CN117321832A - 单体电压估计方法和提供该方法的电池系统 - Google Patents

单体电压估计方法和提供该方法的电池系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117321832A
CN117321832A CN202280006418.6A CN202280006418A CN117321832A CN 117321832 A CN117321832 A CN 117321832A CN 202280006418 A CN202280006418 A CN 202280006418A CN 117321832 A CN117321832 A CN 117321832A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cell
battery
value
voltage value
estimating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280006418.6A
Other languages
English (en)
Inventor
金侊民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of CN117321832A publication Critical patent/CN117321832A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及单体电压估计方法和提供该方法的电池系统，并且本发明的电池系统包括：电池，其包括并联连接的多个电池单体；温度传感器，其测量多个电池单体中的每个电池单体的单体温度；以及BMS(电池管理系统)，其对于多个电池单体中的每个电池单体通过使用第一查找表来估计与测量的单体温度值相对应的单体电阻值，基于估计的单体电阻值和在第(N‑1)估计时段中估计的单体电压值来估计单体电流值，通过使用容量估计模型来估计与单体电流值相对应的单体容量(SOC，充电状态)，以及将在第二查找表中与估计的单体容量相对应的单体电压值估计为第N个估计时段中的单体电压值。

Description

单体电压估计方法和提供该方法的电池系统
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年12月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0169966的优先权和利益，其全部内容通过引用合并于此。
本发明涉及用于估计并联连接的多个电池单体中的每个电池单体的单体电压的单体电压估计方法和提供该方法的电池系统。
背景技术
随着包括多个电池单体的电池的使用时段增加，电池单体之间的偏差(电压、SOC等)可能增加。如果单体到单体的偏差增加，则电池可能过放电和/或过充电。如果过充电/过放电反复，则电池的老化加速，并且可能出现各种问题，诸如引发火灾的可能性增加。为了解决这个问题，电池管理系统(BMS)按照预定周期计算单体偏差，并且当单体偏差超过参考值时执行单体平衡。
当多个电池单体串联连接时，监测IC电连接到多个电池单体中的每个电池单体以测量单体电压，并将测量结果传输给MCU。MCU可以基于单体电压计算多个电池单体之间的电压偏差或SOC偏差，并控制监测IC执行单体平衡。
另一方面，当多个电池单体并联连接时，存在的限制在于：由于诸如窄空间的问题或根据并联连接的特性的成本，不能直接测量单体电压。此外，在并联连接的情况下，因为预计到多个电池单体之间的自平衡效果，所以在现有电池系统中很多情况下不执行单体平衡。
然而，即使在并联连接的多个电池单体之间，每个电池单体的电阻也可能由于各种原因而变化。结果，由于施加于每个电池单体的电流量的差异，可能出现单体电压差异，并且单体之间的偏差可能根据单体电压差异而增加。
例如，当串联连接的多个电池模块中的每个电池模块包括并联连接的多个电池单体时，难以直接测量并联连接的多个电池单体中的每个电池单体的单体电压值。因此，BMS基于模块电压值来确定是否执行模块平衡，该模块电压值是可以直接测量的电池模块的两个端子处的电压(端子电压)值。在这种情况下，可能不考虑包括在每个电池模块中的多个电池单体中的每个电池单体的单体电压值，因此一些电池单体的过放电和/或过充电可能发生。
发明内容
[技术问题]
本发明提供一种即使多个电池单体并联连接也能够估计多个电池单体中的每个电池单体的单体电压的单体电压估计方法和提供该方法的电池系统。
[技术方案]
本发明的电池系统包括：电池，其包括并联连接的多个电池单体；温度传感器，其测量多个电池单体中的每个电池单体的单体温度；以及BMS(电池管理系统)，其对于多个电池单体中的每个电池单体通过使用第一查找表来估计与测量的单体温度值相对应的单体电阻值，基于在第(N-1)估计时段中估计的单体电压值和所估计的单体电阻值来估计单体电流值，通过使用容量估计模型来估计与单体电流值相对应的单体容量(SOC，充电状态)，以及将在第二查找表中与所估计的单体容量相对应的单体电压值估计为第N估计时段中的单体电压值。
第一查找表可以包括与预定单体温度值相对应的单体电阻值，容量估计模型可以估计与预定单体电流值相对应的单体容量，且第二查找表可以包括与预定单体容量相对应的单体电压(OCV，开路电压)值。
本发明的电池系统包括：电池，该电池包括串联连接的多个电池模块，所述多个电池模块中的每个电池模块包括并联连接的多个电池单体；温度传感器，其测量多个电池单体中的每个电池单体的单体温度；以及BMS(电池管理系统)，其对于多个电池单体中的每个电池单体通过使用第一查找表来估计与测量的单体温度值相对应的单体电阻值，基于在第(N-1)估计时段中估计的单体电压值和所估计的单体电阻值来估计单体电流值，通过使用容量估计模型来估计与单体电流值相对应的单体容量(SOC，充电状态)，以及将在第二查找表中与所估计的单体容量相对应的单体电压值估计为第N估计时段中的单体电压值，其中，BMS对于多个电池单体中的每个电池单体基于所估计的单体电压值来确定串联连接的多个电池模块之间的模块平衡的必要性。
BMS可以将包括在多个电池模块中的每个电池模块中的多个电池单体的单体电压值当中的最小单体电压值确定为对应电池模块的模块电压值，并基于所确定的模块电压值来确定模块平衡的必要性。
第一查找表可以包括与预定单体温度值相对应的单体电阻值，容量估计模型可以估计与预定单体电流值相对应的单体容量，且第二查找表可以包括与预定单体容量相对应的单体电压(OCV，开路电压)值。
一种针对电池系统中的多个电池单体中的每个电池单体估计单体电压值的方法，电池系统对于串联连接的多个电池模块中的每个电池模块包括并联连接的多个电池单体，所述方法包括：接收多个电池单体中的每个电池单体的单体温度值；通过使用第一查找表来估计与所测量的单体温度值相对应的单体电阻值；基于第(N-1)估计时段中的所估计的单体电阻值和所估计的单体电压值来估计单体电流值；通过使用容量估计模型来估计与单体电流值相对应的单体容量(SOC，充电状态)；以及将在第二查找表中与所估计的单体容量相对应的单体电压值估计为第N估计时段中的单体电压值。
估计单体电压值的方法可以进一步包括，在估计单体电压值之后，对于多个电池单体中的每个电池单体，基于所估计的单体电压值来确定多个电池模块之间的模块平衡的必要性。
在对模块平衡的必要性的确定中，可以将包括在多个电池模块中的每个电池模块中的多个电池单体的单体电压值当中的最小单体电压值确定为对应电池模块的模块电压值，并且可以基于所确定的模块电压值确定模块平衡的必要性。
估计单体电压值的方法可以进一步包括，在对模块平衡的必要性的确定之后，如果作为确定结果需要模块平衡，则基于多个电池模块的模块电压值当中的最低模块电压值来执行模块平衡。
第一查找表可以包括与预定单体温度值相对应的单体电阻值，容量估计模型可以估计与预定单体电流值相对应的单体容量，且第二查找表可以包括与预定单体容量相对应的单体电压(OCV，开路电压)值。
[有益效果]
在本发明中，即使多个电池单体并联连接，也可以估计多个电池单体中的每个电池单体的单体电压。
在本发明中，当串联连接的多个电池模块中的每个电池模块包括并联连接的多个电池单体时，通过基于估计的单体电压值来控制模块平衡，可以防止一些电池单体过放电和/或过充电。
附图说明
图1是示出根据实施例的包括并联连接的多个电池单体的电池系统的视图。
图2是用于说明根据实施例的估计并联连接的两个电池单体中的每个电池单体的单体电压的方法的示例性示意图。
图3是示出根据另一个实施例的电池系统的视图，其中包括并联连接的多个电池单体的多个电池模块被串联连接。
图4是说明根据另一个实施例的单体电压估计方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本说明书公开的实施例，并且用相同的附图标记来表示相同或相似的构成因素而不管附图标记如何，并省略其重复描述。仅考虑撰写说明书的方便来给出用于以下描述的构成因素的后缀“模块”和/或“单元”或将其混合，后缀本身不具有区别的意义或作用。此外，在描述本公开所公开的实施例时，当确定与公知功能或配置相关的详细描述可能使得本公开所公开的实施例的主题不必要地混淆时，将省略详细描述。此外，提供附图是为了帮助容易地理解本说明书所公开的实施例，并且本说明书所公开的技术精神不受附图限制，应当理解，本发明包括包含在本发明的精神和技术范围内的所有的修改、等效物以及替代物。
包括诸如第一和第二的序数的术语用于描述各种构成因素，但是构成因素不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个构成因素和另一个构成因素。
应当理解，当一个构成因素被称为“耦合到”或“连接到”另一个构成因素时，一个构成因素可以直接耦合到或连接到另一个构成因素，但是也可以存在中间因素。相比之下，当一个构成因素被称为“直接耦合到”或“直接连接到”另一个构成因素时，应当理解，不存在中间因素。
在本申请中应当理解，术语“包括”和“具有”旨在指定说明书所述特征、数量、步骤、操作、构成因素和组件或其组合的存在，并且不预先排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、构成因素和组件或其组合的可能性。
图1是示出根据实施例的包括并联连接的多个电池单体的电池系统的视图，图2是用于说明根据实施例的估计并联连接的两个电池单体中的每个电池单体的单体电压的方法的示例性示意图，图3是示出根据另一个实施例的电池系统的视图，其中包括并联连接的多个电池单体的多个电池模块被串联连接。
参考图1，电池系统1包括电池10、电流传感器20、继电器30、存储器40、温度传感器50和电池管理系统(以下称为“BMS”)60。
电池10可以包括并联电连接的多个电池单体Cell1至Celln。在一些实施例中，电池单体可以是可以再充电的可再充电电池。此外，参考图3，可以将电池10配置为使得包括并联电连接的多个电池单体Cell1至Celln的多个电池模块1、2和3被串联连接。然而，本发明不限于此，可以将电池10配置为使得包括多个电池单体Cell1至Celln的多个电池模块1、2和3被串联/并联连接。
电池10的两个端子可以电连接到BMS 60。BMS 60可以测量跨电池10两端的电压(以下称为端子电压)。替代地，电压传感器(未示出)可以测量端子电压(VoltageTerminal，VT)并将测量结果传输给BMS 60。参考图3，多个电池模块1-3中的每个电池模块的两个端子可以电连接到BMS 60。BMS 60可以测量跨多个电池模块1-3中的每个电池模块的两个端子的电压(以下称为端子电压)。
端子电压VT可以是并联连接的多个电池单体的正极与负极之间的电压。当足够的时间流逝以执行多个电池单体的自平衡时，端子电压(VT)值和多个电池单体Cell1至Celln的单体电压值可以相同。因此，例如，图1中的端子电压VT可以是跨电池10的两个端子的电压。此外，图3中的端子电压VT可以是模块电压，该模块电压是跨包括并联连接的多个电池单体Cell1至Celln的电池模块(j)的两个端子的电压。因此，在图3中串联连接的第一电池模块1、第二电池模块2和第三电池模块3中的每一个中，端子电压VT值可以不同。
与图1所示不同，当多个电池单体Cell1至Celln并联连接时，由于结构特性，难以直接测量多个电池单体Cell1至Celln中的每个电池单体的单体电压。在根据实施例的电池系统1中，可以根据图4所述方法来估计多个电池单体Cell1至Celln中的每个电池单体的单体电压值。
在图1中，电池10连接在电池系统1的两个输出端子OUT1与OUT2之间，继电器30连接在电池系统1的正极与第一输出端子OUT1之间，电流传感器20连接在电池系统1的负极与第二输出端子OUT2之间。图1所示部件及部件之间的连接关系为示例且本发明不限于此。
电流传感器20串联连接到电池10与外部设备之间的电流路径。电流传感器20可以测量流过电池10的端子电流I——即，充电电流和放电电流，并将测量结果传输给BMS 60。根据实施例，由电流传感器20测量的电流值可以对应于在并联连接的多个电池单体Cell1至Celln中的每个电池单体中流动的单体电流I1至In的总电流值。
继电器30控制电池系统1与外部设备之间的电连接。当继电器30接通时，电池系统1和外部设备电连接以执行充电或放电，并且当继电器30断开时，电池系统1与外部设备电断连。在这种情况下，外部设备可以是通过供应电力来对电池10进行充电的充电循环中的充电器，也可以是电池10将电力放电到外部设备的放电循环中的负载。
存储器40可以存储包括与预定单体温度值相对应的单体电阻值的第一查找表、用于基于单体电流值估计单体容量(SOC，充电状态)的容量估计模型、以及包括与预定容量(SOC)相对应的单体电压值的第二查找表。
可以通过映射与针对预定电池单体模型实验性获得的预定单体温度值相对应的单体电阻值来存储第一查找表。也就是说，第一查找表可以是基于温度电阻相关性的查找表。容量估计模型可以是用于例如基于诸如电流积分方法(库仑计数、安培计数)的方法通过各种其他传统已知方法来估计单体容量(SOC)的模型。第二查找表可以是其中充电状态(SOC)值与开路电压(OCV)值匹配的表。
温度传感器50可以测量多个电池单体Cell1至Celln中的每个电池单体的单体温度(C1-Cn)，并将测量结果传输给BMS 60。在图1中，仅示出一个温度传感器50，但是本发明不限于此，并且可以按照各种数量和形状来测量多个电池单体Cell1至Celln中的每个电池单体的单体温度(C1-Cn)。
BMS 60可以测量端子电压VT。下面描述BMS 60测量端子电压电压VT，但是不限于此，并且电压传感器(未示出)可以包括测量端子电压VT。
参考图3，BMS 60可以包括平衡电路61、监测IC 63和MCU 65。
平衡电路61可以通过执行电池模块1至3之间的模块平衡来减小电池模块1至3之间的电压偏差(或SOC偏差)。
监测IC 63可以对于每个预定估计时段T测量多个电池模块1至3中的每个电池模块的模块电压，并将测量结果传输给MCU 65。根据实施例，多个电池模块1至3中的每个电池模块的模块电压可以是估计包括在多个电池模块1至3中的每个电池模块中的多个电池单体的单体电压所需的端子电压VT。
MCU 65可以基于对于每个预定估计时段T测量的端子电压VT和单体温度C来估计并联连接的多个电池单体中的每个电池单体的单体电压V1-Vn值。
参考图3，例如，MCU 65对于每个预定估计时段Tj估计包括在多个电池模块1至3中的每个电池模块中的多个电池单体Cell1至Celln中的每个电池单体的单体电压V1-Vn值。MCU 65可以基于估计的单体电压(V1-Vn)值来确定多个电池模块1至3的模块平衡的必要性。之后，如果作为确定结果模块平衡是必要的，则MCU 65可以控制平衡电路61以控制电池模块1至3之间的模块平衡。在下面的图4中给出更详细的描述。
图2是用于说明根据实施例的估计并联连接的两个电池单体中的每个电池单体的单体电压的方法的示例性示意图。
图2示出两个电池单体，但是本发明不限于此，并且可以通过以下所述方法来估计两个以上电池单体中的每个电池单体的单体电压。
参考图1和图2，BMS 60从温度传感器50接收第一温度T1N和第二温度T2N，它们是对于每个预定估计时段T1、…、TN-1和TN的第一电池单体Cell1和第二电池单体Cell2的相应单体温度。基于预定估计时段TN给出以下描述。
温度传感器50可以按照预定估计时段T1、…、TN-1、TN测量第一电池单体Cell1和第二电池单体Cell2中的每个的单体温度，并且可以将测量结果传输给BMS 60。
接着，BMS 60基于其中记录了存储在存储器40中的温度-电阻关系的第一查找表来估计分别对应于第一温度T1N和第二温度T2N中的每个的第一电阻R1N和第二电阻R2N。在这种情况下，第一电阻R1N和第二电阻R2N可以分别对应于第一电池单体Cell1和第二电池单体Cell2的单体电阻。
接着，BMS 60基于上一估计时段TN-1的单体电压值和当前估计时段TN的单体电阻值，计算当前估计时段TN的第一电池单体Cell1和第二电池单体Cell2中的每个的单体电流值。
电流和电压与时间的流逝密切相关。也就是说，预定估计时间(例如，N时间)的电流值与上一估计时间(N-1)的电压值密切相关。从这个角度来看，如果将时间的概念添加到欧姆定律中，它可以如以下等式1和等式2所示。
V1N-1＝I1N×R1N 等式(1)
V2N-1＝I2N×R2N 等式(2)
根据实施例，BMS 60可以基于等式1和等式2分别计算第一电池单体Cell1和第二电池单体Cell2在当前估计时段TN中的第一电流I1值和第二电流I2值。
在等式1中，示出可以通过将上一估计时段TN-1的第一电压V1N-1值和当前估计时段TN的第一电阻R1N值应用于欧姆定律来在当前估计时段TN中计算作为第一电池单体Cell1的单体电流的第一电流I1N值。
在等式2中，示出可以通过将上一估计时段TN-1的第二电压V2N-1的值和当前估计时段TN的第二电阻R2N的值应用于欧姆定律来在当前估计时段TN中计算作为第二电池单体Cell2的单体电流的第二电流(I2N)值。
在等式1和等式2中，可以预估计最后估计时间N-1的第一电压V1N-1值和第二电压V2N-1值并将其存储在存储器40中。此外，还可以预估计当前估计时段TN的第一电阻R1N值和第二电阻R2N值并将其存储在存储器40中。
在第0估计时段T0中，假设电池单体处于电池单体未被使用的初始状态，或者多个电池单体Cell1至Celln充分地执行自平衡并且然后并联连接的多个单体Cell1至Celln的每个状态相同。也就是说，端子电压VT0值可以与第一电压V10和第二电压V20值两者相同(VT0＝V10＝V20)。BMS 60可以将在第0估计时段T0中测量的端子电压VT0值存储在存储器40中，作为第一电压V10值和第二电压V20值。
接着，BMS 60可以通过将第一电流I11值和第二电流I21值应用于容量估计模型来估计第一充电状态SOC11和第二充电状态SOC21。在这种情况下，第一充电状态SOC11和第二充电状态SOC21可以分别对应于第一电池单体Cell1和第二电池单体Cell2的单体容量。
例如，容量估计模型可以是应用电流积分方法的估计模型，但是不限于此。容量估计模型可以包括应用了基于单体电流来估计单体电压的各种方法的估计模型。
接着，基于其中记录了存储在存储器40中的SOC-OCV关系的第二查找表，BMS 60估计与第一充电状态SOC11和第二充电状态SOC21中的每个相对应的第一电压V1N值和第二电压V2N值。在这种情况下，第一电压V1N和第二电压V2N可以分别对应于第一电池单体Cell1和第二电池单体Cell2的单体电压。
图4是说明根据另一个实施例的单体电压估计方法的流程图。
下面参考图1至图4详细描述单体电压估计方法和提供该方法的电池系统。此外，在图3中，仅示出三个电池模块1、2和3，但是本发明不限于此，电池10可以包括更多电池模块。
参考图3和图4，BMS 60分别测量作为跨越多个电池模块1至3的两个端子的电压的端子电压VT(S110)。
下面描述估计包括在第一电池模块1中的多个电池单体Cell11-Cell1n中的每个电池单体的单体电压的方法，但是可以通过相同的方法来估计包括在第二电池模块2和第三电池模块3中的每个中的多个电池单体的单体电压。
在第0估计时段T0中，假设电池单体处于电池单体未被使用的初始状态，或者多个电池单体Cell1至Celln充分地执行自平衡并且然后并联连接的多个单体Cell1至Celln的每个状态相同。也就是说，端子电压VT0值可以等于第0估计时段T0中的多个单体Cell11-Cell1n中的每一个的单体电压值(VT0＝V110,...,＝V1n0)。
根据实施例，步骤(S110)可以是在第0估计时段T0中执行的步骤。BMS 60可以将测量的端子电压VT0值存储在存储器40中，作为第0估计时段T0中的多个单体Cell11-Cell1n中的每个的单体电压值。
接着，BMS 60从温度传感器50接收多个电池单体Cell11-Cell1n中的每个的单体温度值(S120)。
对于每个预定估计时段T1、…、TN-1、TN，温度传感器50可以测量多个电池单体Cell11至Cell1n中的每个的单体温度，并将测量结果传输给BMS 60。在下文中，除非另有规定，否则可以使用在第N估计时段中执行的步骤和值。在这种情况下，N是大于或等于1的自然数。
接着，BMS 60基于所测量的单体温度值和第一查找表来估计多个单体Cell11至Cell1n中的每个的单体电阻值(S130)。
例如，BMS 60可以在第一查找表中找到映射到多个单体Cell11至Cell1n中的每个的单体温度值的单体电阻值，并估计多个单体Cell11至Cell1n中的每个的单体电阻值。
接着，BMS 60基于上一估计时段TN-1的单体电压值和当前估计时段TN的单体电阻值，计算当前估计时段TN中的多个单体Cell11至Cell1n中的每个的单体电流值(S140)。
电流和电压与时间的流逝密切相关。也就是说，预定估计时间(例如，N时间)的电流值与上一估计时间(N-1)的电压值密切相关。从这个角度来看，将时间的概念加入欧姆定律可以与等式1和等式2相同。
根据实施例，BMS 60可以基于等式1和等式2等分别对于多个单体Cell11至Cell1n计算当前估计时段TN中的单体电流值。
接着，BMS 60通过将多个单体Cell11至Cell1n中的每个的单体电流值应用于容量估计模型来估计多个单体Cell11至Cell1n中的每个的单体容量(S150)。
例如，容量估计模型可以是应用电流积分方法的估计模型，但是不限于此。容量估计模型可以包括应用了基于单体电流来估计单体电压的各种方法的估计模型。
接着，BMS 60基于估计的单体容量和第二查找表来估计多个单体Cell11至Cell1n的每一个的单体电压值(S160)。
参考图3，例如，BMS 60可以估计包括在多个电池模块1至3中的每个电池模块中的多个电池单体的单体电压值，并将估计的单体电压存储在存储器40中。
接着，BMS 60基于估计的单体电压值确定串联连接的多个电池模块1至3之间的模块平衡的必要性(S170)。
根据实施例，BMS 60可以将包括在预定电池模块中的多个电池单体的单体电压值当中的最小单体电压值确定为对应电池模块的模块电压值，并确定模块平衡的必要性。
例如，假设包括在第一电池模块1中的第一至第三电池单体中的每个电池单体的估计单体电压值为4.0V、3.6V和4.0V，而跨第一电池模块1的两个端子的电压的端子电压VT值被测量为4.0V，并且传统上，将第一电池模块1的电压值确定为测量的端子电压VT值(4.0V)，而第一电池模块的电压值对于第二电池模块2和第三电池模块3的电压值(例如分别为4.0V)没有偏差(或更小)，因此确定模块平衡并非必要。然后，由于过放电/过充电，可能出现诸如包括在第一电池模块1中的第二电池单体(Cell12)的加速老化的问题。
根据实施例的BMS 60估计包括在第一电池模块1中的第一至第三电池单体Cell11-Cell13的单体电压值当中的最小单体电压值(例如，3.6V)作为第一电池模块1的电压值，并将第一电池模块1的电压值与第二电池模块2和第三电池模块3的电压值(例如分别为4.0V)进行比较，从而确定模块平衡有必要。
接着，如果需要模块平衡(S170，是)，则BMS 60执行模块平衡(S180)。
BMS 60可以通过使用各种传统上已知的平衡方法来执行模块平衡。
接着，如果不需要模块平衡(S170，否)或模块平衡被终止，则BMS 60对下一个估计时段TN+1进行计数，并且当下一个估计时段TN+1到达时，从步骤S120开始重复该过程(S190)。
虽然已经结合当前认为是实际实施例的实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所公开的实施例。相反，本发明意图涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (10)

1.一种电池系统，包括：
电池，所述电池包括并联连接的多个电池单体；
温度传感器，所述温度传感器测量多个电池单体中的每个电池单体的单体温度；以及
BMS(电池管理系统)，所述BMS对于多个电池单体中的每个电池单体通过使用第一查找表来估计与测量的单体温度值相对应的单体电阻值，基于在第(N-1)估计时段中估计的单体电压值和估计的单体电阻值来估计单体电流值，通过使用容量估计模型来估计与所述单体电流值相对应的单体容量(SOC，充电状态)，以及将在第二查找表中与所估计的单体容量相对应的单体电压值估计为第N估计时段中的单体电压值。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中
所述第一查找表包括与预定单体温度值相对应的单体电阻值，
所述容量估计模型估计与预定单体电流值相对应的单体容量，以及
所述第二查找表包括与预定单体容量相对应的单体电压(OCV，开路电压)值。
3.一种电池系统，包括：
电池，所述电池包括串联连接的多个电池模块，所述多个电池模块中的每个电池模块包括并联连接的多个电池单体；
温度传感器，所述温度传感器测量多个电池单体中的每个电池单体的单体温度；以及
BMS(电池管理系统)，所述BMS对于多个电池单体中的每个电池单体通过使用第一查找表来估计与测量的单体温度值相对应的单体电阻值，基于在第(N-1)估计时段中估计的单体电压值和所估计的单体电阻值来估计单体电流值，通过使用容量估计模型来估计与所述单体电流值相对应的单体容量(SOC，充电状态)，以及将在第二查找表中与所估计的单体容量相对应的单体电压值估计为第N估计时段中的单体电压值，
其中，所述BMS对于多个电池单体中的每个电池单体基于所估计的单体电压值来确定串联连接的多个电池模块之间的模块平衡的必要性。
4.根据权利要求3所述的电池系统，其中
所述BMS将包括在多个电池模块中的每个电池模块中的多个电池单体的单体电压值当中的最小单体电压值确定为对应电池模块的模块电压值，并基于所确定的模块电压值来确定模块平衡的必要性。
5.根据权利要求3所述的电池系统，其中
所述第一查找表包括与预定单体温度值相对应的单体电阻值，
所述容量估计模型估计与预定单体电流值相对应的单体容量，以及
所述第二查找表包括与预定单体容量相对应的单体电压(OCV，开路电压)值。
6.一种针对电池系统中的多个电池单体中的每个电池单体估计单体电压值的方法，所述电池系统对于串联连接的多个电池模块中的每个电池模块包括并联连接的多个电池单体，所述方法包括：
接收多个电池单体中的每个电池单体的单体温度值；
通过使用第一查找表来估计与所测量的单体温度值相对应的单体电阻值；
基于第(N-1)估计时段中的所估计的单体电阻值和所估计的单体电压值来估计单体电流值；
通过使用容量估计模型来估计与所述单体电流值相对应的单体容量(SOC，充电状态)；以及
将在第二查找表中与所估计的单体容量相对应的单体电压值估计为第N估计时段中的单体电压值。
7.根据权利要求6所述的估计单体电压值的方法，进一步包括：
在估计所述单体电压值之后，
对于多个电池单体中的每个电池单体，基于所估计的单体电压值来确定多个电池模块之间的模块平衡的必要性。
8.根据权利要求7所述的估计单体电压值的方法，其中
在对模块平衡的必要性的确定中，
将包括在多个电池模块中的每个电池模块中的多个电池单体的单体电压值当中的最小单体电压值确定为对应电池模块的模块电压值，并基于所确定的模块电压值确定模块平衡的必要性。
9.根据权利要求8所述的估计单体电压值的方法，进一步包括：
在对模块平衡的必要性的确定之后，
如果作为确定结果需要所述模块平衡，则基于所述多个电池模块的模块电压值当中的最低模块电压值来执行模块平衡。
10.根据权利要求6所述的估计单体电压值的方法，其中
所述第一查找表包括与预定单体温度值相对应的单体电阻值，
所述容量估计模型估计与预定单体电流值相对应的单体容量，以及
所述第二查找表包括与预定单体容量相对应的单体电压(OCV，开路电压)值。
CN202280006418.6A 2021-12-01 2022-08-02 单体电压估计方法和提供该方法的电池系统 Pending CN117321832A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210169966A KR20230082236A (ko) 2021-12-01 2021-12-01 셀 전압 추정 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템
KR10-2021-0169966 2021-12-01
PCT/KR2022/011343 WO2023101136A1 (ko) 2021-12-01 2022-08-02 셀 전압 추정 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117321832A true CN117321832A (zh) 2023-12-29

Family

ID=86612524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280006418.6A Pending CN117321832A (zh) 2021-12-01 2022-08-02 单体电压估计方法和提供该方法的电池系统

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4276969A1 (zh)
KR (1) KR20230082236A (zh)
CN (1) CN117321832A (zh)
WO (1) WO2023101136A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004028861A (ja) * 2002-06-27 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 並列接続電池の電圧検出方法および電圧検出装置
JP2009059504A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Sony Corp 電池パックおよび制御方法
JP5331493B2 (ja) * 2009-01-13 2013-10-30 日立ビークルエナジー株式会社 電池制御装置
KR101472886B1 (ko) * 2012-05-21 2014-12-15 주식회사 엘지화학 전지팩의 전압 밸런싱 장치 및 방법
KR101882286B1 (ko) * 2014-11-18 2018-07-27 주식회사 엘지화학 전압 밸런싱 시스템을 포함하는 전지팩

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023101136A1 (ko) 2023-06-08
EP4276969A1 (en) 2023-11-15
KR20230082236A (ko) 2023-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Roscher et al. Reliable state estimation of multicell lithium-ion battery systems
EP2897247B1 (en) Storage battery management device, and storage battery management method
KR101497602B1 (ko) 배터리 밸런싱 시스템 및 이를 이용한 배터리 밸런싱 방법
US6504344B1 (en) Monitoring battery packs
EP2568567B1 (en) Electric storage device management apparatus
US11469601B2 (en) Battery control unit and battery system
US10873201B2 (en) Battery management apparatus and method for protecting a lithium iron phosphate cell from over-voltage using the same
KR20070106499A (ko) 충전상태를 이용한 전지 평활화 시스템 및 방법
JP2019522215A (ja) バッテリーの充電状態をキャリブレーションするためのバッテリー管理装置及び方法
US9184600B2 (en) Method for balancing the voltages of electrochemical cells connected in several parallel branches
KR102572652B1 (ko) 배터리의 충전상태를 추정하는 방법
CN105974317A (zh) 电池余量预测装置及电池组
EP3828568A1 (en) Battery management device, battery management method and battery pack
KR20190075623A (ko) 배터리의 충전 상태를 캘리브레이션하기 위한 방법 및 배터리 관리 시스템
CN114402211A (zh) 电池管理系统、电池管理方法、电池组和电动车辆
CN113452103A (zh) 双埠电池充电系统及其充电方法
CN113544895B (zh) 估计电池充电状态的方法以及应用该方法的电池管理系统
KR101569216B1 (ko) 배터리 팩
EP3805768A1 (en) Battery management apparatus, battery management method, and battery pack
JP2016181991A (ja) 充電装置および充電装置の制御方法
US20230333170A1 (en) Battery Management System, Battery Pack, Electric Vehicle and Battery Management Method
CN117321832A (zh) 单体电压估计方法和提供该方法的电池系统
JP2007250364A (ja) 二次電池の内部充電装置及び充電方法
JP2016024162A (ja) 充電率推定装置及び電源システム
JP2000133322A (ja) 二次電池の充放電システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination