ES3041789T3 - Battery classification device and method - Google Patents

Battery classification device and method

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ES3041789T3
ES3041789T3 ES22742925T ES22742925T ES3041789T3 ES 3041789 T3 ES3041789 T3 ES 3041789T3 ES 22742925 T ES22742925 T ES 22742925T ES 22742925 T ES22742925 T ES 22742925T ES 3041789 T3 ES3041789 T3 ES 3041789T3
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Yoon-Jung Bae
A-Ming Cha
Hyun-Woo Park
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un dispositivo de clasificación de baterías según una realización de la presente invención comprende: una unidad de generación de perfiles para adquirir información sobre la capacidad y el voltaje de una batería, y generar un perfil diferencial que indica la relación correspondiente entre la capacidad y un voltaje diferencial basado en la capacidad y el voltaje; y una unidad de control para adquirir el perfil diferencial de la unidad de generación de perfiles, detectar una pluralidad de picos en el perfil diferencial adquirido y clasificar la batería en cualquiera de entre una pluralidad de grupos preestablecidos en función del número de picos detectados y una pluralidad de condiciones de clasificación preestablecidas en relación con el voltaje diferencial. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y método de clasificación de baterías
Campo técnico
La presente solicitud reivindica prioridad a la solicitud de patente coreana n.° 10-2021-0010309 presentada el 25 de enero de 2021 en la República de Corea.
La presente divulgación se refiere a un aparato ya un método de clasificación de baterías, y más particularmente, a un aparato ya un método de clasificación de baterías capaces de clasificar una batería basándose en la capacidad y la tensión de la batería.
Antecedentes de la técnica
Recientemente, la demanda de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles ha aumentado bruscamente, y se han desarrollado con seriedad vehículos eléctricos, baterías de almacenamiento de energía, robots, satélites, y similares. Por consiguiente, están estudiándose activamente baterías de alto rendimiento que permitan una carga y descarga repetidas.
Las baterías disponibles comercialmente en la actualidad incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías de litio, y similares. Entre ellas, las baterías de litio están en el foco de atención ya que casi no tienen efecto de memoria en comparación con las baterías a base de níquel y también tienen una tasa de autocarga muy baja y una densidad de energía alta.
En general, una batería puede clasificarse según un material de electrodo negativo o un material de electrodo positivo incluido en la misma.
Por ejemplo, la batería puede clasificarse en una batería que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito al 100 %, una batería que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito y que no es a base de grafito, o una batería que contiene un material de electrodo negativo que no es a base de grafito al 100 %.
Como referencia, la batería puede clasificarse en una batería que contiene un material de electrodo positivo de NMCO (óxido de níquel-manganeso-cobalto), una batería que contiene un material de electrodo positivo de NMCO y que no es de NMCO, o una batería que contiene un material de electrodo positivo que no es de NMCO. En este caso, N se refiere a níquel (Ni), M se refiere a manganeso (Mn), C se refiere a cobalto (Co), y O se refiere a óxido. Más específicamente, según el contenido de N contenido en el material de electrodo positivo de NMCO, la batería puede clasificarse en una batería a base de alto contenido de níquel y una batería a base de bajo contenido de níquel. Por ejemplo, cuando el contenido de N es del 70 % o más, la batería puede clasificarse en una batería a base de alto contenido de níquel.
Dado que las características de la batería pueden variar dependiendo del tipo de material de electrodo negativo contenido en la batería, es importante controlar la batería para que corresponda al tipo de material de electrodo negativo. Con este fin, en primer lugar, es necesario determinar el tipo de material de electrodo negativo incluido en la batería, pero en la técnica anterior, existe el problema de que el material de electrodo negativo debe identificarse directamente después de desmontar la batería. Además, puede ser imposible reutilizar la batería debido a la aparición de grietas en el procedimiento de desmontaje de la batería sellada, y puede requerirse mucho coste y tiempo a la hora de volver a montar la batería desmontada. Por tanto, existe la necesidad de desarrollar una tecnología para clasificar una batería de una manera no destructiva.
El documento KR20200122111A divulga un aparato de clasificación de baterías según el estado de la técnica.Divulgación
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver los problemas de la técnica relacionada y, por tanto, la presente divulgación se refiere a proporcionar un aparato y un método de clasificación de baterías capaces de clasificar una batería de una manera no destructiva basándose en la tensión y la capacidad de la batería.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación pueden entenderse a partir de la siguiente descripción detallada y se harán más evidentes a partir de las realizaciones a modo de ejemplo de la presente divulgación. Además, se entenderá fácilmente que los objetos y las ventajas de la presente divulgación pueden lograrse mediante los medios mostrados en las reivindicaciones adjuntas y combinaciones de los mismos.
Solución técnica
Un aparato de clasificación de baterías según un aspecto de la presente divulgación puede comprender: una unidad de generación de perfiles configurada para obtener información de batería sobre la capacidad y la tensión de una batería y generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la capacidad y una tensión diferencial basada en la capacidad y la tensión; y una unidad de control configurada para obtener el perfil diferencial a partir de la unidad de generación de perfiles, detectar una pluralidad de picos en el perfil diferencial obtenido, y clasificar la batería en uno cualquiera de una pluralidad de grupos preestablecidos basándose en una pluralidad de condiciones de clasificación preestablecidas para el número de la pluralidad de picos detectados y la tensión diferencial.
La pluralidad de condiciones de clasificación se establece para incluir: una primera condición de clasificación sobre si existe un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es igual o superior a un valor de criterio en una primera región de capacidad; y una segunda condición de clasificación sobre si existe un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es igual o superior al valor de criterio en una segunda región de capacidad.
La unidad de control puede estar configurada para establecer la primera región de capacidad y la segunda región de capacidad basándose en una capacidad a la que una tensión diferencial correspondiente es la más baja en una región de capacidad predeterminada del perfil diferencial.
La unidad de control puede estar configurada para seleccionar un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es la más alta entre la pluralidad de picos como pico objetivo, determinar una primera tensión diferencial basada en una tensión diferencial del pico objetivo seleccionado, determinar una segunda tensión diferencial basada en la tensión diferencial más baja del perfil diferencial, y establecer un valor mayor de la primera tensión diferencial y la segunda tensión diferencial como valor de criterio.
La unidad de control puede estar configurada para determinar un valor menor que la tensión diferencial del pico objetivo en un primer valor de referencia como primera tensión diferencial y determinar un valor mayor que la tensión diferencial más baja en un segundo valor de referencia como segunda tensión diferencial.
La unidad de control puede estar configurada para clasificar la batería en un primer grupo, cuando la batería satisface tanto la primera condición de clasificación como la segunda condición de clasificación.
La unidad de control puede estar configurada para clasificar la batería en un segundo grupo, cuando la batería no satisface al menos una de la primera condición de clasificación y la segunda condición de clasificación.
La unidad de control puede estar configurada para determinar la batería clasificada en el primer grupo como una batería BOL o una batería MOL que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito.
La unidad de control puede estar configurada para determinar la batería clasificada en el segundo grupo como una batería que contiene un material de electrodo negativo que no es a base de grafito o una batería EOL que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito.
La unidad de control puede estar configurada para determinar la batería clasificada en el primer grupo como una batería reutilizable y determinar la batería clasificada en el segundo grupo como una batería no reutilizable.
Un bloque de baterías según otro aspecto de la presente divulgación puede comprender el aparato de clasificación de baterías según un aspecto de la presente divulgación.
En la reivindicación 9 se divulga un método de clasificación de baterías según todavía otro aspecto de la presente divulgación.
Efectos ventajosos
Según un aspecto de la presente divulgación, el aparato de clasificación de baterías tiene la ventaja de clasificar una batería de una manera no destructiva según el tipo de material de electrodo negativo y el estado de la batería. Además, el aparato de clasificación de baterías tiene la ventaja de clasificar más específicamente la batería en una batería reutilizable o una batería no reutilizable.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la técnica entenderán claramente otros efectos no mencionados a partir de la descripción de las reivindicaciones.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 comprensión adicional de las características técnicas de la presente divulgación y, por tanto, la presente divulgación no se considera limitada a los dibujos.
La figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato de clasificación de baterías según una realización de la presente divulgación.
La figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un primer perfil diferencial según una realización de la presente divulgación.
La figura 3 es un diagrama que muestra esquemáticamente un segundo perfil diferencial según una realización de la presente divulgación.
La figura 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente un tercer perfil diferencial según una realización de la presente divulgación.
La figura 5 es un diagrama que muestra esquemáticamente un cuarto perfil diferencial según una realización de la presente divulgación.
La figura 6 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración a modo de ejemplo de un bloque de baterías según otra realización de la presente divulgación.
La figura 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método de clasificación de baterías según todavía otra realización de la presente divulgación.
Mejor modo
Debe entenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a significados generales y de diccionario, sino que deben interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación basándose en el principio de que se permite que el inventor defina los términos de manera apropiada para la mejor explicación. Por tanto, la descripción propuesta en el presente documento es sólo un ejemplo preferible con el único propósito de ilustraciones, no se pretende que limite el alcance de la divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse otros equivalentes y modificaciones a la misma sin apartarse del alcance de la divulgación.
Adicionalmente, al describir la presente divulgación, cuando se considera que una descripción detallada de elementos o funciones conocidos relevantes hace que el contenido clave de la presente divulgación sea ambiguo, se omite la descripción detallada en el presente documento.
Los términos que incluyen el número ordinal tales como “primero”, “segundo”, y similares pueden usarse para distinguir un elemento de otro entre diversos elementos, pero no se pretende que limiten los elementos por los términos.
A lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una porción “comprende” o “incluye” cualquier elemento, significa que la porción puede incluir además otros elementos, sin excluir otros elementos, a menos que se indique específicamente lo contrario.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a que una porción está “conectada” a otra porción, no se limita al caso en el que están “directamente conectadas”, sino que también incluye el caso en el que están “indirectamente conectadas” con otro elemento interpuesto entre ellas.
A continuación en el presente documento, se describirán con detalle realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato 100 de clasificación de baterías según una realización de la presente divulgación.
Haciendo referencia a la figura 1, el aparato 100 de clasificación de baterías según una realización de la presente divulgación puede incluir una unidad 110 de generación de perfiles y una unidad 120 de control.
La unidad 110 de generación de perfiles puede estar configurada para obtener información de batería sobre la capacidad y la tensión de una batería.
En este caso, la batería significa una celda independiente separable físicamente que incluye un terminal de electrodo negativo y un terminal de electrodo positivo. Por ejemplo, una batería de iones de litio o una batería de polímero de litio puede considerarse como una batería.
Por ejemplo, la unidad 110 de generación de perfiles puede obtener un perfil de batería que representa una relación correspondiente entre una capacidad y una tensión de la batería. Es decir, el perfil de batería puede incluir información de batería en la que se mapean la capacidad y la tensión de la batería.
La unidad 110 de generación de perfiles puede estar configurada para generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre una tensión diferencial basada en la capacidad y la tensión y la capacidad.
En este caso, la tensión diferencial es un valor obtenido mediante la diferenciación de la tensión incluida en la información de batería por la capacidad, y puede expresarse como “dV/dQ”. Es decir, la tensión diferencial puede ser un valor que representa una tasa de cambio instantáneo de tensión con respecto a la capacidad. El perfil diferencial se describirá con referencia a la realización de la figura 2.
La figura 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un primer perfil diferencial DP1 según una realización de la presente divulgación.
Específicamente, el primer perfil diferencial DP1 es un perfil diferencial para una batería que contiene un material de electrodo positivo de NMCO que tiene un contenido de níquel del 80 % y un material de electrodo negativo a base de grafito al 100%. Además, el primer perfil diferencial DP1 es un perfil diferencial generado basándose en la tensión y la capacidad de la batería obtenidas cuando se carga la batería a una temperatura de 25 °C y a una tasa de 0,05 C.
En la realización de la figura 2, la unidad 110 de generación de perfiles puede generar el primer perfil diferencial DP1 que representa una relación correspondiente entre la capacidad y la tensión diferencial, basándose en la información de batería obtenida. Específicamente, en el primer perfil diferencial DPI, la capacidad de la batería puede normalizarse para tener una región de capacidad de 0 a 1. Por este motivo, cuando se clasifican la pluralidad de baterías, se normalizan las regiones de capacidad para la pluralidad de baterías, de modo que pueden clasificarse la pluralidad de baterías en la misma condición.
La unidad 120 de control puede estar configurada para obtener un perfil diferencial a partir de la unidad 110 de generación de perfiles.
Por ejemplo, la unidad 120 de control y la unidad 110 de generación de perfiles pueden estar conectadas para comunicarse entre sí. La unidad 110 de generación de perfiles puede transmitir el primer perfil diferencial DP1 generado a la unidad 120 de control, y la unidad 120 de control puede recibir el primer perfil diferencial DP1 a partir de la unidad 110 de generación de perfiles.
La unidad 120 de control puede estar configurada para detectar una pluralidad de picos en el perfil diferencial obtenido.
En este caso, el pico puede ser un punto que tiene una forma convexa hacia arriba en el perfil diferencial. Es decir, el pico es un punto en el que la tasa de cambio de la tensión diferencial con respecto a la capacidad es 0. Basándose en el pico, la tasa de cambio puede ser positiva en un lado de baja capacidad, y la tasa de cambio puede ser negativa en un lado de alta capacidad.
Por ejemplo, en el primer perfil diferencial DP1 según la realización de la figura 2, la unidad 120 de control puede detectar un primer pico P1, un segundo pico P2, un tercer pico P3, y un cuarto pico P4.
La unidad 120 de control puede estar configurada para clasificar la batería en uno cualquiera de una pluralidad de grupos preestablecidos basándose en una pluralidad de condiciones de clasificación preestablecidas para el número de la pluralidad de picos detectados y la tensión diferencial.
Específicamente, la pluralidad de condiciones de clasificación pueden incluir una primera condición de clasificación y una segunda condición de clasificación. Por ejemplo, la primera condición de clasificación puede ser una condición de clasificación sobre si existe un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es superior o igual a un valor de criterio R en una primera región de capacidad RR1. Además, la segunda condición de clasificación puede ser una condición de clasificación sobre si existe un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es superior o igual al valor de criterio R en una segunda región de capacidad RR2.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, el primer pico P1 y el segundo pico P2 pueden incluirse en la primera región de capacidad RR1, y el tercer pico P3 y el cuarto pico P4 pueden incluirse en la segunda región de capacidad RR2. Dado que la tensión diferencial d1 del primer pico P1 y la tensión diferencial d2 del segundo pico P2 son iguales o superiores al valor de criterio R, la batería puede satisfacer la primera condición de clasificación. Además, dado que la tensión diferencial d3 del tercer pico P3 y la tensión diferencial d4 del cuarto pico P4 también son iguales o superiores al valor de criterio R, la batería puede satisfacer la segunda condición de clasificación.
La unidad 120 de control puede estar configurada para clasificar la batería en un primer grupo, cuando la batería satisface tanto la primera condición de clasificación como la segunda condición de clasificación. Por el contrario, si la batería no satisface al menos una de la primera condición de clasificación y la segunda condición de clasificación, la unidad 120 de control puede estar configurada para clasificar la batería en un segundo grupo.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, dado que la batería satisface tanto la primera condición de clasificación como la segunda condición de clasificación, puede clasificarse en el primer grupo.
Más específicamente, la unidad 120 de control puede estar configurada para determinar la batería clasificada en el primer grupo como una batería BOL (en punto inicial de su vida útil) o una batería MOL (en punto intermedio de su vida útil) que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito. Además, la unidad 120 de control puede estar configurada para determinar la batería clasificada en el segundo grupo como una batería que contiene un material de electrodo negativo que no es a base de grafito o una batería EOL (en punto final de su vida útil) que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito.
Es decir, la unidad 120 de control puede estar configurada para determinar la batería clasificada en el primer grupo como una batería reutilizable. Además, la unidad 120 de control puede estar configurada para determinar la batería clasificada en el segundo grupo como una batería no reutilizable.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, la batería clasificada en el primer grupo puede considerarse como una batería BOL o una batería MOL y, por tanto, clasificarse como una batería reutilizable.
En general, se sabe que una batería que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito al 100 % tiene una vida útil de carga/descarga relativamente larga, en comparación con una batería que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito y que no es a base de grafito o una batería que contiene un material de electrodo negativo que no es a base de grafito al 100 %. Es decir, la batería que incluye un material de electrodo negativo a base de grafito al 100% puede mostrar una alta eficiencia de rendimiento debido a una vida útil relativamente larga incluso si se reutiliza.
Por tanto, el aparato 100 de clasificación de baterías tiene la ventaja de clasificar una batería de una manera no destructiva según el tipo de material de electrodo negativo y el estado de la batería. Además, el aparato 100 de clasificación de baterías tiene la ventaja de clasificar más específicamente la batería en una batería reutilizable o una batería no reutilizable.
Por ejemplo, el rendimiento de una batería instalada en un vehículo eléctrico se deteriora cuando se conduce durante aproximadamente 200.000 km o más, y se clasifica como una batería de desecho y necesita reemplazarse. Sin embargo, dado que una batería de desecho de este tipo tiene una alta densidad de energía, es suficientemente aplicable a otros campos. Dicho de otro modo, la batería de desecho simplemente no puede mostrar su máximo rendimiento sólo cuando se aplica a un vehículo eléctrico, y si se usa en aplicaciones secundarias y terciarias tales como un ESS (sistema de almacenamiento de energía) que no se carga y descarga con frecuencia y requiere una alta densidad de energía en comparación con los vehículos eléctricos, puede reutilizarse durante el resto de su vida útil. Además, si la batería de desecho se desecha sin reutilizarse de manera secundaria o terciaria, puede afectar adversamente al medioambiente en cuanto a contaminación.
Por tanto, dado que una batería reutilizable puede clasificarse de una manera no destructiva por el aparato 100 de clasificación de baterías según una realización de la presente divulgación, puede reducirse el coste de producción de la batería según la reutilización y el reciclaje de la batería de desecho, y existe la gran ventaja de que puede minimizarse la contaminación medioambiental.
Mientras tanto, la unidad 120 de control proporcionada en el aparato 100 de clasificación de baterías puede incluir selectivamente procesadores conocidos en la técnica, circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC), otros conjuntos de chips, circuitos lógicos, registradores, módems de comunicación, dispositivos de procesamiento de datos, y similares para ejecutar diversas lógicas de control realizadas en la presente divulgación. Además, cuando la lógica de control se implementa en un software, la unidad 120 de control puede implementarse como un conjunto de módulos de programa. En este momento, el módulo de programa puede almacenarse en una memoria y ejecutarse por la unidad 120 de control. La memoria puede estar situada en el interior o en el exterior de la unidad 120 de control y puede estar conectada a la unidad 120 de control por diversos medios bien conocidos.
Además, el aparato 100 de clasificación de baterías puede incluir además una unidad 130 de almacenamiento. La unidad 130 de almacenamiento puede almacenar los datos necesarios para el funcionamiento y la función de cada componente del aparato 100 de clasificación de baterías, los datos generados en el procedimiento de realización del funcionamiento o la función, o similares. La unidad 130 de almacenamiento no está particularmente limitada en cuanto a su clase siempre que sea un medio de almacenamiento de información conocido que pueda grabar, borrar, actualizar y leer datos. Como ejemplo, el medio de almacenamiento de información puede incluir RAM, memoria flash, ROM, EEPROM, registradores, y similares. Además, la unidad 130 de almacenamiento puede almacenar códigos de programa en los que se definen los procedimientos ejecutables por la unidad 120 de control.
Por ejemplo, la unidad 130 de almacenamiento puede almacenar la información de batería que representa una relación correspondiente entre la tensión y la capacidad de la batería. Además, la unidad 130 de almacenamiento puede almacenar la información de batería BOL que representa una relación correspondiente entre la tensión y la capacidad de la batería BOL. Además, la unidad 110 de generación de perfiles puede acceder a la unidad 130 de almacenamiento para obtener información de batería, y generar un perfil diferencial para la batería basándose en la información de batería obtenida.
Además, la unidad 130 de almacenamiento puede almacenar el perfil diferencial generado por la unidad 110 de generación de perfiles. La unidad 120 de control puede recibir directamente el perfil diferencial a partir de la unidad 110 de generación de perfiles, y puede acceder a la unidad 130 de almacenamiento para obtener el perfil diferencial almacenado. Además, la unidad 120 de control puede acceder a la unidad 130 de almacenamiento para obtener la información de batería y la información de batería BOL.
A continuación en el presente documento, se describirá una realización en la que la unidad 120 de control divide la región de capacidad del perfil diferencial en una primera región de capacidad RR1 y una segunda región de capacidad RR2.
La unidad 120 de control puede estar configurada para establecer la primera región de capacidad RR1 y la segunda región de capacidad RR2 basándose en una capacidad a la que una tensión diferencial correspondiente es la más baja en una región de capacidad RQ predeterminada del perfil diferencial.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, la región de capacidad RQ predeterminada puede preestablecerse a de 0,3 a 0,5. Además, la unidad 120 de control puede establecer la primera región de capacidad RR1 y la segunda región de capacidad RR2 basándose en la capacidad correspondiente a la tensión diferencial más baja en la región de capacidad RQ predeterminada. Es decir, la unidad 120 de control puede establecer una región de baja capacidad y una región de alta capacidad basándose en la capacidad correspondiente a la tensión diferencial más baja en la región de capacidad RQ predeterminada.
Debido a las características de una batería que contiene un material de electrodo positivo y un material de electrodo negativo, la tensión diferencial en la región de baja capacidad se ve afectada de manera relativamente fuerte por el electrodo negativo, y la tensión diferencial en la región de alta capacidad se ve afectada de manera relativamente fuerte por el electrodo positivo. Esto es igual no sólo para la tensión diferencial, sino también para la capacidad diferencial que puede expresarse como “dQ/dV”.
La unidad 120 de control puede evaluar si la batería satisface el primer criterio de clasificación basándose en la tensión diferencial de una pluralidad de picos en la primera región de capacidad RR1, que se ve afectada de manera relativamente fuerte por el electrodo negativo. Además, la unidad 120 de control puede evaluar si la batería satisface el segundo criterio de clasificación basándose en la tensión diferencial de una pluralidad de picos en la segunda región de capacidad RR2, que se ve afectada de manera relativamente fuerte por el electrodo positivo. Es decir, la unidad 120 de control puede mejorar la precisión y fiabilidad de la clasificación de baterías evaluando si la batería satisface el primer criterio de clasificación y el segundo criterio de clasificación, respectivamente, teniendo en cuenta las características de la batería según la región de capacidad.
A continuación en el presente documento, se describirá una realización en la que la unidad 120 de control establece el valor de criterio R que sirve como criterio para evaluar si se satisface el primer criterio de clasificación y si se satisface el segundo criterio de clasificación.
La unidad 120 de control puede estar configurada para seleccionar un pico en el que la tensión diferencial correspondiente es la más alta entre la pluralidad de picos como pico objetivo.
En este caso, la unidad 120 de control puede seleccionar el pico objetivo en toda la región de capacidad de la batería, a diferencia de la realización en la que se establecen la primera región de capacidad RR1 y la segunda región de capacidad RR2. Por ejemplo, en la realización de la figura 2, el tercer pico P3 que tiene la tensión diferencial más alta puede determinarse como pico objetivo TP1.
La unidad 120 de control puede estar configurada para determinar una primera tensión diferencial R1 basándose en la tensión diferencial del pico objetivo seleccionado.
Específicamente, la unidad 120 de control puede estar configurada para determinar un valor menor que la tensión diferencial del pico objetivo en un primer valor de referencia r1 como primera tensión diferencial R1.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, la tensión diferencial del pico objetivo TP1 puede ser d3. La unidad 120 de control puede determinar un valor menor que la tensión diferencial d3 del pico objetivo TP1 en el primer valor de referencia r1 como primera tensión diferencial R1.
La unidad 120 de control puede estar configurada para determinar una segunda tensión diferencial R2 basándose en la tensión diferencial más baja L del perfil diferencial.
Específicamente, la unidad 120 de control puede estar configurada para determinar un valor mayor que la tensión diferencial más baja L en un segundo valor de referencia r2 como segunda tensión diferencial R2.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, la tensión diferencial más baja L del perfil diferencial puede ser L. La unidad 120 de control puede determinar un valor mayor que la tensión diferencial más baja L en el segundo valor de referencia r2 como segunda tensión diferencial R2.
La unidad 120 de control puede estar configurada para establecer un valor mayor de la primera tensión diferencial R1 y la segunda tensión diferencial R2 como valor de criterio R.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, dado que la primera tensión diferencial R1 es mayor que la segunda tensión diferencial R2, la primera tensión diferencial R1 puede establecerse como valor de criterio R.
En general, dado que el material activo de electrodo negativo que no es a base de grafito que puede estar contenido en el material de electrodo negativo de la batería muestra capacidad en la región de baja capacidad, puede tener una mayor histéresis para la resistencia y la OCV (tensión de circuito abierto) y una baja eficiencia de carga/descarga, en comparación con el grafito. Por ejemplo, puede aplicarse silicio (por ejemplo, SiO) al material activo de electrodo negativo que no es a base de grafito. Según las características del material activo de electrodo negativo que no es a base de grafito, una batería que contiene un material de electrodo negativo que no es a base de grafito tiene una menor tensión diferencial en la región de baja capacidad en comparación con una batería que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito. Por tanto, la unidad 120 de control puede clasificar la batería de manera más precisa estableciendo el valor de criterio R basándose en el mayor valor de la primera tensión diferencial R1 y la segunda tensión diferencial R2.
A continuación en el presente documento, se describirá una realización para cada uno de la pluralidad de perfiles diferenciales generados por la unidad 110 de generación de perfiles.
La figura 3 es un diagrama que muestra esquemáticamente un segundo perfil diferencial DP2 según una realización de la presente divulgación.
Específicamente, el segundo perfil diferencial DP2 es un perfil diferencial para una batería que contiene un material de electrodo positivo de NMCO con un contenido de níquel del 80 % y un material de electrodo negativo que no es a base de grafito al 100% (SiO). Además, el segundo perfil diferencial DP2 es un perfil diferencial generado basándose en la tensión y la capacidad de la batería obtenidas cuando se carga la batería a una temperatura de 25 °C y a una tasa de 0,05 C.
La unidad 120 de control puede detectar el cuarto pico P4, el quinto pico P5, y el sexto pico P6 en el segundo perfil diferencial DP2. Además, la unidad 120 de control puede determinar el sexto pico P6 que tiene la tensión diferencial más alta entre el cuarto pico P4, el quinto pico P5, y el sexto pico P6 como pico objetivo TP2.
La unidad 120 de control puede determinar un valor menor que la tensión diferencial d6 del pico objetivo TP2 en el primer valor de referencia r1 como primera tensión diferencial R1. Además, la unidad 120 de control puede determinar un valor mayor que la tensión diferencial más baja L del segundo perfil diferencial DP2 en el segundo valor de referencia r2 como segunda tensión diferencial R2. En este caso, dado que la primera tensión diferencial R1 es mayor que la segunda tensión diferencial R2, la unidad 120 de control puede establecer la primera tensión diferencial R1 como valor de criterio R.
Dado que la tensión diferencial d4 del cuarto pico P4 incluido en la primera región de capacidad RR1 es más pequeño que el valor de criterio R, la unidad 120 de control puede evaluar que la batería no satisface el primer criterio de clasificación.
Para que la batería se clasifique en el primer grupo, deben satisfacerse tanto el primer criterio de clasificación como el segundo criterio de clasificación, por lo que la unidad 120 de control puede clasificar la batería en el segundo grupo sin evaluar si la batería satisface el segundo criterio de clasificación.
Preferiblemente, dado que la unidad 120 de control puede clasificar la batería según el tipo de material de electrodo negativo contenido en la batería, es posible evaluar en primer lugar si la batería satisface el primer criterio de clasificación, y luego evaluar si la batería satisface el segundo criterio de clasificación. Esto es porque la tensión diferencial en la primera región de capacidad RR1, que es una región de baja capacidad, se ve más afectada por el electrodo negativo que por el electrodo positivo tal como se describió anteriormente.
Además, la unidad 120 de control puede clasificar que la batería es una batería que contiene un material de electrodo negativo que no es a base de grafito o una batería EOL que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito, y es una batería no reutilizable.
La figura 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente un tercer perfil diferencial DP3 según una realización de la presente divulgación.
Específicamente, el tercer perfil diferencial DP3 es un perfil diferencial para una batería que contiene un material de electrodo positivo de LMO (óxido de litio-manganeso) y un material de electrodo negativo a base de grafito al 100 %. Además, el tercer perfil diferencial DP3 es un perfil diferencial generado basándose en la tensión y la capacidad de la batería obtenidas cuando se carga la batería a una temperatura de 25 °C y a una tasa de 0,05 C.
La unidad 120 de control puede detectar el séptimo pico P7, el octavo pico P8, y el noveno pico P9 en el tercer perfil diferencial DP3. Además, la unidad 120 de control puede determinar el séptimo pico P7 que tiene la tensión diferencial más alta entre el séptimo pico P7, el octavo pico P8, y el noveno pico P9 como pico objetivo TP3.
La unidad 120 de control puede determinar un valor menor que la tensión diferencial d7 del pico objetivo TP3 en el primer valor de referencia r1 como primera tensión diferencial R1. Además, la unidad 120 de control puede determinar un valor mayor que la tensión diferencial más baja L del tercer perfil diferencial DP3 en el segundo valor de referencia r2 como segunda tensión diferencial R2. En este caso, dado que la primera tensión diferencial R1 es mayor que la segunda tensión diferencial R2, la unidad 120 de control puede establecer la primera tensión diferencial R1 como valor de criterio R.
Dado que la tensión diferencial d7 del séptimo pico P7 y la tensión diferencial d8 del octavo pico P8 incluidos en la primera región de capacidad RR1 son mayores que el valor de criterio R, la unidad 120 de control puede evaluar que la batería satisface el primer criterio de clasificación.
Además, dado que la tensión diferencial d9 del noveno pico P9 incluido en la segunda región de capacidad RR2 es mayor que el valor de criterio R, la unidad 120 de control puede evaluar que la batería satisface el segundo criterio de clasificación.
Dado que se evalúa que la batería satisface tanto el primer criterio de clasificación como el segundo criterio de clasificación, la unidad 120 de control puede clasificar la batería en el primer grupo. Además, la unidad 120 de control puede clasificar que la batería es una batería BOL o una batería MOL que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito al 100 %, y es una batería reutilizable.
La figura 5 es un diagrama que muestra esquemáticamente un cuarto perfil diferencial DP4 según una realización de la presente divulgación.
Específicamente, el cuarto perfil diferencial DP4 es un perfil diferencial para una batería que contiene un material de electrodo positivo de LMO (óxido de litio-manganeso) y un material de electrodo negativo que no es a base de grafito al 100 % (SiO). Además, el cuarto perfil diferencial Dp4 es un perfil diferencial generado basándose en la tensión y la capacidad de la batería obtenidas cuando se carga la batería a una temperatura de 25 °C y a una tasa de 0,05 C. La unidad 120 de control puede detectar el décimo pico P10 y el undécimo pico P11 en el cuarto perfil diferencial DP4. Además, la unidad 120 de control puede determinar el undécimo pico P11 que tiene la tensión diferencial más alta entre el décimo pico P10 y el undécimo pico P11 como pico objetivo TP4.
La unidad 120 de control puede determinar un valor menor que la tensión diferencial d11 del pico objetivo TP4 en el primer valor de referencia r1 como primera tensión diferencial R1. Además, la unidad 120 de control puede determinar un valor mayor que la tensión diferencial más baja L del cuarto perfil diferencial DP4 en el segundo valor de referencia r2 como segunda tensión diferencial R2. En este caso, dado que la segunda tensión diferencial R2 es mayor que la primera tensión diferencial R1, la unidad 120 de control puede establecer la segunda tensión diferencial R2 como valor de criterio R.
En este caso, haciendo referencia a las realizaciones de las figuras 2 a 5, no puede considerarse que la primera tensión diferencial R1 sea siempre mayor que la segunda tensión diferencial R2. Por tanto, la unidad 120 de control establece el valor de criterio R comparando la primera tensión diferencial R1 determinada basándose en la tensión diferencial del pico objetivo y la segunda tensión diferencial R2 determinada basándose en la tensión diferencial más baja L entre sí.
Dado que la primera región de capacidad RR1 no incluye ningún pico, la unidad 120 de control puede evaluar que la batería no satisface el primer criterio de clasificación. Por consiguiente, la unidad 120 de control puede clasificar la batería en el segundo grupo sin evaluar si la batería satisface el segundo criterio de clasificación.
Además, la unidad 120 de control puede clasificar la batería como una batería que contiene un material de electrodo negativo que no es a base de grafito o una batería EOL que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito, y es una batería no reutilizable.
El aparato 100 de clasificación de baterías según la presente divulgación puede aplicarse a un BMS (sistema de gestión de baterías). Es decir, el BMS según la presente divulgación puede incluir el aparato 100 de clasificación de baterías descrito anteriormente. En esta configuración, al menos algunos de los componentes del aparato 100 de clasificación de baterías pueden implementarse complementando o añadiendo funciones de la configuración incluida en el BMS convencional. Por ejemplo, la unidad 110 de generación de perfiles, la unidad 120 de control y la unidad 130 de almacenamiento del aparato 100 de clasificación de baterías pueden implementarse como componentes del BMS.
Además, el aparato 100 de clasificación de baterías según la presente divulgación puede proporcionarse en un bloque de baterías. Es decir, el bloque de baterías según la presente divulgación puede incluir el aparato 100 de clasificación de baterías descrito anteriormente y una o más celdas de batería. Además, el bloque de baterías puede incluir además elementos eléctricos (relés, fusibles, etc.) y una carcasa.
La figura 6 es un diagrama que muestra esquemáticamente una configuración a modo de ejemplo de un bloque 1 de baterías según otra realización de la presente divulgación.
Una unidad 200 de medición puede estar conectada a una primera línea de detección SL1, una segunda línea de detección SL2, y una tercera línea de detección SL3.
Específicamente, la primera línea de detección SL1 puede estar conectada a un electrodo positivo de una celda de batería B y la unidad 200 de medición. Además, la segunda línea de detección SL2 puede estar conectada a un electrodo negativo de la celda de batería B y la unidad 200 de medición. La unidad 200 de medición puede medir la tensión de la celda de batería B calculando la diferencia entre la tensión de electrodo positivo de la celda de batería B medida a través de la primera línea de detección SL1 y la tensión de electrodo negativo de la celda de batería B medida a través de la segunda línea de detección SL2.
Además, la unidad 200 de medición puede medir la corriente de carga y/o la corriente de descarga de la celda de batería B a través de un medidor de amperios A conectado a la tercera línea de detección SL3. Por ejemplo, el medidor de amperios A puede ser una resistencia en derivación o un amperímetro.
La información de batería sobre la tensión y la corriente de la celda de batería B medida por la unidad 200 de medición puede transmitirse al aparato 100 de clasificación de baterías. Específicamente, la unidad 110 de generación de perfiles puede recibir la información de batería de la celda de batería B a partir de la unidad 200 de medición. Además, la unidad 110 de generación de perfiles puede generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la capacidad de la celda de batería B y la tensión diferencial basada en la tensión y la corriente recibidas de la celda de batería B. Además, la información de batería de la celda de batería B medida por la unidad 200 de medición puede almacenarse en la unidad 130 de almacenamiento.
La figura 7 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método de clasificación de baterías según todavía otra realización de la presente divulgación.
Preferiblemente, cada etapa del método de clasificación de baterías puede realizarse por el aparato 100 de clasificación de baterías. A continuación en el presente documento, se omitirán o describirán resumidamente los contenidos que coinciden con los contenidos descritos previamente.
Haciendo referencia a la figura 7, el método de clasificación de baterías puede incluir una etapa de generación de perfil diferencial (S100), una etapa de detección de múltiples picos (S200), y una etapa de clasificación de batería (S300).
La etapa de generación de perfil diferencial (S100) es una etapa de generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre una tensión diferencial basada en la capacidad y la tensión de una batería y la capacidad, y puede realizarse por la unidad 110 de generación de perfiles.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, la unidad 110 de generación de perfiles puede generar un primer perfil diferencial DP1 que representa una relación correspondiente entre la capacidad de la batería y la tensión diferencial. La etapa de detección de múltiples picos S200 es una etapa de detectar una pluralidad de picos en el perfil diferencial, y puede realizarse por la unidad 120 de control.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, la unidad 120 de control puede detectar un primer pico P1, un segundo pico P2, un tercer pico P3, y un cuarto pico P4.
La etapa de clasificación de batería (S300) es una etapa de clasificar la batería en uno cualquiera de una pluralidad de grupos preestablecidos basándose en una pluralidad de condiciones de clasificación preestablecidas para el número de la pluralidad de picos detectados y la tensión diferencial, y puede realizarse por la unidad 120 de control. Específicamente, la unidad 120 de control puede evaluar si la batería satisface la primera condición de clasificación basándose en el número de picos incluidos en la primera región de capacidad RR1 y la tensión diferencial. Además, la unidad 120 de control puede evaluar si la batería satisface la segunda condición de clasificación basándose en el número de picos incluidos en la segunda región de capacidad RR2 y la tensión diferencial.
Por ejemplo, en la realización de la figura 2, el primer pico P1 y el segundo pico P2 pueden incluirse en la primera región de capacidad RR1, y el tercer pico P3 y el cuarto pico P4 pueden incluirse en la segunda región de capacidad RR2. Dado que la tensión diferencial d1 del primer pico P1 y la tensión diferencial d2 del segundo pico P2 son iguales o superiores al valor de criterio R, la unidad 120 de control puede evaluar que la batería satisface la primera condición de clasificación. Además, dado que la tensión diferencial d3 del tercer pico P3 y la tensión diferencial d4 del cuarto pico P4 también son iguales o superiores al valor de criterio R, la unidad 120 de control puede evaluar que la batería satisface la segunda condición de clasificación. Por consiguiente, la unidad 120 de control puede clasificar la batería en el primer grupo. Además, la unidad 120 de control puede clasificar que la batería es una batería BOL o una batería MOL que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito, y es una batería reutilizable. Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente pueden no implementarse sólo a través de un aparato y un método, sino que pueden implementarse a través de un programa que realiza una función correspondiente a la configuración de las realizaciones de la presente divulgación o un medio de grabación en el que se graba el programa. El programa o medio de grabación puede implementarse fácilmente por los expertos en la técnica a partir de la descripción anterior de las realizaciones.
La presente divulgación se ha descrito con detalle. Sin embargo, debe entenderse que la descripción detallada y los ejemplos específicos, aunque indican realizaciones preferidas de la divulgación, se proporcionan únicamente a modo de ilustración, dado que resultarán evidentes diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la divulgación para los expertos en la técnica a partir de esta descripción detallada.
Adicionalmente, los expertos en la técnica pueden realizar muchas sustituciones, modificaciones y cambios en la presente divulgación descrita anteriormente en el presente documento sin apartarse de los aspectos técnicos de la presente divulgación, y la presente divulgación no se limita a las realizaciones descritas anteriormente y los dibujos adjuntos, y cada realización puede combinarse selectivamente en parte o en su totalidad para permitir diversas modificaciones.
(Signos de referencia)
1: bloque de baterías
100: aparato de clasificación de baterías
110: unidad de generación de perfiles
120: unidad de control
130: unidad de almacenamiento
200: unidad de medición

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Aparato (10) de clasificación de baterías, que comprende:
    una unidad (110) de generación de perfiles configurada para obtener información de batería sobre la capacidad y la tensión de una batería y generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la capacidad y una tensión diferencial basada en la capacidad y la tensión; y una unidad (120) de control configurada para obtener el perfil diferencial a partir de la unidad de generación de perfiles, detectar una pluralidad de picos en el perfil diferencial obtenido, y clasificar la batería en uno cualquiera de una pluralidad de grupos preestablecidos basándose en una pluralidad de condiciones de clasificación preestablecidas para el número de la pluralidad de picos detectados y la tensión diferencial, caracterizado porque
    la pluralidad de condiciones de clasificación se establecen para incluir:
    una primera condición de clasificación sobre si existe un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es igual o superior a un valor de criterio en una primera región de capacidad; y una segunda condición de clasificación sobre si existe un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es igual o superior al valor de criterio en una segunda región de capacidad.
  2. 2. Aparato (10) de clasificación de baterías según la reivindicación 1,
    en el que la unidad (120) de control está configurada para establecer la primera región de baja capacidad y la segunda región de alta capacidad basándose en una capacidad a la que una tensión diferencial correspondiente es la más baja en una región de capacidad predeterminada del perfil diferencial.
  3. 3. Aparato (10) de clasificación de baterías según la reivindicación 1,
    en el que la unidad (120) de control está configurada para seleccionar un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es la más alta entre la pluralidad de picos como pico objetivo, determinar una primera tensión diferencial basada en una tensión diferencial del pico objetivo seleccionado, determinar una segunda tensión diferencial basada en la tensión diferencial más baja del perfil diferencial, y establecer un valor mayor de la primera tensión diferencial y la segunda tensión diferencial como valor de criterio.
  4. 4. Aparato (10) de clasificación de baterías según la reivindicación 3,
    en el que la unidad (120) de control está configurada para determinar un valor menor que la tensión diferencial del pico objetivo en un primer valor de referencia como primera tensión diferencial y determinar un valor mayor que la tensión diferencial más baja en un segundo valor de referencia como segunda tensión diferencial.
  5. 5. Aparato (10) de clasificación de baterías según la reivindicación 1,
    en el que la unidad (120) de control está configurada para clasificar la batería en un primer grupo, cuando la batería satisface tanto la primera condición de clasificación como la segunda condición de clasificación, y en el que la unidad (120) de control está configurada para clasificar la batería en un segundo grupo, cuando la batería no satisface al menos una de la primera condición de clasificación y la segunda condición de clasificación.
  6. 6. Aparato (10) de clasificación de baterías según la reivindicación 5,
    en el que la unidad (120) de control está configurada para determinar la batería clasificada en el primer grupo como una batería BOL o una batería MOL que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito, y
    en el que la unidad (120) de control está configurada para determinar la batería clasificada en el segundo grupo como una batería que contiene un material de electrodo negativo que no es a base de grafito o una batería EOL que contiene un material de electrodo negativo a base de grafito.
  7. 7. Aparato (10) de clasificación de baterías según la reivindicación 6,
    en el que la unidad (120) de control está configurada para determinar la batería clasificada en el primer grupo como una batería reutilizable y determinar la batería clasificada en el segundo grupo como una batería no reutilizable.
    Bloque (1) de baterías, que comprende el aparato (10) de clasificación de baterías según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
    Método de clasificación de baterías, que comprende:
    una etapa de generación de perfil diferencial (S100) de generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre una tensión diferencial basada en la capacidad y la tensión de una batería y la capacidad;
    una etapa de detección de múltiples picos (S200) de detectar una pluralidad de picos en el perfil diferencial; y
    una etapa de clasificación de batería (S300) de clasificar la batería en uno cualquiera de una pluralidad de grupos preestablecidos basándose en una pluralidad de condiciones de clasificación preestablecidas para el número de la pluralidad de picos detectados y la tensión diferencial,
    caracterizado porque
    la pluralidad de condiciones de clasificación se establecen para incluir:
    una primera condición de clasificación sobre si existe un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es igual o superior a un valor de criterio en una primera región de capacidad; y una segunda condición de clasificación sobre si existe un pico en el que una tensión diferencial correspondiente es igual o superior al valor de criterio en una segunda región de capacidad.
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