ES2937434T3 - Aparato para estimar la capacidad libre de una batería - Google Patents

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Dae-Soo Kim
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Dong-Kyu Kim
Jae-Hyun Lee
Jin-Hyung Lim
Young-Geun Choi
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Abstract

Un dispositivo de estimación de capacidad de reserva de batería según la presente invención puede comprender: una unidad de detección configurada para medir los voltajes de una batería respectivamente; y un procesador acoplado operativamente a la unidad de detección, en el que el procesador: detecta un primer punto de inflexión de un primer estado de la curva de datos de tensión de carga, sobre la base de los datos del primer estado de tensión de carga de la batería, en los que los primeros estados de la carga de la batería se asignan a los voltajes de la batería; entre segundos puntos de inflexión detectados a partir del segundo estado de datos de voltaje de carga de cada media celda para electrodos de cátodo y ánodo de la batería, selecciona un segundo punto de inflexión que satisface una condición que es atribuible al electrodo correspondiente; (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para estimar la capacidad libre de una batería
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un aparato para estimar la capacidad libre de una batería, y más particularmente, a un aparato para estimar una capacidad libre de media celda de una batería.
Estado de la técnica
Una batería secundaria genera energía eléctrica a través de reacciones electroquímicas de oxidación y reducción y se usa para una amplia gama de propósitos. Por ejemplo, la batería secundaria se usa para más campos, que incluyen dispositivos portátiles tales como un teléfono celular, un ordenador portátil, una cámara digital, una cámara de video, un ordenador de tableta y una herramienta eléctrica; diversos dispositivos de energía accionados eléctricamente, tales como una bicicleta eléctrica, una motocicleta eléctrica, un vehículo eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido, un barco eléctrico y un avión eléctrico; sistemas de almacenamiento de energía usados para almacenar energía generada por energía renovable o excedente de energía generada; y sistemas de suministro de energía ininterrumpida para suministrar energía de manera estable a diversos dispositivos de comunicación de información tales como un ordenador servidor y una estación base de comunicación.
La batería secundaria incluye tres componentes básicos, en concreto, un electrodo negativo (un ánodo) que contiene un material que se oxida mientras descarga electrones durante la descarga, un electrodo positivo (un cátodo) que contiene un material que se reduce mientras acepta electrones durante la descarga y un electrolito que permite la transferencia de iones entre el electrodo negativo y el electrodo positivo. La batería secundaria puede clasificarse en una batería primaria que no puede reutilizarse después de descargarse y una batería secundaria en la que la reacción electroquímica es al menos parcialmente reversible para permitir la carga y descarga repetidas.
Como batería secundaria, son conocidas las baterías de plomo-ácido, baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelzinc, baterías de níquel-hierro, baterías de óxido de plata, baterías de hidruro metálico de níquel, baterías de óxido de zinc-manganeso, baterías de bromuro de zinc, baterías de metal-aire, baterías secundarias de litio y similares. Entre ellas, las baterías secundarias de litio han atraído el mayor interés comercial debido a la alta densidad de energía, la alta tensión de la batería y el largo ciclo de vida, en comparación con otras baterías secundarias.
Mientras tanto, un dispositivo electrónico al que se aplica la batería secundaria generalmente tiene una función de informar una capacidad residual a través del estado de carga (SOC) de la batería secundaria. El SOC de la batería secundaria normalmente se obtiene a partir de datos de tensión de SOC que representan el patrón de variación del SOC de acuerdo con el cambio de tensión de la batería secundaria. En este punto, la tensión de la batería secundaria puede ser una tensión de circuito abierto (OCV) de la batería secundaria.
Estos datos de tensión de SOC cambian dependiendo del tipo o la capacidad de la batería secundaria correspondiente y también cambian dependiendo de la degradación debida al uso, incluso si se especifica el tipo o la capacidad de la batería secundaria.
Más específicamente, los datos de tensión de SOC cambian dependiendo del grado de degradación de cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo de la batería secundaria, el diseño de capacidad y el tipo de material activo.
Por consiguiente, se requieren datos precisos de tensión de SOC del electrodo positivo y el electrodo negativo de la batería secundaria para estimar con precisión los datos de tensión de SOC de la batería secundaria. Por ejemplo, el documento US 2015/285866 A1 describe un sistema y métodos para estimar la capacidad de una batería.
Convencionalmente, para estimar los datos de tensión de SOC del electrodo positivo y el electrodo negativo de la batería secundaria, se inserta físicamente un electrodo de referencia entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para medir la tensión de cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo y se estiman los datos de tensión de SOC usando la tensión.
Sin embargo, si la batería secundaria se proporciona en diversos dispositivos como se ha descrito anteriormente, es imposible insertar físicamente el electrodo de referencia entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para medir la tensión de cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo y a continuación estimar los datos de tensión de SOC usando la tensión.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está dirigida a proporcionar un aparato para estimar la capacidad libre de una batería, que puede estimar con precisión la capacidad libre de una media celda sin insertar un electrodo de referencia revisando una región de SOC completa de una media celda usando un punto de inflexión detectado basándose en datos de tensión de SOC de una celda completa y media celda de la batería, respectivamente, y a continuación estimar la capacidad libre basándose en una diferencia de SOC entre todas las regiones de SOC antes y después de la revisión.
Los objetos de la presente divulgación no se limitan a lo anterior, y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada y se harán más evidentes a partir de las realizaciones ilustrativas de la presente divulgación. Además, se entenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse por los medios mostrados en las reivindicaciones adjuntas.
Solución técnica
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un aparato para estimar la capacidad libre de una batería, que comprende: una unidad de detección configurada para medir una tensión de una batería; y un procesador acoplado operativamente a la unidad de detección.
Preferentemente, el procesador puede configurarse para detectar un primer punto de inflexión de los primeros datos de tensión de SOC basándose en los primeros datos de tensión de SOC de la batería en los que se mapean un primer SOC de la batería y la tensión de la batería, seleccionar un segundo punto de inflexión que satisface una condición de electrodo de atribución entre los segundos puntos de inflexión detectados a partir de los segundos datos de tensión de SOC de una media celda para cada uno de un electrodo positivo y un electrodo negativo de la batería, y estimar una capacidad libre de la media celda correspondiente al segundo seleccionado punto de inflexión usando una relación de SOC de un primer valor de diferencia de SOC entre los primeros SOC correspondientes al primer punto de inflexión y un segundo valor de diferencia de SOC entre segundos SOC de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado.
Preferentemente, el procesador puede configurarse para establecer la primera región de SOC basándose en el primer SOC correspondiente al primer punto de inflexión y determinar si el segundo punto de inflexión satisface la condición de electrodo de atribución dependiendo de si se incluye el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión detectado en la primera región de SOC.
Preferentemente, el procesador puede configurarse para determinar que el segundo punto de inflexión satisface la condición de electrodo de atribución cuando el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión detectado está incluido en la primera región de SOC, y determinar que el segundo punto de inflexión no satisface la condición de electrodo de atribución cuando el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión detectado no está incluido en la primera región de SOC.
Preferentemente, el procesador puede configurarse para aumentar o disminuir el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado usando la relación de SOC de modo que se revisa el segundo SOC a un primer SOC revisado.
Preferentemente, el procesador puede configurarse para aumentar o disminuir una primera región de SOC completa de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado usando la relación de SOC para que se revise la primera región de SOC completa a una primera región de SOC completa revisada.
Preferentemente, el procesador puede configurarse para revisar la primera región de SOC completa revisada a una segunda región de SOC completa revisada usando un tercer valor de diferencia de SOC entre el primer SOC correspondiente al primer punto de inflexión y el primer SOC revisado.
Preferentemente, el procesador puede configurarse para calcular un cuarto valor de diferencia de SOC entre los SOC mínimos de la primera región de SOC completa y la segunda región de SOC completa revisada, y estimar el cuarto valor de diferencia de SOC como una primera capacidad libre de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado.
Preferentemente, el procesador puede configurarse para calcular un quinto valor de diferencia de SOC entre los SOC máximos de la primera región de SOC completa y la segunda región de SOC completa revisada, y estimar el quinto valor de diferencia de SOC como una segunda capacidad libre de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un sistema de gestión de batería, que comprende el aparato para estimar la capacidad libre de una batería.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un vehículo, que comprende el aparato para estimar la capacidad libre de una batería.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un sistema de almacenamiento de energía, que comprende el aparato para estimar la capacidad libre de una batería.
Efectos ventajosos
De acuerdo con la presente divulgación, es posible estimar con precisión una capacidad libre de una media celda sin insertar un electrodo de referencia revisando una región de SOC completa de una media celda usando un punto de inflexión detectado basándose en datos de tensión de SOC de una celda completa y media celda de la batería, respectivamente, y a continuación estimar la capacidad libre basándose en una diferencia de SOC entre todas las regiones de SOC antes y después de la revisión.
Descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente divulgación y, por lo tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
La Figura 1 es un diagrama que muestra un aparato para estimar la capacidad libre de una batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 2 es un gráfico que muestra una tensión de una batería de acuerdo con un primer SOC de una celda completa de la batería.
Las Figuras 3 y 4 son gráficos de diferencial de tensión de una batería de acuerdo con el primer SOC de la celda completa de la batería antes y después del suavizado.
La Figura 5 es un gráfico de diferencial de tensión de una batería de acuerdo con un segundo SOC de una media celda de la batería.
Las Figuras 6 y 7 son gráficos para ilustrar un proceso de revisión del segundo SOC de la media celda de la batería y una región de SOC completa revisada.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, se describirán con detalle realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino interpretados basándose en los significados y conceptos correspondientes a aspectos técnicos de la presente divulgación basándose en el principio de que el inventor puede definir los términos apropiadamente para la mejor explicación.
Por lo tanto, la descripción propuesta en el presente documento es solo un ejemplo preferible con fines ilustrativos únicamente, sin pretender limitar el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que se pueden realizar modificaciones a la misma sin apartarse del alcance de la divulgación, cuya protección se define por las reivindicaciones adjuntas.
Adicionalmente, al describir la presente divulgación, cuando se considere que una descripción detallada de funciones o elementos conocidos relevantes hace que la materia objeto clave de la presente divulgación sea ambigua, se omite la descripción detallada en el presente documento.
Los términos que incluyen el número ordinal tales como "primero", "segundo" y similares, pueden usarse para distinguir un elemento de otro entre diversos elementos, pero no pretenden limitar los elementos por los términos.
A lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a una porción como "que comprende" o "que incluye" cualquier elemento, significa que la porción puede incluir otros elementos, además, sin excluir otros elementos, a menos que se indique específicamente lo contrario. Además, la expresión "unidad de control" descrita en la memoria descriptiva se refiere a una unidad que procesa al menos una función u operación, y puede implementarse mediante hardware, software o una combinación de hardware y software.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a una porción como "conectada" a otra porción, no se limita al caso de que estén "conectadas directamente", sino que también incluye el caso de que estén "conectadas indirectamente", estando elemento interpuesto entre ellas.
La Figura 1 es un diagrama que muestra un aparato para estimar la capacidad libre de una batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación, la Figura 2 es un gráfico que muestra una tensión de una batería de acuerdo con un primer SOC de una celda completa de la batería, las Figuras 3 y 4 son gráficos de diferencial de tensión de una batería de acuerdo con el primer SOC de la celda completa de la batería antes y después del suavizado, la Figura 5 es un gráfico de diferencial de tensión de una batería de acuerdo con un segundo s Oc de una media celda de la batería, y las Figuras 6 y 7 son gráficos para ilustrar un proceso de revisión del segundo SOC de la media celda de la batería y una región de SOC completa revisada.
En primer lugar, haciendo referencia a la Figura 1, un aparato 100 para estimar la capacidad libre de una batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede incluirse en un paquete de baterías 1 que tiene una batería B y conectarse a la batería B para estimar una capacidad libre de la mitad de la celda de la batería B.
Mientras tanto, el aparato 100 para estimar la capacidad libre de la batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación también puede incluirse en un sistema de gestión de batería (BMS) proporcionado en el paquete de baterías 1.
El aparato 100 para estimar una capacidad libre de la batería puede incluir una unidad de detección 110, una unidad de memoria 120 y un procesador 130.
La batería B es una batería de una unidad mínima cuyo SOC es estimado e incluye una pluralidad de celdas unitarias conectadas eléctricamente en serie y/o en paralelo. En este punto, el caso en el que la batería B incluye solo una celda unitaria también está incluido en el alcance de la presente divulgación.
La celda unitaria no está especialmente limitada en su tipo siempre que pueda cargarse y descargarse repetidamente. Por ejemplo, la celda unitaria puede ser una batería de polímero de litio de tipo bolsa.
La batería B puede acoplarse eléctricamente a diversos dispositivos externos a través de un terminal externo. Por ejemplo, el dispositivo externo puede ser un vehículo eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido, un vehículo aéreo no tripulado tal como un dron, un sistema de almacenamiento de energía (ESS) de gran capacidad incluido en la red eléctrica o un dispositivo móvil. En este caso, la batería B puede incluir algunas o todas las celdas unitarias incluidas en un paquete de baterías moduladas montado en el dispositivo externo.
El terminal externo de la batería B puede acoplarse selectivamente a un dispositivo de carga. El dispositivo de carga se puede acoplar selectivamente a la batería B mediante el control del dispositivo externo en el que se monta la batería B.
La unidad de detección 110 está operativamente acoplada al procesador 130. Es decir, la unidad de detección 110 se puede conectar al procesador 130 para transmitir una señal eléctrica al procesador 130 o para recibir una señal eléctrica del procesador 130.
La unidad de detección 110 puede medir repetidamente la tensión aplicada entre un electrodo positivo y un electrodo negativo de la batería B y la corriente que fluye de entrada o de salida de la batería B en cada ciclo preestablecido y proporciona una señal de medición que indica la tensión y la corriente medidas al procesador 130.
La unidad de detección 110 incluye un sensor de corriente configurado para medir una corriente de la batería B. Además, la unidad de detección 110 puede incluir además un sensor de tensión configurado para medir la tensión de la batería B.
Si la señal de medición se recibe de la unidad de detección 110, el procesador 130 puede determinar los valores digitales de la tensión y la corriente de la batería B mediante el procesamiento de señales, respectivamente, y almacena los valores digitales en la unidad de memoria 120.
La unidad de memoria 120 es un elemento de memoria de semiconductores que registra, borra y actualiza los datos generados por el procesador 130 y almacena una pluralidad de códigos de programa preparados para estimar una capacidad libre de media celda de la batería B. Además, la unidad de memoria 120 puede almacenar valores preestablecidos de diversos parámetros predeterminados usados para implementar la presente divulgación.
La unidad de memoria 120 no está especialmente limitada en su tipo siempre que sea un elemento de memoria de semiconductores conocido por poder escribir, borrar y actualizar datos. Como ejemplo, la unidad de memoria 120 puede ser una DRAM, una SDRAM, una memoria flash, una ROM, una EEPROM, un registro o similar. La unidad de memoria 120 puede incluir además un medio de almacenamiento que almacena códigos de programa que definen la lógica de control del procesador 130. El medio de almacenamiento incluye un elemento de almacenamiento no volátil, tal como una memoria flash o un disco duro. La unidad de memoria 120 puede estar físicamente separada del procesador 130 o puede estar integrada con el procesador 130.
El procesador 130 puede controlar la corriente de la batería B de modo que la corriente de un valor de corriente de carga preestablecido entre a la batería B para cargar la batería B, y estimar un primer estado de carga (SOC) de la batería B basándose en la corriente introducida a la batería B.
En este momento, el valor de corriente de carga preestablecido se puede calcular usando la Ecuación 1 a continuación.
< Ecuación 1>
lo — a * On
En este punto, Ic representa un valor de corriente de carga preestablecido, 'a' representa una constante de 1 o menos, y Cn representa una corriente nominal de la batería.
Por consiguiente, el procesador 130 puede estimar el primer SOC de la batería B a la que se carga la corriente de un valor de corriente de carga menor que el valor de corriente de la corriente nominal.
Mientras tanto, si la batería B es una celda completa, el primer SOC de la batería B puede ser una relación entre la capacidad de carga de la celda completa y la capacidad completa de la celda completa.
El procesador 130 puede estimar el primer SOC de la batería B usando un método de integración de corriente que integra un valor de corriente de corriente introducida a la batería B.
Aunque se describe que el procesador 130 estima el primer SOC de la batería B usando el método de integración de corriente, el método de estimación no está especialmente limitado siempre que se estime el primer SOC de la batería B al que se introduce la corriente de un valor de corriente de carga predeterminado.
Mientras tanto, el procesador 130 puede generar primeros datos de tensión de SOC de la batería B mapeando la tensión de la batería B con cada primer SOC estimado de la batería B.
En este punto, la tensión de la batería B puede ser una tensión de circuito abierto (OCV) de la batería B.
Como se muestra en la Figura 2, los primeros datos de tensión de SOC de la batería B pueden representarse como una curva de tensión de la batería B de acuerdo con el primer SOC de la batería B.
En este momento, la unidad de memoria 120 almacena datos en al menos una forma seleccionada de una función de aproximación en la que los primeros datos de tensión de SOC de la batería B se aproximan a una curva de tensión de la batería B de acuerdo con el primer SOC de la batería B y una tabla de búsqueda en la que se mapea la tensión de la batería B a cada primer SOC de la batería B.
El procesador 130 puede detectar un primer punto de inflexión de los primeros datos de tensión de SOC basándose en los primeros datos de tensión de s Oc de la batería B.
Más específicamente, el procesador 130 puede detectar el primer SOC y la tensión de la batería B en un punto donde el cambio de la tensión de la batería B aumenta y a continuación disminuye de acuerdo con un cambio diminuto del primer SOC basándose en los primeros datos de tensión de SOC como el primer punto de inflexión.
Además, el procesador 130 puede detectar el primer SOC y la tensión de la batería B en un punto donde el cambio de la tensión de la batería B disminuye y a continuación aumenta de acuerdo con un cambio diminuto del primer SOC basándose en los primeros datos de tensión de SOC como el primer punto de inflexión.
Es decir, el procesador 130 puede detectar el primer SOC en el que un coeficiente diferencial de segundo orden de la función de aproximación correspondiente a los primeros datos de tensión de SOC de la batería B es "0" y la tensión de la batería B correspondiente al primer SOC como el primer punto de inflexión.
Para este fin, como se muestra en la Figura 3, el procesador 130 puede calcular una derivada de primer orden diferenciando la función de aproximación correspondiente a los primeros datos de tensión de SOC de la batería B. Después de eso, como se muestra en la Figura 4, el procesador 130 puede eliminar los componentes de ruido suavizando la derivada de primer orden de la función de aproximación correspondiente a los primeros datos de tensión de SOC de la batería B.
En este momento, el procesador 130 puede suavizar la derivada de primer orden de la función de aproximación correspondiente a los primeros datos de tensión de SOC de la batería B usando un filtro de ruido.
Al hacerlo, el procesador 130 puede mejorar la precisión de detección del primer punto de inflexión evitando que el primer punto de inflexión sea detectado erróneamente debido a componentes de ruido.
A continuación, el procesador 130 puede calcular una derivada de segundo orden diferenciando la derivada de primer orden de la función de aproximación suavizada, y calcular un primer SOC en el que un valor de función calculado de la derivada de segundo orden es "0" y una tensión de la batería B correspondiente al primer SOC como el primer punto de inflexión.
Por ejemplo, como se muestra en la Figura 4, el procesador 130 puede detectar siete primeros puntos de inflexión a1, ..., a7, y el primer SOC correspondiente a los siete primeros puntos de inflexión a1, ..., a7 puede ser "7,2 %", "13,6 %", "19,1 %", "21,2 %", "35,3 %", "56,8 %" y "60,0 %", respectivamente.
Mientras tanto, el procesador 130 puede seleccionar un segundo punto de inflexión que satisfaga una condición de electrodo de atribución entre los segundos puntos de inflexión detectados basándose en los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para cada electrodo positivo y electrodo negativo de la batería B.
En este punto, los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo de la batería B pueden ser datos obtenidos a través de un experimento de tres electrodos usando la batería B en un estado de inicio de vida (BOL) sin degradación.
Además, los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo de la batería B pueden ser datos en los que la tensión de la media celda se mapea con cada segundo SOC de la media celda.
Mientras tanto, el segundo punto de inflexión puede detectarse con anticipación basándose en los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para cada electrodo positivo y electrodo negativo de la batería B, en el mismo método que el método de detección del primer punto de inflexión descrito anteriormente.
Más específicamente, la función de aproximación correspondiente a los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para cada uno del electrodo positivo y el electrodo negativo puede diferenciarse para calcular una derivada de primer orden, y la derivada de primer orden calculada puede suavizarse a través del filtro de ruido. Después de eso, la derivada de primer orden suavizada se puede diferenciar para calcular una derivada de segundo orden. Finalmente, el segundo SOC en el que un valor de función de la derivada de segundo orden calculada es "0" y una tensión de la media celda correspondiente al segundo SOC puede detectarse como el segundo punto de inflexión.
Como se muestra en la Figura 5, se pueden detectar tres segundos puntos de inflexión b1, ..., b3 basándose en los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo positivo, y el segundo SOC correspondiente a tres segundos puntos de inflexión b1, ..., b3 puede ser "5,1 %", "12,1 %" y "36,3 %", respectivamente.
Además, siete segundos puntos de inflexión c1, ..., c7 pueden detectarse basándose en los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo negativo, y el segundo SOC correspondiente a los siete segundos puntos de inflexión c1, ... , c7 puede ser "9,7 %", "14,8 %", "19,1 %", "21,2 %", "32,8 %", "54,3 %" y "57,5 %", respectivamente.
Los datos del segundo punto de inflexión detectados por adelantado pueden almacenarse en la unidad de memoria 120 por adelantado. Es decir, la unidad de memoria 120 puede almacenar los datos del segundo punto de inflexión detectado basándose en los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo positivo y los datos del segundo punto de inflexión detectado basándose en los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo negativo por adelantado, respectivamente.
El procesador 130 puede leer el segundo punto de inflexión detectado de la unidad de memoria 120 para determinar si se cumple o no la condición de electrodo de atribución. En primer lugar, el procesador 130 puede establecer una primera región de SOC basándose en el primer SOC correspondiente al primer punto de inflexión detectado.
Por ejemplo, el procesador 130 puede establecer la primera región de SOC como el intervalo de SOC del "5 %" de valores centrales que son los primeros SOC correspondientes a los primeros puntos de inflexión detectados a1, ..., a7.
El procesador 130 puede establecer la primera región de SOC como un intervalo de SOC "5 %" de los valores centrales que son cada uno de los primeros SOC "7,2 %", "13,6 %", "19,1 %", "21,2 %", "35,3 %", "56,8 %" y "60,0 %" correspondientes a los primeros puntos de inflexión a1, ..., a7. Por consiguiente, el procesador 130 puede establecer la primera región de SOC como "4,7 % a 9,7 %", "11,1 % a 16,1 %", "16,6 % a 21,6 %", "18,7 % a 23,7 %", "32,8 % a 37,8 % ", "54,3 % a 59,3 %" y "57,5 % a 62,5 %", respectivamente.
Después de eso, el procesador 130 puede determinar si el segundo punto de inflexión satisface la condición de electrodo de atribución dependiendo de si el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión almacenado en la unidad de memoria 120 está incluido en la primera región de SOC.
Más específicamente, si el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión está incluido en la primera región de SOC, el procesador 130 puede determinar que el segundo punto de inflexión satisface la condición de electrodo de atribución. Por el contrario, si el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión no está incluido en la primera región de SOC, el procesador 130 puede determinar que el segundo punto de inflexión no satisface la condición de electrodo de atribución.
Por ejemplo, el segundo SOC "5,1 %", "12,1 %" y "36,3 %" correspondiente a los segundos puntos de inflexión b1, ..., b3 detectados a partir de los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo positivo se incluyen respectivamente en las primeras regiones SOC "4,7 % a 9,7 %", "11,1 % a 16,1 %" y "32,8 % a 37,8 %". Por consiguiente, el procesador 130 puede determinar que todos los segundos puntos de inflexión b1, ..., b3 detectados basándose en los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo positivo satisfacen la condición de electrodo de atribución.
Además, los segundos SOC "9,7 %", "14,8 %", "19,1 %", "21,2 %", "32,8 %", "54,3 %" y "57,5 %" correspondientes a los segundos puntos de inflexión c1, ..., c7 detectados a partir de los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo negativo se incluyen respectivamente en las primeras regiones de SOC "4,7 % a 9,7 %", "11,1 % a 16,1 %", "16,6 % a 21,6 %", "18,7 % a 23,7 %", "32,8 % a 37,8 %", "54,3 % a 59,3 %" y "57,5 % a 62,5 %". Por consiguiente, el procesador 130 puede determinar que todos los segundos puntos de inflexión c1, ..., c7 detectados basándose en los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo negativo satisfacen la condición de electrodo de atribución.
En este momento, el procesador 130 puede seleccionar una media celda que tiene un mayor número de segundos puntos de inflexión que satisfacen la condición de electrodo de atribución.
Por ejemplo, dado que siete segundos puntos de inflexión c1, ..., c7 detectados a partir de los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo negativo satisfacen la condición de electrodo de atribución y tres segundos puntos de inflexión b1, ..., b3 detectados a partir de los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo positivo satisfacen la condición de electrodo de atribución, el procesador 130 puede seleccionar los segundos puntos de inflexión c1, ..., c7 detectados a partir de los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo negativo.
Al hacerlo, el procesador 130 puede determinar si la característica de variación de tensión de la batería B de acuerdo con el primer SOC de la batería B es una característica de variación atribuida a uno cualquiera del electrodo positivo y el electrodo negativo.
Como en el ejemplo anterior, si se selecciona el segundo punto de inflexión detectado a partir de los segundos datos de tensión de SOC de la media celda para el electrodo negativo, el procesador 130 puede determinar que la característica de variación de tensión de la batería B de acuerdo con el primer SOC de la batería B es una característica de variación atribuida al electrodo negativo.
Después de eso, el procesador 130 puede estimar una capacidad libre de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado usando una relación de SOC de un primer valor de diferencia de SOC entre los primeros SOC correspondientes al primer punto de inflexión y un segundo valor de diferencia de SOC entre los segundos SOC de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado.
Más específicamente, el procesador 130 puede calcular un primer valor de diferencia de SOC entre el SOC mínimo y el SOC máximo entre los primeros SOC correspondientes al primer punto de inflexión y calcular un segundo valor de diferencia de SOC entre el SOC mínimo y el SOC máximo entre los segundos SOC correspondientes al segundo punto de inflexión seleccionado.
Después de eso, el procesador 130 puede calcular una relación de SOC del primer valor de diferencia de SOC calculado y el segundo valor de diferencia de SOC calculado.
Más específicamente, el procesador 130 puede calcular la relación del primer valor de diferencia de SOC al segundo valor de diferencia de SOC como la relación de SOC.
En este momento, el procesador 130 puede calcular la relación de SOC usando la Ecuación 2 a continuación.
<Ecuación 2>
R soc — S0Cfc~máx~S0Cfc~mín
S 0 CH C - M Á K ~ S 0 CH C - M \ N
En este punto, Rsoc representa una relación de SOC, SOCfc-máx representa un SOC máximo entre los primeros SOC correspondientes al primer punto de inflexión, SOCfc-mín representa un SOC mínimo entre los primeros SOC correspondientes al primer punto de inflexión, SOChc-máx representa un SOC máximo entre los segundos SOC correspondientes al segundo punto de inflexión, y SOChc-mín representa un SOC mínimo entre los segundos SOC correspondientes al segundo punto de inflexión.
En el ejemplo anterior, el procesador 130 puede calcular el primer valor de diferencia de SOC "52,8 %" entre el SOC mínimo "7,2 %" y el SOC máximo "60,0 %" entre los primeros SOC "7,2 %", "13,6 %", " 19,1 %", "21,2 %", "35,3 %", "56,8 %" y "60,0 %" correspondientes a los primeros puntos de inflexión detectados a1, ..., a7.
Además, el procesador 130 puede calcular el segundo valor de diferencia de SOC "47,8 %" entre el SOC mínimo "9,7 %" y el SOC máximo "57,5 %" entre los segundos SOC "9,7 %", "14,8 %", " 19,1 %", "21,2 %", "32,8 %", "54,3 %" y "57,5 %" correspondientes a los segundos puntos de inflexión seleccionados c1, ..., c7.
Después de eso, el procesador 130 puede calcular la relación de SOC "1,1" entre el primer valor de diferencia de SOC "52,8 %" y el segundo valor de diferencia de SOC "47,8 %".
Mientras tanto, el procesador 130 puede aumentar o disminuir el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado usando la relación de SOC de modo que se revisa el segundo SOC a un primer SOC revisado.
En este momento, el procesador 130 puede revisar el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado usando la Ecuación 3 para el primer SOC revisado.
<Ecuación 3>
S O C hc-máx ' - S O C hc-máx x R soc
S O C hc-mín ' - S O C hc-mín x R soc
En este punto, SOChc-máx' representa un SOC máximo entre los primeros SOC revisados, SOChc-mín' representa un SOC mínimo entre los primeros SOC revisados, SOChc-máx representa un SOC máximo entre los segundos SOC correspondientes al segundo punto de inflexión, SOChc-mín representa un SOC mínimo entre los segundos SOC correspondientes al segundo punto de inflexión, y Rsoc representa una relación de SOC.
A continuación, el procesador 130 puede aumentar o disminuir la primera región de SOC completa de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado usando la relación de SOC de modo que se revise la primera región de SOC completa a una primera región de SOC completa revisada.
En este momento, el procesador 130 puede revisar la primera región de SOC completa de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado usando la Ecuación 4 para la primera región de SOC completa revisada.
<Ecuación 4>
RagHc-MÁx' - RagHc-MÁx x R soc
RagHc-MíN - RagHc-MíN x R soc
En este punto, RagHc-MÁx' y RagHc-MíN' representan respectivamente un SOC máximo y un SOC mínimo de la primera región de SOC completa revisada, RagHc-MÁx y RagHc-MíN representan respectivamente un SOC máximo y un SOC mínimo de la primera región de SOC completa de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión, y Rsoc representa una relación de SOC.
En el ejemplo anterior, como se muestra en la Figura 6, el procesador 130 puede revisar el SOC mínimo "9,7 %" y el SOC máximo "57,5 %" entre los segundos SOC "9,7 %", "14,8 %", "19,1 %", "21,2 %", "32,8 %", "54,3 %" y "57,5 %" correspondientes a los segundos puntos de inflexión seleccionados c1, ..., c7 a los primeros SOC revisados "10,7 %" y "63,5 %", respectivamente, multiplicando la relación de SOC "1,1" a los mismos.
El procesador 130 puede revisar la primera región de SOC completa "0 % al 100 %" a la primera región de SOC completa revisada "0 % a 110 %" multiplicando la relación de SOC "1,1" a la misma.
Después de eso, el procesador 130 puede revisar la primera región de SOC completa revisada a una segunda región de SOC completa revisada usando un tercer valor de diferencia de SOC entre el primer SOC correspondiente al primer punto de inflexión y el primer SOC revisado.
Más específicamente, el procesador 130 puede calcular un tercer valor de diferencia de SOC entre un SOC mínimo entre los primeros SOC correspondientes al primer punto de inflexión y un SOC mínimo entre los primeros SOC revisados.
El procesador 130 puede revisar la primera región de SOC completa revisada a la segunda región de SOC completa revisada aumentando o disminuyendo el SOC mínimo y el SOC máximo de la primera región de SOC completa revisada por el tercer valor de diferencia de SOC calculado.
En este momento, el procesador 130 puede revisar la primera región de SOC completa revisada a la segunda región de SOC completa revisada usando la Ecuación 5 a continuación.
<Ecuación 5>
RagHc-MÁx" - RagHc-MÁx' - (S O C fc-mín - S O C hc-mín ')
RagHc-MíN" - RagHc-MíN - (SOCfc-mín - SOChc-mín ')
En este punto, RagHc-MÁx" y RagHc-MíN" representan respectivamente un SOC máximo y un SOC mínimo de la segunda región de SOC completa revisada, RagHC-MÁX' y RagHC-MÍN' representan respectivamente un SOC máximo y un SOC mínimo de la primera región de SOC completa revisada, SOChc-mín' representa un SOC mínimo entre los primeros SOC revisados, y SOCfc-mín representa un SOC mínimo entre los primeros SOC correspondientes al primer punto de inflexión.
En el ejemplo anterior, como se muestra en la Figura 7, el procesador 130 puede calcular un tercer valor de diferencia de SOC "- 3,5 %" entre el SOC mínimo "7,2 %" entre los primeros SOC "7,2 %", "13,6 %", "19,1 %", "21,2 %", " 35,3 %", "56,8 %" y "60,0 %" correspondientes a los primeros puntos de inflexión detectados a1, ..., a7 y el SOC mínimo "10,7 %" entre los primeros SOC revisados "10,7 %" y "63,5 %".
A continuación, el procesador 130 puede añadir el tercer valor de diferencia de SOC calculado "-3,5 %" al SOC mínimo "0 %" y al SOC máximo "110 %" de la primera región de SOC completa revisada que va a revisarse a la segunda región de SOC completa revisada.
Por consiguiente, el SOC mínimo y el SOC máximo de la segunda región de SOC completa revisada pueden revisarse a "-3,5 %" y "106,5 %", respectivamente.
El procesador 130 puede calcular un cuarto valor de diferencia de SOC entre los SOC mínimos de la primera región de SOC completa y la segunda región de SOC completa revisada, y estimar el cuarto valor de diferencia de SOC como una primera capacidad libre de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión.
En este punto, la primera capacidad libre puede ser una capacidad libre de terminación de descarga.
En este momento, el procesador 130 puede estimar la primera capacidad libre usando la Ecuación 6 a continuación.
<Ecuación 6>
SOC1 - \RagHc- mín" - Ragrc-MíN |
En este punto, SOC1 representa una primera capacidad libre, RagHC-MíN" representa un SOC mínimo de la segunda región de SOC completa revisada, y RagFC-MíN representa un SOC mínimo de la primera región de SOC completa. En el ejemplo anterior, como se muestra en la Figura 7, el procesador 130 puede calcular el cuarto valor de diferencia de SOC entre el SOC mínimo "0 %" de la primera región de SOC completa y el SOC mínimo "-3,5 %" de la segunda región de SOC completa revisada como "3,5 %".
A continuación, el procesador 130 puede estimar la primera capacidad libre de la media celda para el electrodo negativo, que corresponde a los segundos puntos de inflexión seleccionados c1, ..., c7, como el cuarto valor de diferencia de SOC "3,5 %".
Mientras tanto, el procesador 130 puede calcular un quinto valor de diferencia de SOC entre los SOC máximos de la primera región de SOC completa y la segunda región de SOC completa revisada, y estimar el quinto valor de diferencia de SOC como una segunda capacidad libre de la media celda correspondiente al segundo punto de inflexión seleccionado.
En este punto, la segunda capacidad libre puede ser una capacidad libre de terminación de carga.
En este momento, el procesador 130 puede estimar la segunda capacidad libre usando la Ecuación 7 a continuación.
<Ecuación 7>
SOC2 - RagHc-MÁx" - RagFc-MÁx
En este punto, SOC2 representa una segunda capacidad libre, RagHC-MÁx" representa un SOC máximo de la segunda región de SOC completa revisada, y RagFC-MÁx representa un SOC máximo de la primera región de SOC completa. En el ejemplo anterior, como se muestra en la Figura 7, el procesador 130 puede calcular el quinto valor de diferencia de SOC entre el SOC máximo "100 %" de la primera región de SOC completa y el SOC máximo "106,5 %" de la segunda región de SOC completa revisada como "6,5 %".
A continuación, el procesador 130 puede estimar la segunda capacidad libre de la media celda para el electrodo negativo, que corresponde a los segundos puntos de inflexión seleccionados c1, ..., c7, como el quinto valor de diferencia de SOC calculado "6,5 %".
Al hacerlo, el procesador 130 puede estimar con precisión la capacidad libre de la media celda sin un método de estimación de la capacidad libre usando un experimento de tres electrodos o un modelo matemático.
El procesador 130 puede enviar un mensaje que indica la primera capacidad libre estimada y la segunda capacidad libre estimada a un dispositivo externo a través del terminal de comunicación COM.
El procesador 130 puede incluir selectivamente un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC), otro conjunto de chips, un circuito lógico, un registro, un módem de comunicación y un dispositivo de procesamiento de datos. Al menos una de las diversas lógicas de control ejecutables por el procesador 130 puede combinarse, y la lógica de control combinada se escribe en un sistema de código legible por ordenador y se graba en un medio de grabación legible por ordenador. El medio de grabación no tiene limitación siempre que pueda ser accedido por el procesador 130 incluido en un ordenador. Como ejemplo, el medio de grabación incluye al menos uno seleccionado del grupo que consiste en una ROM, una RAM, un registro, un CD-ROM, una cinta magnética, un disco duro, un disquete y un dispositivo de grabación de datos ópticos. Además, el sistema de códigos puede modularse en una señal portadora y almacenarse en una portadora de comunicación en un momento específico, y puede almacenarse y ejecutarse de forma distribuida en ordenadores conectados a través de una red. Además, los programadores del campo técnico al que pertenece la presente divulgación pueden deducir fácilmente los programas, códigos y segmentos funcionales para implementar las lógicas de control combinadas.
Mientras tanto, un vehículo de acuerdo con la presente divulgación puede incluir el aparato para estimar la capacidad libre de una batería como se ha descrito anteriormente. Al hacerlo, es posible estimar una capacidad libre de un paquete de baterías proporcionado en el vehículo.
Mientras tanto, un sistema de almacenamiento de energía de acuerdo con la presente divulgación puede incluir el aparato para estimar la capacidad libre de una batería como se ha descrito anteriormente. Al hacerlo, es posible estimar una capacidad libre de un paquete de baterías proporcionado en el sistema de almacenamiento de energía.
Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente no se implementan necesariamente mediante aparatos y métodos, sino que también pueden implementarse a través de un programa para realizar funciones correspondientes a la configuración de la presente divulgación o un medio de grabación en el que se graba el programa. Tal implementación puede realizarse fácilmente por los expertos en la materia a partir de la descripción anterior de las realizaciones.
La presente divulgación se ha descrito en detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones preferidas de la divulgación, se proporcionan solo a modo de ilustración, ya que varios cambios y modificaciones dentro del alcance de la divulgación serán evidentes para los expertos en la materia a partir de esta descripción detallada.
Además, los expertos en la materia pueden realizar muchas modificaciones y cambios a la presente divulgación descrita anteriormente sin apartarse de los aspectos técnicos de la presente divulgación, y la presente divulgación no se limita a las realizaciones descritas anteriormente, sino solo por el alcance de las reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (100) para estimar la capacidad libre de una batería (B), que comprende:
una unidad de detección (110) configurada para medir una tensión de una batería; y
un procesador (130) acoplado operativamente a la unidad de detección,
en donde el procesador está configurado para detectar los primeros puntos de inflexión de los primeros datos de tensión de SOC basándose en los primeros datos de tensión de SOC de la batería en los que se mapean un primer SOC de la batería y la tensión de la batería,
caracterizado por que
el procesador está configurado para determinar una primera región de SOC basándose en los primeros SOC correspondientes a los primeros puntos de inflexión, y por que
el procesador está configurado además para seleccionar segundos puntos de inflexión que satisfacen una condición de electrodo de atribución entre segundos puntos de inflexión detectados a partir de segundos datos de tensión de SOC de una media celda para cada uno de un electrodo positivo y un electrodo negativo de la batería, en donde se satisface la condición de electrodo de atribución cuando el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión detectado está incluido en la primera región de SOC, y por que
el procesador está configurado para estimar una capacidad libre de la media celda correspondiente a los segundos puntos de inflexión seleccionados usando una relación de SOC de un primer valor de diferencia de SOC entre primeros SOC correspondientes a los primeros puntos de inflexión y un segundo valor de diferencia de SOC entre segundos SOC de la media celda correspondiente a los segundos puntos de inflexión seleccionados, y por que el procesador está configurado además para aumentar o disminuir los segundos SOC correspondientes a los segundos puntos de inflexión seleccionados usando la relación de SOC de manera que se revisa el segundo SOC de la batería a un primer SOC revisado de la batería.
2. El aparato para estimar una capacidad libre de batería de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde el procesador está configurado para determinar que el segundo punto de inflexión satisface la condición de electrodo de atribución cuando el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión detectado está incluido en la primera región de SOC, y determinar que el segundo punto de inflexión no satisface la condición de electrodo de atribución cuando el segundo SOC correspondiente al segundo punto de inflexión detectado no está incluido en la primera región de SOC.
3. El aparato para estimar una capacidad libre de batería de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde el procesador está configurado para aumentar o disminuir una primera región de SOC completa de la media celda correspondiente a los segundos puntos de inflexión seleccionados usando la relación de SOC para que se revise la primera región de SOC completa a una primera región de SOC completa revisada.
4. El aparato para estimar una capacidad libre de batería de acuerdo con la reivindicación 3,
en donde el procesador está configurado para revisar la primera región de SOC completa revisada a una segunda región de SOC completa revisada usando un tercer valor de diferencia de SOC entre el primer SOC correspondiente a los primeros puntos de inflexión y el primer SOC revisado.
5. El aparato para estimar una capacidad libre de batería de acuerdo con la reivindicación 4,
en donde el procesador está configurado para calcular un cuarto valor de diferencia de SOC entre los SOC mínimos de la primera región de SOC completa y la segunda región de SOC completa revisada, y estimar el cuarto valor de diferencia de SOC como una primera capacidad libre de la media celda correspondiente a los segundos puntos de inflexión seleccionados.
6. El aparato para estimar una capacidad libre de batería de acuerdo con la reivindicación 4,
en donde el procesador está configurado para calcular un quinto valor de diferencia de SOC entre los SOC máximos de la primera región de SOC completa y la segunda región de SOC completa revisada, y estimar el quinto valor de diferencia de SOC como una segunda capacidad libre de la media celda correspondiente a los segundos puntos de inflexión seleccionados.
7. Un sistema de gestión de baterías, que comprende un aparato para estimar la capacidad libre de una batería de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Un vehículo, que comprende un aparato para estimar la capacidad libre de una batería de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
9. Un sistema de almacenamiento de energía, que comprende un aparato para estimar la capacidad libre de una batería de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
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