CN115803644A - 使用大气压力传感器的根据海拔进行电池诊断的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用大气压力传感器的根据海拔进行电池诊断的系统和方法，其中，该系统和方法根据海拔不同地设置诊断级别和算法，并且基于与当前海拔相对应的诊断算法来诊断电池组的状态，从而能够精确地监测和诊断根据海拔变化的电池组的状态。

Description

使用大气压力传感器的根据海拔进行电池诊断的系统和方法
技术领域
本发明涉及使用大气压力传感器的与海拔相关的电池诊断系统和方法，更具体地，涉及通过应用根据通过大气压力传感器测量的海拔的算法来诊断电池状态的系统和方法。
背景技术
轻型电动车辆(LEV)中安装有电池组和电池管理系统(BMS)，其中，电池组是用于向电动机供电的可再充电电源装置，电池管理系统是用于监测和控制电池组的操作状态的管理系统，轻型电动车辆诸如电动滑板车或电动自行车可以用于短距离移动。
通常，轻型电动车辆(LEV)BMS基于单个诊断算法，使用测量的电池组的电压、电流和温度值来诊断电池组的诸如过充电、过放电和过电流的状态。
与电动车辆不同，轻型电动汽车(LEV)的优点在于即使在具有地理特征的地区诸如高海拔地区或狭窄陡峭的小路中也易于操作，因此在高海拔地区广泛使用。
另一方面，由于重力的影响随高度而不同，因此大气压力取决于高度而异。由于此，当在高海拔处操作LEV时，在安装在其中的电池组中，由于根据海拔升高的大气压力的变化而发生诸如快速放电或膨胀的电池特性的变化。
然而，由于现有的LEV BMS基于特定的单一诊断算法来诊断电池组的状态，因此存在如下问题：因为其不反映根据海拔而变化的电池特性，所以其无法精确地处理电池组的状态。
(专利文献1)KR2092324 B1
发明内容
技术问题
本发明的目的是解决上述问题，并且提供能够考虑到电池特性的根据海拔的变化来诊断电池组的状态的诊断系统和方法。
技术解决方案
根据本发明的用于根据海拔诊断电池组的状态的系统包括：电池组，包括串联/并联连接的至少两个电池单元；大气压力传感器，安装在电池组中的任何一个位置处以定期测量外部大气压力状态；海拔信息计算单元，被配置成使用从大气压力传感器输入的大气压力测量值计算海拔信息；第一存储单元，被配置成存储包括与各个大气压力段相对应的诊断级别信息的查找表；第二存储单元，被配置成存储与每个诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据；诊断级别提取单元，被配置成从第一存储单元中存储的查找表提取与由海拔信息计算单元计算出的当前海拔值相对应的诊断级别；以及诊断单元，被配置成通过应用第二存储单元中存储的诊断参考范围数据中的与由诊断级别提取单元提取的诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据来诊断电池组的当前状态。
此外，该系统还包括组状态信息测量单元，被配置成定期测量电池组的电压状态、电流状态和温度状态，其中，诊断单元被配置成基于与从诊断级别提取单元提取的诊断级别相对应的诊断参考范围数据，通过使用由组状态信息测量单元测量的电压、电流和温度值来诊断电池组的当前状态。
在此，电池组的状态被配置成包括过充电、过放电和过电流中的至少一者。
此外，根据每个诊断级别区分地设置第二存储单元中存储的诊断参考范围数据。
在此，诊断参考范围数据包括用于诊断电池组的过充电、过放电和过电流中的至少一种状态的参考数据。
根据本发明的根据海拔诊断电池组的状态的方法包括：大气压力状态测量步骤，在安装在电池组的预定位置处的大气压力传感器中定期测量大气压力状态；海拔值计算步骤，使用在大气压力状态测量步骤中测量的大气压力测量值来计算海拔值；诊断级别提取步骤，从预先设置的包括与各个海拔段相对应的诊断级别的查找表中提取与在海拔值计算步骤中计算出的海拔值相对应的诊断级别；以及组状态诊断步骤，基于预先设置的与每个诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据中的与在诊断级别提取步骤中提取的诊断级别相对应的诊断参考范围数据来诊断电池组的当前状态。
此外，该方法还包括定期测量电池组的电压状态、电流状态和温度状态的组状态信息测量步骤，其中，组状态诊断步骤是如下步骤：基于与在诊断级别提取步骤中提取的诊断级别相对应的诊断参考范围数据，使用在组状态信息测量步骤中测量的电压、电流和温度值来诊断电池组的当前状态。
在此，根据每个诊断级别区分地设置诊断参考范围数据。
此外，电池组的状态被配置成包括过充电、过放电和过电流中的至少一者。
此外，诊断参考范围数据包括用于诊断电池组的过充电、过放电和过电流中的至少一种状态的参考数据。
有利效果
根据本发明，根据海拔区分地设置诊断级别/算法，并且通过应用与当前海拔值相对应的诊断级别/算法来诊断电池组的状态。
因此，可以有效地响应根据海拔而变化的电池特性。
附图说明
图1是示出根据本发明的电池诊断系统的配置的图。
图2是示出海拔-诊断级别的查找表的示例的图。
图3是示出根据本发明的用于诊断电池的方法的序列的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式，以使得本领域普通技术人员可以容易地实现本发明。然而，本发明可以以各种形式实现，并且不限于本文中描述的实施方式。在附图中，为了清楚地描述本发明，省略了与描述无关的部分，并且贯穿说明书，相同的附图标记指代相同的元件。
在下文中，将参照附图详细描述本发明。
1.根据本发明的电池诊断系统
图1是示意性地示出根据本发明的使用大气压力传感器的根据海拔的电池诊断系统的配置的图。参照图1，根据本发明的电池诊断系统包括电池组100、大气压力传感器200、组状态测量单元300、海拔信息计算单元400、第一存储单元500、第二存储单元600、诊断级别提取单元700和诊断单元800。
1.1.电池组100
电池组存储并提供电能。电池组可以包括能够被充电和放电的多个电池单元(未示出)。此外，在电池组中，预定数量的电池单元(未示出)可以形成电池模块。即，电池组可以包括至少一个电池模块，并且电池模块可以包括多个电池单元(未示出)。本发明中的电池组例如是安装在可以用于短距离移动的电动两轮车诸如电动滑板车或电动自行车上的电源装置，该电源装置向因其操作而被驱动的电动机供电，并且可以是用于轻型电动车辆(LEV)的电池组。
1.2.大气压力传感器200
大气压力传感器安装在电池组100的任何一个位置处，以定期测量外部大气压力状态。
大气压力随高度而变化，因为重力对大气压力的影响随高度而不同。某些国家具有许多高海拔地区，并且当在这样的环境中操作轻型电动车辆(LEV)时，在安装在其中的电池组中，由于根据海拔升高的大气压力的变化而发生诸如快速放电或膨胀的电池特性的变化。
因此，本发明将大气压力传感器安装在电池组上，以便精确地监测和诊断根据海拔变化的电池组的状态。
1.3.组状态信息测量单元300
组状态信息测量单元被配置成定期测量电池组100的电压状态、电流状态和温度状态。组状态信息测量单元可以被配置成包括电压测量单元、电流测量单元和温度测量单元(在下文中未示出)，并且可以使用各种已知技术分别测量电压状态、电流状态和温度状态。
1.4.海拔信息计算单元400
海拔信息计算单元被配置成使用从大气压力传感器200输入的大气压力测量值计算海拔信息。
海拔信息的计算例如可以使用如下方法，该方法在稍后要描述的第一存储单元500和第二存储单元600中的任一个中预先包括查找表，该查找表包括与每个大气压力值相对应的海拔值，并且该方法从查找表中提取与当前大气压力值相对应的海拔值。作为另一示例，可以使用一种使用通过将从大气压力传感器输入的大气压力转换为模拟电压而获得的信号，来计算大气压力海拔的方法。然而，本发明不限于此，并且可以使用能够计算与来自安装在电池组100上的大气压力传感器200的测量值相对应的当前海拔信息的各种已知技术。
1.5.第一存储单元500
第一存储单元以查找表的形式存储包括与每个大气压力段相对应的诊断级别信息的数据。例如，作为如图2所示的查找表，可以以随着海拔升高而提高的方式来设置诊断级别。
1.6.第二存储单元600
第二存储单元存储与每个诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据。在此，诊断参考范围数据是用于诊断电池组的诸如过充电、过放电和过电流的状态的诊断参考数据，并且包括电池组的电压、电流和温度的相应诊断参考值。根据诊断级别区分地设置这些诊断参考范围数据。
例如，以通过与低海拔或平坦地面相比在高海拔处降低用于过电压或过电流诊断的参考范围来设置用于过电压或过电流诊断的参考范围的形式，通过根据海拔逐步地对其进行区分来设置诊断参考范围数据。
1.7.诊断级别提取单元700
诊断级别提取单元被配置成基于第一存储单元500中存储的查找表，提取与由海拔信息计算单元400计算的海拔值相对应的诊断级别。
更具体地，从第一存储单元500中存储的查找表中检测由海拔信息计算单元400计算的海拔值所属的海拔段，并且提取与检测到的海拔段相对应的诊断级别。
例如，参照图2，在当前海拔值为720m时，对应的诊断级别被提取为“LV2”。
1.8诊断单元800
诊断单元从第二存储单元600提取与从诊断级别提取单元700提取的对应于当前海拔值的诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据，使得诊断单元可以基于所提取的诊断参考范围数据，通过使用由组状态信息测量单元200测量的电压、电流和温度值来诊断电池组的当前状态。
如上所述，由于电池组的特性因海拔的影响而改变，因此为了在考虑这些改变的情况下诊断电池组的状态，要在根据海拔诊断电池组的状态的诊断参考范围数据之间进行区分，并且通过应用与对应于当前海拔的诊断级别相对应的诊断参考范围数据来诊断电池组的状态。
这样，在根据海拔区分地设置用于诊断电池组的包括过充电、过放电和过电流的状态的诊断参考范围数据之后，通过应用与当前电池组所处的海拔相对应的诊断参考范围数据，诊断电池组的状态，从而考虑到根据海拔变化的电池特性，可以更精确地监测电池组的状态。
另一方面，可以在电池管理系统(BMS)中实现上述组状态测量单元300、海拔信息计算单元400、第一存储单元500、第二存储单元600、诊断级别提取单元700和诊断单元800。
2.根据本发明的电池诊断方法
图3是示出根据本发明的根据使用大气压力传感器的海拔的电池诊断方法的序列的图。参照图3，本发明的电池诊断方法可以被配置如下。
2.1.大气压力状态测量步骤S100
大气压力状态测量步骤是定期测量电池组外部的大气压力状态的步骤。该步骤由安装在电池组100的预定位置处的大气压力传感器200执行。
2.2.组状态信息测量步骤S200
组状态信息测量步骤是定期测量电池组的电压状态、电流状态和温度状态的步骤。电池组的电压状态、电流状态和温度状态可以分别由上述组状态测量单元300使用已知方法来测量。
2.3.海拔值计算步骤S300
海拔值计算步骤是使用在大气压力状态测量步骤(S100)中测量的大气压力测量值来计算海拔值的步骤。这由海拔信息计算单元400执行。
用于计算海拔值的方法可以例如通过使用预先设置的包括与每个大气压力值相对应的海拔值的查找表来执行计算。然而，本发明不限于此，并且能够计算与当前大气压力测量值相对应的海拔值的任何方法都是可能的。
2.4.诊断级别提取步骤S400
诊断级别提取步骤是提取与在海拔值计算步骤(S300)中计算出的当前海拔值相对应的诊断级别的步骤。为了在电池组的状态诊断中考虑根据海拔变化发生的电池特性的变化，通过使用包括根据海拔区分的诊断级别信息的查找表，来提取与当前海拔值相对应的诊断级别。该步骤可以由上述诊断级别提取单元700执行，以提取与当前海拔值相对应的诊断级别。
2.5.组状态诊断步骤S500
组状态诊断步骤是基于与在诊断级别提取步骤S400中提取的诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据，使用在组状态信息测量步骤(S200)中测量的电压、电流和温度值来诊断电池组的当前状态的步骤。
由于电池组的特性因海拔的影响会发生变化，因此为了在考虑这些变化的情况下诊断电池组的状态，要根据海拔区分地设置诊断电池组的状态的诊断参考范围数据，并且基于与对应于当前海拔的诊断级别相对应的诊断参考范围数据来诊断电池组的状态。
另一方面，虽然已经根据上述实施方式具体描述了本发明的技术思想，但是应当注意，上述实施方式是出于说明而不是限制的目的。此外，本发明的技术领域中的技术人员将能够理解，在本发明的精神的范围内可以有各种实施方式。
本发明的附图中使用的附图标记的描述如下。
100：电池组
200：大气压力传感器
300：组状态测量单元
400：海拔信息计算单元
500：第一存储单元
600：第二存储单元
700：诊断级别提取单元
800：诊断单元

Claims (10)

1.一种用于根据海拔诊断电池组的状态的系统，所述系统包括：
电池组，所述电池组包括串联/并联连接的至少两个电池单元；
大气压力传感器，所述大气压力传感器安装在所述电池组的任何一个位置处以定期测量外部大气压力状态；
海拔信息计算单元，被配置成使用从所述大气压力传感器输入的大气压力测量值计算海拔信息；
第一存储单元，被配置成存储包括与各个大气压力段相对应的诊断级别信息的查找表；
第二存储单元，被配置成存储与各个诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据；
诊断级别提取单元，被配置成从所述第一存储单元中存储的所述查找表提取与由所述海拔信息计算单元计算出的当前海拔值相对应的诊断级别；以及
诊断单元，被配置成通过应用所述第二存储单元中存储的所述诊断参考范围数据中的与由所述诊断级别提取单元提取的所述诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据来诊断所述电池组的当前状态。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：组状态信息测量单元，被配置成定期测量所述电池组的电压状态、电流状态和温度状态，
其中，所述诊断单元被配置成：基于与从所述诊断级别提取单元提取的所述诊断级别相对应的所述诊断参考范围数据，通过使用由所述组状态信息测量单元测量的电压、电流和温度值来诊断所述电池组的当前状态。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述电池组的状态被配置成包括过充电、过放电和过电流中的至少一者。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，根据每个诊断级别区分地设置所述第二存储单元中存储的所述诊断参考范围数据。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述诊断参考范围数据包括用于诊断所述电池组的过充电、过放电和过电流中的至少一种状态的参考数据。
6.一种根据海拔诊断电池组的状态的方法，所述方法包括：
大气压力状态测量步骤，在安装在所述电池组的预定位置处的大气压力传感器中定期测量大气压力状态；
海拔值计算步骤，使用在所述大气压力状态测量步骤中测量的大气压力测量值来计算海拔值；
诊断级别提取步骤，从预先设置的包括与各个海拔段相对应的诊断级别的查找表中提取与在所述海拔值计算步骤中计算出的海拔值相对应的诊断级别；以及
组状态诊断步骤，基于预先设置的与每个诊断级别相对应的预定诊断参考范围数据中的与在所述诊断级别提取步骤中提取的所述诊断级别相对应的诊断参考范围数据来诊断电池组的当前状态。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括定期测量所述电池组的电压状态、电流状态和温度状态的组状态信息测量步骤，
其中，所述组状态诊断步骤是如下步骤：基于与在所述诊断级别提取步骤中提取的所述诊断级别相对应的所述诊断参考范围数据，使用在所述组状态信息测量步骤中测量的电压、电流和温度值来诊断所述电池组的当前状态。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，根据每个诊断级别区分地设置所述诊断参考范围数据。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述电池组的状态被配置成包括过充电、过放电和过电流中的至少一者。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述诊断参考范围数据包括用于诊断所述电池组的过充电、过放电和过电流中的至少一种状态的参考数据。
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