ES3027835T3 - Secondary battery diagnosis apparatus and method - Google Patents

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ES3027835T3 ES21915574T ES21915574T ES3027835T3 ES 3027835 T3 ES3027835 T3 ES 3027835T3 ES 21915574 T ES21915574 T ES 21915574T ES 21915574 T ES21915574 T ES 21915574T ES 3027835 T3 ES3027835 T3 ES 3027835T3
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Soon-Ju Choi
Dae-Soo Kim
Young-Deok Kim
Su-Won Jee
Hyun-Jun Choi
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Abstract

Se describe un aparato de diagnóstico de baterías secundarias capaz de diagnosticar eficazmente el estado de una batería secundaria mediante una señal de carga/descarga extraída de la misma. El aparato, según un aspecto de la presente invención, comprende: una unidad de memoria que almacena un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo durante la carga o descarga de una batería de referencia; una unidad de medición de voltaje configurada para medir el voltaje de una batería objetivo durante un proceso de carga o descarga; y un procesador configurado para generar un perfil de medición de carga/descarga a partir del voltaje medido por la unidad de medición de voltaje, comparar dicho perfil con un perfil de simulación obtenido a partir del perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo almacenados en la unidad de memoria, y determinar un perfil de ajuste de electrodo positivo y un perfil de ajuste de electrodo negativo que permitan que la desviación entre el perfil de simulación y el perfil de medición de carga/descarga se mantenga dentro de un cierto nivel. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y método de diagnóstico de baterías secundarias
Campo técnico de la invención
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n° 10-2020-0184944 presentada el 28 de diciembre de 2020 en la República de Corea.
La presente divulgación se refiere a una tecnología de diagnóstico de baterías secundarias y, más concretamente, a una tecnología de diagnóstico de baterías capaz de diagnosticar eficazmente el estado de una batería secundaria utilizando una señal de carga y descarga de la batería secundaria.
Antecedentes de la invención
Las baterías secundarias comercializadas actualmente incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías secundarias de litio y similares. Entre ellas, destacan las baterías secundarias de litio porque garantizan una carga y descarga libres gracias a un efecto memoria sustancialmente nulo en comparación con las baterías secundarias de níquel, así como una tasa de descarga muy baja y una alta densidad energética.
Además, recientemente, las baterías secundarias se han utilizado ampliamente para la conducción o el almacenamiento de energía en dispositivos de tamaño medio y grande, como vehículos eléctricos o sistemas de almacenamiento de energía (ESS). Además, por esta razón, el interés por las baterías secundarias aumenta aún más, y la investigación y el desarrollo relacionados con ellas se realizan de forma más activa.
La batería secundaria de litio utiliza principalmente óxido a base de litio y material de carbono como material activo del electrodo positivo y material activo del electrodo negativo, respectivamente. Además, la batería secundaria de litio incluye un ensamble de electrodos en el que una placa de electrodos positivos y una placa de electrodos negativos recubiertas respectivamente con un material activo para electrodos positivos y un material activo para electrodos negativos están dispuestas con un separador interpuesto entre ellas, y un exterior, a saber, una caja de pila, para recibir herméticamente el ensamble de electrodos junto con electrolito.
Una batería secundaria, es decir, una batería, genera energía eléctrica mediante reacciones electroquímicas de oxidación y reducción. Sin embargo, al repetirse el ciclo de carga/descarga, la batería secundaria no mantiene la capacidad en el momento de la fabricación inicial, es decir, el rendimiento en estado BOL (El comienzo de la vida), y puede degradarse con el tiempo. Si no se comprende correctamente el estado de degradación de la batería secundaria, puede resultar difícil predecir con exactitud el estado de carga (SOC), el tiempo utilizable, la vida útil, el momento de sustitución o similares de la batería. Además, si la predicción no se realiza con precisión en este aspecto, puede causar daños inesperados a un usuario o gestor de la batería secundaria.
Además, pueden producirse pilas defectuosas en el proceso de fabricación de pilas secundarias. Por ejemplo, entre muchas baterías fabricadas pueden aparecer baterías secundarias que no tienen la capacidad o el área de uso tal y como fueron diseñadas debido a errores en el proceso. Incluso si es inevitable fabricar una batería secundaria defectuosa de este tipo, es necesario asegurarse de que la batería secundaria defectuosa no se envía al exterior mediante una inspección. O, incluso si la batería secundaria defectuosa se envía al exterior, es deseable recibir un diagnóstico defectuoso al comienzo del uso de la batería secundaria defectuosa.
A este respecto, se han propuesto diversas técnicas para diagnosticar el grado de degradación durante el uso de la batería secundaria o si existe algún defecto durante su fabricación. Sin embargo, en el caso de las técnicas de diagnóstico propuestas hasta ahora, existen varios problemas, como un método de cálculo relativamente complejo o una baja precisión. El documento EP2325664A1 presenta un ejemplo relevante de un enfoque para diagnosticar una batería.
Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de una tecnología eficaz de diagnóstico de pilas secundarias que sea más sencilla y precisa.
Divulgación
Problema Técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas del arte relacionado, y por lo tanto la presente divulgación está dirigida a proporcionar un aparato y método de diagnóstico de una batería secundaria, que puede diagnosticar un estado de una batería secundaria utilizando una señal de carga y descarga extraída de la batería secundaria, y un paquete de baterías que incluye el aparato de diagnóstico.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada y se harán más evidentes a partir de las realizaciones ejemplares de la presente divulgación. Asimismo, se comprenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse mediante los medios mostrados en las reivindicaciones adjuntas y combinaciones de los mismos.
Solución técnica
La invención se define por el aparato de diagnóstico de baterías secundarias de acuerdo con la reivindicación 1 y el método correspondiente de acuerdo con la reivindicación 10. Otros aspectos son definidos por las reivindicaciones dependientes.
Efectos ventajosos
Según una realización de la presente divulgación, el estado de la batería secundaria puede diagnosticarse con precisión de forma sencilla mediante una señal de carga y descarga.
En particular, en la presente divulgación, un perfil de tensión del electrodo positivo y un perfil de tensión del electrodo negativo pueden extraerse del perfil de tensión de carga y descarga de la batería secundaria, aunque ésta no esté desmontada o fabricada en forma de celda de tres electrodos.
Según una realización de la presente divulgación, el estado de la batería secundaria puede diagnosticarse eficazmente durante el uso de la misma.
Además, según otra realización de la presente divulgación, la presente divulgación puede aplicarse al proceso de fabricación de la batería secundaria, por ejemplo al proceso de formación de la batería secundaria, para confirmar si la batería secundaria fabricada tiene unas especificaciones de diseño adecuadas.
Además, en la presente divulgación, dado que la batería secundaria se diagnostica de forma no destructiva, es posible utilizar, fabricar y enviar continuamente una batería secundaria sin ninguna anomalía como resultado del diagnóstico.
Además, según una realización de la presente divulgación, se puede diagnosticar el grado de degradación de la batería secundaria, más concretamente el grado de degradación del electrodo positivo y el grado de degradación del electrodo negativo, respectivamente.
Además, según una realización de la presente divulgación, no es necesario almacenar una gran cantidad de datos de referencia o valores de referencia en un dispositivo de almacenamiento como una unidad de memoria. Por lo tanto, no se requiere una unidad de memoria de gran capacidad y se pueden reducir el esfuerzo, el tiempo y el coste para asegurar una gran cantidad de datos de referencia o valores de referencia.
Además, según una realización de la presente divulgación, al diagnosticar el estado de la batería secundaria, puede no utilizarse un perfil diferencial como dV/dQ y dQ/dV. Por lo tanto, el rendimiento o la capacidad del procesador no se requieren en un alto grado, y puede ser posible un funcionamiento rápido.
Descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la divulgación anterior, sirven para proporcionar una mayor comprensión de las características técnicas de la presente divulgación y, por lo tanto, la presente divulgación no se interpreta como limitada al dibujo.
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una configuración funcional de un aparato de diagnóstico de baterías secundarias según una realización de la presente divulgación.
La FIG. 2 es un gráfico que muestra un ejemplo de un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo almacenados en una unidad de memoria según una realización de la presente divulgación.
La FIG. 3 es un gráfico que muestra un ejemplo de perfil de medición de carga y descarga generado por un procesador según una realización de la presente divulgación.
La FIG. 4 es un gráfico que muestra comparativamente un perfil de medición de carga y descarga y un perfil de simulación según una realización de la presente divulgación.
La FIG. 5 es un gráfico que muestra un ejemplo de una configuración en la que el procesador según una realización de la presente divulgación desplaza el perfil de referencia.
La FIG. 6 es un gráfico que muestra un ejemplo de una configuración en la que el procesador según una realización de la presente divulgación ajusta una escala del perfil de referencia.
La FIG. 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración en la que el procesador según una realización de la presente divulgación determina un valor de arranque del electrodo positivo y un valor de arranque del electrodo negativo.
La FIG. 8 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración en la que el procesador según una realización de la presente divulgación determina un valor final del electrodo positivo y un valor final del electrodo negativo.
La FIG. 9 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración en la que el procesador según una realización de la presente divulgación obtiene un perfil de ajuste del electrodo positivo y un perfil de ajuste del electrodo negativo ajustando el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo.
La FIG. 10 es un gráfico que muestra comparativamente el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo, así como el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo por el procesador según una realización de la presente divulgación.
La FIG. 11 es un gráfico que muestra esquemáticamente una configuración en la que el perfil de simulación es desplazado en paralelo en dirección vertical por el procesador según una realización de la presente divulgación. La FIG. 12 es un gráfico ampliado que muestra una porción B1 de la FIG. 11.
La FIG. 13 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente un método de diagnóstico de baterías secundarias según una realización de la presente divulgación.
Mejor modo
A continuación, se describirán a detalle realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos utilizados en la especificación y en las reivindicaciones anexas no deben interpretarse como limitados a los significados generales y de diccionario, sino interpretados en base a los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación sobre la base del principio de que se permite al inventor definir los términos apropiadamente para su mejor explicación.
Por lo tanto, la descripción propuesta en la presente es sólo un ejemplo preferente a efectos meramente ilustrativos, por lo que debe entenderse que podrían introducirse modificaciones en la misma sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una configuración funcional de un aparato de diagnóstico de baterías secundarias según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la FIG. 1, el aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación puede incluir una unidad de memoria 100, una unidad de medición de tensión 200 y un procesador 300.
La unidad de memoria 100 puede almacenar un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo para la carga o descarga de una batería de referencia. En este caso, la batería de referencia puede ser una batería secundaria del mismo tipo que una batería secundaria a diagnosticar, o una batería secundaria diseñada para tener las mismas características que una batería secundaria a diagnosticar. Con respecto a la batería de referencia, se puede extraer un perfil de electrodo positivo y un perfil de electrodo negativo mientras se somete previamente a un proceso de carga y/o descarga. En este caso, el proceso de carga y descarga puede realizarse a una velocidad C igual o similar a la del proceso de carga y descarga realizado cuando la unidad de medición de tensión 200, que se explicará más adelante, mide una tensión de la batería objetivo. Además, el perfil extraído puede almacenarse en la unidad de memoria 100 como un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo. En este caso, para obtener un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo, la batería de referencia puede fabricarse en forma de celda de tres electrodos o de media celda de moneda, pero la presente divulgación no se limita necesariamente a esta forma.
La FIG. 2 es un gráfico que muestra un ejemplo de un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo almacenados en la unidad de memoria 100 según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la FIG. 2, la unidad de memoria 100 puede almacenar un perfil de referencia de electrodo positivo Rp y un perfil de referencia de electrodo negativo Rn. En este caso, el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn pueden ser un gráfico de capacidad-tensión visualizado en un sistema de coordenadas en el que el eje horizontal representa una capacidad (Ah) y el eje vertical representa una tensión (V). Por ejemplo, el perfil de referencia de electrodo positivo Rp puede ser un perfil que indique una tensión del electrodo positivo para cada capacidad medida mientras se carga una celda de tres electrodos o una semicelda de electrodo positivo, que es una batería de referencia. Además, el perfil de referencia de electrodo negativo Rn puede ser un perfil que indique una tensión del electrodo negativo para cada capacidad medida mientras se carga una celda de tres electrodos o una semicelda de electrodo negativo, que es una batería de referencia.
En particular, en la presente divulgación, como se muestra en la FIG. 2, la unidad de memoria 100 puede almacenar uno a uno cada uno de los perfiles de referencia de electrodo positivo Rp y del electrodo negativo Rn. Por ejemplo, la unidad de memoria 100 puede almacenar un perfil de referencia de electrodo positivo Rp y un perfil de referencia de electrodo negativo Rn obtenidos durante la carga de la batería de referencia. Es decir, la unidad de memoria 100 puede no almacenar una pluralidad de perfiles de referencia de electrodo positivo Rp y una pluralidad de perfiles de referencia de electrodo negativo Rn.
Además de lo anterior, el módulo de memoria 100 puede almacenar datos o programas necesarios para que otros componentes del aparato de diagnóstico de baterías según la presente divulgación, como la unidad de medición de tensión 200 o el procesador 300, operen o realicen sus funciones.
El módulo de memoria 100 puede implementarse como al menos uno de los siguientes tipos: memoria flash, disco duro, SSD (disco de estado sólido), SDD (unidad de disco sólido), microtarjetas multimedia, RAM (memoria de acceso aleatorio), SRAM (memoria RAM estática), ROM (memoria de sólo lectura), EEPROM (memoria de sólo lectura programable y borrable eléctricamente) y PROM (memoria de sólo lectura programable), pero la presente divulgación no se limita necesariamente a esta forma específica del módulo de memoria 100.
La unidad de medición de la tensión 200 puede estar configurada para medir la tensión de la batería objetivo durante el proceso de carga o descarga de la batería objetivo. Aquí, la batería objetivo significa una batería que debe diagnosticarse. Por ejemplo, la batería objetivo puede ser una batería secundaria antes de ser enviada desde una planta de fabricación, y se puede diagnosticar si hay un defecto en el proceso de fabricación o si se fabrica para que tenga las características tal y como se diseñó. Alternativamente, la batería objetivo puede ser una batería secundaria que esté montada en un paquete de baterías o similar y que esté en uso, y se puede diagnosticar si está defectuosa o hasta qué punto está degradada.
La unidad de medición de la tensión 200 puede estar configurada para medir una tensión mientras se carga o descarga la batería objetivo. En este caso, la unidad de medición de tensión 200 puede estar configurada para medir una tensión de carga o una tensión de descarga tal cual, en lugar de una tensión de circuito abierto (VCA) de la batería objetivo. Es decir, la unidad de medición de tensión 200 puede estar configurada para medir una tensión de circuito cerrado (CCV) de la batería objetivo. En este caso, la característica de resistencia de la batería objetivo puede estimarse con mayor precisión. Esto se describirá más adelante.
Es deseable que la unidad de medición de la tensión 200 mida la tensión de la batería objetivo durante la carga y la descarga a una velocidad C igual o similar a la velocidad C del proceso de carga y descarga realizado para medir el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn almacenados anteriormente en la unidad de memoria 100. En este caso, es posible evitar un diagnóstico erróneo de la batería objetivo debido a la diferencia de tasa C.
La unidad de medición de la tensión 200 puede emplear diversas tecnologías de medición de la tensión conocidas en el momento de presentar esta solicitud. Por ejemplo, la unidad de medición de tensión 200 puede incluir un sensor de tensión conocido en el momento de presentar esta solicitud. En particular, cuando el aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación se aplica a una batería, se puede utilizar un sensor de tensión ya previsto en la batería como unidad de medición de tensión 200 según la presente divulgación.
El procesador 300 puede generar un perfil de medición de carga y descarga basado en la tensión medida por la unidad de medición de tensión 200. Es decir, cuando el voltaje es medido por la unidad de medición de voltaje 200, la información de la medición de voltaje puede ser transmitida desde la unidad de medición de voltaje 200 al procesador 300. Además, el procesador 300 puede generar un perfil de medición de carga y descarga para la batería objetivo basándose en la información de medición de tensión transmitida. Aquí, el perfil de medición de carga y descarga puede ser un perfil de tensión de carga medido en el proceso de carga de la batería objetivo o un perfil de tensión de descarga medido en el proceso de descarga de la batería objetivo.
La FIG. 3 es un gráfico que muestra un ejemplo de un perfil de medición de carga y descarga generado por el procesador 300 según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la FIG. 3, el procesador 300 puede generar un gráfico que indique la tensión de la batería objetivo para cada capacidad basándose en la información del valor de tensión medido durante el proceso de carga o descarga de la batería objetivo. Es decir, en el procesador 300 puede generar un perfil de carga y descarga que indique el cambio de tensión en función de la capacidad de la batería objetivo en un sistema de coordenadas en el que el eje horizontal (eje x) representa la capacidad de la batería y el eje vertical (eje y) representa la tensión de la batería. Por ejemplo, cuando la capacidad aumenta como 0 Ah, 5Ah, 10Ah, 15Ah, ... en el proceso de carga de la batería objetivo, el procesador 300 puede obtener un gráfico de cambio de tensión para cada capacidad como se indica con M en la FIG. 3 haciendo coincidir el valor de medición de tensión recibido para cada capacidad con cada capacidad. Además, el gráfico de cambio de tensión para cada capacidad derivado de este modo puede ser el perfil de medición de carga y descarga.
En particular, el perfil de medición de carga y descarga M generado por el procesador 300 puede ser un perfil que indique una tensión de carga o una tensión de descarga en función de la capacidad de la batería objetivo tal cual. Es decir, el perfil de medición de carga y descarga puede no ser un perfil de tensión de circuito abierto (OCV) de la batería objetivo, sino un perfil de tensión de circuito cerrado (CCV) medido directamente durante un proceso de carga o descarga de la batería objetivo.
Mientras tanto, en las realizaciones de las FIGS. 2 y 3, la unidad del eje horizontal se expresa como Ah y la unidad del eje vertical como V, pero estas unidades pueden expresarse de otras formas. Por ejemplo, la unidad de capacidad del eje horizontal puede expresarse en %.
Si el perfil de medición de carga y descarga se genera como se ha indicado anteriormente, el procesador 300 puede estar configurado para comparar el perfil de medición de carga y descarga generado con un perfil de simulación. Aquí, el perfil de simulación puede ser un perfil de tensión de celda completa obtenido a partir del perfil de referencia de electrodo positivo y del perfil de referencia de electrodo negativo almacenados en la unidad de memoria 100. Es decir, como se muestra en la FIG. 2, cuando el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn se almacenan en la unidad de memoria 100, la diferencia entre el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn puede ser un perfil de tensión de carga y descarga de tipo celda llena. Además, el perfil de simulación puede significar un perfil de tensión de carga y descarga de tipo celda completa para la batería de referencia. Por lo tanto, al igual que el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn, el perfil de simulación puede aparecer en forma de gráfico de tensión para cada capacidad.
El perfil de simulación puede obtenerse para ser generado directamente por el procesador 300 utilizando el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn almacenados en la unidad de memoria 100. Alternativamente, el perfil de simulación puede calcularse previamente a partir del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y del perfil de referencia de electrodo negativo Rn y almacenarse en la unidad de memoria 100. En este caso, el procesador 300 puede acceder a la unidad de memoria 100 para obtener el perfil de simulación en forma de lectura.
Cuando el perfil de simulación se obtiene de este modo, el procesador 300 puede comparar el perfil de simulación obtenido con el perfil de medición de carga y descarga generado. Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG. 4.
La FIG. 4 es un gráfico que muestra comparativamente un perfil de medición de carga y descarga M y un perfil de simulación R según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la FIG. 4, el perfil de medición de carga y descarga generado por el procesador 300 basándose en la información transmitida por la unidad de medición de tensión 200 se denota por M. Además, el perfil de simulación obtenido a partir del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y del perfil de referencia de electrodo negativo Rn almacenados en la unidad de memoria 100 se denota por R. Aquí, el perfil de medición de carga y descarga M puede ser un perfil de tensión para cada capacidad medida de la batería secundaria que se va a diagnosticar, a saber, la batería objetivo, y el perfil de simulación R puede ser un perfil de la batería de referencia almacenado de antemano u obtenido a partir de él para compararlo con el perfil de la batería objetivo.
Mientras tanto, en la FIG. 4, el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn son como se muestran en la realización de la FIG. 2, y el perfil de simulación R puede obtenerse a partir de la diferencia entre el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn. Además, el perfil de medición de carga y descarga M de la FIG. 4 puede considerarse como se muestra en la FIG. 3.
Como se muestra en la FIG. 4, puede existir una diferencia entre el perfil de medición de carga y descarga M medido en la batería objetivo y el perfil de simulación R obtenido de antemano. Por ejemplo, el perfil de simulación R puede tener una forma en la que la curva de carga o descarga de la batería secundaria aparezca idealmente, tal y como se diseñó inicialmente. Además, el perfil de medición de carga y descarga M puede tener una forma en la que se muestre realmente la curva de carga o descarga de una batería secundaria fabricada o usada. El procesador 300 puede estar configurado para comprobar la diferencia entre el perfil de simulación R y el perfil de medición de carga y descarga M.
En particular, si la batería secundaria puede degradarse al ser utilizada por encima de un determinado nivel, lo que puede provocar un cambio en la curva de carga y descarga. Además, incluso en el proceso de fabricación de la batería secundaria, si se produce un defecto debido a un error en el proceso o similar, es posible que la curva de carga y descarga no aparezca como se ha diseñado. El procesador 300 puede confirmar si existe una diferencia entre el perfil de medición de carga y descarga M y el perfil de simulación R, especialmente si la diferencia se encuentra dentro de un determinado margen de error, comparando el perfil de medición de carga y descarga M con el perfil de simulación R.
Además, el procesador 300 puede estar configurado para determinar el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo de forma que un error entre el perfil de simulación R y el perfil de medición de carga y descarga M se encuentre dentro de un nivel predeterminado. Como se ha descrito anteriormente, el perfil de simulación R puede obtenerse primero a partir del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y del perfil de referencia de electrodo negativo Rn. En consecuencia, cuando se ajusta el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y/o el perfil de referencia de electrodo negativo Rp, el perfil de simulación R también puede ajustarse como resultado. Por lo tanto, como se muestra en la FIG. 4, si hay un error de un cierto nivel o más entre el perfil de simulación R y el perfil de medición de carga y descarga M, el procesador 300 puede ajustar el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y/o el perfil de referencia de electrodo negativo Rn para que dicho error esté dentro de un cierto nivel. Además, el perfil de referencia de electrodo positivo finalmente ajustado Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo finalmente ajustado Rp pueden convertirse en el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo. En particular, entre una pluralidad de casos en los que se ajustan el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rp, el procesador 300 puede determinar un valor ajustado del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y un valor ajustado del perfil de referencia de electrodo negativo Rp en un caso en el que el error entre el perfil de simulación R y el perfil de medición de carga y descarga M sea el menor como el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo.
En este caso, si el error entre el perfil de simulación R y el perfil de medición de carga y descarga M es mínimo puede juzgarse utilizando diversos métodos para comparar un error de dos gráficos, conocidos en el momento de presentar esta solicitud. En particular, el perfil de simulación R y el perfil de medición de carga y descarga M pueden tener una forma curva. Por lo tanto, se puede juzgar si el error entre el perfil de simulación R y el perfil de medición de carga y descarga M es menor, por ejemplo, calculando un valor integral de un valor absoluto para la región entre las dos curvas.
Según esta configuración de la presente divulgación, puede obtenerse diversa información de estado sobre la batería objetivo basándose en el perfil de ajuste del electrodo positivo finalmente determinado y en el perfil de ajuste del electrodo negativo finalmente determinado. En particular, puede considerarse que el perfil de simulación mediante el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo finalmente determinados tiene casi la misma forma que el perfil de medición de carga y descarga M. En lo sucesivo, por comodidad de explicación, el perfil de tensión de celda llena obtenido mediante el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo se denominará perfil de ajuste de simulación para compararlo con el perfil de simulación R que es un perfil de tensión de celda llena obtenido mediante el perfil de referencia inicial del electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rp.
Dado que el perfil de ajuste de simulación puede ser idéntico o similar al perfil de medición de carga y descarga M, el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo que forman el perfil de ajuste de simulación pueden considerarse como el perfil del electrodo positivo y el perfil del electrodo negativo para el perfil de medición de carga y descarga M. Por lo tanto, según la presente divulgación, aunque la batería objetivo no esté desmontada o no esté fabricada en forma de batería de tres electrodos, puede obtenerse un perfil del electrodo positivo y un perfil del electrodo negativo para la batería objetivo. Además, si el perfil del electrodo positivo y el perfil del electrodo negativo se obtienen de este modo a partir de la señal de carga y descarga de la batería objetivo, el estado de la batería objetivo puede predecirse más fácilmente utilizando el perfil del electrodo positivo y el perfil del electrodo negativo.
En particular, según una realización de la presente divulgación, mediante el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo, puede ser más fácil predecir si se produce un defecto en la batería secundaria fabricada, y si se produce, puede ser más fácil predecir qué tipo de defecto se produce. Además, según una realización de la presente divulgación, mediante el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo, puede ser más fácil predecir si se produce degradación en la batería secundaria en uso, y si se produce, puede ser más fácil predecir en qué medida o de qué tipo se produce la degradación.
Además, según una realización de la presente divulgación, pueden obtenerse de manera sencilla un perfil de electrodo positivo y un perfil de electrodo negativo. En particular, aunque sólo se almacenen en la unidad de memoria 100 un perfil de referencia de electrodo positivo Rp y un perfil de referencia de electrodo negativo Rn, puede aplicarse la presente divulgación. Es decir, no es necesario almacenar una pluralidad de perfiles de referencia de electrodo positivo Rp y/o una pluralidad de perfiles de referencia de electrodo negativo Rn en la unidad de memoria 100. Por lo tanto, no es necesario que la capacidad de la unidad de memoria 100 sea elevada y no es necesario realizar muchas pruebas previas para almacenar el perfil de referencia.
Además, según una realización de la presente divulgación, se utiliza un perfil de tensión cerrado (CCV) en lugar de un perfil de tensión abierto (OCV). En consecuencia, puede ser posible medir un cambio en la resistencia durante un proceso continuo de carga o descarga. En particular, el perfil de tensión abierta puede obtenerse en forma de un valor intermedio entre el perfil de tensión de carga y el perfil de tensión de descarga, o puede obtenerse midiendo una tensión después de que transcurra un cierto tiempo en un estado en el que la carga o descarga se detiene durante el proceso de carga o descarga y ambos extremos de la batería están abiertos. Por lo tanto, en el caso de un perfil de tensión tan abierto, puede resultar difícil medir con precisión el cambio de resistencia durante un proceso continuo de carga o descarga. Sin embargo, según la realización de la presente divulgación, utilizando el perfil de tensión de carga o el perfil de tensión de descarga medidos en un estado en el que fluye la corriente de carga y descarga en lugar del perfil de tensión de abertura, el cambio de resistencia puede medirse con precisión en el proceso continuo de carga o descarga.
El procesador 300 puede incluir opcionalmente unidades centrales de procesamiento (CPU), circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), conjuntos de chips, circuitos lógicos, registros, módems de comunicación, dispositivos de procesamiento de datos o similares, conocidos en la técnica, para ejecutar diversas lógicas de control realizadas en la presente divulgación, o puede expresarse utilizando estos términos. Además, cuando la lógica de control se implementa en software, el procesador 300 puede implementarse como un conjunto de módulos de programa. En este caso, el módulo de programa puede almacenarse en una memoria interna o en una unidad de memoria externa 100 o similar y ser ejecutado por el procesador 300. La unidad de memoria 100 puede estar dentro o fuera del procesador 300, y puede estar conectada a éste a través de diversos medios bien conocidos.
En particular, si el aparato de diagnóstico según la presente divulgación se implementa en forma de estar incluido en una batería, la batería puede incluir un dispositivo de control que se denomina unidad de microcontrolador (MCU) o sistema de gestión de la batería (BMS). En este momento, el procesador 300 puede ser implementado por componentes como la MCU o el BMS suministrado en un paquete de baterías general.
Mientras tanto, en esta especificación, términos como "ser" o "configurado para ser" para una operación o función del procesador 300 pueden incluir el significado de "programado para ser".
Preferiblemente, el procesador 300 puede estar configurado para determinar el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo moviendo el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y/o el perfil de referencia de electrodo negativo Rn en el eje de coordenadas. Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG. 5.
La FIG. 5 es un gráfico que muestra un ejemplo de una configuración en la que el procesador 100 según una realización de la presente divulgación desplaza el perfil de referencia. Para esta realización y otras realizaciones a continuación, características diferentes de las de la realización anterior serán descritas en detalle, y características idénticas o similares a las de la realización anterior no serán descritas en detalle.
Con referencia a la FIG. 5, similar a la FIG. 2, el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo almacenados en la unidad de memoria 100 se denotan por Rp y Rn, respectivamente. Aquí, el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn pueden expresarse en forma de tensión para cada capacidad.
El procesador 300 puede mover al menos un perfil de referencia del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y del perfil de referencia de electrodo negativo Rn en dirección horizontal. Por ejemplo, el procesador 300 puede mover el perfil de referencia de electrodo positivo indicado por Rp en la dirección del eje -x, como indica la flecha A1. En este caso, el perfil de referencia de electrodo positivo puede aparecer en el plano de coordenadas en una posición y con una forma indicadas por Rp'. Además, el procesador 300 puede mover el perfil de referencia de electrodo negativo indicado por Rn en la dirección del eje -x, como indica la flecha A2. En este caso, el perfil de referencia de electrodo negativo puede aparecer en el eje de coordenadas en una posición y con una forma indicadas por Rn'.
Si el procesador 300 desplaza al menos un perfil de referencia del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y del perfil de referencia de electrodo negativo Rn como se ha indicado anteriormente, se puede modificar la posición y/o la forma del perfil de simulación indicado por R. En consecuencia, el procesador 300 puede desplazar el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn de modo que la posición y/o la forma del perfil de simulación ajustado, es decir, el perfil de ajuste de la simulación coincida lo más posible con la posición y/o la forma del perfil de medición de carga y descarga M. En la FIG. 5, la forma del perfil de referencia de electrodo positivo antes del movimiento se indica con Rp, y la forma del mismo después del movimiento se indica con Rp'. Además, la forma del perfil de referencia de electrodo negativo antes del movimiento se indica con Rn, y la forma del mismo después del movimiento se indica con Rn'. Además, si el perfil de simulación R se ajusta desplazando el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo para que coincida con el perfil de medición de carga y descarga M o para que tenga un error dentro de un determinado nivel, el perfil del electrodo positivo indicado por Rp' y el perfil del electrodo negativo indicado por Rn' pueden determinarse como perfil de ajuste del electrodo positivo y perfil de ajuste del electrodo negativo, respectivamente.
Además, puede considerarse que el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' y el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' determinados de este modo representan el perfil del electrodo positivo y el perfil del electrodo negativo para el perfil de medición de carga y descarga M de la batería objetivo.
Mientras tanto, en la FIG. 5, el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn se describen como desplazados en dirección horizontal (dirección del eje x), pero el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn pueden desplazarse en dirección vertical (dirección del eje y) o en dirección diagonal para obtener el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' y el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn'.
Además, el procesador 300 puede estar configurado para determinar el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' y el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' ajustando una escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y/o del perfil de referencia de electrodo negativo Rn en el sistema de coordenadas. Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG. 6.
La FIG. 6 es un gráfico que muestra un ejemplo de una configuración en la que el procesador 300 según una realización de la presente divulgación ajusta una escala del perfil de referencia.
Con referencia a la FIG. 6, el procesador 300 puede estar configurado para ajustar la escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp almacenado en la unidad de memoria 100 en la dirección horizontal, concretamente en la dirección del eje x. En particular, el procesador 300 puede ajustar la escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp para que se reduzca, como indica la flecha A3. Alternativamente, el procesador 300 puede ajustar la escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp para que se expanda en dirección opuesta a la flecha A3. Este ajuste de la escala puede denominarse ajuste horizontal de la escala. En particular, cuando la batería secundaria está degradada o defectuosa, el perfil del electrodo positivo Rp y/o el perfil del electrodo negativo Rn suelen encogerse, por lo que el procesador 300 ajusta la escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y/o el perfil de referencia de electrodo negativo Rn para que se encojan.
Más concretamente, con respecto al perfil de referencia de electrodo positivo indicado por Rp, el procesador 300 puede mover un punto que tenga una capacidad máxima y se encuentre en un estado de carga completa a lo largo de la dirección<a>3, que es la dirección horizontal, en un estado en el que se fija un punto que tenga una capacidad 0 (cero) en un estado de descarga completa. Es decir, el procesador 300 puede mover el punto P1 correspondiente a la tensión de fin de carga (4,3 V en la FIG.) en la dirección del eje -x mientras que el punto correspondiente a la tensión de inicio de carga (3,5 V en la figura) se mantiene fijo. Además, al desplazar el extremo distante como se ha indicado anteriormente, el perfil de referencia de electrodo positivo puede reducirse.
Por ejemplo, si el perfil de referencia de electrodo positivo Rp se reduce un 6%, la capacidad de la tensión de carga completa puede desplazarse del punto P1 al punto P2. En este caso, puede formarse el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp1'. Además, si el perfil de referencia de electrodo positivo Rp se reduce un 8%, el punto P1 puede desplazarse al punto P3. En este caso, el perfil de ajuste del electrodo positivo puede formarse como Rp2'. Es decir, en este perfil, Rp2' puede encogerse más que Rp1', basándose en Rp.
Si el error entre el perfil de simulación R ajustado en un estado en el que el perfil de referencia de electrodo positivo Rp se encoge como Rp1' y el perfil de medición de carga y descarga M está dentro de un cierto nivel, el procesador 300 puede determinar que el perfil Rp1' es un perfil de ajuste del electrodo positivo. Mientras tanto, si el error entre el perfil de simulación R ajustado en un estado en el que el perfil de referencia de electrodo positivo Rp se encoge como Rp2' y el perfil de medición de carga y descarga M está dentro de un cierto nivel, el procesador 300 puede determinar que el perfil Rp2' es un perfil de ajuste del electrodo positivo.
Mientras tanto, en la realización de la FIG. 6, se describe una configuración para ajustar la escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp, pero la escala del perfil de referencia de electrodo negativo Rn también puede ajustarse de manera similar. Aquí, la relación de ajuste de escala del perfil de referencia de electrodo negativo Rn puede ser igual o diferente de la relación de ajuste de escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp.
En particular, en el aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación, el procesador 300 puede determinar el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' y el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' moviendo el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y/o el perfil de referencia de electrodo negativo Rn en la dirección horizontal como se muestra en la FIG. 5 y ajustando simultáneamente, por ejemplo reduciendo, la escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y/o del perfil de referencia de electrodo negativo Rn en la dirección horizontal como se muestra en la FIG. 6.
Según esta realización de la presente divulgación, se pueden obtener de forma sencilla un perfil de electrodo positivo y un perfil de electrodo negativo para el perfil de medición de carga y descarga M de la batería objetivo. En particular, según la realización de la presente divulgación, no es necesario almacenar muchos datos para el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn. Por lo tanto, según esta realización de la presente divulgación, puede que no se proporcione una unidad de memoria 100 y un procesador 300 que tengan una gran capacidad o un alto rendimiento.
Si la escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y/o del perfil de referencia de electrodo negativo Rn se ajusta, en particular para ser encogida, en la dirección horizontal como en esta realización con el fin de minimizar el error entre el perfil de medición de carga y descarga M y el perfil de simulación R, el procesador 300 puede estimar un índice de degradación del electrodo positivo y/o un índice de degradación del electrodo negativo a través del valor de encogimiento.
Por ejemplo, si el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' se obtiene reduciendo el perfil de referencia de electrodo positivo Rp en un 3% en un estado en el que el valor de capacidad del perfil de referencia de electrodo positivo Rp en la tensión final de carga 100 [Ah] para minimizar el error entre el perfil de medición de carga y descarga M y el perfil de simulación R, el valor de capacidad del perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' en la tensión final de carga puede llegar a ser 97 [Ah]. En este caso, el valor de contracción para el perfil de referencia de electrodo positivo Rp puede considerarse del 3%. En consecuencia, el procesador 300 puede juzgar que la tasa de degradación del electrodo positivo es del 3%.
Además, si el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' se obtiene reduciendo el perfil de referencia de electrodo negativo Rn en un 0,1% en un estado en el que el valor de la capacidad del perfil de referencia de electrodo negativo Rn en la tensión final de carga es de 100 [Ah] para minimizar el error entre el perfil de medición de carga y descarga M y el perfil de simulación R, el valor de la capacidad del perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' en la tensión final de carga puede llegar a ser de 99,9 [Ah]. En este caso, el valor de contracción para el perfil de referencia de electrodo negativo Rn puede considerarse del 0,1%. En consecuencia, el procesador 300 puede juzgar que la tasa de degradación del electrodo negativo es del 0,1%.
Además, la unidad del eje de capacidad en el sistema de coordenadas que muestra el perfil de medición de carga y descarga M y el perfil de simulación R puede expresarse en [%] en lugar de [Ah]. En este caso, el valor de la contracción puede obtenerse más fácilmente.
Según esta realización de la presente divulgación, el índice de degradación del electrodo positivo y/o el índice de degradación del electrodo negativo pueden obtenerse de forma más clara y sencilla mediante el grado de ajuste de escala del perfil de referencia de electrodo positivo Rp y del perfil de referencia de electrodo negativo Rn, especialmente el grado de contracción. En particular, una batería secundaria puede no exhibir su capacidad adecuadamente debido a la formación de vías conductoras, la generación de gas, la degradación del material activo o similares en un momento determinado durante su fabricación o uso. De acuerdo con esta realización, ajustando el perfil a reducir, puede obtenerse un perfil de electrodo positivo y un perfil de electrodo negativo en los que dicha degradación se refleja sustancialmente.
La unidad de medición de tensión 200 puede estar configurada para medir una tensión de descarga completa y una tensión de carga completa de la batería objetivo. En este caso, la tensión de descarga total puede referirse a una tensión cuando la batería objetivo se encuentra en un estado completamente descargado, es decir, cuando el SOC (Estado de carga) de la batería objetivo es 0. En particular, la tensión de descarga total puede ser una tensión de circuito abierto (OCV) cuando el SOC es 0 (cero). Además, la tensión de carga completa puede significar una tensión cuando la batería objetivo está en un estado de carga completa, es decir, cuando el SOC de la batería objetivo es del 100%. En particular, la tensión de carga completa puede ser una tensión de circuito abierto cuando el SOC es del 100%.
El procesador 300 puede estimar un valor inicial del electrodo positivo del perfil de ajuste del electrodo positivo o un valor inicial del electrodo negativo del perfil de ajuste del electrodo negativo basándose en la tensión de descarga total. Aquí, el valor inicial del electrodo positivo puede ser un punto en el que la capacidad es 0 (cero) en el perfil de ajuste del electrodo positivo, cuando el perfil de ajuste del electrodo positivo se determina ajustando el perfil de referencia de electrodo positivo. Además, el valor inicial del electrodo negativo puede ser un punto en el que la capacidad sea 0 (cero) en el perfil de ajuste del electrodo negativo, cuando el perfil de ajuste del electrodo negativo se determina ajustando el perfil de referencia de electrodo negativo. Es decir, el valor inicial del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo negativo pueden considerarse un punto inicial del perfil del electrodo positivo y un punto inicial del perfil del electrodo negativo cuando se inicia la carga (descarga completa) de la batería objetivo.
El procesador 300 puede fijar arbitrariamente al menos uno de los valores de arranque del electrodo positivo y del electrodo negativo, y obtener el otro a partir de la tensión de descarga total. Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG. 7.
La FIG. 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración en la que el procesador 300 según una realización de la presente divulgación determina un valor de arranque del electrodo positivo y un valor de arranque del electrodo negativo.
El perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn pueden almacenarse en la unidad de memoria 100 en la forma mostrada en la FIG. 7. Alternativamente, el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn de la FIG. 7 puede ser un perfil de referencia ajustado después de mover el perfil almacenado en la unidad de memoria 100, como se muestra en la FIG. 5 y/o se encoge como se muestra en la FIG. 6.
Además, el procesador 300 puede establecer un punto arbitrario, por ejemplo pi, en el perfil de referencia de electrodo positivo Rp como valor inicial del electrodo positivo. En este caso, el valor inicial del electrodo positivo puede almacenarse de antemano en la unidad de memoria 100 o configurarse para que el procesador 300 lo calcule mediante un método de cálculo predeterminado. Por ejemplo, el valor de arranque del electrodo positivo puede configurarse para que tenga un valor predeterminado distinguiendo si la batería objetivo se está fabricando o está en uso. Alternativamente, el valor de arranque del electrodo positivo puede estar configurado para tener un valor predeterminado distinguiéndose para cada número de ciclo de carga y descarga con respecto a una batería en uso.
Si el valor de arranque del electrodo positivo pi se fija como se ha indicado anteriormente, el procesador 300 puede determinar un valor de arranque del electrodo negativo basándose en la tensión de descarga total medida por la unidad de medición de tensión 200. Por ejemplo, si la tensión de descarga completa, es decir, la tensión cuando el SOC de la batería objetivo es 0, se mide como V1, el procesador 300 busca un punto que sea diferente del valor inicial del electrodo positivo por V1 en el perfil de referencia de electrodo negativo Rn. En la FIG. 7, un punto que es diferente del valor inicial del electrodo positivo por V1 se indica con ni. Además, el procesador 300 puede determinar el punto buscado ni como valor inicial del electrodo negativo.
Además, el procesador 300 puede estar configurado para estimar un valor final del electrodo positivo del perfil de ajuste del electrodo positivo y un valor final del electrodo negativo del perfil de ajuste del electrodo negativo basándose en la tensión de carga completa. Aquí, cuando el perfil de ajuste del electrodo positivo se determina ajustando el perfil de referencia de electrodo positivo, el valor final del electrodo positivo puede ser un punto en el que la capacidad sea del 100% en el perfil de ajuste del electrodo positivo. Además, cuando el perfil de ajuste del electrodo negativo se determina ajustando el perfil de referencia de electrodo negativo, el valor final del electrodo negativo puede ser un punto en el que la capacidad sea del 100% en el perfil de ajuste del electrodo negativo. Es decir, el valor final del electrodo positivo y el valor final del electrodo negativo pueden considerarse como un valor final del perfil del electrodo positivo y un valor final del perfil del electrodo negativo cuando la batería objetivo deja de cargarse (carga completa). Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG. 8.
La FIG. 8 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración en la que el procesador 300 según una realización de la presente divulgación determina un valor final del electrodo positivo y un valor final del electrodo negativo.
Con referencia a la FIG. 8, se muestran un perfil de referencia de electrodo positivo Rp y un perfil de referencia de electrodo negativo Rn. Como se ha descrito anteriormente en referencia a la FIG. 7, el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn pueden ser un perfil almacenado de antemano en la unidad de memoria o un perfil desplazado y/o ajustado en escala a partir del mismo. Además, en cada perfil de referencia se indican respectivamente un valor de arranque del electrodo positivo pi y un valor de arranque del electrodo negativo ni. El valor de arranque del electrodo positivo pi y el valor de arranque del electrodo negativo ni pueden obtenerse como se ha descrito anteriormente con referencia a la FIG. 7. Cuando el valor de arranque del electrodo positivo pi y el valor de arranque del electrodo negativo ni se determinan de este modo, el procesador 300 puede obtener un conducto recto L1 que conecte el valor de arranque del electrodo positivo pi y el valor de arranque del electrodo negativo ni.
Además, el procesador 300 puede obtener otro conducto recto L2 paralelo al conducto recto L1 y cuyos dos extremos se mueven sobre el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn. El procesador 300 puede mover el conducto recto L2 en dirección izquierda y derecha, como se indica con A4 en la figura. Aquí, si la tensión de carga completa de la batería objetivo se transmite como V2 desde la unidad de medición de tensión 200, el procesador 300 puede buscar un punto en el que la diferencia de tensión entre ambos extremos sea V2 mientras desplaza la línea recta L2 como indica la flecha A4.
En este caso, cuando la línea recta L2 se mueve, el procesador 300 puede mantener la línea recta L2 en un estado paralelo a la línea recta L1 tal como está. Además, el procesador 300 puede permitir que ambos extremos del conducto recto L2 se muevan sólo sobre el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn. Es decir, el procesador 300 puede permitir que un extremo del conducto recto L2 se mueva sólo sobre el perfil de referencia de electrodo positivo Rp, como indica la flecha A5 de la FIG. 8. Además, el procesador 300 puede permitir que el otro extremo del conducto recto L2 se mueva sólo sobre el perfil de referencia de electrodo negativo Rn, como indica la flecha A6 de la FIG. 8. Además, cuando se determina la posición final de la recta L2 paralela a L1 y en la que la diferencia de tensión entre ambos extremos es V2, el procesador 300 puede determinar el extremo de la recta L2 en la posición final sobre el perfil de referencia de electrodo positivo Rp como un valor final del electrodo positivo pf, y determinar el extremo de la misma sobre el perfil de referencia de electrodo negativo Rn como un valor final del electrodo negativo nf.
Además, si el valor inicial del electrodo positivo pi, el valor inicial del electrodo negativo ni, el valor final del electrodo positivo pf y el valor final del electrodo negativo nf se determinan como se ha indicado anteriormente, el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo pueden determinarse utilizando el valor inicial del electrodo positivo pi, el valor inicial del electrodo negativo ni, el valor final del electrodo positivo pf y el valor final del electrodo negativo nf determinados. Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG.
9.
La FIG. 9 es un diagrama que muestra una configuración para obtener un perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' y un perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' ajustando el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn mediante el procesador 300 según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la FIG. 9, si el valor inicial del electrodo positivo pi, el valor inicial del electrodo negativo ni, el valor final del electrodo positivo pf y el valor final del electrodo negativo nf se determinan como se describe en la realización de las FIGS. 7 y 8 anteriores, el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' y el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' pueden obtenerse basándose en estos valores.
Más concretamente, el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' y el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' pueden expresarse en un plano de coordenadas que indica la tensión para cada capacidad, al igual que el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn. Además, el procesador 300 puede obtener el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' desplazando el perfil de referencia de electrodo positivo Rp en la dirección horizontal, en particular en la dirección del eje -x, de modo que el valor inicial del electrodo positivo pi se sitúe en el eje y. Asimismo, el procesador 300 puede obtener el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' ajustando el perfil de referencia de electrodo negativo Rn de manera similar. En otras palabras, el procesador 300 puede obtener el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' desplazando el perfil de referencia de electrodo negativo Rn en la dirección horizontal, en particular en la dirección del eje -x, de modo que el valor de inicio del electrodo negativo ni se sitúe en el eje y, es decir, de modo que el valor de la coordenada x del valor de inicio del electrodo negativo ni tenga una capacidad de 0 (cero).
Si el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn se modifican de este modo, el perfil de tensión de toda la celda obtenido a partir de la diferencia entre el perfil de referencia de electrodo positivo Rp y el perfil de referencia de electrodo negativo Rn también puede modificarse. Por ejemplo, cuando el perfil de tensión de la celda llena aparece como se indica con R en la FIG. 8 antes de ajustar el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo, si el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo se ajustan para cambiar la posición y/o la forma, el perfil de tensión de la celda completa también puede obtenerse en una posición y/o forma diferente a la del R existente, como se indica con R' en la FIG. 9. Además, cuando el perfil de tensión de celda llena obtenido de este modo coincide con el perfil de medición de carga y descarga M de la batería objetivo o se encuentra dentro de un determinado margen de error, el procesador 300 puede determinar el perfil de referencia de electrodo positivo ajustado Rp' como perfil de ajuste del electrodo positivo y determinar el perfil de referencia de electrodo negativo ajustado Rn' como perfil de ajuste del electrodo negativo.
Si el perfil de tensión de la celda llena R' no coincide con el perfil de medición de carga y descarga M o está fuera del rango de error incluso en un estado en el que el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo se cambian de este modo, el procesador 300 puede realizar repetidamente el proceso descrito anteriormente con referencia a las realizaciones de las FIGS. 7 a 9 en un estado en el que el valor inicial pi del electrodo positivo se cambia a otro valor. Alternativamente, con respecto al perfil de electrodo positivo ajustado Rp' y al perfil de electrodo negativo ajustado Rn' obtenidos en la FIG. 9, el procesador 300 puede realizar ajustes adicionales como el movimiento en dirección horizontal y/o la contracción descrita en las FIGS. 5 y 6 anteriores.
Además, al confirmar la forma de los perfiles de tensión de la celda completa obtenidos mediante el ajuste repetido, que es más coherente con el perfil de medición de carga y descarga M, se puede determinar el perfil final de ajuste del electrodo positivo y el perfil final de ajuste del electrodo negativo.
Además, el procesador 300 puede ajustar al menos una de las escalas de una región entre el valor inicial del electrodo positivo pi y el valor final del electrodo positivo pf para el perfil de ajuste del electrodo positivo y una escala de una región entre el valor inicial del electrodo negativo ni y el valor final del electrodo negativo nf para el perfil de ajuste del electrodo negativo. Además, a través de esto, el procesador 300 puede configurarse para que el error entre el perfil de simulación R y el perfil de medición de carga y descarga M esté dentro de un determinado nivel.
Por ejemplo, el procesador 300 puede ajustar la escala del perfil de ajuste del electrodo positivo Rp' mostrado en la FIG. 9 en dirección horizontal, en forma de encogimiento en dirección horizontal como se describe en la FIG. 6. Más concretamente, el procesador 300 puede contraer o expandir el perfil de referencia de electrodo positivo Rp', que se está ajustando como se muestra en la FIG. 9, desplazando el valor final del electrodo positivo pf en la dirección del eje ±x en un estado en el que el valor inicial del electrodo positivo pi está fijo en el eje de coordenadas de tensión. Además, el procesador 300 también puede ajustar la escala del perfil de ajuste del electrodo negativo Rn' en la dirección horizontal de manera similar. Es decir, el procesador 300 puede reducir o ampliar el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn', que se está ajustando como se muestra en la FIG. 9, desplazando el valor final del electrodo negativo nf en la dirección del eje ±x en un estado en el que el valor inicial del electrodo negativo ni está fijo en el eje de coordenadas de tensión.
Además, mediante el ajuste de la escala, el perfil de ajuste de simulación R' y el perfil de medición de carga y descarga M pueden hacerse más coherentes. En particular, el ajuste de la escala puede realizarse cuando no se obtiene un perfil de ajuste de la simulación suficientemente satisfactorio incluso mediante el movimiento del perfil de referencia de electrodo positivo y/o del perfil de referencia de electrodo negativo en la dirección horizontal, tal como se ha descrito anteriormente, o cuando se pretende obtener un perfil de ajuste de la simulación R' que sea más coherente con el perfil de medición de carga y descarga M.
Mientras tanto, el ajuste de la escala puede realizarse sin limitarse a la región comprendida entre el valor inicial del electrodo positivo pi, el valor final del electrodo positivo pf, el valor inicial del electrodo negativo ni y el valor final del electrodo negativo nf. En particular, el procesador 300 puede realizar primero el ajuste de la escala antes de determinar el valor inicial del electrodo positivo pi, el valor final del electrodo positivo pf, el valor inicial del electrodo negativo ni y el valor final del electrodo negativo nf. Por ejemplo, el procesador 300 puede ajustar la escala para el perfil de referencia de electrodo positivo y/o el perfil de ajuste del electrodo negativo antes de determinar el valor de arranque del electrodo positivo pi y el valor de arranque del electrodo negativo ni en el gráfico de la realización anterior de la FIG. 7. Además, el procesador 300 puede determinar el valor inicial del electrodo positivo pi, el valor final del electrodo positivo pf, el valor inicial del electrodo negativo ni y el valor final del electrodo negativo nf con respecto al perfil ajustado a la escala.
Según esta realización de la presente divulgación, si sólo se obtiene el perfil de medición de carga y descarga M de la batería objetivo, mediante un proceso relativamente sencillo de desplazamiento de un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo almacenados de antemano y/o ajustando la escala de los mismos, es posible obtener un perfil de electrodo positivo y un perfil de electrodo negativo para la carga y descarga de la batería objetivo. Además, a través del perfil del electrodo positivo y del perfil del electrodo negativo, es posible obtener diversa información sobre el estado de la batería objetivo.
En particular, en esta realización, en el proceso de obtención del perfil del electrodo positivo y del perfil del electrodo negativo, no son necesarios curvas de capacidad-diferencial como dV/dQ o dQ/dV (Q es capacidad, V es tensión) ni complejos tipos de cálculos o cálculos.
Además, en la presente divulgación, puede ser posible identificar el estado y las características de una batería secundaria en un punto temporal específico, particularmente en el estado BOL. Además, en la presente divulgación, puede ser posible identificar el estado y las características de una batería secundaria en el proceso de fabricación o en uso.
El procesador 300 puede estar configurado para identificar la capacidad de la batería objetivo basándose en la diferencia entre el valor final pf del electrodo positivo y el valor inicial pi del electrodo positivo. Aquí, la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo puede ser la misma que la diferencia (nf-ni) entre el valor final del electrodo negativo y el valor inicial del electrodo negativo. Por lo tanto, puede considerarse que el procesador 300 identifica la capacidad de la batería objetivo basándose en la diferencia (nf-ni) entre el valor final del electrodo negativo y el valor inicial del electrodo negativo.
En particular, el procesador 300 puede obtener la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo o la diferencia (nf-ni) entre el valor inicial del electrodo negativo y el valor inicial del electrodo negativo en forma de porcentaje. Por ejemplo, la diferencia (pf-pi) entre el valor final estimado del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo puede expresarse como un porcentaje correspondiente a una capacidad criterio. Aquí, la capacidad de criterio es un valor que debe compararse con la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo finalmente estimado y el valor inicial del electrodo positivo, y puede ser un valor almacenado de antemano en la unidad de memoria 100 o similar.
Como ejemplo más concreto, cuando la capacidad criterio es de 60Ah y la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo finalmente estimado y el valor inicial del electrodo positivo es de 55Ah, para expresarlo en porcentaje se puede realizar el siguiente cálculo: (55/60)^100 = 92. En este momento, la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo puede considerarse del 92%.
Como otro ejemplo, en el gráfico de tensión para cada capacidad utilizado o generado por el procesador 300, cuando la unidad del eje de capacidad es %, el procesador 300 puede calcular la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo a partir del perfil de ajuste del electrodo positivo finalmente obtenido. Por ejemplo, en la FIG. 9, cuando el eje de capacidad se expresa en la unidad de % en lugar de la unidad Ah, el valor de la coordenada x del valor final del electrodo positivo pf puede considerarse como un valor que expresa en porcentaje la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo. Es decir, cuando el valor de la coordenada x del valor final del electrodo positivo pf en la FIG. 9 es 91%, el procesador 300 puede obtener la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo como 91%.
Si la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo o la diferencia (nf-ni) entre el valor final del electrodo negativo y el valor inicial del electrodo negativo se obtiene como se ha indicado anteriormente, el procesador 300 puede calcular la capacidad del electrodo basándose en este valor de diferencia. En particular, el electrodo positivo puede tener una mayor influencia en la capacidad de la batería que el electrodo negativo. En consecuencia, el procesador 300 puede calcular la capacidad de la batería objetivo en un estado actual utilizando la siguiente ecuación, basada en la diferencia entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo.
Capacidad = a x PL x PA
Aquí, a es un valor que representa la diferencia (pf-pi) entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo, y puede expresarse convirtiendo un porcentaje (%) en una unidad decimal. Por ejemplo, cuando la diferencia entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo es del 90%, a puede ponerse en la ecuación como 0,9.
Además, el PL indica un valor de carga de un material activo para el electrodo positivo, y puede expresarse como una unidad que representa una relación entre la capacidad y un área, como 3 [mAh/cm2]. Además, PA indica un área total del electrodo positivo incluido en una pila, y puede expresarse en una unidad como [cm2].
Los valores PL y PA pueden ser valores almacenados previamente en la unidad de memoria 100. En consecuencia, el procesador 300 puede acceder a la unidad de memoria 100 para leer los valores PL y PA. Además, el procesador 300 puede obtener a como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, si los valores de a, PL y PA se obtienen de este modo, el procesador 300 puede calcular la capacidad de la batería objetivo en el estado actual basándose en estos valores.
Por ejemplo, cuando a es 0,9, PL es 3 [mAh/cm2] y PA es 20000 [cm2], el procesador 300 puede estimar la capacidad de la batería objetivo mediante la siguiente ecuación.
Capacidad = 0.9 x 3 x 20000 = 54000 [mAh] = [Ah]
En este caso, el procesador 300 puede estimar que la capacidad actual de la batería objetivo es de 54 [Ah].
Además, si la capacidad de la batería objetivo se calcula de este modo, el procesador 300 puede comparar la capacidad calculada con la capacidad de referencia almacenada en la unidad de memoria 100 o similar. En particular, en caso de diagnosticar el estado de la batería en el estado BOL, el procesador 300 puede confirmar si la capacidad calculada tiene un valor similar a la capacidad diseñada. Además, el procesador 300 puede juzgar si la batería objetivo o las baterías que se están fabricando actualmente han sido fabricadas para tener el rendimiento diseñado a través de esta confirmación.
Es decir, el procesador 300 puede identificar si la batería objetivo está defectuosa o el grado de degradación comparando la capacidad estimada como se ha indicado anteriormente con la capacidad de diseño almacenada previamente. Por ejemplo, cuando la capacidad de diseño almacenada en la unidad de memoria 100 es de 54 Ah, el procesador 300 puede determinar que la batería objetivo es buena, ya que el valor de capacidad calculado coincide con la capacidad de diseño. Mientras tanto, cuando la capacidad de diseño almacenada en la unidad de memoria 100 es de 60 Ah, al ser diferente de la capacidad calculada de 54 Ah, el procesador 300 puede juzgar que la batería objetivo está defectuosa o muy degradada. Según esta configuración de la presente divulgación, la capacidad de la batería objetivo puede verificarse de forma fácil y sencilla.
El procesador 300 puede estar configurado para identificar un área de no utilización del electrodo positivo y/o un área de no utilización del electrodo negativo de la batería objetivo basándose en el perfil de ajuste del electrodo positivo y en el perfil de ajuste del electrodo negativo. Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG. 10.
La FIG. 10 es un gráfico que muestra comparativamente el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo, así como el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo por el procesador 300 según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la FIG. 10, puede considerarse que el perfil Rp representa un perfil de referencia de electrodo positivo almacenado en la unidad de memoria 100 y el perfil Rn representa un perfil de referencia de electrodo negativo almacenado en la unidad de memoria 100. Además, el perfil Rp' puede considerarse como un perfil positivo de ajuste del electrodo obtenido en el proceso de ajuste del perfil de simulación R al perfil de medición de carga y descarga M en la medida de lo posible por el procesador 300. Además, el perfil Rn' puede considerarse como un perfil de ajuste negativo del electrodo obtenido en el proceso de ajuste del perfil de simulación R al perfil de medición de carga y descarga M en la medida de lo posible por el procesador 300.
El procesador 300 puede identificar la zona de no utilización del electrodo positivo comprobando cuánto se desplaza el punto donde la capacidad es 0 en el perfil de referencia de electrodo positivo Rp en la dirección del eje de capacidad (eje -x) en el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp'. Además, el procesador 300 puede identificar la zona de no utilización del electrodo negativo comprobando cuánto se desplaza el punto donde la capacidad es 0 en el perfil de referencia de electrodo negativo Rn en la dirección del eje de capacidad (eje -x) en el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn'.
Más concretamente, en la FIG. 10, puede confirmarse que el punto en el que la capacidad es 0 en el perfil de referencia de electrodo positivo Rp se desplaza en la dirección izquierda (dirección del eje -x) mediante Gp en el perfil de ajuste del electrodo positivo Rp'. En este caso, el procesador 300 puede juzgar que se ha generado un área de no utilización de electrodos positivos tanto como Gp [Ah] en la batería objetivo. Además, se puede confirmar que el punto donde la capacidad es 0 en el perfil de referencia de electrodo negativo Rn se desplaza hacia la izquierda por Gn en el perfil de ajuste del electrodo negativo Rn'. En este caso, el procesador 300 puede juzgar que se ha generado un área de no utilización del electrodo negativo tanto como Gn [Ah] en la batería objetivo.
Según esta configuración de la presente divulgación, mediante la comparación entre el perfil de referencia y el perfil de ajuste, se puede identificar de forma sencilla y precisa el área de no utilización del electrodo positivo y el área de no utilización del electrodo negativo de la batería objetivo. Además, según esta realización, la zona de uso de la batería objetivo puede identificarse fácilmente.
El procesador 300 puede estar configurado para reducir el error con el perfil de medición de carga y descarga M moviendo el perfil de simulación R en paralelo en la dirección vertical. Es decir, incluso después de que se realicen ajustes como el movimiento y/o la contracción con respecto al perfil de referencia de electrodo positivo y/o al perfil de referencia de electrodo negativo de modo que el perfil de simulación ajustado R' tenga un pequeño error con el perfil de medición de carga y descarga M como se ha descrito anteriormente, el procesador 300 puede mover el perfil de simulación ajustado R hacia arriba o hacia abajo en paralelo para reducir aún más el error. Es decir, el procesador 300 puede realizar un proceso de ajuste secundario de desplazamiento del perfil de simulación, que se ajusta en primer lugar mediante el desplazamiento y/o el ajuste de escala del perfil de referencia, de nuevo en la dirección vertical. Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG. 11.
La FIG. 11 es un gráfico que muestra esquemáticamente una configuración en la que el perfil de simulación R es desplazado en paralelo en dirección vertical por el procesador según una realización de la presente divulgación.
Con referencia a la FIG. 11, como se ha descrito anteriormente, el perfil de simulación puede obtenerse principalmente a partir del perfil de ajuste del electrodo positivo y del perfil de ajuste del electrodo negativo. Además, esto se indica con R1' en la FIG. 11, y se denomina perfil de ajuste primario de simulación. El perfil de ajuste primario de simulación R1' puede obtenerse a partir del perfil de ajuste primario del electrodo positivo y del perfil de ajuste primario del electrodo negativo obtenidos mediante el movimiento en la dirección horizontal, el ajuste de escala (contracción), la determinación de pi, pf, ni, nf, y similares con respecto al perfil de referencia de electrodo positivo y/o al perfil de referencia de electrodo negativo como se ha descrito anteriormente. Más concretamente, el perfil de ajuste primario de simulación R1' puede ser un perfil de tensión de celda completa obtenido a partir de la diferencia entre el perfil de ajuste primario del electrodo positivo y el perfil de ajuste primario del electrodo negativo.
Es decir, el perfil de ajuste primario de simulación R1' puede considerarse como un valor en el que el error con el perfil de medición de carga y descarga M se minimiza mediante el ajuste del perfil de referencia de electrodo positivo y/o del perfil de referencia de electrodo negativo. Sin embargo, pueden existir casos en los que el error con el perfil de medición de carga y descarga M se reduzca aún más mediante un movimiento ascendente o descendente (movimiento en la dirección del eje y) del perfil de ajuste primario de simulación R1'. El procesador 300 puede estar configurado para buscar un caso en el que el error con el perfil de medición de carga y descarga M se reduzca moviendo de este modo el perfil de ajuste primario de simulación R1' en la dirección vertical.
Por ejemplo, el procesador 300 puede obtener un perfil como el indicado por R2' moviendo el perfil de ajuste primario de simulación R1' en paralelo en la dirección superior en la configuración de la FIG. 11. Si el error del perfil R2' con el perfil de medición de carga y descarga M se reduce en comparación con el perfil R1', el procesador 300 puede denominar al perfil R2' perfil de simulación ajustado secundariamente, es decir, perfil de ajuste secundario de simulación.
Si el perfil de ajuste secundario de simulación R2' en el que se reduce aún más el error con el perfil de medición de carga y descarga M se busca moviendo el perfil de ajuste primario de simulación R1' en paralelo en la dirección del eje y, el procesador 300 puede estar configurado para identificar si una resistencia interna de la batería objetivo aumenta en consideración al resultado del movimiento en paralelo. Es decir, el procesador 300 puede identificar un cambio de resistencia interna de la batería objetivo basándose en cuánto se desplaza hacia arriba el perfil de ajuste secundario de simulación R2' con respecto al perfil de ajuste primario de simulación R1'. Esto se describirá con más detalle haciendo referencia a la FIG. 12.
La FIG. 12 es un gráfico ampliado que muestra una porción B1 de la FIG. 11. Sin embargo, para facilitar la explicación, en la FIG. 12, el eje de capacidad y el eje de tensión correspondientes a la porción B1 de la FIG. 11 aparecen juntos.
Con referencia a la FIG. 12, el perfil de ajuste secundario de simulación R2' puede obtenerse moviéndose en paralelo desde el perfil de ajuste primario de simulación R1' en la dirección de la flecha A7, es decir, en la dirección superior. En este momento, el grado de movimiento en la dirección superior puede calcularse como 4,120 - 4,104 = 0,016, y puede obtenerse 0,016 [V]. Por lo tanto, puede considerarse que el procesador 300 obtiene el perfil de ajuste secundario de simulación R2' desplazando el perfil de ajuste primario de simulación R1' hacia arriba 0,016 V, es decir, 16 mV.
En este caso, el procesador 300 puede juzgar que 16 mV, que es la magnitud del movimiento paralelo en la dirección superior, es la magnitud del incremento de tensión debido al aumento de la resistencia interna de la batería objetivo. Es decir, si la resistencia interna de la batería secundaria aumenta, puede provocar un aumento de la sobretensión, y el procesador 300 puede identificar cuánto aumenta la sobretensión de la batería objetivo a través del valor de ajuste del movimiento paralelo del perfil de simulación. Es decir, en esta realización, el procesador 300 puede juzgar que la resistencia interna ha aumentado de tal forma que la sobretensión se incrementa en 16 mV con respecto a la batería objetivo. En particular, cuando el perfil de ajuste secundario de simulación R2' se obtiene desplazando hacia arriba el perfil de ajuste primario de simulación R1', el procesador 300 puede juzgar que la resistencia interna de la batería objetivo ha aumentado. Mientras tanto, si el perfil de ajuste secundario de simulación R2' se obtiene desplazando hacia abajo el perfil de ajuste primario de simulación R1', el procesador 300 puede juzgar que la resistencia interna de la batería objetivo ha disminuido.
Además, el procesador 300 puede identificar fácilmente cuánta capacidad se pierde al aumentar la tensión debido al incremento de la resistencia interna. En concreto, el procesador 300 puede identificar la pérdida de capacidad de la batería objetivo a través de la diferencia de capacidad en el punto en el que el perfil de ajuste primario de simulación R1' y el perfil de ajuste secundario de simulación R2' alcanzan la tensión final de carga preestablecida.
Por ejemplo, en la realización de la FIG. 12, cuando la tensión final de carga de la batería objetivo es de 4,2 V, el procesador 300 puede buscar un punto en el que la tensión final de carga pase a ser de 4,2 V en el perfil de ajuste primario de simulación R1' y en el perfil de ajuste secundario de simulación R2', respectivamente. En la FIG. 12, dicho punto se denota por Pr1 y Pr2, respectivamente. Además, el procesador 300 puede confirmar los valores de capacidad de estos puntos Pr1 y Pr2, respectivamente. En la FIG. 12, se puede confirmar que el valor de capacidad de Pr1 es de 58 Ah, y el de Pr2 es de 56 Ah. En este caso, el procesador 300 puede determinar que 2 Ah, que es la diferencia entre Pr1 y Pr2, es un valor de pérdida de capacidad según el aumento de la resistencia interna para la batería objetivo.
Si el eje de capacidad (eje x) se expresa en una unidad de % en la realización de la FIG. 12, el procesador 300 puede extraer directamente el valor de pérdida de capacidad en función del aumento de la resistencia interna en la unidad de %. Por ejemplo, si el valor de la coordenada x de Pr1 es 94% y el valor de la coordenada x de Pr2 es 93%, el procesador 300 puede calcular el valor de pérdida de capacidad según el aumento de la resistencia interna de la batería objetivo como 94 - 93 = 1, y juzgar así que el valor de pérdida de capacidad es 1%. Además, en este caso, el procesador 300 puede predecir que la batería objetivo se apaga un 1% antes debido al aumento de la resistencia interna.
Según esta realización de la presente divulgación, ajustando el perfil de simulación, se puede juzgar fácilmente si aumenta o no la resistencia interna de la batería objetivo y cuánto aumenta la sobretensión o se pierde capacidad.
El aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación puede aplicarse a un paquete de baterías. Es decir, el paquete de baterías según la presente divulgación puede incluir el aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación descrito anteriormente. Además, el paquete de baterías según la presente divulgación puede incluir otros componentes típicamente incluidos en el paquete de baterías, como una o más baterías secundarias, BMS (sistema de gestión de baterías), sensores de corriente, relés, fusibles, una caja de paquete y similares, además del aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación. En este caso, la batería secundaria incluida en el paquete de pilas puede ser un objetivo diagnosticado por el aparato de diagnóstico de pilas secundarias según la presente divulgación, a saber, una batería objetivo. Además, al menos algunos componentes del aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación pueden implementarse como componentes convencionales incluidos en la batería. Por ejemplo, la unidad de medición de la tensión 200 del aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación puede implementarse utilizando el sensor de tensión incluido en la batería. Además, al menos algunas funciones u operaciones del procesador 300 del aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación pueden ser implementadas por el BMS incluido en la batería.
Además, el aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación puede aplicarse a un vehículo. Es decir, el vehículo según la presente divulgación puede incluir el aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación descrito anteriormente. En particular, en el caso de un vehículo eléctrico, la batería es un componente muy importante como fuente de conducción, por lo que el aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación puede aplicarse de forma más útil. Además, el vehículo según la presente divulgación puede incluir otros dispositivos diversos, como una carrocería del vehículo, una unidad de control del vehículo como una ECU, un motor, un terminal de conexión, un convertidor CC-CC y similares, además del aparato de diagnóstico de baterías secundarias. Además, el vehículo según la presente divulgación puede emplear otros componentes típicamente incluidos en un vehículo.
La FIG. 13 es un diagrama de flujo que muestra esquemáticamente un método de diagnóstico de baterías secundarias según una realización de la presente divulgación. En la FIG. 13, cada paso puede ser realizado por cada componente del aparato de diagnóstico de baterías secundarias descrito anteriormente.
Con referencia a la FIG. 13, el método de diagnóstico de batería secundaria según la presente divulgación incluye un paso de almacenamiento del perfil de referencia (S110), un paso de medición de la tensión de carga y descarga (S120), un paso de generación del perfil de medición de carga y descarga (S130), un paso de comparación del perfil de simulación y del perfil de medición de carga y descarga (S140); y un paso de determinación del perfil de ajuste del electrodo positivo y del perfil de ajuste del electrodo negativo (S150).
El paso S110 consiste en almacenar un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo para la carga o descarga de una batería de referencia.
El paso S120 consiste en medir una tensión mientras se carga o descarga la batería objetivo.
El paso S130 es un paso de generación de un perfil de medición de carga y descarga M basado en la tensión medida en el paso S120.
El paso S140 consiste en comparar un perfil de simulación obtenido a partir del perfil de referencia de electrodo positivo y del perfil de referencia de electrodo negativo almacenados en el paso S110 con el perfil de medición de carga y descarga generado en el paso S130.
En el paso S150 se determina un perfil de ajuste del electrodo positivo y un perfil de ajuste del electrodo negativo de modo que un error entre el perfil de simulación y el perfil de medición de carga y descarga esté dentro de un cierto nivel, cuando se juzga que existe un error del cierto nivel o superior entre el perfil de simulación y el perfil de medición de carga y descarga a través de la comparación en el paso S140.
Para estos pasos S110 a S150, las características del aparato de diagnóstico de baterías secundarias según la presente divulgación descritas anteriormente pueden aplicarse de forma idéntica o similar. Por lo tanto, no se describirá aquí en detalle cada paso del método de diagnóstico de batería secundaria según la presente divulgación.
La presente divulgación se ha descrito en detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la divulgación, se dan sólo a modo de ilustración, ya que varios cambios y modificaciones dentro del alcance de la divulgación serán evidentes para los expertos en la materia a partir de esta descripción detallada.
Señales de referencia
100: unidad de memoria
200: unidad de medida de tensión
300: procesador
Rp: perfil de referencia de electrodo positivo
Rn: perfil de referencia de electrodo negativo
Rp': perfil de ajuste positivo del electrodo
Rn': perfil de ajuste del electrodo negativo

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un aparato de diagnóstico de baterías secundarias, que comprende: una unidad de memoria (100) configurada para almacenar un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo para la carga o descarga de una batería de referencia, en donde el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo son perfiles que indican una tensión positiva del electrodo y una tensión negativa del electrodo para cada capacidad; una unidad de medición de la tensión (200) configurada para medir la tensión de una batería objetivo durante un proceso de carga o descarga; y un procesador (300) configurado para: - generar un perfil de medición de carga y descarga basado en la tensión medida por la unidad de medición de tensión (200) durante el proceso de carga o descarga, en el que el perfil de medición de carga y descarga indica un cambio de tensión en función de la capacidad de la batería objetivo, - comparar un perfil de simulación obtenido a partir del perfil de referencia de electrodo positivo y del perfil de referencia de electrodo negativo almacenados en la unidad de memoria (100) con el perfil de medición de carga y descarga generado, y - determinar un perfil de ajuste del electrodo positivo y un perfil de ajuste del electrodo negativo de modo que un error entre el perfil de simulación y el perfil de medición de carga y descarga se encuentre dentro de un nivel predeterminado.
  2. 2. El aparato de diagnóstico de baterías secundarias de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el procesador (300) está configurado para determinar el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo moviendo al menos uno de los perfiles de referencia de electrodo positivo y del electrodo negativo en dirección horizontal.
  3. 3. El aparato de diagnóstico de baterías secundarias de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el procesador (300) está configurado para determinar el perfil de ajuste del electrodo positivo y el perfil de ajuste del electrodo negativo ajustando una escala de al menos uno de los perfiles de referencia de electrodo positivo y del electrodo negativo en dirección horizontal.
  4. 4. El aparato de diagnóstico de baterías secundarias de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de medición de la tensión (200) está configurada para medir una tensión de descarga total y una tensión de carga total de la batería objetivo, y el procesador (300) está configurado para estimar un valor inicial del electrodo positivo del perfil de ajuste del electrodo positivo o un valor inicial del electrodo negativo del perfil de ajuste del electrodo negativo en función de la tensión de descarga total y estimar un valor final del electrodo positivo del perfil de ajuste del electrodo positivo y un valor final del electrodo negativo del perfil de ajuste del electrodo negativo en función de la tensión de carga total.
  5. 5. El aparato de diagnóstico de baterías secundarias de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el procesador (300) está configurado para identificar una capacidad de la batería objetivo basándose en una diferencia entre el valor final del electrodo positivo y el valor inicial del electrodo positivo o una diferencia entre el valor final del electrodo negativo y el valor inicial del electrodo negativo.
  6. 6. El aparato de diagnóstico de baterías secundarias de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el procesador (300) está configurado para comprobar cuánto se desplaza cada punto en el que la capacidad es 0 en el perfil de referencia de electrodo positivo y en el perfil de referencia de electrodo negativo en la dirección del eje de capacidad en el perfil de ajuste del electrodo positivo y en el perfil de ajuste del electrodo negativo.
  7. 7. El aparato de diagnóstico de baterías secundarias de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cuando el error entre el perfil de simulación y el perfil de medición de carga y descarga se reduce moviendo el perfil de simulación en paralelo en una dirección vertical, que es una dirección del eje de tensión en un gráfico de capacidad-tensión, el procesador (300) está configurado para identificar si aumenta una resistencia interna de la batería objetivo utilizando el resultado del movimiento en paralelo.
  8. 8. Un paquete de baterías, que comprende el aparato de diagnóstico de baterías secundarias de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
  9. 9. Un vehículo, que comprende el aparato de diagnóstico de baterías secundarias de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
  10. 10. Un método de diagnóstico de baterías secundarias, que comprende: almacenar (S110) un perfil de referencia de electrodo positivo y un perfil de referencia de electrodo negativo para la carga o descarga de una batería de referencia, en donde el perfil de referencia de electrodo positivo y el perfil de referencia de electrodo negativo son perfiles que indican una tensión positiva del electrodo y una tensión negativa del electrodo para cada capacidad; medir (S120) un voltaje de una batería objetivo mientras se carga o descarga la batería objetivo; generar (S130) un perfil de medición de carga y descarga basado en la tensión medida en el paso de medición de tensión durante el proceso de carga o descarga, en donde el perfil de medición de carga y descarga indica un cambio de tensión en función de la capacidad de la batería objetivo, comparar (S140) un perfil de simulación obtenido a partir del perfil de referencia de electrodo positivo y del perfil de referencia de electrodo negativo almacenados en el paso de almacenamiento con el perfil de medición de carga y descarga generado en el paso de generación; y determinar (S150) un perfil de ajuste del electrodo positivo y un perfil de ajuste del electrodo negativo de modo que un error entre el perfil de simulación y el perfil de medición de carga y descarga se encuentre dentro de un nivel predeterminado. FIG. 1
    FIG 2
    F1G.3
    FIG. 7
    FIG. 5
    FIG. 9
    FIG, 11
    Capacidad[Ah] FIG. 13
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