CN116457678A - 用于管理电池的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方式的一种用于管理电池的设备，包括：曲线生成单元，该曲线生成单元被配置为生成针对表示电池的电压和容量之间的对应关系的电池曲线的微分曲线；以及控制单元，该控制单元被配置为在从所述曲线生成单元接收的所述微分曲线中确定标准峰值和目标峰值，并且基于比较所述标准峰值的微分值和所述目标峰值的微分值的结果来诊断所述电池的状态。

Description

用于管理电池的设备和方法
技术领域
本申请要求于2021年8月2日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2021-0101551的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种电池管理设备及方法，更具体地涉及一种能够以无损方式诊断电池的状态的电池管理设备及方法。
背景技术
近来，对于诸如笔记本电脑、摄像机、手机之类的便携式电子产品的需求已经急剧增长，并且电动车、能量存储电池、机器人、卫星等已经正式开发。因此，允许重复的充电和放电的高性能电池正在被积极研究。
目前市售的电池组包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等。其中，锂电池备受瞩目，因为其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放电率和高能量密度。
电池可能随着充电和放电继续而劣化。例如，电池的状态可以根据劣化的程度被分类为寿命开始期(Beginning Of Life，BOL)、寿命中期(Middle of life，MOL)和寿命结束期(End of Life，EOL)，并且其中，EOL电池会被视为不可用。
既往，电池的健康状态(SOH)是根据电池的容量或内阻的变化来估算的，或者电池的状态是通过VOLCANO分析(分析微分曲线(V-dQdV曲线或Q-dVdQ曲线)的方法)来诊断的。
尤其，当电池的状态为EOL状态时，优选的是，相应的电池被视为不可用。然而，如果电池的状态诊断中存在误差或电池的状态没有被快速地诊断，则处于EOL状态的电池可能被使用，其可能引发意外事故。
发明内容
技术问题
本公开被设计为解决现有技术的问题，因此本公开旨在提供一种能够通过微分曲线分析以无损方式诊断电池的状态的电池管理设备及方法。
本公开的这些和其他目的和优点可以从以下的详细描述来理解并且将从本公开的示例性实施方式更充分地显现。此外，容易理解的是，本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求书中示出的手段及其组合来实现。
技术方案
根据本公开一方面的一种电池管理设备，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生成针对电池曲线的微分曲线，所述电池曲线表示电池的电压和容量之间的对应关系；以及控制单元，所述控制单元被配置为在从所述曲线生成单元接收的所述微分曲线中确定标准峰值和目标峰值，并且基于比较所述标准峰值的微分值和所述目标峰值的微分值的结果来诊断所述电池的状态。
所述曲线生成单元可以被配置为生成微分电压曲线和微分容量曲线中的至少一个作为所述微分曲线，所述微分电压曲线表示所述容量和针对所述容量的微分电压之间的对应关系，所述微分容量曲线表示所述电压和针对所述电压的微分容量之间的对应关系。
所述控制单元可以被配置为确定从所述曲线生成单元接收的所述微分曲线的类型，并且根据预先设置为与所确定的所述微分曲线的类型对应的规则在所接收的微分曲线中确定所述标准峰值和所述目标峰值。
当从所述曲线生成单元接收所述微分电压曲线时，所述控制单元可以被配置为根据所述容量将所述微分电压曲线分类为标准区域和目标区域，将所述标准区域中具有所述最小微分电压的峰值确定为所述标准峰值，并且将所述目标区域中具有最小微分电压的峰值确定为所述目标峰值。
当所述标准峰值的微分电压值小于所述目标峰值的微分电压值时，所述控制单元可以被配置为将所述电池的状态诊断为不可用状态。
当所述标准峰值的微分电压值等于或大于所述目标峰值的微分电压值时，所述控制单元可以被配置为将所述电池的所述状态诊断为可用状态。
当从所述曲线生成单元接收所述微分容量曲线时，所述控制单元可以被配置为将所述微分容量曲线根据电压分类为标准区域和目标区域，将所述标准区域中具有最大微分容量的峰值确定为标准峰值，并且将所述目标区域中具有最大微分容量的峰值确定为目标峰值。
当所述标准峰值的微分容量值超过所述目标峰值的微分容量值时，所述控制单元可以被配置为将所述电池的状态诊断为不可用状态。
当所述标准峰值的微分容量值等于或小于所述目标峰值的微分容量值时，所述控制单元可以被配置为将所述电池的状态诊断为可用状态。
所述目标峰值可以被配置为出现在针对包含预定量或更多的镍的高镍基电池的微分曲线中。
根据本公开的另一方面的一种电池组可以包括根据本公开的一方面的所述电池管理设备。
根据本公开的又一方面的一种电池管理方法，所述电池管理方法包括以下步骤：微分曲线生成步骤，所述微分曲线生成步骤生成针对表示电池的电压和容量之间的对应关系的电池曲线的微分曲线；峰值确定步骤，所述峰值确定步骤确定在所述微分曲线生成步骤中生成的所述微分曲线中的标准峰值和目标峰值；以及电池状态诊断步骤，所述电池状态诊断步骤基于比较所述标准峰值的微分值和所述目标峰值的微分值的结果来诊断所述电池的状态。
技术效果
根据本公开的一方面，所述电池的所述状态可以通过微分曲线分析以无损方式被诊断。特别是，可以具体诊断电池的状态是否为不可用状态。
本公开的效果不限于上述的效果，并且本领域技术人员从权利要求书的描述清楚理解未被提及的其他效果。
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，本公开不应被解释为限于附图。
图1为示意性地示出了根据本公开的实施方式的电池管理设备的图。
图2为示意性地示出了根据本公开的实施方式的微分电压曲线的图。
图3为示意性地示出了根据本公开的实施方式的微分容量曲线的图。
图4为示意性地示出了根据本公开的另一实施方式的电池组的示例性配置的图。
图5为示意性地示出了根据本公开的又一个实施方式的电池管理方法的图。
具体实施方式
应该理解，说明书中使用的术语和所附的权利要求书不应该被解释为限于一般的和词典的含义，而是应该基于允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则，基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。
因此，本文所提出的描述只是仅仅为了说明目的的优选示例，并不旨在限制本公开的范围，因此应该理解，可以针对其做出其他等同和变形，而不脱离本公开的范围。
另外，在描述本公开时，当认为相关已知元件或功能的详细的描述使本公开的关键主题模糊时，这里省略详细的描述。
包括诸如“第一”、“第二”等序数的术语，可以被用来在各种元件当中区分一个元件和另一个元件，但并不旨在用术语来限制元件。
在整个说明书中，当一个部分被称为“包括”或“包含”任何元件时，意指该部分还可以包括其他元件，而不排除其他元件，除非另外具体说明。
此外，在整个说明书中，当一个部分被称为“被连接”至另一个部分时，不限于它们“直接连接”的情况，而是还包括它们“间接连接”且有另一个元件插置在它们之间的情况。
以下，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。
图1为示意性地示出了根据本公开的实施方式的电池管理设备100的图。
参照图1，根据本公开实施方式的电池管理设备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可以被配置为生成针对电池曲线的微分曲线，所述电池曲线表示电池的电压和容量之间的对应关系。
这里，所述电池意指包括负极端子和正极端子的一个可物理分离的独立电芯。例如，一个锂离子电池或锂聚合物电池可以称作电池。此外，所述电池可以指多个电芯被串联和/或并联连接的电池模块。以下，为了解释的方便，所述电池将被描述为意指一个独立电芯。
具体地，曲线生成单元110可以从外部直接接收电池曲线或者可以通过从外部定期接收电池的电压和容量而直接生成电池曲线。
例如，电池曲线可以表示电池的容量Q和电压V之间的对应关系。这里，容量的单位可以为[mAh]，并且电压的单位可以为[V]。此外，当X被设置为容量且Y被设置为电压时，电池曲线可以被表示为X-Y二维图表。
此外，曲线生成单元110可以生成对应于电池曲线的一阶导数的微分曲线。例如，曲线生成单元110可以生成表示电压V和微分容量dQ/dV之间的对应关系的微分容量曲线和/或表示容量Q和微分电压dV/dQ之间的对应关系的微分电压曲线。
控制单元120可以被配置为在从曲线生成单元110接收的微分曲线中确定标准峰值和目标峰值。
具体地，控制单元120可以将微分曲线的区域分类为彼此不交叠的标准区域RR和目标区域TR。此外，控制单元120可以确定标准区域RR中的标准峰值并且确定目标区域TR中的目标峰值。
控制单元120可以被配置为基于比较标准峰值的微分值和目标峰值的微分值的结果来诊断电池的状态。
例如，控制单元120可以比较标准峰值的微分值和目标峰值的微分值的大小，并且根据比较结果将电池的状态诊断为不可用状态或可用状态。这里，不可用状态可以意指电池的状态为EOL状态的状态，因此电池无法被使用。可用状态可以意指电池的状态为BOL或MOL状态的状态，因此电池能够被使用。
一般来说，处于EOL状态的电池是已经经历了相当大量的劣化的电池，并且可以意指电池具有70％或更小的SOH。处于EOL状态的电池处于下述状态，在该状态中，正极容量和/或可用锂损失，并且在一些情况下，金属锂沉积的锂镀(Li-镀)可能在负极的表面上发生。因此，如果处于EOL状态下的电池被持续地使用，则可能会因内部短路而发生诸如爆炸、火灾之类的意外事故。
控制单元120可以通过考虑电池的一个微分曲线确定标准峰值的能够用作标准值的微分值和目标峰值的能够用作比较值的微分值两者来诊断电池的状态。
即，电池管理设备100可以通过比较能够从微分曲线确定的两个峰值的微分值来确定电池的状态，而不比较从微分曲线确定的峰值的微分值与被均匀地预先设置的特定值。因此，电池管理设备100具有通过采用能够以最佳方式反映电池的当前状态的诊断方法来更加准确地诊断电池的当前状态的优点。
另外，设置在电池管理设备100中的曲线生成单元110和控制单元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)、其他芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理装置等以执行在本公开中执行的各种控制逻辑。此外，当控制逻辑以软件实施时，曲线生成单元110和控制单元120可以实施为一组程序模块。此时，程序模块可以被存储在存储器中并由曲线生成单元110和控制单元120执行。存储器可以位于曲线生成单元110和控制单元120中的每一个的内部或外部并且可以通过各种公知的手段被连接至曲线生成单元110和控制单元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的每一个组件的操作和功能所必需的数据、在执行操作或功能的过程中产生的数据等。存储单元130只要是已知的能够记录、擦除、更新、读取数据的信息存储装置即可，而在其类型方面没有具体限制。作为示例，信息存储装置可以包括RAM、闪存、ROM、EEPROM、寄存器等。此外，存储单元130可以存储程序代码，在该程序代码中，定义了控制单元120可执行的处理。
优选地，目标峰值可以被配置为出现在包含一定量或更多的镍的高镍基电池的微分曲线中。
一般来说，高镍基电池可以意指包含在正极材料中的镍的含量为80％或更多的电池。相反，低镍基电池可以意指包含在正极材料中的镍的含量小于80％的电池。例如，具有比率为8：1：1或9：1/2：1/2的镍(N)、钴(C)、锰(M)的NCM电池可以是高镍基电池。
此外，控制单元120确定的目标峰值可以是出现在高镍基电池中的峰值。
一般来说，在电池充电期间可能会出现相平衡(phase equilibrium)。此外，当出现相平衡时，可能出现电池的微分曲线的峰值。例如，当出现四个相平衡时，Ec(1)、Ec(2)、Ec(3)和Ec(4)峰值可以依次被包括在微分曲线中。此外，为了生成对应于Ec(4)峰值的第四相平衡，包括在电池的正极材料中的镍的含量可以为80％或更多。例如，对应于第二相平衡的Ec(2)峰值可以对应于标准峰值，并且对应于第四相平衡的Ec(4)峰值可以对应于目标峰值。
另一方面，如果被包括在正极材料中的镍的含量小于80％，则可能不出现第四相平衡，并且即便出现第四相平衡，也可能不产生相应的目标峰值。
因此，由于根据本公开实施方式的电池管理设备100使用正极材料中包含的镍的含量为80％或更多的电池，因此能够清楚地确定微分曲线中的目标峰值。因此，电池管理设备100可以更具体地诊断电池的状态。
曲线生成单元110可以被配置为生成表示容量和针对容量的微分电压之间的对应关系的微分电压曲线和表示电压和针对电压的微分容量之间的对应关系的微分容量曲线中的至少一个作为微分曲线。
图2为示意性地示出了根据本公开的实施方式的微分电压曲线的图。具体地，图2为示出了第一电池的第一微分电压曲线PV1和第二电池的第二微分电压曲线PV2的图。
参照图2，微分电压曲线可以表示容量Q和针对容量Q的微分电压dV/dQ之间的对应关系。这里，微分电压dV/dQ可以被计算为电压V相对于容量Q的瞬时变化率。
图3为示意性地示出了根据本公开的实施方式的微分容量曲线的图。具体地，图3为示出了第一电池的第一微分容量曲线PQ1和第二电池的第二微分容量曲线PQ2的图。
参照图3，微分容量曲线可以表示电压V和针对电压V的微分容量dQ/dV之间的对应关系。这里，微分容量dQ/dV可以被计算为容量Q相对于电压V的瞬时变化率。
控制单元120可以被配置为确定从曲线生成单元110接收的微分曲线的类型。
例如，当从曲线生成单元110接收到微分曲线时，控制单元120可以一起接收与微分曲线的类型有关的信息。因此，控制单元120可以将由曲线生成单元110生成的微分曲线的类型清楚地分类为微分容量曲线或微分电压曲线。
作为另一示例，曲线生成单元110可以被预先配置为生成一种类型的微分曲线。此外，当存在来自控制单元120的请求时，曲线生成单元110可以被配置为生成不同类型的微分曲线。因此，控制单元120可以清楚地对从曲线生成单元110接收的微分曲线的类型进行分类。
控制单元120可以被配置为根据预先设置为与所确定的微分曲线类型对应的规则在所接收的微分曲线中确定标准峰值和目标峰值。
具体地，控制单元120可以在微分容量曲线和微分电压曲线中以不同的方式确定标准峰值和目标峰值。由于微分容量曲线和微分电压曲线是表示不同的因素之间的对应关系的微分曲线，因此控制单元120可以根据与微分曲线的类型对弈的规则来分别确定标准峰值和目标峰值。
当控制单元120从曲线生成单元110接收微分电压曲线时，控制单元120可以被配置为根据容量将微分电压曲线分类为标准区域RR和目标区域TR。例如，控制单元120可以将微分电压曲线的容量区域二等分并将低容量区域分类为标准区域RR并且将高容量区域分类为目标区域TR。
在图2的实施方式中，微分电压曲线的容量Q被归一化至0mAh至1mAh的范围。控制单元120可以将微分电压曲线的容量区域二等分，使得0mAh至0.5mAh的低容量区域被设置为标准区域RR，并且将0.5mAh至1mAh的高容量区域被设置为目标区域TR。
此外，控制单元120可以被配置为将标准区域RR中具有最小微分电压的峰值确定为标准峰值，并且将目标区域TR中具有最小微分电压的峰值确定为目标峰值。
例如，在图2的实施方式中，第一微分电压曲线PV1的标准区域RR可以包括第一标准峰值RP1，并且第一标准峰值RP1的微分电压值可以为dV_RP1。此外，第一微分电压曲线PV1的目标区域TR可以包括第一目标峰值TP1，并且第一目标峰值TP1的微分电压值可以为dV_TP1。第二微分电压曲线PV2的标准区域RR可以包括第二标准峰值RP2，并且第二标准峰值RP2的微分电压值可以为dV_RP2。此外，第二微分电压曲线PV2的目标区域TR可以包括第二目标峰值TP2，并且第二目标峰值TP2的微分电压值可以为dV_TP2。
当标准峰值的微分电压值小于目标峰值的微分电压值时，控制单元120可以将电池的状态诊断为不可用状态。相反，当标准峰值的微分电压值等于或大于目标峰值的微分电压值时，控制单元120可以将电池的状态诊断为可用状态。
一般来说，在微分电压曲线中，随着电池劣化，对应于目标峰值的容量值移向低容量侧，并且对应于目标峰值的微分电压值可以增大。即，在图2的实施方式中，对应于第二微分电压曲线PV2的第二电池可能比对应于第一微分电压曲线PV1的第一电池劣化得更多。
在图2的实施方式中，由于被包括在第一微分电压曲线PV1中的第一标准峰值RP1的微分电压值dV_RP1等于或大于第一目标峰值TP1的微分电压值dV_TP1，因此控制单元120可以诊断对应于第一微分电压曲线PV1的第一电池的状态作为可用状态。相反，由于被包括在第二微分电压曲线PV2中的第二标准峰值RP2的微分电压值dV_RP2小于第二目标峰值TP2的微分电压值dV_TP2，因此控制单元120可以将对应于第二微分电压曲线PV2的第二电池的状态诊断为不可用状态。
优选地，控制单元120可以被配置为阻断第二电池的充电和放电以便被诊断为不可用状态的第二电池不被使用。例如，控制单元120可以通过把连接至第二电池的正极端子和/或负极端子的继电器控制为关断状态来阻断第二电池的充电和放电。作为另一示例，为了指示第二电池是处于不可用状态的，控制单元120可以在与第二电池有关的电池信息中将电池的状态加标签为不可用状态。
当从曲线生成单元110接收微分容量曲线时，控制单元120可以被配置为根据电压将微分容量曲线分类为标准区域RR和目标区域TR。例如，控制单元120可以将微分容量曲线的电压区域二等分，并且将低电压区域分类为标准区域RR，将高电压区域分类为目标区域TR。
在图3的实施方式中，微分容量曲线的电压区域可以为3.2[V]至4.2[V]。控制单元120可以将微分容量曲线的电压区域二等分，以便将3.2V至3.7V的低电压区域设置为标准区域RR，并且将3.7V至4.2V的高电压区域设置为目标区域TR。
控制单元120可以被配置为将标准区域RR中具有最大微分容量的峰值确定为标准峰值，并且将目标区域TR中具有最大微分容量的峰值确定为目标峰值。
例如，在图3的实施方式中，第一微分容量曲线PQ1的标准区域RR可以包括第三标准峰值RP3，并且第三标准峰值RP3的微分容量值可以为dQ_RP3。此外，第一微分容量曲线PQ1的目标区域TR可以包括第三目标峰值TP3，第三目标峰值TP3的微分容量值可以为dQ_TP3。第二微分容量曲线PQ2的标准区域RR可以包括第四标准峰值RP4，并且第四标准峰值RP4的微分容量值可以为dQ_RP4。此外，第二微分容量曲线PQ2的目标区域TR可以包括第四目标峰值TP4，并且第四目标峰值的微分容量值TP4可以为dQ_TP4。
控制单元120可以被配置为当标准峰值的微分容量值超过目标峰值的微分容量值时将电池的状态诊断为不可用状态，并且当标准峰值的微分容量值小于或等于目标峰值的微分容量值时将电池的状态诊断为可用状态。
一般来说，在微分容量曲线中，随着电池劣化，对应于目标峰值的微分容量值会减小。即，在图3的实施方式中，对应于第二微分容量曲线PQ2的第二电池会比对应于第一微分容量曲线PQ1的第一电池劣化得更多。
在图3的实施方式中，由于被包括在第一微分容量曲线PQ1中的第三标准峰值RP3的微分容量值dQ_RP3小于或等于第三目标峰值TP3的微分容量值dQ_TP3，控制单元120可以将对应于第一微分容量曲线PQ1的第一电池的状态诊断为可用状态。相反，由于被包括在第二微分容量曲线PQ2中的第四标准峰值RP4的微分容量值dQ_RP4超过第四目标峰值TP4的微分容量值dQ_TP4，因此控制单元120可以将对应于第二微分容量曲线PQ2的第二电池的状态诊断为不可用状态。
优选地，控制单元120可以被配置为阻断第二电池的充电和放电使得被诊断为不可用状态的第二电池不被使用。例如，控制单元120可以通过把连接至第二电池的正极端子和/或负极端子的继电器控制为关断状态来阻断第二电池的充电和放电。作为另一示例，为了指示第二电池是处于不可用状态的，控制单元120可以在关于第二电池的电池信息中将电池的状态加标签为不可用状态。
根据本公开的电池管理设备100可以被应用于BMS(电池管理系统)。即，根据本公开的BMS可以包括上述的电池管理设备100。在该配置中，电池管理设备100的组件中的至少一些可以通过补充或添加被包括在传统的BMS中的配置的功能来实施。例如，曲线生成单元110、控制单元120和存储单元130可以被实施为BMS的组件。
根据本公开的电池管理设备100可以被提供在电池组中。即，根据本公开的电池组可以包括上述电池管理设备100和一个或更多个电池电芯。此外，电池组还可以包括电气设备(继电器、保险丝等)和壳体。
图4为示意性地示出了根据本公开的另一实施方式的电池组的示例性配置的图。
电池B的正极端子可以被连接至电池组10的正极端子P+，并且电池B的负极端子可以被连接至电池组10的负极端子P-。
测量单元200可以被连接至第一感测线SL1、第二感测线SL2和第三感测线SL3。具体地，测量单元200可以通过第一感测线SL1连接至电池B的正极端子，并且可以通过第二感测线SL2连接至电池B的负极端子。测量单元200可以基于在第一感测线SL1和第二感测线SL2中的每一个处测量的电压来测量电池B的电压。
此外，测量单元200可以通过第三感测线SL3被连接至电流表A。例如，电流表A可以是能够测量电池B的充电电流和放电电流的电流计或分流电阻器。测量单元200可以通过测量通过第三感测线SL3对电池B的充电电流来计算充电量。此外，测量单元200可以通过测量电池B通过第三感测线SL3的放电电流来计算放电量。
充电和放电装置20的一端可以被连接至电池组10的正极端子P+，并且另一端可以被连接至电池组10的负极端子P-。因此，电池B的正极端子、电池组10的正极端子P+、充电和放电装置20、电池组10的负极端子P-和电池B的负极端子可以电连接。
例如，电池管理设备100可以被应用于针对重复使用电池的状态诊断装置，该状态诊断装置诊断重复使用电池的状态。
近来，随着对环保能源的兴趣增加，电池的使用也在增加。由于电池具有随着使用而劣化的局限性，可以根据电池的状态来确定电池是否能够回收。例如，首先用于车辆的电池可以重复用于能量存储系统(ESS)。
一般来说，处于MOL状态的电池可以重复二次或三次使用，然而处于EOL状态的电池不可重复使用。因此，电池管理设备100可以通过诊断所收集的电池的状态以便判断是否重复使用来确定是否重复使用所收集的电池。
例如，电池管理设备100可以通过比较所收集的电池的微分曲线中的标准峰值的微分值和目标峰值的微分值来诊断所收集的电池的状态是不可用状态还是可用状态。
图5为示意性地示出了根据本公开的又一个实施方式的电池管理方法的图。
优选地，电池管理方法的每一个步骤可以由电池管理设备100执行。以下，与之前描述的内容重复的内容将被省略或简要地描述。
微分曲线生成步骤S100是生成针对表示电池的电压和容量之间的对应关系的电池曲线的微分曲线的步骤，并且可以由曲线生成单元110执行。
例如，曲线生成单元110可以被配置为生成表示容量和针对容量的微分电压之间的对应关系的微分电压曲线和表示电压和针对电压的微分容量之间的对应关系的微分容量曲线中的至少一个。
峰值确定步骤S200是确定在微分曲线生成步骤S100中生成的微分曲线中的标准峰值和目标峰值的步骤，并且可以由控制单元120执行。
例如，当控制单元120从曲线生成单元110接收微分电压曲线时，控制单元120可以将微分电压曲线的容量区分类为标准区域RR和目标区域TR，确定标准区域RR中的标准峰值，并且确定目标区域TR中的目标峰值。
作为另一示例，当控制单元120从曲线生成单元110接收微分容量曲线时，控制单元120可以将微分容量曲线的电压区域分类为标准区域RR和目标区域TR，确定标准区域RR中的标准峰值，并且确定目标区域TR中的目标峰值。
电池状态诊断步骤S300是基于比较标准峰值的微分值和目标峰值的微分值的结果来诊断电池的状态的步骤，并且可以由控制单元120执行。
例如，当控制单元120从曲线生成单元110接收微分电压曲线时，如果标准峰值的微分电压值小于目标峰值的微分电压值，则控制单元120可以将电池的状态诊断为不可用状态。相反，如果标准峰值的微分电压值等于或大于目标峰值的微分电压值，则控制单元120可以将电池的状态诊断为可用状态。
作为另一示例，当控制单元120从曲线生成单元110接收微分容量曲线时，如果标准峰值的微分容量值超过目标峰值的微分容量值，则控制单元120可以将电池的状态诊断为不可用状态。此外，如果标准峰值的微分容量值小于或等于目标峰值的微分容量值，则控制单元120可以被配置为将电池的状态诊断为可用状态。
上述的本公开的实施方式不仅仅通过设备和方法来实施，而且可以通过实现与本公开的实施方式的配置对应的功能的程序或其上记录了该程序的记录介质来实施。本领域技术人员可以从上述实施方式的描述来容易地实施程序或记录介质。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解，详细的描述和具体的示例，虽然指示了本公开的优选实施方式，但是仅仅是以说明的方式给出，因为在本公开的范围内的各种变更和变形对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
另外，可以由本领域技术人员针对以上描述的本发明做出诸多置换、变形和变更而不脱离本公开的技术方面，并且本公开不限于所述实施方式和附图，并且每一个实施方式可以选择性地以部分或整体来组合而允许各种修改。
(附图标记)
10：电池组
20：充电和放电装置
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：测量单元

Claims (10)

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生成针对电池曲线的微分曲线，所述电池曲线表示电池的电压和容量之间的对应关系；以及
控制单元，所述控制单元被配置为在从所述曲线生成单元接收的所述微分曲线中确定标准峰值和目标峰值，并且基于对所述标准峰值的微分值和所述目标峰值的微分值进行比较的结果来诊断所述电池的状态。
2.根据权利要求1所述的电池管理设备，
其中，所述曲线生成单元被配置为生成微分电压曲线和微分容量曲线中的至少一个作为所述微分曲线，所述微分电压曲线表示所述容量和针对所述容量的微分电压之间的对应关系，所述微分容量曲线表示所述电压和针对所述电压的微分容量之间的对应关系。
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确定从所述曲线生成单元接收的所述微分曲线的类型，并且根据预先设置为与所确定的所述微分曲线的类型对应的规则在所接收的微分曲线中确定所述标准峰值和所述目标峰值。
4.根据权利要求3所述的电池管理设备，
其中，当从所述曲线生成单元接收所述微分电压曲线时，所述控制单元被配置为根据所述容量将所述微分电压曲线分类为标准区域和目标区域，将所述标准区域中具有最小微分电压的峰值确定为所述标准峰值，并且将所述目标区域中具有最小微分电压的峰值确定为所述目标峰值。
5.根据权利要求4所述的电池管理设备，
其中，当所述标准峰值的微分电压值小于所述目标峰值的微分电压值时，所述控制单元被配置为将所述电池的状态诊断为不可用状态，并且
其中，当所述标准峰值的微分电压值等于或大于所述目标峰值的微分电压值时，所述控制单元被配置为将所述电池的状态诊断为可用状态。
6.根据权利要求3所述的电池管理设备，
其中，当从所述曲线生成单元接收所述微分容量曲线时，所述控制单元被配置为根据电压将所述微分容量曲线分类为标准区域和目标区域，将所述标准区域中具有最大微分容量的峰值确定为标准峰值，并且将所述目标区域中具有最大微分容量的峰值确定为目标峰值。
7.根据权利要求6所述的电池管理设备，
其中，当所述标准峰值的微分容量值超过所述目标峰值的微分容量值时，所述控制单元被配置为将所述电池的状态诊断为不可用状态，并且
其中，当所述标准峰值的微分容量值等于或小于所述目标峰值的微分容量值时，所述控制单元被配置为将所述电池的状态诊断为可用状态。
8.根据权利要求1所述的电池管理设备，
其中，所述目标峰值被配置为出现在针对包含预定量或更多的镍的高镍基电池的微分曲线中。
9.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的电池管理设备。
10.一种电池管理方法，所述电池管理方法包括以下步骤：
微分曲线生成步骤，所述微分曲线生成步骤生成针对表示电池的电压和容量之间的对应关系的电池曲线的微分曲线；
峰值确定步骤，所述峰值确定步骤确定在所述微分曲线生成步骤中生成的所述微分曲线中的标准峰值和目标峰值；以及
电池状态诊断步骤，所述电池状态诊断步骤基于对所述标准峰值的微分值和所述目标峰值的微分值进行比较的结果来诊断所述电池的状态。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230067366A (ko) * 2021-11-09 2023-05-16 현대자동차주식회사 차량 제어 장치 및 제어 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2926789A1 (de) * 1979-07-03 1981-01-15 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von aromatischen dicarbonsaeuredichloriden iii
JPS5638412A (en) * 1979-09-06 1981-04-13 Sumitomo Metal Ind Ltd Manufacture of high-chromium steel
EP3901642B1 (en) * 2012-06-13 2022-09-14 LG Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for estimating soc of secondary battery including blended cathode material
FR3020142B1 (fr) * 2014-04-16 2016-05-13 Renault Sa Procede d'estimation de l'etat de sante d'une batterie
JP6123844B2 (ja) * 2014-09-01 2017-05-10 横河電機株式会社 二次電池容量測定システム及び二次電池容量測定方法
JP2019070621A (ja) * 2017-10-11 2019-05-09 三菱自動車工業株式会社 二次電池システム
KR102259415B1 (ko) * 2018-08-29 2021-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
KR102453515B1 (ko) 2020-02-10 2022-10-14 김회율 마스크
KR20220107550A (ko) * 2021-01-25 2022-08-02 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 분류 장치 및 방법

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