ES2950106T3 - Aparato, procedimiento, paquete de batería y sistema eléctrico para determinar información de electrodo de batería - Google Patents

Aparato, procedimiento, paquete de batería y sistema eléctrico para determinar información de electrodo de batería Download PDF

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Abstract

Se proporcionan un dispositivo y un método para decidir la información de los electrodos de una batería que comprende un primer electrodo y un segundo electrodo, y un paquete de baterías que comprende el dispositivo. El dispositivo comprende: una unidad sensora para medir el voltaje y la corriente de la batería; y un procesador. El procesador genera una curva V-dQ/dV basándose en el voltaje y la corriente de la batería. La curva V-dQ/dV muestra la correlación entre V (el voltaje de la batería) y dQ/dV (una relación de la variación (dQ) de una capacidad de almacenamiento con respecto a la variación (dV) del voltaje de la batería.). El procesador detecta una pluralidad de puntos característicos de la curva V-dQ/dV. El procesador decide la información asociada con el primer electrodo y el segundo electrodo, respectivamente, como información del electrodo basándose en la pluralidad de puntos característicos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato, procedimiento, paquete de batería y sistema eléctrico para determinar información de electrodo de batería Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un aparato y procedimiento para determinar información asociada con un electrodo positivo y un electrodo negativo incluidos en una batería, un paquete de batería que incluye el aparato y un sistema eléctrico.
Estado de la técnica
Recientemente, existe una demanda creciente espectacular de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles, y con el amplio desarrollo de vehículos eléctricos, acumuladores para almacenamiento de energía, robots y satélites, se están realizando muchos estudios sobre baterías de alto rendimiento que se pueden recargar repetidamente.
Actualmente, las baterías disponibles comercialmente incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías de litio y similares, y entre ellas, las baterías de litio tienen poco o ningún efecto de memoria y, por lo tanto, están ganando más atención que las baterías a base de níquel por sus ventajas de carga y descarga gratuitas, una tasa de autodescarga muy baja y una densidad de energía alta.
El rendimiento de la batería se deteriora gradualmente mientras la batería se carga y descarga repetidamente. Un ejemplo de un sistema de diagnóstico de deterioro se describe, por ejemplo, en los documentos US 2016/181833 A1 o US 2016/195589 A1. En consecuencia, para determinar el rendimiento de la batería, es necesario medir el potencial de electrodo de la batería. Se ha usado principalmente el procedimiento de medición de potencial del sistema de tres electrodos usando un electrodo de referencia.
El electrodo de referencia se usa cuando se hace un circuito de batería de medición de potencial para medir el potencial del electrodo positivo o el electrodo negativo incluido en la batería, y debería cumplir el requisito de que el electrodo de referencia no sea polarizable para mantener un valor de potencial constante a una temperatura constante. Además, se necesita un electrodo de referencia por batería, lo que a su vez requiere mucho tiempo en el proceso de fabricación de la batería.
Objeto de la invención
Problema técnico
La presente divulgación proporciona un aparato, un procedimiento, un paquete de batería y un sistema eléctrico para determinar la información de un electrodo de una batería según se define en las reivindicaciones independientes 1, 8, 9 y 10. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.
Solución técnica
Un aparato para determinar información de electrodo de una batería que incluye un primer electrodo y un segundo electrodo según un aspecto de la presente divulgación incluye una unidad de detección configurada para medir la tensión de la batería y la corriente de la batería, y un procesador acoplado de forma operativa a la unidad de detección.
El procesador está configurado para determinar la capacidad restante de la batería en base a la corriente de la batería. El procesador está configurado para convertir una curva Q-V que indica una relación entre la tensión de la batería y la capacidad restante de la batería en una curva V-dQ/dV que indica una relación entre la tensión de la batería y una relación de una cantidad de cambio de la capacidad restante con respecto a una cantidad de cambio de la tensión de la batería. El procesador está configurado para detectar una pluralidad de puntos característicos de la curva V-dQ/dV. El procesador está configurado para clasificar cada uno de la pluralidad de puntos característicos como un punto característico del primer electrodo o un punto característico del segundo electrodo. El procesador está configurado para determinar un tipo de material activo del primer electrodo y un tipo de material activo del segundo electrodo incluido en la batería como la información de electrodo en base al número de puntos característicos del primer electrodo y al número de puntos característicos del segundo electrodo.
El procesador está configurado para clasificar cada punto característico dispuesto en un intervalo de tensión igual o superior a una tensión de referencia predeterminada entre la pluralidad de puntos característicos como el punto característico del primer electrodo. El procesador está configurado para clasificar cada punto característico dispuesto en un intervalo de tensión menor que la tensión de referencia entre la pluralidad de puntos característicos como el segundo punto característico del electrodo.
El procesador puede configurarse para obtener una primera curva de capacidad-potencial de una batería de referencia a partir de una unidad de memoria acoplada de forma operativa al procesador. El procesador puede configurarse para determinar un potencial del primer electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo a partir de la primera curva de capacidadpotencial. El procesador puede configurarse para determinar un potencial del segundo electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del primer electrodo y el potencial del primer electrodo de la batería de referencia. La batería de referencia puede incluir el material activo del primer electrodo y el material activo del segundo electrodo.
El procesador puede configurarse para determinar el potencial del segundo electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo como la información de electrodo restando la tensión de cada punto característico del primer electrodo del potencial del primer electrodo de la batería de referencia.
El procesador puede configurarse para obtener una segunda curva de capacidad-potencial de la batería de referencia a partir de la unidad de memoria. El procesador puede configurarse para determinar un potencial del segundo electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo a partir de la segunda curva de capacidad-potencial. El procesador puede configurarse para determinar el potencial del primer electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del segundo electrodo y el potencial del segundo electrodo de la batería de referencia.
El procesador puede configurarse para determinar el potencial del primer electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la información de electrodo sumando la tensión de cada punto característico del segundo electrodo al potencial del segundo electrodo de la batería de referencia.
El procesador puede configurarse para determinar si el potencial del primer electrodo de la batería es válido en base al resultado de comparar el potencial del primer electrodo de la batería con un intervalo válido.
El procesador puede configurarse para emitir un mensaje que indica que el primer electrodo está en estado defectuoso cuando el potencial del primer electrodo de la batería está fuera del intervalo válido.
Un paquete de batería según otro aspecto de la presente divulgación puede incluir el aparato.
Un sistema eléctrico según todavía otro aspecto de la presente divulgación puede incluir el paquete de batería. Un procedimiento según otro aspecto de la presente divulgación es para determinar la información de electrodo de la batería usando el aparato. El procedimiento incluye generar la curva Q-V, convertir la curva Q-V en la curva V-dQ/dV, detectar la pluralidad de puntos característicos de la curva V-dQ/dV, clasificar cada uno de la pluralidad de puntos característicos como el punto característico del primer electrodo o el punto característico del segundo electrodo, y determinar el tipo del material activo del primer electrodo y el tipo del material activo del segundo electrodo incluido en la batería como la información de electrodo en base al número de los puntos característicos del primer electrodo y al número de los puntos característicos del segundo electrodo.
El procedimiento puede incluir además obtener una primera curva de capacidad-potencial y una segunda curva de capacidad-potencial para una batería de referencia en base al tipo del material activo del primer electrodo y al tipo del material activo del segundo electrodo, determinar un potencial del primer electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo a partir de la primera curva de capacidad-potencial, determinar un potencial del segundo electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del primer electrodo y al potencial del primer electrodo de la batería de referencia, determinar un potencial del segundo electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la segunda curva de capacidad-potencial, y determinar un potencial del primer electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del segundo electrodo y al potencial del segundo electrodo de la batería de referencia.
El procedimiento puede incluir además emitir un mensaje que indica que por lo menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo de la batería está en estado defectuoso cuando el potencial del primer electrodo de la batería está fuera de un primer intervalo válido o el potencial del segundo electrodo de la batería está fuera de un segundo intervalo válido.
Efectos ventajosos
Según la presente divulgación, resulta posible determinar información asociada con un electrodo positivo y un electrodo negativo de una batería sin usar un electrodo de referencia, a través del análisis de una pluralidad de puntos característicos en una curva V-dQ/dV de la batería generada en base a la tensión y la corriente de la batería. Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la materia pueden entender claramente otros efectos a partir de las reivindicaciones adjuntas.
Descripción de las figuras
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la descripción detallada de la presente divulgación descrita a continuación, sirven para proporcionar una mayor comprensión de los aspectos técnicos de la presente divulgación y, por lo tanto, la presente divulgación no debería interpretarse como limitada a los dibujos.
La figura 1 es un diagrama que muestra una configuración de un aparato para determinar información de electrodo de una batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es un gráfico ejemplar que muestra una curva Q-V que indica una relación entre la tensión y la capacidad restante de una batería.
La figura 3 es un gráfico ejemplar que muestra una curva V-dQ/dV obtenida a partir de la curva Q-V de la figura 2. La figura 4 es un gráfico ejemplar que muestra la curva V-dQ/dV suavizada de la figura 3.
Las figuras 5 y 6 son gráficos de referencia para describir una relación entre una curva Q-V de una batería y una primera curva de capacidad-potencial y una segunda curva de capacidad-potencial de una batería de referencia específica.
Las figuras 7 y 8 son diagramas de flujo de un procedimiento para determinar información de electrodo de una batería según otra realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de la invención
En lo sucesivo, se describirán en detalle las realizaciones preferidas de la presente divulgación en referencia a los dibujos adjuntos. Antes de entrar en la descripción, debe entenderse que los términos usados o palabras usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a los significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse en base a los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación según el principio de que el autor de la invención puede definir los términos apropiadamente para la mejor explicación.
Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones que se muestran en los dibujos son solo una realización más preferida de la presente divulgación, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que una variedad de otros equivalentes y modificaciones podría hacerse a la misma en el momento de presentar la solicitud.
Además, al describir la presente divulgación, cuando se considere que una determinada descripción detallada de elementos o funciones conocidas relevantes hace que el objeto clave de la presente divulgación sea ambiguo, se omite la descripción detallada en el presente documento.
Los términos que incluyen el número ordinal tal como "primero", "segundo" y similares, se usan para distinguir un elemento de otro entre diversos elementos, pero no pretenden limitar los elementos por los términos.
A menos que el contexto indique claramente lo contrario, se ha de entender que el término "comprende" o "incluye" cuando se usa en esta memoria descriptiva, especifica la presencia de los elementos expresados, pero no excluye la presencia o adición de uno o más de otros elementos. Además, el término <unidad de control> como se usa en el presente documento se refiere a una unidad de procesamiento de por lo menos una función u operación, y esto puede implementarse mediante hardware o software solo o en combinación.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, se entenderá también que cuando se hace referencia a un elemento como "conectado a" otro elemento, puede estar conectado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios.
La figura 1 es un diagrama que muestra una configuración de un aparato para determinar información de electrodo de una batería según una realización de la presente divulgación, la figura 2 es un gráfico ejemplar que muestra una curva Q-V que indica una relación entre la tensión y la capacidad restante de la batería; la figura 3 es un gráfico ejemplar que muestra una curva V-dQ/dV obtenida a partir de la curva Q-V de la figura 2, la figura 4 es un gráfico ejemplar que muestra la curva V-dQ/dV suavizada de la figura 3 y las figuras 5 y 6 son gráficos de referencia para describir una relación entre la curva Q-V de la batería y una primera curva de capacidad-potencial y una segunda curva de capacidad-potencial de una batería de referencia específica.
En primer lugar, con referencia a la figura 1, un sistema eléctrico C puede incluir un paquete 1 de batería. El aparato 100 puede estar incluido en el paquete 1 de batería que incluye una batería B. La batería B incluye un primer electrodo y un segundo electrodo. El aparato 100 puede conectarse eléctricamente a la batería B y puede estimar respectivamente un potencial del primer electrodo y un potencial del segundo electrodo de la batería B. El potencial del primer electrodo de la batería B puede ser un potencial redox del primer electrodo (por ejemplo, el electrodo positivo) de la batería B. El potencial del segundo electrodo de la batería B puede ser un potencial redox del segundo electrodo (por ejemplo, el electrodo negativo) de la batería B.
El aparato 100 puede incluirse en un sistema de gestión de batería (BMS) (no se muestra) proporcionado en el paquete 1 de batería.
El aparato 100 puede incluir una unidad 110 de detección, una unidad 120 de memoria y un procesador 130. El aparato 100 puede incluir además una unidad 140 de notificación.
La batería B puede incluir una pluralidad de celdas unitarias conectadas eléctricamente en serie y/o en paralelo. Por supuesto, la batería B que incluye solo una celda unitaria cae dentro del alcance de la presente divulgación. La celda unitaria no se limita a un tipo en particular e incluye cualquier tipo que se pueda recargar repetidamente. Por ejemplo, la celda unitaria puede ser una batería de polímero de litio de tipo bolsa.
La batería B puede acoplarse o separarse del sistema eléctrico C a través de un terminal positivo (+), un terminal negativo (- y un terminal de comunicación CO M del paquete 1 de batería. El sistema eléctrico C puede ser, por ejemplo, un vehículo eléctrico, un vehículo eléctrico híbrido, un objeto volador no tripulado tal como un dron, un sistema de almacenamiento de energía (ESS que es conectable eléctricamente a una red eléctrica, un cargador o un dispositivo móvil.
La unidad 110 de detección está de forma operativa acoplada al procesador 130. Es decir, la unidad 110 de detección puede configurarse para transmitir una señal eléctrica al procesador 130 o recibir una señal eléctrica del procesador 130. La unidad 110 de detección puede incluir un sensor de corriente configurado para medir la corriente de la batería B y un sensor de tensión configurado para medir la tensión de la batería B. La unidad 110 de detección puede medir la tensión aplicada entre un terminal positivo y un terminal negativo de la batería B y la corriente que entra o sale de la batería B repetidamente en un ciclo predeterminado, y emite una señal de medición que indica la tensión medida y la corriente medida al procesador 130.
El procesador 130 puede convertir la señal de medición recibida de la unidad 110 de detección en un valor digital que indica tanto la tensión como la corriente de la batería B a través del procesamiento de señales, y almacenar el valor digital en la unidad 120 de memoria.
La unidad 120 de memoria es un dispositivo de memoria de semiconductor y graba, borra y actualiza los datos generados por el procesador 130 y almacena una pluralidad de códigos de programa proporcionados para estimar por lo menos uno del potencial del primer electrodo y el potencial del segundo electrodo de la batería B. Además, la unidad 120 de memoria puede almacenar valores de parámetros predeterminados usados cuando se pone en práctica la presente divulgación.
La unidad 120 de memoria no se limita a un tipo particular e incluye cualquier dispositivo de memoria de semiconductor conocido por poder grabar, borrar y actualizar datos. Por ejemplo, la unidad 120 de memoria puede ser DRAM, SDRAM, memoria flash, RO M, EEPRO M y registro. La unidad 120 de memoria 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 dispositivo de memoria inactivo, tal como una memoria flash o un disco duro. La unidad 120 de memoria está de forma operativa acoplada al procesador 130. La unidad 120 de memoria puede estar separada físicamente del procesador 130, y la unidad 120 de memoria y el procesador 130 pueden estar integrados en uno.
El procesador 130 puede controlar la corriente de la batería B para que la batería B se cargue o descargue con la corriente (es decir, corriente constante) de un valor de corriente preestablecido. El procesador 130 puede estimar la capacidad restante de la batería B en un ciclo predeterminado integrando la corriente de la batería B a lo largo del tiempo. La capacidad restante de la batería B puede referirse a la cantidad de carga eléctrica almacenada en la batería B.
En este caso, el valor de corriente preestablecido (es decir, la magnitud de la corriente constante) puede calcularse mediante el procesador 130 usando la siguiente Ecuación 1.
<Ecuación 1>
Ic = a x Cn
Aquí Ic puede ser la magnitud de la corriente constante, a puede ser una constante de 1 o menos (por ejemplo, 0,6) y Cn puede ser la magnitud de la corriente nominal de la batería B.
El procesador 130 puede estimar la capacidad restante de la batería B en el ciclo predeterminado en base a un periodo de tiempo durante el cual la batería B se carga o descarga con la corriente del valor de corriente preestablecido. Por ejemplo, el procesador 130 puede calcular la capacidad restante de la batería B repetidamente en el ciclo predeterminado usando el procedimiento de integración actual. Por supuesto, el procedimiento de cálculo de la capacidad restante de la batería B no se limita al procedimiento de integración actual.
El procesador 130 puede generar una curva de tensión-capacidad restante de la batería B en base al resultado de proyectar la capacidad restante de la batería B y la tensión de la batería B que se obtienen en el ciclo predeterminado.
Aquí, la tensión de la batería B puede ser una tensión de circuito abierto (O CV) de la batería B.
Como se muestra en la figura 2, la curva de tensión-capacidad restante (denominada en lo sucesivo, "curva V-Q" o "curva Q-V") de la batería B puede representarse de forma que defina una relación entre la capacidad restante Q y la tensión V de la batería B.
La curva V-Q puede almacenarse en la unidad 120 de memoria en forma de una función que aproxima la capacidad restante de la batería B en función de la tensión de la batería B con una curva. De forma alternativa, la curva V-Q puede almacenarse en la unidad 120 de memoria en forma de una tabla de consulta.
El procesador 130 convierte la curva V-Q (o una función correspondiente a la curva V-Q) de la batería B en una curva V-dQ/dV. El dQ/dV es una relación de una cantidad de cambio dQ de la capacidad restante de la batería B con respecto a una cantidad de cambio dV de la tensión de la batería B. Es decir, el procesador 130 puede generar V-dQ/dV que se muestra en la figura 3 diferenciando la curva V-Q (o una función correspondiente a la curva V-Q) con respecto a la tensión V de la batería B. La V-dQ/dV es una curva que indica una relación entre la tensión V y dQ/dV de la batería B.
Posteriormente, el procesador 130 puede detectar una pluralidad de puntos característicos (por ejemplo, un punto máximo local, un punto mínimo local y un punto de inflexión) en la curva V-dQ/dV. Cada punto característico detectado a partir de la curva V-dQ/dV puede corresponder respectivamente a un orden específico entre todos los puntos característicos que aparecen en la curva V-dQ/dV. Por ejemplo, cuando el procesador 130 está configurado para detectar tres puntos característicos de la curva V-dQ/dV, los tres puntos característicos pueden ser un i-ésimo punto máximo local, un m-ésimo punto máximo local y un n-ésimo punto mínimo local en la curva V-dQ/dV en orden descendente de la capacidad restante de cada uno de los tres puntos característicos.
Antes de detectar la pluralidad de puntos característicos en la curva V-dQ/dV, el procesador 130 puede eliminar un componente de ruido de la curva V-dQ/dV de la figura 3 utilizando un filtro de ruido. Como resultado, la curva V-dQ/dV de la figura 3 puede suavizarse como se muestra en la figura 4. A través de esto, resulta posible prevenir un fenómeno en el que un punto característico se detecta incorrectamente a partir de la curva V-dQ/dV de la figura 3 a causa del componente de ruido presente en el V-dQ/dV de la figura 3, lo que mejora la exactitud en la detección de puntos característicos. Por supuesto, el suavizado de la curva V-dQ/dV de la figura 3 es un proceso opcional, y en lugar de la curva V-dQ/dV de la figura 4, el procesador 130 puede detectar la pluralidad de puntos característicos de la curva V-dQ/dV de la figura 3. De aquí en adelante, por conveniencia de la descripción, se supone que la pluralidad de puntos característicos se detecta a partir de la curva V-dQ/dV de la figura 4. En detalle, el procesador 130 puede detectar cada punto en la curva V-dQ/dV donde el coeficiente diferencial de segundo orden de la curva V-Q (o una función correspondiente a la curva V-Q) de la batería B es 0 como el punto característico de la curva V-dQ/dV. En un ejemplo, el procesador 130 puede detectar cada punto en la curva V-dQ/dV donde aumenta la relación entre la cantidad de cambio dQ de la capacidad restante de la batería B y la cantidad de cambio dV de la tensión de la batería B y luego disminuye como el punto característico (punto máximo local).
En otro ejemplo, el procesador 130 puede detectar cada punto en la curva V-dQ/dV donde disminuye la relación entre la cantidad de cambio dQ de la capacidad restante de la batería B y la cantidad de cambio dV de la tensión de la batería B y luego aumenta como el punto característico (punto mínimo local).
Cada punto característico puede indicarse como un par de la tensión V de la batería B y la capacidad restante Q (o dQ/dV) en esa tensión V.
La figura 4 muestra un ejemplo de ocho puntos característicos Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6, Ic1, Ic2 dispuestos en la curva V-dQ/dV, detectada por el procesador 130.
El procesador 130 puede clasificar cada uno de los puntos característicos Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6, Ic1, Ic2 como uno cualquiera de un punto característico del primer electrodo y un punto característico del segundo electrodo en base a un resultado de comparación entre la tensión de cada punto característico y una tensión de referencia predeterminada.
En detalle, cuando la tensión de un punto característico específico entre los puntos característicos Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ias, Ia6, Ic1, Ic2 es igual o mayor que la tensión de referencia predeterminada, el procesador 130 clasifica el punto característico específico como el punto característico del primer electrodo. Por el contrario, cuando la tensión del punto característico específico es menor que la tensión de referencia predeterminada, el procesador 130 clasifica el punto característico específico como el punto característico del segundo electrodo en lugar del punto característico del primer electrodo.
El punto característico del primer electrodo puede ser un punto característico detectado por las propiedades electroquímicas de un material activo (denominado en lo sucesivo "material activo del primer electrodo") usado para fabricar el primer electrodo de la batería B. Mientras que la batería B se deteriora, el potencial del primer electrodo de la batería B en la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo puede ser constante.
El punto característico del segundo electrodo puede ser un punto característico detectado por las propiedades electroquímicas de un material activo (denominado en lo sucesivo "material activo del segundo electrodo") usado para fabricar el segundo electrodo de la batería B. Mientras que la batería B se deteriora, el potencial del segundo electrodo de la batería B en la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo puede ser constante.
Suponga que la tensión de referencia predeterminada es de 3,8 voltios. Entre los puntos característicos que Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6, Ic1, Ic2, el procesador 130 puede clasificar los puntos característicos Ic1, Ic2 dispuestos en el intervalo de tensión igual o mayor que la tensión de referencia predeterminada como el punto característico del primer electrodo. Entre los puntos característicos que Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6, Ic1, Ic2, el procesador 130 puede clasificar los puntos característicos Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6 dispuesto en el intervalo de tensión menor que la tensión de referencia predeterminada como el punto característico del segundo electrodo. El procesador 130 puede determinar el tipo del material activo del primer electrodo y el tipo del material activo del segundo electrodo incluido en la batería B en base a los puntos característicos Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6, Ic1, Ic2. En detalle, el procesador 130 puede determinar el tipo de material activo del primer electrodo y el tipo de material activo del segundo electrodo de la batería B en base al número de puntos característicos del primer electrodo y el número de puntos característicos del segundo electrodo.
Con esta finalidad, la unidad 120 de memoria puede almacenar previamente una tabla de consulta (denominada "tabla de lista de materiales activos") en la que se proyectan el número de puntos característicos del primer electrodo, el número de puntos característicos del segundo electrodo, el tipo del material activo del primer electrodo y el tipo del material activo del segundo electrodo.
Como en el ejemplo anterior, cuando el número de puntos característicos del primer electrodo es 2 y el número de puntos característicos del segundo electrodo es 6, el procesador 130 puede obtener "LiMO 2" y "SO 2" como el tipo de material activo del primer electrodo y el tipo de material activo del segundo electrodo incluido en la batería B de la tabla de la lista de materiales activos, usando el número de puntos característicos del primer electrodo y el número de puntos característicos del segundo electrodo como un primer índice y un segundo índice respectivamente. Por supuesto, cuando el número de puntos característicos del primer electrodo no es 2 o el número de puntos característicos del segundo electrodo no es 6, en lugar de "LiMO 2", se puede obtener un tipo diferente de material activo como material activo del primer electrodo de la batería B, o en lugar de "SO 2", se puede obtener un tipo diferente de material activo como material activo del segundo electrodo de la batería B.
La unidad 120 de memoria puede almacenar previamente por lo menos uno de una primera curva de capacidadpotencial y una segunda curva de capacidad-potencial para cada una de una pluralidad de baterías de referencia en forma de una tabla de consulta. Cada batería de referencia se distingue de la otra batería de referencia en base al tipo de material activo de electrodo positivo y el tipo de material activo de electrodo negativo incluido en la misma. Es decir, cada batería de referencia puede incluir un tipo diferente de material activo de electrodo positivo del material activo de electrodo positivo incluido en la otra batería de referencia, o un tipo diferente de material activo de electrodo negativo del material activo de electrodo negativo incluido en la otra batería de referencia.
El procesador 130 puede obtener, a partir de la unidad 120 de memoria, la primera curva de capacidad-potencial y la segunda curva de capacidad-potencial para cualquier batería de referencia (denominada en lo sucesivo "batería de referencia específica") que tenga el mismo tipo de material activo del primer electrodo y material activo de segundo electrodo como la batería B entre la pluralidad de baterías de referencia.
Las figuras 5 y 6 muestran la primera curva de capacidad-potencial Dr1 y la segunda curva de capacidad-potencial Dr2 para la batería de referencia específica, junto con la curva Q-V Db de la batería B. La curva Q-V Db puede mostrarse con el eje horizontal y el eje vertical siendo el eje vertical y el eje horizontal de la curva V-Q que se muestra en la figura 2 respectivamente.
La primera curva de capacidad-potencial Dr1 para la batería de referencia específica indica una relación entre el potencial del primer electrodo y la capacidad restante de la batería de referencia específica antes del deterioro (por ejemplo, comienzo de la vida útil (BO L)). El potencial del primer electrodo de la batería de referencia específica puede ser un potencial redox del primer electrodo (por ejemplo, el electrodo positivo) de la batería de referencia específica.
La segunda curva de capacidad-potencial Dr2 para la batería de referencia específica indica una relación entre el potencial del segundo electrodo y la capacidad restante de la batería de referencia específica antes del deterioro. El potencial del segundo electrodo de la batería de referencia específica puede ser un potencial redox del segundo electrodo (por ejemplo, el electrodo negativo) de la batería de referencia específica.
El procesador 130 puede leer el potencial del primer electrodo o el potencial del segundo electrodo de la batería de referencia específica correspondiente a la capacidad restante de cada uno de los puntos característicos Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6, Ic1, Ic2.
Como se muestra en la figura 5, el procesador 130 puede leer la capacidad restante y la tensión de cada uno de los puntos Ic1, Ic2 característicos del primer electrodo de la figura 4 a partir de la curva Q-V Db.
Posteriormente, el procesador 130 puede determinar el potencial del segundo electrodo de la batería B correspondiente a cada lectura de capacidad restante restando la tensión de los puntos característicos del primer electrodo Ic1, Ic2 correspondiente a cada lectura de capacidad restante del potencial del primer electrodo de la batería de referencia específica correspondiente a cada lectura de capacidad restante. El procesador 130 puede calcular el potencial del segundo electrodo de la batería B correspondiente a la capacidad restante Q usando la siguiente Ecuación 2.
<Ecuación 2>
Vr2(Q) = Vr1(Q) - Vb1(Q)
Aquí, Vr1(Q) es el potencial del primer electrodo ('■' en la figura 5) de la batería de referencia específica correspondiente a la capacidad restante Q, Vb1(Q) es la tensión ('•' en la figura 5) del punto característico del primer electrodo correspondiente a la capacidad restante Q, y Vr2(Q) es el potencial del segundo electrodo ('▲' en la figura 5) de la batería B correspondiente a la capacidad restante Q.
El procesador 130 puede determinar Vr2(Q) como el potencial de electrodo negativo de la batería B correspondiente a la capacidad restante Q, y Vr1(Q) como el potencial de electrodo positivo de la batería B correspondiente a la capacidad restante Q.
Mientras tanto, como se muestra en la figura 6, el procesador 130 puede leer la capacidad restante y la tensión de cada punto característico de segundo electrodo Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6 entre los puntos característicos Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6, Ic1, Ic2 a partir de la curva Q-V Db de la batería B.
El procesador 130 puede determinar el potencial del primer electrodo de la batería B correspondiente a cada lectura de la capacidad restante sumando el potencial del segundo electrodo de la batería de referencia específica correspondiente a cada lectura de capacidad restante a la tensión de los puntos característicos del segundo electrodo Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6 correspondiente a cada lectura de capacidad restante. El procesador 130 puede calcular el potencial del primer electrodo de la batería B correspondiente a la capacidad restante Q usando la siguiente Ecuación 3.
<Ecuación 3>
VQ1(Q) = VQ2(Q) VB2(Q)
Aquí, Vq2(Q) es el potencial del segundo electrodo ('■' en la figura 6) de la batería de referencia específica correspondiente a la capacidad restante Q, Vb2(Q) es la tensión ('•' en la figura 6) del punto característico del segundo electrodo correspondiente a la capacidad restante Q, y Vq1(Q) es el potencial del primer electrodo ('▲' en la figura 6) de la batería B correspondiente a la capacidad restante Q.
El procesador 130 puede determinar Vq1(Q) como el potencial de electrodo positivo de la batería B correspondiente a la capacidad restante Q, y Vq2(Q) como el potencial de electrodo negativo de la batería B correspondiente a la capacidad restante Q.
Según la descripción hecha con referencia a las figuras 5 y 6, resulta posible estimar con exactitud cada uno del potencial de electrodo positivo y el potencial de electrodo negativo de la batería B sin usar un electrodo de referencia, midiendo la tensión y la corriente de la batería B.
Mientras tanto, el procesador 130 puede comparar el potencial de electrodo (es decir, el potencial del primer electrodo o el potencial del segundo electrodo) de la batería B con un intervalo válido y diagnosticar si el potencial de electrodo de la batería B es válido en base al resultado de la comparación. Cuando el potencial de electrodo de la batería B no está situado en el intervalo válido, el procesador 130 puede determinar que el potencial de electrodo de la batería B no es válido. El potencial de electrodo inválido de la batería B puede indicar que por lo menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo de la batería B se deteriora más allá de un nivel predeterminado, por lo que la batería B tiene que sustituirse por una nueva.
El procesador 130 puede establecer el intervalo válido haciendo referencia a la primera curva de capacidad-potencial Dr1 y a la segunda curva de capacidad-potencial Dr2 de la batería de referencia específica.
En detalle, el procesador 130 puede leer el potencial del primer electrodo de la batería de referencia específica correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6 a partir de la primera curva de capacidad-potencial Dr1. Posteriormente, el procesador 130 puede establecer un primer intervalo válido (por ejemplo, 3,9-4,2 voltios) en base al potencial del primer electrodo leído de la batería de referencia específica. El procesador 130 puede comparar el potencial del primer electrodo de la batería B con el primer intervalo válido y diagnosticar si el potencial del primer electrodo de la batería B es válido. Por ejemplo, cuando el potencial del primer electrodo de la batería B está fuera del primer intervalo válido, se puede diagnosticar que el primer electrodo de la batería B está en estado defectuoso.
El procesador 130 puede leer el potencial del segundo electrodo de la batería de referencia específica correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo IC1, IC2 a partir de la segunda curva de capacidad-potencial Dr2. Posteriormente, el procesador 130 puede establecer un segundo intervalo válido (por ejemplo, 0,03-0,2 voltios) en base al potencial del segundo electrodo de la batería de referencia específica. El procesador 130 puede comparar el potencial del segundo electrodo de la batería B con el segundo intervalo válido y diagnosticar si el potencial del segundo electrodo de la batería B es válido. Por ejemplo, cuando el potencial del segundo electrodo de la batería B está fuera del segundo intervalo válido, se puede diagnosticar que el segundo electrodo de la batería B está en estado defectuoso.
De forma alternativa, el primer intervalo válido y el segundo intervalo válido pueden preestablecerse.
El procesador 130 puede transmitir un mensaje que indica la información de electrodo de la batería B al sistema eléctrico C a través del terminal de comunicación CO M. La unidad 140 de notificación puede acoplarse de forma operativa al procesador 130. La unidad 140 de notificación puede incluir por lo menos uno de unidad de visualización para visualizar visualmente la información de electrodo de la batería B (por ejemplo, símbolo, figura, imagen) y un dispositivo de altavoz para emitir de forma audible la información de electrodo de la batería B, en respuesta al mensaje recibido del procesador 130.
El procesador 130 puede incluir de forma selectiva un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC), un conjunto de chips, un circuito lógico, un registro, un módem de comunicación y un dispositivo de procesamiento de datos conocido en la técnica para ejecutar diversas lógicas de control. Por lo menos una de las diversas lógicas de control que pueden ser ejecutadas por el procesador 130 puede combinarse, y las lógicas de control combinadas pueden escribirse en sistemas de codificación legibles por ordenador y almacenarse en medios de grabación legibles por ordenador. El medio de grabación no se limita a un tipo particular e incluye cualquier tipo al que pueda acceder el procesador 130 incluido en el ordenador. Por ejemplo, los medios de grabación pueden incluir por lo menos uno seleccionado del grupo que consiste en RO M, RAM, registro, CD-RO M, cinta magnética, disco duro, disquete y un dispositivo óptico de grabación de datos. Además, el sistema de codificación puede modularse en una señal portadora e incluirse en una portadora de comunicación en un momento específico, y puede almacenarse y ejecutarse en ordenadores conectados por medio de una red de forma distribuida. Además, los programas, códigos y segmentos funcionales para implementar las lógicas de control combinadas pueden deducirse fácilmente por programadores en el campo técnico perteneciente a la presente divulgación.
Las figuras 7 y 8 son diagramas de flujo de un procedimiento para determinar información de electrodo de una batería según otra realización de la presente divulgación.
En referencia a las figuras 1 a 8, en la etapa S700, el procesador 130 determina la tensión V y la capacidad restante Q de la batería B en base a la señal de medición de la unidad 110 de detección. Los datos que indican V y Q determinados en la etapa S700 pueden almacenarse en la unidad 120 de memoria en un ciclo predeterminado. En la etapa S710, el procesador 130 determina si se determina la capacidad restante correspondiente a un intervalo de tensión predeterminado (por ejemplo, una tensión de descarga final ~ ~ una tensión de carga final). Cuando un valor de la etapa S710 es "Sí", se puede realizar la etapa S720. Cuando el valor de la etapa S710 es "No", la etapa S700 se puede realizar de nuevo.
En la etapa S720, el procesador 130 genera una curva Q-V (véase la figura 2, etc.) que indica una relación entre la tensión y la capacidad restante de la batería B.
En la etapa S730, el procesador 130 convierte la curva Q-V de la batería B en una curva V-dQ/dV (véase la figura 4, etc.).
En la etapa S740, el procesador 130 detecta una pluralidad de puntos característicos a partir de la curva V-dQ/dV.
En la etapa S750, el procesador 130 clasifica cada uno de la pluralidad de puntos característicos como un punto característico del primer electrodo o un punto característico del segundo electrodo.
En la etapa S760, el procesador 130 determina el tipo de material activo del primer electrodo y el tipo de material activo del segundo electrodo incluidos en la batería B como información de electrodo en base al número de puntos característicos del primer electrodo y al número de puntos característicos del segundo electrodo. Después de la etapa S760, el procedimiento puede finalizar o pasar a la etapa S800.
En la etapa S800, el procesador 130 obtiene una primera curva de capacidad-potencial y una segunda curva de capacidad-potencial para una batería de referencia a partir de la unidad 120 de memoria. La batería de referencia es una batería que tiene los mismos tipos de material activo del primer electrodo y material activo del segundo electrodo que la batería B.
En la etapa S810, el procesador 130 determina el potencial del primer electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo a partir de la primera curva de capacidad-potencial.
En la etapa S820, el procesador 130 determina el potencial del segundo electrodo de la batería B correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del primer electrodo y el potencial del primer electrodo de la batería de referencia.
En la etapa S830, el procesador 130 determina el potencial del segundo electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo a partir de la segunda curva de capacidad-potencial.
En la etapa S840, el procesador 130 determina el potencial del primer electrodo de la batería B correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del segundo electrodo y el potencial del segundo electrodo de la batería de referencia.
En la etapa S850, el procesador 130 determina si el potencial del primer electrodo de la batería B está dentro del primer intervalo válido y si el potencial del segundo electrodo de la batería B está dentro del segundo intervalo válido. Cuando un valor de la etapa S850 es "Sí", se puede realizar la etapa S860. Cuando el valor de la etapa S850 es "No", se puede realizar la etapa S870.
En la etapa S860, el procesador 130 emite un primer mensaje. El primer mensaje puede indicar que el primer electrodo y el segundo electrodo de la batería B están en buen estado.
En la etapa S870, el procesador 130 emite un segundo mensaje. El segundo mensaje puede indicar que por lo menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo de la batería B está en estado defectuoso.
Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente en el presente documento no se implementan solo a través del aparato y procedimiento, y pueden implementarse a través de programas que realizan las funciones correspondientes a las configuraciones de las realizaciones de la presente divulgación o medios de grabación que tienen los programas grabados en ellos, y esta implementación puede lograrse fácilmente por parte de los expertos en la materia a partir de la divulgación de las realizaciones descritas previamente.
<Descripción de los números de referencia>
C: Sistema eléctrico
1: Paquete de batería
B: Batería
100: Aparato
110: Unidad de detección
120: Unidad de memoria
130: Procesador
140: Unidad de notificación

Claims (12)

REIVINDICACIO NES
1. Un aparato (100) para determinar información de electrodo de una batería (B) que incluye un primer electrodo y un segundo electrodo, comprendiendo el aparato:
una unidad (110) de detección configurada para medir una tensión (V) de la batería y una corriente de la batería; y un procesador (130) acoplado de forma operativa a la unidad de detección,
en el que el procesador está configurado para:
determinar la capacidad restante (Q) de la batería en base a la corriente de la batería, convertir una curva Q-V que indica una relación entre la tensión de la batería y la capacidad restante de la batería en una curva V-dQ/dV que indica una relación entre la tensión de la batería y una relación de una cantidad de cambio de la capacidad restante con respecto a una cantidad de cambio de la tensión de la batería,
detectar una pluralidad de puntos característicos (Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ia5, Ia6, Ic1, Ic2) de la curva V-dQ/dV, caracterizado por que el procesador está configurado para:
clasificar cada punto característico (Ic1, Ic2) dispuestos en un intervalo de tensión igual o superior a una tensión de referencia predeterminada entre la pluralidad de puntos característicos como un punto característico del primer electrodo, clasificar cada punto característico (Ia1, Ia2, Ia3, Ia4, Ias, Ia6) dispuesto en un intervalo de tensión menor que la tensión de referencia entre la pluralidad de puntos característicos como un segundo punto característico del electrodo, y determinar un tipo de material activo del primer electrodo y un tipo de material activo del segundo electrodo incluido en la batería como la información de electrodo en base al número de puntos característicos del primer electrodo y el número de puntos característicos del segundo electrodo.
2. El aparato según la reivindicación 1, en el que el procesador está configurado para:
obtener una primera curva de capacidad-potencial (Dr1) de una batería de referencia a partir de una unidad (120) de memoria acoplada de forma operativa al procesador,
determinar un potencial del primer electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo a partir de la primera curva de capacidad-potencial, y determinar un potencial del segundo electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo como la información de electrodo en base a una tensión de cada punto característico del primer electrodo y el potencial del primer electrodo de la batería de referencia, y en el que la batería de referencia incluye el material activo del primer electrodo y el material activo del segundo electrodo.
3. El aparato según la reivindicación 2, en el que el procesador está configurado para determinar el potencial del segundo electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo como la información de electrodo restando la tensión de cada punto característico del primer electrodo del potencial del primer electrodo de la batería de referencia.
4. El aparato según la reivindicación 2, en el que el procesador está configurado para:
obtener una segunda curva de capacidad-potencial (Dr2) de la batería de referencia a partir de la unidad de memoria, determinar un potencial del segundo electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo a partir de la segunda curva de capacidad-potencial, y determinar el potencial del primer electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del segundo electrodo y el potencial del segundo electrodo de la batería de referencia.
5. El aparato según la reivindicación 4, en el que el procesador está configurado para determinar el potencial del primer electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la información de electrodo sumando la tensión de cada punto característico del segundo electrodo al potencial del segundo electrodo de la batería de referencia.
6. El aparato según la reivindicación 4, en el que el procesador está configurado para determinar si el potencial del primer electrodo de la batería es válido en base al resultado de comparar el potencial del primer electrodo de la batería con un intervalo válido.
7. El aparato según la reivindicación 6, en el que el procesador está configurado para emitir un mensaje que indica que el primer electrodo de la batería está defectuoso cuando el potencial del primer electrodo de la batería está fuera de un primer intervalo válido.
8. Un paquete (1) de batería que comprende el aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Un sistema eléctrico (C) que comprende el paquete de batería según la reivindicación 8.
10. Un procedimiento para determinar la información de electrodo de la batería usando el aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo el procedimiento:
generar (S720) la curva Q-V;
convertir (S730) la curva Q-V en la curva V-dQ/dV;
detectar (S740) la pluralidad de puntos característicos (Ia1 , Ia2, Ia3, Ia4, Ias, Ias, Ic1, Ic2) a pa caracterizado por que el procedimiento comprende:
clasificar (S750) cada punto característico (Ic1, Ic2) dispuesto en el intervalo de tensión igual o superior a una tensión de referencia predeterminada entre la pluralidad de puntos característicos como el punto característico del primer electrodo, y
clasificar (S750) cada punto característico (Ia1 , Ia2, Ia3, Ia4, Ias, Ia6) dispuesto en el intervalo de tensión menor que la tensión de referencia entre la pluralidad de puntos característicos como el segundo punto característico del electrodo; y determinar (S760) el tipo de material activo del primer electrodo y el tipo de material activo del segundo electrodo incluidos en la batería como la información de electrodo en base al número de puntos característicos del primer electrodo y el número de puntos característicos del segundo electrodo.
11. El procedimiento según la reivindicación 10 que además comprende:
obtener (S800) una primera curva de capacidad-potencial y una segunda curva de capacidad-potencial para una batería de referencia en base al tipo de material activo del primer electrodo y el tipo de material activo del segundo electrodo;
determinar (S810) un potencial del primer electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo a partir de la primera curva de capacidad-potencial; determinar (S820) un potencial del segundo electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del primer electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del primer electrodo y el potencial del primer electrodo de la batería de referencia;
determinar (S830) un potencial del segundo electrodo de la batería de referencia correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la segunda curva de capacidad-potencial; y
determinar (S840) un potencial del primer electrodo de la batería correspondiente a la capacidad restante de cada punto característico del segundo electrodo como la información de electrodo en base a la tensión de cada punto característico del segundo electrodo y el potencial del segundo electrodo de la batería de referencia.
12. El procedimiento según la reivindicación 11 que además comprende:
emitir (S860, S870) un mensaje que indica que por lo menos uno del primer electrodo y el segundo electrodo de la batería está en estado defectuoso cuando el potencial del primer electrodo de la batería está fuera de un primer intervalo válido o el potencial del segundo electrodo de la batería está fuera de un segundo intervalo válido.
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