ES3041706T3 - Apparatus and method for controlling power of parallel multi pack module - Google Patents

Apparatus and method for controlling power of parallel multi pack module

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ES3041706T3
ES3041706T3 ES21846966T ES21846966T ES3041706T3 ES 3041706 T3 ES3041706 T3 ES 3041706T3 ES 21846966 T ES21846966 T ES 21846966T ES 21846966 T ES21846966 T ES 21846966T ES 3041706 T3 ES3041706 T3 ES 3041706T3
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Abstract

Se divulga un dispositivo y un método para controlar la salida de un módulo de baterías múltiples en paralelo. En dicho dispositivo, una unidad de gestión de baterías múltiples: determina la salida mínima disponible de las baterías del 1 al n-ésimo basándose en sus características de funcionamiento; y determina la salida total del módulo a partir de la salida mínima disponible y la relación entre la suma de las corrientes y la corriente máxima registradas en las baterías del 1 al n-ésimo. Esta unidad proporciona dicha salida a una unidad de gestión de salida, la cual controla la corriente consumida por una carga o la corriente suministrada por un dispositivo de carga al módulo para que no exceda su salida total. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y método para controlar potencia de módulo multi paquete paralelo
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un aparato y método de control de potencia, y más particularmente, a un aparato y método de control de potencia capaz de prevenir sobrecarga o sobredescarga de un paquete de baterías que tiene una resistencia relativamente baja en un módulo multi paquete paralelo en el cual una pluralidad de paquetes de baterías están conectados en paralelo.
La presente solicitud reivindica prioridad sobre la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0090585 presentada el 21 de julio de 2020 en la República de Corea.
Antecedentes de la invención
El campo de aplicación de las baterías está aumentando gradualmente no solo para dispositivos móviles tales como teléfonos móviles, ordenadores portátiles, teléfonos inteligentes y almohadillas inteligentes, sino también para<vehículos de propulsión eléctrica>(E<v>,<HEV, PHEV), sistemas de almacenamiento de energía de gran capacidad (ESS),>o similares.
Un módulo de baterías montado en un vehículo eléctrico incluye un número n de paquetes de baterías conectados en paralelo para garantizar una alta capacidad energética y cada paquete de baterías incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie. En lo sucesivo, el módulo en el que n baterías están conectadas en paralelo se denominará módulo multi paquete en paralelo.
En esta memoria descriptiva, la celda de batería puede incluir una celda unitaria o una pluralidad de celdas unitarias conectadas en paralelo. La celda unitaria se refiere a una celda independiente que tiene un terminal de electrodo negativo y un terminal de electrodo positivo y es físicamente separable. Por ejemplo, una celda de polímero de litio de tipo bolsa puede considerarse una celda unitaria.
La potencia total del módulo multi paquete en paralelo se determina basándose en un paquete de baterías con la potencia más baja disponible entre los paquetes de baterías conectados en paralelo por seguridad. Es decir, el valor obtenido multiplicando una potencia mínima disponible entre los valores de potencia disponibles de los paquetes de baterías por el número de paquetes de baterías se convierte en una potencia total del módulo multi paquete en paralelo.
Por ejemplo, en un módulo multi paquete en paralelo en el cual se conectan cinco paquetes de baterías en paralelo, si las potencias disponibles de los cinco paquetes de baterías son de 1 kW, 2 kW, 3 kW, 4 kW y 5 kW, respectivamente, la potencia total del módulo multi paquete en paralelo pasa a ser de 5*1 kW (5 kW).
Un aparato de gestión del módulo multi paquete paralelo proporciona información sobre la potencia total (5 kW) a un sistema de control del vehículo de propulsión eléctrica. A continuación, el sistema de control distribuye de forma adaptativa la potencia suministrada a un inversor o a un conversor CC/CC y la potencia suministrada a una unidad ADAS (Sistema Avanzado de Asistencia al Conductor), que soporta funciones de prevención de salida del carril, advertencia de colisión frontal o similares y a una unidad de equipamiento eléctrico, de modo que la potencia consumida por el vehículo de propulsión eléctrica no supere los 5 kW. De este modo, la potencia se distribuye dentro del intervalo de potencia total proporcionado por el aparato de gestión del módulo multi paquete paralelo, lo cual se denomina directriz de potencia.
Mientras tanto, cuando la potencia total del módulo multi paquete en paralelo es P<total>, una potencia de paquete (P<k>) de cada paquete de baterías se distribuye automáticamente por una relación de resistencia R<total>/R<paquete,k>entre una resistencia de paquete (R<paquete,k>) del paquete de baterías correspondiente y una resistencia total (R<total>) del módulo multi paquete en paralelo de acuerdo con la teoría de circuitos. Es decir, la potencia del paquete (P<paquete,k>) de cada paquete de baterías es P<total>*R<total>/R<paquete,k>. En el presente documento, k es un índice del paquete de baterías.
Dado que la potencia de paquete (P<paquete,k>), no viene determinada por una potencia disponible del paquete de baterías correspondiente, sino por la potencia total (P<total>) y la relación de resistencia R<total>/R<paquete,k>, a medida que la resistencia de paquete (R<paquete,k>) es menor, la potencia del paquete (P<paquete,k>) aumenta. Por consiguiente, a medida que la potencia del paquete (P<paquete,k>) del paquete de baterías que tiene una resistencia de paquete baja (R<paquete,k>), aumenta por encima de la potencia disponible, el paquete de baterías correspondiente puede sobrecargarse o sobredescargarse.
El documento de patente US2020/185944 A1 se refiere a un sistema de controlar la salida de una batería de alta tensión para un vehículo ecológico que incluye: la batería de alta tensión montada en el vehículo ecológico; un almacenamiento configurado para almacenar información sobre la máxima potencia de carga y descarga disponible de acuerdo con una temperatura y un estado de carga (SOC) de la batería de alta tensión; y un controlador configurado para controlar la potencia de carga disponible y la potencia de descarga disponible de la batería de alta tensión basándose en al menos una de información sobre una duración de carga y una duración de descarga de la batería de alta tensión, una cantidad de carga acumulada y una cantidad de descarga acumulada de la batería de alta tensión y una cantidad de salida solicitada del vehículo.
El documento de patente US2018/026311 A1 se refiere a un método para hacer funcionar al menos dos celdas de batería, que están conectadas eléctricamente en paralelo, de una batería para un vehículo a motor. Cada una de las celdas de batería está provista de un elemento galvánico con dos electrodos y una carcasa de celda de batería para aceptar el elemento galvánico con dos conexiones y cada uno de los electrodos está acoplado eléctricamente a una conexión respectiva de la celda de batería. Se mide un valor de una variable de estado de cada una de las celdas de la batería, los valores se comparan entre sí y cuando hay una desviación de los valores entre sí que está fuera de un intervalo de tolerancia predeterminado, se ajusta una resistencia eléctrica de modo que la desviación esté dentro del intervalo de tolerancia predeterminado.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por lo tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un aparato y un método para controlar la potencia de un módulo multi paquete en paralelo, que puede impedir que la potencia de un paquete de baterías que tiene una resistencia más baja supere la potencia disponible para causar sobrecarga o sobredescarga, al determinar una potencia total de un módulo multi paquete en paralelo.
Solución técnica
En un aspecto de la presente divulgación, se proporciona un aparato de acuerdo con la reivindicación 1.
De acuerdo con una realización, los valores de característica de funcionamiento pueden incluir además valores de tensión medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías. En esta realización, la unidad de gestión de multi paquete puede estar configurada para determinar resistencias de paquetes del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías a partir de los valores de corriente medidos y los valores de tensión medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías, determinar una potencia disponible correspondiente a la resistencia de paquete haciendo referencia a una tabla de consulta predeterminada de resistencia de paquete-potencia disponible para cada paquete de baterías y determinar un valor mínimo entre las potencias disponibles como la potencia mínima disponible.
De acuerdo con otra realización, la unidad de gestión de multi paquete puede estar configurada para recibir periódicamente un valor de tensión medido y un valor de corriente medido de cada paquete de baterías desde la primera a las n<ésimas>unidades de sensores y determinar una relación media entre un cambio de tensión y un cambio de corriente calculada a partir de los valores de corriente medidos y los valores de tensión medidos del primer a los n<ésim° s>paquetes de baterías mediante un análisis de regresión lineal como la resistencia de paquete del primer a los n<ésim° s>paquetes de baterías.
De acuerdo con otra realización más, la unidad de gestión de multi paquete puede estar configurada para determinar un estado de carga (SOC) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías basándose en el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido de la primera a las n<ésimas>unidades de sensores, determinar una potencia disponible correspondiente a los SOC del primer a los n^™<3>paquetes de baterías haciendo referencia a una tabla de consulta predefinida de SOC-potencia disponible y determinar un valor mínimo entre las potencias disponibles como la potencia mínima disponible.
Preferentemente, la unidad de gestión de multi paquete puede estar configurada para calcular la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo mediante la siguiente ecuación.
P<total>_ mín(P<paquete,k>)*I<total>/máx(I<paquete,k>)
(k es un número entero de 1 a n; mín(P<paquete,k>), corresponde a una potencia mínima disponible entre las potencias disponibles del primer a los n<ésim° s>paquetes de baterías; I<total>corresponde a un valor de corriente sumado para los valores de corriente medidos del primer a los n<ésim° s>paquetes de baterías; y máx(I<paquete,k>) corresponde a un valor de corriente máximo entre los valores de corriente medidos del primer a los n<ésim° s>paquetes de baterías).
De acuerdo con otra realización, el aparato para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo de acuerdo con la presente divulgación puede comprender además una unidad de comunicación interpuesta entre la unidad de gestión de multi paquete y la unidad de gestión de potencia.
De acuerdo con otra realización, el módulo multi paquete paralelo puede montarse en un vehículo eléctrico y la unidad de gestión de potencia puede incluirse en un sistema de control del vehículo eléctrico.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un sistema de gestión de baterías o un mecanismo de conducción eléctrica, que comprende el aparato para controlar potencia de un módulo multi paquete paralelo como se ha descrito anteriormente.
En otro aspecto de la presente divulgación, también se proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 10.
De acuerdo con una realización, los valores de característica de funcionamiento pueden incluir además valores de tensión medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías, y la etapa (b) puede incluir: (b1) determinar resistencias de paquetes del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías a partir de los valores de corriente medidos y los valores de tensión medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías, (b2) determinar una potencia disponible correspondiente a la resistencia de paquete haciendo referencia a una tabla de consulta predeterminada de resistencia de paquetepotencia disponible para cada paquete de baterías y (b3) determinar un valor mínimo entre las potencias disponibles como la potencia mínima disponible.
De acuerdo con otra realización, la etapa (b) puede incluir: (b1) recibir periódicamente un valor de tensión medido y un valor de corriente medido de cada paquete de baterías desde la primera a las n<ésimas>unidades de sensor es y (b2) determinar una relación media entre un cambio de tensión y un cambio de corriente calculada a partir de los valores de corriente medidos y los valores de tensión medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías mediante un análisis de regresión lineal como la resistencia de paquete del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías.
De acuerdo con otra realización más, la etapa (b) puede incluir: (b1) determinar un SOC del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías basándose en el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido desde la primera a las n<ésimas>unidades de sensores, (b2) determinar una potencia disponible correspondiente a los SOC del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías haciendo referencia a una tabla de consulta predefinida de SOC-potencia disponible, y (b3) determinar un valor mínimo entre las potencias disponibles como la potencia mínima disponible.
Preferentemente, en la etapa (d), la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo puede calcularse utilizando la siguiente ecuación.
P<total>_ mín(P<paquete,k>)*I<total>/máx(I<paquete,k>)
(k es un número entero de 1 a n; mín(P<paquete,k>), corresponde a una potencia mínima disponible entre las potencias disponibles del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías; I<total>corresponde a un valor de corriente sumado para los valores de corriente medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías; y máx(I<paquete,k>) corresponde a un valor de corriente máximo entre los valores de corriente medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías).
Efectos ventajosos
De acuerdo con la presente divulgación, la potencia total del módulo multi paquete en paralelo se ajusta de modo que la potencia del paquete de baterías que tiene una resistencia baja entre los paquetes de baterías incluidos en el módulo multi paquete en paralelo sea idéntica a una potencia mínima disponible entre las potencias disponibles de los paquetes de baterías, evitando de este modo que el paquete de baterías que tiene una resistencia baja se sobrecargue o sobredescargue. Como resultado, se puede mejorar la seguridad y la fiabilidad cuando se carga o descarga el módulo multi paquete paralelo.
Breve 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 Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de un aparato para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 2 muestra un ejemplo de una tabla de búsqueda de resistencia de paquete-potencia disponible de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 3 es un gráfico que muestra un ejemplo de un perfil I-V para determinar una resistencia de paquete de baterías de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 4 es un diagrama de flujo para ilustrar un método para controlar potencia de un módulo multi paquete paralelo de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
La Figura 5 es un diagrama de bloques que muestra un sistema de gestión de batería que incluye el aparato para controlar potencia de un módulo multi paquete paralelo de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La Figura 6 es un diagrama de bloques que muestra un mecanismo de conducción eléctrica que incluye el aparato para controlar potencia de un módulo multi paquete paralelo de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Realización preferente de la invención
En las realizaciones descritas a continuación, una celda de batería se refiere a una batería secundaria de litio, tal como una batería de polímero de litio. En el presente documento, la batería secundaria de litio se refiere colectivamente a una batería secundaria en la cual los iones de litio actúan como iones operativos durante la carga y la descarga para causar una reacción electroquímica en un electrodo positivo y un electrodo negativo.
Mientras tanto, incluso si el nombre de la batería secundaria cambie dependiendo del tipo de electrolito o separador utilizado en la batería secundaria de litio, del tipo de material de empaquetado utilizado para empaquetar la batería secundaria y de la estructura interior o exterior de la batería secundaria de litio, siempre que se utilicen iones de litio como iones operativos, debe interpretarse que la batería secundaria está incluida en la categoría de la batería secundaria de litio.
La presente divulgación también puede aplicarse a otras baterías secundarias distintas de la batería secundaria de litio. Por lo tanto, incluso si los iones operativos no son iones de litio, cualquier batería secundaria a la cual pueda aplicarse la idea técnica de la presente divulgación debe interpretarse como estando incluida en la categoría de la presente divulgación independientemente de su tipo.
Además, debe tenerse en cuenta de antemano que la celda de la batería puede referirse a una celda unitaria o a una pluralidad de celdas unitarias conectadas en paralelo.
La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra una configuración de un aparato para controlar potencia de un módulo multi paquete paralelo (en lo sucesivo en el presente documento, también denominado aparato de control de potencia), de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la Figura 1, un aparato 10 de control de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación, es un dispositivo para controlar una potencia de un módulo multi paquete paralelo MP en el cual una pluralidad de paquetes de baterías P1 a Pn están conectados en paralelo y un aparato 10 de control de potencia controla de forma adaptativa una potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP para evitar que algunos de los paquetes de baterías que tienen una resistencia de paquete relativamente baja se sobrecarguen o sobredescarguen.
Preferentemente, el módulo multi paquete paralelo MP puede incluir primer a n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn que están conectados en paralelo a través de la primera a n<ésimas>unidades de conmutación S1 a Sn.
El módulo multi paquete paralelo MP puede conectarse a una carga L a través de una unidad de conmutación externa M. La unidad de conmutación externa M incluye un conmutador externo de alto potencial M+ y un conmutador externo de bajo potencial M-. El conmutador externo de alto potencial M+ y el conmutador externo de bajo potencial M- pueden ser conmutadores de relé o conmutadores semiconductores de potencia, pero la presente divulgación no se limita a los mismos.
Si el conmutador externo de alto potencial M+ y el conmutador externo de bajo potencial M- están encendidos, el módulo multi paquete paralelo MP está conectado eléctricamente a la carga L. Por el contrario, cuando el conmutador externo de alto potencial M+ y el conmutador externo de bajo potencial M- están apagados, la conexión eléctrica entre el módulo multi paquete paralelo MP y la carga L se libera.
El aparato 10 de control de potencia del módulo multi paquete paralelo MP recibe una orden de control de inicio de carga, fin de carga, inicio de descarga o fin de descarga desde un dispositivo de control que controla la carga L y controla la operación de encendido o apagado de la unidad de conmutación externa M de acuerdo con la orden de control.
Preferentemente, el módulo multi paquete paralelo MP puede montarse en un vehículo de propulsión eléctrica E, pero la presente divulgación no se limita al mismo. El vehículo de propulsión eléctrica E se refiere a un vehículo que puede ser propulsado por un motor, tal como un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido enchufable o un vehículo eléctrico híbrido.
La carga L es un dispositivo que recibe potencia del módulo multi paquete paralelo MP, y puede ser un inversor incluido en un vehículo de propulsión eléctrica E como un ejemplo. El inversor es un circuito de conversión de potencia que se instala en un extremo delantero de un motor eléctrico del vehículo de propulsión eléctrica E para convertir una corriente CC suministrada desde el módulo multi paquete paralelo MP en una CA trifásica y suministra la corriente CA trifásica al motor eléctrico.
La carga L también puede ser un conversor CC/CC. El conversor CC/CC es un circuito de conversión de potencia que convierte una tensión de una corriente CC suministrada desde el módulo multi paquete paralelo MP en una tensión de accionamiento de una unidad de equipo eléctrico del vehículo de propulsión eléctrica E o una tensión de accionamiento de un ADAS y, a continuación, aplica la tensión convertida a la unidad de equipo eléctrico o al ADAS.
En la presente divulgación, el tipo de carga L no se limita al inversor o al conversor CC/CC y cualquier dispositivo o instrumento capaz de recibir potencia del módulo multi paquete paralelo MP puede incluirse en la categoría de carga L, independientemente de su tipo.
En la presente divulgación, cada del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn incluye una pluralidad de celdas de batería conectadas en serie en los mismos. Es decir, el primer paquete de baterías P1 incluye de la primera a las p<ésimas>celdas de batería C<11>a C<1p>conectadas en serie. Además, el segundo paquete de baterías P2 incluye de la primera a las p<ésimas>celdas de batería C<21>a C<2p>conectadas en serie. Además, el tercer paquete de baterías<p>3 incluye de la primera a las p<ésimas>celdas de batería C<31>a C<3p>conectadas en serie. Además, el n<ésimo>paquete de baterías Pn incluye de la primera a las p<ésimas>celdas de batería C<n1>a C<np>conectadas en serie. Aunque el cuarto a los a n-1<ésimos>paquetes de baterías no se muestran en el dibujo, también incluyen un p número de celdas de batería conectados en serie de la misma manera que los paquetes de baterías ilustrados.
Cada uno del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn incluye las unidades de conmutación S1 a Sn en los mismos. Es decir, el primer paquete de baterías P1 incluye una primera unidad de conmutación S1. Además, el segundo paquete de baterías P2 incluye una segunda unidad de conmutación S2. Además, el tercer paquete de baterías P3 incluye una tercera unidad de conmutación S3. Además, el n<ésimo>paquete de baterías Pn incluye una n<ésima>unidad de conmutación Sn. Aunque el cuarto a los n-1<ésimos>paquetes de baterías no se muestran en el dibujo, también incluyen una unidad de conmutación de la misma manera que los paquetes de baterías ilustrados.
Cada una de la primera a las n<ésimas>unidades de conmutación S1 a Sn incluye un conmutador de bajo potencial y un conmutador de alto potencial. Es decir, la primera unidad de conmutación S1 incluye un primer conmutador de alto potencial S1<+>instalado en un lado de alto potencial del primer paquete de baterías P1 y un primer conmutador de bajo potencial S1- instalado en un lado de bajo potencial del primer paquete de baterías P1. Además, la segunda unidad de conmutación S2 incluye un segundo conmutador de alto potencial S2<+>instalado en un lado de alto potencial del segundo paquete de baterías P2 y un segundo conmutador de bajo potencial S2- instalado en un lado de bajo potencial del segundo paquete de baterías P2. Además, la tercera unidad de conmutación S3 incluye un tercer conmutador de alto potencial S3<+>instalado en un lado de alto potencial del tercer paquete de baterías P3 y un tercer conmutador de bajo potencial S3<->instalado en un lado de bajo potencial del tercer paquete de baterías P3. Además, la n<ésima>unidad de conmutación Sn incluye un n<ésimo>conmutador de alto potencial Sn<+>instalado en un lado de alto potencial del n<ésimo>paquete de baterías Pn y un n<ésimo>conmutador de bajo potencial Sn<->instalado en un lado de bajo potencial del n<ésimo>paquete de baterías Pn. Mientras, aunque el cuarto a los n-1<ésimos>paquetes de baterías no se muestran en el dibujo, también incluyen un conmutador de alto potencial y un conmutador de bajo potencial de la misma manera que el paquete de baterías ilustrado. Además, en cada unidad de conmutación, puede omitirse uno cualquiera del conmutador de alto potencial y el conmutador de bajo potencial.
En la siguiente divulgación, cuando se enciende la unidad de conmutación, el conmutador de bajo potencial puede encenderse primero y el conmutador de alto potencial puede encenderse más tarde. Además, cuando se apaga la unidad de conmutación, el conmutador de alto potencial puede apagarse primero y el conmutador de bajo potencial puede apagarse más tarde.
Preferentemente, el conmutador empleado en la primera a las n<ésimas>unidades de conmutación S1 a Sn puede ser un conmutador de relé. Como alternativa, la primera a las n<ésimas>unidades de conmutación S1 a Sn pueden ser un conmutador semiconductor tal como un MOSFET o un conmutador semiconductor de potencia, pero la presente divulgación no se limita a los mismos.
Un condensador Cap está provisto en un extremo frontal de la carga L. El condensador Cap está conectado en paralelo entre el módulo multi paquete paralelo MP y la carga L. El condensador Cap funciona como un filtro para evitar que se aplique una corriente de ruido hacia la carga L o el módulo multi paquete paralelo MP.
El aparato 10 de control de potencia de acuerdo con la presente divulgación incluye primer a n<ésimos>sensores de corriente I1 a In. El primer a los n<ésimos>sensores de corriente I1 a In están instalados en las líneas de potencia C1 a Cn conectadas al primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn, respectivamente, para medir un valor de corriente que fluye a través de las líneas de potencia C1 a Cn.
Es decir, el primer sensor de corriente I1 emite un valor de corriente medido (I<paquete,1>) del primer paquete de baterías P1 que fluye a través de la primera línea de potencia C1 incluida en el primer paquete de baterías P1. Además, el segundo sensor de corriente I2 emite un valor de corriente medido (I<paquete,2>) del segundo paquete de baterías P2 que fluye a través de la segunda línea de potencia C2 incluida en el segundo paquete de baterías P2. Además, el tercer sensor de corriente I3 emite un valor de corriente medido (I<paquete,3>) del tercer paquete de baterías P3 que fluye a través de la tercera línea de potencia C3 incluida en el tercer paquete de baterías P3. Además, el n<ésimo>sensor de corriente In emite un valor de corriente medido (I<paquete,n>) del n<ésimo>paquete de baterías Pn que fluye a través de la n<ésima>línea de potencia Cn incluida en el n<ésimo>paquete de baterías Pn. Aunque no se muestra en el dibujo, el cuarto a los n-1<ésimos>sensores de corriente miden los valores de corriente que fluyen a través de la cuarta a las n-1<ésimas>líneas de potencia incluidas en el cuarto a los a n-1<ésimos>paquetes de baterías, respectivamente.
En el dibujo, se muestra que el primer a los n<ésimos>sensores de corriente I1 a In están incluidos en los paquetes de baterías, respectivamente. Sin embargo, en la presente divulgación, el primer a los n<ésimos>sensores de corriente I1 a In también pueden instalarse fuera de los paquetes de baterías, sin limitación.
El primer a los n<ésimos>sensores de corriente I1 a In pueden ser sensores Hall. El sensor Hall es un sensor de corriente conocido que emite una señal de tensión correspondiente a la magnitud de una corriente. En otro ejemplo, el primer a los n<ésimos>sensores de corriente I1 a In pueden ser resistencias de detección. Si se mide la tensión aplicada a ambos extremos de la resistencia de detección, se puede determinar la magnitud de corriente que fluye a través de la resistencia de detección utilizando la ley de Ohm. En otras palabras, si la magnitud de la tensión medida se divide por un valor de resistencia conocido de la resistencia de detección, se puede determinar la magnitud de la corriente que fluye a través de la resistencia de detección.
El aparato 10 de control de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación también incluye primer a n<ésimos>sensores de tensión V1 a Vn. El primer sensor de tensión V1 emite un valor de tensión medido (V<paquete,1>) del primer paquete de baterías P1 correspondiente a una diferencia de potencial entre el electrodo positivo y el electrodo negativo del primer paquete de baterías P1. Además, el segundo sensor de tensión V2 emite un valor de tensión medido (V<paquete,2>) del segundo paquete de baterías P2 correspondiente a una diferencia de potencial entre el electrodo positivo y el electrodo negativo del segundo paquete de baterías P2. Además, el tercer sensor de tensión V3 emite un valor de tensión medido (V<paquete,3>) del tercer paquete de baterías P3 correspondiente a una diferencia de potencial entre el electrodo positivo y el electrodo negativo del tercer paquete de baterías P3. Además, el n<ésimo>sensor de tensión Vn emite un valor de tensión medido (V<paquete,n>) del n<ésimo>paquete de baterías correspondiente a una diferencia de potencial entre el electrodo positivo y el electrodo negativo del n<ésimo>paquete de baterías Pn. Aunque no se muestra en el dibujo, el cuarto a los n-1<ésimos>sensores de tensión emiten valores de tensión medidos del cuarto a los n-1<ésimos>paquetes de baterías, respectivamente.
El primer a los n<ésimos>sensores de tensión V1 a Vn incluyen un circuito de medición de tensión tal como un circuito amplificador diferencial. Dado que el circuito de medición de tensión es bien conocido en la técnica, el circuito de medición de tensión no se describirá en detalle en el presente documento.
El aparato 10 de control de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación también incluye primer a n<ésimos>sensores de temperatura T1 a Tn. El primer sensor de temperatura T1 emite un valor de temperatura medido (T<paquete,1>) del primer paquete de baterías P1 que indica una temperatura superficial de una celda situada en una posición predeterminada, por ejemplo en un centro, del primer paquete de baterías P1. Además, el segundo sensor de temperatura T2 emite un valor de temperatura medido (T<paquete,2>) del segundo paquete de baterías P2 que indica una temperatura superficial de una celda situada en una posición predeterminada, por ejemplo en un centro, del segundo paquete de baterías P2. Además, el tercer sensor de temperatura T3 emite un valor de temperatura medido (T<paquete,3>) del tercer paquete de baterías P3 que indica una temperatura superficial de una celda situada en una posición predeterminada, por ejemplo en un centro, del tercer paquete de baterías P3. Además, el n<ésimo>sensor de temperatura Tn emite un valor de temperatura medido (T<paquete,n>) del n<ésimo>paquete de baterías Pn que indica una temperatura superficial de una celda situada en una posición predeterminada, por ejemplo en un centro, del n<ésimo>paquete de baterías Pn. Aunque no se muestra en el dibujo, el cuarto a los n-1<ésimos>sensores de temperatura emiten valores de temperatura medidos del cuarto a los n-1<ésimos>paquetes de baterías, respectivamente.
En la presente divulgación, el primer sensor de corriente I1, el primer sensor de tensión V1 y el primer sensor de temperatura T1 constituyen una primera unidad de sensores s U1. Además, el segundo sensor de corriente I2, el segundo sensor de tensión V2 y el segundo sensor de temperatura T2 constituyen una segunda unidad de sensores SU2. Además, el tercer sensor de corriente I3, el tercer sensor de tensión V3 y el tercer sensor de temperatura T3 constituyen una tercera unidad de sensores SU3. Además, el n<ésimo>sensor de corriente In, el n<ésimo>sensor de tensión Vn y el n<ésimo>sensor de temperatura Tn constituyen una n<ésima>unidad de sensores SUn. Aunque no se muestra en el dibujo, la cuarta a las n-1<ésimas>unidades de sensores también incluyen un sensor de corriente, un sensor de tensión y un sensor de temperatura, respectivamente.
En algunos casos, es obvio que la primera a las n<ésimas>unidades de sensores SU1 a SUn pueden incluir además sensores para medir otras características de funcionamiento del paquete de baterías, además de los sensores para medir corriente, tensión y temperatura.
Preferentemente, el aparato 10 de control de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación también incluye una unidad 20 de gestión multi paquete acoplada operativamente con la primera a la n<ésima>unidades de conmutación S1 a Sn y la primera a las n<ésimas>unidades de sensores SU1 a SUn.
La unidad 20 de gestión multi paquete puede acoplarse operativamente con una unidad 40 de gestión de potencia del vehículo de propulsión eléctrica E, que gestiona la potencia consumida en la carga L. Como un elemento de control proporcionado a un sistema de control incluido en el vehículo de propulsión eléctrica E, la unidad 40 de gestión de potencia puede gestionar de forma adaptativa la magnitud de la potencia consumida en la carga L para que sea adecuada para la potencia total del módulo multi paquete paralelo MP. En el presente documento, la potencia total significa una potencia de descarga total del módulo multi paquete paralelo MP.
En la presente divulgación, la carga L puede sustituirse por un dispositivo de carga. En este caso, la unidad 40 de gestión de potencia puede gestionar de forma adaptativa una potencia de carga suministrada al módulo multi paquete paralelo MP para que sea adecuada a la potencia total del módulo multi paquete paralelo MP. En el presente documento, por potencia total se entiende la potencia total de carga proporcionada al módulo multi paquete paralelo MP.
Preferentemente, el aparato 10 de control de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede incluir además una unidad 30 de comunicación interpuesta entre la unidad 20 de gestión multi paquete y la unidad 40 de gestión de potencia. La unidad 30 de comunicación forma una interfaz de comunicación entre la unidad 20 de gestión multi paquete y la unidad 40 de gestión de energía.
En la presente divulgación, puede utilizarse como interfaz de comunicación cualquier interfaz de comunicación conocida que soporte la comunicación entre dos medios de comunicación diferentes. La interfaz de comunicación puede soportar comunicación por cable o inalámbrica. Preferentemente, la interfaz de comunicación puede soportar comunicación CAN, comunicación en cadena margarita, comunicación RS 232, o similares.
Si se recibe una solicitud de descarga de la unidad 40 de gestión de energía del vehículo de propulsión eléctrica E a través de la unidad 30 de comunicación, la unidad 20 de gestión multi paquete enciende la unidad de conmutación externa M para iniciar la descarga del módulo multi paquete paralelo MP.
A modo de referencia, una señal M+ y una señal M- emitidas desde la unidad 20 de gestión multi paquete representan señales que controlan la operación de encendido/apagado del conmutador externo de alto potencial M+ y del conmutador externo de bajo potencial M-, respectivamente. Además, las señales S1 a Sn emitidas desde la unidad 20 de gestión multi paquete representan señales que controlan la operación de encendido/apagado de la primera a las n<ésimas>unidades de conmutación S1 a Sn.
La unidad 20 de gestión multi paquete también controla el funcionamiento de los sensores de corriente I1 a In, los sensores de tensión V1 a Vn y los sensores de temperatura T1 a Tn incluidos en la primera a las n<ésimas>unidades de sensores SU1 a SUn mientras se descarga el módulo multi paquete paralelo MP y registra periódicamente el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido de los sensores de corriente I1 a In, los sensores de tensión V1 a Vn y los sensores de temperatura T1 a Tn en una unidad 50 de almacenamiento.
En el presente documento, el valor de característica de funcionamiento incluye valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>), valores de tensión medidos (V<paquete,1>a V<paquete,n>) y los valores de temperatura medidos (T<paquete,1>a T<paquete,2>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn como se muestra en la figura.
La unidad 20 de gestión multi paquete también puede determinar un SOC (estado de carga), de cada paquete de baterías basándose en los valores de características de funcionamiento del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn.
Por ejemplo, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar el SOC del primer a los n<ésimo>paquetes de baterías P1 a Pn contando los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn a lo largo del tiempo. La unidad 20 de gestión multi paquete puede medir el OCV de cada paquete de baterías utilizando el primer a los n<ésimos>sensores de tensión V1 a Vn antes de iniciar la descarga del primer a los n<ésim° s>paquetes de baterías P1 a Pn y determinar un SOC inicial de cada paquete de baterías haciendo referencia a una tabla de consulta OCV-SOC para buscar un SOC correspondiente al OCV. Además, la unidad 20 de gestión multi paquete puede contar los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) del primer a los n*^™<5>paquetes de baterías P1 a Pn basándose en el SOC inicial a lo largo del tiempo para calcular el SOC y registrar el SOC en la unidad 50 de almacenamiento. La tabla de consulta OCV-SOC puede definirse de antemano y registrarse en la unidad 50 de almacenamiento.
Como otro ejemplo, la unidad 20 de gestión de multi paquete puede determinar el SOC del primer a los n<®^>™<8>paquetes de baterías P1 a Pn utilizando el filtro de Kalman ampliado mientras se descarga el módulo multi paquete paralelo MP. Es decir, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar el SOC del primer a los n<ésim>)<s>paquetes de baterías P1 a Pn introduciendo el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido de la primera a las n<ésimas>unidades de sensores SU1 a SUn en el filtro de Kalman ampliado codificado en software y registrar el mismo en la unidad 50 de almacenamiento.
El filtro de Kalman ampliado es ampliamente conocido en el campo técnico al cual pertenece la presente divulgación. A modo de ejemplo, el filtro de Kalman ampliado puede ser un algoritmo adaptativo basado en un modelo de circuito equivalente o en un modelo electroquímico.
La estimación del SOC utilizando el filtro de Kalman extendido se divulga, por ejemplo, en el artículo de Gregory L. Plett "Extended Kalman filtering for battery management totals of LiPB-based HEV battery packs, Parts 1, 2 and 3" (Journal of Power Source 134, 2004, 252-261), y este artículo puede incorporarse como parte de esta memoria descriptiva.
Por supuesto, el SOC puede determinarse utilizando otros métodos conocidos capaces de determinar el SOC utilizando el valor de característica de funcionamiento del paquete de baterías, además del método de recuento de corriente o el filtro de Kalman ampliado descritos anteriormente.
En otro aspecto, la unidad 20 de gestión multi paquete puede contar un valor de corriente medido que se mide en un intervalo de tensión específico entre una pluralidad de valores de corriente medidos para cada paquete de baterías registrado en la unidad 50 de almacenamiento. Además, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar un SOH (estado de salud), de cada paquete de baterías haciendo referencia a una tabla de consulta de valor de recuento de corriente-SOH en la cual se define de antemano el SOH de acuerdo con el valor de recuento de corriente de un intervalo de tensión específico.
Como otro ejemplo, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar de forma adaptativa el SOH del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn utilizando el filtro de Kalman ampliado mientras se descarga el módulo multi paquete paralelo MP.
Es decir, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar el SOH del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn introduciendo el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido de la primera a las n<ésimas>unidades de sensores SU1 a SUn en el filtro de Kalman ampliado codificado en software.
La estimación de SOH utilizando el filtro de Kalman ampliado se divulga, por ejemplo, en el Registro de Patente coreano n.° 10-0818520, titulado "Apparatus, method, system and recording medium for estimating a current state and current parameters of an electrochemical cell", que puede incorporarse como parte de esta memoria descriptiva.
Preferentemente, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar una resistencia de paquete (R<paquete,k>; k es un índice de paquete de baterías), de cada conjunto de baterías basado en los valores de características de funcionamiento del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn y registrar los mismos en la unidad 50 de almacenamiento.
A modo de ejemplo, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar un perfil I-V para cada paquete de baterías mediante un análisis de regresión lineal utilizando una pluralidad de valores de corriente medidos y una pluralidad de valores de tensión medidos para cada paquete de baterías registrados en la unidad 50 de almacenamiento mientras se descarga el módulo multi paquete paralelo MP. En el presente documento, la pluralidad de valores medidos de corriente y la pluralidad de valores medidos de tensión son muestreados para valores medidos recientes basados en un punto de tiempo actual. Además, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar una pendiente del perfil I-V, calcular un valor absoluto de la pendiente como la resistencia de paquete (R<paquete,k>) para cada paquete de baterías y registrar la misma en la unidad 50 de almacenamiento. La pendiente del perfil I-V es una relación media entre el cambio de tensión y el cambio de corriente y es un factor correspondiente a la resistencia de acuerdo con la ley de Ohm.
Como otro ejemplo, la unidad 20 de gestión multi paquete puede referirse al valor de temperatura medido actual y al SOC para cada paquete de baterías registrado en la unidad 50 de almacenamiento mientras se descarga el módulo multi paquete paralelo MP para determinar una resistencia de paquete (R<paquete,k>) correspondiente al valor de temperatura medido y al SOC consultando una tabla de consulta SOC-temperatura-resistencia de paquete y registrar el mismo en la unidad 50 de almacenamiento. En este caso, la tabla de consulta SOC-temperatura-resistencia de paquete tiene una estructura de datos capaz de buscar la resistencia de paquete correspondiente al SOC y a la temperatura y la tabla de consulta SOC-temperatura-resistencia de paquete puede definirse de antemano y registrarse en la unidad 50 de almacenamiento.
La unidad 20 de gestión multi paquete también determina un número n de potencias disponibles (P<paquete,k>; k es un número entero de 1 a n), correspondiente a la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías utilizando información de correlación predefinida entre la resistencia de paquete y la potencia disponible y determina mín(P<paquete,k>) correspondiente a una potencia mínima disponible entre el número n de potencias disponibles.
Preferentemente, la correlación predefinida puede ser una tabla de consulta resistencia de paquete-potencia disponible capaz de buscar la potencia disponible de acuerdo con la resistencia de paquete.
La Figura 2 es un diagrama que muestra un ejemplo de una tabla de búsqueda de resistencia de paquete-potencia disponible de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la Figura 2, la tabla de búsqueda resistencia de paquete-potencia disponible tiene una estructura de datos capaz de buscar la potencia disponible usando la resistencia de paquete y puede definirse por adelantado y registrarse en la unidad 50 de almacenamiento. Es preferible que la tabla de consulta resistencia de paquete-potencia disponible se proporcione de forma independiente de acuerdo con la temperatura del paquete de baterías. En este caso, puede considerarse que la potencia disponible varía de acuerdo con la temperatura del paquete de baterías. Preferentemente, la unidad 20 de gestión multi paquete puede identificar la tabla de consulta resistencia de paquete -potencia disponible que debe consultarse utilizando el valor de temperatura medido de cada paquete de baterías y determinar la potencia disponible (P<paquete,k>) correspondiente a la resistencia de paquete (R<paquete,k>) utilizando la tabla de consulta identificada.
Más preferentemente, la tabla de consulta de resistencia de paquete-potencia disponible puede proporcionarse independientemente para cada SOH y temperatura del paquete de baterías. En este caso, puede considerarse que la potencia disponible varía de acuerdo con la temperatura y el SOH del paquete de baterías. Preferentemente, la unidad 20 de gestión multi paquete puede identificar la tabla de consulta resistencia de paquete-potencia disponible que debe consultarse utilizando el valor de temperatura medido y el SOH de cada paquete de baterías y determinar la potencia disponible (P<paquete,k>) correspondiente a la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías utilizando la tabla de consulta identificada.
En otro aspecto, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar la potencia disponible para cada paquete de baterías utilizando el perfil I-V generado al determinar la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías.
La Figura 3 es un gráfico que muestra un ejemplo de perfil I-V de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la Figura 3, la tensión en un punto de intersección donde el perfil I-V se encuentra con un eje V es una OCV (tensión de circuito abierto) que corresponde al SOC del paquete de baterías. Las marcas de puntos de diamante indican una pluralidad de valores de tensión medidos y una pluralidad de valores de corriente medidos cuando el módulo multi paquete paralelo MP se está descargando. Además, las marcas de puntos de triángulo indican una pluralidad de valores de tensión medidos y una pluralidad de valores de corriente medidos cuando se está cargando el módulo multi paquete paralelo MP. El perfil I-V es una línea recta generada mediante un análisis de regresión lineal para la pluralidad de valores de tensión medidos y la pluralidad de valores de corriente medidos. Cuando el paquete de baterías se descarga, el valor de corriente medido es un valor positivo y cuando el paquete de baterías se carga, el valor de corriente medido es un valor negativo. Además, el valor absoluto de la pendiente del perfil I-V corresponde a la resistencia de paquete (R<paquete,k>) del paquete de baterías.
Cuando el módulo multi paquete paralelo MP se está descargando, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar un valor de corriente en una intersección donde el perfil I-V se encuentra con una línea recta V=V<mín>que representa una tensión límite inferior de descarga como una corriente de descarga máxima (I<descarga,máx>), y determinar V<mín*>|I<descarga, máx>| como la potencia disponible del paquete de baterías.
Mientras, cuando se está cargando el módulo multi paquete paralelo MP, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar un valor de corriente en una intersección donde el perfil I-V generado para determinar la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías se encuentra con la línea V=V<máx>que representa una tensión límite superior de carga como una corriente de carga máxima (I<carga,máx>), y determinar V<máx>*|I<carga,máx>| como la potencia disponible del paquete de baterías.
La unidad 20 de gestión multi paquete determina las potencias disponibles (P<paquete,k>; k es de 1 a n), del primer a los n<ésim° s>paquetes de baterías P1 a Pn, determina entonces una potencia mínima disponible entre el número n de potencias disponibles y registra la misma en la unidad 50 de almacenamiento.
La unidad 20 de gestión multi paquete también determina de forma adaptativa la potencia total del módulo multi paquete paralelo MP de modo que la potencia del paquete de baterías que tenga una resistencia de paquete más baja sea idéntica a la potencia mínima disponible y registra la misma en la unidad 50 de almacenamiento.
Específicamente, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP utilizando la Ecuación 1 siguiente.
<Ecuación 1>
P<total>= mín(P<paquete,k>)*I<total>/máx(I<paquete,k>)
En el presente documento, k es un número entero de 1 a n.
n es el número de baterías.
P<totai>es la potencia total del módulo multi paquete paralelo MP.
P<paquete,k>es la potencia disponible de un k<ésimo>paquete de baterías.
I<paquete,k>es un valor de corriente medido de un k<ésimo>paquete de baterías.
I<total>es un valor de corriente del módulo multi paquete paralelo MP. I<total>es un valor de corriente sumado obtenido sumando todos los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn incluidos en el módulo multi paquete paralelo MP.
máx() es una función que devuelve un valor máximo entre una pluralidad de variables de entrada. Por tanto, máx(I<paquete,k>) corresponde a un valor de corriente máximo entre los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn incluidos en el módulo multi paquete paralelo MP.
Si la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP se determina de acuerdo con la Ecuación 1, una potencia real del paquete de baterías que tiene una resistencia de paquete más baja (R<paquete,k>) es igual a la potencia mínima disponible mín(P<paquete,k>), como se describe a continuación. En el presente documento, la potencia de paquete significa una potencia real que cada paquete de baterías puede proporcionar cuando el módulo multi paquete paralelo MP está descargado y es un factor determinado por la relación entre la resistencia de paquete de cada paquete de baterías y la resistencia total del módulo multi paquete paralelo MP.
En primer lugar, entre los factores (términos) de la Ecuación 1, si el denominador y el numerador de "I<total>/máx(I<paquete,k>)" se multiplican por "V/{I<total>*máx(I<paquete,k>)}", esto puede expresarse como en la Ecuación 2 a continuación.
<Ecuación 2>
P<total>= mín(P<paquete,k>)*I<total>/máx(I<paquete,k>) =mín(P<paquete,k>)*{V/máx(I<paquete,k>)}/{V/I<total>}
En la Ecuación 2, V es una tensión de salida del módulo multi paquete paralelo MP, y puede ser sustancialmente la misma que los valores de tensión medidos (V<paquete,1>a V<paquete,n>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn cuando el módulo multi paquete paralelo MP se está descargando o cargando.
En la Ecuación 2, "V/máx(I<paquete,k>)" corresponde a mín(R<paquete,k>), que es una resistencia mínima entre las resistencias del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn. Esto se debe a que una corriente máxima fluye a través de un paquete de baterías que tiene una resistencia mínima cuando la tensión de salida del módulo multi paquete paralelo MP es V. Además, "V/I<total>" corresponde a R<total>, que es una resistencia total del módulo multi paquete paralelo MP. Por tanto, la Ecuación 2 puede convertirse en la Ecuación 3.
<Ecuación 3>
P<total>= mín(P<paquete,k>)*mín(R<paquete,k>)/R<total>
R<total>es una resistencia equivalente a las resistencias del primer a los n<ésimos>paquete de baterías P1 a Pn conectados en paralelo y corresponde a una resistencia total del módulo multi paquete paralelo MP. Las resistencias de paquete (R<paquete,k>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn y la resistencia total R<total>del módulo multi paquete paralelo MP satisfacen la Ecuación 4 siguiente.
<Ecuación 4>
Mientras, la Ecuación 3 puede convertirse en una ecuación que incluye la potencia total mín(P<paquete,k>)*n del módulo multi paquete paralelo MP determinada de acuerdo con la técnica anterior como en la Ecuación 5 siguiente.
<Ecuación 5>
P<total>= mín(P<paquete,k>)*I<total>/máx(I<paquete,k>)
= [min(P<paquete,k>)*n]*mín(P<paquete,k>)*mín(R<paquete,k>)/{[mín(P<paquete,k>)*n]*R<total>}
= [mín(P<paquete,k>)*n]*mín(P<paquete,k>)/máx(P<paquete,k>)
En la segunda línea de la Ecuación 5 anterior, "mín(R<paquete,k>)/{[mín(P<paquete,k>)*n]*R<total>}" corresponde a una recíproca de una potencia de paquete calculada para el paquete de baterías que tiene una resistencia más baja entre el primer y los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn.
Esto se debe a que la potencia total del módulo multi paquete paralelo MP calculada de acuerdo con la técnica anterior es "mín(P<paquete,k>)*n", que se obtiene multiplicando el valor mínimo "mín(P<paquete,k>)" entre las potencias disponibles del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn por el número n de paquetes de baterías y la potencia del paquete de baterías que tiene la menor resistencia corresponde a un valor obtenido multiplicando una relación de resistencia "R<total>/mín(R<paquete,k>)" por la potencia total "mín(P<paquete,k>)*n" calculada utilizando las potencias disponibles.
Dado que la potencia del paquete de baterías que tiene la menor resistencia tiene un valor máximo entre el número n de potencias de paquete, "mín(R<paquete,k>)/{[mín(P<paquete,k>)*n]*R<total>}" en la segunda línea de la Ecuación 5 puede sustituirse por máx(P<paquete,k>)-1, como se dispone finalmente en la tercera línea.
En el presente documento, la potencia del paquete significa una potencia real de cada paquete de baterías cuando el módulo multi paquete paralelo MP está descargado. La potencia real puede calcularse multiplicando la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP por la relación (R<total>/R<paquete,k>) de la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías con respecto a la resistencia total (R<total>) del módulo multi paquete paralelo MP.
Viendo la Ecuación 5, la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP determinada de acuerdo con una realización de la presente divulgación corresponde a un valor obtenido multiplicando la potencia total "mín(P<paquete,k>)*n" determinada a partir de la potencia mínima disponible del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn por un factor de atenuación, en concreto, "mín(P<paquete,k>)/máx(P<paquete,k>)". En el presente documento, "mín(P<paquete,k>)/máx(P<paquete,k>)" es una relación relativa entre un valor máximo y un valor mínimo entre las potencias disponibles del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn y, por tanto, es siempre menor que 1. Por tanto, la potencia total del módulo multi paquete paralelo MP determinada de acuerdo con la presente divulgación es menor que la potencia total determinada a partir de la potencia mínima disponible del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn mediante [mín(P<paquete,k>)*n]*[1-mín(P<paquete,k>)/máx(P<paquete,k>)].
Si la potencia de paquete (P<paquete,Rmín>) del paquete de baterías que tiene una menor resistencia de paquete se calcula usando la potencia total (P<total>) determinada mediante la Ecuación 5, es igual a la potencia mínima disponible entre las potencias disponibles del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn como en la Ecuación 6. Por tanto, es posible evitar fundamentalmente el fenómeno de que el paquete de baterías que tiene una resistencia de paquete más baja se sobrecargue o sobredescargue mientras se descarga el módulo multi paquete paralelo MP.
<Ecuación 6>
P<paquete,Rmín>= P<total>*R<total>/mín(R<paquete,k>)
= {mín(P<paquete,k>)*mín(R<paquete,k>)/R<total>}*{R<total>/mín(R<paquete,k>)}
= [mín(P<paquete,k>)
De acuerdo con la presente divulgación, cuando la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP se determina de acuerdo con la Ecuación 1, la potencia de paquete (P<paquete,Rmín>) del paquete de baterías que tiene una resistencia de paquete más baja (R<paquete,k>) es igual a mín(P<paquete,k>), que es una potencia mínima disponible.
Además, en la Ecuación 1, dado que la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP viene determinada por I<total>, que es un valor de corriente sumado de los valores de corriente medidos (I<paquete>,<1>a I<paquete,n>) del primer a los n<ésim° s>paquetes de baterías P1 a Pn, y máx(I<paquete,k>), que es un valor máximo de los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>), y los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) se miden con precisión a través del primer a los n*^™5 sensores de corriente I1 a In, existe la ventaja de que la potencia total (P<total>) puede determinarse de forma fiable mediante un cálculo sencillo.
Mientras, en la Ecuación 1, mín(P<paquete,k>) correspondiente a la potencia mínima disponible del primer a los n^™ 8 paquetes de baterías P1 a Pn puede determinarse haciendo referencia a una tabla de consulta SOC-potencia disponible. Es decir, tras determinar los SOC del primer a los n^™ 8 paquetes de baterías P1 a Pn, la potencia disponible (P<paquete,k>) correspondiente al SOC de cada paquete de baterías puede asignarse haciendo referencia a la tabla de consulta de potencia disponible SOC y un valor mínimo entre las potencias disponibles asignadas puede determinarse como mín(P<paquete,k>). En este caso, la tabla de consulta SOC-potencia disponible es una tabla de consulta capaz de asignar una potencia disponible de acuerdo con los SOC del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn y puede predefinirse y registrarse en la unidad 50 de almacenamiento por adelantado.
Si mín(P<paquete,k>) se determina haciendo referencia a la tabla de búsqueda SOC-potencia disponible, esto puede sustituir el proceso de determinar las resistencias de paquete (R<paquete,k>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn utilizando el perfil I-V y determinar una potencia disponible (P<paquete,k>) a partir de la resistencia de paquete (R<paquete,k>), reduciendo de este modo la carga computacional para determinar la potencia mínima disponible mín(P<paquete,k>).
Tras determinar la potencia total (P<total>), la unidad 20 de gestión multi paquete puede transmitir información sobre la potencia total (P<totai>) a la unidad 40 de gestión de potencia del vehículo de propulsión eléctrica E a través de la unidad 30 de comunicación.
A continuación, la unidad 40 de gestión de potencia controla la carga o descarga del módulo multi paquete paralelo MP de modo que la potencia del módulo multi paquete paralelo MP no supere la potencia total (P<total>) determinada por la Ecuación 1. Es decir, la unidad 40 de gestión de potencia controla el consumo de potencia para que la potencia consumida en la carga L no supere la potencia total (P<total>) determinada por la Ecuación 1.
Específicamente, la unidad 40 de gestión de potencia distribuye de forma adaptativa la potencia suministrada a un inversor o a un conversor CC/CC correspondiente a la carga L y la potencia suministrada a una unidad de equipo eléctrico y a una unidad ADAS (Sistema Avanzado de Asistencia al Conductor), que soporta funciones de prevención de salida de carril, advertencia de colisión frontal o similares, de forma que no se supere la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP.
Mientras, si la carga L se sustituye por un dispositivo de carga, la unidad 40 de gestión de potencia puede ajustar de forma adaptativa la magnitud de la tensión de carga y la corriente de carga proporcionada al módulo multi paquete paralelo MP para no superar la potencia total (P<total>) determinada por la Ecuación 1 mientras el módulo multi paquete paralelo MP se carga utilizando el dispositivo de carga.
Por tanto, es posible evitar que un paquete de baterías que tenga una resistencia baja entre los paquetes de baterías del módulo multi paquete paralelo MP se sobrecargue o sobredescargue, como en la técnica anterior.
En la presente divulgación, no existe ninguna limitación particular en cuanto al tipo de la unidad 50 de almacenamiento, siempre que se trate de un medio de almacenamiento capaz de grabar y borrar información. A modo de ejemplo, la unidad 50 de almacenamiento puede ser una RAM, una ROM, una EEPROM, un registro o una memoria flash. La unidad 50 de almacenamiento también conectarse eléctricamente a la unidad 20 de gestión multi paquete a través de, por ejemplo, un bus de datos para que la unidad 20 de gestión multi paquetes pueda acceder a ella.
La unidad 50 de almacenamiento también almacena y/o actualiza y/o borra y/o transmite un programa que incluye varias lógicas de control realizadas por la unidad 20 de gestión multi paquetes y/o datos generados cuando se ejecuta la lógica de control y tablas de consulta y parámetros definidos de antemano. La unidad 50 de almacenamiento puede estar dividida lógicamente en dos o más partes y puede estar incluida en la unidad 20 de gestión multi paquete sin limitación.
En la presente divulgación, la unidad 20 de gestión multi paquete y/o la unidad 40 de gestión de potencia pueden incluir opcionalmente un procesador, un circuito integrado de aplicación específica (ASIC), otro chipset, un circuito lógico, un registro, un módem de comunicación, un dispositivo de procesamiento de datos, o similares, conocidos en la técnica para ejecutar las diversas lógicas de control descritas anteriormente. Además, cuando la lógica de control se implementa en software, la unidad 20 de gestión multi paquete y/o la unidad 40 de gestión de potencia pueden implementarse como un conjunto de módulos de programa. En este momento, el módulo de programa puede almacenarse en una memoria y ser ejecutado por un procesador. La memoria puede proporcionarse dentro o fuera del procesador y conectarse al procesador a través de diversos componentes informáticos bien conocidos. Además, la memoria puede estar incluida en la unidad 50 de almacenamiento de la presente divulgación. Además, la memoria se refiere a un dispositivo en el cual se almacena información, independientemente del tipo de dispositivo, y no se refiere a un dispositivo de memoria específico.
Además, una o más de las diversas lógicas de control de la unidad 20 de gestión multi paquete y/o de la unidad 40 de gestión de potencia pueden combinarse y las lógicas de control combinadas pueden escribirse en un sistema de código legible por ordenador y grabarse en un medio de grabación legible por ordenador. El medio de grabación no está particularmente limitado siempre que sea accesible por un procesador incluido en un ordenador. Como ejemplo, el medio de almacenamiento incluye al menos uno seleccionado del grupo que consiste en una ROM, una RAM, un registro, un CD-ROM, una cinta magnética, un disco duro, un disquete y un dispositivo de grabación de datos ópticos. El esquema de código puede distribuirse a un ordenador en red para ser almacenado y ejecutado en el mismo. Además, los programadores de la técnica al que pertenece la presente divulgación pueden deducir fácilmente los programas, códigos y segmentos de código funcionales para implementar las lógicas de control combinadas.
El aparato 10 de control de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede incluirse en un sistema 100 de gestión de batería como se muestra en la Figura 5. El sistema 100 de gestión de baterías controla el funcionamiento general relacionado con la carga y descarga de una batería y es un sistema informático denominado en la técnica sistema de gestión de baterías (BMS).
Además, el aparato 10 de control de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede montarse en diversos tipos de mecanismos 200 de conducción eléctrica como se muestra en la Figura 6, además del vehículo de propulsión eléctrica E.
El mecanismo 200 de propulsión eléctrica puede ser un dispositivo eléctrico movible por electricidad, tal como una bicicleta eléctrica, una motocicleta eléctrica, un tren eléctrico, un barco eléctrico y un avión eléctrico o una herramienta eléctrica que tenga un motor, tal como un taladro eléctrico y una amoladora eléctrica.
La Figura 4 es un diagrama de flujo para ilustrar un método para controlar potencia de un módulo multi paquete paralelo MP de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
Como se muestra en la Figura 4, en la etapa S10, la unidad 20 de gestión multi paquete determina si el módulo multi paquete paralelo MP está en un estado de descarga. Para ello, la unidad 20 de gestión multi paquete puede monitorizar los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) medidos utilizando el primer a los n<ésimos>sensores de corriente I1 a In. Si los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) son positivos en lugar de 0, se puede determinar que el módulo multi paquete paralelo MP se está descargando. Si el resultado de la determinación de la Etapa S10 es SÍ, la unidad 20 de gestión multi paquete continúa a la Etapa S20.
E la Etapa S20, la unidad 20 de gestión multi paquete controla la primera a las n<ésimas>unidades de sensores SU1 a SUn para recibir los valores de características de funcionamiento del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn desde la primera a las n<ésimas>unidades de sensores SU1 a SUn y registra los mismos en la unidad 50 de almacenamiento.
En la presente divulgación, el valor de característica de funcionamiento incluye valores de tensión medidos (V<paquete,1>a V<paquete,n>), valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) y valores de temperatura medidos (T<paquete,1>a T<paquete,n>) de cada paquete de baterías. La Etapa S30 continúa tras la Etapa S20.
En la Etapa S30, la unidad 20 de gestión multi paquete determina el SOC y el SOH de cada paquete de baterías. El método para determinar el SOC y el SOH ya se ha descrito anteriormente. La Etapa S40 continúa tras la Etapa S30.
En la Etapa S40, la unidad 20 de gestión multi paquete determina las resistencias de paquete (R<paquete,k>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn, respectivamente, basándose en el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido de la primera a las n<ésimas>unidades de sensores SU1 a SUn.
Preferentemente, la unidad 20 de gestión multi paquete puede generar un perfil I-V para una pluralidad de valores de tensión medidos y una pluralidad de valores de corriente medidos recientemente muestreados basándose en el punto temporal actual mediante un análisis de regresión lineal y calcular la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías a partir de una pendiente del perfil I-V. La Etapa S50 continúa tras la Etapa S40.
En la etapa S50, la unidad 20 de gestión multi paquete determina un número n de potencias disponibles (P<paquete,k>) correspondientes a la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías usando una correlación predefinida entre la resistencia de paquete y la potencia disponible y determina una potencia mínima disponible (mín(P<paquete,k>)) entre el número n de potencias disponibles.
En un ejemplo, la unidad 20 de gestión multi paquete puede buscar una potencia disponible (P<paquete,k>) correspondiente a la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías utilizando la tabla de búsqueda resistencia de paquete-potencia disponible registrada de antemano en la unidad 50 de almacenamiento.
Preferentemente, al determinar la potencia disponible (P<paquete,k>) de cada paquete de baterías, la unidad 20 de gestión multi paquete puede identificar la tabla de consulta resistencia de paquete-potencia disponible correspondiente al valor de temperatura y SOH medidos del paquete de baterías correspondiente y buscar una potencia disponible (P<paquete,k>) correspondiente a la resistencia de paquete (R<paquete,k>) utilizando la tabla de consulta resistencia de paquete-potencia disponible identificada.
En otro ejemplo, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar una corriente en un punto donde el perfil I-V utilizado al calcular la resistencia de paquete (R<paquete,k>) de cada paquete de baterías se cruza con la línea recta V=V<min>correspondiente a una tensión límite inferior de descarga como una corriente de descarga máxima I<descarga,máx>, y determinar un valor calculado por la ecuación V=V<mín>*|I<descarga,máx>| como la potencia disponible (P<paquete,k>).
En otro ejemplo, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar una potencia disponible (P<paquete,k>) de cada paquete de baterías consultando una potencia disponible correspondiente al SOC de cada paquete de baterías haciendo referencia a la tabla de consulta SOC-potencia disponible utilizando el SOC de cada paquete de baterías. La tabla de consulta SOC-potencia disponible puede definirse de acuerdo con el SOH y la temperatura del paquete de baterías. En este caso, la unidad 20 de gestión multi paquete puede identificar la tabla de consulta SOC-potencia disponible correspondiente al SOH y al valor de temperatura medido de cada paquete de baterías y determinar una potencia disponible de cada paquete de baterías haciendo referencia a la tabla de consulta identificada.
La Etapa S60 continúa tras la Etapa S50.
En la Etapa S60, la unidad 20 de gestión multi paquete determina la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo de modo que la potencia del paquete de baterías que tiene una resistencia de paquete menor (R<paquete,k>) sea idéntica a la potencia mínima disponible utilizando la Ecuación 1 anterior. En este momento, la unidad 20 de gestión multi paquete puede determinar la potencia total (P<total>) utilizando el valor máximo máx(I<paquete,k>) entre los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías P1 a Pn y el valor de corriente sumado (I<total>) de los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>). Dado que los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) pueden medirse con precisión utilizando el primer a los n<ésimos>sensores de corriente I1 a In, la potencia total (P<total>) atenuada que la potencia total determinada por la técnica anterior puede medirse con fiabilidad. En el presente documento, la potencia total P<total>tiene una magnitud atenuada por [mín(P<paquete,k>)*n]*[1-mín(P<paquete,k>)/máx(P<paquete,k>)] en comparación con la potencia total calculada de acuerdo con la técnica anterior. La Etapa S70 continúa tras la Etapa S60.
En la Etapa S70, la unidad 20 de gestión multi paquete transmite la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo M<p>a la unidad 40 de gestión de potencia del vehículo de propulsión eléctrica E a través de la unidad 30 de comunicación. La Etapa S80 continúa tras la Etapa S70.
En la Etapa S80, la unidad 40 de gestión de potencia controla la descarga del módulo multi paquete paralelo MP de modo que la potencia del módulo multi paquete paralelo MP no supere la potencia total (P<total>) determinada por la Ecuación 1.
Es decir, la unidad 40 de gestión de potencia controla el consumo de potencia para que la potencia consumida en la carga L no supere la potencia total (P<total>) determinada por la Ecuación 1.
Específicamente, la unidad 40 de gestión de potencia distribuye de forma adaptativa la potencia suministrada a un inversor o a un conversor CC/CC correspondiente a la carga L y la potencia suministrada a una unidad de equipo eléctrico y a una unidad ADAS (Sistema Avanzado de Asistencia al Conductor), que soporta funciones de prevención de salida de carril, advertencia de colisión frontal o similares, de forma que no se supere la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP determinada por la Ecuación 1.
Como resultado, es posible evitar fundamentalmente el problema convencional de que un paquete de baterías que tenga una resistencia baja entre los paquetes de baterías del módulo multi paquete paralelo Mp se sobrecargue o sobredescargue mientras se descarga el módulo multi paquete paralelo MP.
La Etapa S90 continúa tras la Etapa S80.
En la Etapa S90, la unidad 20 de gestión multi paquete determina si transcurre un periodo de ajuste de potencia preestablecido. El periodo de ajuste de la potencia es de varios diez mseg a varios segundos. Si el resultado de determinación de la Etapa S90 es NO, la unidad 20 de gestión multi paquete detiene la progresión del proceso. Mientras, si el resultado de la determinación de la Etapa S90 es SÍ, la unidad 20 de gestión multi paquete continúa a S100.
En la Etapa S100, la unidad 20 de gestión multi paquete determina si el módulo multi paquete paralelo MP se está descargando. Para ello, la unidad 20 de gestión multi paquete puede monitorizar los valores de corriente medidos (I<paquete,1>a I<paquete,n>) medidos utilizando el primer a los n<ésimos>sensores de corriente I1 a In. Si los valores de corriente medidos son positivos en lugar de 0, se puede determinar que el módulo multi paquete paralelo MP se está descargando.
Si el resultado de la determinación de la Etapa S100 es NO, la unidad 20 de gestión multi paquete finaliza la ejecución del método de control de potencia de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Mientras, si el resultado de la determinación de la Etapa S100 es SÍ, la unidad 20 de gestión multi paquete continúa a la Etapa S20. Por tanto, el proceso de calcular la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo MP y el proceso de control de la descarga del módulo multi paquete paralelo MP para no superar la potencia total calculada (P<total>) se repiten de nuevo.
Mientras, el método de control de potencia descrito anteriormente se refiere a un caso donde el módulo multi paquete paralelo MP está descargado. Sin embargo, es obvio para los expertos en la técnica que la presente divulgación también puede aplicarse incluso cuando el módulo multi paquete paralelo MP se está cargando utilizando un dispositivo de carga.
De acuerdo con la presente divulgación, la potencia total del módulo multi paquete en paralelo se ajusta de modo que la potencia del paquete de baterías que tiene una resistencia más baja entre los paquetes de baterías incluidos en el módulo multi paquete en paralelo sea idéntica a una potencia mínima disponible entre las potencias disponibles de los paquetes de baterías, evitando fundamentalmente de este modo que el paquete de baterías que tiene una resistencia baja se sobrecargue o sobredescargue. Como resultado, la seguridad y la fiabilidad del módulo multi paquete paralelo pueden mejorarse en comparación con la técnica anterior.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo (MP), que comprende:
primera a nésimas unidades de sensores (SU1..SUn), configuradas para medir los valores de características de funcionamiento, que incluyen los valores de corriente medidos del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn) que se incluyen en el módulo multi paquete paralelo (MP) y están conectados entre sí en paralelo;
una unidad (40) de gestión de potencia configurada para controlar una potencia consumida en una carga (L) o una potencia proporcionada al módulo multi paquete paralelo (MP) por un dispositivo de carga para que corresponda a una potencia total del módulo multi paquete paralelo; y
una unidad (20) de gestión multi paquete acoplada operativamente a la primera a nésimas unidades de sensores y a la unidad (40) de gestión de potencia,
en donde la unidad (20) de gestión multi paquete está configurada para determinar una potencia mínima disponible entre las potencias disponibles del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn) basándose en los valores de características de funcionamiento del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn) recibidos de la primera a las nésimas unidades de sensores (SU1..SUn), determinar una potencia total del módulo multi paquete paralelo (MP) a partir de la potencia mínima disponible y una relación entre un valor de corriente sumado y un valor de corriente máximo entre los valores de corriente medidos del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn), y transmitir un valor de la potencia total determinada del módulo multi paquete paralelo (MP) a la unidad (40) de gestión de potencia, y
la unidad (40) de gestión de potencia está configurada para controlar la potencia consumida en la carga (L) o la potencia proporcionada al módulo multi paquete paralelo (MP) por el dispositivo de carga para que corresponda a la potencia total del módulo multi paquete paralelo (MP).
2. El aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo (MP) de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde los valores de características de funcionamiento incluyen además valores de tensión medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn), y
la unidad (20) de gestión multi paquete está configurada para:
determinar las resistencias de paquete del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías(P1..Pn) a partir de los valores de corriente medidos y los valores de tensión medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn),
determinar una potencia disponible correspondiente a la resistencia de paquete haciendo referencia a una tabla de consulta predeterminada resistencia de paquete-potencia disponible para cada paquete de baterías, y determinar un valor mínimo entre las potencias disponibles como la potencia mínima disponible.
3. El aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo (MP) de acuerdo con la reivindicación 2,
en donde la unidad (20) de gestión multi paquete está configurada para:
recibir periódicamente un valor de tensión medido y un valor de corriente medido de cada paquete de baterías de la primera a las n<ésimas>unidades de sensores (SU1..SUn), y
determinar una relación media entre un cambio de tensión y un cambio de corriente calculado a partir de los valores de corriente medidos y los valores de tensión medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn) mediante un análisis de regresión lineal como la resistencia de paquete del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn).
4. El aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo (MP) de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde la unidad (20) de gestión multi paquete está configurada para:
determinar un estado de carga, SOC, del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn) basándose en el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido de la primera a las n<ésimas>unidades de sensores (SU1..SUn),
determinar una potencia disponible correspondiente a los SOC del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn) haciendo referencia a una tabla de consulta predefinida SOC-potencia disponible, y
determinar un valor mínimo entre las potencias disponibles como la potencia mínima disponible.
5. El aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo (MP) de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde la unidad (20) de gestión multi paquete está configurada para calcular la potencia total, P<total>, del módulo multi paquete paralelo (MP) utilizando la siguiente ecuación:
P<total>= mín(P<paquete,k>)*I<total>/máx(I<paquete,k>)
donde: k es un número entero de 1 a n; mín(P<paquete,k>), corresponde a una potencia mínima disponible entre las potencias disponibles del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías; I<total>corresponde a un valor de corriente sumado para los valores de corriente medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías; y máx(I<paquete,k>) corresponde al valor máximo de corriente entre los valores de corriente medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn).
6. El aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo (MP) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además:
una unidad (30) de comunicación interpuesta entre la unidad (20) de gestión multi paquete y la unidad (40) de gestión de potencia.
7. El aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo (MP) de acuerdo con la reivindicación 6,
en donde el módulo multi paquete (MP) paralelo se monta en un vehículo de propulsión eléctrica, y
la unidad (40) de gestión de potencia está incluida en un sistema de control del vehículo de propulsión eléctrica.
8. Un sistema de gestión de baterías, que comprende el aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete (MP) en paralelo de acuerdo con la reivindicación 1.
9. Un mecanismo de conducción eléctrica, que comprende el aparato (10) para controlar la potencia de un módulo multi paquete paralelo (MP) de acuerdo con la reivindicación 1.
10. Un método para controlar una potencia de un módulo multi paquete (MP) paralelo, que comprende:
(a) proporcionar primera a nésimas unidades de sensores (SU1..SUn), configuradas para medir los valores de características de funcionamiento, que incluyen los valores de corriente medidos del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn) que se incluyen en el módulo multi paquete paralelo (MP) y están conectados entre sí en paralelo;
(b) determinar (S50) una potencia disponible de cada uno del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn) basándose en el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido de la primera a las nésimas unidades de sensores (SU1.. SUn);
(c) determinar (S50) una potencia mínima disponible entre las potencias disponibles del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn);
(d) determinar (S60) una potencia total del módulo multi paquete paralelo (MP) a partir de la potencia mínima disponible y una relación entre un valor de corriente sumado y un valor de corriente máximo entre los valores de corriente medidos del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn); y
(e) controlar (S80) la carga o descarga del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn) para que correspondan a la potencia total del módulo multi paquete paralelo (MP).
11. El método para controlar la potencia de un módulo multi paquete (MP) paralelo de acuerdo con la reivindicación 10,
en donde los valores de características de funcionamiento incluyen además valores de tensión medidos del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn), y
la etapa (b) incluye:
(b1) determinar (S40) las resistencias de paquete del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn) a partir de los valores de corriente medidos y de los valores de tensión medidos del primer a los nésimos paquetes de baterías,
(b2) determinar una potencia disponible correspondiente a la resistencia de paquete haciendo referencia a una tabla de consulta predeterminada resistencia de paquete-potencia disponible para cada paquete de baterías, y (b3) determinar un valor mínimo entre las potencias disponibles como la potencia mínima disponible.
12. El método para controlar la potencia de un módulo multi paquete (MP) paralelo de acuerdo con la reivindicación 11,
en donde la etapa (b) incluye:
(b1) recibir periódicamente un valor de tensión medido y un valor de corriente medido de cada paquete de baterías de la primera a las nésimas unidades de sensores, y
(b2) determinar una relación media entre un cambio de tensión y un cambio de corriente calculado a partir de los valores de corriente medidos y los valores de tensión medidos del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn) mediante un análisis de regresión lineal como la resistencia de paquete del primer a los nésimos paquetes de baterías (P1..Pn).
13. El método para controlar la potencia de un módulo multi paquete (MP) paralelo de acuerdo con la reivindicación 10<,>
en donde la etapa (b) incluye:
(b1) determinar (S30) un SOC del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn) basándose en el valor de característica de funcionamiento de cada paquete de baterías recibido de la primera a las n<ésimas>unidades de sensores (SU1..SUn),
(b2) determinar una potencia disponible correspondiente a los SOC del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn) haciendo referencia a una tabla de consulta predefinida SOC-potencia disponible, y
(b3) determinar un valor mínimo entre las potencias disponibles como la potencia mínima disponible.
14. El método para controlar la potencia de un módulo multi paquete (MP) paralelo de acuerdo con la reivindicación 10,
en donde en la etapa (d), la potencia total (P<total>) del módulo multi paquete paralelo (MP) se calcula utilizando la siguiente ecuación:
P<total>= mín(P<paquete,k>)*I<total>/máx(I<paquete,k>)
donde: k es un número entero de 1 a n; mín(P<paquete,k>), corresponde a una potencia mínima disponible entre las potencias disponibles del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn); I<total>corresponde a un valor de corriente sumado para los valores de corriente medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías; y máx(I<paquete,k>) corresponde al valor máximo de corriente entre los valores de corriente medidos del primer a los n<ésimos>paquetes de baterías (P1..Pn).
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