ES3058707T3 - Battery management system, battery pack, electric vehicle and battery management method - Google Patents

Battery management system, battery pack, electric vehicle and battery management method

Info

Publication number
ES3058707T3
ES3058707T3 ES21814470T ES21814470T ES3058707T3 ES 3058707 T3 ES3058707 T3 ES 3058707T3 ES 21814470 T ES21814470 T ES 21814470T ES 21814470 T ES21814470 T ES 21814470T ES 3058707 T3 ES3058707 T3 ES 3058707T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
battery
capacity
differential voltage
peak
interest
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES21814470T
Other languages
English (en)
Inventor
Hyun-Jun Choi
Young-Deok Kim
Dae-Soo Kim
Su-Won Jee
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES3058707T3 publication Critical patent/ES3058707T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/16—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to battery ageing, e.g. to the number of charging cycles or the state of health [SoH]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16528—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values using digital techniques or performing arithmetic operations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/30—Measuring the maximum or the minimum value of current or voltage reached in a time interval
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/80—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including monitoring or indicating arrangements
    • H02J7/84—Control of state of health [SOH]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/90—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/96—Regulation of charging or discharging current or voltage in response to battery voltage
    • H02J7/963—Regulation of charging or discharging current or voltage in response to battery voltage in response to battery voltage gradient
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)

Abstract

Un sistema de gestión de baterías, según la presente invención, se utiliza para baterías que comprenden un material de electrodo positivo con comportamiento de cambio de fase dentro de un rango de capacidad predeterminado y un material de electrodo negativo con características planas dentro de dicho rango. El sistema de gestión de baterías comprende: una unidad sensora que emite información de detección que indica el voltaje y la corriente de la batería; y una unidad de control. Esta unidad determina una curva de voltaje que indica la correspondencia entre la capacidad y el voltaje de la batería, basándose en la información de detección recopilada durante la carga o descarga de la batería con corriente constante. La unidad de control determina una curva de voltaje diferencial a partir de dicha curva. La unidad de control detecta un pico de interés dentro del rango de capacidad predeterminado que aparece en la curva de voltaje diferencial. La unidad de control determina una primera tasa de pérdida de capacidad de la batería basándose en el voltaje diferencial del pico de interés. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Sistema de gestión de batería, paquete de batería, vehículo eléctrico y método de gestión de batería
[0003] Sector de la técnica
[0004] La presente divulgación se refiere a la tecnología para el diagnóstico de degradación de batería.
[0005] Antecedentes de la invención
[0006] Recientemente, ha habido un rápido aumento en la demanda de productos electrónicos portátiles, tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles y, con el desarrollo extensivo de los vehículos eléctricos, acumuladores para el almacenamiento de energía, robots y satélites, se están haciendo muchos estudios sobre baterías de alto rendimiento que se pueden cargar y descargar repetidamente.
[0007] Actualmente, las baterías disponibles en el mercado incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías de litio y similares y, de entre ellas, las baterías de iones de litio tienen un efecto de memoria pequeño o inexistente y, por lo tanto, están ganando más atención que las baterías basadas en níquel por sus ventajas de que se puede hacer la recarga cuando sea conveniente, la tasa de autodescarga es muy baja y la densidad de energía es alta.
[0008] Hay diversas tecnologías para monitorizar la degradación de la batería. En particular, el análisis de tensión diferencial (DVA) se utiliza para determinar el estado de degradación del interior de la batería, basándose en la tensión y la corriente, que son parámetros observables fuera de la batería.
[0009] En la comprobación del estado interno de la batería usando el DVA, los picos de una curva de tensión diferencial ('curva Q-dV/dQ') se consideran factores mayores.
[0010] Cuando la batería está al principio de su vida útil (BOL), todos los picos de la curva de tensión diferencial pueden clasificarse en pico(s) dependientes de las características del electrodo positivo de la batería y pico(s) dependientes de las características del electrodo negativo de la batería.
[0011] Sin embargo, a medida que la batería se degrada gradualmente, hay el solapamiento creciente de los rangos de capacidad en los que aparecen los picos en la curva de tensión diferencial. Por ejemplo, a medida que la batería se degrada, puede haber una reducción de una diferencia de capacidad entre el primer pico de entre los picos dependientes de las características del electrodo positivo y el segundo pico de entre los picos dependientes de las características del electrodo negativo. Como tal, cuando el pico dependiente del electrodo positivo y el pico dependiente del electrodo negativo aparecen juntos en un estrecho rango de capacidad, es difícil determinar con precisión la información de degradación de la batería a partir de los dos picos.
[0012] El documento KR2020 0026128 se refiere a un dispositivo de gestión de batería que comprende una unidad de detección para generar información de batería y una unidad de control. La unidad de control determina una curva de tensión diferencial sobre la base de un historial de la información de batería durante un período de detección en el que una batería se carga con corriente de una primera tasa de corriente. La unidad de control detecta una pluralidad de puntos característicos a partir de la curva de tensión diferencial. La unidad de control determina si es necesaria la estabilización para un material de electrodo de la batería, basándose en un valor de característica de cada uno de los puntos de característica. La unidad de control emite una señal de control para inducir que la batería se descargue con corriente de una segunda tasa de corriente cuando se determina que es necesaria la estabilización para un material de electrodo de la batería. La segunda tasa de corriente es menor que la primera tasa de corriente.
[0013] El documento WO2013/157132 se refiere a un sistema de batería secundaria que comprende: una batería secundaria; una unidad de control de carga/descarga; una unidad de cálculo de curva derivada que calcula una curva derivada (Q-dV/dQ); una unidad de operación del estado de degradación que opera un parámetro de un punto característico en la curva derivativa (Q-dV/dQ); y una unidad de detección de estado de batería que determina el estado de degradación de la batería secundaria. La unidad de operación de estado de degradación opera como parámetro del punto característico una diferencia (sigmai) de una capacidad de batería (Q1) en un primer punto característico de la curva derivada (Q-dV/dQ) en un rango de detección de estado prescrito y una capacidad de batería (Q2) en un segundo punto característico de la misma y/o una diferencia (hi) de un valor de derivada (dV1/dQ1) en el primer punto característico y un valor de derivada (dV2/dQ2) en el segundo punto característico. Basándose en un resultado de una comparación de la diferencia (sigmai) y un valor inicial prealmacenado (sigma0) de la diferencia (sigmai) y/o un resultado de una comparación entre la diferencia (hi) y un valor inicial prealmacenado (h0) de la diferencia (hi), la unidad de detección de estado de batería determina el estado de degradación de la batería secundaria.
[0014] El documento CN 110045293 se refiere a un método para el análisis no destructivo de un fallo de material activo de batería que comprende las siguientes etapas que, en primer lugar, los picos característicos de curva diferencial de tensión de capacidad de un electrodo positivo y un electrodo negativo se recogen por separado utilizando una batería de tres electrodos; y, en segundo lugar, los picos característicos que representan por separado al electrodo positivo y al electrodo negativo de toda la batería se identifican a través de la superposición de los picos característicos del electrodo positivo y el electrodo negativo de toda la batería y se establece una base de datos de picos característicos de la batería; y, a continuación, a través del cambio de los picos característicos del electrodo positivo y el electrodo negativo en la curva diferencial de capacidad-tensión de la batería con fallo, la atenuación de la sustancia activa puede determinarse a través de análisis y juicio.
[0015] El documento WO20200033343 se refiere a un dispositivo eléctrico que incluye una celda de batería, un sensor de tensión acoplado operativamente a la celda de batería, con el fin de medir un nivel de tensión de la celda de batería, un sensor de corriente acoplado operativamente a la celda de batería, con el fin de medir una cantidad de corriente extraída de o suministrada a la celda de batería y un sistema de gestión de batería (BMS). El sistema de gestión de batería incluye un controlador en comunicación con el sensor de tensión y el sensor de corriente. El controlador está configurado para ejecutar un programa almacenado en el BMS para calcular un estado de salud de los electrodos de batería individuales que comprenden una celda de batería utilizando un primer punto de tensión diferencial, un segundo punto de tensión diferencial y una curva característica de un electrodo de batería nueva de una celda de batería nueva, en donde la celda de batería incluye un segundo electrodo de batería que no presenta transiciones de fase distintas durante un ciclo de carga-descarga.
[0016] Explicación de la invención
[0017] Problema técnico
[0018] La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente y, por lo tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un sistema de gestión de batería y un método de gestión de batería en el que la información de degradación de una batería se determina utilizando una curva de tensión diferencial obtenida a través de la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería que incluye un material de electrodo positivo que presenta un comportamiento de transición de fase en un rango de capacidad predeterminado y un material de electrodo negativo que tiene características de meseta sobre el rango de capacidad predeterminado. Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación se pueden entender por la siguiente descripción y serán evidentes a partir de las realizaciones de la presente divulgación. Adicionalmente, se entenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse por los medios expuestos en las reivindicaciones adjuntas y una combinación de los mismos.
[0019] Solución técnica
[0020] Un sistema de gestión de batería de acuerdo con la reivindicación 1 se proporciona en un aspecto de la presente divulgación
[0021] La unidad de detección puede incluir un sensor de tensión conectado en paralelo a la batería y un sensor de corriente conectado en serie a la batería.
[0022] La unidad de control puede estar configurada para determinar la segunda relación de pérdida de capacidad de la batería, basándose en una segunda diferencia cuando la tensión diferencial del pico de interés es igual a la tensión diferencial de referencia. La segunda diferencia es una diferencia entre la capacidad del pico de interés y una capacidad de referencia.
[0023] La unidad de control puede estar configurada para determinar la primera relación de pérdida de capacidad de la batería y una segunda relación de pérdida de capacidad que indica una relación de pérdida de capacidad de litio utilizable de la batería, basándose en una primera diferencia y una segunda diferencia. La primera diferencia es una diferencia entre la tensión diferencial del pico de interés y la tensión diferencial de referencia. La segunda diferencia es una diferencia entre la capacidad del pico de interés y la capacidad de referencia.
[0024] Un paquete de batería, de acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación, incluye el aparato de gestión de batería.
[0025] Un vehículo eléctrico, de acuerdo con todavía otro aspecto de la presente divulgación, incluye el paquete de batería. Un método de gestión de batería de acuerdo con la reivindicación 7 se proporciona en otro aspecto más de la presente divulgación.
[0026] Efectos ventajosos
[0027] De acuerdo con al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, es posible determinar la información de degradación de una batería utilizando una curva de tensión diferencial obtenida a través de la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería que incluye un material de electrodo positivo que presenta un comportamiento de transición de fase en un rango de capacidad predeterminado y un material de electrodo negativo que tiene características de meseta sobre el rango de capacidad predeterminado.
[0028] Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente y los expertos en la técnica entenderán claramente estos y otros efectos a partir de las reivindicaciones adjuntas.
[0029] Breve descripción de los dibujos
[0030] Los dibujos que se acompañan ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la descripción detallada de la presente divulgación descrita a continuación, sirven para proporcionar un mayor entendimiento de los aspectos técnicos de la presente divulgación y, por lo tanto, no se debe interpretar que la presente divulgación está limitada a los dibujos.
[0031] La FIG.1 es un diagrama que muestra, a modo de ejemplo, una configuración de un vehículo eléctrico de acuerdo con la presente divulgación.
[0032] La FIG. 2 es un gráfico que muestra, a modo de ejemplo, una curva de tensión en función del estado de degradación de una batería.
[0033] La FIG. 3 es un gráfico que muestra, a modo de ejemplo, una curva de tensión diferencial correspondiente a la curva de tensión de la FIG.2.
[0034] La FIG.4 es un diagrama de flujo que muestra, a modo de ejemplo, un método de gestión de batería de acuerdo con una primera realización de la presente divulgación.
[0035] La FIG.5 es un diagrama de flujo que muestra, a modo de ejemplo, un método de gestión de batería de acuerdo con una segunda realización de la presente divulgación.
[0036] Realización preferente de la invención
[0037] A continuación, en el presente documento, se describirán las realizaciones preferidas de la presente divulgación en detalle con referencia a los dibujos que se acompañan.
[0038] Las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones mostradas en los dibujos son únicamente una realización más preferida de la presente divulgación, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que podrían haberse hecho en la misma diversas otras equivalencias y modificaciones en el momento en que se presentó la solicitud. El alcance de la invención se define por las reivindicaciones adjuntas.
[0039] Los términos que incluyen el número ordinal, tales como "primero/a", "segundo/a" y similares, se usan para distinguir un elemento de otro de entre diversos elementos, pero no pretenden limitar los elementos por los términos.
[0040] A menos que el contexto indique claramente lo contrario, se entenderá que el término "comprende", cuando se usa en esta memoria descriptiva, especifica la presencia de elementos mencionados, pero no excluye la presencia o adición de uno u otros elementos más. De manera adicional, la expresión "unidad de control", como se utiliza en el presente documento, se refiere a una unidad de procesamiento de al menos una función u operación y esta puede implementarse porhardwareosoftware,ya sea solos o en combinación.
[0041] Adicionalmente, a lo largo de la memoria descriptiva, se entenderá, además, que, cuando se hace referencia a un elemento como que está "conectado a" otro elemento, este puede estar conectado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios.
[0042] La FIG. 1 es un diagrama que muestra, a modo de ejemplo, una configuración de un vehículo eléctrico de acuerdo con la presente divulgación.
[0043] Haciendo referencia a la FIG. 1, se proporciona un paquete de batería 10 para ser montado en un dispositivo alimentado por electricidad, tal como el vehículo eléctrico 1, e incluye una batería B, un conmutador SW, un dispositivo de carga/descarga 20 y un sistema de gestión de batería 100.
[0044] Un terminal de electrodo positivo y un terminal de electrodo negativo de la batería B están conectados eléctricamente al sistema de gestión de batería 100. La batería B es una batería de iones de litio e incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador. El separador se interpone entre el electrodo positivo y el electrodo negativo para aislar el electrodo positivo del electrodo negativo.
[0045] Un material de electrodo positivo puede incluir un material activo de electrodo positivo que presenta un comportamiento de transición de fase en un rango de capacidad predeterminado durante la carga/descarga de la batería B. El material de electrodo positivo puede tener una estructura de cristal en capas. Por ejemplo, el material activo de electrodo positivo puede incluir óxido compuesto de metal de litio, tal como LiNi<8/10>Co<1/10>Mn<1/10>O<2>. La transición de fase en el electrodo positivo puede ser un fenómeno que se produce debido al movimiento de un ion operativo (por ejemplo, un ion de litio) a través de un canal en la estructura de cristal en capas del material de electrodo positivo durante la carga/descarga de la batería B.
[0046] Un material de electrodo negativo puede incluir un material activo de electrodo negativo que tiene características de meseta sobre el rango de capacidad predeterminado. Las características de meseta son características que muestran un cambio de potencial mantenido inferior a un valor predeterminado sin transición de fase. Por ejemplo, el material activo de electrodo negativo puede incluir un material basado en carbono (por ejemplo, grafito).
[0047] El conmutador SW está instalado en una vía de corriente conectada en serie a la batería B para la carga/descarga de la batería B. Mientras el conmutador SW está encendido, la batería B puede cargarse/descargarse. El conmutador SW puede ser un relé mecánico que se enciende/apaga por la fuerza electromagnética de una bobina o un conmutador semiconductor, tal como un transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal (MOSFET). Mientras el conmutador SW está apagado, la carga/descarga de la batería B se detiene. El conmutador SW puede encenderse en respuesta a una primera señal de conmutación (por ejemplo, una tensión de alto nivel). El conmutador SW puede apagarse en respuesta a una segunda señal de conmutación (por ejemplo, una tensión de bajo nivel).
[0048] El dispositivo de carga/descarga 20 está conectado eléctricamente a la vía de corriente para la carga/descarga de la batería B. El dispositivo de carga/descarga 20 puede incluir un circuito de corriente constante para ajustar la tasa de corriente de la corriente eléctrica que fluye a través de la batería B. El dispositivo de carga/descarga 20 está configurado para ajustar la tasa de corriente (denominada 'tasa C') de la corriente eléctrica para la carga o descarga de la batería B, de acuerdo con una orden del sistema de gestión de batería 100. Por supuesto, el dispositivo de carga/descarga 20 puede realizar solo una de la función de carga de corriente constante y la función de descarga de corriente constante.
[0049] El sistema de gestión de batería 100 se proporciona para determinar el estado de degradación de la batería B. El sistema de gestión de batería 100 incluye una unidad de detección 110, una unidad de control 120 y una unidad de memoria 130. El sistema de gestión de batería 100 puede incluir, además, una unidad de interfaz 140. El sistema de gestión de batería 100 puede incluir, además, un controlador de conmutador 150.
[0050] La unidad de detección 110 incluye un sensor de tensión 111 y un sensor de corriente 112. El sensor de tensión 111 está conectado en paralelo a la batería B y está configurado para detectar la tensión a través de la batería B y generar una señal de tensión que indica la tensión detectada. El sensor de corriente 112 está conectado en serie a la batería B a través de la vía de corriente. El sensor de corriente 112 está configurado para detectar la corriente eléctrica que fluye a través de la batería B y generar una señal de corriente que indica la corriente eléctrica detectada. La unidad de control 120 puede recoger información de detección, que incluye la señal de tensión y la señal de corriente en sincronización desde la unidad de detección 110.
[0051] La unidad de control 120 puede implementarse enhardwareutilizando al menos uno de circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC), procesadores de señales digitales (DSP), dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD), dispositivos lógicos programables (PLD), matrices de puertas programables en campo (FPGA), microprocesadores o unidades eléctricas para realizar otras funciones.
[0052] La unidad de control 120 está acoplada operativamente al dispositivo de carga/descarga 20 y la unidad de detección 110. La unidad de control 120 está configurada para realizar una operación para determinar el estado de degradación de la batería B, como se describe a continuación. En caso de que la capacidad de la batería B sea igual a o mayor que una primera capacidad umbral, la unidad de control 120 puede ordenar la carga de corriente constante al dispositivo de carga 20. El dispositivo de carga 20 puede mantener la carga de corriente constante a una tasa de corriente predeterminada (por ejemplo, 0,05 C) hasta que la capacidad de la batería B alcanza una segunda capacidad umbral. Cuando la capacidad de la batería B es igual a o mayor que la segunda capacidad umbral, la unidad de control 120 puede ordenar la descarga de corriente constante al dispositivo de carga 20. El dispositivo de carga 20 puede mantener la descarga de corriente constante a la tasa de corriente predeterminada (por ejemplo, 0,05 C) hasta que la capacidad de la batería B desciende a la primera capacidad umbral. Por ejemplo, la primera capacidad umbral puede corresponder al SOC del 0 % y la segunda capacidad umbral puede corresponder al SOC del 100 %.
[0053] La unidad de control 120 está configurada para determinar la tensión, la corriente, la capacidad y el estado de carga (SOC) de la batería B en un intervalo de tiempo predeterminado, basándose en la señal de tensión y la señal de corriente incluidas en la información de detección en el intervalo de tiempo predeterminado durante la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería B.
[0054] La capacidad de la batería B indica una cantidad de cargas almacenadas en la batería B y puede denominarse como 'capacidad restante' y puede determinarse acumulando la corriente de la batería B en el intervalo de tiempo predeterminado. El SOC de la batería B indica una relación de la capacidad de la batería B y la capacidad máxima (también conocida como 'capacidad de carga completa') de la batería B y se expresa, generalmente, en 0~1 o 0~100 %. La capacidad máxima de la batería B disminuye gradualmente a medida que la batería B se degrada. Al menos una de la tensión, la corriente, la capacidad o el SOC en el intervalo de tiempo predeterminado puede registrarse en la unidad de memoria 130 por la unidad de control 120.
[0055] La unidad de memoria 130 está operativamente acoplada a la unidad de control 120. La unidad de memoria 130 también puede estar acoplada operativamente a la unidad de detección 110. La unidad de memoria 130 puede incluir, por ejemplo, al menos un tipo de medio de almacenamiento de tipo memoria flash, tipo disco duro, tipo disco de estado sólido (SSD), tipo unidad de disco de silicio (SDD), tipo microtarjeta multimedia, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de acceso aleatorio estática (SRAM), memoria de solo lectura (ROM), memoria programable de solo lectura borrable eléctricamente (EEPROM) o memoria programable de solo lectura (PROM).
[0056] La unidad de memoria 130 puede almacenar datos y programas requeridos para la operación de cálculo por la unidad de control 120. La unidad de memoria 130 puede almacenar datos que indican el resultado de la operación de cálculo por la unidad de control 120.
[0057] La unidad de interfaz 140 está configurada para soportar la comunicación alámbrica o comunicación inalámbrica entre la unidad de control 120 y un controlador de alto nivel 2 (por ejemplo, una unidad de control electrónico (ECU)) del vehículo eléctrico 1. La comunicación alámbrica puede ser, por ejemplo, comunicación de red de área de controlador (CAN) y la comunicación inalámbrica puede ser, por ejemplo, comunicación ZigBee o Bluetooth. El protocolo de comunicación no se limita a un tipo particular y puede incluir cualquier protocolo de comunicación que soporte la comunicación alámbrica/inalámbrica entre la unidad de control 120 y el controlador de alto nivel 2. La unidad de interfaz 140 puede incluir un dispositivo de salida (por ejemplo, una pantalla, un altavoz) para proporcionar la información recibida de la unidad de control 120 y/o el controlador de alto nivel 2 en un formato reconocible.
[0058] El controlador de conmutador 150 está acoplado eléctricamente a la unidad de control 120 y el conmutador SW. El controlador de conmutador 150 está configurado para emitir selectivamente la primera señal de conmutación o la segunda señal de conmutación al conmutador SW en respuesta a la orden de la unidad de control 120. La unidad de control 120 puede ordenar al controlador de conmutador 150 que encienda el conmutador SW durante la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería Bs.
[0059] La FIG.2 es un gráfico que muestra, a modo de ejemplo, una curva de tensión en función del estado de degradación de la batería y la FIG. 3 es un gráfico que muestra, a modo de ejemplo, una curva de tensión diferencial correspondiente a la curva de tensión de la FIG.2.
[0060] En la memoria descriptiva, una primera relación de pérdida de capacidad es un parámetro correspondiente al grado de degradación del electrodo positivo de la batería B e indica cuánto se ha reducido la capacidad de electrodo positivo de corriente de la batería B de una capacidad de electrodo positivo de referencia, que es la capacidad de electrodo positivo de la batería B en BOL. La capacidad de electrodo positivo indica la cantidad total de iones de litio que pueden intercalarse al máximo en el electrodo positivo. A medida que disminuye el área de reacción del electrodo positivo, aumenta la primera relación de pérdida de capacidad. Esto es, primera relación de pérdida de capacidad = (capacidad de electrodo positivo de referencia - capacidad de electrodo positivo de corriente)/capacidad de electrodo positivo de referencia.
[0061] En la memoria descriptiva, una segunda relación de pérdida de capacidad indica cuánto se ha reducido la capacidad de litio utilizable de corriente de la batería B de una capacidad de litio utilizable de referencia, que es una capacidad de litio utilizable de la batería B en BOL. La capacidad de litio utilizable indica la cantidad total de iones de litio que pueden participar en la reacción de oxidación/reducción durante la carga/descarga. A medida que aumenta la cantidad de metal de litio depositado en la superficie del electrodo negativo, aumenta la segunda relación de pérdida de capacidad. Esto es, segunda relación de pérdida de capacidad = (capacidad de litio utilizable de referencia - capacidad de litio utilizable de corriente)/capacidad de litio utilizable de referencia.
[0062] Haciendo referencia a las FIGS.1 y 2, la unidad de control 120 puede generar una curva de tensión, basándose en la tensión y la capacidad de la batería B en el intervalo de tiempo predeterminado registrado en la unidad de memoria 130 durante la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería B.
[0063] La FIG.2 muestra cuatro curvas de tensión 201∼204. La curva de tensión 201 indica una relación entre la capacidad Q y la tensión V de la batería B en BOL. La curva de tensión 202 indica una relación entre la capacidad Q y la tensión V de la batería B que tiene la primera relación de pérdida de capacidad del 0 % y la segunda relación de pérdida de capacidad del 10 %. La curva de tensión 203 indica una relación entre la capacidad Q y la tensión V de la batería B que tiene la primera relación de pérdida de capacidad del 5 % y la segunda relación de pérdida de capacidad del 10 %. La curva de tensión 204 indica una relación entre la capacidad Q y la tensión V de la batería B que tiene la primera relación de pérdida de capacidad del 10 % y la segunda relación de pérdida de capacidad del 10 %.
[0064] Se puede ver que cuando compara la curva de tensión 201 con la curva de tensión 202, en caso de que la primera relación de pérdida de capacidad sea igual, a medida que aumenta la segunda relación de pérdida de capacidad, la tensión de la curva de tensión se contrae a una tensión más baja y la capacidad de la curva de tensión se contrae a una capacidad más baja.
[0065] Se puede ver que cuando se compara la curva de tensión 202, la curva de tensión 203 y la curva de tensión 204, en caso de que la retención de capacidad sea igual, a medida que aumenta la primera relación de pérdida de la capacidad, la tensión de la batería B cambia rápidamente. La retención de capacidad es una relación de la capacidad máxima de corriente a la capacidad máxima en BOL.
[0067] Haciendo referencia a la FIG.3, la unidad de control 120 puede determinar las curvas de tensión diferencial 301~304 por diferenciación de la tensión V de cada una de las curvas de tensión 201∼204 en la capacidad Q. Las curvas de tensión diferencial 301~304 se basan en las curvas de tensión 201∼204, respectivamente. La unidad de control 120 puede determinar una tensión diferencial dV/dQ que es una relación de un cambio dV en la tensión V a un cambio dQ en la capacidad Q en el intervalo de tiempo predeterminado, basándose en las curvas de tensión 201∼204 y registrar las curvas de tensión diferencial 301~304 como un conjunto de datos que indica una relación de correspondencia entre la capacidad Q y la tensión diferencial dV/dQ en la unidad de memoria 130. La curva de tensión diferencial puede denominarse como 'curva Q-dV/dQ'.
[0069] La unidad de control 120 puede detectar picos de interés P<1>~<P4>a partir de las curvas de tensión diferencial 301~304, respectivamente. Cuando i=1~4, el pico de interés P<i>de la curva de tensión diferencial 30i puede ser un pico (por ejemplo, un punto máximo) dispuesto solo en un rango de capacidad predeterminado (por ejemplo, 35~45 Ah). Los picos de interés P<1>~P<4>resultan de la transición de fase que se produce en el electrodo positivo de la batería B.
[0070] Cuando se compara el pico de interés P<1>con el pico de interés P<2>, la tensión diferencial del pico de interés P<2>es igual a la tensión diferencial del pico de interés P<1>, mientras que la capacidad del pico de interés P<2>es menor que la capacidad del pico de interés P<1>. Esto es, se puede ver que, en caso de que la primera relación de pérdida de capacidad sea igual, a medida que aumenta la segunda relación de pérdida de capacidad, la capacidad del pico de interés tiende a disminuir.
[0072] Cuando se compara el pico de interés P<2>con el pico de interés P<3>, la tensión diferencial del pico de interés P<3>es mayor que la tensión diferencial del pico de interés P<2>. De manera adicional, cuando se compara el pico de interés P<3>con el pico de interés P<4>, la tensión diferencial del pico de interés P<4>es mayor que la tensión diferencial del pico de interés P<3>. Esto es, se puede ver que, en caso de que la retención de capacidad sea igual, a medida que aumenta la primera relación de pérdida de la capacidad, la tensión diferencial del pico de interés tiende a aumentar.
[0074] Cuando se compara el pico de interés P<1>con el pico de interés P<4>, la tensión diferencial del pico de interés P<4>es mayor que la tensión diferencial del pico de interés P<1>y la capacidad del pico de interés P<4>es menor que la capacidad del pico de interés P<1>. Esto es, a medida que aumenta la primera relación de pérdida de la capacidad, la tensión diferencial del pico de interés tiende a aumentar y la capacidad del pico de interés tiende a disminuir. De manera adicional, se puede ver que, en caso de que aumente la primera relación de pérdida de capacidad y también aumente la segunda relación de pérdida de capacidad, la capacidad del pico de interés tiende a disminuir mucho más.
[0076] La unidad de control 120 puede determinar una primera diferencia, basándose en la curva de capacidad diferencial. La primera diferencia es una diferencia entre la tensión diferencial del pico de interés y una tensión diferencial de referencia. La tensión diferencial de referencia puede ser la tensión diferencial del pico de interés P<1>. Haciendo referencia a la FIG.3, la primera diferencia correspondiente a la curva de tensión diferencial 202 es 0 [V/Ah], la primera diferencia correspondiente a la curva de tensión diferencial 203 es ΔDVA [V/Ah] y la primera diferencia correspondiente a la curva de tensión diferencial 204 es ΔDVB [V/Ah].
[0078] La unidad de control 120 puede determinar una segunda diferencia, basándose en la curva de capacidad diferencial. La segunda diferencia es una diferencia entre la capacidad del pico de interés y una capacidad de referencia. La capacidad de referencia puede ser la capacidad del pico de interés P<1>. Haciendo referencia a la FIG. 3, la segunda diferencia correspondiente a la curva de tensión diferencial 202 es ΔQA [Ah], la segunda diferencia correspondiente a la curva de tensión diferencial 203 es ΔQB [Ah] y la segunda diferencia correspondiente a la curva de tensión diferencial 204 es ΔQC [Ah].
[0080] En caso de que la tensión diferencial del pico de interés detectado de la curva de capacidad diferencial sea mayor que la tensión diferencial de referencia, la unidad de control 120 puede determinar la primera relación de pérdida de capacidad de la batería B, basándose en la primera diferencia. Por ejemplo, en caso de que la curva de capacidad diferencial 303 se determine a través de la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería B, la unidad de control 120 puede determinar que la primera relación de pérdida de capacidad de la batería B es igual al 5 %, basándose en la primera diferencia ΔDVA correspondiente a la curva de capacidad diferencial 303.
[0081] En caso de que la tensión diferencial del pico de interés sea igual a la tensión diferencial de referencia, la unidad de control 120 puede determinar la segunda relación de pérdida de capacidad de la batería B, basándose en la segunda diferencia. Por ejemplo, en caso de que la curva de capacidad diferencial 302 se determine a través de la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería B, la unidad de control 120 puede determinar que la segunda relación de pérdida de capacidad de la batería B es igual al 10 %, basándose en la segunda diferencia ΔQA correspondiente a la curva de capacidad diferencial 302.
[0083] En caso de que la tensión diferencial del pico de interés detectado de la curva de capacidad diferencial sea mayor que la tensión diferencial de referencia, la unidad de control 120 puede determinar la primera relación de pérdida de capacidad y la segunda relación de pérdida de capacidad de la batería B, basándose en la primera diferencia y la segunda diferencia. Por ejemplo, en caso de que la curva de capacidad diferencial 304 se determine a través de la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería B, la unidad de control 120 puede determinar que la primera relación de pérdida de capacidad de la batería B es igual al 10 % y que la segunda relación de pérdida de capacidad de la batería B es igual al 10 %, basándose en la primera diferencia ΔDVB y la segunda diferencia ΔQC correspondientes a la curva de capacidad diferencial 304.
[0084] La unidad de memoria 130 puede prealmacenar al menos una de una primera tabla de consulta, una segunda tabla de consulta o una tercera tabla de consulta.
[0085] La primera tabla de consulta es un conjunto de datos que indica una relación de correspondencia entre la primera diferencia y la primera relación de pérdida de capacidad. La relación de correspondencia entre la primera diferencia y la primera relación de pérdida de capacidad puede preestablecerse a través de experimentación o simulación informática. La unidad de control 120 puede determinar la primera diferencia y determinar la primera relación de pérdida de capacidad registrada en la primera tabla de consulta correspondiente a la primera diferencia determinada. La segunda tabla de consulta es un conjunto de datos que indica una relación de correspondencia entre la segunda diferencia y la segunda relación de pérdida de capacidad. La relación de correspondencia entre la segunda diferencia y la segunda relación de pérdida de capacidad puede preestablecerse a través de experimentación o simulación informática. En caso de que la tensión diferencial del pico de interés sea igual a la tensión diferencial de referencia, la unidad de control 120 puede determinar la segunda diferencia y determinar la segunda relación de pérdida de capacidad registrada en la segunda tabla de consulta correspondiente a la segunda diferencia determinada.
[0086] La tercera tabla de consulta es un conjunto de datos que indica una relación de correspondencia entre la primera diferencia, la segunda diferencia, la primera relación de pérdida de capacidad y la segunda relación de pérdida de capacidad. La relación de correspondencia entre la primera diferencia, la segunda diferencia, la primera relación de pérdida de capacidad y la segunda relación de pérdida de capacidad puede preestablecerse a través de experimentación o simulación informática. La unidad de control 120 puede determinar la primera diferencia y la segunda diferencia y determinar la primera relación de pérdida de capacidad y la segunda relación de pérdida de capacidad registradas en la tercera tabla de consulta correspondiente a la primera diferencia determinada y la segunda diferencia determinada.
[0087] La FIG.4 es un diagrama de flujo que muestra, a modo de ejemplo, un método de gestión de batería de acuerdo con una primera realización de la presente divulgación.
[0088] Haciendo referencia a las FIGS.1 a 4, en la etapa S410, la unidad de control 120 determina una curva de tensión que indica una relación de correspondencia entre la capacidad Q y la tensión V de la batería B, basándose en la información de detección que indica la tensión y la corriente de la batería recogida de la unidad de detección 110 en un intervalo de tiempo predeterminado mientras la batería B está siendo cargada o descargada a la corriente constante por el dispositivo de carga/descarga 20.
[0089] En la etapa S420, la unidad de control 120 determina una curva de tensión diferencial, basándose en la curva de tensión determinada en la etapa S410. Por ejemplo, cuando se determina la curva de tensión 202 de la FIG.2 en la etapa S410, la unidad de control 120 puede determinar la curva de tensión diferencial 302 de la FIG.3 a partir de la curva de tensión 202. En otro ejemplo, cuando se determina la curva de tensión 203 de la FIG.2 en la etapa S410, la unidad de control 120 puede determinar la curva de tensión diferencial 303 de la FIG.3 a partir de la curva de tensión 203.
[0090] En la etapa S430, la unidad de control 120 detecta un pico de interés en un rango de capacidad predeterminado que aparece en la curva de tensión diferencial determinada en la etapa S420. Por ejemplo, cuando se determina la curva de tensión diferencial 302 de la FIG.3 en la etapa S420, la unidad de control 120 puede detectar el pico de interés P<2>a partir de la curva de tensión diferencial 302. En otro ejemplo, cuando se determina la curva de tensión diferencial 303 de la FIG.3 en la etapa S420, la unidad de control 120 puede detectar el pico de interés P<3>a partir de la curva de tensión diferencial 303.
[0091] En la etapa S440, la unidad de control 120 determina si la tensión diferencial del pico de interés detectado en la etapa S430 es mayor que la tensión diferencial de referencia. En otro ejemplo, cuando se determina la curva de tensión diferencial 303 de la FIG.3 en la etapa S420, un valor de la etapa S440 es "Sí". Cuando el valor de la etapa S440 es "Sí", se realiza la etapa S450. El valor de la etapa S440, siendo "No", indica que la tensión diferencial del pico de interés es igual a la tensión diferencial de referencia. En otro ejemplo, cuando se determina la curva de tensión diferencial 302 de la FIG.3 en la etapa S420, un valor de la etapa S440 es "No". Cuando el valor en la etapa S440 es "No", puede realizarse la etapa S460.
[0092] En la etapa S450, la unidad de control 120 determina una primera relación de pérdida de capacidad de la batería B, basándose en una primera diferencia. La primera diferencia es una diferencia entre la tensión diferencial del pico de interés detectado en la etapa S430 y la tensión diferencial de referencia. Por ejemplo, cuando la primera diferencia es ΔDVA [V/Ah], el 5 % asociado con ΔDVA [V/Ah] en la primera tabla de consulta puede determinarse como la primera relación de pérdida de capacidad. La unidad de control 120 puede registrar la primera relación de pérdida de capacidad determinada en la etapa S450 en la unidad de memoria 130.
[0093] En la etapa S452, la unidad de control 120 emite una primera señal de diagnóstico que indica la primera relación de pérdida de capacidad determinada en la etapa S450. La primera señal de diagnóstico puede ser recibida por la unidad de interfaz 140. La unidad de interfaz 140 puede transmitir la primera señal de diagnóstico al controlador de alto nivel 2.
[0094] En la etapa S460, la unidad de control 120 determina una segunda relación de pérdida de capacidad de la batería B, basándose en una segunda diferencia. La segunda diferencia es una diferencia entre la capacidad del pico de interés detectado en la etapa S430 y la capacidad de referencia. Por ejemplo, cuando la segunda diferencia es ΔQA [Ah], el 10 % asociado con ΔQA [Ah] en la segunda tabla de consulta puede determinarse como la segunda relación de pérdida de capacidad.
[0095] En la etapa S462, la unidad de control 120 emite una segunda señal de diagnóstico que indica la segunda relación de pérdida de capacidad determinada en la etapa S460. La segunda señal de diagnóstico puede ser recibida por la unidad de interfaz 140. La unidad de interfaz 140 puede transmitir la segunda señal de diagnóstico al controlador de alto nivel 2.
[0096] La FIG.5 es un diagrama de flujo que muestra, a modo de ejemplo, un método de gestión de batería de acuerdo con una segunda realización de la presente divulgación.
[0097] Haciendo referencia a las FIGS.1, 3 y 5, en la etapa S510, la unidad de control 120 determina una curva de tensión que indica una relación de correspondencia entre la capacidad Q y la tensión V de la batería B, basándose en la información de detección que indica la tensión y la corriente de la batería recogida de la unidad de detección 110 en un intervalo de tiempo predeterminado mientras la batería B está siendo cargada o descargada a la corriente constante por el dispositivo de carga/descarga 20.
[0098] En la etapa S520, la unidad de control 120 determina una curva de tensión diferencial, basándose en la curva de tensión determinada en la etapa S510. Por ejemplo, cuando se determina la curva de tensión 204 de la FIG.2 en la etapa S510, la unidad de control 120 puede determinar la curva de tensión diferencial 304 de la FIG.3 a partir de la curva de tensión 202.
[0099] En la etapa S530, la unidad de control 120 detecta un pico de interés en un rango de capacidad predeterminado que aparece en la curva de tensión diferencial determinada en la etapa S520. Por ejemplo, cuando se determina la curva de tensión diferencial 304 de la FIG.3 en la etapa S520, la unidad de control 120 puede detectar el pico de interés P<4>a partir de la curva de tensión diferencial 304.
[0100] En la etapa S540, la unidad de control 120 determina una primera diferencia y una segunda diferencia, basándose en la tensión diferencial y la capacidad del pico de interés detectado en la etapa S530. La primera diferencia es una diferencia entre la tensión diferencial del pico de interés detectado en la etapa S530 y la tensión diferencial de referencia. La segunda diferencia es una diferencia entre la capacidad del pico de interés detectado en la etapa S530 y la capacidad de referencia. Por ejemplo, cuando se detecta el pico de interés P<4>de la FIG.3 en la etapa S530, ΔDVB y ΔQC se determinan como la primera diferencia y la segunda diferencia, respectivamente.
[0101] En la etapa S550, la unidad de control 120 determina una primera relación de pérdida de capacidad y una segunda relación de pérdida de capacidad de la batería B, basándose en la primera diferencia y la segunda diferencia. Por ejemplo, en caso de que la primera diferencia=ΔDVB y la segunda diferencia=ΔQC, la unidad de control 120 puede determinar el 10 % y el 10 % asociados con ΔDVB y ΔQC en la tercera tabla de consulta como la primera relación de pérdida de capacidad y la segunda relación de pérdida de capacidad, respectivamente. La unidad de control 120 puede registrar la primera relación de pérdida de capacidad y la segunda relación de pérdida de capacidad determinadas en la etapa S550 en la unidad de memoria 130.
[0102] En la etapa S560, la unidad de control 120 emite una señal de diagnóstico que indica la primera relación de pérdida de capacidad y la segunda relación de pérdida de capacidad determinadas en la etapa S550. La señal de diagnóstico puede ser recibida por la unidad de interfaz 140. La unidad de interfaz 140 puede transmitir la señal de diagnóstico al controlador de alto nivel 2.
[0103] Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente en el presente documento no se implementan solo a través del aparato y el método y pueden implementarse a través de programas que realizan las funciones correspondientes a las configuraciones de las realizaciones de la presente divulgación o medios de registro que tienen los programas registrados en los mismos y tal implementación pueden lograrla fácilmente los expertos en la técnica a partir de la divulgación de las realizaciones descritas anteriormente.
[0104] Mientras la presente divulgación se ha descrito anteriormente en el presente documento con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no se limita a los mismos y es obvio para los expertos en la técnica que se pueden hacer diversas modificaciones y cambios en los mismos dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES
1. Un sistema de gestión de batería (100) para una batería (B) que comprende un material de electrodo positivo que presenta un comportamiento de transición de fase en un rango de capacidad predeterminado y un material de electrodo negativo que tiene características de meseta sobre el rango de capacidad predeterminado, comprendiendo el sistema de gestión de batería (100):
una unidad de detección (110) configurada para emitir información de detección que indica una tensión y una corriente de la batería (B); y
una unidad de control (120) acoplada operativamente a la unidad de detección (110),
en donde la unidad de control (120) está configurada para:
determinar una curva de tensión que indica una relación de correspondencia entre una capacidad de la batería (B) y la tensión de la batería (B), basándose en la información de detección recogida durante la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería (B),
determinar una curva de tensión diferencial, basándose en la curva de tensión, indicando la curva de tensión diferencial una relación de correspondencia entre la capacidad de la batería (B) y una tensión diferencial que es una relación de un cambio en la tensión de la batería (B) a un cambio en la capacidad de la batería (B), detectar un pico de interés de la curva de tensión diferencial que aparece en el rango de capacidad predeterminado y
determinar una primera relación de pérdida de capacidad que indica una relación de pérdida de capacidad de electrodo positivo de la batería (B), basándose en una primera diferencia cuando la tensión diferencial del pico de interés es mayor que una tensión diferencial de referencia y
en donde la primera diferencia es una diferencia entre la tensión diferencial del pico de interés y la tensión diferencial de referencia; y
determinar una segunda relación de pérdida de capacidad que indica una relación de pérdida de capacidad de litio utilizable de la batería (B), basándose en una capacidad del pico de interés cuando la tensión diferencial del pico de interés es igual a la tensión diferencial de referencia.
2. El sistema de gestión de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de detección (110) incluye:
un sensor de tensión (111) conectado en paralelo a la batería (B); y
un sensor de corriente (112) conectado en serie a la batería (B).
3. El sistema de gestión de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de control (120) está configurada para determinar la segunda relación de pérdida de capacidad de la batería (B), basándose en una segunda diferencia cuando la tensión diferencial del pico de interés es igual a la tensión diferencial de referencia y en donde la segunda diferencia es una diferencia entre la capacidad del pico de interés y una capacidad de referencia.
4. El sistema de gestión de batería (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la unidad de control (120) está configurada para determinar la primera relación de pérdida de capacidad de la batería (B) y una segunda relación de pérdida de capacidad que indica una relación de pérdida de capacidad de litio utilizable de la batería (B), basándose en una primera diferencia y una segunda diferencia,
la primera diferencia es una diferencia entre la tensión diferencial del pico de interés y la tensión diferencial de referencia y
la segunda diferencia es una diferencia entre la capacidad del pico de interés y la capacidad de referencia.
5. Un paquete de batería (10) que comprende el sistema de gestión de batería (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
6. Un vehículo eléctrico (1) que comprende el paquete de batería (10) de acuerdo con la reivindicación 5.
7. Un método de gestión de batería para una batería que comprende un material de electrodo positivo que presenta un comportamiento de transición de fase en un rango de capacidad predeterminado y un material de electrodo negativo que tiene características de meseta sobre el rango de capacidad predeterminado, comprendiendo el método de gestión de batería:
determinar una curva de tensión que indica una relación de correspondencia entre una capacidad de la batería y una tensión de la batería, basándose en información de detección que indica la tensión y una corriente de la batería recogida durante la carga de corriente constante o la descarga de corriente constante de la batería; determinar una curva de tensión diferencial, basándose en la curva de tensión;
detectar un pico de interés de la curva de tensión diferencial que aparece en el rango de capacidad predeterminado; y
determinar una primera relación de pérdida de capacidad de la batería (B), que indica una relación de pérdida de
capacidad de electrodo positivo de la batería, basándose en una primera diferencia cuando la tensión diferencial del pico de interés es mayor que una tensión diferencial de referencia, en donde la primera diferencia es una diferencia entre la tensión diferencial del pico de interés y la tensión diferencial de referencia; y
determinar una segunda relación de pérdida de capacidad que indica una relación de pérdida de capacidad de litio utilizable de la batería (B), basándose en una capacidad del pico de interés cuando la tensión diferencial del pico de interés es igual a la tensión diferencial de referencia,
en donde la curva de tensión diferencial indica una relación de correspondencia entre la capacidad de la batería y una tensión diferencial que es una relación de un cambio en la tensión de la batería a un cambio en la capacidad de la batería (B).
ES21814470T 2020-05-27 2021-04-19 Battery management system, battery pack, electric vehicle and battery management method Active ES3058707T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200063839A KR102816638B1 (ko) 2020-05-27 2020-05-27 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법
PCT/KR2021/004902 WO2021241886A1 (ko) 2020-05-27 2021-04-19 배터리 관리 시스템, 배터리 팩, 전기 차량 및 배터리 관리 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3058707T3 true ES3058707T3 (en) 2026-03-12

Family

ID=78744891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES21814470T Active ES3058707T3 (en) 2020-05-27 2021-04-19 Battery management system, battery pack, electric vehicle and battery management method

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230023014A1 (es)
EP (1) EP4053573B1 (es)
JP (1) JP7338101B2 (es)
KR (1) KR102816638B1 (es)
CN (1) CN114174845B (es)
ES (1) ES3058707T3 (es)
PL (1) PL4053573T3 (es)
WO (1) WO2021241886A1 (es)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4145588B1 (en) * 2020-08-13 2025-03-05 LG Energy Solution, Ltd. Battery management system, battery management method, battery pack, and electric vehicle
CN116930779B (zh) * 2022-03-29 2025-02-11 比亚迪股份有限公司 电池容量确定方法和装置、存储介质、以及电池
CN118275908A (zh) * 2022-12-29 2024-07-02 比亚迪股份有限公司 检测电池包自放电状态的方法、车辆和计算机存储介质
EP4682565A1 (en) * 2023-10-06 2026-01-21 LG Energy Solution, Ltd. Battery diagnosis apparatus and battery diagnosis method
KR102873003B1 (ko) * 2023-12-14 2025-10-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 배터리 진단 방법
KR102890693B1 (ko) * 2024-01-02 2025-11-24 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치, 배터리 팩, 배터리 시스템 및 배터리 진단 방법
KR20250106953A (ko) 2024-01-04 2025-07-11 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR102927734B1 (ko) * 2024-01-15 2026-02-12 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 방법
WO2025170262A1 (ko) * 2024-02-06 2025-08-14 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 배터리 진단 방법
KR20250161890A (ko) * 2024-05-09 2025-11-18 현대자동차주식회사 차량 제어 장치 및 그 방법
KR20250175207A (ko) * 2024-06-07 2025-12-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR20250175208A (ko) * 2024-06-07 2025-12-16 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치 및 방법
KR20260026770A (ko) * 2024-08-20 2026-02-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 그 방법
KR20260033800A (ko) * 2024-09-03 2026-03-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 배터리 진단 방법
KR20260037773A (ko) * 2024-09-10 2026-03-18 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 진단 장치 및 배터리 진단 방법

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101234965B1 (ko) * 2007-11-06 2013-02-20 파나소닉 주식회사 비수전해질 이차전지용 양극 활물질 및 그것을 이용한 비수전해질 이차전지
JP4561859B2 (ja) 2008-04-01 2010-10-13 トヨタ自動車株式会社 二次電池システム
JP5315369B2 (ja) * 2011-03-01 2013-10-16 株式会社日立製作所 リチウム二次電池の異常充電状態検出装置及び検査方法
JP5779528B2 (ja) 2012-03-16 2015-09-16 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池システムおよびリチウムイオン二次電池システムの制御方法
JP5940145B2 (ja) * 2012-04-20 2016-06-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池システム、二次電池の劣化状態判断方法
JP2013247003A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Sony Corp 二次電池の充電制御装置、二次電池の充電制御方法、二次電池の充電状態推定装置、二次電池の充電状態推定方法、二次電池の劣化度推定装置、二次電池の劣化度推定方法、及び、二次電池装置
JP5878088B2 (ja) 2012-06-28 2016-03-08 株式会社日立製作所 電池モジュールおよびその状態推定方法
EP3051305B1 (en) 2013-09-25 2019-04-17 Hitachi, Ltd. Status determining method for secondary battery, status determining apparatus for secondary battery, secondary battery system, and charge/discharge control apparatus having status determining apparatus
EP2990818B1 (en) 2014-09-01 2019-11-27 Yokogawa Electric Corporation Secondary battery capacity measurement system and secondary battery capacity measurement method
KR102314046B1 (ko) * 2014-11-28 2021-10-18 삼성에스디아이 주식회사 양극 활물질, 이를 포함하는 양극 및 상기 양극을 채용한 리튬 이차 전지
KR102010015B1 (ko) * 2015-08-31 2019-08-12 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지 및 그의 구동방법
KR102349300B1 (ko) * 2018-04-10 2022-01-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리의 전극 정보를 결정하기 위한 장치, 방법, 배터리 팩 및 전기 시스템
US20210359347A1 (en) * 2018-08-06 2021-11-18 The Regents Of The University Of Michigan Electrode Diagnostics For Lithium Ion Battery
KR102259415B1 (ko) * 2018-08-29 2021-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
WO2020046019A1 (ko) * 2018-08-29 2020-03-05 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
KR102160194B1 (ko) 2018-11-28 2020-09-25 (주)유엠로직스 핑거프린트 및 3D n-gram을 혼합한 영상 데이터 무결성 검증 방법 및 그 시스템
CN109856549B (zh) 2019-01-18 2021-07-13 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池电极循环衰减机制的评价方法
CN110045293A (zh) 2019-03-15 2019-07-23 天津力神电池股份有限公司 一种无损分析电池活性物质材料失效的方法
CN110988086B (zh) * 2019-10-11 2022-08-19 天津力神电池股份有限公司 一种检测电池循环过程中电极材料结构稳定性的方法
CN111060830A (zh) 2019-11-25 2020-04-24 浙江遨优动力系统有限公司 软包锂电池正极容量的检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022545940A (ja) 2022-11-01
PL4053573T3 (pl) 2026-04-20
US20230023014A1 (en) 2023-01-26
WO2021241886A1 (ko) 2021-12-02
EP4053573A1 (en) 2022-09-07
EP4053573A4 (en) 2023-06-07
CN114174845A (zh) 2022-03-11
CN114174845B (zh) 2024-04-09
KR20210146699A (ko) 2021-12-06
KR102816638B1 (ko) 2025-06-02
EP4053573B1 (en) 2025-12-10
JP7338101B2 (ja) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES3058707T3 (en) Battery management system, battery pack, electric vehicle and battery management method
JP7159524B2 (ja) バッテリー管理装置、バッテリー管理方法、バッテリーパック及び電気車両
US11460506B2 (en) Apparatus and method for determining differential voltage curve of battery and battery pack comprising the apparatus
US11183859B2 (en) Apparatus for preventing over-discharge
KR20200026128A (ko) 배터리 관리 장치, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
EP3982138B1 (en) Battery diagnosis apparatus, battery diagnosis method and energy storage system
US11454676B2 (en) Apparatus for estimating state of secondary battery, and battery pack including the same
JP2013081357A (ja) 二次電池の制御装置
JP6973880B2 (ja) バッテリーパック
US12206271B2 (en) Battery charge control device and method
CN115943316A (zh) 电池诊断装置、电池诊断方法、电池组和电动车辆
JP2016110917A (ja) リチウムイオン二次電池および電池システム
JP2020521415A (ja) バッテリーパック
KR20180031206A (ko) 과방전으로부터 배터리를 보호하기 위한 배터리 관리 시스템과 방법
JP7078315B2 (ja) バッテリーパック
CN114846674A (zh) 电池管理系统、电池管理方法、电池组及电动车辆
ES3053659T3 (en) Battery diagnosis device, battery diagnosis method, battery pack and electric vehicle
KR20220021433A (ko) 배터리 관리 시스템, 배터리 관리 방법, 배터리 팩 및 전기 차량
EP4145588B1 (en) Battery management system, battery management method, battery pack, and electric vehicle
KR20190143181A (ko) 배터리 자가방전 장치