CN114514435A - 更新快速充电的电流模式的装置和方法以及存储在存储介质中、用于执行该方法的计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种更新快速充电的电流模式的设备和方法、以及存储在存储介质中的用于执行该方法的计算机程序。更新快速充电的电流模式的设备包括：电阻计算单元，用于计算电池模块的内阻；存储单元，用于存储用于电池模块的快速充电的电流模式；以及运算单元，用于根据电池模块的内阻的状态更新电流模式，其中，运算单元基于由电阻计算单元计算的内阻计算电阻增大率，基于所计算的电阻增大率计算调整因子，并且通过所计算的调整因子和电流模式更新电流模式。因此，本发明使快速充电对电池模块的寿命的影响最小化。

Description

更新快速充电的电流模式的装置和方法以及存储在存储介质 中、用于执行该方法的计算机程序

技术领域

相关申请的交叉引用

本发明要求于2019年12月19日提交的韩国专利申请No.10-2019-0171205的优先权，并且包括该韩国专利申请文献中公开的所有内容作为本说明书的一部分。

技术领域

本发明涉及更新快速充电的电流模式的装置和方法、以及存储在存储介质中的执行该方法的计算机程序。

背景技术

近来，随着诸如智能手机等电子设备的普及和电动车辆的发展，对作为电源的二次电池的研究也在积极进行。二次电池以电池组的形式提供，该电池组包括多个电池电芯串联和/或并联连接的电池模块、以及管理电池模块的操作的电池管理系统(BMS)。

如果需要，电池组基于快速充电的电流模式执行快速充电，但是担心电池组的容量随着快速充电次数的增加而迅速降低。

发明内容

技术问题

鉴于这样的情况而提出了本发明，其目的在于提供一种能够高效地对电池组执行快速充电并且不影响电池组的寿命的快速充电电流模式更新设备和方法、以及存储在存储介质中的执行该方法的计算机程序。

技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的实施方式的一个方面，一种更新快速充电的电流模式的装置包括：电阻计算单元，其被配置成计算电池模块的内阻；存储单元，其被配置成存储用于电池模块的快速充电的电流模式；以及计算单元，其被配置为根据电池模块的内阻的状态更新电流模式，其中，计算单元基于由电阻计算单元计算的内阻计算电阻增大率，基于所计算的电阻增大率计算调整系数，并且使用所计算的调整系数和电流模式更新电流模式。

为了解决上述技术问题，根据本发明的实施方式的另一方面，一种更新快速充电的电流模式的方法包括：设置用于电池模块的快速充电的电流模式；计算电池模块的内阻；计算电池模块的电阻增大率；基于电阻增大率计算调整系数；并且使用调整系数调整电流模式以产生调整后的电流模式。

为了解决上述技术问题，根据本发明的实施方式的另一方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序被存储在计算机可读存储介质中并允许计算机执行更新快速充电的电流模式的方法。

有益效果

根据快速充电的电流模式更新设备和方法、以及存储在存储介质中的执行该方法的计算机程序，可以在执行快速充电时使对电池模块的寿命的影响最小化。

附图说明

图1是示出包括电池管理系统的电池组的配置的图。

图2是示出根据本发明的实施方式的电池管理系统的功能的框图。

图3是示出根据本发明的实施方式的计算单元的详细功能的框图。

图4是示意性地示出根据本发明的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的图。

图5是示出根据本发明的实施方式的当更新快速充电的电流模式时电池模块的容量变化的测试数据。

图6是示出根据本发明的实施方式的快速充电的电流模式的更新时机的曲线。

图7是示出根据本发明的实施方式的当根据快速充电的电流模式的更新时机而更新电流模式时电池模块的容量变化的测试数据。

图8是示出根据本发明的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的流程图。

图9是示出根据本发明的实施方式的确定快速充电的电流模式的更新时机的方法的流程图。

图10是示出根据图4的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的修改的图。

图11是示出根据图4的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的另一修改的图。

图12是使用图4、图10和图11的快速充电的电流模式更新方法来测量电池模块的容量变化的实验数据。

图13是示出根据本发明的另一实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的图。

图14是示出根据图13的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的修改的图。

图15是示出根据图13的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的另一修改的图。

图16是示出根据本发明的另一实施方式的计算单元的详细功能的框图。

图17是示出根据本发明的另一实施方式的当更新快速充电的电流模式时电池模块的容量变化的测试数据。

图18是示出根据本发明的实施方式的确定停止使用电池模块的时间点的方法的流程图。

图19和图20是用于说明根据本发明的实施方式的停止使用电池模块的时间点的曲线。

图21是电池管理系统的硬件构造图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本发明的各种实施方式。在本文档中，相同的附图标记用于附图中的相同组件，并且省略相同组件的重复描述。

对于本文档中公开的本发明的各个实施方式，具体的结构或功能描述只是为了解释本发明的实施方式，并且本发明的各个实施方式可以以各种形式实现，而不应被解释为限于本文档中描述的实施方式。

在此使用的诸如“第一”、“第二”、“第一个”、“第二个”等术语可以指修改本公开的各种实施方式的各种不同元素，但不限制这些元素。例如，在不脱离本发明的技术范围的情况下，第一组件可以被称为第二组件，反之亦然。

在此使用的术语仅用于描述特定示例实施方式的目的，并不旨在限制其它实施方式的范围。单数形式的术语可以包括复数形式，除非它们在上下文中具有明显不同的含义。

图1是示出包括电池管理系统20的电池组1的构造的图。

参考图1，电池组1包括由一个或更多个电池电芯构成的并且能够被充电和放电的电池模块10、串联连接至电池模块10的+端侧或-端侧以控制电池模块10的充电/放电电流的开关单元30、以及监测电池电芯和/或电池模块10的电压、电流、温度等以控制和管理防止过充电和过放电的电池管理系统20(以下称为“BMS”)。

电池模块10包括可以被充电和放电的一个或更多个电池电芯11。电池电芯11可以是锂离子(Li-ion)电池、锂离子聚合物(Li-ion polymer)电池、镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-MH)电池等，但不限于此。

BMS 20可以控制开关单元30的操作以控制电池模块10的充电和放电。此外，BMS20可以监测电池模块10和/或包括在电池模块10中的每个电池模块和/或电池电芯11的电压、电流、温度等。此外，为了通过BMS 20进行监测，可以在电池模块10的任何位置或电池组1的充电/放电路径处另外安装传感器或各种测量模块(未示出)。BMS 20可以基于监测到的电压、电流和温度的测量值来计算指示电池模块10的状态的参数，例如SOC或SOH。

BMS 20控制和管理电池组1的整体操作。为此，BMS 20可以包括各种组件，诸如作为执行程序并控制BMS 20的整体操作的控制器的微型计算机、诸如传感器和测量装置的输入/输出设备、以及其它外围电路。

此外，BMS 20可以根据预设算法对电池模块10进行快速充电。预设算法可以是根据特定电流模式对电池模块10进行充电。特别地，根据本发明的实施方式的BMS20提供了更新用于电池模块10的快速充电的电流模式的方法和确定何时更新的方法。此外，根据本发明的实施方式的BMS 20还提供了一种用于确定何时停止使用电池模块10的方法。稍后将描述BMS 20的功能的细节。

开关单元30是控制用于电池模块10的充电或放电的电流流动的半导体开关元件，并且例如可以使用至少一个MOSFET。本领域技术人员将容易理解，除了半导体开关元件之外，继电器或接触器可以用作开关单元30。

电池组1还可以可通信地连接至外部上级控制器2。也就是说，电池组1可以将电池组1的各种数据发送到上级控制器2，并从上级控制器2接收用于电池组1的操作的控制信号。上级控制器2可以是当电池组1被安装在电动车辆中时控制车辆的操作的车辆控制器。上级控制器2可以是管理多个电池模块的机架BMS或者当电池组1用于ESS中时控制能量存储设备(ESS)的整体操作的BMS。

图2是示出根据本发明的实施方式的BMS 20的功能的框图。

参考图2，BMS 20可以包括电阻计算单元110、存储单元120、计算单元130和通信单元140。

电阻计算单元110计算电池模块10的内阻。电阻计算单元110可以指示用于计算电池模块10的内阻的各种传感器的集合。例如，电阻计算单元110可以包括以下中的至少一个：用于测量电池模块10的OCV的电压测量装置、用于测量在电池模块10中充电和放电的电流的电流测量装置和用于测量电池模块10的温度的温度测量装置。除了上述各种测量装置之外，电阻计算单元110还可以包括用于根据每个测量装置测量的值计算电池模块10的内阻值的计算装置。

存储单元120可以存储BMS 20的操作所需的各种程序和数据。存储单元120可以存储如上所述的用于对电池模块10快速充电的算法。此外，存储单元20可以存储用于电池模块10的快速充电的电流模式以在快速充电期间使用。用于快速充电的算法可以包括更新快速充电的电流模式以及与何时进行更新有关的信息的方法。

计算单元130根据电池模块10的内阻的状态更新电流模式。计算单元130的详细操作将在后面参考图3进行描述。

通信单元140可以根据需要将关于电池电芯11、电池模块10和/或电池组1的各种信息发送到上级控制器2。此外，通信单元140可以从上级控制器2接收用于控制电池组1的控制信号。如果确定通信模块140应该停止使用电池模块10，则它可以向上级控制器2发送消息。

图3是示出根据本发明的实施方式的计算单元130的详细功能的框图。

参考图3，计算单元130包括电阻增大率计算单元131、调整系数计算单元132、电流模式计算单元133、更新要求确定单元134和电压测量单元135。

电阻增大率计算单元131基于由电阻计算单元110计算的内阻来计算电阻增大率。电阻增大率可以如下计算。

[公式1]

电阻增大率(％)＝(退化电阻/初始电阻-1)*100

电阻增大率计算单元131可以计算电池模块10的内阻在预定时间段内变化的速率。预定时段可以是周期性设置的任何时段。另选地，电阻增大率计算单元131可以基于恰好在执行快速充电之前测量的内阻和先前测量的内阻来计算电阻增大率。然而，用于计算内阻的时间点和时段的内容仅为示例，并不限于此。

调整系数计算单元132基于由电阻增大率计算单元131计算的电阻增大率来计算调整系数。调整系数计算单元132计算调整系数，以随着电阻增大率增加而减小调整系数。

作为示例，电阻增大率计算单元131可以通过下面的等式2计算调整系数。

[公式2]

调整系数＝(100-α*(电阻增大率(％)))/100

在这种情况下，α值可以是根据电池模块10的类型确定的值。也就是说，α值可以是根据构成电池电芯的化学成分确定的值，诸如电池模块10是锂离子电池还是锂离子聚合物电池。该α值可以是介于0.5和4之间的值。

作为另一示例，电阻增大率计算单元132可以通过下面的等式3来计算调整系数。

[公式3]

调整系数＝1/(α*(1+电阻增大率(％)/100))

此时的α值也与等式2中的α值相同。

即，电阻增大率计算单元132计算调整系数以减小电流模式。换言之，根据本发明的实施方式的更新快速充电的电流模式的算法降低电流模式的电流幅值。

电流模式计算单元133使用所计算的调整系数和存储在存储单元120中的电流模式来更新电流模式。具体地，电流模式计算单元133计算通过将先前存储的电流模式乘以由调整系数计算单元132计算的调整系数而获得的值，作为用于快速充电的新电流模式以进行更新。

图4是示意性地示出根据实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的图。如上所述，示出了通过将用于快速充电的现有电流模式乘以调整系数a来计算新的电流模式b。在图4的情况下，当以容量受限方式执行充电时，电流根据电池模块10的充电状态(SOC)逐渐减小。如图4所示，电流模式被设置为使用i1对电流幅值充电，直到SOC变为s1，在从s1到s2的部分使用i2对电流幅值充电，在s3部分中使用i3对电流幅值充电，以及从s3到完全充满使用i4对电流幅值充电。并且，通过将调整系数乘以需要更新快速充电的电流模式的时间点，电流模式改变为虚线。电流分别被改变为i1'、i2'、i3'和i4'。这里，i1'＝i1*(调整系数)、i2'＝i2*(调整系数)、i3'＝i3*(调整系数)、以及i4'＝i4*(调整系数)。即，现有电流模式被更新为具有通过将电流模式中的电流的幅值乘以调整系数而生成的新幅值的电流模式(电流降额类型更新)。

更新要求确定单元134确定何时更新快速充电的电流模式。在本实施方式中，如图4所示，快速充电的电流模式应用容量受限方法，该方法执行充电，直到电池模块10达到预设充电容量为止。在这种情况下，当充电结束电压(其是快速充电的充电完成时的电压)的转变曲线满足预设标准时，更新要求确定单元134确定该更新电流模式了。充电结束电压的转变曲线的预设标准可以是在充电结束电压的转变曲线中产生拐点。拐点可以是指示电池电芯11中正在发生异常的信号。因此，通过监测该拐点的发生，可以识别快速充电的电流模式的更新时间点。

当更新要求确定单元134确定需要更新电流模式时，用电流模式计算单元133计算的新电流模式更新快速充电的电流模式。在这种情况下，更新的电流模式可以被存储在存储单元120中。

电压测量单元135测量充电结束电压，充电结束电压是每当电池模块10被快速充电时快速充电完成时的电压。电压测量单元135可以是监测电池电芯11和/或电池模块10的电压的电压传感器。另外，电压测量单元135可以按实时监测电池模块10的电压的方式得到充电结束电压，并且使用在确定更新要求时所需的时间点处的电压。

在本实施方式中，更新要求是使用充电结束电压来确定的，但这只是示例性的，不限于此。例如，如果该参数与充电结束电压的特性相关，则该参数可以用作确定更新要求的因子。例如，可以使用利用充电结束电压和OCV值计算的电阻值来确定更新要求。

图5是示出根据本发明的实施方式的当更新快速充电的电流模式时电池模块10的容量变化的测试数据。

正如在图5中的“比较例”曲线中可以看到的那样，当对电池模块10进行快速充电而不改变快速充电的电流模式时，可以检查出电池模块10的容量快速减少。具体而言，当快速充电重复约10次时，电池模块10的容量迅速减少。

另一方面，如在“实施方式”曲线中可以看出的，当根据本发明通过更新快速充电的电流模式对电池模块10进行快速充电时，电池模块10的容量几乎没有变化。即，几乎没有发现电池模块10根据快速充电次数的容量变化。

当用于对电池模块10进行快速充电的电流模式在不改变先前存储的电流模式的情况下继续使用时，由于电池模块10的内阻的变化，也会影响电池模块10的容量。

然而，根据如上所述的根据本发明的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法，也在考虑电池模块10的内阻的变化的情况下改变电流模式。因此，即使电池模块10被快速充电，也可以使电池模块10的容量变化最小化。

图6是示出根据本发明的实施方式的快速充电的电流模式的更新时机的曲线。

参考图6，示出了在快速充电完成时测量的充电结束电压的转变。更新要求确定单元134检测充电结束电压的转变曲线中的拐点，如箭头所示。

图7是示出根据本发明的实施方式的当根据快速充电的电流模式的更新时机更新电流模式时电池模块的容量变化的测试数据。

参考图7，“比较例1”曲线是示出当完全不应用快速充电的电流模式的更新算法时电池模块10的充电结束电压的变化的曲线。检查出，快速充电约20次之后，充电结束电压迅速升高。

“比较例2”曲线应用快速充电电流模式的更新算法，但更新时间点是在产生拐点时应用的曲线。与比较例1相比，检查出了即使在相当多的快速充电重复之后，充电结束电压也没有改变。然而，在快速充电约100次之后，检查出充电结束电压迅速升高。

“实施方式”曲线是在拐点出现之后，立即应用快速充电的电流模式的更新算法的曲线。从曲线中可以清楚地看出，确认了尽管重复快速充电100次或更多次，但是电池模块10的充电结束电压的增加被显著抑制。

当不更新用于电池模块10的快速充电的电流模式和即使更新更新时机也延迟时，无法避免电池模块10的容量减少。

然而，根据上述本发明的实施方式的确定快速充电的电流模式的更新时机的方法，可以准确地且快速地识别出需要更新快速充电的电流模式的时间点，从而可以使电池模块10的容量变化最小化。

图8是示出根据本发明的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的流程图。

参考图8，在BMS 20的存储单元120中预先设置快速充电的电流模式(S10)。制造商可以在电池组1发货之前设置电流模式。另选地，即使在电池组1发货之后，也可以由制造商或用户设置快速充电的电流模式。

此后，当电池组1被安装和用于车辆等中时，BMS 20监测电池模块10的内阻(S11)。换言之，计算电池模块10的内阻。并且，根据监测到的内阻计算内阻的电阻增大率(S12)。并且，基于所计算的电阻增大率计算调整系数(S13)。由于在操作S12和S13中的电阻增大率的计算和电阻增大率的计算已经在图2和图3中详细描述，这里省略详细描述。

BMS 20调用存储在存储单元120中的快速充电的电流模式(S14)，并确定是否满足电流模式的更新要求(S15)。

当满足电流模式的更新要求时(S16中为是)，更新电流模式。可以使用在操作S13中计算的调整系数和在操作S14中调用的电流模式来执行电流模式的更新。如果不满足电流模式的更新要求(S16中为否)，则处理再次返回到操作S11，并且重复执行用于更新电流模式的算法。

图9是示出根据本发明的实施方式的用于确定快速充电的电流模式的更新时机的方法的流程图。图9示出了图8的详细操作S15。

参考图9，BMS 20确定电池组1是否开始充电(S20)，如果确定开始充电，则确定相应的充电是否为快速充电(S21)。如果充电没有开始或者充电不是快速充电，则不应用根据本发明的实施方式的算法，因此处理进行到操作S11。

另一方面，当开始快速充电时(S21中为是)，它等待，直到快速充电完成。然后，当快速充电结束时，测量电池模块10的充电结束电压(S23)。然后，根据重复测量的充电结束电压，确定充电结束电压的转变(S24)。

当在充电结束电压的转变曲线中检测到出现拐点作为快速充电的电流模式的更新要求时(S25中为是)，处理进行到步骤S17以更新电流模式。另一方面，如果在充电结束电压的转变曲线中没有检测到拐点(S25中为否)，则确定可以使用现有的电流模式执行快速充电。因此，处理进行到操作S11。即，操作S25对应于图8的操作S16。

操作S23至操作S25中的充电结束电压的测量、拐点检测等的操作已经参考图2和图3详细地描述，因此将省略对其的详细描述。

图10是示出根据图4的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的修改的图。在图10中，仅通过将电流模式乘以调整系数来获得新的电流模式。在这个示例中，充电也是以容量受限方式执行的，并且电流根据电池模块10的SOC逐渐减小。

然而，在该示例中，通过将被设置为用于改变电流的幅值的时间点的SOC的值乘以调整系数，电流模式被改变为虚线。换句话说，电流从i1改变为i2的时间点从s1改变到s1'，电流从i2改变为i3的时间点从s2改变到s2'，并且电流从i3改变为i4的时间点从s3改变到s3'。这里，s1'＝s1*(调整系数)，s2'＝s2*(调整系数)，s3'＝s3*(调整系数)。即，将现有的电流模式更新到新的SOC值(该新的SOC值是通过将被设置为改变电流模式中的电流的幅值的时间点的SOC的值乘以调整系数获得的)，作为具有改变电流的幅值的时间点的电流模式(SOC降额类型更新)。

调整系数可以是根据下面的等式4或等式5计算的值。即，它可以是与上面等式2和3中描述的调整系数不同的值。

[公式4]

调整系数＝(100-β*(电阻增大率(％)))/100

[公式5]

调整系数＝1/(β*(1+电阻增大率(％)/100))

在这种情况下，β值可以是根据电池模块10的类型确定的值。也就是说，β值可以是根据构成电池电芯的化学成分(诸如电池模块10是锂离子电池还是锂离子聚合物电池)确定的值。该β值可以是介于0.5和4之间的值。

图11是示出根据图4的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的另一修改的图。在图11中，仅通过将电流模式乘以调整系数来获得新的电流模式。在这个示例中，充电也是以容量受限方式执行的，并且电流根据电池模块10的SOC逐渐减小。

在该示例中，通过混合更新方法来更新电流模式，其中，图4中描述的电流降额类型更新方法和图10中描述的SOC降额类型更新均被应用。因此，电流的幅值是根据图4中描述的调整系数来调整的，并且用于调整电流的幅值的时间点根据图10中描述的调整系数来调整的。

图12是使用图4、图10和图11的快速充电的电流模式更新方法测量电池模块的容量变化的实验数据。在图12的实验中，α值和β值被设定为1。另外，使用电阻增大率为12％的4个电芯进行实验。如果四个电芯中的每个都没有电流模式更新，则应用电流降额类型更新方法、SOC降额类型更新方法、和混合更新方法，并重复执行快速充电。

如图12所示，当以初始电流模式(BOL)继续快速充电时，由于电池模块的容量随着快速充电重复的次数而快速降低，因此可以检查出发生了突然劣化。另一方面，在电流降额类型更新方法和SOC降额类型更新方法中，可以看出劣化程度类似地得到改善。另外，在混合更新方法的情况下，可以看出不是花费最长的充电时间，而是劣化程度最低。

当在不改变先前存储的电流模式的情况下继续使用用于电池模块10的快速充电的电流模式时，由于电池模块10的内阻的变化，也会影响电池模块10的容量。

然而，根据如上所述的更新快速充电的电流模式的各种方法，也在考虑电池模块10的内阻变化的情况下改变电流模式。因此，即使电池模块10被快速充电，也可以使电池模块10的容量变化最小化。

图13是示出根据本发明的另一实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的图。在图13中，仅通过将电流模式乘以调整系数来获得新的电流模式。

图13是以电压受限方式执行充电并且电流根据电池模块10的电压值逐渐减小的情况。如图13中所示，电流模式被设置为用i1对电流幅值充电，直到电压值变为v1，在从v1到v2的部分中用i2对电流幅值充电，在从v2到v3的部分中用i3对电流幅值充电，在从v3到完全充电的部分中用i4对电流幅值充电。并且通过将调整系数乘以需要更新快速充电的电流模式的时间点，电流模式改变为虚线。电流分别改变为i1'、i2'、i3'和i4'。这里，i1'＝i1*(调整系数)、i2'＝i2*(调整系数)、i3'＝i3*(调整系数)、以及i4'＝i4*(调整系数)。即，现有的电流模式被更新为具有通过将电流模式中的电流的幅值乘以调整系数而生成的新幅值的电流模式(电流降额类型更新)。

图14是示出根据图13的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的修改的图。在图14中，仅通过将电流模式乘以调整系数来获得新的电流模式。在本示例中，充电也是以电压受限方式执行的，并且根据电池模块10的电压值逐渐减小电流。

然而，在该示例中，通过将被设置为用于改变电流的幅值的时间点的电压值乘以调整系数，电流模式被改变为虚线。也就是说，电流从i1变为i2的时间点从v1改变为v1'，电流从i2改变为i3的时间点从v2变为v2'，电流从i3变为i4的时间点从v3改变为v3'。这里，v1'＝v1*(调整系数)、v2'＝v2*(调整系数)、v3'＝v3*(调整系数)。即，将现有的电流模式更新为通过将被设置为改变电流模式中的电流的幅值的时间点的电压值乘以调整系数获得的新电压值，作为具有改变电流的幅值的时间点的电流模式(电压降额类型更新)。

同样在这个示例中，根据图13的调整系数和根据图14的调整系数可以如图4和图10中那样被单独计算。

图15是示出根据图13的实施方式的更新快速充电的电流模式的方法的另一修改的图。在图15中，仅通过将电流模式乘以调整系数来获得新的电流模式。在本示例中，充电也是以电压受限方式执行的，并且根据电池模块10的电压值逐渐减小电流。

在该示例中，通过混合更新方法来更新电流模式，其中，图13中描述的电流降额类型更新方法和图14中描述的电压降额类型更新均被应用在混合更新方法中。因此，电流的幅值是根据图13中描述的调整系数来调整的，并且根据图14中所描述的调整系数调整用于调整电流的幅值的时间点。

即使在如上所述的以电压受限方式执行快速充电的情况下，当通过电流降额类型更新方法、电压降额类型更新方法或混合更新方法更新电流模式时，执行快速充电，从而可以使电池模块10的容量变化最小化。

图16是示出根据本发明的另一实施方式的计算单元的详细功能的框图。在这里，将主要描述与图3的不同之处。

更新要求确定单元134确定何时更新快速充电的电流模式。在本实施方式中，快速充电的电流模式用电压受限方法来应用，电压受限方法执行充电，直到电池模块10达到预设电压为止。在这种情况下，更新要求确定单元134在充电结束容量(其是快速充电的充电完成时的容量)的转变曲线满足预设标准时，确定是该更新电流模式的时间。充电结束容量的转变曲线的预设标准可以是在充电结束容量的转变曲线中产生拐点。

当更新要求确定单元134确定需要更新电流模式时，用电流模式计算单元133计算的新电流模式更新快速充电的电流模式。在这种情况下，更新的电流模式可以存储在存储单元120中。

每当执行电池模块10的快速充电时，容量计算单元136计算充电结束容量，即在完成快速充电时电池模块10的容量。容量计算单元136可以使用监测电池电芯11和/或电池模块10的电压、电流等的传感器。另外，容量计算单元136可以通过诸如以下的方法计算电池模块10，即，根据使用传感器测量的值计算电池模块10的容量。

图17是示出根据本发明的另一实施方式的当更新快速充电的电流模式时电池模块的容量变化的测试数据。

参考图17，“比较例1”曲线是示出当完全不应用快速充电的电流模式的更新算法时电池模块10的充电结束容量变化的曲线。检查出快速充电约20次后，充电结束容量迅速增加。

“比较例2”曲线应用快速充电电流模式的更新算法，但是更新时间点是在产生拐点时应用的曲线。与比较例1相比，检查出即使在相当多的快速充电重复之后，充电结束容量也没有变化。然而，在快速充电约60次之后，检查出充电结束容量迅速增加。

“实施方式”曲线是在拐点发生之后立即应用电流模式的更新算法以进行快速充电的曲线。从曲线中可以清楚地看出，确认尽管重复快速充电100次或更多，电池模块10的充电结束容量几乎没有增加。

当不更新用于电池模块10的快速充电的电流模式和即使更新更新时机也延迟时，无法避免电池模块10的容量减少。

然而，根据上述本发明的实施方式的确定快速充电的电流模式的更新时机的确定方法，可以准确且快速地识别出需要更新快速充电的电流模式的时间点。从而可以使电池模块10的容量变化最小化。

另选地，除了如上所述基于充电结束电压的转变曲线或充电结束容量的转变曲线的拐点确定用于更新快速充电的电流模式的时间点之外，还可以使用其它方法。例如，可以设置当上述所计算的电阻的增大率变为预设参考值或更大时更新电流模式。

图18是示出根据本发明的实施方式的确定停止使用电池模块的时间点的方法的流程图。

参考图18，用于确定停止使用电池模块的时间点的算法确定是否执行快速充电(S30)。在本实施方式中，假设快速充电的电流模式已被应用于本发明的实施方式的更新算法中。当确定执行快速充电时，检测充电结束电压或充电结束容量(S31)。然后，确定检测到的充电结束电压或充电结束容量的变化是否大于参考值(S32)。确定参考值是否已经波动可以包括确定充电结束时的电压是否已经超过参考值。此外，确定其波动是否大于参考值可以包括确定充电结束容量是否小于参考值。

当充电结束电压或充电结束容量波动大于参考值时，确定已达到电池模块10的使用极限，并且停止电池模块10的使用(S33)。并且可以将停止使用电池模块10的目的通知给上级控制器2。另一方面，如果充电结束电压或充电结束容量未变化超过参考值，则确定电池模块10可以继续使用。

图19和图20是用于说明根据本发明的实施方式的停止使用电池模块的时间点的曲线。

如图19和图20所示，当重复快速充电时，会出现充电结束电压或充电结束容量快速波动的情况，在这种情况下，电池模块10无法提供所需的输出。因此，在安装有电池组1的车辆中可能出现严重的安全情况。因此，当充电结束电压或充电结束容量波动大于参考值时，停止使用电池模块10。

另选地，停止使用电池模块10的时间点的确定也可以采用其它方法。例如，当较早检测到的充电结束电压或充电结束容量的转变曲线中出现拐点的检测次数变为预设参考次数时，可以设置停止使用电池模块10。

图21是电池管理系统的硬件结构图。

参考图21，BMS 20可以包括控制器(MCU)210、存储器220、输入/输出接口230和通信接口240。

MCU 210执行BMS 20中的各种操作和计算的处理以及每个组件的控制。

在存储器220中，记录了操作系统程序和用于执行BMS 20的功能的程序。即，设置有根据本发明的实施方式的用于更新电流模式以进行快速充电的算法以及用于确定电流模式的更新时机和停止使用电池模块10的时机的算法的计算机程序可以被存储在存储器220中。存储器220可以包括易失性存储器和非易失性存储器。例如，可以使用各种存储介质(诸如RAM、ROM和闪存等的半导体存储器、磁盘和光盘)中的至少一种作为存储器220。存储器220可以是内置在MCU 210中的存储器或与MCU 210分开安装的附加存储器。

输入/输出接口230执行各种输入信号和输出信号的输入/输出。例如，包括在BMS20中的MCU 210可以通过输入/输出接口230从各种传感器接收信号。

通信接口240是能够以有线和/或无线方式与外部通信的组件。

由于MCU 210执行存储在存储器220中的程序，因此可以实现用于执行电阻计算单元110、计算单元130、电阻增大率计算单元131、和调整系数计算单元132、电流模式计算单元133、更新要求确定单元134和容量计算单元136的功能的模块。存储器220可以用作储存单元120。MCU 210可以与输入/输出接口230一起操作以执行电阻计算单元110和电压测量单元135的功能。此外，MCU 210可以与通信接口240一起操作以执行作为通信单元140的功能。

另外，上述的术语“包括”、“构成”、“具有”等是指，对应的组件可以是固有的，除非另有说明，因此应该理解为其它组件还可以被进一步包括，而不是被排除在外。除非另有定义，否则所有术语(包括技术或科学术语)可以被解释为具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在本发明中明确定义，否则通用术语(诸如，预定义术语)应当被理解为与相关技术的背景含义一致，而不应理解为理想的或过于正式的意义。

以上描述仅是对本发明的技术思想的说明，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，本发明所公开的实施方式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方式的限制。本发明的保护范围应根据所附权利要求来解释，落入本发明的保护范围的所有技术思想均应被理解为落入本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种更新快速充电的电流模式的装置，所述装置包括：

电阻计算单元，所述电阻计算单元被配置为计算电池模块的内阻；

存储单元，所述存储单元被配置为存储用于所述电池模块的快速充电的电流模式；以及

计算单元，所述计算单元被配置为根据所述电池模块的所述内阻的状态更新所述电流模式，

其中，所述计算单元：

基于由所述电阻计算单元计算的内阻计算电阻增大率，

基于所计算的电阻增大率计算调整系数，以及

使用所计算的调整系数和所述电流模式更新所述电流模式。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述计算单元用通过将所述电流模式乘以所述调整系数而获得的值进行更新。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，随着所述电阻增大率增大，所述计算单元减小所述调整系数。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电池模块的快速充电是达到预设充电容量前执行的容量受限方法。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述计算单元用具有通过将所述电流模式中的电流幅值乘以所述调整系数而产生的新电流幅值的电流模式来更新现有的电流模式。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述计算单元用如下电流模式更新现有的电流模式，在所述电流模式中，通过将被设置为用于改变所述电流模式中的电流的幅值的时间点的SOC的值乘以所述调整系数生成的新SOC的值是用于改变所述电流的幅值的时间点。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述计算单元还包括电压测量单元，所述电压测量单元在每次执行所述电池模块的快速充电时都测量充电结束电压，所述充电结束电压是所述快速充电完成时的电压，

其中，当所述充电结束电压的转变曲线满足预设标准时，所述计算单元更新所述电流模式。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述预设标准是在所述充电结束电压的转变曲线中检测到出现拐点的情况。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电池模块的所述快速充电是达到预设电压前执行的电压受限方法。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述计算单元用具有通过将所述电流模式中的电流的幅值乘以所述调整系数而产生的新电流幅值的电流模式来更新现有的电流模式。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述计算单元用如下电流模式来更新现有的电流模式，在所述电流模式中，通过将被设置为用于改变所述电流模式中的电流的幅值的时间点的电压值乘以所述调整系数而产生的新电压值是用于改变所述电流的幅值的时间点。

12.根据权利要求9所述的装置，所述装置还包括容量计算单元，所述容量计算单元用于在完成对所述电池模块的快速充电时，计算作为所述电池模块的容量的充电结束容量，

其中，当所述充电结束容量的转变曲线满足预设标准时，所述计算单元更新所述电流模式。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述预设标准是在所述充电结束容量的转变曲线中检测到出现拐点的情况。

14.一种更新快速充电的电流模式的方法，所述方法包括以下步骤：

设置用于电池模块的快速充电的电流模式；

计算所述电池模块的内阻；

计算所述电池模块的电阻增大率；

基于所述电阻增大率计算调整系数；以及

使用所述调整系数调整所述电流模式以生成调整电流模式。

15.一种计算机程序，所述计算机程序被存储在计算机可读存储介质中并且允许计算机执行方法，所述方法包括：

计算所述电池模块的内阻；

基于所计算的内阻计算电阻增大率；

基于所计算的电阻增大率计算调整系数；以及

使用所计算的调整系数和用于快速充电的预设电流模式更新所述电流模式。

16.根据权利要求15所述的计算机程序，其中，所述方法还包括：检测作为所述电池模块的快速充电完成时的电压的充电结束电压或作为所述快速充电完成时的容量的充电结束容量，

其中，所述计算机在检测到所述充电结束电压或所述充电结束容量的转变曲线中出现拐点时更新所述电流模式。

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