CN114072310B - 用于预测电池状态的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于预测电池状态的设备，包括：第一通信单元，用于接收关于在包括在电池组中的电池管理系统中测量的多个电池单体的所测量的温度、电流和电压的数据，并从使用对应电池单体的车辆接收关于车辆行驶的环境的第一环境信息；和第二通信单元，用于从外部服务器接收关于电池单体或所述电池组在各种环境中的状态的实验数据；以及电池状态预测单元，用于通过使用关于多个电池单体中的每一个的温度、电流和电压的所接收的数据、第一环境信息和状态环境信息来预测电池状态，其中，电池状态包括电池单体充电状态和电池单体劣化状态。

Description

用于预测电池状态的设备和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月31日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0093275的权益，其全部公开内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及一种不仅使用电池信息而且使用外部环境信息来预测电池状态的设备和方法。
背景技术
近来，已经积极地进行了对二次电池的研究和开发。在此，二次电池是可以被充电/放电的电池，并且包括所有典型的Ni/Cd电池、Ni/MH电池等以及最近的锂离子电池。二次电池当中的锂离子电池的优点在于，其能量密度远高于典型的Ni/Cd电池、Ni/MH电池等的能量密度。而且，锂离子电池可以制造得小而轻，并因此用作移动装置的电源。这样的锂离子电池作为下一代能量存储介质已经引起关注，因为其使用范围已扩展至作为电动车辆的电源。
二次电池通常用作包括电池模块的电池组，其中，多个电池单体串联和/或并联连接。此外，电池组的状态和操作由电池管理系统(在下文中，也称为“BMS”)管理和控制。
特别地，电动车辆BMS测量电池单体的电压、电流和温度以估计电池的当前状态(充电状态、劣化程度和输出)。然而，即使BMS基于当前测量值估计电池单体的状态以计算可允许行驶距离和可用输出功率，也无法预测根据未来行驶环境而变化的电池状态，并且因此难以准确计算诸如可允许行驶距离的信息。
发明内容
技术问题
本发明的方面提供一种用于通过使用关于从在与电动车辆的外部环境相同的环境中执行的实验获得的电池信息的实验数据来更准确地预测电池状态的方法。
技术解决方案
根据本发明的方面，一种用于预测电池状态的设备包括：第一通信单元，用于接收关于在包括在电池组中的电池管理系统中测量的多个电池单体的温度、电流和电压的数据，并从使用对应电池单体的车辆接收关于车辆行驶的环境的第一环境信息；第二通信单元，用于从外部接收关于电池单体或电池组在各种环境中的状态的实验数据；以及电池状态预测单元，用于通过使用关于多个电池单体中的每一个的温度、电流和电压的所接收的数据、第一环境信息和状态环境信息来预测电池状态，其中，电池状态包括电池单体充电状态和电池单体劣化状态。
根据本发明的方面的用于预测电池状态的设备还包括：可允许行驶距离预测单元，用于基于电池单体充电状态来预测车辆的行驶距离；快充预测单元，用于基于电池单体劣化状态来预测包括电池单体的电池组的快充电流和时间；以及电池单体着火预测单元，用于通过使用包括在实验数据中的单体着火数据来预测电池单体的着火可能性，其中，第一通信单元向电池管理系统传输通过可允许行驶距离预测单元、快充预测单元或电池单体着火预测单元预测的结果值中的至少一个。
在根据本发明的方面的用于预测电池状态的设备中，可允许行驶距离预测单元、快充预测单元和电池单体着火预测单元中的每一个可以在以第一时间间隔执行预测达预定次数的一个周期中执行预测，并且进一步包括控制单元，用于确定在预测的一个周期期间表示车辆行驶的环境的数据的变化量是否等于或小于预定第一值，其中，当在预测的一个周期期间表示车辆的环境的数据的变化量等于或小于预定第一值时，将可允许行驶距离预测单元、快充预测单元和电池单体着火预测单元的结果值被传输到车辆，并且当在预测的一个周期期间表示车辆的环境的数据的变化量大于预定第一值时，可允许行驶距离预测单元、快充预测单元和电池单体着火预测单元在改变的环境条件下再次预测结果值。
在根据本发明的方面的用于预测电池状态的设备中，一个周期可以被设定为等于或小于0.7秒，并且可以基于一个周期来确定预定次数。
根据本发明的方面的用于预测电池状态的设备还可以包括控制单元，当通过可允许行驶距离预测单元、快充预测单元或电池单体着火预测单元预测并通过第一通信单元传输的结果值相对于通过车辆的算法计算出的可允许行驶距离、快充电流和时间或电池单体着火可能性的预测结果值在预定误差范围之外时，该控制单元允许第一通信单元从车辆接收车辆的对应误差信息和第二环境信息，并且当第一环境信息和第二环境信息具有相同的值时，该控制单元确定出车辆的算法失效，并且然后允许第一通信单元传输车辆的算法误差信号，并且当第一环境测量数据和第二环境测量数据不相同时，该控制单元允许电池单体状态预测单元通过使用第二环境测量数据再次预测电池单体的状态。
在根据本发明的方面的用于预测电池状态的设备中，预定误差范围是5％。
在根据本发明的方面的用于预测电池状态的设备中，当通过可允许行驶距离预测单元、快充预测单元或电池单体着火预测单元预测并通过第一通信单元传输的结果值相对于由车辆的算法计算出的可允许行驶距离、快充电流和时间或电池单体着火可能性的预测结果值不在预定误差范围之外时，将通过可允许行驶距离预测单元、快充预测单元或电池单体着火预测单元预测的结果值显示在车辆的显示器上。
根据本发明的另一方面，一种用于预测电池状态并通过用于预测电池状态的设备而执行的方法，该设备通过使用电池单体的温度、电流和电压以及关于车辆的行驶环境的信息来预测电池状态，该方法包括：第一步骤，通过使用在车辆的电池管理系统中测量的电池单体的温度、电流和电压；关于车辆行驶的环境的信息；以及实验数据来预测电池单体的状态；以及第二步骤，通过使用所预测的电池单体的状态来预测车辆的可允许行驶距离和车辆的快充电流和时间，其中，实验数据是电池单体在各种环境条件下的状态的实验结果。
在根据本发明的实施例的用于预测电池状态的方法中，电池状态包括电池单体充电状态和电池单体劣化状态，并且通过使用电池单体充电状态来预测车辆的可允许行驶距离，并且通过使用电池单体劣化状态来预测车辆的快充电流和时间。
在根据本发明的实施例的用于预测电池状态的方法中，实验数据还包括单体着火数据，并且第二步骤还包括通过使用电池单体的所预测的状态和单体着火数据来预测电池单体的着火可能性的步骤。
在根据本发明的实施例的用于预测电池状态的方法中，可以在以第一时间间隔执行第二步骤达预定次数的一个周期中执行第二步骤，并且该方法还可以包括在一个周期内执行第二步骤的同时，确定表示车辆行驶的环境的数据的变化量是否等于或小于预定第一值的步骤，当表示环境的数据的变化量等于或小于第一值时，将所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及关于电池单体的着火可能性的信息传输到车辆，并且当表示环境的数据的变化量大于第一值时，再次执行第一步骤。
在根据本发明的实施例的用于预测电池状态的方法中，一个周期可以被设定为等于或小于0.7秒，并且可以基于一个周期来确定预定次数。
在根据本发明的实施例的用于预测电池状态的方法中，当车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及关于电池单体的着火可能性的信息与通过车辆的算法计算出的可允许行驶距离、快充电流和时间或电池单体的着火可能性的预测结果值之间的差在预定误差范围之外时，通过从车辆接收关于电池单体的温度、电流和电压以及关于车辆行驶的环境的新信息来再次执行第一步骤。
在根据本发明的实施例的用于预测电池状态的方法中，预定误差范围是5％。
有益效果
本发明可以通过使用关于从在与电动车辆的外部环境相同的环境中执行的实验获得的电池信息的实验数据来实现更准确地预测电池状态的效果。
附图说明
说明书所附的以下附图通过示例示出了本发明的优选实施例，并且用于使本发明的技术构思与下面给出的本发明的详细描述一起被进一步理解，并且因此不应仅以这样的附图中的事项解释本发明。
图1示出了根据本发明的实施例的电池状态预测系统；
图2是根据本发明的实施例或另一实施例的电池状态预测设备的配置图；
图3是根据本发明的实施例的电池状态预测方法的流程图；以及
图4是根据本发明的另一实施例的电池状态预测方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的各种实施例。在本文件中，相同的附图标记在所有附图中用于相同的元件，并且省略相同元件的冗余描述符。
对于本文件中公开的本发明的各种实施例，具体结构到功能描述仅是对本发明的说明。本发明的各种实施例可以以各种形式实施并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。
在各种实施例中使用的术语——诸如“第一个”、“第二个”、“第一”、和“第二”——可以修改各种部件，而不管其顺序和/或重要性如何，并且不限制对应部件。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一部件称为第二部件，并且类似地，也可以将第二部件称为第一部件。
本文件中使用的术语仅用于描述具体实施例，并不旨在限制其他实施例的范围。除非上下文另有明确说明，否则单数表达可以包括复数表达。
本文使用的所有术语——包括技术术语或科学术语，可以具有与本发明领域的技术人员通常理解的那些相同的含义。常用词典中定义的术语应理解为具有与相关技术上下文中的含义相同或相似的含义，并且不应被理解为具有理想或过于正式的含义，除非在本文件中明确定义。在一些情况下，即使是本文件中定义的术语也不应被解释为排除本发明的实施例。
图1示出了根据本发明的实施例的电池状态预测系统1。
电池状态预测系统1可以包括车辆100、作为电池状态预测设备108的服务器，以及实验中心110。
车辆100包括电池管理系统(BMS)104，其监测和控制电池单体102。电池管理系统104测量电池单体102的温度、电流和电压。电池管理系统104将包括实时测量的电池单体102的温度、电流和电压的电池单体信息传输到上级控制器106。
此外，车辆100具有能够测量各种外部环境的传感器105。外部环境可以包括温度、湿度以及道路状况。而且，还可以包括关于车辆100使用GPS行驶的地区的信息作为环境要素。此外，外部环境可以包括车辆行驶的环境的所有环境要素，并且尽管未示出，但能够测量所有环境要素的部件也可以被包括在车辆100中。实时测量的环境要素的测量值(环境信息)也被传输到控制器106。
上级控制器106将关于电池单体的信息和环境信息传输到服务器108。
同时，在实验中心110中，在各种环境条件(温度、地区、天气、行驶环境和时间)下执行实验，以将关于电池单体在各种环境条件下的状态的实验数据传输到服务器108。各种环境条件可以包括例如高温潮湿地区+夏季、高温潮湿地区+冬季、沙漠地区+夏季、沙漠地区+冬季、高速公路环境、城市环境-交通、城市环境-无交通等。在实验中心110中，针对每种环境中的电池单体的状态变化执行实验。此外，实验数据中的电池单体在各种环境条件下的状态包括电池单体可能经受着火的环境以及作为与状态数据相关的数据的单体着火数据。
服务器108接收电池单体的信息、环境信息和实验数据。
服务器108可以通过使用所接收的电池单体的信息、环境信息和实验数据来预测对应车辆的电池单体的状态。服务器108是用于执行电池状态预测设备的功能的部件，并且在下文中，“服务器”和“电池状态预测设备”将互换使用。
通过使用与环境信息相对应的实验数据预测的电池单体的状态可以比通过使用仅电池的温度、电流和电压预测的电池单体的状态更准确。这是因为电池也会受到车辆行驶的环境的影响。
然而，在此，服务器108可以从车辆接收环境信息，但代替单独接收环境信息，可以使用从车辆接收的电池单体的信息的实时变化量和实验数据，以通过推断关于车辆行驶的环境的信息来预测电池单体的状态。
服务器108使用从电池单体的状态预测的电池单体的充电状态来预测车辆的可允许行驶距离。此外，服务器108使用从电池单体的状态预测的电池单体的劣化状态来预测车辆的快充电流和时间。
此外，服务器108使用所预测的电池单体的状态和单体着火数据来预测电池单体的着火可能性。
服务器108存储针对车辆的所预测的可允许行驶距离、车辆的所预测的快充电流和时间以及所预测的电池单体的着火可能性的结果值。
而且，服务器108可以使用实时接收的车辆的环境信息、关于电池单体的信息和实验数据来预测电池状态并预测针对车辆的可允许行驶距离、车辆的快充电流和时间以及电池单体的着火可能性的结果值。此时，以预定的预测周期执行这样的预测，并且当预测次数变得等于或大于预定次数(例如，5次)时，将预测信息传输到车辆。即，以其中预测以上述预测周期重复执行达预定次数的周期来重复上述操作。
在此，预定次数被确定为使得一个周期在预定时间内。例如，预定时间可以是约0.5秒至0.7秒。可以考虑当电池单体存在问题时将电池从系统分离所需的时间来确定预定时间。例如，当电池单体存在问题使得需要在一秒内将电池从系统分离时，可以基于上述预测周期来确定预定次数，使得重复预测达预定次数所需的时间在0.7秒内(使得电池可以在剩余的0.3秒内从系统电分离)。上述次数和时间仅为说明而例示，并且本发明不限于此。本领域技术人员可以理解，可以根据诸如系统的规格和BMS 104的性能的各种条件而进行变化。
此外，服务器108使用实时接收的车辆的环境信息来确定环境信息是否已经变化。当环境信息实时变化并在一个周期内其变化率等于或大于20％时，服务器108不向车辆传输针对车辆的所预测的可允许行驶距离、车辆的所预测的快充电流和时间以及电池单体的所预测的着火可能性的结果值。服务器108使用从车辆新接收的电池信息和环境信息以及从实验中心接收的实验数据来预测电池单体的状态。即，服务器再次开始预测周期。
同时，作为本发明的另一实施例，可以将通过车辆预测的电池单体的状态和通过服务器预测的电池单体的状态进行比较，以对电池单体的状态进行预测。
具体地，车辆中的BMS 104以典型的方式预测电池的状态。使用通过BMS 104预测的电池状态，来预测车辆的行驶距离以及快充电流和时间，并预测单体着火可能性。此后，BMS 104从服务器108实时接收在服务器108中预测的电池单体的状态、可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性，并将其与在BMS 104中预测的值进行比较。在比较之后，当在BMS 104中预测的值与在服务器108中预测的值之间的差在预定范围内时，将从服务器108接收的可允许行驶距离、快充电流和时间、单体着火可能性等显示在车辆中的显示器上。
在比较之后，当在BMS 104中预测的值与在服务器108中预测的值之间的差在预定范围之外时，确定车辆行驶的环境是否变化。如果没有变化，则确定用于预测车辆的电池状态的算法失效，并且当车辆的外部环境被确定为已变化时，再次测量的车辆的环境信息和关于电池单体的信息被传输到服务器108以再次开始对电池单体的状态的预测。
图2是根据本发明的实施例或另一实施例的电池状态预测设备108的配置图。
电池状态预测设备108(与图1中的服务器相对应)包括第一通信单元200、第二通信单元202、状态预测单元204、可允许行驶距离预测单元206、快充预测单元208、电池单体着火预测单元210、存储单元211和控制单元212。
第一通信单元200从车辆接收所测量的电池单体信息和环境信息。
电池单体信息包括电池单体的电流、温度和电压值。此外，环境信息是关于车辆的行驶环境的信息，并且可以包括关于温度、地区、天气、行驶环境、时间等的信息。
第二通信单元202从实验中心接收关于电池单体在各种环境条件下的状态的实验数据，其是通过在各种环境条件(温度、地区、天气、行驶环境和时间)下执行实验而已获得的。各种环境条件可以包括例如高温潮湿地区+夏季、高温潮湿地区+冬季、沙漠地区+夏季、沙漠地区+冬季、高速公路环境、城市环境-交通、城市环境-无交通等。在实验中心110中，针对每种环境中的电池单体的状态变化而执行实验。此外，实验数据中的电池单体在各种环境条件下的状态包括电池单体可能经受着火的环境和作为与状态数据相关的数据的单体着火数据。
第一通信单元200和第二通信单元202被示出为单独的部件，但本发明不限于此。当第一通信单元200和第二通信单元202使用相同的通信协议时，第一通信单元200和第二通信单元202可以作为一个部件与车辆和实验中心通信。
状态预测单元204可以使用从第一通信单元200接收的电池单体信息和环境信息以及从第二通信单元202接收的实验数据来预测电池的状态。此时，状态预测单元204可以使用与车辆的环境信息和电池信息相同或相似的实验数据来预测对应车辆的电池状态。电池状态可以包括电池单体充电状态和电池单体劣化状态。电池单体劣化状态可以通过内阻值来预测。
可允许行驶距离预测单元206接收在状态预测单元204中预测的电池单体充电状态。可允许行驶距离预测单元206使用所接收的电池单体充电状态来预测车辆的可允许行驶距离。而且，可允许行驶距离预测单元206可以不仅考虑所接收的电池单体充电状态而且考虑车辆的所接收的实验数据和所接收的环境信息来计算车辆的可允许行驶距离。
快充预测单元208接收在状态预测单元204中预测的电池单体劣化状态。快充预测单元208使用所接收的电池单体劣化状态来计算车辆的快充电流和时间。此外，快充预测单元208可以进一步考虑车辆的所接收的实验数据和所接收的环境信息来计算车辆的快充电流和时间。
电池单体着火预测单元210使用包括在实验数据中的单体着火数据、从车辆接收的环境信息以及电池单体信息来预测电池单体的着火可能性。
存储单元211存储车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性。
控制器212存储车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性，并且以周期为单位使其重复。例如，当一个周期是以预定的时间间隔(预测周期)进行预测达预定次数(例如，5次)的时间段时，在一个周期期间预测车辆的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性。在一个周期期间预测车辆的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性的同时，确定在一个周期开始时车辆的环境信息是否变化到预定范围，例如，20％或更大。
如果车辆的环境信息在一个周期期间仅在预定范围内变化，则控制单元212向车辆传输关于车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性的信息。
另一方面，如果在一个周期期间车辆的环境信息变化至预定范围之外，则控制单元212使用从车辆新接收的电池信息和环境信息来预测电池单体的状态。
同时，代替从车辆接收单独的环境信息，状态预测单元204可以使用从车辆接收的电池信息和实验数据的变化量来推断车辆的环境信息。
同时，在一个周期期间车辆的环境变化可以不在控制单元210中确定，而是可以在车辆中确定。
具体地，第一通信单元200向车辆传输关于所预测的电池状态、可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性的信息。
如果在车辆中预测的电池单体的状态值和在电池状态预测设备中预测的电池单体的状态值的误差范围在预定范围内，则车辆在显示器上显示关于在电池状态预测设备中预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性的信息。
图3是根据本发明的实施例的电池状态预测方法的流程图。
车辆100包括电池管理系统104，其监测和控制电池单体102。电池管理系统104测量电池单体102的温度、电流和电压S300。电池管理系统104将包括实时测量的电池单体102的温度、电流和电压的电池单体信息传输到上级控制器106。
此外，车辆100通过安装在其上的各种传感器测量各种外部环境S302。外部环境可以包括温度、湿度以及道路状况。而且，还可以包括关于使用车辆100的GPS行驶的地区的信息作为环境要素。此外，外部环境可以包括车辆行驶的环境的所有环境要素，并且尽管未示出，但能够测量所有环境要素的部件也可以被包括在车辆100中。针对实时测量的环境要素的测量值(环境信息)也被传输到控制器106。
上级控制器106将关于电池单体的信息和环境信息传输到服务器108S304。
同时，在实验中心110中，在各种环境条件(温度、地区、天气、行驶环境和时间)下执行实验，以将关于电池单体在各种环境条件下的状态的实验数据传输到作为服务器的电池状态预测设备108S306。
在电池状态预测设备108中，第一通信单元200从车辆100接收所测量的电池单体信息和环境信息，并从实验中心110接收实验数据S308。
状态预测单元204使用从第一通信单元200接收的电池单体信息和环境信息以及从第二通信单元202接收的实验数据来预测电池的状态S310。
此时，状态预测单元204可以使用与车辆的环境信息和电池信息相同或相似的实验数据来预测对应车辆的电池状态。电池状态可以包括电池单体充电状态和电池单体劣化状态。电池单体劣化状态可以通过内阻值来预测。即，当预测电池单体的状态时，状态预测单元204预测对应电池单体的充电状态S312，并预测对应电池单体的劣化状态S314。
可允许行驶距离预测单元206接收在状态预测单元204中预测的电池单体充电状态。可允许行驶距离预测单元206使用所接收的电池单体充电状态来预测车辆的可允许行驶距离S318。而且，可允许行驶距离预测单元206可以不仅考虑所接收的电池单体充电状态而且考虑车辆的所接收的实验数据和所接收的环境信息来计算车辆的可允许行驶距离。
快充预测单元208接收在状态预测单元204中预测的电池单体劣化状态。快充预测单元208使用所接收的电池单体劣化状态来计算车辆的快充电流和时间S320。此外，快充预测单元208可以进一步考虑车辆的所接收的实验数据和所接收的环境信息来计算车辆的快充电流和时间。
电池单体着火预测单元210使用包括在实验数据中的单体着火数据、从车辆接收的环境信息以及电池单体信息来预测电池单体的着火可能性S316。
存储单元211存储车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性S322。
在存储了车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性之后，控制单元212确定在一个周期期间是否已经测量每个预测值以及在一个周期期间车辆的环境条件是否在预定范围内变化S324。
控制器212存储车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性，然后以周期为单位测量每个预测值。例如，当一个周期是其中以预定的时间间隔进行预测达预定次数——例如，5次——的时间段时，在一个周期期间预测车辆的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性。当在一个周期期间预测车辆的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性的同时，确定在对应周期开始时车辆的环境信息是否变化至预定范围——例如，20％或更大S324。
如果在一个周期期间车辆的环境信息在预定范围内变化，则控制单元212向车辆传输关于车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性的信息S326。
另一方面，如果在一个周期期间车辆的环境信息变化至预定范围之外，则控制单元212执行使用从车辆新接收的电池信息和环境信息来预测电池单体的状态的步骤S308和S310。
车辆100在显示器上显示S328从电池状态预测设备108接收的关于可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性的信息。
图4是根据本发明的另一实施例的电池状态预测方法的流程图。
车辆100包括电池管理系统104，其监测和控制电池单体102。电池管理系统104测量电池单体102的温度、电流和电压S400。电池管理系统104将包括实时测量的电池单体102的温度、电流和电压的电池单体信息传输到上级控制器106。
此外，车辆100通过安装在其上的各种传感器测量各种外部环境S402。外部环境可以包括温度、湿度以及道路状况。而且，还可以包括关于使用车辆100的GPS行驶的地区的信息作为环境要素。此外，外部环境可以包括车辆行驶的环境的所有环境要素，并且尽管未示出，但能够测量所有环境要素的部件也可以被包括在车辆100中。针对实时测量的环境要素的测量值(环境信息)也被传输到控制器106。
车辆100的BMS使用所接收的电池单体的温度、电流和电压来估计电池的状态S403。本领域技术人员可以容易地推导出对车辆中的电池单体的状态的估计，并因此将省略其详细描述。
上级控制器106将关于电池单体的信息和环境信息传输到服务器108S404。
同时，在实验中心110中，在各种环境条件(温度、地区、天气、行驶环境和时间)下执行实验以将关于电池单体在各种环境条件下的状态的实验数据传输到服务器108S406。
作为服务器的电池状态预测设备108的第一通信单元200从车辆100接收所测量的电池单体信息和环境信息，并从实验中心110接收实验数据S408。
状态预测单元204使用从第一通信单元200接收的电池单体信息和环境信息以及从第二通信单元202接收的实验数据来预测电池的状态S410。
此时，状态预测单元204可以使用与车辆的环境信息和电池信息相同或相似的实验数据来预测对应车辆的电池状态。电池状态可以包括电池单体充电状态和电池单体劣化状态。电池单体劣化状态可以通过内阻值来预测。即，当预测电池单体的状态时，状态预测单元204预测对应电池单体的充电状态S412，并预测对应电池单体的劣化状态S414。
可允许行驶距离预测单元206接收在状态预测单元204中预测的电池单体充电状态。可允许行驶距离预测单元206使用所接收的电池单体充电状态来预测车辆的可允许行驶距离S418。而且，可允许行驶距离预测单元206可以不仅考虑所接收的电池单体充电状态而且考虑车辆的所接收的实验数据和所接收的环境信息来计算车辆的可允许行驶距离。
快充预测单元208接收在状态预测单元204中预测的电池单体劣化状态。快充预测单元208使用所接收的电池单体劣化状态来计算车辆的快充电流和时间S420。此外，快充预测单元208可以进一步考虑车辆的所接收的实验数据和所接收的环境信息来计算车辆的快充电流和时间。
电池单体着火预测单元210使用包括在实验数据中的单体着火数据、从车辆接收的环境信息以及电池单体信息来预测电池单体的着火可能性S416。
存储单元211存储车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性S422。
第一通信单元200将关于所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性的信息传输到车辆S424。
车辆的BMS 104从电池状态预测设备108实时接收电池单体的预测状态、可允许行驶距离、快充电流和时间以及单体着火可能性。BMS104确定从电池状态预测设备108接收的电池单体的状态值与在BMS104中预测的电池单体的状态值之间的差是否在预定范围——例如，5％——内S425。
在比较之后，当在BMS 104中预测的值与在电池状态预测设备108中预测的值之间的差在预定范围内时，将从电池状态预测设备108接收的可允许行驶距离、快充电流和时间、单体着火可能性等显示S430在车辆中的显示器上。
在比较之后，当在BMS 104中预测的值与在电池状态预测设备108中预测的值之间的差在预定范围之外时，确定车辆行驶的环境是否变化S426。
如果没有变化，则将用于预测车辆的电池状态的算法确定为已失效S428，并且当车辆的外部环境被确定为已变化时，将再次测量的车辆的环境信息和关于电池单体的信息传输到电池状态预测设备108以再次开始电池单体的状态的预测S400。
在上文中，即使将构成本发明的实施例的所有部件描述为被组合或被组合成作为一个来操作，本发明也不一定限于这些实施例。即，如果在本发明的范围内，所有部件都可以选择性地组合并作为一个或多个操作。
此外，上述的术语“包括”、“组成”或“具有”是指对应部件可以是固有的，除非另有特别说明，并且其应当解释为包括其他部件而不是排除其他部件。除非另有定义，否则包括技术术语或科学术语的所有术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同含义。常用词典中定义的常用术语应理解为与相关技术的上下文一致，除非在本发明中明确定义，否则不应理解为理想化或过于正式的意义。
以上描述仅用于说明本发明的技术思想，并且本发明所属领域的技术人员可以在不脱离本发明的本质特征的情况下进行各种修改和变化。因此，本发明公开的实施例并不旨在限制本发明的技术精神，而是用于说明，本发明的技术精神的范围不受这些实施例的限制。本发明的保护范围应以权利要求书为准，并且在本发明的范围内的所有技术概念均应理解为包括在本发明的权利范围内。

Claims (10)

1.一种用于预测电池状态的设备，包括：
第一通信单元，用于接收关于在包括在电池组中的电池管理系统中测量的多个电池单体的温度、电流和电压的数据，并从使用对应电池单体的车辆接收关于所述车辆行驶的环境的第一环境信息；
第二通信单元，用于从外部接收关于所述电池单体或所述电池组在各种环境中的状态的实验数据；
电池状态预测单元，用于通过使用关于所述多个电池单体中的每一个的温度、电流和电压的所接收的数据、所述第一环境信息和所述实验数据来预测所述电池状态；
可允许行驶距离预测单元，用于基于所述电池单体充电状态来预测所述车辆的行驶距离；
快充预测单元，用于基于所述电池单体劣化状态来预测包括所述电池单体的所述电池组的快充电流和时间；
电池单体着火预测单元，用于通过使用包括在所述实验数据中的单体着火数据来预测所述电池单体的着火可能性；以及
控制单元，其中，所述电池状态包括电池单体充电状态和电池单体劣化状态，
其中，所述第一通信单元向所述电池管理系统传输通过所述可允许行驶距离预测单元、所述快充预测单元或所述电池单体着火预测单元预测的结果值中的至少一个，
其中，当通过所述可允许行驶距离预测单元、所述快充预测单元或所述电池单体着火预测单元预测并通过所述第一通信单元传输的结果值相对于通过所述车辆的算法计算出的可允许行驶距离、快充电流和时间或电池单体着火可能性的预测结果值在预定误差范围之外时，所述控制单元允许所述第一通信单元从所述车辆接收所述车辆的对应误差信息和第二环境信息；并且
当所述第一环境信息和所述第二环境信息具有相同的值时，所述控制单元确定出所述车辆的算法失效，并且然后允许所述第一通信单元传输所述车辆的算法误差信号，并且当第一环境测量数据和第二环境测量数据不相同时，所述控制单元允许所述电池单体状态预测单元通过使用所述第二环境测量数据再次预测所述电池单体的状态。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述可允许行驶距离预测单元、所述快充预测单元和所述电池单体着火预测单元中的每一个在以第一时间间隔执行预测达预定次数的一个周期中执行预测，并且进一步包括控制单元，用于确定在预测的一个周期期间表示所述车辆行驶的环境的数据的变化量是否等于或小于预定第一值，
其中：
当在预测的一个周期期间表示所述车辆的环境的数据的变化量等于或小于所述预定第一值时，将所述可允许行驶距离预测单元、所述快充预测单元和所述电池单体着火预测单元的结果值传输到所述车辆；并且
当在预测的一个周期期间表示所述车辆的环境的数据的变化量大于所述预定第一值时，所述可允许行驶距离预测单元、所述快充预测单元和所述电池单体着火预测单元在改变的环境条件下再次预测结果值。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述一个周期被设定为等于或小于0.7秒，并且基于所述一个周期来确定所述预定次数。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定误差范围是5％。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，当通过所述可允许行驶距离预测单元、所述快充预测单元或所述电池单体着火预测单元预测并通过所述第一通信单元传输的所述结果值相对于通过所述车辆的算法计算出的可允许行驶距离、快充电流和时间或电池单体着火可能性的预测结果值不在所述预定误差范围之外时，
将通过所述可允许行驶距离预测单元、所述快充预测单元或所述电池单体着火预测单元预测的所述结果值显示在所述车辆的显示器上。
6.一种用于预测电池状态并通过用于预测电池状态的设备而执行的方法，所述设备通过使用电池单体的温度、电流和电压以及关于车辆的行驶环境的信息来预测电池状态，所述方法包括：
第一步骤，通过使用在车辆的电池管理系统中测量的所述电池单体的温度、电流和电压；关于所述车辆行驶的环境的信息；以及实验数据来预测所述电池单体的状态；以及
第二步骤，通过使用所预测的电池单体的状态来预测所述车辆的可允许行驶距离和所述车辆的快充电流和时间，其中，所述实验数据是所述电池单体在各种环境条件下的状态的实验结果，
其中，所述实验数据还包括单体着火数据，并且所述第二步骤还包括通过使用所述电池单体的所预测的状态和所述单体着火数据来预测所述电池单体的着火可能性的步骤，
其中，当所述车辆的所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及关于所述电池单体的着火可能性的信息与通过所述车辆的算法计算出的可允许行驶距离、快充电流和时间或所述电池单体的着火可能性的预测结果值之间的差在预定误差范围之外时，通过从所述车辆接收关于所述电池单体的温度、电流和电压以及关于所述车辆行驶的环境的新信息来再次执行所述第一步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述电池状态包括电池单体充电状态和电池单体劣化状态，并且通过使用所述电池单体充电状态来预测所述车辆的可允许行驶距离，并且通过使用所述电池单体劣化状态来预测所述车辆的快充电流和时间。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，在以第一时间间隔执行所述第二步骤达预定次数的一个周期中执行所述第二步骤，并且所述方法还包括在所述一个周期内执行所述第二步骤的同时，确定表示所述车辆行驶的环境的数据的变化量是否等于或小于预定第一值的步骤，
当表示所述环境的数据的变化量等于或小于所述第一值时，将所预测的可允许行驶距离、快充电流和时间以及关于所述电池单体的着火可能性的信息传输到所述车辆，并且
当表示所述环境的数据的变化量大于所述第一值时，再次执行所述第一步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述一个周期能够被设定为等于或小于0.7秒，并且基于所述一个周期来确定所述预定次数。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述预定误差范围是5％。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220038921A (ko) * 2020-09-21 2022-03-29 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 팩 내부에서 무선 통신 방법 및 그 방법을 제공하는 마스터 bms
KR20240039531A (ko) * 2022-09-19 2024-03-26 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 상태 정보 제공 장치 및 그것의 동작 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101022178A (zh) * 2007-03-09 2007-08-22 清华大学 基于标准电池模型的镍氢动力电池荷电状态的估计方法
CN101093902A (zh) * 2007-07-12 2007-12-26 奇瑞汽车有限公司 用于混合动力汽车的分步式电池控制系统
CN109683092A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 福特全球技术公司 基于云的电动车辆充电估算

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5186287B2 (ja) * 2008-06-09 2013-04-17 プライムアースＥｖエナジー株式会社 車両運行制御システム
KR101450619B1 (ko) * 2012-09-28 2014-10-15 (주)진우소프트이노베이션 전기자동차의 배터리 소모량에 관련된 가중치 정보의 수집 및 그 가중치 정보를 이용한 주행효율 판단 장치와 그 방법
KR101449291B1 (ko) * 2013-05-30 2014-10-08 현대자동차주식회사 전기자동차의 배터리 충전시간예상 시스템
JP6021776B2 (ja) * 2013-09-30 2016-11-09 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトＤａｉｍｌｅｒ ＡＧ 電気自動車のバッテリ冷却装置
KR101527136B1 (ko) * 2013-12-19 2015-06-09 현대오트론 주식회사 전기 자동차용 배터리 진단 장치 및 그 방법
US9878631B2 (en) * 2014-02-25 2018-01-30 Elwha Llc System and method for predictive control of an energy storage system for a vehicle
KR101716460B1 (ko) * 2016-02-11 2017-03-15 주식회사 타오스 배터리 상태정보를 이용한 전기자동차 케어시스템
CN108736079A (zh) * 2018-04-08 2018-11-02 江西优特汽车技术有限公司 一种动力电池热失控扩散预警系统及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101022178A (zh) * 2007-03-09 2007-08-22 清华大学 基于标准电池模型的镍氢动力电池荷电状态的估计方法
CN101093902A (zh) * 2007-07-12 2007-12-26 奇瑞汽车有限公司 用于混合动力汽车的分步式电池控制系统
CN109683092A (zh) * 2017-10-19 2019-04-26 福特全球技术公司 基于云的电动车辆充电估算

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