JP2024516241A - 抵抗劣化度に基づくバッテリ診断方法およびそれを適用したバッテリシステム - Google Patents
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Abstract
バッテリ診断方法は、複数のバッテリバンクを含むバッテリパックを診断する方法において、BMS(Battery Management System)が、複数のバッテリバンクのうち放電条件を満たすターゲットバッテリバンクがあるかを判断する段階、前記BMSが、前記判断する段階により検出されたターゲットバッテリバンクを所定時間にわたり放電させる段階、前記BMSが、前記ターゲットバッテリバンクを放電させる前の前記ターゲットバッテリバンクの第1バンク電圧および前記ターゲットバッテリバンクを放電させた後の前記ターゲットバッテリバンクの第2バンク電圧を記憶する段階、前記BMSが、前記第1バンク電圧および前記第2バンク電圧に基づいて現在電圧変化量を導き出す段階、前記BMSが、前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量および前記現在電圧変化量に基づいて前記ターゲットバッテリバンクに対する抵抗劣化度を推定する段階、および前記BMSが、前記複数のバッテリバンクそれぞれに対する抵抗劣化度に基づいて前記複数のバッテリバンクを診断する段階を含み、前記放電条件は前記バッテリバンクのバンク電圧、バンク温度、および休止期間のうち少なくとも一つを含む。
Description
[関連出願との相互引用]
本出願は2021年11月2日出願の韓国特許出願第10-2021-0149028号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本出願は2021年11月2日出願の韓国特許出願第10-2021-0149028号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は抵抗劣化度に基づくバッテリ診断方法およびそれを適用したバッテリシステムに関する。
バッテリパックは直列に接続された複数のバッテリバンクを含むことができ、各バッテリバンクは並列に接続された複数のバッテリセルを含むことができる。
バッテリパックが外部装置を介して充放電を繰り返すと、内部のバッテリセルの充電容量に差が発生し得る。これを放置した状態で充放電が持続的に行われるとバッテリセルの抵抗劣化または異常状況が発生し得る。
バッテリセルの抵抗劣化または異常状況が発生すると、バッテリパックから安定して外部装置に電源を供給できない問題が発生し得る。
複数のバッテリバンクを含むバッテリパックについて、バッテリバンクの異常を感知できるバッテリ診断方法およびそれを適用したバッテリシステムを提供する。
発明の一特徴によるバッテリ診断方法は、複数のバッテリバンクを含むバッテリパックを診断する方法において、BMS(Battery Management System)が、複数のバッテリバンクのうち放電条件を満たすターゲットバッテリバンクがあるかを判断する段階、前記BMSが、前記判断する段階により検出されたターゲットバッテリバンクを所定時間にわたり放電させる段階、前記BMSが、前記ターゲットバッテリバンクを放電させる前の前記ターゲットバッテリバンクの第1バンク電圧および前記ターゲットバッテリバンクを放電させた後の前記ターゲットバッテリバンクの第2バンク電圧を記憶する段階、前記BMSが、前記第1バンク電圧および前記第2バンク電圧に基づいて現在電圧変化量を導き出す段階、前記BMSが、前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量および前記現在電圧変化量に基づいて前記ターゲットバッテリバンクに対する抵抗劣化度を推定する段階、および前記BMSが、前記複数のバッテリバンクそれぞれに対する抵抗劣化度に基づいて前記複数のバッテリバンクを診断する段階を含み、前記放電条件は前記バッテリバンクのバンク電圧、バンク温度、および休止期間のうち少なくとも一つを含む。
前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量は、前記ターゲットバッテリバンクに対して前記BMSに記憶された初期電圧変化量であり、前記初期電圧変化量は、前記複数のバッテリバンクそれぞれの最初の放電での放電前後の電圧変化量であり得る。
前記複数のバッテリバンクを診断する段階は、前記BMSが、前記複数のバッテリバンクに対する複数の抵抗劣化度に基づいて抵抗劣化度の全体代表値を導き出す段階、前記BMSが、前記複数のバッテリバンクの並列接続数に基づいて多並列理想係数を算出する段階、前記BMSが、前記抵抗劣化度の全体代表値および前記多並列理想係数に基づいて正常範囲の上限閾値を算出する段階、および前記BMSが、前記上限閾値に基づいて正常範囲を導き出して、前記正常範囲に基づいて前記複数のバッテリバンクそれぞれの状態を診断する段階を含み得る。
前記上限閾値を算出する段階は、前記BMSが、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の全体代表値以下である抵抗劣化度を有する複数の第1バッテリバンクをターゲットグループとして設定する段階、前記BMSが、前記ターゲットグループに属する前記複数の第1バッテリバンクの抵抗劣化度のターゲット代表値を導き出す段階、および前記ターゲット代表値および前記多並列理想係数に基づいて前記正常範囲の上限閾値を算出する段階を含み得る。
複数のバッテリバンクそれぞれの状態を診断する段階は、前記BMSが、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の上限閾値以下である抵抗劣化度を有するバッテリバンクは定常状態と判断する段階、および前記BMSが、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の上限閾値より大きい抵抗劣化度を有するバッテリバンクを異常状態と判断する段階を含み得る。
発明の他の特徴によるバッテリシステムは、複数のバッテリセルが並列接続されている複数のバッテリバンク、前記複数のバッテリバンクそれぞれのバッテリバンクの正極と負極の間に並列接続されて前記それぞれのバッテリバンクを放電させる放電回路、および前記複数のバッテリバンクのうち放電条件を満たすターゲットバッテリバンクがあるかを判断して、前記判断により検出されたターゲットバッテリバンクを前記放電回路により放電させて、前記ターゲットバッテリバンクを放電させる前の前記ターゲットバッテリバンクの第1バンク電圧および前記ターゲットバッテリバンクを放電させた後の前記ターゲットバッテリバンクの第2バンク電圧を記憶し、前記第1バンク電圧および前記第2バンク電圧に基づいて現在電圧変化量を導き出して、前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量および前記現在電圧変化量に基づいて前記ターゲットバッテリバンクに対する抵抗劣化度を推定し、前記複数のバッテリバンクそれぞれに対する抵抗劣化度に基づいて前記複数のバッテリバンクを診断する、BMS(Battery Management System)を含み、前記放電条件は前記バッテリバンクのバンク電圧、バンク温度、および休止期間のうち少なくとも一つを含む。
前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量は、前記ターゲットバッテリバンクに対して前記BMSに記憶された初期電圧変化量であり、前記初期電圧変化量は、前記複数のバッテリバンクそれぞれの最初の放電での放電前後の電圧変化量であり得る。
前記BMSが、前記複数のバッテリバンクに対する複数の抵抗劣化度に基づいて正常範囲の上限閾値を算出して、前記上限閾値に基づいて正常範囲を導き出して、前記正常範囲に基づいて前記複数のバッテリバンクそれぞれの状態を診断し得る。
前記上限閾値は、前記BMSが、前記複数のバッテリバンクに対する複数の抵抗劣化度に基づいて抵抗劣化度の全体代表値を導き出して、前記複数のバッテリバンクの並列接続数に基づいて多並列理想係数を算出して、前記抵抗劣化度の全体代表値および前記多並列理想係数に基づいて算出し得る。
前記BMSは、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の上限閾値以下である抵抗劣化度を有するバッテリバンクは定常状態と判断し、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の上限閾値より大きい抵抗劣化度を有するバッテリバンクを異常状態と判断し得る。
前記BMSは、複数のバッテリバンクそれぞれが異常状態であるかを区別して前記バッテリパックの状態を診断し得る。
複数のバッテリバンクを含むバッテリパックについて、一定条件下でバッテリバンクを放電させて、バッテリバンクの放電前後での電圧変化量を導き出し、電圧変化量に基づいてバッテリバンクそれぞれの抵抗劣化度を算出して、複数のバッテリバンクそれぞれの抵抗劣化度に基づいてバッテリバンクの異常を感知できるようにする。
以下、添付する図面を参照して本明細書に開示された実施形態を詳細に説明するが、同一または類似の構成要素には同一または類似の図面符号を付与し、これに係る重複する説明は省略する。以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞の「モジュール」および/または「部」は、明細書作成の容易さだけを考慮して付与するか混用するものであって、それ自体が互いに区別する意味または役割を有するものではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明するにあたり関連する公知技術に関する具体的な説明が本明細書に開示された実施形態の要旨を曖昧にすると判断される場合はその詳細な説明を省略する。また、添付する図面は本明細書に開示された実施形態を簡単に理解できるようにするためであり、本明細書に開示された技術的思想は添付する図面によって制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。
第1、第2などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために使用できるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。
本出願で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されなければならない。
一実施形態による構成のうち特定の制御条件で他の構成を制御する構成には、他の構成を制御するために必要な制御アルゴリズムを具体化した命令の集合として具現されたプログラムが設けられる。制御構成はインストールされたプログラムに応じて入力データおよび記憶されたデータを処理して出力データを生成することができる。制御構成はプログラムを記憶する不揮発性メモリおよびデータを記憶するメモリを含むことができる。
以下、図面を参照して、一実施形態によりバッテリバンクの抵抗劣化度を推定し、抵抗劣化度の多並列理想係数を考慮してバッテリを診断する方法およびそれを適用したバッテリシステムについて説明する。抵抗劣化度の多並列理想係数を考慮してバッテリを診断する方法は、バッテリ管理システムにインストールされたソフトウェアまたはソフトウェアの結合を含むプログラムとして具現することができる。該当プログラムはバッテリ管理システムのストレージ媒体に記憶されることができる。ストレージ媒体は高速ランダムアクセスメモリ(high-speed random access memory)、フラッシュメモリ装置、その他不揮発性固体状態メモリ装置(non-volatile solid-state memory device)などの不揮発性メモリなど多様な種類のメモリとして具現することができる。
図1は一実施形態によるバッテリシステムを示す図である。
バッテリシステム1は、バッテリパック10、バッテリ管理システム20、放電回路30およびリレー40,41を含む。バッテリ管理システム20を以下、BMS(Battery Management System)という。図1ではバッテリパック10の個数が1個である場合が示されているが、発明はこれに限定されず、バッテリシステム1は2個以上のバッテリパックを含むことができる。
外部装置2はインバータ、コンバータなどの負荷および充電装置を含むことができる。外部装置2が充電器である場合、バッテリシステム1の両端は充電器に接続されて充電器から電力の供給を受けて充電される。外部装置2が負荷である場合、バッテリシステム1の両端は負荷に接続されてバッテリパック10が供給する電力が負荷を介して放電し得る。
バッテリパック10は、複数のバッテリバンク101-103および複数の温度センサ111-113を含む。図1ではバッテリバンクの個数が3個である場合が示されているが、発明はこれに限定されず、バッテリパック10は2個以上のバッテリバンクを含むことができる。
複数のバッテリバンク101-103それぞれ(例えば、101)は、並列接続された複数のバッテリセル(例えば、11,12)を含む。図1には各バッテリバンク(例えば、101)が2個の並列接続されたバッテリセル(例えば、11,12)を含む場合が示されているが、発明はこれに限定されず、各バッテリバンクは2以上の並列接続されたバッテリセルを含むことができる。
複数の温度センサ111-113それぞれ(例えば、111)は、複数のバッテリバンク101-103のうち対応するバッテリバンク(例えば、101)のバンク温度を感知して温度測定信号(例えば、TS1)を生成する。図1には複数の温度センサ111-113が複数のバッテリバンク101-103それぞれに対応するように位置して複数の温度測定信号TS1-TS3を生成する場合が示されているが、発明はこれに限定されず、バッテリパック10内の温度センサの個数およびその位置は変更することができる。
BMS20は複数の電圧測定信号および複数の温度測定信号から複数のバッテリバンク101-103のバンク電圧およびバンク温度をモニタリングして、バンク電圧、バンク温度、および休止期間に基づいてバッテリバンクが放電条件を満たすか判断してバッテリバンクの抵抗劣化度を推定し、各バッテリバンクについての抵抗劣化度に基づいてバッテリバンクの異常を感知してバッテリバンクを診断することができる。
BMS20は、複数のバッテリバンク101-103それぞれのバンクに接続されており、複数の入力端P1-P4を介して複数のバッテリバンク101-103両端から測定された複数の電圧測定信号VS1-VS4を取得する。複数のバッテリバンク101-103それぞれ(例えば、101)の正極は、配線を通じて複数の入力端P1-P3のうち対応する入力端(例えば、P1)に接続されており、複数のバッテリバンク101-103それぞれ(例えば、101)の負極は、配線を通じて複数の入力端P2-P4のうち対応する入力端(例えば、P2)に接続されている。例えば、測定信号VS1はバッテリバンク101の正極電圧であり、入力端P1を介してBMS20に入力され、測定信号VS2はバッテリバンク101の負極の電圧またはバッテリバンク102の正極の電圧であり、入力端P2を介してBMS20に入力される。
BMS20は、複数の入力端P8-P10を介して複数の温度センサ111-113それぞれから感知した温度に応じて決定される複数の温度測定信号TS1-TS3を受信する。
放電回路30は複数の放電スイッチ31-33および複数の放電抵抗301-303を含むことができる。直列接続された放電スイッチ31および放電抵抗301はバッテリバンク101の正極と負極の間に並列接続されており、直列接続された放電スイッチ32および放電抵抗302はバッテリバンク102の正極と負極の間に並列接続されており、直列接続された放電スイッチ33および放電抵抗303はバッテリバンク103の正極と負極の間に並列接続されている。複数の放電スイッチ31-33および複数の放電抵抗301-303の個数は複数のバッテリバンク101-103の個数に応じて増減し得る。
複数の放電スイッチ31-33のオンおよびオフはBMS20から供給されるスイッチ制御信号SCS1-SCS3に応じて制御される。複数のスイッチ制御信号SCS1-SCS3それぞれ(例えば、SCS1)は、BMS20の複数の出力端P5-P7のうち対応する出力端(例えば、P5)を介して複数の放電スイッチ31-33のうち対応する放電スイッチ31に転送される。
複数の放電抵抗301-303それぞれ(例えば、301)は、複数の放電スイッチ31-33のうち対応する放電スイッチ(例えば、31)がオンされると、複数のバッテリバンク101-103のうち対応するバッテリバンク(例えば、101)を放電させる。
リレー40,41の一端はバッテリパック10に接続されており、リレー40,41の他端は外部装置2で少なくとも一つの構成と接続されている。リレー40,41の閉鎖および開放はBMS20から供給されるリレー制御信号RSC1,RSC2に応じて制御される。
以下では、バッテリパック10の状態を診断するためのBMS20の各構成の動作を図2に示すフローチャートにより順次説明する。
図2は、一実施形態によるバッテリ診断方法を示すフローチャートである。
BMS20には、複数のバッテリバンク101-103に対する複数の基準電圧変化量(ΔV基準)が既に記憶されている(S1)。
電圧変化量については以下の電圧変化量を算出する段階(S6)で説明する。基準電圧変化量は、初期電圧変化量であり得る。初期電圧変化量は、複数のバッテリバンク101-103それぞれが最初に放電した時、放電前後の電圧変化量を意味する。
BMS20は、複数のバッテリバンク101-103のうちバンク電圧、バンク温度、および休止期間が放電条件を満たすバッテリバンクがあるかを判断する(S2)。
以下、複数のバッテリバンク101-103のうちバンク電圧、バンク温度、および休止期間が放電条件を満たすバッテリバンクをターゲットバッテリバンクという。BMS20は複数のバッテリバンク101-103それぞれのバンク電圧、バンク温度、および休止期間に基づいてターゲットバッテリバンクを検出する。
BMS20は複数の電圧測定信号VS1-VS4に基づいて複数のバッテリバンク101-103に対する複数のバンク電圧を導き出す。例えば、BMS20は電圧測定信号VS1と電圧測定信号VS2の間の電圧差に基づいてバッテリバンク101のバンク電圧を導き出す。BMS20はバッテリパック10に含まれたバッテリバンク101-103の個数と同じ数のバンク電圧を導き出す。
BMS20は、複数の温度測定信号TS1-TS3に基づいて複数のバッテリバンク101-103に対する複数のバンク温度を導き出す。BMS20はバッテリパック10に含まれたバッテリバンク101-103の個数と同じ数のバンク温度を導き出す。図1では複数のバッテリバンク101-103それぞれに対応して位置する3個の温度センサが示されているが、バッテリパック10は複数のバッテリバンクの個数より少ない個数の温度センサを含むことができる。この場合、BMS20は温度センサそれぞれで感知された温度測定信号から複数のバッテリバンク101-103それぞれのバンク温度を推定することができる。
BMS20は、バッテリバンクが充放電されない休止期間(rest time)が放電条件に含まれた休止期間に関する条件を満たすかを判断する。
放電条件は、少なくともバンク電圧、バンク温度、および休止期間に関する条件を含むことができる。例えば、放電条件は、バンク電圧が3.6V~3.65Vの範囲内にあること、バンク温度が20℃~30℃の範囲内にあること、および休止期間が2時間以上であることの条件を含むことができる。
BMS20は複数のバッテリバンク101-103のうちバンク電圧、バンク温度、および休止期間が放電条件を満たすバッテリバンクがなければ、周期的にS2段階を繰り返す。
BMS20は複数のバッテリバンク101-103のうちバンク電圧、バンク温度、および休止期間が放電条件を満たすターゲットバッテリバンクがあれば、ターゲットバッテリバンクのバンク電圧を、放電前のバッテリバンク電圧を指示する第1電圧として記憶する(S3)。
以下、バッテリバンク101が放電条件を満たすターゲットバッテリバンクであるものとして説明する。
BMS20はターゲットバッテリバンク101の放電が始まる前、ターゲットバッテリバンク101のバンク電圧VB1を導き出して、導き出されたバンク電圧VB1を第1電圧として記憶する。
BMS20は、スイッチ制御信号SCS1により放電スイッチ31をオンさせて、ターゲットバッテリバンク101を所定時間にわたり放電させる(S4)。
複数の放電スイッチ31-33それぞれ(例えば、31)は、複数のスイッチ制御信号SCS1-SCS3のうち対応するスイッチ制御信号(例えば、SCS1)がオンレベルであるハイレベルである場合はオンされ、オフレベルであるローレベルである場合はオフされる。例えば、スイッチ制御信号SCS1がハイレベルであれば、放電スイッチ31がオンされる。
所定時間は、初期情報によりあらかじめ定められた固定された時間であり得る。
所定時間が経過してターゲットバッテリバンク101の放電が終了すれば、BMS20は、ターゲットバッテリバンクのバンク電圧を、放電後のバッテリバンク電圧を指示する第2電圧として記憶する(S5)。
BMS20は、ターゲットバッテリバンク101の放電が終了した後、ターゲットバッテリバンク101のバンク電圧VB1を導き出して、導き出されたバンク電圧VB1を第2電圧として記憶する。
BMS20は、第1電圧および第2電圧に基づいてターゲットバッテリバンク101の放電によるバンク電圧の変化量を指示する現在電圧変化量(ΔV現在)を導き出す(S6)。
数式1を参照すると、第1電圧および第2電圧に基づいて現在電圧変化量(ΔV現在)を導き出すことができる。
ΔV現在はバッテリバンクの現在電圧変化量、V1は第1電圧として記憶された電圧、V2は第2電圧として記憶された電圧である。
以下、図3を参照して、BMS20がターゲットバッテリバンク101の現在電圧変化量を導き出す過程を説明する。
図3は、バッテリバンクの放電によるスイッチ制御信号、バンク電圧、およびバンク電流の変化を示す波形図である。
図3に示すように、ターゲットバッテリバンク101は放電によって、バンク電圧VB1が減少し得る。図3で、(a)波形図は、複数のスイッチ制御信号SCS1-SCS3のうちターゲットバッテリバンク101に対応するスイッチ制御信号SCS1を示し、(b)波形図は時間の経過に伴うターゲットバッテリバンク101のバンク電圧VB1を示し、(c)波形図は時間の経過に伴うターゲットバッテリバンク101に流れるバンク電流(IB)を示す波形図である。
図3に示す波形図により、スイッチ制御信号SCS1のオンレベルであるハイレベルの信号により放電スイッチ31がオンされる。
スイッチ制御信号SCS1は、オフレベルであるローレベルの信号を維持し、t1時点にハイレベルの信号に遷移され、t2時点までハイレベルを維持する。その後、t2時点から再びローレベルの信号に遷移されて維持される。
図3を参照すると、BMS20はターゲットバッテリバンク101の放電が始まる時点t1に同期されてバンク電圧VB1を導き出す。時点t1に導き出されたバンク電圧VB1は電圧V1である。
BMS20はターゲットバッテリバンク101の放電が終了する時点t2に同期され、バンク電圧VB1を導き出す。時点t2に導き出されたバンク電圧VB1は電圧V2である。BMS20は時点t1でのバンク電圧と時点t2でのバンク電圧の間の差(V2-V1)を計算してターゲットバッテリバンク101の放電によるバンク電圧VB1の現在電圧変化量(ΔV現在)を算出する。
放電中のバンク電流(IB)は電流レベル(Idis)に一定に制御される。
BMS20は基準電圧変化量(ΔV基準)および現在電圧変化量(ΔV現在)に基づいてターゲットバッテリバンク101の抵抗劣化度を推定する(S7)。
バッテリセルの内部抵抗が増加してバッテリバンクの抵抗が増加した程度を抵抗劣化度という。
BMS20は既に記憶された複数のバッテリバンク101-103に対する複数の基準電圧変化量のうちターゲットバッテリバンク101の基準電圧変化量(ΔV基準)およびターゲットバッテリバンク101の現在電圧変化量(ΔV現在)に基づいてターゲットバッテリバンク101の抵抗劣化度を推定することができる。
数式2を参照すると、バッテリバンクの抵抗劣化度は、基準電圧変化量を基準とした現在電圧変化量の比率を算出して推定することができる。
BMS20は、複数のバッテリバンク101-103に対する複数の抵抗劣化度に基づいてバッテリパック10に含まれた複数のバッテリバンク101-103を診断する(S8)。
以下、図4を参照して、BMS20が複数の抵抗劣化度に基づいて、複数のバッテリバンク101-103を診断する過程を説明する。
図4は、複数の抵抗劣化度に基づいて複数のバッテリバンクを診断する段階を説明するための細部フローチャートである。
BMS20は、複数のバッテリバンク101-103に対する複数の抵抗劣化度に基づいて抵抗劣化度の全体代表値を導き出す(S81)。
抵抗劣化度の全体代表値を導き出す方式は、複数のバッテリバンク101-103に対する複数の抵抗劣化度の中央値、平均値などを導き出す方式が用いられる。以下では、抵抗劣化度の全体代表値は複数の抵抗劣化度の中央値である場合を基準として説明する。
BMS20は、複数のバッテリバンク101-103の並列接続数に基づいて多並列理想係数を算出する(S82)。
並列接続数は、複数のバッテリバンク101-103のうちの一つ(例えば、101)に含まれた並列接続された複数のバッテリセル(例えば、11,12)の個数である。
図1に示されたように、複数のバッテリバンク101-103それぞれは、互いに同じ並列接続数を有することができる。
図1の例で、複数のバッテリバンク101-103それぞれは並列接続された2個のバッテリセル11-12,13-14,15-16を含み、BMS20は複数のバッテリバンク101-103の並列接続数を2に決定する。
以下、数式3を参照すると、BMS20は、複数のバッテリバンク101-103の並列接続数に基づいて多並列理想係数を導き出すことができる。
BMS20は、抵抗劣化度の全体代表値および多並列理想係数に基づいて正常範囲の上限閾値を算出する(S83)。
複数のバッテリバンク101-103が正常状態のとき、バッテリバンクの抵抗劣化度に対する範囲を正常範囲という。抵抗劣化度が正常範囲に属しないバッテリバンクは抵抗劣化度が高い理想状態であると判断する。
先に、BMS20は、複数のバッテリバンク101-103に対する複数の抵抗劣化度のうち抵抗劣化度が全体代表値以下である抵抗劣化度を有するバッテリバンクをターゲットグループとして設定する。
BMS20は、ターゲットグループに属するバッテリバンクの抵抗劣化度のターゲット代表値を導き出す。
ターゲット代表値を導き出す方式は、ターゲットグループに属するバッテリバンクの抵抗劣化度の中央値、平均値などを導き出す方式が用いられる。以下では、ターゲットグループに属するバッテリバンクの抵抗劣化度のターゲット代表値はターゲットグループに属する複数のバッテリバンクそれぞれに対する抵抗劣化度の中央値である場合を基準として説明する。
以下、数式4を参照すると、BMS20はターゲットグループに属する複数のバッテリバンクそれぞれに対する抵抗劣化度の中央値として導き出されたターゲット代表値に多並列理想係数を乗じて上限閾値を算出することができる。
BMS20は、上限閾値に基づいて正常範囲を導き出して、正常範囲に基づいて複数のバッテリバンク101-103それぞれの状態を診断する(S84)。
正常範囲は算出された上限閾値を有することができる。
正常範囲が上限閾値を有する場合、BMS20はバッテリバンクの抵抗劣化度が上限閾値以下であるバッテリバンクを定常状態と判断する。また、BMS20はバッテリバンクの抵抗劣化度が上限閾値を超える場合、該当バッテリバンクを異常状態と判断する。
BMS20は、バッテリパック10に含まれた複数のバッテリバンク101-103それぞれが定常状態であるか、および/または複数のバッテリバンク101-103それぞれが異常状態であるかを区別して、バッテリパック10の状態を診断することができる。
1 バッテリシステム
2 外部装置
10 バッテリパック
11-16 バッテリセル
20 バッテリ管理システム
30 放電回路
31-33 放電スイッチ
40,41 リレー
101-103 バッテリバンク
111-113 温度センサ
301-303 放電抵抗
IB バンク電流
Idis 電流レベル
P1-P4 入力端
P5-P7 出力端
P8-P10 入力端
RSC1,RSC2 リレー制御信号
S6 段階
SCS1-SCS3 スイッチ制御信号
TS1-TS3 温度測定信号
VB1 バンク電圧
VS1-VS4 電圧測定信号
2 外部装置
10 バッテリパック
11-16 バッテリセル
20 バッテリ管理システム
30 放電回路
31-33 放電スイッチ
40,41 リレー
101-103 バッテリバンク
111-113 温度センサ
301-303 放電抵抗
IB バンク電流
Idis 電流レベル
P1-P4 入力端
P5-P7 出力端
P8-P10 入力端
RSC1,RSC2 リレー制御信号
S6 段階
SCS1-SCS3 スイッチ制御信号
TS1-TS3 温度測定信号
VB1 バンク電圧
VS1-VS4 電圧測定信号
Claims (11)
- 複数のバッテリバンクを含むバッテリパックを診断する方法において、
BMS(Battery Management System)が、複数のバッテリバンクのうち放電条件を満たすターゲットバッテリバンクがあるかを判断する段階;
前記BMSが、前記判断する段階により検出されたターゲットバッテリバンクを所定時間にわたり放電させる段階;
前記BMSが、前記ターゲットバッテリバンクを放電させる前の前記ターゲットバッテリバンクの第1バンク電圧および前記ターゲットバッテリバンクを放電させた後の前記ターゲットバッテリバンクの第2バンク電圧を記憶する段階;
前記BMSが、前記第1バンク電圧および前記第2バンク電圧に基づいて現在電圧変化量を導き出す段階;
前記BMSが、前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量および前記現在電圧変化量に基づいて前記ターゲットバッテリバンクに対する抵抗劣化度を推定する段階;および
前記BMSが、前記複数のバッテリバンクそれぞれに対する抵抗劣化度に基づいて前記複数のバッテリバンクを診断する段階を含み、
前記放電条件は前記バッテリバンクのバンク電圧、バンク温度、および休止期間のうち少なくとも一つを含む、バッテリ診断方法。 - 前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量は、前記ターゲットバッテリバンクに対して前記BMSに記憶された初期電圧変化量であり、
前記初期電圧変化量は、前記複数のバッテリバンクそれぞれの最初の放電での放電前後の電圧変化量である、請求項1に記載のバッテリ診断方法。 - 前記複数のバッテリバンクを診断する段階は、
前記BMSが、前記複数のバッテリバンクに対する複数の抵抗劣化度に基づいて抵抗劣化度の全体代表値を導き出す段階;
前記BMSが、前記複数のバッテリバンクの並列接続数に基づいて多並列理想係数を算出する段階;
前記BMSが、前記抵抗劣化度の全体代表値および前記多並列理想係数に基づいて正常範囲の上限閾値を算出する段階;および
前記BMSが、前記上限閾値に基づいて正常範囲を導き出して、前記正常範囲に基づいて前記複数のバッテリバンクそれぞれの状態を診断する段階を含む、請求項1または2に記載のバッテリ診断方法。 - 前記上限閾値を算出する段階は、
前記BMSが、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の全体代表値以下である抵抗劣化度を有する複数の第1バッテリバンクをターゲットグループとして設定する段階;
前記BMSが、前記ターゲットグループに属する前記複数の第1バッテリバンクの抵抗劣化度のターゲット代表値を導き出す段階;および
前記ターゲット代表値および前記多並列理想係数に基づいて前記正常範囲の上限閾値を算出する段階を含む、請求項3に記載のバッテリ診断方法。 - 複数のバッテリバンクそれぞれの状態を診断する段階は、
前記BMSが、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の上限閾値以下である抵抗劣化度を有するバッテリバンクは定常状態と判断する段階;および
前記BMSが、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の上限閾値より大きい抵抗劣化度を有するバッテリバンクを異常状態と判断する段階を含む、請求項3に記載のバッテリ診断方法。 - 複数のバッテリセルが並列接続されている複数のバッテリバンク;
前記複数のバッテリバンクそれぞれのバッテリバンクの正極と負極の間に並列接続されて前記それぞれのバッテリバンクを放電させる放電回路;および
前記複数のバッテリバンクのうち放電条件を満たすターゲットバッテリバンクがあるかを判断して、前記判断により検出されたターゲットバッテリバンクを前記放電回路により放電させて、前記ターゲットバッテリバンクを放電させる前の前記ターゲットバッテリバンクの第1バンク電圧および前記ターゲットバッテリバンクを放電させた後の前記ターゲットバッテリバンクの第2バンク電圧を記憶して、前記第1バンク電圧および前記第2バンク電圧に基づいて現在電圧変化量を導き出して、前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量および前記現在電圧変化量に基づいて前記ターゲットバッテリバンクに対する抵抗劣化度を推定し、前記複数のバッテリバンクそれぞれに対する抵抗劣化度に基づいて前記複数のバッテリバンクを診断する、BMS(Battery Management System)を含み、
前記放電条件は前記バッテリバンクのバンク電圧、バンク温度、および休止期間のうち少なくとも一つを含む、バッテリシステム。 - 前記ターゲットバッテリバンクの基準電圧変化量は、前記ターゲットバッテリバンクに対して前記BMSに記憶された初期電圧変化量であり、
前記初期電圧変化量は、前記複数のバッテリバンクそれぞれの最初の放電での放電前後の電圧変化量である、請求項6に記載のバッテリシステム。 - 前記BMSが、
前記複数のバッテリバンクに対する複数の抵抗劣化度に基づいて正常範囲の上限閾値を算出して、前記上限閾値に基づいて正常範囲を導き出して、前記正常範囲に基づいて前記複数のバッテリバンクそれぞれの状態を診断する、請求項6または7に記載のバッテリシステム。 - 前記上限閾値は、
前記BMSが、前記複数のバッテリバンクに対する複数の抵抗劣化度に基づいて抵抗劣化度の全体代表値を導き出して、前記複数のバッテリバンクの並列接続数に基づいて多並列理想係数を算出して、前記抵抗劣化度の全体代表値および前記多並列理想係数に基づいて算出する、請求項8に記載のバッテリシステム。 - 前記BMSは、
前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の上限閾値以下である抵抗劣化度を有するバッテリバンクは定常状態と判断し、前記複数のバッテリバンクのうち前記抵抗劣化度の上限閾値より大きい抵抗劣化度を有するバッテリバンクを異常状態と判断する、請求項8に記載のバッテリシステム。 - 前記BMSは、
複数のバッテリバンクそれぞれが異常状態であるかを区別して前記バッテリバンクの状態を診断する、請求項10に記載のバッテリシステム。
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