ES3058173T3 - Battery management apparatus and operating method thereof - Google Patents

Battery management apparatus and operating method thereof

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ES3058173T3
ES3058173T3 ES22825123T ES22825123T ES3058173T3 ES 3058173 T3 ES3058173 T3 ES 3058173T3 ES 22825123 T ES22825123 T ES 22825123T ES 22825123 T ES22825123 T ES 22825123T ES 3058173 T3 ES3058173 T3 ES 3058173T3
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Abstract

Un aparato de gestión de baterías según una realización divulgada en este documento puede comprender: una unidad de adquisición de información configurada para obtener primeros voltajes medidos en los extremos de salida de respectivos paquetes de baterías conectados en serie y segundos voltajes que son los valores de voltaje del módulo de batería de los respectivos paquetes de baterías; y un controlador configurado para generar señales de control que controlan las operaciones de un relé de precarga y un relé principal incluidos en cada uno de la pluralidad de paquetes de baterías, sobre la base de los primeros voltajes y los segundos voltajes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Aparato de gestión de batería y método de funcionamiento del mismo
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente invención se refiere a un aparato de gestión de batería y a un método de funcionamiento del mismo.Antecedentes de la invención
[0005] Recientemente, se han estado llevando a cabo de forma activa investigaciones y desarrollos sobre baterías secundarias. En la presente memoria, las baterías secundarias, que son baterías cargables/descargables, pueden incluir todas de las baterías convencionales de níquel (Ni)/cadmio (Cd), baterías de Ni/hidruro metálico (MH), etc., y baterías recientes de iones de litio. Entre las baterías secundarias, la batería de iones de litio tiene una densidad energética mucho más alta que las baterías convencionales de Ni/Cd, baterías de Ni/MH, etc. Además, la batería de iones de litio puede fabricarse para que sea pequeña y ligera, de modo tal que la batería de iones de litio se ha usado como una fuente de alimentación de dispositivos móviles, y, recientemente, un rango de uso de la misma se ha extendido a fuentes de alimentación para vehículos eléctricos, llamando la atención como medio de almacenamiento de energía de próxima generación.
[0006] Múltiples paquetes de baterías pueden conectarse convencionalmente en paralelo, pero ahora, múltiples paquetes de baterías pueden conectarse en serie en la actualidad a través del uso de una técnica de interrupción y un diodo de rueda libre simultáneos. Una resistencia de precarga se conecta en serie a los múltiples paquetes de baterías conectados en serie, de modo tal que un valor de resistencia aumenta y, por consiguiente, la magnitud de la corriente que fluye disminuye, por lo tanto, aumenta el tiempo de precarga.
[0007] Ejemplos y realizaciones de la técnica anterior se presentan en los documentos KR 20140131174 A y EP2639923 A2.
[0008] Explicación de la invención
[0009] Problema técnico
[0010] Las realizaciones descritas en la presente memoria tienen como objetivo proveer un aparato de gestión de batería capaz de reducir el tiempo de precarga de múltiples paquetes de baterías conectados en serie.
[0011] Los problemas técnicos de las realizaciones descritas en la presente memoria no se limitan a los problemas técnicos descritos más arriba, y otros problemas técnicos no descritos se comprenderán claramente por una persona con experiencia ordinaria en la técnica a partir de la siguiente descripción.
[0012] Solución técnica
[0013] Un aparato de gestión de batería según la invención se define por la reivindicación independiente 1. Realizaciones adicionales de la invención se definen por las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1.
[0014] Un método de funcionamiento de un aparato de gestión de batería según la invención se define por la reivindicación del método independiente 7. Realizaciones adicionales de la invención se definen por las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 7.
[0015] Efectos ventajosos
[0016] Un aparato de gestión de batería según las realizaciones descritas en la presente memoria puede reducir un tiempo de precarga al generar una señal de control para controlar un relé principal y un relé de precarga de cada uno de múltiples paquetes de baterías conectados en serie.
[0017] Además, pueden proveerse varios efectos reconocidos directa o indirectamente a partir de la descripción.
[0018] Breve descripción de los dibujos
[0019] La FIG. 1 es un diagrama de bloques de múltiples paquetes de baterías y un aparato de gestión de batería, según una realización descrita en la presente memoria.
[0020] La FIG. 2 es un diagrama de bloques de un aparato de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria.
[0021] La FIG.3 ilustra un paquete de baterías según una realización descrita en la presente memoria.
[0022] La FIG. 4 muestra un tiempo de precarga de múltiples paquetes de baterías según una realización descrita en la presente memoria.
[0023] La FIG. 5 es un diagrama de flujo de un método de funcionamiento de un aparato de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria.
[0024] La FIG. 6 es un diagrama de flujo de operaciones incluidas además en un método de funcionamiento de un aparato de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria.
[0025] Las FIGS.7 y 9 son diagramas de flujo que muestran en detalle la operación E130 en un método de funcionamiento de un aparato de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria.
[0026] Realización preferente de la invención
[0027] De aquí en adelante, las realizaciones descritas en este documento se describirán en detalle con referencia a los dibujos a modo de ejemplo. Al añadir numerales de referencia a componentes de cada dibujo, debe observarse que los mismos numerales de referencia se asignan a los mismos componentes, aunque se indiquen en diferentes dibujos. Además, en la descripción de las realizaciones descritas en este documento, cuando se determina que la descripción detallada de una configuración o función conocida relacionada interfiere con la comprensión de una realización descrita en este documento, se omitirá la descripción detallada de la misma.
[0028] Para describir un componente de una realización descrita en la presente memoria, se pueden usar términos como, por ejemplo, primero, segundo, A, B, (a), (b), etc. Estos términos se usan meramente para distinguir un componente de otro componente y no limitan el componente a la esencia, secuencia, orden, etc., del componente. Los términos usados en la presente memoria, incluidos los términos técnicos y científicos, tienen los mismos significados que los términos que generalmente comprenden las personas con experiencia en la técnica, siempre que los términos no se definen de manera diferente. En general, los términos definidos en un diccionario de uso general deben interpretarse como unos que tienen los mismos significados que los significados contextuales de la tecnología relevante y no deben interpretarse como unos que tienen significados ideales o exagerados a menos que se definan claramente en la presente solicitud.
[0029] La FIG. 1 es un diagrama de bloques de múltiples paquetes de baterías y un aparato de gestión de batería, según una realización descrita en la presente memoria.
[0030] Con referencia a la FIG. 1, un aparato 10 de gestión de batería controla múltiples paquetes 1000 de baterías. Por ejemplo, el aparato 10 de gestión de batería controla la carga y/o descarga de los múltiples paquetes 1000 de baterías. El aparato 10 de gestión de batería genera una señal de control para controlar un relé principal (no se muestra) y un relé de precarga (no se muestra) incluidos en los múltiples paquetes 1000 de baterías.
[0031] En una realización, el aparato 10 de gestión de batería puede incluirse en al menos cualquiera de los paquetes 100, 200 y 300 de baterías. Por ejemplo, el primer paquete 100 de baterías puede incluir el aparato 10 de gestión de batería que puede obtener información sobre los múltiples paquetes 1000 de baterías y generar una señal de control para controlar los múltiples paquetes 1000 de baterías. El aparato 10 de gestión de batería puede llevar a cabo la comunicación (p. ej., comunicación de red de área de controlador) con un aparato de gestión de batería (no se muestra) incluido en otro paquete de baterías.
[0032] En una realización, el aparato 10 de gestión de batería puede identificar el estado de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías. Por ejemplo, el aparato 10 de gestión de batería puede identificar un valor de tensión de módulo de batería y un valor de tensión de un terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías. El aparato 10 de gestión de batería puede directamente medir el estado de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías y obtener información sobre el estado de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías de otro aparato de gestión de batería (no se muestra) incluido en cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías.
[0033] Los múltiples paquetes 1000 de baterías pueden incluir los múltiples paquetes 100, 200 y 300 de baterías. Por ejemplo, los paquetes 100, 200 y 300 de baterías pueden conectarse en serie. En este caso, cada uno de los paquetes 100, 200 y 300 de baterías puede incluir un diodo de rueda libre.
[0034] Aunque se muestra en la FIG. 1 que los múltiples paquetes 1000 de baterías incluyen los tres paquetes 100, 200 y 300 de baterías, la presente invención no se encuentra limitada a ello. Es decir, los múltiples paquetes 1000 de baterías pueden incluir n paquetes de baterías (n es un número natural mayor que o igual a 2), y el aparato 10 de gestión de batería puede identificar estados de los n paquetes de baterías y generar señales de control para controlar los n paquetes de baterías.
[0035] El aparato 10 de gestión de batería según las realizaciones descritas en la presente memoria puede monitorizar estados de los múltiples paquetes 1000 de baterías y generar señales de control para controlar los múltiples paquetes 1000 de baterías para llevar a cabo, de manera eficaz, la carga y descarga.
[0036] La FIG. 2 es un diagrama de bloques de un aparato de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria.
[0037] Con referencia a la FIG.2, el aparato 10 de gestión de batería según la invención incluye una unidad 11 de obtención de información y un controlador 12. El aparato 10 de gestión de batería puede ser sustancialmente el mismo que el aparato 10 de gestión de batería de la FIG. 1. Es decir, el aparato 10 de gestión de batería puede identificar los estados de los múltiples paquetes 1000 de baterías de la FIG. 1 y generar señales de control para controlar los múltiples paquetes 1000 de baterías. En lo sucesivo, con referencia a las FIGS.1 y 2, se describirá el aparato 10 de gestión de batería.
[0038] La unidad 11 de obtención de información obtiene una primera tensión medida en un terminal de salida de cada uno de múltiples paquetes de baterías conectados en serie. Por ejemplo, la unidad 11 de obtención de información puede obtener un valor de tensión medido en un terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías de un aparato de gestión de batería individual (no se muestra) incluido en cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías. En otro ejemplo, el aparato 10 de gestión de batería puede directamente medir un valor de tensión de un terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías, y la unidad 11 de obtención de información puede obtener el valor de tensión medido.
[0039] La unidad 11 de obtención de información obtiene una primera tensión medida en un terminal de salida de cada uno de múltiples paquetes de baterías conectados en serie. Por ejemplo, la unidad 11 de obtención de información puede obtener un valor de tensión medido en un terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías de un aparato de gestión de batería individual (no se muestra) incluido en cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías. En otro ejemplo, el aparato 10 de gestión de batería puede directamente medir un valor de tensión de un terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías, y la unidad 11 de obtención de información puede obtener el valor de tensión medido.
[0040] La FIG.3 ilustra un paquete de baterías según una realización descrita en la presente memoria.
[0041] Con referencia a la FIG. 3, el paquete 100 de baterías (p. ej., el primer paquete 100 de baterías de la FIG. 1) según una realización descrita en la presente memoria puede incluir un módulo 110 de batería, una resistencia 120 de precarga, un relé 130 de precarga y un relé 140 principal. En una realización, el paquete 100 de baterías puede estar incluido en los múltiples paquetes 1000 de baterías de la FIG. 1. Es decir, los paquetes 100, 200 y 300 de baterías de la FIG.1 pueden ser sustancialmente los mismos que el paquete 100 de baterías de la FIG.3.
[0042] El aparato 10 de gestión de batería obtiene un valor V1 de tensión medido en un terminal de salida del paquete 100 de baterías. Por ejemplo, el aparato 10 de gestión de batería puede medir directamente el valor de tensión del terminal de salida del paquete 100 de baterías, y otro aparato de gestión de batería (no se muestra) puede incluirse en el paquete 100 de baterías de modo tal que el aparato 10 de gestión de batería puede obtener un valor de tensión del terminal de salida del paquete 100 de baterías, medido por el otro aparato de gestión de batería (no se muestra) incluido en el paquete 100 de baterías.
[0043] El aparato 10 de gestión de batería obtiene un valor V2 de tensión del módulo 110 de batería del paquete 100 de baterías. Por ejemplo, el aparato 10 de gestión de batería puede medir directamente el valor V2 de tensión del módulo 110 de batería, y otro aparato de gestión de batería (no se muestra) puede incluirse en el paquete 100 de baterías de modo tal que el aparato 10 de gestión de batería puede obtener un valor V2 de tensión del módulo 110 de batería, medido por el otro aparato de gestión de batería (no se muestra) incluido en el paquete 100 de baterías. En una realización, el paquete 100 de baterías puede incluir los múltiples módulos 110 de batería. Por ejemplo, el paquete 100 de baterías puede incluir los múltiples módulos 310 de batería, y el aparato 10 de gestión de batería puede obtener el valor V2 de tensión de los múltiples módulos 310 de batería conectados en serie. Según una realización, el paquete 100 de baterías puede incluir n módulos 110 de batería (n es un número natural mayor que o igual a 1).
[0044] La resistencia 120 de precarga puede ser una resistencia para limitar la velocidad de carga o descarga para equilibrar una tensión con un dispositivo externo (al menos cualquiera de un inversor, un convertidor, o un condensador) en la carga o descarga del paquete 100 de baterías. Por ejemplo, la resistencia 120 de precarga puede reducir la corriente que fluye a través del paquete 100 de baterías en la carga o descarga, conformando una carga dentro del paquete 100 de baterías. En otro ejemplo, la resistencia 120 de precarga puede conectarse en serie al relé 130 de precarga.
[0045] El relé 130 de precarga y el relé 140 principal pueden formar trayectorias de carga y descarga del paquete 100 de baterías. Por ejemplo, el paquete 100 de baterías puede cortocircuitar el relé 130 de precarga y abrir el relé 140 principal en una fase de precarga, y abrir el relé 130 de precarga y cortocircuitar el relé 140 principal en una fase de carga principal. En otro ejemplo, el paquete 100 de baterías puede abrir tanto el relé 130 de precarga como el relé 140 principal cuando no se usa el paquete 100 de baterías. En una realización, las operaciones del relé 130 de precarga y del relé 140 principal pueden controlarse por una señal de control entregada desde el aparato 10 de gestión de batería de la FIG.2.
[0046] En una realización, el relé 130 de precarga y el relé 140 principal pueden incluir cualquiera de un transistor de unión bipolar (BJT, por sus siglas en inglés) o un transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor (MOSFET, por sus siglas en inglés).
[0047] Con referencia, otra vez, a la FIG.2, el controlador 12 genera una señal de control para controlar operaciones de un relé de precarga y un relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías, en base a una primera tensión medida en un terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías y una segunda tensión que es un valor de tensión de módulo de batería (una segunda tensión de un módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías), en donde la primera tensión y la segunda tensión se obtienen de la unidad 11 de obtención de información. Por ejemplo, cuando los múltiples paquetes 1000 de baterías no funcionan, el controlador 12 puede generar una señal de control para abrir tanto el relé de precarga como el relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías.
[0048] Cuando las operaciones de los múltiples paquetes 1000 de baterías conectados en serie se inician, el controlador 12 puede generar una señal de control para cortocircuitar el relé de precarga incluido en cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías y abrir el relé principal incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías. Por ejemplo, cuando las operaciones de carga o descarga de los múltiples paquetes 1000 de baterías se inician, el controlador 12 puede generar una señal de control para cortocircuitar el relé de precarga incluido en cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías y abrir el relé principal incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías, y los múltiples paquetes 1000 de baterías pueden llevar a cabo la fase de precarga.
[0049] El controlador 12 calcula un primer valor de resultado sumando la primera tensión de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías. Por ejemplo, el controlador 12 puede calcular un valor de tensión medido en un terminal de salida de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías conectados en serie sumando la primera tensión de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías. Es decir, el primer valor de resultado puede ser el valor de tensión medido en el terminal de salida de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías conectados en serie.
[0050] El controlador 12 compara un valor mínimo entre segundos valores de los múltiples paquetes 1000 de baterías con el primer valor de resultado. Por ejemplo, el controlador 12 puede encontrar el valor mínimo al comparar valores de tensión del módulo de batería de los respectivos múltiples paquetes 1000 de baterías, y comparar el valor mínimo encontrado con el primer valor de resultado.
[0051] Cuando el primer valor de resultado es mayor que el valor mínimo entre las segundas tensiones, el controlador 12 genera una señal de control para abrir el relé de precarga incluido en un paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo y cortocircuitar el relé principal. Por ejemplo, el controlador 12 genera una señal de control para abrir el relé de precarga incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo entre las segundas tensiones de los múltiples paquetes 1000 de baterías y cortocircuitar el relé principal y transmitir la señal de control al paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo, y el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo puede llevar a cabo la carga o descarga sin pasar a través de una resistencia de precarga al abrir el relé de precarga y cortocircuitar el relé principal. Es decir, puede disminuir la resistencia de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías.
[0052] En una realización, dado que el relé de precarga de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías se cortocircuita y el relé principal se abre cuando los múltiples paquetes 1000 de baterías se utilizan en primer lugar, las resistencias de precarga de los múltiples paquetes 1000 de baterías se conectan en serie y, por consiguiente, el valor de resistencia de precarga de todas las resistencias de precarga es grande, de modo tal que el controlador 12 puede reducir el valor de resistencia de precarga generando una señal de control para abrir un relé de precarga de uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías y cortocircuitar un relé principal del paquete 1000 de baterías en el proceso descrito más arriba.
[0053] El controlador 12 puede calcular un segundo valor de resultado sumando las segundas tensiones de los paquetes de baterías que incluyen los relés principales cortocircuitados entre los múltiples paquetes 1000 de baterías. El controlador 12 puede encontrar el valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes 1000 de baterías, incluidos los relés de precarga cortocircuitados, y calcular un tercer valor de resultado sumando el valor mínimo y el segundo valor de resultado.
[0054] El controlador 12 puede comparar el primer valor de resultado con el tercer valor de resultado, y cuando el primer valor de resultado es mayor que el tercer valor de resultado, el controlador 12 puede generar una señal de control para abrir el relé de precarga incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes de baterías que incluyen los relés de precarga cortocircuitados, y cortocircuitar el relé principal. Por ejemplo, el controlador 12 puede comparar el valor de tensión del terminal de salida de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías con el tercer valor de resultado, y cuando el valor de tensión del terminal de salida de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías es mayor que el tercer valor de resultado, el controlador 12 puede generar una señal de control para abrir el relé de precarga incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes de baterías que incluyen los relés de precarga cortocircuitados y cortocircuitar el relé principal, reduciendo de este modo el valor de resistencia de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías.
[0056] En una realización, el controlador 12 puede generar una señal de control para abrir un relé de precarga de un paquete de baterías correspondiente al valor mínimo entre segundas tensiones de paquetes de baterías que incluyen relés de precarga cortocircuitados entre los múltiples paquetes 1000 de baterías y cortocircuitar un relé principal en el proceso descrito más arriba, reduciendo de este modo, de manera secuencial, el valor de resistencia de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías.
[0058] El controlador 12 puede calcular un cuarto valor de resultado sumando las segundas tensiones de los múltiples paquetes 1000 de baterías. Cuando una diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado calculados es menor que o igual a un valor de referencia, el controlador 12 puede generar una señal de control para abrir los relés de precarga de los múltiples paquetes 1000 de baterías y cortocircuitar los relés principales. Por ejemplo, el controlador 12 puede calcular el cuarto valor de resultado sumando los valores de tensión de módulo de batería de los respectivos múltiples paquetes 1000 de baterías, calcular el primer valor de resultado sumando los valores de tensión de los terminales de salida de los respectivos múltiples paquetes 1000 de baterías, comparar el cuarto valor de resultado con el primer valor de resultado, y generar una señal de control para abrir los relés de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías conectados en serie y cortocircuitar los relés principales cuando una diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado es menor que o igual a un valor de referencia (un valor umbral o un valor establecido), completando de este modo la fase de precarga y pasando a la fase de carga principal.
[0060] En una realización, el controlador 12 puede comparar un valor de tensión aplicado a un dispositivo externo (al menos cualquiera de un condensador, un inversor, o un convertidor) conectado a los múltiples paquetes 1000 de baterías con valores de tensión de módulo de batería de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías y puede generar una señal de control para abrir los relés de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías y cortocircuitar los relés principales porque los múltiples paquetes 1000 de baterías pueden no verse dañados a pesar del cortocircuito de los relés principales cuando una diferencia entre el valor de tensión aplicado y los valores de tensión de módulo de batería es menor que o igual al valor de referencia.
[0062] El aparato 10 de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria puede generar una señal de control para controlar operaciones de un relé de precarga y de un relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías, en base a un valor de tensión medido en el terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías y un valor de tensión de módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes 1000 de baterías. Por consiguiente, el aparato 10 de gestión de batería puede reducir, de manera secuencial, el número de paquetes de baterías en los cuales los relés de precarga se cortocircuitan y los relés principales se abren y, por lo tanto, reducir secuencialmente el valor de resistencia de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes 1000 de baterías y reducir un tiempo de precarga de los múltiples paquetes 1000 de baterías.
[0063] La FIG. 4 muestra un tiempo de precarga de múltiples paquetes de baterías según una realización descrita en la presente memoria.
[0065] Con referencia a la FIG.4, cuando un primer gráfico 410 que es un gráfico con respecto a un tiempo de precarga de múltiples paquetes de baterías existentes conectados en serie se compara con un segundo gráfico 420 que es un gráfico con respecto a un tiempo de precarga de múltiples paquetes de baterías conectados en serie controlados por el aparato 10 de gestión de batería, puede verse que las pendientes en las cuales los valores V1 y V3 de tensión del terminal de salida de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías aumentan son más pronunciadas para el aparato 10 de gestión de batería en el segundo gráfico 420. Puede verse en el primer gráfico 410 que la tensión V2 del terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes de baterías es la misma hasta que finaliza la fase de precarga porque los múltiples paquetes de baterías se conectan en serie, y puede verse en el segundo gráfico 420 que las tensiones V3, V4, V5 y V6 de los terminales de salida de los múltiples paquetes de baterías tienen diferentes valores porque el aparato 10 de gestión de batería genera una señal de control para abrir el relé de precarga y el relé principal cuando los múltiples paquetes de baterías satisfacen una condición predeterminada, de modo tal que el tiempo para completar la fase de precarga en el segundo gráfico 420 es más corto que el tiempo para completar la fase de precarga en el primer gráfico 410. Además, una corriente I2 de salida en el segundo gráfico 420 es más alta que una corriente I1 de salida en el primer gráfico 410, de modo tal que el tiempo en el que se completa la fase de precarga puede considerarse más corto en el segundo gráfico 420 que en el primer gráfico 410.
[0067] La FIG. 5 es un diagrama de flujo de un método de funcionamiento de un aparato de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria.
[0068] Con referencia a la FIG.5, un método de funcionamiento del aparato 10 de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria puede incluir la operación E110 de obtener una primera tensión medida en un terminal de salida de cada uno de múltiples paquetes de baterías conectados en serie, la operación E120 de obtener una segunda tensión que es un valor de tensión de módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes de baterías, y la operación E130 de generar una señal de control para controlar las operaciones de un relé de precarga y un relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías en base a la primera tensión y la segunda tensión.
[0070] En la operación E110 de obtener la primera tensión medida en el terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes de baterías conectados en serie, la unidad 11 de obtención de información puede obtener una tensión del terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes de baterías conectados en serie. Por ejemplo, la unidad 11 de obtención de información puede obtener la primera tensión midiendo directamente un valor de tensión del terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes de baterías. En otro ejemplo, la unidad 11 de obtención de información puede obtener la primera tensión que es el valor de tensión de cada terminal de cada uno de los múltiples paquetes de baterías de cada aparato de gestión de batería incluido en los múltiples paquetes de baterías.
[0071] En la operación E120 de obtener la segunda tensión que es un valor de tensión de módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes de baterías, la unidad 11 de obtención de información puede obtener el valor de tensión de módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes de baterías. Por ejemplo, la unidad 11 de obtención de información puede obtener el valor de tensión de módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes de baterías de cada aparato de gestión de batería incluido en los múltiples paquetes de baterías. En otro ejemplo, la unidad 11 de obtención de información puede medir directamente un valor de tensión de módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes de baterías. En una realización, cada uno de los múltiples paquetes de baterías puede incluir múltiples módulos de batería y, por consiguiente, un valor de tensión de módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes de baterías puede ser un valor de tensión de múltiples módulos de batería conectados en serie.
[0072] En la operación E130 de generar una señal de control para controlar operaciones del relé de precarga y del relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías en base a la primera tensión y la segunda tensión, el controlador 12 puede generar una señal de control para controlar las operaciones del relé de precarga y del relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías en base a la primera tensión y la segunda tensión obtenidas en la unidad 11 de obtención de información. Por ejemplo, el relé de precarga puede ser un relé conectado a una resistencia de precarga, y cuando el relé de precarga se cortocircuita y el relé principal se abre, una resistencia interna puede aumentar debido a la resistencia de precarga y, por el contrario, cuando el relé de precarga se abre y el relé principal se cortocircuita, puede disminuir la resistencia interna. Es decir, el controlador 12 puede ajustar un valor de resistencia de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías generando una señal de control para controlar un relé de precarga y un relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías.
[0074] La FIG. 6 es un diagrama de flujo de operaciones incluidas además en un método de funcionamiento de un aparato de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria.
[0076] Con referencia a la FIG.6, un método de funcionamiento del aparato 10 de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria puede incluir además la operación E210 de iniciar operaciones de múltiples paquetes de baterías conectados en serie y la operación E220 de generar una señal de control para cortocircuitar un relé de precarga incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías y abrir un relé principal incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías.
[0078] En la operación E210 de iniciar las operaciones de los múltiples paquetes de baterías conectados en serie, el controlador 12 puede identificar el estado en el cual se inician las operaciones de los múltiples paquetes de baterías conectados en serie. Por ejemplo, antes de que se inicie el funcionamiento de cada uno de los múltiples paquetes de baterías, tanto el relé de precarga como el relé principal pueden estar en un estado abierto. En otro ejemplo, el controlador 12 puede determinar si los múltiples paquetes de baterías están en un estado cargado o en un estado descargado.
[0080] En la operación E220 de generar la señal de control para cortocircuitar el relé de precarga incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías y abrir el relé principal incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías, el controlador 12 puede generar la señal de control para cortocircuitar el relé de precarga incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías y abrir el relé principal incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías cuando se inician las operaciones de los múltiples paquetes de baterías. Por ejemplo, cuando todos los relés principales cortocircuitan desde el comienzo, dispositivos externos (p. ej., un condensador, un inversor, y un convertidor) conectados a los múltiples paquetes de baterías pueden tener una diferencia de tensión grande con respecto a las tensiones de módulo de batería de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías y puede fluir una corriente alta, dando como resultado un daño. Es decir, el controlador 12 puede equilibrar un valor de tensión aplicado a un dispositivo externo con un valor de tensión de módulo de batería cortocircuitando primero el relé de precarga de cada uno de los múltiples paquetes de baterías, para evitar el daño de los múltiples paquetes de baterías o del dispositivo externo.
[0081] Las FIGS.7 y 9 son diagramas de flujo que muestran en detalle la operación E130 en un método de funcionamiento de un aparato de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria.
[0082] Con referencia a la FIG. 7, en el método de funcionamiento del aparato 10 de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria, la operación E130 puede incluir la operación E310 de calcular un primer valor de resultado sumando una primera tensión, la operación E320 de comparar un valor mínimo entre segundas tensiones con el primer valor de resultado, y la operación E330 de generar una señal de control para abrir un relé de precarga incluido en un paquete de baterías, que tiene una segunda tensión correspondiente al valor mínimo, y cortocircuitar un relé principal, cuando el primer valor de resultado es mayor que el valor mínimo entre las segundas tensiones.
[0083] En la operación E310 de calcular el primer valor de resultado sumando la primera tensión, el controlador 12 puede calcular el primer valor de resultado sumando la primera tensión que es una tensión en un terminal de salida de cada uno de los múltiples paquetes de baterías. Por ejemplo, el primer valor de resultado puede ser un valor de tensión en el terminal de salida de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías. En otro ejemplo, el primer valor de resultado puede ser un valor de tensión aplicado a un dispositivo externo conectado a los múltiples paquetes de baterías.
[0084] En la operación E320 de comparar el valor mínimo entre las segundas tensiones con el primer valor de resultado, el controlador 12 puede encontrar el valor mínimo comparando las segundas tensiones que son valores de tensión de módulo de batería de los respectivos múltiples paquetes de baterías, y comparar el valor mínimo con el primer valor de resultado.
[0085] En la operación E330 de generar la señal de control para abrir un relé de precarga incluido en un paquete de baterías que tiene una segunda tensión correspondiente al valor mínimo y cortocircuitar un relé principal cuando el primer valor de resultado es mayor que el valor mínimo entre las segundas tensiones, el controlador 12 puede generar una señal de control para abrir el relé de precarga incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo y cortocircuitar el relé principal. Por ejemplo, el controlador 12 puede reducir una resistencia de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías generando la señal de control para abrir el relé de precarga incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo y cortocircuitando el relé principal, y reducir el tiempo requerido para llevar a cabo la fase de precarga reduciendo la resistencia de precarga.
[0086] Con referencia a la FIG. 8, en el método de funcionamiento del aparato 10 de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria, la operación E130 puede además incluir la operación E410 de calcular un segundo valor de resultado sumando segundas tensiones de paquetes de baterías que tienen relés principales cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías, la operación E420 de calcular un tercer valor de resultado sumando el segundo valor de resultado y el valor mínimo entre segundas tensiones de paquetes de baterías que tienen relés de precarga cortocircuitados, y la operación E430 de comparar el primer valor de resultado con el tercer valor de resultado y generar una señal de control para abrir un relé de precarga incluido en un paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes de baterías que tienen los relés de precarga cortocircuitados y cortocircuitar un relé principal cuando el primer valor de resultado es mayor.
[0087] En la operación E410 de calcular el segundo valor de resultado sumando las segundas tensiones de los paquetes de baterías que tienen los relés principales cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías, el controlador 12 puede calcular el segundo valor de resultado sumando las segundas tensiones que son tensiones de módulo de batería del paquete de baterías que tiene los relés principales cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías.
[0088] En la operación E420 de calcular el tercer valor de resultado sumando el segundo valor de resultado y el valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes de baterías que tienen los relés de precarga cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías, el controlador 12 puede encontrar el valor mínimo comparando las segundas tensiones de los paquetes de baterías que tienen los relés de precarga cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías y calcular el tercer valor de resultado sumando el valor mínimo y el segundo valor de resultado. En la operación E430 de comparar el primer valor de resultado con el tercer valor de resultado y de generar la señal de control para abrir un relé de precarga incluido en un paquete de baterías que tiene una segunda tensión correspondiente al valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes de baterías que tienen los relés de precarga cortocircuitados y cortocircuitar un relé principal cuando el primer valor de resultado es mayor, el controlador 12 puede comparar el primer valor de resultado calculado en la operación E310 con el tercer valor de resultado y generar la señal de control para abrir el relé de precarga incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes de baterías que tienen los relés de precarga cortocircuitados y cortocircuitar el relé principal cuando el primer valor de resultado es mayor. Es decir, el controlador 12 puede comparar periódicamente el primer valor de resultado con el tercer valor de resultado y generar la señal de control para abrir un relé de precarga de uno de los paquetes de baterías que tienen relés de precarga cortocircuitados y cortocircuitar un relé principal en un punto en el tiempo cuando el primer valor de resultado es mayor, reduciendo de este modo una resistencia de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías.
[0089] Con referencia a la FIG. 9, en el método de funcionamiento del aparato 10 de gestión de batería según una realización descrita en la presente memoria, la operación E130 puede además incluir la operación E510 de calcular un cuarto valor de resultado sumando las segundas tensiones de los múltiples paquetes de baterías y la operación E520 de generar una señal de control para abrir relés de precarga de los múltiples paquetes de baterías y cortocircuitar relés principales cuando una diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado es menor que o igual a un valor de referencia.
[0090] En la operación E510 de calcular el cuarto valor de resultado sumando todas las segundas tensiones de los múltiples paquetes de baterías, el controlador 12 puede calcular el cuarto valor de resultado sumando todas las segundas tensiones que son valores de tensión de módulo de batería de los respectivos múltiples paquetes de baterías. Por ejemplo, el cuarto valor de resultado puede ser un valor de tensión de módulo de batería de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías.
[0091] En la operación E520 de generar la señal de control para abrir los relés de precarga de los múltiples paquetes de baterías y cortocircuitar los relés principales cuando la diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado es menor que o igual al valor de referencia, el controlador 12 puede calcular la diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado calculados en la operación E310, y generar la señal de control para abrir los relés de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías y cortocircuitar los relés principales cuando la diferencia es menor que o igual al valor de referencia. Por ejemplo, en caso de que la diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado sea menor que o igual al valor de referencia, un paquete de baterías o un dispositivo externo pueden no verse dañados incluso cuando los relés de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías se abren y los relés principales cortocircuitan, de modo tal que el controlador 12 puede generar la señal de control para abrir los relés de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías y cortocircuitar los relés principales cuando la diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado es menor que o igual al valor de referencia (un valor umbral o un valor establecido).
[0092] El método de funcionamiento del aparato 10 de gestión de batería descrito en la presente memoria puede reducir secuencialmente el número de paquetes de baterías que tienen relés de precarga cortocircuitados y relés principales abiertos entre los múltiples paquetes de baterías llevando a cabo las operaciones de las FIGS. 7 a 9, y generar la señal de control para abrir los relés de precarga de la totalidad de los múltiples paquetes de baterías y cortocircuitar los relés principales llevando a cabo la operación E520 en último lugar, terminando de este modo la fase de precarga. Es decir, el método de funcionamiento del aparato 10 de gestión de batería puede reducir el tiempo de precarga de los múltiples paquetes de baterías conectados en serie aumentando secuencialmente el número de paquetes de baterías que tienen relés principales cortocircuitados.
[0093] La descripción anterior es meramente ilustrativa de la idea técnica de la presente descripción, y varias modificaciones y variaciones serán posibles sin apartarse de las características esenciales de las reivindicaciones anexas.
[0094] El alcance de protección de la invención se define únicamente por las reivindicaciones anexas.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES
1. Un aparato (10) de gestión de bateríacaracterizado por queel dispositivo de gestión de batería comprende: una unidad (11) de obtención de información configurada para obtener, para cada uno de múltiples paquetes de baterías conectados en serie, una primera tensión medida en un terminal de salida del paquete de baterías correspondiente, cada paquete de baterías comprende respectivamente al menos un módulo de batería conectado en serie a un relé principal y a un relé de precarga conectado en serie a una resistencia de precarga, el relé principal conectado en paralelo al relé de precarga y a la resistencia de precarga conectados en serie, y la unidad (11) de obtención de información estando además configurada para obtener una segunda tensión que es un valor de tensión de módulo de batería del al menos un módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes de baterías; y un controlador (12) configurado para generar una señal de control para controlar operaciones del relé de precarga y del relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías, en base a la primera tensión y la segunda tensión,
en donde el controlador está configurado además para:
calcular un primer valor de resultado sumando primeras tensiones;
comparar un valor mínimo entre segundas tensiones con el primer valor de resultado; y
generar una señal de control para abrir el relé de precarga a partir del cortocircuito, dicho relé de precarga estando incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo, y para cortocircuitar el relé principal a partir de la apertura, cuando el primer valor de resultado es mayor que el valor mínimo entre las segundas tensiones durante las operaciones de carga o descarga de los múltiples paquetes de baterías.
2. El aparato de gestión de batería de la reivindicación 1,
en donde el controlador está configurado además para generar una señal de control para cortocircuitar el relé de precarga incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías y abrir el relé principal incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías cuando se inician las operaciones de carga o descarga de los múltiples paquetes de baterías conectados en serie.
3. El aparato de gestión de batería de la reivindicación 1, en donde el controlador está configurado además para: calcular un segundo valor de resultado sumando segundas tensiones de paquetes de baterías que comprenden relés principales cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías;
calcular un tercer valor de resultado sumando el segundo valor de resultado y un valor mínimo entre segundas tensiones de paquetes de baterías que comprenden relés de precarga cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías; y
comparar el primer valor de resultado con el tercer valor de resultado, y generar la señal de control para abrir el relé de precarga incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes de baterías que incluyen los relés de precarga cortocircuitados y para cortocircuitar el relé principal a partir de la apertura cuando el primer valor de resultado es mayor que el tercer valor de resultado.
4. El aparato de gestión de batería de la reivindicación 1, en donde el controlador está configurado además para: calcular un cuarto valor de resultado sumando todas las segundas tensiones de los múltiples paquetes de baterías; y generar una señal de control para abrir relés de precarga de los múltiples paquetes de baterías a partir del cortocircuito y para cortocircuitar relés principales a partir de la apertura, cuando una diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado es menor que o igual a un valor de referencia.
5. El aparato de gestión de batería de la reivindicación 1, en donde el relé principal y el relé de precarga comprenden cualquiera de un transistor de unión bipolar (BJT) o un transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor (MOSFET).
6. El aparato de gestión de batería de la reivindicación 1, en donde cada uno de los múltiples paquetes de baterías comprende múltiples módulos de batería conectados en serie y la unidad de obtención de información está configurada para obtener la segunda tensión de los múltiples módulos (310) de batería conectados en serie.
7. Un método de funcionamiento de un aparato de gestión de batería,caracterizado por queel método de
funcionamiento comprende:
obtener (E110), para cada uno de múltiples paquetes de baterías conectados en serie, una primera tensión medida en un terminal de salida del paquete de baterías correspondiente, cada paquete comprende respectivamente al menos un módulo de batería conectado en serie a un relé principal y a un relé de precarga conectado en serie a una resistencia de precarga, el relé principal conectado en paralelo al relé de precarga y a la resistencia de precarga conectados en serie,
obtener una segunda tensión (E120) que es un valor de tensión de módulo de batería del al menos un módulo de batería de cada uno de los múltiples paquetes de baterías; y
generar (E130) una señal de control para controlar operaciones de un relé de precarga y un relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías, en base a la primera tensión y la segunda tensión,
en donde generar la señal de control para controlar las operaciones del relé de precarga y del relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías, en base a la primera tensión y la segunda tensión, comprende: calcular un primer valor de resultado sumando primeras tensiones;
comparar un valor mínimo entre segundas tensiones con el primer valor de resultado; y
generar una señal de control para abrir el relé de precarga a partir del cortocircuito, dicho relé de precarga estando incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo, y para cortocircuitar el relé principal a partir de la apertura, cuando el primer valor de resultado es mayor que el valor mínimo entre las segundas tensiones durante las operaciones de carga o descarga de los múltiples paquetes de baterías.
8. El método de funcionamiento de la reivindicación 7, que además comprende:
iniciar operaciones de carga o descarga de los múltiples paquetes de baterías conectados en serie; y
generar una señal de control para cortocircuitar el relé de precarga incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías y abrir el relé principal incluido en cada uno de los múltiples paquetes de baterías.
9. El método de funcionamiento de la reivindicación 7, en donde generar la señal de control para controlar las operaciones del relé de precarga y del relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías, en base a la primera tensión y la segunda tensión, comprende:
calcular un segundo valor de resultado sumando segundas tensiones de paquetes de baterías que comprenden relés principales cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías;
calcular un tercer valor de resultado sumando el segundo valor de resultado y un valor mínimo entre segundas tensiones de paquetes de baterías que comprenden relés de precarga cortocircuitados entre los múltiples paquetes de baterías; y
comparar el primer valor de resultado con el tercer valor de resultado, y generar la señal de control para abrir el relé de precarga incluido en el paquete de baterías que tiene la segunda tensión correspondiente al valor mínimo entre las segundas tensiones de los paquetes de baterías que incluyen los relés de precarga cortocircuitados y para cortocircuitar el relé principal a partir de la apertura cuando el primer valor de resultado es mayor que el tercer valor de resultado.
10. El método de funcionamiento de la reivindicación 7, en donde generar la señal de control para controlar las operaciones del relé de precarga y del relé principal incluidos en cada uno de los múltiples paquetes de baterías, en base a la primera tensión y la segunda tensión, comprende:
calcular un cuarto valor de resultado sumando todas las segundas tensiones de los múltiples paquetes de baterías; y generar una señal de control para abrir relés de precarga de los múltiples paquetes de baterías a partir del cortocircuito y para cortocircuitar relés principales a partir de la apertura, cuando una diferencia entre el cuarto valor de resultado y el primer valor de resultado es menor que o igual a un valor de referencia.
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