ES2960033T3 - Aparato y procedimiento para diagnosticar el grado de deterioro de una batería - Google Patents

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Young-Deok Kim
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Abstract

Un dispositivo de diagnóstico del grado de degradación de la batería según una realización de la presente invención comprende: una unidad de medición configurada para medir voltajes de múltiples celdas de batería respectivas y generar múltiples piezas de información de voltaje para la pluralidad de voltajes medidos en cada uno de los múltiples ciclos en los que se descargan y se realizan las cargas; y una unidad de control configurada para: recibir las múltiples piezas de información de voltaje; basándose en las tensiones de referencia de las respectivas múltiples celdas de batería, calcular las desviaciones de tensión específicas del ciclo para las respectivas celdas de batería; basándose en las desviaciones de voltaje calculadas, seleccionar períodos de ciclo que satisfagan una condición predeterminada para las respectivas múltiples celdas de batería; calcular tasas de cambio de las desviaciones de voltaje correspondientes a los respectivos períodos de ciclos múltiples seleccionados; y sobre la base de las tasas de cambio calculadas de las múltiples desviaciones de voltaje, diagnosticar los grados de degradación relativa de las múltiples celdas de la batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y procedimiento para diagnosticar el grado de deterioro de una batería
Sector de la técnica
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2019-0164890 presentada el 11 de diciembre de 2019 en la República de Corea.
La presente divulgación se refiere a un aparato y procedimiento para diagnosticar un grado de deterioro de una batería, y más particularmente, a un aparato y procedimiento para diagnosticar un grado de deterioro de una batería con capacidad de diagnosticar el grado de deterioro de una pluralidad de celdas de batería con exactitud y rapidez.
Estado de la técnica
Recientemente, la demanda de productos electrónicos portátiles, tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos portátiles, ha aumentado considerablemente, y se han desarrollado plenamente vehículos eléctricos, baterías de almacenamiento de energía, robots, satélites y similares. En consecuencia, se están estudiando activamente baterías de alto rendimiento que permitan cargas y descargas repetidas.
Las baterías disponibles comercialmente en la actualidad incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-zinc y baterías de litio y similares. Entre ellas, las baterías de litio están de actualidad puesto que casi no tienen efecto de memoria en comparación con las baterías a base de níquel, y también tienen una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad de energía.
Mientras tanto, puesto que la capacidad de la batería disminuye gradualmente a medida que la batería se carga y descarga repetidamente, existe el riesgo de que se produzca un accidente inesperado debido a la disminución de la capacidad de la batería. Por lo tanto, se están llevando a cabo diversos estudios para estimar la vida útil o grado de deterioro de una batería.
Convencionalmente, se ha divulgado un procedimiento o aparato de estimación de la vida útil de una batería con la estimación de vida útil restante de una batería estimando el SOH (estado de salud) de la batería (literatura de patente 1).
Sin embargo, en la literatura de patente 1, el SOH de la batería se estima midiendo la cantidad de aumento de tensión cuando la batería está cargada, y la vida útil restante de la batería se calcula a partir del SOH estimado usando una técnica estadística (p. ej., filtro de partículas), por lo que diagnosticar la vida útil restante o el grado de deterioro es un problema que lleva un tiempo considerable.
(Literatura de patente 1) El documento KR 10-1882287 B1, US 2016/195589 A1 divulga un sistema de diagnóstico del deterioro de una batería.
Divulgación
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un aparato y un procedimiento para diagnosticar un grado de deterioro de una batería, que puede diagnosticar de forma rápida y exacta el grado de deterioro de una celda de batería en base a una tensión medida de la celda de batería.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada y resultarán más evidentes a partir de las realizaciones ejemplares de la presente divulgación. La invención se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Objeto de la invención
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería, que comprende: una unidad de medición configurada para medir una tensión de cada una de una pluralidad de celdas de batería en cada uno de una pluralidad de ciclos donde se realiza la carga y descarga y emite una pluralidad de información de tensión sobre la pluralidad de tensiones medidas; y una unidad de control configurada para recibir la pluralidad de información de tensión, calcular una desviación de la tensión de cada ciclo para cada celda de batería en base a una tensión de referencia de cada una de la pluralidad de celdas de batería, seleccionar una sección de ciclo que cumpla una condición predeterminada para cada una de las pluralidad de celdas de batería en base a la desviación de la tensión calculada, calcular una tasa de cambio de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas, y diagnosticar un grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería en base a la pluralidad de tasas de cambio calculadas de desviación de la tensión.
La unidad de medición puede configurarse para medir una tensión en un punto de medición cuando pasa un tiempo predeterminado después de que finaliza la descarga de la pluralidad de celdas de batería.
La unidad de control puede configurarse para establecer una tensión medida en un ciclo inicial de cada celda de batería como tensión de referencia y calcular la desviación de la tensión calculando una diferencia entre una tensión de celda medida en cada ciclo de cada celda de batería y la tensión de referencia.
La condición predeterminada se puede establecer como una condición en la que la desviación de la tensión calculada comienza a aumentar.
La unidad de control puede configurarse para seleccionar una sección de un ciclo donde la desviación de la tensión calculada comienza a aumentar hasta un ciclo final como la sección del ciclo entre los ciclos de cada una de la pluralidad de celdas de batería, en base a la condición predeterminada.
La condición predeterminada se puede establecer como un ciclo después de un ciclo preestablecido a partir de un ciclo inicial.
La unidad de control puede configurarse para seleccionar una pluralidad de ciclos después del ciclo preestablecido a partir del ciclo inicial como la sección del ciclo entre los ciclos de cada una de la pluralidad de celdas de batería, en base a la condición predeterminada.
La unidad de control puede configurarse para calcular una tasa de cambio promedio de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas.
La unidad de control puede configurarse para diagnosticar un grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería comparando las tasas de cambio promedio calculadas respectivamente para la pluralidad de celdas de batería.
La unidad de control puede configurarse para diagnosticar que el grado de deterioro de la batería es mayor a medida que la tasa de cambio de desviación de la tensión calculada es mayor.
La unidad de control puede configurarse para dividir la pluralidad de ciclos seleccionados en una pluralidad de secciones unitarias, calcular una tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas, y diagnosticar un grado relativo de deterioro en cada una de la pluralidad de secciones unitarias para la pluralidad de celdas de batería en base al resultado de comparar las tasas promedio de cambio de sección calculadas correspondientes a la misma sección unitaria.
La unidad de control puede configurarse para seleccionar una celda objetivo entre la pluralidad de celdas de batería, dividir una pluralidad de ciclos correspondientes a la celda objetivo seleccionada en una pluralidad de secciones unitarias, calcular una tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas, y diagnosticar si el deterioro de la celda objetivo se acelera en base a un resultado de comparar las tasas promedio de cambio de sección calculadas.
La unidad de control puede configurarse para diagnosticar que el deterioro de la celda objetivo se acelera cuando la tasa promedio de cambio de sección aumenta a medida que avanza el ciclo.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un paquete de baterías, que comprende el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según un aspecto de la presente divulgación.
En otro aspecto más de la presente divulgación, también se proporciona un procedimiento para diagnosticar un grado de deterioro de una batería, que comprende: una etapa de medición de tensión para medir una tensión de cada una de una pluralidad de celdas de batería en cada uno de una pluralidad de ciclos donde se realiza la carga y descarga; una etapa de cálculo de desviación de la tensión para calcular una desviación de la tensión de cada ciclo para cada celda de batería en base a una tensión de referencia de cada una de la pluralidad de celdas de batería; una etapa de selección de sección de ciclo para seleccionar una sección de ciclo que cumple una condición predeterminada para cada una de la pluralidad de celdas de batería en base a la desviación de la tensión calculada en la etapa de cálculo de desviación de la tensión; una etapa de cálculo de la tasa de cambio para calcular una tasa de cambio de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas; y una etapa de diagnóstico del grado de deterioro para diagnosticar un grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería en base a la pluralidad de tasas de cambio calculadas de desviación de la tensión.
Efectos ventajosos
Según un aspecto de la presente divulgación, puesto que los grados relativos de deterioro de la pluralidad de celdas de batería pueden diagnosticarse en base a los valores de tensión medidos, existe la ventaja de que los grados relativos de deterioro de la pluralidad de celdas de batería se puedan diagnosticar con exactitud y rapidez. Además, según un aspecto de la presente divulgación, incluso si no se estima la SOH de la batería, existe la ventaja de que el rendimiento de la pluralidad de celdas de batería se puede diagnosticar comparativamente en un tiempo corto. Además, según un aspecto de la presente divulgación, puesto que se proporciona la información necesaria para estimar la causa del deterioro de la celda de batería, existe la ventaja de que la información puede ayudar al usuario a determinar el momento de sustitución de la celda de batería o una condición de carga y descarga de la celda de batería.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los mencionados anteriormente, y los expertos en la materia pueden entender claramente otros efectos no mencionados en la presente memoria a partir de las reivindicaciones adjuntas.
Descripción de las figuras
Las figuras adjuntas ilustran una realización preferible 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 a la figura.
La figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 3 es un diagrama que muestra una configuración ejemplar del paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 4 es un diagrama que muestra una desviación de la tensión de una pluralidad de celdas de batería proporcionadas en el paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 5 es un diagrama que muestra un ciclo de retención de la pluralidad de celdas de batería proporcionadas en el paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 6 es un diagrama que muestra una configuración ejemplar de otro paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación. Las figuras 7 a 9 son diagramas que muestran una desviación de la tensión de una pluralidad de celdas de batería proporcionadas en otro paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 10 es un diagrama que muestra un ciclo de retención de la pluralidad de celdas de batería proporcionadas en otro paquete de baterías que incluye el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
La figura 11 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según otra realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de la invención
Debería entenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deberían interpretarse como limitados a los significados generales y del diccionario, sino que deberían 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, la descripción propuesta en la presente memoria es solo un ejemplo preferible con fines ilustrativos únicamente, y no pretende limitar el alcance de la divulgación, por lo que debería entenderse que se podrían realizar otros equivalentes y modificaciones a la misma sin apartarse del alcance de la divulgación.
Además, al describir la presente divulgación, cuando se considere que una descripción detallada de elementos o funciones conocidas relevantes hace que la materia objeto clave de la presente divulgación sea ambigua, se omite la descripción detallada en la presente memoria.
Los términos que incluyen el número ordinal tal como "primero", "segundo" y similares, se pueden usar 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 una porción hace referencia a "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, el término "unidad de control" descrito en la memoria descriptiva se refiere a una unidad que procesa por lo 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 una porción hace referencia a que "está conectada" a otra porción, no se limita al caso de que estén "directamente conectadas", sino que también incluye el caso de que estén "indirectamente conectadas" con otro elemento interpuesto entre ellas.
En lo sucesivo, se describirá en detalle una realización preferible de la presente divulgación en referencia a las figuras adjuntas.
La figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación. La figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un paquete 1 de baterías que incluye el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 2, el paquete 1 de baterías puede incluir un módulo 10 de batería y un aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería.
Aquí, el módulo 10 de batería puede proporcionarse conectando una o más celdas de batería B en serie y/o en paralelo. Además, la celda de batería B se refiere a una celda independiente que tiene un terminal de electrodo negativo y un terminal de electrodo positivo y es físicamente separable. Por ejemplo, se puede considerar como celda de batería una celda de polímero de litio de tipo bolsa o una celda cilíndrica.
La figura 3 es un diagrama que muestra una configuración ejemplar del paquete 1 de baterías que incluye el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
Por ejemplo, en la realización de la figura 3, el paquete 1 de baterías puede incluir un módulo 10 de batería que tiene una primera celda de batería B1 y una segunda celda de batería B2.
En lo sucesivo, se describirá que la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 están proporcionadas en el módulo 10 de batería incluido en el paquete 1 de baterías. Sin embargo, debería observarse que es suficiente si se proporcionan una o más celdas de batería en el módulo 10 de batería, y no hay límite para el número de celdas de batería que se pueden proporcionar.
En referencia a la figura 1, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería puede incluir una unidad 110 de medición y una unidad 120 de control.
La unidad 110 de medición puede configurarse para medir una tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en cada uno de una pluralidad de ciclos donde se realiza la descarga y la carga.
Específicamente, la unidad 110 de medición puede medir la tensión de por lo menos una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Por ejemplo, en la realización de la figura 3, la unidad 110 de medición puede conectarse al módulo 10 de batería a través de una primera línea de detección SL1, una segunda línea de detección SL2 y una tercera línea de detección SL3. Además, la unidad 110 de medición puede medir la tensión de la primera celda de batería B1 a través de la primera línea de detección SL1 y la segunda línea de detección SL2. Además, la unidad 110 de medición puede medir la tensión de la segunda celda de batería B2 a través de la segunda línea de detección SL2 y la tercera línea de detección SL3.
Además, la unidad 110 de medición puede medir la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en cada ciclo.
Por ejemplo, se supone que la carga y descarga de la pluralidad de celdas de batería B1 y B2 se realizan en 200 ciclos en total. La unidad 110 de medición puede medir las tensiones de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en cada uno del ciclo 1 hasta el ciclo 200.
Además, la unidad 110 de medición puede configurarse para emitir una pluralidad de información de tensión para la pluralidad de tensiones medidas.
La unidad 110 de medición puede convertir las tensiones de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 medidas usando la pluralidad de líneas de detección SL1 a SL3 en señales digitales. Además, la unidad 110 de medición puede emitir la información de tensión medida emitiendo la señal digital convertida.
La unidad 120 de control puede configurarse para recibir la pluralidad de información de tensión.
Es decir, la unidad 120 de control puede obtener la información de tensión sobre la pluralidad de celdas de batería B1, B2 medidas por la unidad 110 de medición leyendo la señal digital recibida desde la unidad 110 de medición. En referencia a la figura 3, la unidad 110 de medición y la unidad 120 de control pueden conectarse entre sí a través de una línea cableada. Es decir, la unidad 110 de medición y la unidad 120 de control pueden configurarse para transmitir y recibir señales entre sí a través de una línea cableada.
Por ejemplo, se supone que la unidad 110 de medición transmite la información de tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 medida en cada uno del ciclo 1 al ciclo 200 a la unidad 120 de control. En este caso, la unidad 120 de control puede obtener toda la información de tensión en el ciclo 1 hasta la información de tensión en el ciclo 200 para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
La unidad 120 de control puede configurarse para calcular una desviación de la tensión de cada ciclo para cada celda de batería en base a una tensión de referencia de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2. Específicamente, la unidad 120 de control puede calcular la desviación de la tensión de cada ciclo para cada celda de batería usando la ecuación siguiente.
[Ecuación 1]
AV = Vn - Vref
Aquí, AV es una desviación de la tensión calculada [mV], Vn es una tensión [mV] medida en un ciclo n, Vref es una tensión de referencia [mV] medida en un ciclo de referencia y n es un número entero positivo.
Por ejemplo, si el ciclo de referencia es el ciclo 1, la tensión de referencia (Vref) puede ser una tensión medida en el ciclo 1. Es decir, la unidad 120 de control puede calcular una desviación de la tensión (AV) entre la tensión de referencia (Vref) medida en el ciclo 1 y la tensión (Vn) medida en el ciclo n, en base a la tensión medida en el ciclo 1. En este caso, la unidad 120 de control puede diagnosticar el grado de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en el ciclo 1 hasta el ciclo n.
En lo sucesivo, en la realización de la figura 3, se describirá un ejemplo de desviación de la tensión calculada por la unidad 120 de control para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en referencia a la figura 4.
La figura 4 es un diagrama que muestra una desviación de la tensión [mV] calculada para la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 por el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
Específicamente, la figura 4 muestra la desviación de la tensión de la primera celda de batería B1 calculada en el ciclo 1 hasta el ciclo 270 y la desviación de la tensión de la segunda celda de batería B2 calculada en el ciclo 1 hasta el ciclo 400.
En referencia a la figura 4, la desviación de la tensión se puede calcular como 0, positiva o negativa según la tensión de la celda de batería medida en el ciclo n. Preferiblemente, en la realización de la figura 4, el ciclo de referencia puede ser el ciclo 1. Es decir, en referencia a la Ecuación 1, puesto que la tensión de la celda de batería medida en el ciclo de referencia sirve como estándar al calcular la desviación de la tensión, las desviaciones de tensión de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 en el ciclo 1 pueden ser todas iguales a 0.
Además, la tensión de referencia se puede medir de forma diferente para la pluralidad de celdas de batería B1, B2. Es decir, la tensión de referencia se puede establecer de forma diferente entre sí según el grado de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, b2.
La unidad 120 de control puede configurarse para seleccionar una sección de ciclo que cumpla una condición predeterminada para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en base a la desviación de la tensión calculada.
Además, la unidad 120 de control puede configurarse para calcular una tasa de cambio de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas.
Aquí, la tasa de cambio de desviación de la tensión puede ser una tasa de cambio promedio de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, se supone que se seleccionan del ciclo 1 al ciclo 200 para cada una de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2. En este caso, la tasa de cambio de desviación de la tensión para la primera celda de batería B1 puede ser una tasa de cambio promedio de las desviaciones de tensión desde el ciclo 1 hasta el ciclo 200. Además, la tasa de cambio de desviación de la tensión para la segunda celda de batería B2 puede ser una tasa de cambio promedio de las desviaciones de tensión desde el ciclo 1 hasta el ciclo 200.
La unidad 120 de control puede configurarse para diagnosticar un grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería en base a la pluralidad de tasas de cambio calculadas de desviación de la tensión.
Preferiblemente, la unidad 120 de control puede comparar si la tasa de cambio de desviación de la tensión calculada es grande o pequeña. Por ejemplo, la unidad 120 de control puede diagnosticar que el grado relativo de deterioro aumenta a medida que la tasa de cambio de desviación de la tensión calculada es mayor. Es decir, la unidad 120 de control puede diagnosticar que una celda de batería que tiene una tasa de cambio de desviación de la tensión calculada mayor entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2 está relativamente más deteriorada.
Por ejemplo, si la resistencia interna de la celda de batería aumenta a causa del deterioro o empeoramiento de la celda de batería, una OCV (tensión de circuito abierto) de la celda de batería que está relativamente más deteriorada puede ser mayor que una OCV de la celda de batería que está relativamente ligeramente deteriorada. Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería puede diagnosticar con exactitud el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 comparando las magnitudes de las tasas de cambio de desviación de la tensión de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
La figura 5 es un diagrama que muestra un ciclo de retención de la pluralidad de celdas de batería proporcionadas en el paquete 1 de baterías que incluye el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación. Específicamente, la figura 5 es un diagrama que muestra la retención del ciclo cuando la temperatura de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 es de 45 °C.
En la realización de la figura 5, la retención del ciclo de la primera celda de batería B1 puede disminuir rápidamente después del ciclo 200. Es decir, en referencia a la retención del ciclo en los ciclos posteriores al ciclo 200, se puede encontrar que la primera celda de batería B1 está más deteriorada que la segunda celda de batería B2.
Sin embargo, en la realización de la figura 5, si se comparan solo las retenciones de ciclo en el ciclo 1 con el ciclo 200, se puede diagnosticar erróneamente que la segunda celda de batería B2 está más deteriorada que la primera celda de batería B1. Además, en referencia únicamente a la realización de la figura 5, no se puede predecir que la retención del ciclo de la primera celda de batería B1 disminuya rápidamente en los ciclos posteriores al ciclo 200. Por ejemplo, suponiendo que la carga y descarga se realiza solo hasta el ciclo 200 para la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2, el grado relativo de deterioro entre la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 se puede diagnosticar incorrectamente en base a la retención del ciclo. Es decir, si se compara el grado relativo de deterioro entre la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 en base a la retención del ciclo hasta el ciclo 200, el grado de deterioro de la primera celda de batería B1 después del ciclo 200 no se considera en absoluto. Por lo tanto, mediante la retención del ciclo según la realización de la figura 5, no se puede predecir que la primera celda de batería B1 pueda deteriorarse más que la segunda celda de batería B2 después del ciclo 200.
Sin embargo, en la realización de la figura 4, si se compara la tasa de cambio de desviación de la tensión de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 en el ciclo 1 con el ciclo 200, se puede encontrar que la tasa de cambio de desviación de la tensión de la primera celda de batería B1 es mayor que la tasa de cambio de desviación de la tensión de la segunda celda de batería B2. Es decir, como en la realización de la figura 4, si se comparan las tasas de cambio de desviación de la tensión de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1 y B2 puede diagnosticarse con exactitud incluso si la carga y descarga se realizan durante ciclos pequeños.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de diagnosticar el grado relativo de deterioro entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2 con mayor exactitud al comparar la tasa de cambio de desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, sin depender de la retención del ciclo.
Además, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería tiene la ventaja de diagnosticar el grado relativo de deterioro entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2 incluso si los ciclos de carga y descarga de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 no se realizan de forma idéntica. Esto se debe a que el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 puede diagnosticarse en base a las tasas de cambio de desviación de la tensión de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Además, en base a la tasa de cambio de desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, también se puede predecir la esperanza de vida de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2. En general, puesto que la vida útil de una celda de batería no se puede medir ni diagnosticar directamente, esperar la vida útil de una celda de batería en vista del deterioro de la celda de batería es un factor muy importante en términos de mantener el rendimiento de la celda de batería y determinar el momento de sustitución.
Sin embargo, según la realización de la figura 5, existe el problema de que la vida útil esperada de una celda de batería no se puede predecir con exactitud dependiendo únicamente de la retención del ciclo. Mientras tanto, según la realización de la figura 4, la vida útil esperada de cada celda de batería se puede predecir fácilmente en base a la tasa de cambio de desviación de la tensión de cada celda de batería.
Por ejemplo, en las realizaciones de las figuras 4 y 5, se supone que la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 se cargan y descargan solo hasta el ciclo 200.
Según la figura 5, incluso después del ciclo 200, se puede predecir que la retención del ciclo de la segunda celda de batería B2 es menor que la retención del ciclo de la primera celda de batería B1. Es decir, según la figura 5, se puede predecir erróneamente que el grado de deterioro de la segunda celda de batería B2 es mayor que el grado de deterioro de la primera celda de batería B1 incluso después del ciclo 200.
Mientras tanto, según la figura 4, puesto que la tasa de cambio de desviación de la tensión de la primera celda de batería B1 es mucho mayor que la tasa de cambio de desviación de la tensión de la segunda celda de batería B2, se puede predecir con exactitud que la primera celda de batería B1 estará más deteriorada que la segunda celda de batería B2.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de proporcionar información (tasa de cambio de desviación de la tensión) que permite no solo diagnosticar el grado relativo de deterioro entre la pluralidad de celdas de batería sino también para predecir la vida esperada de cada una de la pluralidad de celdas de batería.
Mientras tanto, la unidad 120 de control incluida en el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería puede incluir opcionalmente un procesador, un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), otro conjunto de chips, un circuito lógico, un registro, un módem de comunicación, y un dispositivo de procesamiento de datos y similares, conocidos en la técnica para ejecutar diversas lógicas de control que se divulgan a continuación. Además, cuando la lógica de control se implementa en software, la unidad 120 de control se puede implementar como un conjunto de módulos de programa. En este momento, el módulo de programa puede almacenarse en una memoria y ejecutarse por el procesador. La memoria puede proporcionarse dentro o fuera de la unidad 120 de control y puede conectarse a la unidad 120 de control mediante diversos medios bien conocidos.
Además, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería puede incluir además una unidad 130 de almacenamiento. La unidad 130 de almacenamiento puede almacenar programas, datos y similares necesarios para que la unidad 120 de control diagnostique el grado de deterioro de una celda de batería. Es decir, la unidad 130 de almacenamiento puede almacenar datos necesarios para la operación y función de cada componente del aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería, datos generados en el proceso de realizar la operación o función, o similares. La unidad 130 de almacenamiento no está particularmente limitada en su tipo siempre y cuando sea un medio de almacenamiento de información conocido que pueda registrar, borrar, actualizar y leer datos. Como ejemplo, los medios de almacenamiento de información pueden incluir RAM, memoria flash, ROM, EEP-ROM, registros y similares. Además, la unidad 130 de almacenamiento puede almacenar códigos de programa en los que se definen procesos ejecutables por la unidad 120 de control. Por ejemplo, la información de tensión de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 recibida por la unidad 120 de control puede almacenarse en la unidad 130 de almacenamiento.
La unidad 110 de medición puede configurarse para medir una tensión en un punto de medición cuando pasa un tiempo predeterminado después de que finaliza la descarga de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Preferiblemente, la unidad 110 de medición puede medir una OCV (tensión de circuito abierto) cuando la pluralidad de celdas de batería B1, B2 están en un estado inactivo, después de que finaliza la descarga de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Es decir, la unidad 110 de medición puede configurarse para medir la OCV de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 con el fin de reducir un error de medición provocado por la resistencia interna de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Por ejemplo, la unidad 120 de control puede diagnosticar un grado relativo de deterioro entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en base a la tasa de cambio de desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2. Si hay un error provocado por la resistencia interna de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en la información de tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 medida por la unidad 110 de medición, el grado relativo de deterioro diagnosticado por la unidad 120 de control puede no ser exacto. En consecuencia, la unidad 110 de medición puede configurarse para medir la OCV de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 cuando cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 está en un estado inactivo.
La unidad 120 de control puede configurarse para establecer una tensión medida en un ciclo inicial de cada celda de batería como tensión de referencia.
Por ejemplo, el ciclo inicial puede referirse al ciclo 1.
Las especificaciones de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 pueden no ser completamente idénticas a causa de diversos factores que pueden verse afectados durante el proceso de fabricación. Por lo tanto, si las tensiones de referencia de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 se ajustan igualmente a una tensión arbitraria, existe el problema de que los estados de la pluralidad de celdas de batería B1 y B2 no puedan reflejarse con exactitud. En este caso, puesto que la tasa de cambio de desviación de la tensión de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 no se calcula con exactitud, el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 puede diagnosticarse erróneamente.
En consecuencia, la unidad 120 de control puede establecer la tensión medida en el ciclo inicial para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 como la tensión de referencia de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2. En este caso, las tensiones de referencia de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 pueden ser diferentes entre sí.
Además, la unidad 120 de control puede configurarse para calcular la desviación de la tensión calculando una diferencia entre la tensión de celda de cada celda de batería medida en cada ciclo y la tensión de referencia.
Es decir, la unidad 120 de control puede calcular una desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en base a la tensión de referencia establecida para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Como se describe anteriormente, si la pluralidad de celdas de batería B1, B2 se configuran para que tengan la misma tensión de referencia, puede existir el problema de que la información de tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en el ciclo inicial no se refleje en la tasa de cambio de desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de diagnosticar el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 con mayor exactitud al establecer la tensión de referencia para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 individualmente.
La condición predeterminada se puede establecer como una condición en la que la desviación de la tensión calculada comienza a aumentar.
La unidad 120 de control puede configurarse para seleccionar una sección de un ciclo donde la desviación de la tensión calculada comienza a aumentar hasta un ciclo final como la sección del ciclo entre los ciclos de cada una de la pluralidad de celdas de batería, en base a la condición predeterminada.
Preferiblemente, las secciones de ciclo seleccionadas respectivamente para la pluralidad de celdas de batería B1, B2 pueden ser diferentes entre sí.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, la desviación de la tensión de la primera celda de batería B1 disminuye desde el ciclo 1 hasta el ciclo 25, pero la desviación de la tensión puede aumentar después del ciclo 26. Además, la desviación de la tensión de la segunda celda de batería B2 disminuye desde el ciclo 1 hasta el ciclo décimo, pero la desviación de la tensión puede aumentar después del ciclo undécimo. En este caso, la unidad 120 de control puede seleccionar los ciclos desde el ciclo 26 hasta el ciclo 270 como la sección del ciclo para la primera celda de batería B1 y seleccionar los ciclos desde el ciclo undécimo hasta el ciclo 400 como la sección del ciclo para la segunda celda de batería B2.
Preferiblemente, en general, el grado de deterioro de la celda de batería se puede diagnosticar mediante la reducción del litio disponible en la celda de batería. El litio disponible puede reducirse mediante un fenómeno de deposición de litio en el que los iones de litio precipitan en la superficie del electrodo negativo. Es decir, la reducción del litio disponible mediante la deposición de litio puede ser un factor importante en el diagnóstico del grado de deterioro de una celda de batería.
Mientras tanto, en el ciclo inicial de la celda de batería, la capacidad del electrodo positivo puede aumentar a medida que se produce una pequeña grieta en el material activo del electrodo positivo de la celda de batería. Si aumenta la capacidad del electrodo positivo, es posible que no se diagnostique con exactitud la reducción del litio disponible a causa del fenómeno de la deposición de litio.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, la desviación de la tensión de la primera celda de batería B1 disminuye del ciclo 1 al ciclo 25, y la desviación de la tensión de la segunda celda de batería B2 disminuye del ciclo 1 al ciclo 10, y estas situaciones pueden ser provocadas por las grietas que se generan en el material activo del electrodo positivo.
Por lo tanto, when se selecciona la sección del ciclo para calcular la tasa de cambio de desviación de la tensión en cada una de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2, en la realización de la figura 4, la unidad 120 de control puede diagnosticar un grado relativo de deterioro entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2 según la reducción de litio disponible al excluir la sección del ciclo en la que disminuye la desviación de la tensión.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, la tasa de cambio de desviación de la tensión del ciclo 26 al ciclo 270 de la primera celda de batería B1 puede ser 0,67. Además, la tasa de cambio de desviación de la tensión del undécimo ciclo al ciclo 400 de la segunda celda de batería B2 puede ser 0,22. La unidad 120 de control puede diagnosticar que la primera celda de batería B1 está más deteriorada que la segunda celda de batería B2 al comparar las tasas de cambio calculadas de desviación de la tensión.
El aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de diagnosticar con mayor exactitud el grado relativo de deterioro entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2 provocado por la reducción de litio disponible al excluir la sección en la que se producen grietas en el material activo del electrodo positivo de la sección del ciclo sujeto al diagnóstico del grado de deterioro. La figura 6 es un diagrama que muestra una configuración ejemplar de otro paquete 2 de baterías que incluye el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación. Las figuras 7 a 9 son diagramas que muestran una desviación de la tensión de una pluralidad de celdas de batería proporcionadas en otro paquete 2 de baterías que incluye el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 6, el paquete 2 de baterías puede incluir un módulo 10 de batería que tiene una primera celda de batería Ba, una segunda celda de batería Bb y una tercera celda de batería Bc.
En las realizaciones de las figuras 7 y 8, las desviaciones de tensión de la primera celda de batería Ba y de la segunda celda de batería Bb pueden disminuir desde el ciclo 1 hasta el ciclo 20. En la realización de la figura 9, la desviación de la tensión de la tercera celda de batería Bc puede no disminuir con respecto al ciclo 1, a diferencia de la primera celda de batería Ba y la segunda celda de batería Bb.
Por ejemplo, la tasa de cambio de desviación de la tensión después del ciclo 21 de la primera celda de batería Ba puede ser 0,776, la tasa de cambio de desviación de la tensión después del ciclo 21 de la segunda celda de batería Bb puede ser 1,14, y la tasa de cambio de desviación de la tensión después del ciclo 1 de la tercera celda de batería Bc puede ser 0,769.
Al comparar las tasas de cambio de desviación de la tensión de la primera celda de batería Ba, la segunda celda de batería Bb y la tercera celda de batería Bc entre sí, la unidad 120 de control puede diagnosticar que la segunda celda de batería Bb está más deteriorada y la tercera celda de batería Bc está menos deteriorada.
La figura 10 es un diagrama que muestra un ciclo de retención de la pluralidad de celdas de batería proporcionadas en otro paquete 2 de baterías que incluye el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación.
Específicamente, la figura 10 es un diagrama que muestra una retención de ciclo cuando las temperaturas de la primera celda de batería Ba, la segunda celda de batería Bb y la tercera celda de batería Bc son 45 °C.
Incluso en referencia a la figura 10, se puede encontrar que la pluralidad de celdas de batería Ba, Bb, Bc se deterioran más en el orden de la tercera celda de batería Bc, la primera celda de batería Ba y la segunda celda de batería Bb.
Por lo tanto, incluso si no se obtiene la retención del ciclo para la pluralidad de celdas de batería Ba, Bb, Bc, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería tiene la ventaja de diagnosticar de forma rápida y exacta el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería Ba, Bb, Bc al calcular la tasa de cambio de desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería Ba, Bb, Bc.
La condición predeterminada se puede establecer como un ciclo después de un ciclo preestablecido a partir del ciclo inicial.
La unidad 120 de control puede configurarse para seleccionar una pluralidad de ciclos después del ciclo preestablecido a partir del ciclo inicial como la sección del ciclo entre los ciclos de cada una de la pluralidad de celdas de batería, en base a la condición predeterminada.
A diferencia de la realización anterior, la unidad 120 de control también puede seleccionar una sección de ciclo que sea un objetivo para diagnosticar el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 como la sección del ciclo después del ciclo preestablecido.
Por ejemplo, la condición predeterminada puede ser una condición en la que la sección del ciclo se selecciona después del ciclo 1 hasta el ciclo número 100. Es decir, la unidad 120 de control puede seleccionar una sección de ciclo a partir del ciclo 111. Si la sección del ciclo se selecciona según una condición predeterminada de este tipo, se puede diagnosticar un grado relativo de deterioro de una pluralidad de celdas de batería B1, B2 en la sección del ciclo correspondiente a la condición predeterminada.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de diagnosticar el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 para la sección del ciclo seleccionada en base al ciclo preestablecido.
En lo sucesivo, se describirá una realización en la que el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación compara entre sí el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería en una sección de ciclo predeterminada.
La unidad 120 de control puede configurarse para dividir la pluralidad de ciclos seleccionados en una pluralidad de secciones unitarias.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, se supone que la primera celda de batería B1 se carga y descarga hasta el ciclo 270, y la segunda celda de batería B2 se carga y descarga hasta el ciclo 400. La unidad 120 de control puede dividir la pluralidad de ciclos seleccionados en una pluralidad de secciones unitarias cada 50 ciclos desde el ciclo 1 para la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2.
Específicamente, la unidad 120 de control puede establecer los ciclos del primero al 50 como una primera sección unitaria, del 51 al 100 como una segunda sección unitaria y del 101 al 150 como una tercera sección unitaria. De esta manera, la unidad 120 de control puede dividir la pluralidad de ciclos seleccionados en secciones unitarias de la primera a la sexta para la primera celda de batería B1 y en secciones unitarias de la primera a la octava para la segunda celda de batería B2.
Además, la unidad 120 de control puede configurarse para calcular una tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad dividida de secciones unitarias.
Por ejemplo, en la realización anterior, la unidad 120 de control puede calcular una tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión para cada una de las secciones unitarias de la primera a la sexta de la primera celda de batería B1. Además, la unidad 120 de control puede calcular una tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión para cada una de las secciones unitarias de la primera a la octava de la segunda celda de batería B2.
La unidad 120 de control puede configurarse para diagnosticar un grado relativo de deterioro en cada una de la pluralidad de secciones unitarias para la pluralidad de celdas de batería en base al resultado de comparar las tasas promedio de cambio de sección calculadas correspondientes a la misma sección unitaria. Es decir, la unidad 120 de control puede diagnosticar un grado relativo de deterioro para una sección unitaria correspondiente al comparar las tasas promedio de cambio de sección calculadas para la misma sección unitaria de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2.
Preferiblemente, puesto que hay una región donde la desviación de la tensión disminuye en la primera sección unitaria de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2, la unidad 120 de control puede excluir el diagnóstico del grado relativo de deterioro para la primera sección unitaria de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2. Sin embargo, más preferiblemente, la unidad 120 de control puede comparar la tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión en una sección donde la desviación de la tensión aumenta, en la primera sección unitaria de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2. En consecuencia, la unidad 120 de control puede comparar entre sí el grado relativo de deterioro de la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2 en la primera sección unitaria.
La unidad 120 de control puede identificar una sección unitaria en la que aumenta una diferencia en el grado relativo de deterioro entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2. Es decir, la unidad 120 de control puede comparar el grado relativo de deterioro entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en diversos aspectos al comparar entre sí el grado de reducción de litio disponible de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en cada sección unitaria.
Por lo tanto, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de comparar el grado de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 entre sí para cada sección unitaria al diagnosticar el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 para cada sección unitaria.
En lo sucesivo, se describirá una realización en la que el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación diagnostica si el deterioro de cada celda de batería se ha acelerado. Específicamente, a continuación se describirá una realización en la que la unidad 120 de control puede diagnosticar una sección de la unidad donde se acelera el deterioro de una celda de batería.
La unidad 120 de control puede configurarse para seleccionar una celda objetivo entre la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
La celda objetivo se puede configurar secuencialmente para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, y también se puede seleccionar una celda de batería específica como celda objetivo estableciéndola según una entrada externa.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, se supone que la unidad 120 de control selecciona la segunda celda de batería B2 como celda objetivo.
La unidad 120 de control puede configurarse para dividir una pluralidad de ciclos correspondientes a la celda objetivo seleccionada en una pluralidad de secciones unitarias. Además, la unidad 120 de control puede configurarse para calcular una tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas.
Por ejemplo, como en la realización anterior, la unidad 120 de control puede dividir la pluralidad de ciclos para la segunda celda de batería B2 en una pluralidad de secciones unitarias en 50 ciclos. Además, la unidad 120 de control puede comparar entre sí la tasa promedio de cambio de sección de la pluralidad de secciones unitarias para la segunda celda de batería B2. Incluso en este caso, la unidad 120 de control puede excluir la primera sección unitaria que incluye una sección donde la desviación de la tensión de la segunda celda de batería B2 disminuye, al comparar la tasa promedio de cambio de sección entre la pluralidad de secciones unitarias.
La unidad 120 de control puede configurarse para diagnosticar si el deterioro de la celda objetivo se acelera en base al resultado de comparar la tasa promedio de cambio de sección calculada.
Es decir, si se comparan entre sí las tasas promedio de cambio de sección de la pluralidad de secciones unitarias de la celda objetivo, se puede identificar la sección unitaria donde el deterioro de la celda objetivo ha avanzado más. Preferiblemente, la unidad 120 de control puede configurarse para diagnosticar que el deterioro de la celda objetivo se acelera si la tasa promedio de cambio de sección aumenta a medida que avanza el ciclo. Es decir, a medida que aumenta la tasa promedio de cambio de sección, la unidad 120 de control puede diagnosticar que el deterioro de la celda objetivo se ha acelerado en la sección unitaria correspondiente.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, la tasa promedio de cambio de sección de la segunda celda de batería B2 puede aumentar rápidamente en la sección unitaria séptima (del ciclo 301 al ciclo 350), y la tasa promedio de cambio de sección puede ser mayor en la sección unitaria octava (del ciclo 351 al ciclo 400). En este caso, la unidad 120 de control puede diagnosticar que el deterioro de la segunda celda de batería B2 se acelera desde la sección unitaria séptima y se acelera aún más en la sección unitaria octava.
Además, la unidad 120 de control puede predecir que el deterioro de la segunda celda de batería B2 se acelerará cada vez más incluso después de la sección unitaria octava a la luz de la tendencia a que el deterioro de la segunda celda de batería B2 se acelere aún más.
En base a la información anterior diagnosticada por la unidad 120 de control, se pueden tomar medidas apropiadas para reducir la tasa de deterioro para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Por ejemplo, para una celda de batería en la que se acelera el deterioro, se puede reducir el intervalo de tensión disponible. Es decir, en una celda de batería en la que se acelera el deterioro, disminuye el límite superior de la tensión que se puede cargar al máximo y aumenta el límite inferior de la tensión que se puede descargar al máximo, de modo que el avance del deterioro se puede retrasar. Además, para una celda de batería en la que se acelera el deterioro, se puede ajustar la magnitud de la corriente de carga y/o la corriente de descarga.
Es decir, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una realización de la presente divulgación puede no solo diagnosticar el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, sino también diagnosticar la sección del ciclo en la que se acelera el deterioro de cada celda de batería. Por lo tanto, existe la ventaja de que el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 se puede diagnosticar en más diversos aspectos.
El aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la presente divulgación se puede aplicar a un BMS (sistema de gestión de batería). Es decir, el BMS según la presente divulgación puede incluir el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería descrita anteriormente. En esta configuración, por lo menos algunos de los componentes del aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería pueden implementarse complementando o añadiendo funciones de componentes incluidos en un BMS convencional. Por ejemplo, la unidad 110 de medición, la unidad 120 de medición y la unidad 130 de almacenamiento del aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería pueden implementarse como componentes del BMS. Además, el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la presente divulgación puede proporcionarse en un paquete 1 de baterías. Por ejemplo, como se muestra en la figura 3 o 6, el paquete 1 de baterías, 2 según la presente divulgación puede incluir el aparato 100 para diagnosticar un grado de deterioro de una batería y por lo menos una celda de batería. Además, el paquete de baterías puede incluir además un equipo eléctrico (un relé, un fusible, etc.), una carcasa y similares.
La figura 11 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según otra realización de la presente divulgación.
En referencia a la figura 11, el procedimiento para diagnosticar un grado de deterioro de una batería puede incluir una etapa de medición de tensión (S100), una etapa de cálculo de desviación de la tensión (S200), una etapa de selección de sección de ciclo (S300), una etapa de cálculo de tasa de cambio (S400) y una etapa de diagnóstico del grado de deterioro (S500).
La etapa de medición de tensión S100 es una etapa para medir una tensión de cada una de una pluralidad de celdas de batería en cada uno de una pluralidad de ciclos donde se realiza la descarga y la carga, y puede realizarse mediante la unidad 110 de medición.
Preferiblemente, la unidad 110 de medición puede medir una OCV de cada una de la pluralidad de celdas de batería.
Por ejemplo, en la realización de la figura 3, el valor de tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 medido por la unidad 110 de medición puede transmitirse a la unidad 120 de control.
La etapa de cálculo de desviación de la tensión (S200) es una etapa para calcular una desviación de la tensión en cada ciclo para cada una de las celdas de batería B1, B2 en base a una tensión de referencia de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, y puede realizarse mediante la unidad 120 de control.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, la unidad 120 de control puede establecer la tensión de referencia para cada una de la pluralidad de celdas de batería en base a la tensión en el ciclo inicial (p. ej., el ciclo 1) de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Además, la unidad 120 de control puede calcular una desviación de la tensión para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en base a la tensión de referencia establecida para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
La etapa de selección de sección de ciclo (S300) es una etapa para seleccionar una sección de ciclo que cumple una condición predeterminada para cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, en base a la desviación de la tensión calculada en la etapa de cálculo de desviación de la tensión (S200), y puede realizarse mediante la unidad 120 de control.
Preferiblemente, cuando se selecciona una sección de ciclo para diagnosticar el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, la unidad 120 de control puede excluir una sección de ciclo donde la desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 disminuye.
Por ejemplo, en la realización de la figura 4, la unidad 120 de control puede excluir la sección del ciclo desde el ciclo 1 hasta el ciclo 25 para la primera celda de batería B1. Además, la unidad 120 de control puede excluir la sección del ciclo desde el ciclo 1 hasta el ciclo 10 para la segunda celda de batería B2.
Como se describe anteriormente, esto es para impedir que el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 se vea afectado por microgrietas del material activo del electrodo positivo generado en el ciclo inicial de la celda de batería.
Es decir, cuando se selecciona una sección de ciclo para diagnosticar el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2, la unidad 120 de control puede excluir la sección del ciclo donde la desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 disminuye, con lo cual diagnostica de forma comparativa el grado de deterioro que se produce en un estado en el que se reduce el litio disponible de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1,<b>2.
La etapa de cálculo de la tasa de cambio (S400) es una etapa para calcular una tasa de cambio de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas, y puede realizarse mediante la unidad 120 de control.
Por ejemplo, la unidad 120 de control puede calcular una tasa de cambio promedio para la desviación de la tensión de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas. Aquí, la tasa de cambio promedio puede ser una tasa de cambio entre la desviación de la tensión del ciclo inicial y la desviación de la tensión del ciclo final entre la pluralidad de secciones de ciclo como se describe anteriormente.
La etapa de diagnóstico del grado de deterioro (S500) es una etapa para diagnosticar el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería en base a la pluralidad de tasas de cambio calculadas de desviación de la tensión, y puede realizarse mediante la unidad 120 de control.
Preferiblemente, la unidad 120 de control puede diagnosticar que la celda de batería está más deteriorada a medida que la pluralidad de tasas de cambio calculadas de desviación de la tensión es mayor.
Por ejemplo, en las realizaciones de las figuras 4 y 5, se supone que la carga y descarga se realiza solo en el ciclo 1 hasta el ciclo 200 para la primera celda de batería B1 y la segunda celda de batería B2. En este caso, según la realización de la figura 5, se diagnostica que la segunda celda de batería B2 se deteriora aún más en el ciclo 1 hasta el ciclo 200, y no se puede predecir que la primera celda de batería B1 se deteriora rápidamente después del ciclo 200.
Mientras tanto, según la realización de la figura 4, puesto que la tasa de cambio de desviación de la tensión de la primera celda de batería B1 es mucho mayor que la tasa de cambio de desviación de la tensión de la segunda celda de batería B2 después del ciclo 25, incluso si el ciclo continúa después del ciclo 200, se puede predecir que el grado relativo de deterioro de la primera celda de batería B1 será mayor.
Por lo tanto, el procedimiento para diagnosticar un grado de deterioro de una batería tiene la ventaja de diagnosticar y predecir con exactitud el grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en diversos aspectos.
Además, el procedimiento para diagnosticar un grado de deterioro de una batería tiene la ventaja de predecir incluso el grado relativo de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 en ciclos posteriores, lo cual no se puede predecir en la retención del ciclo, mediante el uso de la tasa de cambio de desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Además, existe la ventaja de que la vida útil esperada de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2 se puede predecir en base a la tasa de cambio de desviación de la tensión de cada una de la pluralidad de celdas de batería B1, B2.
Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente no se implementan necesariamente mediante un aparato y procedimiento, sino que también se pueden implementar a través de un programa para realizar las funciones correspondientes a la configuración de la presente divulgación o un medio de grabación en el que se graba el programa. Dicha 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, se ha de entender que la descripción detallada y los ejemplos específicos, si bien indican realizaciones preferibles de la divulgación, se proporcionan solo a modo de ilustración, puesto que para las personas expertas en la materia serán evidentes diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la divulgación a partir de esta descripción detallada.
(Signos de referencia)
1, 2: paquete de baterías
10: módulo de batería
100: aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería
110: unidad de medición
120: unidad de control
130: unidad de almacenamiento

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería, que comprende:
una unidad (110) de medición configurada para medir una tensión de cada una de una pluralidad de celdas de batería (B) en cada una de una pluralidad de ciclos donde se realiza la carga y descarga y emitir una pluralidad de información de tensión sobre la pluralidad de tensiones medidas; y
una unidad (120) de control configurada para recibir la pluralidad de información de tensión, calcular una desviación de la tensión de cada ciclo para cada celda de batería en base a una tensión de referencia de cada una de la pluralidad de celdas de batería, seleccionar una sección de ciclo que cumpla una condición predeterminada para cada una de la pluralidad de celdas de batería en base a la desviación de la tensión calculada, calcular una tasa de cambio de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas, y diagnosticar un grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería en base a la pluralidad de tasas de cambio calculadas de desviación de la tensión.
2. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 1,
en el que la unidad de medición está configurada para medir una tensión en un punto de medición cuando pasa un tiempo predeterminado después de que finaliza la descarga de la pluralidad de celdas de batería.
3. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 2,
en el que la unidad de control está configurada para establecer una tensión medida en un ciclo inicial de cada celda de batería como tensión de referencia y calcular la desviación de la tensión calculando una diferencia entre una tensión de celda medida en cada ciclo de cada celda de batería y la tensión de referencia.
4. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 1,
en el que la condición predeterminada se establece como una condición en la que la desviación de la tensión calculada comienza a aumentar, y
en el que la unidad de control está configurada para seleccionar una sección de un ciclo donde la desviación de la tensión calculada comienza a aumentar hasta un ciclo final como la sección del ciclo entre los ciclos de cada una de la pluralidad de celdas de batería, en base a la condición predeterminada.
5. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 1,
en el que la condición predeterminada se establece como un ciclo después de un ciclo preestablecido a partir de un ciclo inicial, y
en el que la unidad de control está configurada para seleccionar una pluralidad de ciclos después del ciclo preestablecido a partir del ciclo inicial como la sección del ciclo entre los ciclos de cada una de la pluralidad de celdas de batería, en base a la condición predeterminada.
6. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 1,
en el que la unidad de control está configurada para calcular una tasa de cambio promedio de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas.
7. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 6,
en el que la unidad de control está configurada para diagnosticar un grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería comparando las tasas de cambio promedio calculadas respectivamente para la pluralidad de celdas de batería.
8. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 7,
en el que la unidad de control está configurada para diagnosticar que el grado de deterioro de la batería es mayor a medida que la tasa de cambio de desviación de la tensión calculada es mayor.
9. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 1,
en el que la unidad de control está configurada para dividir la pluralidad de ciclos seleccionados en una pluralidad de secciones unitarias, calcular una tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas, y diagnosticar un grado relativo de deterioro en cada una de la pluralidad de secciones unitarias para la pluralidad de celdas de batería en base al resultado de comparar las tasas promedio de cambio de sección calculadas correspondientes a la misma sección unitaria.
10. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 1,
en el que la unidad de control está configurada para seleccionar una celda objetivo entre la pluralidad de celdas de batería, dividir una pluralidad de ciclos correspondientes a la celda objetivo seleccionada en una pluralidad de secciones unitarias, calcular una tasa promedio de cambio de sección de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones unitarias divididas, y diagnosticar si el deterioro de la celda objetivo se acelera en base a un resultado de comparar las tasas promedio de cambio de sección calculadas.
11. El aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según la reivindicación 10,
en el que la unidad de control está configurada para diagnosticar que el deterioro de la celda objetivo se acelera cuando la tasa promedio de cambio de sección aumenta a medida que avanza el ciclo.
12. Un paquete de baterías, que comprende el aparato para diagnosticar un grado de deterioro de una batería según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Un procedimiento para diagnosticar un grado de deterioro de una batería, que comprende:
una etapa de medición de tensión (S100) para medir una tensión de cada una de una pluralidad de celdas de batería en cada uno de una pluralidad de ciclos donde se realiza la carga y descarga;
una etapa de cálculo de desviación de la tensión (S200) para calcular una desviación de la tensión de cada ciclo para cada celda de batería en base a una tensión de referencia de cada una de la pluralidad de celdas de batería; una etapa de selección de sección de ciclo (S300) para seleccionar una sección de ciclo que cumple una condición predeterminada para cada una de la pluralidad de celdas de batería en base a la desviación de la tensión calculada en la etapa de cálculo de desviación de la tensión;
una etapa de cálculo de la tasa de cambio (S400) para calcular una tasa de cambio de desviación de la tensión correspondiente a cada una de la pluralidad de secciones de ciclo seleccionadas; y
una etapa de diagnóstico del grado de deterioro (S500) para diagnosticar un grado relativo de deterioro de la pluralidad de celdas de batería en base a la pluralidad de tasas de cambio calculadas de desviación de la tensión.
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