CN115667957A - 电池管理设备及电池管理方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方式的电池管理设备，包括：曲线生成单元，其被配置为获取表示电池的电压和SOC之间的对应关系的电池曲线，并且基于获取的电池曲线生成表示SOC和针对SOC的微分电压之间的对应关系的微分曲线；以及控制单元，其被配置为从所述曲线生成单元接收所述微分曲线，计算所述微分曲线和预设标准曲线之间的关联程度，并且基于所计算的关联程度判断所述电池的负极的类型。

Description

电池管理设备及电池管理方法
技术领域
本申请要求2020年10月23日在韩国提交的韩国专利申请10-2020-0138622的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及电池管理设备和电池管理方法，并且更具体地涉及能够判断电池的负极的类型的电池管理设备和电池管理方法。
背景技术
近来，对诸如笔记本计算机、摄像机和便携式电话的便携式电子产品的需求急剧增加，并且电动车辆、能量存储电池、机器人、卫星等已经得到发展。因此，正在积极研究允许重复充放电的高性能电池。
目前市售的电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等。其中，锂电池受到关注，因为它们与镍基电池相比几乎没有记忆效应，并且还具有非常低的自充电速率和高能量密度。
根据所使用的正极和负极的类型，电池显示出不同的电压曲线，该电压曲线表示电压和容量之间的对应关系。如果不知道电池的正极和负极的类型，则存在无法具体设定电池的使用条件的问题。例如，当电池的正极和负极的类型未知时，会出现一个问题，即在需要快速充电的产品中设置了不适合快速充电的电池，从而使电池无法快速充电。即，对于正极和负极未知的电池，判断正极和负极的类型是防止电池迅速劣化的方法之一。
然而，取决于镍(Ni)的成分，可以相对容易地区分电池的正极，但是难以判断电池的负极是基于天然石墨的负极还是基于人造石墨的负极。
因此，有必要基于电池电压和SOC(充电状态)行为来判断电池的负极的类型，并且根据判断结果来设定电池的使用条件。
发明内容
技术问题
本公开旨在解决现有技术的问题，因此本公开的目的在于提供一种电池管理设备和方法，用于基于电池的电压和SOC来判断电池的负极的类型，并根据判断结果来设定电池的使用条件。
本公开的这些和其它目的和优点可以从以下详细描述中理解，并且将从本公开的示例性实施方式中变得更加显而易见。而且，将容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中所示的手段及其组合来实现。
技术方案
根据本公开的一个方面的电池管理设备可以包括：曲线生成单元，所述曲线生成单元被配置为获取表示电池的电压和SOC之间的对应关系的电池曲线，并且基于所获取的电池曲线生成表示所述SOC和所述SOC的微分电压之间的对应关系的微分曲线；以及控制单元，所述控制单元被配置为从所述曲线生成单元接收所述微分曲线，计算所述微分曲线与预设标准曲线之间的关联程度，并且基于计算的关联程度来判断所述电池的负极的类型。
所述控制单元可以被配置为计算所述微分曲线与预设的第一标准曲线之间的第一关联程度，计算所述微分曲线与不同于所述第一标准曲线的预设的第二标准曲线之间的第二关联程度，并且通过比较计算的第一关联程度和计算的第二关联程度来判断所述电池的负极的类型。
所述控制单元可以被配置为当所述第一关联程度等于或大于所述第二关联程度时判断所述电池的负极是基于天然石墨的负极。
所述控制单元可以被配置为当所述第一关联程度小于所述第二关联程度时判断所述电池的负极是基于人造石墨的负极第一标准曲线可被配置为预设为表示SOC与包括基于天然石墨的负极的第一参考电芯的微分电压之间的对应关系。
所述第一标准曲线可以被配置为预设成表示包括基于天然石墨的负极的第一参考电芯的所述SOC与所述微分电压之间的对应关系。
所述第二标准曲线可以被配置为预设成表示包括基于人造石墨的负极的第二参考电芯的所述SOC与所述微分电压之间的对应关系。
所述控制单元可以被配置为分别计算表示所述第一标准曲线的第一SOC区间与所述微分曲线的第一SOC区间之间的曲线一致率的所述第一关联程度，以及表示所述第二标准曲线的第一SOC区间与所述微分曲线的第一SOC区间之间的曲线一致率的所述第二关联程度。
所述控制单元可以被配置为确定所述微分曲线的第二SOC区间中的目标峰值，将所确定的目标峰值的微分电压与预设的参考值进行比较，并且根据比较结果确定是否判断所述电池的负极的类型。
所述控制单元可以被配置为当所述目标峰值的所述微分电压等于或大于所述参考值时，基于所述第一标准曲线、所述第二标准曲线和所述微分曲线来判断所述电池的负极的类型。
所述控制单元可以被配置为基于是否判断所述电池的负极的类型以及判断的所述电池的负极的类型来设定所述电池的使用条件。
所述控制单元可以被配置为当所述电池的负极被判断为基于天然石墨的负极时，设定所述电池的使用条件，使得所述电池低于预定C率充放电。
所述控制单元可以被配置为当所述电池的负极被判断为基于人造石墨的负极时，设定所述电池的使用条件，使得所述电池以所述预定C率或高于所述预定C率充放电。
所述控制单元可以被配置为当不判断所述电池的负极的类型时，减小电池的可用SOC区间并设定电池的使用条件，使得所述电池低于所述预定C率充放电。
根据本公开的另一方面的电池检测装置可以包括根据本公开的一个方面的电池管理设备。
根据本公开的又一方面的电池组可以包括根据本公开的一个方面的电池管理设备。
根据本公开的又一方面的电池管理方法可以包括：电池曲线获取步骤，在所述电池曲线获取步骤中获取表示电池的电压和SOC之间的对应关系的电池曲线；微分曲线生成步骤，在所述微分曲线生成步骤中基于在所述电池曲线获取步骤中获取的电池曲线生成表示所述SOC与所述SOC的微分电压之间的对应关系的微分曲线；关联程度计算步骤，在所述关联程度计算步骤中计算所述微分曲线与预设标准曲线之间的关联程度；以及负极类型判断步骤，在所述负极类型判断步骤中基于在所述关联程度计算步骤中计算的关联程度来判断所述电池的负极的类型。
根据本公开的又一方面的电池管理方法还可以包括：在所述微分曲线生成步骤之后，所述电池管理方法还包括：判断确定步骤，在所述判断确定步骤中确定所述微分曲线的第二SOC区间中的目标峰值，将所确定的目标峰值的微分电压与预设的参考值进行比较，并根据比较结果确定是否判断所述电池的负极的类型。
在所述关联程度计算步骤中，可以仅当在所述判断确定步骤中确定判断所述电池的负极的类型时才计算所述关联程度。
有利效果
根据本公开的一个方面，有利的是，即使没有关于电池的先验信息，也可以判断电池的负极的类型。
本公开的效果不限于上述效果，并且根据权利要求的描述，本领域技术人员将清楚地理解未提及的其它效果。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施方式，并且与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此本公开不被解释为限于附图。
图1是示意性示出根据本公开的实施方式的电池管理设备的图。
图2是示意性示出根据本公开的实施方式的电池曲线的图。
图3是示意性示出根据本公开的实施方式的微分曲线的图。
图4是示意性示出根据本公开的实施方式的第一标准曲线的图。
图5是示意性示出根据本公开的实施方式的第二标准曲线的图。
图6是示意性示出根据本公开的另一实施方式的电池检测装置的图。
图7是示意性示出根据本公开的又一实施方式的电池管理方法的图。
图8是示意性示出根据本公开的又一实施方式的电池管理方法的图。
具体实施方式
应当理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是基于与本公开的技术方面对应的含义和概念基于以下原则进行解释：允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释。
因此，本文提出的描述仅仅是仅出于说明的目的的优选示例，并不旨在限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行其它等同和修改。
另外，在描述本公开时，当认为相关已知元件或功能的详细描述使得本公开的关键主题不明确时，在此省略详细描述。
包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语可以用于在各种元件中区分一个元件与另一个元件，但不旨在通过术语限制元件。
在整个说明书中，当一部分被称为“包括”或“包含”任何元件时，这意味着该部分可以进一步包括其它元件，而不排除其它元件，除非另有明确说明。
此外，说明书中描述的术语“控制单元”是指处理至少一个功能或操作的单元，并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
另外，在整个说明书中，当一部分被称为“连接”到另一部分时，不限于它们“直接连接”的情况，而是还包括它们之间插设有另一元件的情况下“间接连接”的情况。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。
图1是示意性示出根据本公开的实施方式的电池管理设备100的图。
参考图1，电池管理设备100可以包括曲线生成单元110和控制单元120。
曲线生成单元110可被配置为获取表示电池的电压和SOC之间的对应关系的电池曲线PF_B。
这里，电池意味着包括负极端子和正极端子的一个物理上可分离的独立电芯。例如，一个袋型锂聚合物电芯可被视为电池。此外，电池可以指多个电芯串联和/或并联连接的电池模块。在下文中，为了便于描述，电池将被描述为意味着一个独立的电芯。
图2是示意性示出根据本公开的实施方式的电池曲线PF_B的图。
具体地，图2是示出可以由曲线生成单元110获取的电池曲线PF_B的示例的图。参考图2，电池曲线PF_B可以是表示电池的电压和SOC之间的对应关系的曲线。
例如，电池曲线PF_B可以是电池的负极的曲线。也就是说，电池曲线PF_B可以是表示电池的负极的电压与电池的SOC之间的对应关系的曲线。图2的电池曲线PF_B可以是通过以低速率(例如，0.05C(C率))用恒定电流对电池的负极充电而获取的曲线。
曲线生成单元110可被配置为基于获取的电池曲线PF_B生成表示SOC与针对SOC的微分电压之间的对应关系的微分曲线PF_D。
图3是示意性示出根据本公开的实施方式的微分曲线PF_D的图。
具体地，微分曲线PF_D可以是表示电池的SOC与微分电压(dV/dSOC)之间的对应关系的曲线，微分电压(dV/dSOC)是通过对电池的电压与SOC进行微分而获取的。
例如，参照图2和图3，曲线生成单元110可获取图2中的电池曲线PF_B，然后从获取的曲线生成图3中的微分曲线PF_D。
控制单元120可以被配置为从曲线生成单元110接收微分曲线PF_D。
具体地，控制单元120可以被连接以与曲线生成单元110通信。在生成微分曲线PF_D之后，曲线生成单元110可以将生成的微分曲线PF_D发送到控制单元120。
控制单元120可以被配置为计算微分曲线PF_D与预设标准曲线之间的关联程度。
具体来说，可提供多个标准曲线。例如，标准曲线可以包括根据电池的负极的类型的第一标准曲线PF1和第二标准曲线PF2。
图4是示意性示出根据本公开的实施方式的第一标准曲线PF1的图。
第一标准曲线PF1可以是预设为表示包括基于天然石墨的负极的第一参考电芯的SOC与微分电压之间的对应关系的曲线。也就是说，第一标准曲线PF1可以是包括基于天然石墨的负极的第一参考电芯的微分曲线PF_D。
图5是示意性示出根据本公开的实施方式的第二标准曲线PF2的图。
第二标准曲线PF2可以是预设为表示包括基于人造石墨的负极的第二参考电芯的SOC与微分电压之间的对应关系的曲线。也就是说，第二标准曲线PF2可以是包括基于人造石墨的负极的第二参考电芯的微分曲线PF_D。
控制单元120可以计算第一标准曲线PF1和第二标准曲线PF2分别与从曲线生成单元110接收的微分曲线PF_D之间的关联程度，以及。此外，控制单元120可以被配置为基于所计算的关联程度来判断电池的负极的类型。
也就是说，控制单元120可以计算第一标准曲线PF1和微分曲线PF_D之间以及第二标准曲线PF2和微分曲线PF_D之间的关联程度，并且基于所计算的关联程度判断电池的负极的类型为基于天然石墨的负极或基于人造石墨的负极。
例如，对于负极类型未知的电池，电池管理设备100可以通过使用电池的电池曲线PF_B和微分曲线PF_D来将电池的负极的类型判断为基于天然石墨的负极或基于人造石墨的负极。
因此，电池管理设备100具有即使没有关于电池的先验信息也能判断电池的负极的类型的优点。
同时，设置在电池管理设备100中的控制单元120可以选择性地包括本领域已知的处理器、专用集成电路(ASIC)、其它芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理装置等，以执行本公开中执行的各种控制逻辑。而且，当控制逻辑以软件实现时，控制单元120可以被实现为一组程序模块。此时，程序模块可以存储在存储器中并由控制单元120执行。存储器可以位于控制单元120的内部或外部，并且可以通过各种公知的方式连接到控制单元120。
此外，电池管理设备100还可以包括存储单元130。存储单元130可以存储电池管理设备100的每个部件的操作和功能所需的数据、在执行操作或功能的过程中生成的数据等。存储单元130的类型没有特别限制，只要其是可以记录、擦除、更新和读取数据的已知信息存储手段即可。作为示例，信息存储手段可以包括RAM、闪存、ROM、EEPROM、寄存器等。另外，存储单元130可存储其中限定可由控制单元120执行的过程的程序代码。
控制单元120可以被配置为计算微分曲线PF_D和预设的第一标准曲线PF1之间的第一关联程度。此外，控制单元120可以被配置为计算微分曲线PF_D和与第一标准曲线PF1不同的预设第二标准曲线PF2之间的第二关联程度。
例如，第一标准曲线PF1和第二标准曲线PF2可以存储在存储单元130中。
这里，第一关联程度可表示第一标准曲线PF1的第一SOC区间与微分曲线PF_D的第一SOC区间之间的曲线一致率。此外，第二关联程度可表示第二标准曲线PF2的第一SOC区间与微分曲线PF_D的第一SOC区间之间的曲线一致率。
第一SOC区间可以是不包括稍后将描述的目标峰值TP的SOC区间。例如，第一SOC区间可以是0％以上并且比目标峰值TP的SOC小的SOC区间。更具体地，第一SOC区间可以是0％以上且小于40％的SOC区间。
控制单元120可基于在第一SOC区间中第一标准曲线PF1与微分曲线PF_D之间的一致率来计算第一关联程度。例如，控制单元120可以通过考虑包括在第一标准曲线PF1的第一SOC区间和微分曲线PF_D的第一SOC区间中的峰值的数量和峰值的SOC间隔来判断第一标准曲线PF1和微分曲线PF_D之间的一致率来计算第一关联程度。类似地，控制单元120可基于在第一SOC区间中第二标准曲线PF2与微分曲线PF_D之间的一致率来计算第二关联程度。
例如，在图3的实施方式中，第一峰值P1和第二峰值P2可以包括在微分曲线PF_D的第一SOC区间中。这里，峰值可以是微分电压相对于SOC的瞬时变化率为0以及微分电压相对于SOC的瞬时变化率在峰值周围从正变化到负的点。也就是说，峰值可以是在微分曲线PF_D中具有向上凸起形式的点。另外，在图4的实施方式中，第一标准曲线PF1的第一SOC区间可包括第一峰值a1、第二峰值a2和第三峰值a3。另外，在图5的实施方式中，第一峰值b1和第二峰值b2可包括在第二标准曲线PF2的第一SOC区间中。控制单元120可针对第一SOC区间计算微分曲线PF_D和第一标准曲线PF1之间的第一关联程度，并针对第一SOC区间计算微分曲线PF_D和第二标准曲线PF2之间的第二关联程度。
控制单元120可以被配置为通过比较所计算的第一关联程度和所计算的第二关联程度来判断电池的负极的类型。
控制单元120可以被配置为，如果第一关联程度大于或等于第二关联程度则将电池的负极判断为基于天然石墨的负极。相反，控制单元120可以被配置为，如果第一关联程度小于第二关联程度，则将电池的负极判断为基于人造石墨的负极。
举例来说，参考图3到图5，微分曲线的峰值的数目可为两个，第一标准曲线的峰值的数目可为三个，并且第二标准曲线的峰值的数目可为两个。在此情况下，基于峰值的数目，可将微分曲线与第一标准曲线之间的第一关联程度计算为低于微分曲线与第二标准曲线之间的第二关联程度。因此，控制单元120可以将电池的负极判断为基于人造石墨的负极。在该实施方式中，已经描述了考虑到峰值的数量来计算关联程度，但是应当注意，基于诸如峰值的SOC、微分电压以及峰值之间的距离的各种因素来计算微分曲线的第一SOC区间与标准曲线的第一SOC区间之间的关联程度。
也就是说，由于第一标准曲线PF1是包含基于天然石墨的负极的第一参考电芯的微分曲线PF_D，并且第二标准曲线PF2是包含基于人造石墨的负极的第二参考电芯的微分曲线PF_D，如果第一关联程度大于或等于第二关联程度，则控制单元120可以判断电池的负极的类型为基于天然石墨的负极。
这里，与基于人造石墨的负极相比，当以较高C率充电或放电(即快速充电或放电)时，基于天然石墨的负极会更快地劣化。因此，当第一关联程度和第二关联程度计算为相等时，控制单元120可以将电池的负极的类型判断为基于天然石墨的负极，从而提前防止电池的意外劣化。为了防止电池劣化，可以根据负极的判断类型来设定电池的使用条件，如稍后将描述的。
同时，控制单元120可以在判断标准曲线和微分曲线PF_D之间的关联程度之前首先计算包括在微分曲线PF_D的第二SOC区间中的目标峰值TP的微分电压，然后根据计算出的微分电压确定是否判断关联程度。
也就是说，控制单元120可以被配置为确定微分曲线PF_D的第二SOC区间中的目标峰值TP。这里，第一SOC区间和第二SOC区间可以彼此不同。优选地，第一SOC区间和第二SOC区间可以彼此不同而不彼此交叠。
例如，第二SOC区间可以是SOC为40％以上且小于100％的SOC区间。也就是说，在50％以上的SOC区间中，控制单元120可以确定目标峰值TP。
在图3的实施方式中，控制单元120可以确定位于SOC为约56％处的目标峰值TP。这里，与第一峰值和第二峰值一样，目标峰值TP可以是微分电压相对于SOC的瞬时变化率为0以及微分电压相对于SOC的瞬时变化率在目标峰值TP周围从正变为负的点。
控制单元120可以被配置为将所确定的目标峰值TP的微分电压与预设参考值进行比较。
具体地，参考值可以是dQ/dSOC的值。因此，控制单元120可以将目标峰值TP的微分电压与参考值进行比较。
例如，在图3的实施方式中，目标峰值TP的微分电压可以是-0.010(dQ/dSOC)，并且参考值可以是-0.075(dQ/dSOC)。
控制单元120可以被配置为根据比较结果确定是否判断电池的负极的类型。
具体地，当目标峰值TP的微分电压等于或大于参考值时，控制单元120可以被配置为基于第一标准曲线PF1、第二标准曲线PF2和微分曲线PF_D来判断电池的负极的类型。
也就是说，控制单元120可以仅当目标峰值TP的微分电压大于或等于参考值时判断电池的负极的类型，并且可以在目标峰值TP的微分电压小于参考值时不判断电池的负极的类型。
这里，当目标峰值TP的微分电压小于参考值时，电池的负极的电阻可能显著增加，并且在这种情况下，可能无法将电池的负极的类型判断为基于天然石墨的负极或基于人造石墨的负极。也就是说，参考值可以是对应于电池的负极的电阻增加到不能判断电池的负极的类型的程度的微分电压。因此，仅当微分电压等于或大于参考值时，控制单元120可以判断电池的负极的类型。
如在先前实施方式中，在图3的实施方式中，假设目标峰值TP的微分电压是-0.010(dQ/dSOC)，并且参考值是-0.075(dQ/dSOC)。由于目标峰值TP的微分电压等于或大于参考值，因此控制单元120可以通过将相应电池的微分曲线PF_D分别与第一标准曲线PF1和第二标准曲线PF2进行比较来判断相应电池的负极的类型。
控制单元120可以被配置为基于是否判断电池的负极的类型以及电池的负极的判断类型来设定电池的使用条件。
这里，使用条件是可以使用电池的最佳条件，并且可以是为电池的充放电C率和/或可用SOC区间设置的条件。
控制单元120可以被配置为设定电池的使用条件，使得当电池的负极被判断为基于天然石墨的负极时，电池低于预定C率充放电。例如，预定C率可以被设置为1C以上。
当包含基于天然石墨的负极的电池以高C率充电或放电时，可能比包含基于人造石墨的负极的电池更快地劣化。因此，当电池的负极被判断为基于天然石墨的负极时，控制单元120可以将电池的充放电C率设置为小于预定C率，使得在实际使用电池的情况下相应的电池可能缓慢劣化。
控制单元120可以被配置为设定电池的使用条件，使得当电池的负极被判断为基于人造石墨的负极时，电池以预定C率或更高充放电。
包含基于人造石墨的负极的电池即使以高C率充电或放电也可能比包含基于天然石墨的负极的电池更缓慢地劣化。因此，当电池的负极被判断为基于人造石墨的负极时，控制单元120可以将电池的充放电C率设置为预定C率或更高，使得在实际使用相应电池的情况下提高电池的充放电效率。
如果不判断电池的负极的类型，则控制单元120可以被配置为减小电池的可用SOC区间并设定电池的使用条件，使得电池低于预定C率的速率充放电。
如上所述，当目标峰值TP的微分电压小于参考值时，控制单元120可以不判断电池的负极的类型。在这种情况下，由于电池的负极可以是基于天然石墨的负极，所以控制单元120可以将对应电池的充放电C率设置为小于预定C率，从而防止电池由于快速充放电而劣化。此外，控制单元120可以通过减小不判断负极的类型的电池的可用SOC区间来防止电池由于完全充电(或过充电)和完全放电(或过放电)而劣化。
也就是说，根据本公开的实施方式的电池管理设备100不仅可以判断电池的负极的类型，还可以对应于判断结果设定电池的使用条件，因此具有防止电池在实际使用环境中快速劣化的优点。
同时，例如，为电池设定的使用条件可以存储在控制单元120或存储单元130中。作为另一示例，可以通过控制单元120将为电池设定的使用条件传输到外部服务器，并且可以将电池的使用条件存储在外部服务器中。
图6是示意性示出根据本公开的另一实施方式的电池检测装置的图。
参照图6，电池检测装置可以包括电池管理设备100、充放电单元200以及测量单元300。
充放电单元200可以将电池B放电到SOC 0％，然后从0％充电到100％SOC。例如，充放电单元200可以以0.05C的充放电速率对电池B进行放电和充电。优选地，电池B的负极的类型可以是未知的。
当电池B由充放电单元200充电时，测量单元300可以测量电池B的电压和电流，并且可以估计电池B的SOC。
例如，测量单元300可以通过第一感测线SL1和第二感测线SL2连接到电池B。另外，测量单元300可以通过第一感测线SL1和第二感测线SL2测量电池B的电压。另外，测量单元300可以通过第三感测线SL3连接到电流测量单元A以测量电池B的电流。
例如，测量单元300可以生成表示电池B的测量电压与电池B的估计SOC之间的对应关系的电池曲线PF_B，并且将所生成的电池曲线PF_B发送到电池管理设备100。电池管理设备100可以根据从测量单元300接收的电池曲线PF_B来生成电池B的微分曲线PF_D，并且基于所生成的微分曲线PF_D、预设的第一标准曲线PF1和预设的第二标准曲线PF2来判断电池B的负极的类型。此外，电池管理设备100可以基于是否判断电池B的负极的类型以及判断的电池B的负极的类型来设定电池B的使用条件。
因此，电池检测装置不仅具有判断电池B的负极的类型的优点，还具有设定电池B的最佳使用条件的优点。
根据本公开的电池管理设备100可以应用于BMS(电池管理系统)。也就是说，根据本公开的BMS可以包括上述电池管理设备100。在该配置中，电池管理设备100的至少一些部件可以通过补充或添加包括在常规BMS中的配置的功能来实现。例如，曲线生成单元110、控制单元120和存储单元130可以实现为BMS的部件。
另外，根据本公开的电池管理设备100可以设置在电池组中。也就是说，根据本公开的电池组可以包括上述电池管理设备100和一个或多个电池B。此外，电池组还可以包括电气设备(继电器、熔丝等)以及壳体。
优选地，电池管理设备100可以设定包括在电池组中的电池B的使用条件。即，可以根据设定的使用条件来控制包括在电池管理设备100中的电池B的充放电C率。因此，由于可以控制电池B的充放电以对应于设定的使用条件，因此可以防止电池B的快速劣化。
例如，电池管理设备100可以判断要再使用的电池B的负极的类型，并为其设定使用条件。如果要再使用的电池B被应用于能量存储系统(ESS)，则由于根据设定的使用条件来控制其充放电，因此可以增加电池B的寿命。
图7是示意性示出根据本公开的又一实施方式的电池管理方法的图。
电池管理方法的每个步骤可以由电池管理设备100执行。在下文中，为了便于描述，将省略或简要描述与先前描述的内容重叠的内容。
参照图7，电池管理方法可以包括电池曲线获取步骤(S100)、微分曲线生成步骤(S200)、关联程度计算步骤(S300)和负极类型判断步骤(S400)。
电池曲线获取步骤(S100)是获取表示电池B的电压和SOC之间的对应关系的电池曲线PF_B的步骤，并且可以由曲线生成单元110执行。
例如，曲线生成单元110可获取图2中的电池曲线PF_B。
微分曲线生成步骤(S200)是基于在电池曲线获取步骤(S100)中获取的电池曲线PF_B生成表示SOC与针对SOC的微分电压之间的对应关系的微分曲线PF_D的步骤，并且可以由曲线生成单元110执行。
例如，曲线生成单元110可基于图2中的电池曲线PF_B生成图3中的微分曲线PF_D。
关联程度计算步骤(S300)是计算微分曲线PF_D和预设标准曲线之间的关联程度的步骤，并且可以由控制单元120执行。
举例来说，标准曲线可包含第一标准曲线PF1及第二标准曲线PF2。在这种情况下，控制单元120可以计算第一标准曲线PF1和微分曲线PF_D之间的第一关联程度，并且计算第二标准曲线PF2和微分曲线PF_D之间的第二关联程度。
负极类型判断步骤(S400)是基于在关联程度计算步骤(S300)中计算的关联程度来判断电池B的负极的类型的步骤，并且可以由控制单元120执行。
例如，控制单元120可以基于所计算的关联程度将电池B的负极的类型判断为基于天然石墨的负极或基于人造石墨的负极。
此外，电池管理方法还可以包括使用条件设定步骤(未示出)，用于基于在负极类型判断步骤(S400)中判断的电池B的负极的类型来设定电池B的使用条件。优选地，使用条件设定步骤可以由控制单元120执行。
图8是示意性示出根据本公开的又一实施方式的电池管理方法的图。
参照图8，电池管理方法还可以包括判断确定步骤(S250)。
判断确定步骤(S250)可以由控制单元120在微分曲线生成步骤(S200)之后并且在关联程度计算步骤(S300)之前执行。
具体地，判断确定步骤(S250)可以是确定微分曲线PF_D的第二SOC区间中的目标峰值TP，将所确定的目标峰值TP的微分电压与预设参考值进行比较，并根据比较结果确定是否判断电池B的负极的类型的步骤。
例如，控制单元120可以在计算标准曲线与微分曲线PF_D之间的关联程度之前确定微分曲线PF_D的第二SOC区间中的目标峰值TP。在图3的实施方式中，控制单元120可以确定微分曲线PF_D的第二SOC区间(40％至100％SOC区间)中的目标峰值TP。另外，控制单元120可以基于目标峰值TP的微分电压与参考值之间的比较结果来确定是否判断电池B的负极的类型。
关联程度计算步骤(S300)可以仅在判断确定步骤(S250)中确定判断电池B的负极的类型时计算关联程度。
例如，如果目标峰值TP的微分电压等于或大于参考值，则控制单元120可以确定判断电池B的负极的类型，并且可以执行关联程度计算步骤(S300)。
相反，如果目标峰值TP的微分电压小于参考值，则控制单元120可以确定不判断电池B的负极的类型，并且可以不执行关联程度计算步骤(S300)。
上述本公开的实施方式可以不仅仅通过设备和方法来实现，而是可以通过实现与本公开的实施方式的配置相对应的功能的程序或记录程序的记录介质来实现。根据实施方式的以上描述，本领域技术人员可以容易地实现程序或记录介质。
已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但是仅通过说明的方式给出，因为根据该详细描述，本公开范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。
另外，在不脱离本公开的技术方面的情况下，本领域技术人员可以对本公开进行许多替换、修改和改变，并且本公开不限于上述实施方式和附图，并且每个实施方式可以部分或全部选择性地组合以允许各种修改。
(参考标记)
1：电池检测装置
100：电池管理设备
110：曲线生成单元
120：控制单元
130：存储单元
200：充放电单元
300：测量单元
B：电池。

Claims (12)

1.一种电池管理设备，所述电池管理设备包括：
曲线生成单元，所述曲线生成单元被配置为获取表示电池的电压和SOC之间的对应关系的电池曲线，并且基于所获取的电池曲线生成表示所述SOC和所述SOC的微分电压之间的对应关系的微分曲线；以及
控制单元，所述控制单元被配置为从所述曲线生成单元接收所述微分曲线，计算所述微分曲线与预设标准曲线之间的关联程度，并且基于计算的关联程度来判断所述电池的负极的类型。
2.根据权利要求1所述的电池管理设备，
其中，所述控制单元被配置为计算所述微分曲线与预设的第一标准曲线之间的第一关联程度，计算所述微分曲线与不同于所述第一标准曲线的预设的第二标准曲线之间的第二关联程度，并且通过比较计算的第一关联程度和计算的第二关联程度来判断所述电池的负极的类型。
3.根据权利要求2所述的电池管理设备，
其中，所述控制单元被配置为当所述第一关联程度等于或大于所述第二关联程度时判断所述电池的负极是基于天然石墨的负极，并且
其中，所述控制单元被配置为当所述第一关联程度小于所述第二关联程度时判断所述电池的负极是基于人造石墨的负极。
4.根据权利要求3所述的电池管理设备，
其中，所述第一标准曲线被配置为预设成表示包括基于天然石墨的负极的第一参考电芯的所述SOC与所述微分电压之间的对应关系，
其中，所述第二标准曲线被配置为预设成表示包括基于人造石墨的负极的第二参考电芯的所述SOC与所述微分电压之间的对应关系。
5.根据权利要求2所述的电池管理设备，
其中，所述控制单元被配置为分别计算表示所述第一标准曲线的第一SOC区间与所述微分曲线的第一SOC区间之间的曲线一致率的所述第一关联程度、以及表示所述第二标准曲线的第一SOC区间与所述微分曲线的第一SOC区间之间的曲线一致率的所述第二关联程度。
6.根据权利要求2所述的电池管理设备，
其中，所述控制单元被配置为确定所述微分曲线的第二SOC区间中的目标峰值，将所确定的目标峰值的微分电压与预设的参考值进行比较，并且根据比较结果确定是否判断所述电池的负极的类型。
7.根据权利要求6所述的电池管理设备，
其中，所述控制单元被配置为当所述目标峰值的所述微分电压等于或大于所述参考值时，基于所述第一标准曲线、所述第二标准曲线和所述微分曲线来判断所述电池的负极的类型。
8.根据权利要求6所述的电池管理设备，
其中，所述控制单元被配置为基于是否判断所述电池的负极的类型以及判断的所述电池的负极的类型来设定所述电池的使用条件。
9.根据权利要求8所述的电池管理设备，
其中，所述控制单元被配置为当所述电池的负极被判断为基于天然石墨的负极时，设定所述电池的使用条件，使得所述电池低于预定C率充放电，
其中，所述控制单元被配置为当所述电池的负极被判断为基于人造石墨的负极时，设定所述电池的使用条件，使得所述电池以所述预定C率或高于所述预定C率充放电，并且
其中，所述控制单元被配置为当不判断所述电池的负极的类型时，减小所述电池的可用SOC区间并设定电池的使用条件，使得所述电池低于所述预定C率充放电。
10.一种电池检测装置，所述电池检测装置包括根据权利要求1至9中的任一项所述的电池管理设备。
11.一种电池管理方法，其中，所述电池管理方法包括：
电池曲线获取步骤，在所述电池曲线获取步骤中获取表示电池的电压和SOC之间的对应关系的电池曲线；
微分曲线生成步骤，在所述微分曲线生成步骤中基于在所述电池曲线获取步骤中获取的电池曲线生成表示所述SOC与所述SOC的微分电压之间的对应关系的微分曲线；
关联程度计算步骤，在所述关联程度计算步骤中计算所述微分曲线与预设标准曲线之间的关联程度；以及
负极类型判断步骤，在所述负极类型判断步骤中基于在所述关联程度计算步骤中计算的关联程度来判断所述电池的负极的类型。
12.根据权利要求11所述的电池管理方法，在所述微分曲线生成步骤之后，所述电池管理方法还包括：
判断确定步骤，在所述判断确定步骤中确定所述微分曲线的第二SOC区间中的目标峰值，将所确定的目标峰值的微分电压与预设的参考值进行比较，并根据比较结果确定是否判断所述电池的负极的类型，
其中，在所述关联程度计算步骤中，仅当在所述判断确定步骤中确定判断所述电池的负极的类型时才计算所述关联程度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5779528B2 (ja) 2012-03-16 2015-09-16 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池システムおよびリチウムイオン二次電池システムの制御方法
US9935477B2 (en) 2013-08-22 2018-04-03 Hitachi, Ltd. Charge/discharge control method and charge/discharge control apparatus for lithium ion battery
CN105723559B (zh) 2013-11-29 2018-10-12 日立汽车系统株式会社 电池组件和组合电池
JP6251091B2 (ja) * 2014-03-17 2017-12-20 株式会社東芝 二次電池内部状態算出装置および二次電池内部状態算出方法
US20160103185A1 (en) * 2014-10-14 2016-04-14 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle battery state-of-charge monitoring with aging compensation
JP2016081691A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 日立化成株式会社 リチウムイオン二次電池、負極、およびこれらを用いた電池システム
KR102563753B1 (ko) * 2017-12-29 2023-08-04 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법 및 장치
CN111201445B (zh) * 2018-04-10 2022-12-09 株式会社Lg新能源 电池诊断设备和方法
KR20200138622A (ko) 2019-06-01 2020-12-10 주식회사 한림퍼니처 수직구조체의 일체형 주방가구

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