensão de circuito aberto estimada e a temperatura de bateria utilizando correlações entre a tensão de circuito aberto e SOC e entre a temperatura de bateria e SOC;

uma unidade calculadora de convergência média ponderada (204) para calcular e armazenar um valor de convergência para um valor médio ponderado de uma razão, ou uma razão de variação SOC, de uma variação do segundo SOC para uma variação do primeiro SOC; e uma unidade estimadora de SOH (205) para estimar uma capacidade de bateria correspondendo ao valor de convergência médio ponderado armazenado da razão de variação de SOC utilizando uma correlação entre o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria, estimar uma razão relativa da capacidade de bateria estimada para uma capacidade de bateria inicial, e armazenar a razão relativa como SOH.

2. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

a correlação entre o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria é

Petição 870190068320, de 18/07/2019, pág. 10/17 uma tabela de consulta na qual capacidades de bateria são definidas para cada valor de convergência médio ponderado de razão de variação SOC; e em que a unidade estimadora de SOH (205) estima uma capacidade de bateria que corresponde ao valor de convergência médio ponderado armazenado da razão de variação SOC ao mapear a partir da tabela de consulta.

3. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

a correlação entre o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria é uma função utilizando o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria como um parâmetro de entrada e um parâmetro de saída, respectivamente, e em que a unidade estimadora de SOH (205) estima uma capacidade de bateria ao substituir o valor de convergência médio ponderado armazenado da razão de variação SOC como o parâmetro de entrada da função.

4. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

a unidade estimadora de SOH (205) calcula uma razão relativa com base em uma capacidade de bateria mínima permissível quando uma razão relativa de uma capacidade de bateria de corrente para uma capacidade de bateria inicial é calculada.

5. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda unidade estimadora de SOC (203) inclui:

uma unidade calculadora de variação de tensão de circuito aberto (2031) para calcular uma variação de tensão de circuito aberto a partir de um padrão de variação das tensões de bateria armazenadas medidas atualmente e no passado ao aplicar um modelo matemático que define a correlação entre o padrão de variação de tensão de bateria e a variação de tensão de circuito aberto, e estimar uma variação de tensão de circuito aberto em um

Petição 870190068320, de 18/07/2019, pág. 11/17 estágio atual ao refletir um fator de correção que corresponde à temperatura de bateria na variação de tensão de circuito aberto calculada;

uma unidade calculadora de tensão de circuito aberto (2032) para estimar uma tensão de circuito aberto de bateria em um estágio atual ao refletir a variação de tensão de circuito aberto estimado em uma tensão de circuito aberto de bateria estimada em um último estágio; e uma unidade estimadora de SOC (2033) para estimar e armazenar SOC correspondendo à tensão de circuito aberto estimada e a temperatura medida ao utilizar as correlações entre a tensão de circuito aberto e SOC e entre a temperatura e SOC.

6. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 5, caracteri zado pelo fato de que a unidade calculadora de tensão de circuito aberto (2032) corrige uma tensão de circuito aberto ao adicionar uma diferença entre um valor médio de peso, um peso maior é dotado como tensão de bateria é medido anteriormente, para tensões de bateria atual e anterior e uma tensão de circuito aberto em um último estágio para a tensão de circuito aberto estimado em um estágio atual.

7. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com

base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 6 , caracterizado pelo fato de que a tensão de bateria anterior é uma tensão de bateria medida em um último estágio. 8 . Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com

a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a variação de tensão de circuito aberto estimada é calculada ao multiplicar a variação de tensão de circuito aberto calculada pelo fator de correção de acordo com a temperatura.

9. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as tensões de bateria configurando o padrão de variação incluem pelo menos

Petição 870190068320, de 18/07/2019, pág. 12/17 tensões Vn, Vn-i e Vn-2 medidas em um estágio atual, em um último estágio e no estágio antes do último.

10. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o modelo matemático é definido por uma operação matemática entre uma variação de tensão de bateria entre um estágio atual e um estágio anterior e uma função de padrão definida por cada tensão do padrão de variação de tensão de bateria.

11. Aparelho para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o fator de correção é calculado ao substituir uma temperatura de bateria como um parâmetro de entrada de um modelo matemático utilizando a temperatura de bateria (T) como um parâmetro de entrada e o fator de correção da variação de tensão de circuito aberto de bateria como um parâmetro de saída.

12. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, o método compreendendo:

(a) obter e armazenar dados de tensão , corrente e temperatura de bateri a a partir de uma unidade sensora de tensão, uma unidade sensora de corrente e uma unidade sensora de temperatura, que são acopladas a uma bateria, sempre que SOH for estimado; o método caracteri zado por compreender

adicionalmente:

(b) estimar um primeiro SOC por um modo de contagem de Ampere utilizando os dados de corrente de bateria armazenados; (c) estimar uma tensão de circuito aberto a

partir do padrão de variação de tensão de bateria armazenado, e calcular e armazenar um segundo SOC correspondendo à tensão de circuito aberto estimado e a temperatura de bateria utilizando correlações entre a tensão de circuito aberto e SOC e entre a temperatura de bateria e SOC;

Petição 870190068320, de 18/07/2019, pág. 13/17 (d) calcular e armazenar um valor de convergência para um valor médio ponderado de uma razão, ou uma razão de variação de SOC, de uma variação do segundo SOC para uma variação do primeiro SOC; e (e) estimar uma capacidade de bateria correspondendo ao valor de convergência médio ponderado armazenado da razão de variação de SOC utilizando uma correlação entre o valor de convergência médio ponderado da razão de variação de SOC e a capacidade de bateria, estimar uma razão relativa da capacidade de bateria estimada para uma capacidade de bateria inicial, e armazenar a razão relativa como SOH.

13. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que na etapa (e), a capacidade de bateria é estimada ao mapear uma capacidade de bateria que corresponde ao valor de convergência médio ponderado armazenado da razão de variação de SOC com referência a uma tabela de consulta na qual as capacidades de bateria são definidas para cada valor de convergência médio ponderado de razão de variação de SOC.

14. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que na etapa (e), a capacidade de bateria é estimada ao substituir o valor de convergência médio ponderado armazenado da razão de variação SOC como um parâmetro de entrada de uma função utilizando o valor de convergência médio ponderado da razão de variação SOC e a capacidade de bateria como um parâmetro de entrada e um parâmetro de saída, respectivamente.

15. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que na etapa (e), a razão relativa é calculada com base em uma capacidade de bateria mínima permissível quando uma razão relativa de uma capacidade de bateria atual para uma capacidade de bateria inicial é calculada.

16. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com

Petição 870190068320, de 18/07/2019, pág. 14/17 a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) inclui:

calcular uma variação de tensão de circuito aberto a partir de um padrão de variação das tensões de bateria armazenadas medidas atualmente e no passado ao aplicar um modelo matemático que define a correlação entre o padrão de variação de tensão de bateria e a variação de tensão de circuito aberto;

estimar uma variação de tensão de circuito aberto em um estágio atual ao refletir um fator de correção que corresponde à temperatura de bateria na variação de tensão de circuito aberto calculado;

estimar uma tensão de circuito aberto de bateria em um estágio atual ao refletir a variação de tensão de circuito aberto estimado em uma tensão de circuito aberto de bateria estimada em um último estágio; e estimar e armazenar SOC correspondendo à tensão de circuito aberto estimada e a temperatura medida utilizando as correlações entre a tensão de circuito aberto e SOC e entre a temperatura e SOC.

17. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente corrigir uma tensão de circuito aberto ao adicionar uma diferença entre um valor médio ponderado, um peso maior é dotado como tensão de bateria é medido anteriormente, para as tensões de bateria atual e anterior e uma tensão de circuito aberto em um último estágio à tensão de circuito aberto estimado em um estágio atual.

18. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a tensão de bateria anterior é uma tensão de bateria medida em um último estágio.

19. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a variação de tensão de circuito aberto estimada é calculada multiplicando a

Petição 870190068320, de 18/07/2019, pág. 15/17 variação de tensão de circuito aberto calculada pelo fator de correção de acordo com a temperatura.

20. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as tensões de bateria configurando o padrão de variação incluem pelo menos tensões Vn, Vn-1 e Vn-2 medidas em um estágio atual, em um último estágio e no estágio antes do último.

21. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que:

o modelo matemático é definido por uma operação matemática entre uma variação de tensão de bateria entre um estágio atual e um estágio anterior e uma função de padrão definida por cada tensão do padrão de variação de tensão de bateria, em que o modelo matemático é definido por uma operação matemática de uma função de padrão definida por uma variação de tensão de bateria entre um estágio atual e um estágio anterior e cada tensão do padrão de variação de tensão de bateria.

22. Método para estimar SOH de uma bateria com base em um padrão de variação de tensão de bateria, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o fator de correção é calculado ao substituir uma temperatura de bateria como um parâmetro de entrada de um modelo matemático utilizando a temperatura de bateria (T) como um parâmetro de entrada e o fator de correção da variação de tensão de circuito aberto de bateria como um parâmetro de saída.