ES3058161T3 - Battery diagnosing apparatus and method - Google Patents

Battery diagnosing apparatus and method

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ES3058161T3 ES21892380T ES21892380T ES3058161T3 ES 3058161 T3 ES3058161 T3 ES 3058161T3 ES 21892380 T ES21892380 T ES 21892380T ES 21892380 T ES21892380 T ES 21892380T ES 3058161 T3 ES3058161 T3 ES 3058161T3
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Yoon-Jung Bae
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un dispositivo de diagnóstico de batería según una realización de la presente invención comprende: una unidad de generación de perfiles configurada para adquirir un perfil de batería que representa una relación de correspondencia entre un voltaje y una capacidad de una batería, y para generar un perfil diferencial que representa una relación de correspondencia entre el voltaje y una capacidad diferencial para el voltaje sobre la base del perfil de batería obtenido; y una unidad de control configurada para recibir el perfil diferencial de la unidad de generación de perfiles, determinar un pico objetivo en el perfil diferencial, comparar un voltaje de un pico de referencia de un perfil de referencia preestablecido con un voltaje del pico objetivo determinado con respecto a la batería, y determinar si se genera o no una reacción secundaria para la batería sobre la base de un resultado de la comparación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Aparato y método de diagnóstico de batería
[0003] Campo técnico
[0004] La presente solicitud reivindica prioridad de la solicitud de patente coreana n.º 10-2020-0152317, presentada el 13 de noviembre de 2020 en la república de Corea.
[0005] La presente divulgación se refiere a un aparato y método de diagnóstico de batería, y más particularmente, a un aparato y método de diagnóstico de batería capaz de diagnosticar si se produce una reacción secundaria en una batería.
[0006] Antecedentes de la técnica
[0007] Recientemente, la demanda de productos electrónicos portátiles tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos portátiles ha aumentado drásticamente, y se han desarrollado en serio vehículos eléctricos, baterías de almacenamiento de energía, robots, satélites y similares. Por consiguiente, se están estudiando activamente las baterías de alto rendimiento que permiten la carga y descarga repetidas.
[0008] Las baterías comercialmente disponibles en la actualidad incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de hidrógeno de níquel, baterías de níquel-zinc, baterías de litio y similares. Entre las mismas, las baterías de litio están en el centro de atención ya que casi no presentan 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.
[0009] Una batería de este tipo puede degradarse gradualmente debido a que se produce una reacción secundaria cuando la batería se expone a temperaturas bajas o altas durante un tiempo prolongado o cuando se repiten la carga y la descarga.
[0010] La reacción secundaria puede tener lugar en los electrodos positivo y negativo de la batería, y existen diversas causas. Por lo tanto, para aumentar la vida útil de la batería, es importante comprobar si se produce una reacción secundaria de la batería y cuál es la causa de la ocurrencia, y controlar adecuadamente la condición de uso de la batería en consecuencia.
[0011] El documento US2016061908 divulga un sistema de medición de capacidad de batería secundaria que incluye un convertidor de datos, un ordenador SOC y un ordenador de capacidad máxima. El convertidor de datos determina una curva característica de derivada parcial de la derivada capacidad-tensión, indicando la curva característica de derivada parcial de la derivada capacidad-tensión, a partir de un conjunto de datos históricos de valores medidos secuencialmente en el tiempo de tensión y corriente. El ordenador de SOC calcula una diferencia entre la curva característica de derivada parcial y una curva de derivada de referencia que indica una característica de referencia de la derivada de capacidad-tensión, y ajusta la curva característica de derivada parcial a la curva de derivada de referencia reduciendo la diferencia para estimar un SOC. El ordenador de capacidad máxima estima un valor máximo de capacidad, a partir de la curva característica derivada parcial y la curva derivada de referencia. La curva derivada de referencia viene dada por un complejo de primera y segunda curvas derivadas características derivadas respectivamente de materiales de electrodo positivo y negativo.
[0012] Divulgación
[0013] Problema técnico
[0014] 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 método de diagnóstico de batería capaz de controlar una condición de uso optimizada para una batería al diagnosticar si se produce una reacción secundaria en la batería y cuál es la causa de la reacción secundaria generada.
[0015] 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 ilustrativas de la presente divulgación. También, se entenderá que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse mediante los medios mostrados en las reivindicaciones adjuntas, y mediante combinaciones de los mismos.
[0016] Solución técnica
[0017] La presente invención resuelve el problema mencionado anteriormente mediante un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 y un método correspondiente en la reivindicación 10. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones adicionales. Las realizaciones, aspectos o ejemplos adicionales no reivindicados también se presentan en la descripción para la mejor comprensión de la invención.
[0018] Un aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación puede comprender: una unidad de generación de perfil configurada para obtener un perfil de batería que representa una relación correspondiente entre tensión y capacidad de una batería, y generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la tensión y una capacidad diferencial respecto a la tensión basándose en el perfil de batería obtenido; y una unidad de control configurada para recibir el perfil diferencial de la unidad de generación de perfil, determinar un pico objetivo en el perfil diferencial, comparar tensiones del pico objetivo determinado y un pico de criterio de un perfil de criterio preestablecido para la batería, y determinar si se produce una reacción secundaria en la batería basándose en el resultado de la comparación.
[0019] La unidad de control puede configurarse para comparar tensiones del pico de criterio y del pico objetivo, y determinar si se produce una reacción secundaria en el electrodo negativo o una reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería de acuerdo con el resultado de la comparación.
[0020] La unidad de control puede configurarse para determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo en la batería, cuando la tensión del pico objetivo supera la tensión del pico de criterio.
[0021] La unidad de control puede configurarse para determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería, cuando la tensión del pico objetivo es menor que la tensión del pico de criterio.
[0022] La unidad de control puede configurarse para determinar si un electrolito incluido en la batería está parcialmente descompuesto, cuando se determina que se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo o la reacción secundaria en el electrodo positivo.
[0023] La unidad de control puede configurarse para cambiar una condición de uso que incluye al menos uno de una tasa de carga C, un SOC disponible y una temperatura límite superior para la batería, cuando se determina que se produce una reacción secundaria en la batería.
[0024] La unidad de control puede configurarse para reducir un límite superior de la tasa de carga C para la batería, cuando se determina que la reacción secundaria se produce en el electrodo negativo.
[0025] La unidad de control puede configurarse para reducir un límite superior del SOC disponible para la batería, cuando se determina que la reacción secundaria se produce en el electrodo positivo.
[0026] La unidad de control puede configurarse para reducir la temperatura límite superior para la batería, cuando se determina que se produce la reacción secundaria en la batería.
[0027] La unidad de control puede configurarse para determinar el pico objetivo en una sección de tensión predeterminada basándose en la tensión del pico de criterio en el perfil diferencial.
[0028] Un paquete de batería de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación puede comprender el aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación.
[0029] Un dispositivo de inspección de batería de acuerdo con otro aspecto más de la presente divulgación puede comprender el aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación.
[0030] Un método de diagnóstico de batería de acuerdo con otro aspecto más de la presente divulgación puede comprender: una etapa de obtención del perfil de batería para obtener un perfil de batería que representa una relación correspondiente entre tensión y capacidad de una batería; una etapa de generación del perfil diferencial para generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la tensión y una capacidad diferencial respecto a la tensión basándose en el perfil de batería obtenido en la etapa de obtención del perfil de batería; una etapa de determinación del pico objetivo para determinar un pico objetivo en el perfil diferencial generado en la etapa de generación del perfil diferencial; una etapa de comparación de tensión para comparar tensiones del pico objetivo determinado y de un pico de criterio de un perfil de criterio preestablecido para la batería; y una etapa de determinar ocurrencia de reacción secundaria para determinar si se produce una reacción secundaria en la batería basándose en el resultado de comparación de la etapa de comparación de tensión.
[0031] Efectos ventajosos
[0032] De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, existe la ventaja de que es posible diagnosticar rápidamente si se produce una reacción secundaria en una batería y cuál es el tipo de reacción secundaria, basándose en el comportamiento de un pico incluido en el diferencial perfil.
[0033] Además, de acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, existe una ventaja en que la esperanza de vida de la batería puede aumentarse estableciendo una condición de uso apropiada para la batería en la que se produce la reacción secundaria.
[0034] Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y los expertos en la materia entenderán claramente otros efectos no mencionados a partir de la descripción de las reivindicaciones. Descripción de los dibujos
[0035] 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 interpreta como limitada a los dibujos.
[0036] La FIG.1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0037] La FIG. 2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un primer perfil diferencial y un perfil de criterio de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0038] La FIG.3 es un diagrama que muestra esquemáticamente un segundo perfil diferencial y el perfil de criterio de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0039] La FIG.4 es un diagrama que muestra esquemáticamente un perfil de batería que corresponde al primer perfil diferencial de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0040] La FIG.5 es un diagrama que muestra esquemáticamente un perfil de batería que corresponde al segundo perfil diferencial de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0041] La FIG.6 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método de diagnóstico de batería de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
[0042] Mejor modo
[0043] Debe entenderse que los términos usados en la memoria descriptiva y en 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 aspectos técnicos de la presente divulgación sobre la base del principio en que se permite que el inventor defina términos apropiadamente para la mejor explicación.
[0044] Adicionalmente, al describir la presente divulgación, cuando se considera que una descripción detallada de elementos o funciones conocidos relevantes hace que la materia objeto clave de la presente divulgación sea ambigua, se omite la descripción detallada en el presente documento.
[0045] Los términos que incluyen el número ordinal tal 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 una porción como "que comprende" o "que incluye" cualquier elemento, significa que la porción puede incluir otros elementos, además, sin excluir otros elementos, a menos que se indique específicamente lo contrario.
[0046] Además, términos tales como una unidad de control descrita en la memoria descriptiva significan una unidad que procesa al menos una función u operación, que puede implementarse como hardware o software, o una combinación de hardware y software.
[0047] Además, a lo largo de la memoria descriptiva, cuando se hace referencia a una porción como que está "conectada" a otra porción, no se limita al caso de que estén "conectadas directamente", sino que también incluye el caso donde están "conectadas indirectamente" con otro elemento interpuesto entre medio.
[0048] En lo sucesivo en el presente documento, se describirán en detalle las realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos.
[0049] La FIG.1 es un diagrama que muestra esquemáticamente un aparato de diagnóstico de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0050] Haciendo referencia a la FIG.1, el aparato de diagnóstico de batería 100 puede incluir una unidad de generación de perfil 110 y una unidad de control 120.
[0051] La unidad de generación de perfil 110 puede estar configurada para obtener un perfil diferencial para un perfil de batería que representa una relación correspondiente entre tensión y capacidad de la batería.
[0052] En el presente documento, la batería consiste en una celda independiente físicamente separable que tiene un terminal de electrodo negativo y un terminal de electrodo positivo. Por ejemplo, una celda de polímero de litio de tipo bolsa puede considerarse como una batería.
[0053] Por ejemplo, el perfil de batería obtenido por la unidad de generación de perfil 110 puede ser un perfil generado de modo que se mapean la tensión y capacidad correspondientes de la batería.
[0054] La unidad de generación de perfil 110 puede configurarse para generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la tensión y una capacidad diferencial respecto a la tensión basándose en el perfil de batería obtenido.
[0055] La unidad de generación de perfil 110 puede calcular una capacidad diferencial (dQ/dV) diferenciando la capacidad de batería basándose en la tensión de la batería. Además, la unidad de generación de perfil 110 puede generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la tensión y la capacidad diferencial mapeando la tensión y la capacidad diferencial de la batería correspondiente entre sí.
[0056] La FIG.2 es un diagrama que muestra esquemáticamente un primer perfil diferencial DP1 y un perfil de criterio R de acuerdo con una realización de la presente divulgación. La FIG.3 es un diagrama que muestra esquemáticamente un segundo perfil diferencial DP2 y el perfil de criterio R de acuerdo con una realización de la presente divulgación. Por ejemplo, haciendo referencia a las FIGS.2 y 3, el primer perfil diferencial DP1 y el segundo perfil diferencial DP2 generados por la unidad de generación de perfil 110 pueden expresarse como un gráfico X-Y en el caso donde X se establece para la tensión e Y se establece para la capacidad diferencial.
[0057] La unidad de control 120 puede estar configurada para recibir el perfil diferencial desde la unidad de generación de perfil 110.
[0058] Por ejemplo, la unidad de control 120 y la unidad de generación de perfil 110 pueden conectarse entre sí para posibilitar la comunicación. La unidad de generación de perfil 110 puede transmitir el perfil diferencial generado a la unidad de control 120, y la unidad de control 120 puede recibir el perfil diferencial desde la unidad de generación de perfil 110.
[0059] La unidad de control 120 puede configurarse para determinar un pico objetivo en el perfil diferencial.
[0060] Específicamente, el perfil diferencial puede incluir una pluralidad de picos. En este punto, el pico es un punto en el que una tasa de cambio instantáneo de la capacidad diferencial con respecto a la tensión es 0, y puede ser un punto en el que la tasa de cambio instantáneo con respecto al pico cambia de positivo a negativo. Es decir, el pico puede ser un punto que tiene una forma convexa hacia arriba en el perfil diferencial.
[0061] La unidad de control 120 puede determinar uno cualquiera de la pluralidad de picos incluidos en el perfil diferencial como un pico objetivo.
[0062] Preferiblemente, la unidad de control 120 puede configurarse para determinar el pico objetivo dentro de una sección de tensión predeterminada basándose en la tensión del pico de criterio RP en el perfil diferencial. Por ejemplo, la unidad de control 120 puede determinar el pico objetivo dentro del rango de -0,1 V a 0,1 V basándose en la tensión del pico de criterio RP. Es decir, si la tensión del pico de criterio RP es 3,45 V, es posible determinar el pico objetivo dentro de la sección de 3,35 V a 3,55 V.
[0063] Por ejemplo, en la realización de la FIG.2, la unidad de control 120 puede determinar una pluralidad de picos en el primer perfil diferencial DP1. Además, la unidad de control 120 puede determinar un primer pico objetivo TP1 incluido en la sección de tensión predeterminada basándose en la tensión del pico de criterio RP entre la pluralidad de picos determinados.
[0064] Como otro ejemplo, en la realización de la FIG.3, la unidad de control 120 puede determinar una pluralidad de picos en el segundo perfil diferencial DP2. Además, la unidad de control 120 puede determinar un segundo pico objetivo TP2 incluido en la sección de tensión predeterminada basándose en la tensión del pico de criterio RP entre la pluralidad de picos determinados.
[0065] La unidad de control 120 puede configurarse para comparar las tensiones del pico de criterio RP del perfil de criterio R preestablecido para la batería y el pico objetivo determinado.
[0066] Es decir, la unidad de control 120 puede comparar las tensiones correspondientes al pico de criterio RP y la tensión correspondiente al pico objetivo.
[0067] Preferiblemente, la unidad de control 120 puede determinar si la tensión del pico objetivo es diferente de la tensión del pico de criterio RP en una tensión de criterio preestablecida o más. Por ejemplo, cuando se miden la tensión y la capacidad de la batería, puede producirse un error entre la tensión del pico objetivo y una tensión real debido a un error de medición provocado por ruido o similares. Por consiguiente, la unidad de control 120 puede determinar si la tensión del pico objetivo es mayor que la tensión del pico de criterio RP por la tensión de criterio o menor que la tensión del pico de criterio RP por la tensión de criterio, en consideración del error.
[0068] Por ejemplo, en la realización de la FIG.2, la unidad de control 120 puede comparar las tensiones del pico de criterio RP y el primer pico objetivo TP1 para determinar si la tensión del primer pico objetivo TP1 es mayor que la tensión del pico de criterio RP.
[0069] Como otro ejemplo, en la realización de la FIG.3, la unidad de control 120 puede comparar las tensiones del pico de criterio RP y el segundo pico objetivo TP2 para determinar si la tensión del segundo pico objetivo TP2 es menor que la tensión del pico de criterio RP.
[0070] La unidad de control 120 puede configurarse para determinar si se produce una reacción secundaria en la batería basándose en el resultado de la comparación.
[0071] Específicamente, la unidad de control 120 puede configurarse para determinar si se produce una reacción secundaria en el electrodo negativo o una reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería de acuerdo con el resultado de la comparación entre las tensiones del pico de criterio y el pico objetivo.
[0072] Más específicamente, cuando la tensión del pico objetivo supera la tensión del pico de criterio, la unidad de control 120 puede configurarse para determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo en la batería. A la inversa, cuando la tensión del pico objetivo es menor que la tensión del pico de criterio, la unidad de control 120 puede configurarse para determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería. Por ejemplo, en la realización de la FIG.2, la tensión del primer pico objetivo TP1 puede superar la tensión del pico de criterio RP. Por lo tanto, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo en la batería correspondiente al primer perfil diferencial DP1.
[0073] Como otro ejemplo, en la realización de la FIG.3, la tensión del segundo pico objetivo TP2 puede ser menor que la tensión del pico de criterio RP. Por lo tanto, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería correspondiente al segundo perfil diferencial DP2.
[0074] El aparato de diagnóstico de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de diagnosticar de forma rápida y no destructiva si se produce una reacción secundaria en la batería y cuál es el tipo de reacción secundaria (la reacción secundaria en el electrodo positivo o la reacción secundaria en el electrodo negativo), basándose en el comportamiento de un pico incluido en el perfil diferencial.
[0075] Mientras tanto, la unidad de control 120 proporcionada en el aparato de diagnóstico de batería 100 puede incluir opcionalmente un procesador, un circuito integrado específico de la aplicación (ASIC), otro conjunto de chips, un circuito lógico, un registro, un módem de comunicación y un dispositivo de procesamiento de datos, y similares, conocidos en la técnica para ejecutar diversas lógicas de control realizadas en la presente divulgación. Además, cuando la lógica de control se implementa en software, la unidad de control 120 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 de control 120. La memoria puede proporcionarse dentro o fuera de la unidad de control 120, y puede conectarse a la unidad de control 120 por diversos medios bien conocidos.
[0076] Además, el aparato de diagnóstico de batería 100 puede incluir además una unidad de almacenamiento 130. La unidad de almacenamiento 130 puede almacenar datos o programas necesarios para la operación y función de cada componente del aparato de diagnóstico de batería 100, datos generados en el proceso de realización de la operación o función, o similares. La clase de unidad de almacenamiento 130 no está particularmente limitada siempre que sea un medio de almacenamiento de información conocido que pueda registrar, borrar, actualizar y leer datos. Como un ejemplo, los medios de almacenamiento de información pueden incluir RAM, memoria flash, ROM, EEPROM, registros y similares. Además, la unidad de almacenamiento 130 puede almacenar códigos de programa en los que se definan procesos ejecutables por la unidad de control 120.
[0077] Por ejemplo, la unidad de almacenamiento 130 puede almacenar el perfil de batería obtenido por la unidad de generación de perfil 110 y el perfil diferencial generado por la unidad de generación de perfil 110. Además, la unidad de control 120 puede recibir directamente el perfil diferencial desde la unidad de generación de perfil 110, o puede acceder a la unidad de almacenamiento 130 para obtener el perfil diferencial.
[0078] En lo sucesivo, cuando se determina que se produce una reacción secundaria en la batería, se describirá el contenido de la unidad de control 120 para diagnosticar específicamente la causa de la reacción secundaria que se produce en la batería.
[0079] Cuando se determina que se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo, la unidad de control 120 puede configurarse para determinar si parte del electrolito contenido en la batería se descompone.
[0080] Específicamente, la unidad de control 120 puede determinar si la reacción secundaria en el electrodo negativo se produce ya que parte del electrolito contenido en la batería se reduce y se descompone.
[0081] Como una realización para la reacción secundaria en el electrodo negativo, la unidad de control 120 puede configurarse para determinar si parte del electrolito se descompone de modo que el litio se precipita sobre el electrodo negativo de la batería. Es decir, cuando se determina que la reacción secundaria se produce en el electrodo negativo, la unidad de control 120 puede configurarse para determinar si el litio se precipita sobre el electrodo negativo de la batería.
[0082] Cuando la tensión del pico objetivo supera la tensión del pico de criterio RP, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo en la batería y la reacción secundaria en el electrodo negativo es provocada por el revestimiento de litio debido a la descomposición por reducción de algo del electrolito.
[0083] Específicamente, cuando se produce el revestimiento de litio en el electrodo negativo de la batería, la capacidad del electrodo negativo puede perderse en una sección de SOC alto (por ejemplo, sección de SOC del 90 % al 100 %) de la batería. Es decir, se precipita litio metálico sobre el electrodo negativo de la batería, de modo que la capacidad del electrodo negativo puede perderse en la sección de SOC alto. En este caso, para la compensación de tensión (para mantener la tensión de la batería), cuando se carga la batería, la capacidad de la sección de SOC bajo (por ejemplo, sección de SOC del 0 % al 10 %) del electrodo negativo de la batería puede usarse adicionalmente. Debido a esta causa, la tensión correspondiente al pico objetivo se cambia a la alta tensión y puede ser mayor que la tensión de criterio.
[0084] Es decir, la forma del perfil de batería puede cambiarse debido a la aparición de la reacción secundaria en el electrodo negativo. Además, la tensión correspondiente al pico objetivo incluido en el perfil diferencial correspondiente al perfil de batería con la forma cambiada puede desplazarse a la alta tensión.
[0085] La FIG. 4 es un diagrama que muestra esquemáticamente un perfil de batería que corresponde al primer perfil diferencial DP1 de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0086] En la realización de la FIG.4, el primer perfil de batería BP1, el primer perfil de electrodo negativo NP1 y el primer perfil de electrodo positivo PP1 pueden ser perfiles para una batería en un estado BOL (comienzo de su vida útil). Además, el segundo perfil de batería BP2 y el segundo perfil de electrodo positivo PP2 pueden ser perfiles para una batería en un estado MOL (mitad de su vida útil). Es decir, cuando se produce el revestimiento de litio en el electrodo negativo de la batería, debido a la pérdida de la capacidad del electrodo negativo en la sección de SOC alto R1 de la batería, el primer perfil de electrodo positivo PP1 se cambia como el segundo perfil de electrodo positivo PP2, y el primer perfil de batería BP1 puede cambiarse como el segundo perfil de batería BP2.
[0087] Además, en la realización de la FIG.4, el primer SOC S1 puede ser un SOC para el pico objetivo correspondiente a la batería en el estado BOL y el estado MOL. También, una primera tensión V1 puede ser una tensión para el pico objetivo correspondiente a la batería en el estado BOL, y una segunda tensión V2 puede ser una tensión para el pico objetivo correspondiente a la batería en el estado MOL.
[0088] Es decir, la tensión del primer perfil de batería BP1 correspondiente al primer SOC S1 puede ser la primera tensión V1, y la tensión del segundo perfil de batería BP2 correspondiente al primer SOC S1 puede ser la segunda tensión V2.
[0089] Específicamente, haciendo referencia a las FIGS. 2 y 4, la primera tensión V1 de la FIG.4 puede ser una tensión correspondiente al pico de criterio RP de la FIG.2, y la segunda tensión V2 puede ser una tensión correspondiente al primer pico objetivo TP1 de la FIG.2. Es decir, cuando se produce el revestimiento de litio en el electrodo negativo de la batería, dado que la tensión correspondiente al primer pico objetivo TP1 se cambia a la alta tensión, la tensión del primer pico objetivo TP1 puede ser mayor que la tensión del pico de criterio RP.
[0090] Por lo tanto, cuando la tensión del pico objetivo supera la tensión de criterio, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo en la batería, también puede diagnosticar específicamente que la causa de la reacción secundaria en el electrodo negativo es el revestimiento de litio generado en el electrodo negativo.
[0091] La unidad de control 120 puede configurarse para determinar si parte del electrolito contenido en la batería se descompone, cuando se determina que la reacción secundaria se produce en el electrodo positivo.
[0092] Específicamente, la unidad de control 120 puede determinar si parte del electrolito contenido en la batería se descompone por oxidación y, por lo tanto, se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo.
[0093] En general, cuando la batería se expone a altas temperaturas durante un largo período de tiempo, el electrolito contenido en la batería se descompone y los iones de litio pueden suministrarse del electrolito descompuesto al electrodo positivo. En este caso, el electrodo positivo puede recibir el ion de litio del electrodo negativo y el electrolito descompuesto. Por lo tanto, como el ion de litio se suministra desde el electrodo negativo y el electrolito descompuesto, puede no usarse la capacidad de alta tensión del electrodo positivo de la batería.
[0094] En una realización para la reacción secundaria en el electrodo positivo, la unidad de control 120 puede configurarse para determinar si parte del electrolito se descompone y, por lo tanto, aumenta la capacidad de no uso del electrodo positivo de la batería.
[0095] Específicamente, cuando una parte del electrolito contenido en la batería se descompone por oxidación, el ion de litio liberado del electrolito descompuesto puede suministrarse al electrodo positivo. En este caso, dado que el electrodo positivo se autodescarga en la sección de SOC alto (por ejemplo, sección de SOC del 90 % al 100 %), puede producirse la reacción secundaria en el electrodo positivo en la que la sección de SOC alto del electrodo positivo no se usa durante la carga de la batería.
[0096] Además, dado que el electrodo positivo no se usa en la sección de SOC alto debido a la reacción secundaria en el electrodo positivo, la sección de SOC bajo del electrodo positivo puede usarse adicionalmente para la compensación de tensión durante la carga de la batería. Por lo tanto, la forma del perfil de la batería puede cambiar debido a la reacción secundaria en el electrodo positivo. Además, la tensión correspondiente al pico objetivo incluido en el perfil diferencial correspondiente al perfil de batería con la forma cambiada puede cambiarse a la baja tensión.
[0097] La FIG. 5 es un diagrama que muestra esquemáticamente un perfil de batería que corresponde al segundo perfil diferencial DP2 de acuerdo con una realización de la presente divulgación.
[0098] En la realización de la FIG.5, el primer perfil de batería BP1, el primer perfil de electrodo negativo NP1 y el primer perfil de electrodo positivo PP1 pueden ser perfiles para una batería en un estado BOL. Además, el segundo perfil de batería BP2, el segundo perfil de electrodo negativo NP2 y el segundo perfil de electrodo positivo PP2 pueden ser perfiles para una batería en un estado MOL. Es decir, cuando se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería, el electrodo positivo en la sección de SOC alto R2 no se usa, por lo que el primer perfil de electrodo positivo PP1 puede cambiarse como el segundo perfil de electrodo positivo PP2, el primer perfil de electrodo negativo NP1 puede ser como el segundo perfil de electrodo negativo NP2, y el primer perfil de batería BP1 puede cambiarse como el segundo perfil de batería BP2.
[0099] En la realización de la FIG. 5, el primer SOC S1 y la primera tensión V1 son SOC y tensión para el pico objetivo correspondiente a la batería en el estado BOL, y el segundo SOC S2 y la segunda tensión V2 son SOC y tensión para el pico objetivo correspondiente a la batería en el estado MOL.
[0100] Por otro lado, en la realización de la FIG. 5, el segundo perfil de electrodo positivo PP2, el segundo perfil de electrodo negativo NP2 y el segundo perfil de batería BP2 se indican mediante líneas de puntos en la sección de SOC alto R2 para expresar que el electrodo positivo no se usa en la sección de SOC alto R2.
[0101] Es decir, la tensión del primer perfil de batería BP1 correspondiente al primer SOC S1 puede ser la primera tensión V1, y la tensión del segundo perfil de batería BP2 correspondiente al segundo SOC S2 puede ser la segunda tensión V2.
[0102] Específicamente, haciendo referencia a las FIGS. 3 y 5, la primera tensión V1 de la FIG.5 puede ser una tensión correspondiente al pico de criterio RP de la FIG.3, y la segunda tensión V2 puede ser una tensión correspondiente al segundo pico objetivo TP2 de la FIG. 3. Es decir, cuando se produce una reacción secundaria en el electrodo positivo de la batería, la tensión correspondiente al segundo pico objetivo TP2 se cambia a la baja tensión, por lo que la tensión del segundo pico objetivo TP2 puede ser menor que la tensión del pico de criterio RP.
[0103] Por lo tanto, si la tensión del pico objetivo es menor que la tensión de criterio, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería, así como diagnosticar específicamente que la reacción secundaria en el electrodo positivo se produce debido a que parte del electrolito contenido en la batería se descompone por oxidación.
[0104] Haciendo referencia a la FIG. 1, el aparato de diagnóstico de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede incluir adicionalmente una unidad de medición de temperatura 140.
[0105] La unidad de medición de temperatura 140 puede configurarse para medir la temperatura de la batería. Por ejemplo, la unidad de medición de temperatura 140 puede medir periódicamente la temperatura de la batería, y cuando se introduce una señal de medición de temperatura, la temperatura de la batería puede medirse incluso sin el periodo de medición de temperatura.
[0106] La información de temperatura de la batería medida por la unidad de medición de temperatura 140 puede almacenarse de forma acumulativa en la unidad de almacenamiento 130.
[0107] La unidad de control 120 puede determinar si la batería está expuesta a alta temperatura durante un largo período de tiempo teniendo en cuenta la información de temperatura de la batería almacenada en la unidad de almacenamiento 130. Si la batería se mantiene en un estado de la temperatura de criterio o superior durante un largo período de tiempo, la unidad de control 120 puede determinar si la reacción secundaria en el electrodo positivo que se produce en la batería es causada por la descomposición del electrolito debido a la exposición a alta temperatura.
[0108] Por otro lado, cuando se determina que se produce una reacción secundaria en la batería, la unidad de control puede configurarse para cambiar la condición de uso que incluye al menos uno de una tasa de carga C (tasa de corriente), un SOC disponible y una temperatura de límite superior para la batería.
[0109] Específicamente, cuando se determina que la reacción secundaria se produce en el electrodo negativo, la unidad de control 120 puede configurarse para reducir el límite superior de la tasa de carga C para la batería.
[0110] Como se ha descrito anteriormente, la unidad de control 120 puede determinar si la reacción secundaria en el electrodo negativo se provoca debido al revestimiento de litio generado en el electrodo negativo de la batería. Por consiguiente, la unidad de control 120 puede reducir el límite superior de la tasa de carga C para la batería con el fin de evitar que se genere adicionalmente un revestimiento de litio en el electrodo negativo.
[0111] Preferiblemente, la unidad de control 120 puede reducir el límite superior de la tasa de carga C para la batería, así como el límite superior de la tasa C de descarga para evitar que se produzca el revestimiento de litio.
[0112] Además, cuando se determina que la reacción secundaria se produce en el electrodo positivo, la unidad de control 120 puede configurarse para reducir el límite superior del SOC disponible para la batería.
[0113] Como se ha descrito anteriormente, la unidad de control 120 puede determinar que la reacción secundaria en el electrodo positivo está provocada por la descomposición oxidativa del electrolito contenido en la batería. En consecuencia, la unidad de control 120 puede reducir el límite superior del SOC disponible de la batería para evitar una descomposición adicional del electrolito.
[0114] Además, cuando se determina que se produce la reacción secundaria en la batería, la unidad de control 120 puede configurarse para reducir la temperatura límite superior para la batería.
[0115] Es decir, cuando se determina que se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo o la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería, la unidad de control 120 puede configurarse para disminuir la temperatura límite superior para la batería con el fin de suprimir la aparición de la reacción secundaria.
[0116] Por lo tanto, el aparato de diagnóstico de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación tiene la ventaja de diagnosticar específicamente si se produce una reacción secundaria en la batería y cuál es el tipo de reacción secundaria, y establecer una condición de uso óptima para la batería de acuerdo con el resultado del diagnóstico. Cuando la batería funciona bajo la condición de uso establecida por el aparato de diagnóstico de batería 100, puede suprimirse (o retrasarse) la aparición de una reacción secundaria en la batería y, en consecuencia, puede aumentarse la vida útil de la batería.
[0117] El aparato de diagnóstico de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede aplicarse a un BMS (sistema de gestión de batería). Esto es, el BMS de acuerdo con la presente divulgación puede incluir el aparato de diagnóstico de batería 100 descrito anteriormente. En esta configuración, al menos algunos de los componentes del aparato de diagnóstico de batería 100 pueden implementarse complementando o añadiendo funciones de la configuración incluida en el BMS convencional. Por ejemplo, la unidad de generación de perfil 110, la unidad de control 120, la unidad de almacenamiento 130 y la unidad de medición de temperatura 140 del aparato de diagnóstico de batería 100 pueden implementarse como componentes del BMS.
[0118] Además, el aparato de diagnóstico de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede proporcionarse en un paquete de batería. Esto es, el paquete de batería de acuerdo con la presente divulgación puede incluir el aparato de diagnóstico de batería 100 descrito anteriormente y al menos una celda de batería. Además, el paquete de batería puede incluir adicionalmente equipo eléctrico (un relé, un fusible, etc.) y una carcasa. Es decir, se establece una condición de uso óptima para la batería mediante el aparato de diagnóstico de batería 100 incluido en el paquete de batería, y la batería incluida en el paquete de batería puede operarse de acuerdo con la condición de uso establecida. Por lo tanto, se evita que se produzca una reacción secundaria en la batería, y puede aumentarse la vida útil de la batería.
[0119] Además, el aparato de diagnóstico de batería 100 de acuerdo con una realización de la presente divulgación puede incluirse en un dispositivo de inspección de batería. El dispositivo de inspección de batería puede diagnosticar si se produce una reacción secundaria en la batería y cuál es el tipo de la reacción secundaria, y establecer una condición de uso óptima para la batería. La condición de uso establecida por el dispositivo de inspección de batería puede almacenarse en un servidor y/o un BMS del paquete de batería al que se va a proporcionar la batería. Por lo tanto, la batería puede funcionar de acuerdo con la condición de uso establecida.
[0120] La FIG.6 es un diagrama que muestra esquemáticamente un método de diagnóstico de batería de acuerdo con otra realización de la presente divulgación.
[0121] Preferiblemente, cada etapa del método de diagnóstico de batería puede ser realizada por el aparato de diagnóstico de batería 100. En lo sucesivo en el presente documento, por conveniencia de la descripción, se omitirá o se describirá brevemente el contenido que se superponga con el contenido descrito anteriormente.
[0122] Haciendo referencia a la FIG.6, el método de diagnóstico de batería puede incluir una etapa de obtención del perfil de batería (S100), una etapa de generación del perfil diferencial (S200), una etapa de determinación del pico objetivo (S300), una etapa de comparación de tensión (S400), una etapa de determinar de ocurrencia de reacción secundaria (S500) y una etapa de establecimiento de la condición de uso de la batería (S600).
[0123] La etapa de obtención del perfil de batería (S100) es una etapa para obtener un perfil de batería que representa una relación correspondiente entre tensión y capacidad de una batería, y puede ser realizada por la unidad de generación de perfil 110.
[0124] Por ejemplo, en la realización de la FIG.4, la unidad de generación de perfil 110 puede obtener un segundo perfil de batería BP2.
[0125] Como otro ejemplo, en la realización de la FIG.5, la unidad de generación de perfil 110 puede adquirir el segundo perfil de batería BP2.
[0126] La etapa de generación del perfil diferencial (S200) es una etapa de generar un perfil diferencial que representa una relación correspondiente entre la tensión y una capacidad diferencial respecto a la tensión basándose en el perfil de batería obtenido en la etapa de obtención del perfil de batería (S100), y puede realizarse por la unidad de generación de perfil 110.
[0127] Por ejemplo, en la realización de la FIG. 2, la unidad de generación de perfil 110 puede generar un primer perfil diferencial DP1 basándose en el perfil de batería obtenido.
[0128] Como otro ejemplo, en la realización de la FIG.3, la unidad de generación de perfil 110 puede generar un segundo perfil diferencial DP2 basándose en el perfil de batería adquirido.
[0129] La etapa de determinación del pico objetivo (S300) es una etapa para determinar un pico objetivo a partir del perfil diferencial generado en la etapa de generación de perfil diferencial (S200), y puede ser realizada por la unidad de control 120.
[0130] Por ejemplo, en la realización de la FIG.2, la unidad de control 120 puede determinar un primer pico objetivo TP1 dentro de una sección de tensión predeterminada a partir de la tensión de un pico de criterio RP en el primer perfil diferencial DP1.
[0131] Como otro ejemplo, en la realización de la FIG. 3, la unidad de control 120 puede determinar un segundo pico objetivo TP2 dentro de una sección de tensión predeterminada a partir de la tensión del pico de criterio RP en el segundo perfil diferencial DP2.
[0132] La etapa de comparación de tensión (S400) es una etapa de comparación de las tensiones del pico de criterio RP del perfil de criterio R preestablecido para la batería y el pico objetivo determinado, y puede realizarse por la unidad de control 120.
[0133] Por ejemplo, en la realización de la FIG.2, la unidad de control 120 puede determinar si la tensión correspondiente al primer pico objetivo TP1 es mayor que la tensión correspondiente al pico de criterio RP.
[0134] Como otro ejemplo, en la realización de la FIG. 3, la unidad de control 120 puede determinar si la tensión correspondiente al segundo pico objetivo TP2 es menor que la tensión correspondiente al pico de criterio RP.
[0135] La etapa de determinar ocurrencia de reacción secundaria (S500) es una etapa de determinar si se produce una reacción secundaria en el electrodo negativa o una reacción secundaria en el electrodo positiva en la batería basándose en el resultado de comparación de la etapa de comparación de tensión (S400), y puede ser realizada por la unidad de control 120.
[0136] Específicamente, cuando la tensión del pico objetivo supera la tensión del pico de criterio, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo en la batería. A la inversa, cuando la tensión del pico objetivo es menor que la tensión del pico de criterio, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería.
[0137] Por ejemplo, en la realización de la FIG. 2, dado que la tensión del primer pico objetivo TP1 supera la tensión del pico de criterio RP, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo en la batería.
[0138] Como otro ejemplo, en la realización de la FIG.3, dado que la tensión del segundo pico objetivo TP2 es menor que la tensión del pico de criterio RP, la unidad de control 120 puede determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería.
[0139] Después de la etapa de determinar ocurrencia de reacción secundaria (S500), puede incluirse adicionalmente una etapa de establecimiento de la condición de uso de la batería (S600).
[0140] La etapa de establecimiento de la condición de uso de la batería (S600) es una etapa de establecimiento de una condición de uso para la batería cuando se determina que se produce una reacción secundaria en la batería, y puede realizarse por la unidad de control 120.
[0141] Específicamente, cuando se determina que se produce una reacción secundaria en la batería, la unidad de control 120 puede cambiar la condición de uso que incluye al menos uno de una tasa de carga C, un SOC disponible y una temperatura límite superior para la batería. Por consiguiente, a medida que la batería funciona de acuerdo con la condición de uso cambiada, puede aumentarse la vida útil de la batería.
[0142] Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente pueden no implementarse solo 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 el programa se registra. El programa o medio de grabación puede ser implementado fácilmente por los expertos en la materia a partir de la anterior descripción de las realizaciones.
[0143] Signos de referencia
[0144] 100: aparato de diagnóstico de batería
[0145] 110: unidad de generación de perfil
[0146] 120: unidad de control
[0147] 130: unidad de almacenamiento
[0148] 140: unidad de medición de temperatura

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES
1. Un aparato de diagnóstico de batería (100), que comprende:
una unidad de generación de perfil (110) configurada para obtener un perfil de batería (BP1, BP2) que representa una relación correspondiente entre tensión y capacidad de una batería, y generar un perfil diferencial (DP1, DP2) que representa una relación correspondiente entre la tensión y una capacidad diferencial respecto a la tensión basándose en el perfil de batería obtenido (BP1, BP2); y
una unidad de control (120) configurada para recibir el perfil diferencial (DP1, DP2) de la unidad de generación de perfil (110), determinar un pico objetivo (TP1, TP2) en el perfil diferencial (DP1, DP2), comparar tensiones del pico objetivo determinado (TP1, TP2) y un pico de criterio (RP) de un perfil de criterio (R) preestablecido para la batería, y determinar si se produce una reacción secundaria en la batería basándose en el resultado de la comparación,
en donde la unidad de control (120) está configurada para comparar las tensiones del pico de criterio (RP) y del pico objetivo (TP1, TP2), y determinar si se produce una reacción secundaria en el electrodo negativo o una reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería de acuerdo con el resultado de la comparación.
2. El aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde la unidad de control (120) está configurada para determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo en la batería, cuando la tensión del pico objetivo (TP1, TP2) supera la tensión del pico de criterio (RP), y
en donde la unidad de control (120) está configurada para determinar si se produce la reacción secundaria en el electrodo positivo en la batería, cuando la tensión del pico objetivo (TP1, TP2) es menor que la tensión del pico de criterio (RP).
3. El aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde la unidad de control (120) está configurada para determinar que un electrolito incluido en la batería está parcialmente descompuesto, cuando se determina que se produce la reacción secundaria en el electrodo negativo o la reacción secundaria en el electrodo positivo.
4. El aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde la unidad de control (120) está configurada para cambiar una condición de uso que incluye al menos uno de una tasa de carga C, un SOC disponible y una temperatura límite superior para la batería, cuando se determina que se produce una reacción secundaria en la batería.
5. El aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con la reivindicación 4,
en donde la unidad de control (120) está configurada para reducir un límite superior de la tasa de carga C para la batería, cuando se determina que la reacción secundaria se produce en el electrodo negativo, y
en donde la unidad de control (120) está configurada para reducir un límite superior del SOC disponible para la batería, cuando se determina que la reacción secundaria se produce en el electrodo positivo.
6. El aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con la reivindicación 4,
en donde la unidad de control (120) está configurada para reducir la temperatura límite superior para la batería, cuando se determina que se produce la reacción secundaria en la batería.
7. El aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde la unidad de control (120) está configurada para determinar el pico objetivo (TP1, TP2) en una sección de tensión predeterminada basándose en la tensión del pico de criterio (RP) en el perfil diferencial.
8. Un paquete de batería, que comprende el aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
9. Un dispositivo de inspección de batería, que comprende el aparato de diagnóstico de batería de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7.
10. Un método de diagnóstico de batería, que comprende:
una etapa de obtención del perfil de batería (S100) para obtener un perfil de batería (BP1, BP2) que representa una relación correspondiente entre tensión y capacidad de una batería;
una etapa de generación del perfil diferencial (S200) para generar un perfil diferencial (DP1, DP2) que representa una relación correspondiente entre la tensión y una capacidad diferencial respecto a la tensión basándose en el perfil de batería (BP1, BP2) obtenido en la etapa de obtención del perfil de batería (S100);
una etapa de determinación del pico objetivo (S300) para determinar un pico objetivo (TP1, TP2) en el perfil diferencial (DP1, DP2) generado en la etapa de generación del perfil diferencial (S200);
una etapa de comparación de tensión (S400) para comparar las tensiones del pico objetivo determinado (TP1, TP2) y de un pico de criterio (RP) de un perfil de criterio (R) preestablecido para la batería; y
una etapa de determinar ocurrencia de reacción secundaria (S500) para determinar si se produce una reacción secundaria en la batería basándose en el resultado de comparación de la etapa de comparación de tensión
(S400).
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