ES3035705T3 - Battery apparatus, battery management system, and method for diagnosing connection status - Google Patents

Battery apparatus, battery management system, and method for diagnosing connection status

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ES3035705T3 ES21880340T ES21880340T ES3035705T3 ES 3035705 T3 ES3035705 T3 ES 3035705T3 ES 21880340 T ES21880340 T ES 21880340T ES 21880340 T ES21880340 T ES 21880340T ES 3035705 T3 ES3035705 T3 ES 3035705T3
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Minwoo Kim
Bo Hyun Seo
Seunghyun Lee
Tae Youn Kim
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un paquete de baterías, en un aparato de baterías, comprende: una pluralidad de módulos de batería; y una barra colectora para conectar dos módulos de batería entre ellos. Un cableado conecta el paquete de baterías y un interruptor para controlar el suministro de corriente del paquete de baterías. Un circuito de medición de voltaje mide el voltaje de la barra colectora, el voltaje del paquete de baterías y los voltajes de la pluralidad de módulos de batería, y un procesador diagnostica el estado de conexión de la barra colectora y el estado de conexión del cableado basándose en la corriente del paquete de baterías, el voltaje de la barra colectora, el voltaje del paquete de baterías y los voltajes de la pluralidad de módulos de batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de baterías, sistema de gestión de baterías y método para diagnosticar un estado de conexión
Sector de la técnica
Referencia cruzada a solicitud relacionada
Esta solicitud reivindica la prioridad y el beneficio de la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0131092 presentada en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea el 12 de octubre de 2020.
La tecnología descrita se refiere a un aparato de baterías, un sistema de gestión de baterías, y un método para diagnosticar un estado de conexión.
Estado de la técnica
Un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido es un vehículo que obtiene energía mediante un motor que usa principalmente una batería como fuente de energía. Los vehículos eléctricos se están investigando activamente porque son alternativas que pueden resolver los problemas de contaminación y energía de los vehículos de combustión interna. Las baterías recargables se utilizan en diversos aparatos externos distintos de los vehículos eléctricos.
Recientemente, ya que se necesita una batería de alta potencia y gran capacidad de carga, se usa un paquete de baterías en el que una pluralidad de módulos de batería están conectados en serie. Dos módulos de batería adyacentes en el paquete de baterías están conectados entre sí mediante una barra colectora. Un terminal de salida del paquete de baterías está conectado mediante un cable a un interruptor que controla el suministro de una corriente al paquete de baterías.
Por consiguiente, cuando se produce un problema en la conexión de la barra colectora o un problema en el cable de conexión entre el paquete de baterías y un aparato externo, no se puede suministrar energía a través del paquete de baterías. El documento KR 20140055065 se refiere a un aparato que comprende: una unidad medidora de tensión de paquete que mide la tensión de los paquetes de baterías; una unidad medidora de tensión de módulo que mide las tensiones de cada módulo de batería; y una unidad de control que lleva a cabo comparaciones entre las tensiones medidas de los módulos de baterías y los paquetes de baterías, y determina si la barra colectora está correctamente conectada o no.
Objeto de la invención
Problema técnico
Algunas realizaciones pueden proporcionar un aparato de baterías, un sistema de gestión de baterías, y un método para diagnosticar el estado de una conexión, para diagnosticar un problema relacionado con el estado de conexión del aparato de baterías.
Solución técnica
Según un aspecto, puede proporcionarse un aparato de baterías que incluye un paquete de baterías, un interruptor, un cable, un circuito medidor de tensión y un procesador. El paquete de baterías puede incluir una pluralidad de módulos de batería y una barra colectora que conecta dos módulos de batería de entre la pluralidad de módulos de batería. El interruptor puede controlar el suministro de corriente del paquete de baterías, y el cable puede conectar el paquete de baterías y el interruptor. El circuito medidor de tensión puede medir una tensión de la barra colectora, una tensión del paquete de baterías, y unas tensiones de la pluralidad de módulos de batería. El procesador puede diagnosticar un estado de conexión de la barra colectora y un estado de conexión del cable basándose en una corriente del paquete de baterías, la tensión de la barra colectora, la tensión del paquete de baterías y las tensiones de la pluralidad de módulos de batería.
En algunas realizaciones, el procesador puede calcular una resistencia de la barra colectora basándose en la tensión de la barra colectora y la corriente del paquete de baterías, y diagnosticar el estado de conexión de la barra colectora basándose en la resistencia de la barra colectora.
En algunas realizaciones, cuando la resistencia de la barra colectora es superior a un umbral, el procesador puede diagnosticar que se ha producido un error en el estado de conexión de la barra colectora.
En algunas realizaciones, el procesador puede determinar la tensión de la barra colectora basándose en una tensión entre un nodo, en el que la barra colectora está conectada a uno de los dos módulos de batería, y un nodo en el que la barra colectora está conectada al otro de los dos módulos de batería.
En algunas realizaciones, el procesador puede determinar una tensión a través del cable basándose en la tensión de la barra colectora, la tensión del paquete de baterías y las tensiones de la pluralidad de módulos de batería, calcular una resistencia del cable basándose en la tensión a través del cable y la corriente del paquete de baterías, y diagnosticar el estado de conexión del cable basándose en la resistencia del cable.
En algunas realizaciones, cuando la resistencia del cable es superior a un umbral, el procesador puede diagnosticar que se ha producido un error en el estado de conexión del cable.
En algunas realizaciones, el interruptor puede incluir un primer interruptor y un segundo interruptor, y el cable puede incluir un primer cable, que conecta un terminal positivo de la batería y el primer interruptor, y un segundo cable que conecta un terminal negativo de la batería y el segundo interruptor. En este caso, la tensión a través del cable puede incluir una tensión a través del primer cable y una tensión a través del segundo cable.
En algunas realizaciones, el circuito medidor de tensión puede medir la tensión del paquete de baterías basándose en una tensión entre un primer nodo, en el que el primer cable está conectado al primer interruptor, y un segundo nodo en el que el segundo cable está conectado al segundo interruptor.
En algunas realizaciones, el procesador puede determinar la tensión a través del cable basándose en un valor obtenido restando de la tensión del paquete de baterías una suma de las tensiones de la pluralidad de módulos de batería y la tensión de la barra colectora.
En algunas realizaciones, la barra colectora puede incluir una pluralidad de barras colectoras, y cada una de las barras colectoras puede conectar dos correspondientes módulos de batería de entre la pluralidad de módulos de batería. En este caso, el procesador puede determinar la tensión a través del cable basándose en un valor obtenido restando de la tensión del paquete de baterías una suma de las tensiones de la pluralidad de módulos de batería y una suma de tensiones de la pluralidad de barras colectoras.
De acuerdo con otro aspecto, se puede proporcionar un método para diagnosticar el estado de conexión de un paquete de baterías que incluye una pluralidad de módulos de batería. El método puede incluir medir una corriente del paquete de baterías, medir una tensión del paquete de baterías, medir una tensión de cada uno de la pluralidad de módulos de batería, medir una tensión de una barra colectora que conecta dos módulos de batería de entre la pluralidad de módulos de batería, y diagnosticar un estado de conexión de la barra colectora y un estado de conexión de un cable conectado al paquete de baterías, basándose en la corriente del paquete de baterías, la tensión de la barra colectora, la tensión del paquete de baterías y las tensiones de la pluralidad de módulos de batería.
En algunas realizaciones, diagnosticar el estado de conexión puede incluir calcular una resistencia de la barra colectora basándose en la tensión de la barra colectora y la corriente del paquete de baterías, y diagnosticar el estado de conexión de la barra colectora basándose en la resistencia de la barra colectora.
En algunas realizaciones, diagnosticar el estado de conexión puede incluir determinar una tensión a través del cable basándose en la tensión de la barra colectora, la tensión del paquete de baterías y la tensión de la pluralidad de módulos de batería, calcular una resistencia del cable basándose en la tensión a través del cable y la corriente del paquete de baterías, y diagnosticar el estado de conexión del cable basándose en la resistencia del cable.
En algunas realizaciones, el cable puede incluir un primer cable, que conecta un terminal positivo del paquete de baterías y un primer interruptor para controlar el suministro de corriente del paquete de baterías, y un segundo cable que conecta un terminal negativo del paquete de baterías y un segundo interruptor para controlar el suministro de corriente del paquete de baterías. En este caso, medir la tensión del paquete de baterías puede incluir medir la tensión del paquete de baterías basándose en una tensión entre un primer nodo, en el que el primer cable está conectado al primer interruptor, y un segundo nodo en el que el segundo cable está conectado al segundo interruptor.
De acuerdo con otra realización más, se proporciona un sistema de gestión de baterías que incluye el aparato de baterías.
Efectos ventajosos
De acuerdo con algunas realizaciones, se puede diagnosticar el estado de conexión de una barra colectora y un cable en el aparato de baterías.
Descripción de las figuras
La FIG. 1 es un dibujo que muestra un aparato de baterías de acuerdo con una realización.
La FIG. 2 es un diagrama para explicar la medición de tensión de un aparato de baterías de acuerdo con una realización.
La FIG. 3 es un diagrama que muestra un ejemplo de una barra colectora en un aparato de baterías de acuerdo con una realización.
La FIG. 4 es un diagrama de flujo que muestra un método para diagnosticar un estado de conexión en un aparato de baterías de acuerdo con una realización.
La FIG. 5 es un diagrama de flujo que muestra un método para diagnosticar un estado de conexión en un aparato de baterías de acuerdo con otra realización.
Descripción detallada de la invención
En la siguiente descripción detallada, solo se han mostrado y descrito ciertas realizaciones, simplemente a modo de ilustración. Como comprenderán los expertos en la materia, las realizaciones descritas pueden modificarse de diversas maneras diferentes, todo ello sin apartarse del alcance de la presente invención. Por consiguiente, los dibujos y la descripción deben considerarse de naturaleza ilustrativa y no restrictiva. Los números de referencia similares designan elementos similares a lo largo de la memoria descriptiva.
Cuando se describe que un elemento está "conectado" a otro elemento, debe entenderse que el elemento puede conectarse directamente al otro elemento o conectarse al otro elemento a través de un tercer elemento. Por otro lado, cuando se describe que un elemento está "conectado directamente" a otro elemento, debe entenderse que el elemento está conectado al otro elemento sin ningún tercer elemento.
Como se usa en el presente documento, una forma singular puede estar destinada a incluir también una forma plural, a menos que se use la expresión explícita tal como "un/a solo/a" o "único/a".
En los diagramas de flujo descritos con referencia a los dibujos, se puede cambiar el orden de las operaciones o etapas.
La FIG. 1 es un dibujo que muestra un aparato de baterías de acuerdo con una realización.
Haciendo referencia a la FIG. 1, un aparato de baterías 100 tiene una estructura que puede conectarse eléctricamente a un aparato externo a través de un terminal de enlace positivo CC(+) y un terminal de enlace negativo CC(-). En algunas realizaciones, el aparato de baterías 100 puede conectarse al aparato externo 10 a través del terminal de enlace positivo CC(+) y el terminal de enlace negativo CC(-). Cuando el aparato externo es una carga, el aparato de baterías 100 se descarga operando como una fuente de alimentación que suministra energía a la carga. El aparato externo que opera como la carga puede ser, por ejemplo, un dispositivo electrónico, un aparato de movilidad o un sistema de almacenamiento de energía (ESS). El aparato de movilidad puede ser, por ejemplo, un vehículo tal como un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido o una movilidad inteligente.
El aparato de baterías 100 incluye un módulo de batería 110, un interruptor principal positivo 121, un interruptor principal negativo 122, un circuito medidor de tensión 130, un sensor de corriente 140, y un procesador 150.
El paquete de baterías 110 tiene un terminal positivo PV(+) y un terminal negativo PV(-). El paquete de baterías incluye una pluralidad de módulos de batería (no mostrados) conectados en serie entre el terminal positivo PV(+) y el terminal negativo PV(-), y cada módulo de batería incluye una pluralidad de celdas de batería (no mostradas) conectadas en serie. En algunas realizaciones, la celda de batería puede ser una celda recargable. De esta manera, la pluralidad de módulos de batería puede conectarse en el paquete de baterías 110 para suministrar la potencia deseada.
El interruptor principal positivo 121 está conectado entre el terminal positivo PV(+) del paquete de baterías 110 y el terminal de enlace positivo CC(+) del aparato de baterías 100. El interruptor principal negativo 122 está conectado entre el terminal negativo PV(-) del paquete de baterías 110 y el terminal de enlace negativo CC(-) del aparato de baterías 100. Los interruptores 121 y 122 pueden ser controlados por el procesador 150 para controlar una conexión eléctrica entre el paquete de baterías 110 y el aparato externo. Es decir, los interruptores 121 y 122 pueden controlar el suministro de una corriente del paquete de baterías 110. En una realización, cada uno de los interruptores 121 y 122 puede ser un contactor implementado en un relé. En otra realización, cada uno de los interruptores 121 y 122 puede ser un interruptor eléctrico tal como un transistor. En algunas realizaciones, el aparato de baterías 100 puede incluir además circuitos de accionamiento (no mostrados) para controlar los interruptores 121 y 122, respectivamente.
El circuito medidor de tensión 130 mide una tensión en un punto predeterminado del aparato de baterías 100. El sensor de corriente 140 mide la corriente del paquete de baterías 110. En algunas realizaciones, el sensor de corriente 140 puede medir una corriente de descarga del paquete de baterías 110 (p. ej., una corriente que fluye desde el terminal positivo PV(+) del paquete de baterías 110 hasta el terminal de enlace positivo CC(+)) o una corriente de carga del paquete de baterías 110 (p. ej., una corriente que fluye desde el terminal de enlace positivo CC(+) al terminal positivo PV(+) del paquete de baterías 110). Aunque en la FIG. 1 el sensor de corriente 140 aparece conectado entre el terminal positivo PV(+) y el terminal de enlace positivo CC(+) del paquete de baterías, la posición del sensor de corriente 140 no está limitada a la misma. Por ejemplo, el sensor de corriente 140 puede conectarse entre el terminal negativo PV(-) de la batería y el terminal de enlace negativo CC(-). En algunas realizaciones, el sensor de corriente 140 puede estar incluido en el paquete de baterías 110.
El procesador 150 diagnostica un estado de conexión del aparato de baterías 100 basándose en la tensión medida por el circuito medidor de tensión 130 y la corriente medida por el sensor de corriente 140. En algunas realizaciones, el procesador 150 puede controlar el funcionamiento de los interruptores 121 y 122. El procesador 150 puede ser, por ejemplo, una unidad de microcontrolador (MCU).
El procesador 150 puede formar un sistema de gestión de baterías. En algunas realizaciones, el sistema de gestión de baterías puede incluir además el circuito medidor de tensión 130 o el sensor de corriente 140.
La FIG. 2 es un diagrama para explicar la medición de tensión de un aparato de baterías de acuerdo con una realización, y la FIG. 3 es un diagrama que muestra un ejemplo de una barra colectora en un aparato de baterías de acuerdo con una realización.
Haciendo referencia a la FIG. 2, una pluralidad de módulos de batería 211, 212, 213 y 214 están conectados en serie en un paquete de baterías 210. Aunque en la FIG. 2 se muestran cuatro módulos de batería 211, 212, 213 y 214 por facilidad de descripción, el número de módulos de batería no está limitado a los mismos.
Dos módulos de batería adyacentes están conectados mediante una barra colectora. Una barra colectora 221 conecta el módulo de batería 211 y el módulo de batería 212, una barra colectora 222 conecta el módulo de batería 212 y el módulo de batería 213, y una barra colectora 223 conecta el módulo de batería 213 y el módulo de batería 214. Un primer terminal de la barra colectora 221 puede conectarse a un nodo BBP1 correspondiente a un terminal negativo del módulo de batería 211, y un segundo terminal de la barra colectora 221 puede conectarse a un nodo BBN1 correspondiente a un terminal positivo del módulo de batería 212. Además, un primer terminal de la barra colectora 222 puede estar conectado a un nodo BBP2 correspondiente a un terminal negativo del módulo de batería 212, y un segundo terminal de la barra colectora 222 puede estar conectado a un nodo BBN2 correspondiente a un terminal positivo del módulo de batería 213. Además, un primer terminal de la barra colectora 223 puede estar conectado a un nodo BBP3 correspondiente a un terminal negativo del módulo de batería 213, y un segundo terminal de la barra colectora 223 puede estar conectado a un nodo BBN3 correspondiente a un terminal positivo del módulo de batería 214. En algunas realizaciones, el terminal positivo de cada módulo de batería puede conectarse a un electrodo positivo de la primera celda de batería de entre una pluralidad de celdas de batería que están incluidas en el módulo de batería correspondiente y están conectadas en serie, y el terminal negativo de cada módulo de batería puede estar conectado a un electrodo negativo de la última celda de batería de entre la pluralidad de celdas de batería que están incluidas en el módulo de baterías correspondiente y están conectadas en serie.
En algunas realizaciones, las barras colectoras 221, 222 y 223 pueden estar formadas por un material que tenga conductividad eléctrica. Las barras colectoras 221, 222 y 223 pueden tener diversas formas de acuerdo con la estructura del paquete de baterías 210 o de los módulos de batería 211,212, 213 y 214. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 3, la barra colectora 221 puede estar conectada con un terminal de electrodo 211a de un módulo de batería 211 y con un terminal de electrodo 212a del otro módulo de batería 212, para conectar el módulo de batería 211 y el módulo de batería 212. El terminal de electrodo 211a del módulo de batería 211 puede ser un terminal negativo del módulo de batería 211, y el terminal de electrodo 212a del módulo de batería 212 puede ser un terminal positivo del módulo de batería 212. Como se ha descrito anteriormente, ya que la barra colectora 221 se utiliza para conectar los dos módulos de batería, una corriente suministrada desde el aparato de baterías puede interrumpirse cuando se rompe la conexión debido a un defecto en el estado de conexión de la barra colectora.
El terminal positivo PV(+) del paquete de baterías 210 está conectado a un interruptor principal positivo 241 a través de un cable 231, y el terminal negativo PV(-) del paquete de baterías 210 está conectado a un interruptor principal negativo 242 a través de un cable 232. En este caso, el cable 231 puede estar conectado al interruptor principal positivo 241 en un nodo W1, y el cable 232 puede estar conectado al interruptor principal negativo 242 en un nodo W2. En algunas realizaciones, el terminal positivo PV(+) del paquete de baterías 210 puede corresponder a un terminal positivo del primer módulo de baterías 211 de entre la pluralidad de módulos de batería 211, 212, 213 y 214 incluidos en el paquete de baterías 210, y el terminal negativo PV(-) del paquete de baterías 210 puede corresponder a un terminal negativo del último módulo de baterías 214 de entre la pluralidad de módulos de batería 211, 212, 213 y 214 incluidos en el paquete de baterías 210. En algunas realizaciones, los cables 231 y 232 pueden ser suministrados como un mazo de cables.
Cuando el interruptor principal positivo 241 y el interruptor principal negativo 242 están cerrados, una corriente Ipaquete fluye a través del paquete de baterías 210. Es decir, la corriente Ipaquete fluye a través de la pluralidad de módulos de batería 211, 212, 213 y 214. En este caso, un circuito medidor de tensión 250 mide las tensiones de las barras colectoras 221, 222 y 223. El circuito medidor de tensión 250 puede medir una tensión entre el primer terminal y el segundo terminal de cada barra colectora como tensión de la barra colectora correspondiente. Es decir, el circuito medidor de tensión 250 puede medir una tensión entre los dos terminales de la barra colectora 221, es decir, una tensión entre los dos nodos BBP1 y BBN1, como tensión de la barra colectora 221, medir una tensión entre los dos terminales de la barra colectora 222, es decir, una tensión entre los dos nodos BBP2 y BBN2, como tensión de la barra colectora 222, y medir una tensión entre los dos terminales de la barra colectora 223, es decir, una tensión entre los dos nodos BBP3 y BBN3, como tensión de la barra colectora 223.
En algunas realizaciones, el circuito medidor de tensión 250 puede incluir un circuito integrado (CI) de monitorización de tensión de celda. En algunas realizaciones, puede proporcionarse una pluralidad de CI de monitorización de tensión de celda que correspondan respectivamente a una pluralidad de módulos de batería. En algunas realizaciones, un CI de monitorización de tensión de celda puede corresponder a al menos dos módulos de batería de entre la pluralidad de módulos de batería. En algunas realizaciones, uno de la pluralidad de módulos de batería puede corresponder a dos CI de monitorización de tensión de celda. En este caso, uno de los CI de monitorización de tensión de celda puede corresponder a algunas celdas de batería del módulo de batería correspondiente, y el otro CI de monitorización de tensión de celda puede corresponder a las restantes celdas de batería del módulo de batería correspondiente.
En algunas realizaciones, el CI de monitorización de tensión de celda puede incluir una pluralidad de clavijas conectadas respectivamente a una pluralidad de celdas de batería del módulo de batería y dos clavijas conectadas respectivamente a ambos terminales de la barra colectora. En este caso, el CI de monitorización de tensión de celda puede medir la tensión de la barra colectora a través de las dos clavijas conectadas respectivamente a ambos terminales de la barra colectora. Además, el CI de monitorización de tensión de celda puede medir una tensión de la celda de batería a través de clavijas conectadas a los electrodos positivo y negativo de la celda de batería.
El procesador (p. ej., 150 en la FIG. 1) puede diagnosticar los estados de conexión de las barras colectoras 221, 222 y 223 basándose en las tensiones medidas por el circuito medidor de tensión 250.
A continuación, un método de diagnosticar un estado de conexión en un aparato de baterías de acuerdo con diversas realizaciones se describe con referencia a la FIG. 4 y la FIG. 5.
La FIG. 4 es un diagrama de flujo que muestra un método para diagnosticar un estado de conexión en un aparato de baterías de acuerdo con una realización.
Haciendo referencia a la FIG. 4, un procesador (p. ej., 150 en la FIG. 1) de un sistema de gestión de baterías cierra un interruptor principal positivo (p. ej., 141 en la FIG. 2) y un interruptor principal negativo (es decir, 142 en la FIG. 2). A continuación, una corriente fluye a través del paquete de baterías (por ejemplo, 210 en la FIG. 2). Por consiguiente, el procesador 150 recibe una corriente del paquete de baterías medida por un sensor de corriente en S410.
Además, un circuito medidor de tensión 250 mide la tensión de una barra colectora (p. ej., 221, 222, o 223 en la FIG.
2) que conecta módulos de batería adyacentes en S420. En algunas realizaciones, el circuito medidor de tensión 250 puede medir una tensión entre ambos terminales de la barra colectora 221, 222 o 223 como tensión de la barra colectora 221, 222 o 223. El procesador 150 recibe las tensiones de las barras colectoras 221, 222 y 223 desde el circuito medidor de tensión 250 en S420.
A continuación, el procesador 150 calcula una resistencia de cada una de las barras colectoras 221, 222, y 223 basándose en la corriente del paquete de baterías 210 y la tensión de cada una de las barras colectoras 221, 222, y 223 en S430. En algunas realizaciones, como se muestra en la FIG. 2, ya que la corriente del paquete de baterías 210 circula por las barras colectoras 221,222 y 223, el circuito medidor de tensión 250 puede determinar, como resistencia de cada una de las barras 221,222 y 223, un valor obtenido dividiendo la tensión de cada una de las barras colectoras 221, 222 y 223 por la corriente del paquete de baterías 210, como en la Ecuación 1.
Ecuación 1
<D>R<— ^b a rra c o le c to ra>
<barra co lecto ra>------<------------------->7paquete
En la Ecuación 1, R<barra colectora>indica la resistencia de la barra colectora, V<barra colectora>indica la tensión de la barra colectora, e I<paquete>indica la corriente del paquete de baterías.
El procesador 150 diagnostica un estado de conexión del aparato de baterías basándose en la resistencia de cada barra colectora y una resistencia de un cable en S440. En algunas realizaciones, el procesador 150 puede determinar si la resistencia de cada barra colectora es mayor que un umbral y, si hay una barra colectora con la resistencia mayor que el umbral, el procesador 150 puede diagnosticar que se ha producido un error en el estado de conexión de la barra colectora correspondiente. En algunas realizaciones, al diagnosticar que el error se ha producido en el estado de conexión de la barra colectora, el procesador 150 puede transmitir una señal de error a un aparato externo (p. ej., un vehículo). Por consiguiente, un usuario (por ejemplo, un conductor) del aparato externo puede comprobar el error y realizar una acción correspondiente al error.
Por otro lado, como se muestra en la FIG. 2, en el paquete de baterías 210, puede producirse un error no sólo en la conexión de la barra colectora, sino también en el estado de conexión de los cables 231 y 232 que conectan el paquete de baterías 210 y los interruptores principales 241 y 242. Por consiguiente, puede que no sea posible diagnosticar con precisión el estado de conexión del aparato de baterías sólo diagnosticando el estado de conexión de la barra colectora.
La FIG. 5 es un diagrama de flujo que muestra un método para diagnosticar un estado de conexión en un aparato de baterías de acuerdo con otra realización.
Haciendo referencia a la FIG. 5, un procesador (p. ej., 150 en FIG. 1) del sistema de gestión de baterías cierra un interruptor principal positivo (p. ej., 141 en la FIG. 2) y un interruptor negativo (p. ej., 142 en la FIG. 2). A continuación, fluye una corriente a través de un paquete de baterías (p. ej., 210 en la FIG. 2). Por consiguiente, el procesador 150 recibe una corriente del paquete de baterías medida por un sensor de corriente en S510.
Además, un circuito medidor de tensión (p. ej., 250 en FIG. 2) mide la tensión de una barra colectora (es decir, 221, 222 o 223 en la FIG. 2) que conecta módulos de batería adyacentes. En algunas realizaciones, el circuito medidor de tensión 250 puede medir una tensión entre ambos terminales de la barra colectora 221, 222 o 223 como tensión de la barra colectora 221, 222 o 223. El procesador 150 recibe las tensiones de las barras colectoras 221,222 y 223 desde el circuito medidor de tensión 250 en S520.
Además, el circuito medidor de tensión 250 mide una tensión del paquete de baterías 210 y unas tensiones de módulos de batería (p. ej., 211, 212, 213, y 214 en la FIG. 2) en S520. En algunas realizaciones, el circuito medidor de tensión 250 puede medir la tensión de la batería 210 midiendo las tensiones de los nodos en los que los cables (es decir, 231 y 232 en la FIG. 2) del paquete de baterías 210 están conectados a los interruptores principales (es decir, 241 y 242 en la FIG. 2). En algunas realizaciones, el circuito medidor de tensión 250 puede medir una tensión entre un terminal positivo y un terminal negativo de cada módulo de batería como tensión del módulo de batería correspondiente. En algunas realizaciones, el circuito medidor de tensión 250 puede medir la tensión de cada módulo de batería como una suma de tensiones de una pluralidad de celdas de batería incluidas en el módulo de batería correspondiente. El procesador 150 recibe la tensión del paquete de baterías 210 y las tensiones de los módulos de batería desde el circuito medidor de tensión 250 en S520.
El procesador 150 calcula una resistencia de cada una de las barras colectoras 221, 222 y 223 basándose en la corriente del paquete de baterías 210 y la tensión de cada una de las barras colectoras 221, 222 y 223 en S530. En algunas realizaciones, el procesador 150 puede calcular la resistencia de cada una de las barras colectoras 221,222 y 223 como se describe haciendo referencia a S430 de la FIG. 4.
Además, el procesador 150 calcula una tensión a través de los cables 231 y 232 basándose en la corriente del paquete de baterías 210, la tensión del paquete de baterías 210, y las tensiones de los módulos de batería 211, 212, 213 y 214 en S540. En algunas realizaciones, el circuito medidor de tensión 250 puede medir la tensión del paquete de baterías 210 midiendo la tensión de un nodo (es decir, W1 en FIG. 2) en el que el cable 231 está conectado al interruptor principal positivo 241 y una tensión de un nodo (es decir, W2 en FIG. 2) en el que el cable 232 está conectado al interruptor principal negativo 242. Es decir, el circuito medidor de tensión 250 puede medir una tensión entre los dos nodos W1 y W2 como tensión del paquete de baterías 210. En algunas realizaciones, como se muestra en la FIG. 2, la tensión del paquete de baterías 210, es decir, la tensión entre los dos nodos W1 y W2, está formada por la tensión a través de los cables 231 y 232, las tensiones de los módulos de batería 211, 212, 213 y 214, y las tensiones de las barras colectoras 221,222 y 223, y el procesador 150 puede determinar, como tensión a través de los dos cables 231 y 232, un valor obtenido restando de la tensión del paquete de baterías 210 las tensiones de los módulos de batería 211, 212, 213 y 214, y las tensiones de las barras colectoras 221, 222 y 223, como en la Ecuación 2.
Ecuación 2
V<cable>Vp a q u e te Yi i = i m^ ó d u l o ( )^£<¿=1>^<b a r ra c o le c to ra>(0
En la Ecuación 2, V<cable>indica la tensión a través de los dos cables, V<paquete>indica la tensión del paquete de baterías, V<módulo>(i) indica la tensión del módulo de batería i-ésimo, N indica el número de módulos de batería incluidos en la batería, V<barra colectora>(i) indica la tensión de la i-ésima barra colectora, y M indica el número de barras colectoras incluidas en el paquete de baterías. En algunas realizaciones, M puede ser igual a (N-1).
Además, el procesador 150 calcula una resistencia de los cables 231 y 232 basándose en la corriente del paquete de baterías 210 y la tensión a través de los cables 231 y 232 en S550. En algunas realizaciones, ya que la corriente del paquete de baterías 210 fluye a través de los cables 231 y 232 como se muestra en la FIG. 2, el circuito medidor de tensión 250 puede determinar, como resistencia de los dos cables 231 y 232, un valor obtenido dividiendo la tensión a través de los cables 231 y 232 por la corriente del paquete de baterías 210.
Ecuación 3
<i>R<-> — Vcable>
<cable>_-7-p<-->a-q<-->u<-->e<-->t-e-
En la Ecuación 3, R<cable>indica la resistencia de los dos cables, V<cable>indica la tensión a través de los dos cables, e I<paquete>indica la corriente del paquete de baterías.
El procesador 150 diagnostica un estado de conexión del aparato de baterías basándose en la resistencia de cada barra colectora y la resistencia de los cables en S560. En algunas realizaciones, el procesador 150 puede determinar si la resistencia de cada barra colectora es mayor que un umbral y, si hay una barra colectora con la resistencia mayor que el umbral, el procesador 150 puede diagnosticar que se ha producido un error en el estado de conexión de la barra colectora correspondiente. Además, el procesador 150 puede determinar si la resistencia de los cables es mayor que un umbral, y si la resistencia de los cables es mayor que el valor umbral, el procesador 150 puede diagnosticar que se ha producido un error en el estado de conexión de los cables. En algunas realizaciones, al diagnosticar que el error se ha producido en el estado de conexión de la barra colectora o de los cables, el procesador 150 puede transmitir una señal de error a un aparato externo (p. ej., un vehículo). Por consiguiente, un usuario (por ejemplo, un conductor) del aparato externo puede comprobar el error y realizar una acción correspondiente al error.
De acuerdo con las realizaciones descritas anteriormente, se puede diagnosticar no sólo el estado de conexión de la barra colectora, sino también el estado de conexión de los cables que conectan el paquete de baterías a los interruptores principales, para poder diagnosticar con precisión el estado de conexión del aparato de baterías.
Si bien la invención se ha descrito en relación con lo que actualmente se considera que son realizaciones prácticas, debe entenderse que la invención no se limita a las realizaciones divulgadas. Por el contrario, se pretende cubrir las diversas modificaciones incluidas dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de baterías (100), que comprende:
un paquete de baterías (110, 210) que incluye una pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214) y una barra colectora (221, 222, 223) que conecta dos módulos de batería de entre la pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214);
un interruptor (121, 122, 241, 242) configurado para controlar el suministro de corriente del paquete de baterías (110, 210);
un cable (231, 232) que conecta el paquete de baterías (110, 210) y el interruptor (121, 122, 241,242);
un circuito medidor de tensión (130) configurado para medir una tensión de la barra colectora (221, 222, 223), una tensión del paquete de baterías (110, 210), y unas tensiones de la pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214); y
un procesador (150) configurado para diagnosticar un estado de conexión de la barra colectora (221, 222, 223) y un estado de conexión del cable (231, 232) basándose en una corriente del paquete de baterías (110, 210), la tensión de la barra colectora (221, 222, 223), la tensión del paquete de baterías (110, 210), y las tensiones de la pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214).
2. El aparato de baterías (100) de la reivindicación 1, en donde el procesador (150) está configurado para:
calcular una resistencia de la barra colectora (221, 222, 223) basándose en la tensión de la barra colectora (221, 222, 223) y la corriente del paquete de baterías (110, 210); y
diagnosticar el estado de conexión de la barra colectora (221, 222, 223) basándose en la resistencia de la barra colectora (221, 222, 223).
3. El aparato de baterías (100) de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el procesador (150) está configurado para diagnosticar que se ha producido un error en el estado de conexión de la barra colectora (221, 222, 223), cuando la resistencia de la barra colectora (221, 222, 223) es superior a un umbral.
4. El aparato de baterías (100) de la reivindicación 1, en donde el procesador (150) está configurado para determinar la tensión de la barra colectora (221, 222, 223) basándose en una tensión entre un nodo, en el que la barra colectora (221,222, 223) está conectada a uno de los dos módulos de batería, y un nodo en el que la barra colectora (221,222, 223) está conectada al otro de los dos módulos de batería.
5. El aparato de baterías (100) de la reivindicación 1, en donde el procesador (150) está configurado para:
determinar una tensión a través del cable (231,232) basándose en la tensión de la barra colectora (221,222, 223), la tensión del paquete de baterías (110, 210), y las tensiones de la pluralidad de módulos de batería; calcular una resistencia del cable basada en la tensión a través del cable y la corriente del paquete de baterías (110, 210); y
diagnosticar el estado de conexión del cable basándose en la resistencia del cable.
6. El aparato de baterías (100) de la reivindicación 5, en donde el procesador (150) está configurado para diagnosticar que se ha producido un error en el estado de conexión del cable (231,232), cuando la resistencia del cable es superior a un umbral.
7. El aparato de baterías (100) de la reivindicación 5, en donde el interruptor incluye un primer interruptor (241) y un segundo interruptor (242),
en donde el cable incluye un primer cable (231) que conecta un terminal positivo de la batería (110, 210) y el primer interruptor (241), y un segundo cable (232) que conecta un terminal negativo de la batería (110, 210) y el segundo interruptor (242), y
en donde la tensión a través del cable incluye una tensión a través del primer cable (231) y una tensión a través del segundo cable (232).
8. El aparato de baterías (100) de la reivindicación 7, en donde el circuito medidor de tensión está configurado para medir la tensión del paquete de baterías (110, 210) basándose en una tensión entre un primer nodo (W1), en el que el primer cable (231) está conectado al primer interruptor (241), y un segundo nodo (W2) en el que el segundo cable (232) está conectado al segundo interruptor (242).
9. El aparato de baterías (100) de la reivindicación 5, en donde el procesador (150) está configurado para determinar la tensión a través del cable (231,232) basándose en un valor obtenido restando de la tensión del paquete de baterías (110, 210) una suma de las tensiones de la pluralidad de módulos de batería y la tensión de la barra colectora (221, 222, 223).
10. El aparato de baterías (100) de la reivindicación 9, en donde la barra colectora (221, 222, 223) incluye una pluralidad de barras colectoras (221, 222, 223), y cada una de las barras colectoras conecta dos módulos de batería correspondientes de entre la pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214), y
en donde el procesador (150) está configurado para determinar la tensión a través del cable (231,232) basándose en un valor obtenido restando de la tensión del paquete de baterías (110, 210) una suma de las tensiones de la pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214) y una suma de tensiones de la pluralidad de barras colectoras (221, 222, 223).
11. Un método para diagnosticar el estado de conexión de un paquete de baterías (110, 210) que incluye una pluralidad de módulos de batería, comprendiendo el método:
medir (S410) una corriente del paquete de baterías (110, 210);
medir una tensión del paquete de baterías (110, 210);
medir una tensión de cada uno de la pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214);
medir (S420) una tensión de una barra colectora (221, 222, 223) que conecta dos módulos de batería de entre la pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214); y
diagnosticar (S440) un estado de conexión de la barra colectora (221, 222, 223) y un estado de conexión de un cable conectado al paquete de baterías (110, 210), basándose en la corriente del paquete de baterías (210, 110), la tensión de la barra colectora (221, 222, 223), la tensión del paquete de baterías (110, 210), y las tensiones de la pluralidad de módulos de batería (211,212, 213, 214).
12. El método de la reivindicación 11, en donde diagnosticar el estado de conexión comprende:
calcular una resistencia de la barra colectora (221, 222, 223) basándose en la tensión de la barra colectora y la corriente del paquete de baterías (110, 210); y
diagnosticar (S440) el estado de conexión de la barra colectora (221, 222, 223) basándose en la resistencia de la barra colectora (221, 222, 223).
13. El método de la reivindicación 11, en donde diagnosticar el estado de conexión comprende:
determinar una tensión a través del cable basándose en la tensión de la barra colectora (221, 222, 223), la tensión del paquete de baterías (110, 210), y la tensión de la pluralidad de módulos de batería (211, 212, 213, 214); calcular (S430) una resistencia del cable basándose en la tensión a través del cable y la corriente del paquete de baterías (110, 210); y
diagnosticar (S440) el estado de conexión del cable (231, 232) basándose en la resistencia del cable (231,232).
14. El método de la reivindicación 11, en donde el cable (231, 232) incluye un primer cable (231), que conecta un terminal positivo del paquete de baterías (110, 210) y un primer interruptor (241) para controlar el suministro de corriente del paquete de baterías (110, 210), y un segundo cable (232) que conecta un terminal negativo del paquete de baterías (110, 210) y un segundo interruptor (242) para controlar el suministro de corriente del paquete de baterías (110, 210), y
en donde medir la tensión del paquete de baterías (110, 210) comprende medir la tensión del paquete de baterías (110, 210) basándose en una tensión entre un primer nodo (W1), en el que el primer cable (231) está conectado al primer interruptor (241), y un segundo nodo (W2) en el que el segundo cable (232) está conectado al segundo interruptor (242).
15. Un sistema de gestión de baterías que incluye el aparato de baterías (100) de cualquiera de las reivindicaciones 1-10.
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