ES3042958T3

ES3042958T3 - Battery apparatus and method for estimating resistance state

Info

Publication number: ES3042958T3
Application number: ES21883022T
Authority: ES
Inventors: Seongjun Yun; Taekyu Kang; Cheoltaek Kim
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2021-09-14
Publication date: 2025-11-24
Anticipated expiration: 2041-09-14
Also published as: JP2023522666A; EP4116723B1; EP4116723A4; KR20220053250A; KR102892948B1; CN115398257A; WO2022085950A1; JP7452904B2; HUE073170T2; US20230168307A1; CN115398257B; EP4116723A1; US12566216B2

Abstract

Un procesador de dispositivo de batería estima la resistencia interna de una batería a una temperatura de referencia sobre la base de un voltaje medido de la batería, una corriente medida de la batería, el voltaje de circuito abierto de la batería y una temperatura medida de la batería, y estima el estado de resistencia de la batería sobre la base de la resistencia inicial a la temperatura de referencia cuando la batería está en un estado de comienzo de vida útil y la resistencia interna estimada a la temperatura de referencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Aparato de batería y método para estimar un estado de resistencia

[0005] Sector de la técnica

[0007] Referencia cruzada a solicitud relacionada

[0009] Esta solicitud reivindica la prioridad y el beneficio de la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0137478 presentada en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea el 22 de octubre de 2020.

[0011] La tecnología descrita se refiere a un aparato de batería y a un método para estimar un estado de resistencia.

[0013] Antecedentes de la invención

[0015] Un vehículo eléctrico o un vehículo híbrido es un vehículo que obtiene energía accionando un motor usando principalmente una batería como fuente de energía. Los vehículos eléctricos se están investigando activamente porque son alternativas que pueden resolver los problemas de contaminación y energía de los vehículos de combustión interna. Las baterías recargables se usan en diversos aparatos externos distintos de los vehículos eléctricos.

[0017] Una batería incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo, un separador interpuesto entre los electrodos y un electrolito que reacciona electroquímicamente con materiales activos aplicados como recubrimiento sobre el electrodo positivo y el electrodo negativo. Una capacidad de la batería disminuye a medida que aumentan los ciclos de carga/descargas. La disminución de la capacidad puede ser debida al deterioro de los materiales activos aplicados como recubrimiento sobre los electrodos, una reacción negativa del electrolito y una disminución de los poros en el separador. A medida que la capacidad de la batería disminuye, su resistencia aumenta y la energía eléctrica disipada por el calor aumenta. Por lo tanto, si la capacidad de la batería disminuye por debajo de un umbral, el rendimiento de la batería se deteriora significativamente y la cantidad de calor generado aumenta, lo que requiere la inspección o sustitución de la batería.

[0019] En el campo de la tecnología de baterías, el grado de la disminución de capacidad de la batería puede cuantificarse mediante un factor denominado estado de salud (SOH). El SOH puede calcularse de varias formas, una de las cuales se calcula cuantificando el aumento en una resistencia de la batería en un tiempo actual en comparación con la resistencia en un estado de comienzo de vida útil (BOL). Por ejemplo, si la resistencia de la batería aumenta en un 20 % en comparación con la resistencia en el estado de BOL, el s Oh puede estimarse como el 80 %. La vida útil de la batería puede ampliarse controlando una corriente máxima basándose en el SOH. Para lograr esto, es necesario detectar de forma precisa una resistencia interna de la batería y estimar un estado de la resistencia interna.

[0021] Un estado de resistencia, es decir., un grado de deterioro de la resistencia puede estimarse cuantificando el aumento en la resistencia estimada en una condición que incluye una temperatura específica y un SOC específico en comparación con la resistencia en el estado de BOL de la batería, basándose en datos de resistencia medidos previamente. Además, con el supuesto de que la resistencia interna se deteriora al mismo nivel incluso a una temperatura o SOC diferente de la temperatura específica o el SOC específico, el estado de resistencia estimado se aplica a todas las condiciones que van a usarse para estimar una salida. Sin embargo, la resistencia de la batería puede variar dependiendo de la temperatura. En consecuencia, si la resistencia estimada a la temperatura específica se aplica a otras temperaturas, puede tener lugar un resultado diferente del estado de resistencia real.

[0023] El documento US2011/172939 A1 se refiere a un sistema de supervisión de batería que incluye un sensor de corriente, voltaje y temperatura. El sistema incluye un procesador en comunicación con cada uno del sensor de corriente, voltaje y temperatura que está configurado para leer una primera corriente masiva de al menos una de una batería y una celda de batería en un primer tiempo usando el sensor de corriente y, cuando la primera corriente masiva es menor que un primer umbral, leer una segunda corriente masiva de al menos una de una batería y una celda de batería en un segundo tiempo usando el sensor de corriente.

[0025] El documento US2017/205468 A1 se refiere a un aparato de gestión de batería que incluye un procesador configurado para recopilar información de batería, para estimar una capacidad residual de una batería a una temperatura de funcionamiento basándose en la información de batería recopilada, para convertir la capacidad residual estimada de la batería en una capacidad de la batería a una temperatura de referencia, y para estimar un estado de salud (SOH) de la batería basándose en la capacidad convertida.

[0027] El documento JP 2006292565 A se refiere a una técnica de discriminación de degradación de célula secundaria que incluye una pluralidad de fórmulas de características de temperatura, que aproximan las propiedades de temperatura de la impedancia interna de una celda secundaria, que se establecen dependiendo preliminarmente de las diferentes condiciones de degradación de una celda secundaria; se adquieren un valor de impedancia interna medido y una temperatura medida, midiendo la impedancia interna y la temperatura de la celda secundaria con una temporización predeterminada; los valores de impedancia interna de una pluralidad de fórmulas de propiedades de temperatura a la temperatura medida se comparan con el valor medido de impedancia interna, basándose en el resultado comparado; el cálculo de corrección de temperatura se implementa usando el valor de impedancia interna de una pluralidad de fórmulas de propiedades de temperatura mencionadas anteriormente a una temperatura de referencia predeterminada, para derivar la impedancia interna de referencia a la temperatura de referencia; y, por último, se discrimina la condición de degradación de la celda secundaria, en función de la impedancia interna de referencia derivada.

[0028] El documento US2016/091573 A1 se refiere a un dispositivo de determinación de deterioro de batería que incluye un sensor de temperatura que detecta una temperatura de una batería; y una unidad de determinación que determina si la batería se ha deteriorado o no, en donde la unidad de determinación ejecuta un proceso de determinación de deterioro diferente entre un primer caso en el que la temperatura detectada por el sensor de temperatura es menor que una temperatura predeterminada y un segundo caso en el que la temperatura detectada por el sensor de temperatura es igual a o más alta que una temperatura predeterminada.

[0029] Explicación de la invención

[0030] Problema técnico

[0031] Algunas realizaciones pueden proporcionar un aparato de batería y un método para estimar un estado de resistencia, para estimar de forma precisa una resistencia interna y un estado de resistencia de una batería.

[0032] Solución técnica

[0033] De acuerdo con una realización, se proporciona un aparato de batería de acuerdo con la reivindicación 1.

[0034] En algunas realizaciones, la relación de corrección puede ser un valor para convertir una resistencia a la temperatura medida en una resistencia a la temperatura de referencia.

[0035] En algunas realizaciones, el procesador puede estimar la resistencia interna a la temperatura de referencia basándose en el voltaje medido, una corriente obtenida reflejando la relación de corrección en la corriente medida y el voltaje de circuito abierto en donde la relación de corrección se refleja en la corriente medida en la matriz de observación. En algunas realizaciones, el filtro adaptativo puede incluir un filtro de mínimos cuadrados recursivos (RLS).

[0036] En algunas realizaciones, el procesador puede estimar un estado de carga de la batería y estimar el voltaje de circuito abierto basándose en el estado de carga.

[0037] De acuerdo con otra realización, se proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 6.

[0038] De acuerdo con otra realización más de la presente invención, se proporciona un programa configurado para ser ejecutado por un procesador de un aparato de batería y almacenarse en un medio de registro. El programa hace que el procesador ejecute todas las etapas del método de la reivindicación 6.

[0039] Efectos ventajosos

[0040] De acuerdo con algunas realizaciones, es posible estimar de forma precisa una resistencia interna y un estado de resistencia de una batería independientemente de un cambio en una temperatura.

[0041] Breve descripción de los dibujos

[0042] La figura 1 es un dibujo que muestra un aparato de batería de acuerdo con una realización.

[0043] La figura 2 es un diagrama para explicar una estimación de estado de resistencia en un sistema de gestión de batería de acuerdo con una realización.

[0044] La figura 3 es un diagrama de flujo que muestra un método de estimación de estado de resistencia en un sistema de gestión de batería de acuerdo con una realización.

[0045] La figura 4 es un diagrama que muestra un ejemplo de una relación de correspondencia entre una temperatura y una relación de corrección en una batería de acuerdo con una realización.

[0046] La figura 5 es un diagrama que muestra un modelo de circuito equivalente de una batería de acuerdo con una realización.

[0047] La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un método para estimar una resistencia interna en un sistema de gestión de batería de acuerdo con una realización.

[0048] Realización preferente de la invención

[0049] En la siguiente descripción detallada, se han mostrado y descrito solo ciertas realizaciones, simplemente a modo de ilustración. Como comprenderán los expertos en la materia, las realizaciones descritas pueden modificarse de diversas formas diferentes, todo ello sin apartarse del alcance de la presente invención. En consecuencia, ha de considerarse que la naturaleza de los dibujos y la descripción es ilustrativa y no restrictiva. Números de referencia semejantes designan elementos semejantes a lo largo de toda la memoria descriptiva.

[0050] Como se usa en el presente documento, una forma en singular puede pretender incluir también una forma en plural, a menos que se use la expresión explícita tal como "uno/a" o "único/a".

[0051] En los diagramas de flujo descritos con referencia a los dibujos, puede cambiarse el orden de las operaciones o etapas, pueden fusionarse varias operaciones o etapas, puede dividirse una cierta operación o etapa y puede no realizarse una operación o etapa específica.

[0052] La figura 1 es un dibujo que muestra un aparato de batería de acuerdo con una realización.

[0053] Haciendo referencia a la figura 1, un aparato de batería 100 tiene una estructura que puede conectarse eléctricamente a un aparato externo. Cuando el aparato externo es una carga, el aparato de batería 100 se descarga operando como una fuente de alimentación que suministra energía a la carga. Cuando el aparato externo es un cargador, el aparato de batería 100 se carga recibiendo alimentación externa a través del cargador. El aparato externo que opera como la carga puede ser, por ejemplo, un dispositivo electrónico, un aparato de movilidad o un sistema de almacenamiento de energía (ESS). El aparato de movilidad puede ser, por ejemplo, un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido o una movilidad inteligente.

[0054] El aparato de batería 100 incluye una batería 110, un circuito de medición de voltaje 120, un sensor de temperatura 130, un sensor de corriente 140, un procesador 150 y una memoria 160.

[0055] La batería 110 es una batería recargable. La batería 100 puede ser una única celda de batería, un módulo de batería que incluye un conjunto de una pluralidad de celdas de batería o en el que una pluralidad de conjuntos se conecta en serie o en paralelo, un paquete de baterías en el que una pluralidad de módulos de batería se conecta en serie o en paralelo, o un sistema en el que una pluralidad de paquetes de baterías se conecta en serie o en paralelo.

[0056] El circuito de medición de voltaje 120 mide un voltaje de la batería 110. En algunas realizaciones, el circuito de medición de voltaje 120 puede medir un voltaje de cada celda de la batería.

[0057] El sensor de temperatura 130 mide una temperatura de la batería 110. En algunas realizaciones, el sensor de temperatura 130 puede medir una temperatura en una ubicación predeterminada de la batería 110. En algunas realizaciones, una pluralidad de sensores de temperatura 130 puede proporcionarse para medir temperaturas en una pluralidad de ubicaciones en la batería 110.

[0058] El sensor de corriente 140 se conecta a un terminal positivo o terminal negativo de la batería 110, y mide una corriente de la batería 110, es decir., una corriente de carga o una corriente de descarga.

[0059] El procesador 150 estima un estado de resistencia de la batería 110 basándose en el voltaje de la batería 110 medido por el circuito de medición de voltaje 120, la temperatura de la batería 110 medida por el sensor de temperatura 130, y la corriente de la batería 110 medida por el sensor de corriente 140. En algunas realizaciones, el procesador 150 puede hacer referencia a una tabla almacenada en la memoria 160 para estimar el estado de resistencia de la batería 110.

[0060] La memoria 160 almacena la tabla usada para estimar el estado de resistencia del procesador 150. En algunas realizaciones, la memoria 160 puede almacenar instrucciones usadas en operaciones del procesador 150. En algunas realizaciones, la memoria 160 puede integrarse en el procesador 150 o conectarse al procesador 150 a través de un bus. En algunas realizaciones, la memoria 160 que almacena la tabla puede ser una memoria no volátil.

[0061] En algunas realizaciones, el procesador 150 y la memoria 160 pueden formar un sistema de gestión de batería. En algunas realizaciones, el sistema de gestión de batería puede incluir además al menos uno del circuito de medición de voltaje 120, el sensor de temperatura 130 o el sensor de corriente 140.

[0062] La figura 2 es un diagrama para explicar una estimación de estado de resistencia en un sistema de gestión de batería de acuerdo con una realización, y la figura 3 es un diagrama de flujo que muestra un método de estimación de estado de resistencia en un sistema de gestión de batería de acuerdo con una realización. La figura 4 es un diagrama que muestra un ejemplo de una relación de correspondencia entre una temperatura y una relación de corrección en una batería de acuerdo con una realización, y la figura 5 es un diagrama que muestra un modelo de circuito equivalente de una batería de acuerdo con una realización.

[0063] Haciendo referencia a la figura 2 y la figura 3, un procesador (por ejemplo, 150 en la figura 1) de un sistema de gestión de batería estima una resistencia interna (resistencia óhmica) de una batería (por ejemplo, 110 en la figura 1) usando un filtro adaptativo 210 en S310 y S320. El procesador 150 puede introducir una corriente I de la batería 110, un voltajeVde la batería 110, un voltaje de circuito abiertoOCVde la batería 110, y una temperaturaTde la batería 110 en el filtro adaptativo 210 en S310, y estimar una resistencia interna convertida (es decir, normalizada) a una temperatura de referencia usando el filtro adaptativo 210 basándose en los valores introducidos en S320. En algunas realizaciones, la temperatura de referencia puede ser una temperatura ambiente (por ejemplo, 25 °C). En algunas realizaciones, la corriente de la batería 110 puede ser una corriente de carga o descarga de la batería 110 medida por un sensor de corriente (por ejemplo, 140 en la figura 1). En algunas realizaciones, el voltaje de la batería 110 puede ser un voltaje de una celda de batería. En algunas realizaciones, el voltaje de la batería 110 puede ser un voltaje de celda promedio, y el voltaje de celda promedio puede ser un valor promedio de los voltajes de una pluralidad de celdas de batería. En algunas realizaciones, el voltaje de la batería 110 puede ser una suma de voltajes de la pluralidad de celdas de batería. El voltaje de circuito abierto de la batería 110 puede ser un valor convertido a partir de un estado de carga promedio de la batería 110. En algunas realizaciones, la temperatura de la batería 110 puede ser una temperatura medida por un sensor de temperatura (por ejemplo, 130 en la figura 1). En algunas realizaciones, la temperatura de la batería 110 puede ser una temperatura promedio que es un valor promedio de las temperaturas medidas por una pluralidad de sensores de temperatura.

[0065] El procesador 150 puede estimar una resistencia interna a la temperatura de referencia usando el filtro adaptativo 210 basándose en una relación de corrección. En algunas realizaciones, la relación de corrección es un valor para convertir una resistencia a la temperatura medida en la resistencia a la temperatura de referencia, y puede definirse como, por ejemplo, una relación de la resistencia a una temperatura actual y la resistencia convertida a la temperatura de referencia como en la Ecuación 1.

[0067] Ecuación 1

[0070]

[0073] En la Ecuación 1,Ro*es la resistencia a la temperatura de referencia,r(T)es la relación de corrección a la temperatura T, yRo(T)es la resistencia a la temperatura T.

[0075] En algunas realizaciones, puede almacenarse una relación de correspondencia entre la temperatura y la relación de corrección como se muestra en la figura 4. Es decir, puede almacenarse una pluralidad de relaciones de corrección correspondientes respectivamente a una pluralidad de temperaturas. Por ejemplo, la relación de correspondencia puede almacenarse en forma de una tabla de consulta. En algunas realizaciones, una memoria (por ejemplo, 160 en la figura 1) del sistema de gestión de batería puede almacenar la relación de correspondencia. La relación de correspondencia entre la temperatura y la relación de corrección mostrada en la figura 4 es un ejemplo, y el valor de la relación de corrección de acuerdo con la temperatura puede definirse, por ejemplo, a través de experimentos. Como se muestra en la figura 4, la relación de corrección puede ser 1 a la temperatura de referencia (por ejemplo, 25 °C), y disminuir a medida que aumenta la temperatura. En consecuencia, la resistencia a una temperatura inferior a la temperatura de referencia puede ser mayor que la resistencia a la temperatura de referencia, y la resistencia a una temperatura superior a la temperatura de referencia puede ser menor que la resistencia a la temperatura de referencia.

[0076] Haciendo referencia a la figura 5, un modelo de circuito equivalente de la batería incluye una fuente de voltaje de circuito abierto 510, una resistencia en serie 520 y un circuito en paralelo RC.

[0078] La fuente de voltaje de circuito abierto 510 simula un voltaje de circuito abierto, que es un voltaje entre unos electrodos positivo y negativo de una batería estabilizada electroquímicamente. El voltaje de circuito abierto puede determinarse basándose en un estado de carga (SOC) de la batería 110 y puede tener una relación funcional no linealOCV = f(SOC)con el SOC. En algunas realizaciones, puede almacenarse una relación de correspondencia entre el voltaje de circuito abierto de la batería 110 y el SOC. Por ejemplo, la relación de correspondencia puede almacenarse en forma de una tabla de consulta. En algunas realizaciones, una memoria (por ejemplo, 160 en la figura 1) del sistema de gestión de batería puede almacenar la relación de correspondencia. En algunas otras realizaciones, la relación de correspondencia entre el voltaje de circuito abierto de la batería 110 y el SOC puede almacenarse por temperatura. En consecuencia, el procesador 150 puede hacer referencia a la relación de correspondencia almacenada en la memoria 160 para determinar el voltaje de circuito abierto asociado con el SOC.

[0080] En algunas realizaciones, el procesador 150 puede determinar el SOC de la batería 110 basándose en el voltaje de la batería 110, la corriente de la batería 110 o la temperatura de la batería 110. El procesador 150 puede determinar el SOC usando uno cualquiera de diversos métodos conocidos, y la presente invención no se limita a un método para determinar el SOC.

[0082] La resistencia en serie 520 simula una resistencia interna de la batería 110 que representa una caída de voltaje dentro de la batería 110 debido a una corriente que fluye a través de la batería 110, y representa un cambio instantáneo en un voltaje de terminal de la batería debido a la corriente que fluye a través de la batería 110. El circuito en paralelo RC simula un cambio transitorio en un voltaje de polarización (es decir, un sobrepotencial) reflejado en el voltaje de terminal de batería e incluye una resistencia 531 y un condensador 532 conectados en paralelo.

[0083] En el modelo de circuito equivalente, el voltaje de terminal de bateríaVpuede darse como en la Ecuación 2. En algunas realizaciones, el voltaje de terminal de bateríaVpuede ser un voltaje de una celda de batería o un voltaje de celda promedio.

[0085] Ecuación 2

[0088]

[0091] En la Ecuación 2,Roes una resistencia de la resistencia interna (resistencia óhmica) 520,Ries una resistencia de la resistencia 531 del circuito en paralelo RC,Ties una constante de tiempo del circuito en paralelo RC,Ies la corriente de la batería 110, y OCV es el voltaje de circuito abierto.

[0093] Haciendo referencia de nuevo a la figura 2 y la figura 3, el procesador 150 calcula un estado de resistencia basándose en la resistencia interna de la batería 110, que es estimado por el filtro adaptativo 210 usando el módulo de cálculo de estado de resistencia 220, y una resistencia de comienzo de vida útil (BOL) a la temperatura de referencia en S330. La resistencia de BOL puede ser una resistencia interna cuando la batería está en un estado de BOL. La resistencia de BOL puede variar dependiendo de la temperatura de la batería, y el procesador 150 puede almacenar la resistencia de BOL a la temperatura de referencia. En algunas realizaciones, el procesador 150 puede almacenar la resistencia de BOL a la temperatura de referencia en una memoria (por ejemplo, 160 en la figura 1) del sistema de gestión de batería.

[0095] En algunas realizaciones, el procesador 150 puede estimar el estado de resistencia (por ejemplo, la resistencia de estado de salud (SOHR)) como un valor obtenido restando, del 100 %, una relación de un aumento en la resistencia interna en comparación con la resistencia de BOL, como en la Ecuación 3. Un estado de resistencia de este tipo puede denominarse estado de deterioro de resistencia.

[0097] Ecuación 3

[0099] Rn Rfím

[0101] SOHR[%] = 100 - ■ 100

[0103] °B O L

[0105] En la Ecuación 3,Roes la resistencia interna estimada de la batería, yRboles la resistencia de BOL a la temperatura de referencia.

[0107] De acuerdo con las realizaciones descritas anteriormente, la resistencia interna convertida a la temperatura de referencia puede estimarse introduciendo información medida desde la batería en el filtro adaptativo 210. Además, debido a que la resistencia interna estimada se compara con la resistencia de BOL a la temperatura de referencia para determinar cuánto se deteriora la resistencia interna estimada, el estado de resistencia puede estimarse de forma precisa independientemente de un cambio en la temperatura de la batería.

[0109] A continuación, se describe un ejemplo de un método de estimación de una resistencia interna usando el filtro adaptativo 210 con referencia a la figura 6. En algunas realizaciones, puede usarse un filtro de mínimos cuadrados recursivos (RLS) como el filtro adaptativo 210. En lo sucesivo en el presente documento, el filtro adaptativo 210 se describe como el filtro de RLS.

[0111] La figura 6 es un diagrama de flujo que muestra un método para estimar una resistencia interna en un sistema de gestión de batería de acuerdo con una realización.

[0113] Un procesador 150 convierte un voltaje de terminal de batería V en un modelo de circuito equivalente basándose en una temperatura de referencia para estimar una resistencia interna convertida a la temperatura de referencia. En este caso, la Ecuación 2 puede convertirse en la Ecuación 4.

[0115] Ecuación 4

[0118]

[0121] En la Ecuación 4,Ro*es una resistencia en la que se convierte la resistencia interna a la temperatura de referencia, R i* es una resistencia en la que se convierte una resistencia de un circuito en paralelo RC a la temperatura de referencia, yres una relación de corrección.

[0123] La Ecuación 4 puede expresarse como la Ecuación 5.

[0125] Ecuación 5

[0128]

[0131] Cuando la Ecuación 5 se expresa como una ecuación matricial tal como la Ecuación 6, una observación, es decir., una salida de sistemayken el tiempo k que indica un tiempo actual puede expresarse como en la Ecuación 7, un parámetro de estimación puede expresarse como en la Ecuación 8, y una matriz de observaciónHken el tiempokpuede expresarse como en la Ecuación 9. En consecuencia, el procesador 150 introduce la salida de sistemaykmedida en el tiempo k y la matriz de observaciónHken el filtro adaptativo 210 en S610.

[0133] Ecuación 6

[0136]

[0139] Ecuación 7

[0142]

[0145] Ecuación 8

[0148]

[0151] Ecuación 9

[0154] rdlkdVk

[0155] dt d t .

[0157] En las Ecuaciones 7 y 9,Vkes un voltaje de la batería (por ejemplo, voltaje de celda promedio) medido en el tiempo k,OCVkes un voltaje de circuito abierto estimado basándose en SOC en el tiempo k, eIkes una corriente de la batería medida (por ejemplo, una corriente medida por un sensor de corriente) en el tiempo k. Como se muestra en la Ecuación 9, una corriente obtenida reflejando la relación de corrección r en la corrienteIkde la batería 110 puede usarse para estimar la resistencia interna convertida a la temperatura de referencia.

[0159] El filtro adaptativo 210 calcula una gananciaKken S620. En algunas realizaciones, el filtro adaptativo 210 puede calcular la gananciaKkpara minimizar una función de coste que se determina basándose en un factor de olvido y un error entre la observación, es decir., el voltaje de la batería medido en el tiempo k y el voltaje de la batería estimado basándose en la Ecuación 6. En algunas realizaciones, la función de coste puede determinarse basándose en un error de mínimos cuadrados ponderado por el factor de olvido. Por ejemplo, el filtro adaptativo 210 puede calcular la gananciaKkcomo en la Ecuación 10.

[0161] Ecuación 10

[0164]

[0167] En la Ecuación 10,Pk-irepresenta una covarianza, yArepresenta el factor de olvido. En algunas realizaciones, la covarianzaPk-ipuede ser un valor actualizado en el tiempo k - 1 como en la Ecuación 14.

[0169] El filtro adaptativo 210 estima la salida de sistema en el tiempo k basándose en el parámetro de estimación en el tiempo k - 1 en S630. La salida de sistema estimada puede darse como, por ejemplo, en la Ecuación 11. Además, el filtro adaptativo 210 calcula un error entre la salida de sistemaykreal y la salida estimada en el tiempoken S630. El error puede darse como, por ejemplo, en la Ecuación 12. En consecuencia, el filtro adaptativo 210 actualiza el parámetro de estimación en el tiempokreflejando la ganancia en el error en S640. Por ejemplo, el filtro adaptativo 210 puede actualizar el parámetro de estimación como en la Ecuación 13.

[0171] Ecuación 11

[0174]

[0177] Ecuación 12

[0180]

[0183] Ecuación 13

[0186]

[0189] El filtro adaptativo 210 calcula la resistencia Ro* en la que se convierte la resistencia interna a la temperatura de referencia, basándose en el parámetro de estimación actualizado en S650.

[0191] Al mismo tiempo, para el cálculo de las Ecuaciones 10 y 13, pueden predefinirse un valor inicial del parámetro de estimación cuando k es 0 y un valor inicialPode la covarianza.

[0193] A continuación, el filtro adaptativo 210 actualiza un factor que va a usarse en el tiempo k 1 en S660. En algunas realizaciones, el filtro adaptativo 210 puede actualizar la covarianzaPkque va a usarse en el tiempo k 1. Por ejemplo, el filtro adaptativo 210 puede actualizar la covarianzaPkcomo en la Ecuación 14. En algunas realizaciones, el filtro adaptativo 210 puede actualizar adicionalmente el factor de olvido A. Por ejemplo, el filtro adaptativo 210 puede actualizar el factor de olvidoAbasándose en el error calculado previamente.

[0195] Ecuación 14

[0198]

[0201] A través de un proceso de este tipo, el filtro de RLS estima la resistenciaRoen la que se convierte la resistencia interna a la temperatura de referencia en cada tiempo k, actualiza los factores que van a usarse para la estimación (por ejemplo, la covarianza, el factor de olvido), y proporciona los factores actualizados a la estimación en un siguiente tiempo k 1. En consecuencia, cuando la estimación de la resistencia interna no se completa en S670, el filtro adaptativo 210 puede continuar la estimación en el siguiente tiempo en S680.

[0203] El método de estimación de resistencia interna descrito con referencia a la figura 6 es un ejemplo del uso del filtro de RLS como el filtro adaptativo 210, y la presente invención no se limita a ello.

[0205] De acuerdo con las realizaciones descritas anteriormente, cuando se estima la resistencia interna introduciendo información medida desde la batería en el filtro adaptativo 210, puede estimarse la resistencia interna convertida a la temperatura de referencia. Además, debido a que el estado de resistencia se estima comparando la resistencia interna estimada con la resistencia de BOL a la temperatura de referencia, puede compensarse un cambio en la resistencia debido a la temperatura. Es decir, el estado de resistencia puede estimarse basándose en la temperatura de referencia independientemente de la temperatura actual de la batería.

[0207] En algunas realizaciones, el procesador (por ejemplo, 150 de la figura 1) puede realizar un cálculo en un programa para ejecutar el método de estimación de estado de resistencia o el método de estimación de resistencia interna descrito anteriormente. Un programa para ejecutar el método de estimación de estado de resistencia o el método de estimación de resistencia interna puede cargarse en la memoria. La memoria puede ser la misma memoria que una memoria (por ejemplo, 160 en la figura 1) para almacenar una tabla o una memoria separada. El programa puede incluir instrucciones para hacer que el procesador 150 realice el método de estimación de estado de resistencia o el método de estimación de resistencia interna cuando se carga en una memoria. Es decir, el procesador puede realizar una operación para el método de estimación de estado de resistencia o el método de estimación de resistencia interna ejecutando la instrucción del programa.

[0209] Aunque la invención se ha descrito en relación con lo que se considera actualmente que son realizaciones prácticas, ha de entenderse que la invención no se limita a las realizaciones divulgadas. Por el contrario, pretende cubrir diversas modificaciones que están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un aparato de batería (100) que comprende:

una batería (110);

una memoria (160) configurada para almacenar una pluralidad de relaciones de corrección correspondientes respectivamente a una pluralidad de temperaturas; y

un procesador (150) configurado para:

estimar una resistencia interna de la batería (110) a una temperatura de referencia basándose en un voltaje medido de la batería, una corriente medida de la batería, un voltaje de circuito abierto de la batería y una temperatura medida de la batería, en donde la estimación se hace al:

extraer una relación de corrección correspondiente a la temperatura medida de entre la pluralidad de relaciones de corrección; y

estimar la resistencia interna a la temperatura de referencia basándose en el voltaje medido, la corriente medida, el voltaje de circuito abierto y la relación de corrección; y

estimar un estado de resistencia de la batería (110) basándose en la resistencia interna y una resistencia de comienzo de vida útil, BOL, a la temperatura de referencia cuando la batería (110) está en un estado de BOL; en donde el procesador (150) está configurado para estimar la resistencia interna a la temperatura de referencia basándose en un filtro adaptativo que usa una observación que incluye el voltaje medido y el voltaje de circuito abierto, un parámetro de estimación que incluye la resistencia interna y una matriz de observación que incluye la corriente medida y la relación de corrección cuantificando un aumento en la resistencia interna a la temperatura de referencia en comparación con la resistencia de BOL a la temperatura de referencia.

2. El aparato de batería (100) de la reivindicación 1, en donde la relación de corrección es un valor para convertir una resistencia a la temperatura medida en una resistencia a la temperatura de referencia.

3. El aparato de batería (100) de la reivindicación 1, en donde el procesador (150) está configurado para estimar la resistencia interna a la temperatura de referencia basándose en el voltaje medido, una corriente obtenida reflejando la relación de corrección en la corriente medida y el voltaje de circuito abierto;

en donde la relación de corrección se refleja en la corriente medida en la matriz de observación.

4. El aparato de batería (100) de la reivindicación 1, en donde el filtro adaptativo incluye un filtro de mínimos cuadrados recursivos, RLS.

5. El aparato de batería (100) de la reivindicación 1, en donde el procesador (150) está configurado para estimar un estado de carga de la batería (110) y estimar el voltaje de circuito abierto basándose en el estado de carga.

6. Un método para estimar un estado de resistencia de una batería (100), comprendiendo el método:

estimar (S310) una resistencia interna de la batería a una temperatura de referencia basándose en un voltaje medido de la batería, una corriente medida de la batería, un voltaje de circuito abierto de la batería y una temperatura medida de la batería, en donde estimar la resistencia interna incluye:

extraer una relación de corrección correspondiente a la temperatura medida de entre una pluralidad de relaciones de corrección correspondientes respectivamente a una pluralidad de temperaturas; y estimar la resistencia interna a la temperatura de referencia basándose en el voltaje medido, la corriente medida, el voltaje de circuito abierto y la relación de corrección; y

estimar (S330) el estado de resistencia de la batería basándose en la resistencia interna y una resistencia de comienzo de vida útil, BOL, a una temperatura de referencia cuando la batería está en un estado de BOL; en donde la estimación de la resistencia interna a la temperatura de referencia basándose en un filtro adaptativo usa una observación que incluye el voltaje medido y el voltaje de circuito abierto, un parámetro de estimación que incluye la resistencia interna y una matriz de observación que incluye la corriente medida y la relación de corrección cuantificando un aumento en la resistencia interna a la temperatura de referencia en comparación con la resistencia de BOL a la temperatura de referencia.

7. El método de la reivindicación 6, en donde la relación de corrección es un valor para convertir una resistencia a la temperatura medida en una resistencia a la temperatura de referencia.

8. El método de la reivindicación 6, en donde estimar la resistencia interna incluye estimar la resistencia interna a la temperatura de referencia basándose en el voltaje medido, una corriente obtenida reflejando la relación de corrección en la corriente medida y el voltaje de circuito abierto, en donde la relación de corrección se refleja en la corriente medida en la matriz de observación.

9. Un programa configurado para ser ejecutado por un procesador (150) de un aparato de batería (100) y almacenarse en un medio de registro, en donde el programa hace que el procesador (150) ejecute todas las etapas del método de la reivindicación 6.