用于诊断电池的设备和方法技术

本发明专利技术提供一种通过感测电池电芯的异常压降现象来诊断电池的设备。用于诊断电池的设备包括电压测量电路、电流测量电路、电压估计电路和控制电路。电压测量电路测量电池电芯的两个端子的电压。电流测量电路测量流过电池电芯的两个端子之一的电流。电压估计电路基于电流和状态估计模型来计算作为电压的电压电平的估计值的估计电压电平。诊断电路计算由电压测量电路测得的电压电平与估计电压电平之间的电压电平差，并基于电压电平差和参考值，确定电池电芯中是否发生错误。控制电路包括根据估计电压电平的估计准确度来控制参考值的控制电路。制电路。制电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于诊断电池的设备和方法


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利技术要求基于2020年5月15日提交的韩国专利申请No.10
‑
2020
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0058587的优先权权益，该韩国专利申请的全部内容特此以引用方式并入。
[0003]

[0004]本专利技术涉及用于诊断电池的设备。更具体地，本专利技术涉及检测电池电芯的异常压降现象以诊断电池的设备。

技术介绍

[0005]近年来，对二次电池进行了积极的研究和开发。这里，二次电池是能够充电和放电的电池，并包括所有常规的Ni/Cd电池、Ni/MH电池等和最新的锂离子电池。在二次电池当中，锂离子电池的优点在于，它们与常规Ni/Cd电池和Ni/MH电池等相比具有高得多的能量密度。锂离子电池可以被制成为重量轻并具有小的形状因数，并被用作移动装置的电源。特别地，锂离子电池可以被用作电动车辆的电源，并作为下一代能量储存介质正受到关注。
[0006]另外，二次电池通常以包括多个电池电芯串联和/或并联连接的电池模块的电池组的形式使用。电池组的状态和操作由电池管理系统控制。电池组内的电池电芯被充入来自外部源的电力。
[0007]被充电的电池电芯向连接到电池组的各种设备和/或电路供应电力。在电池电芯有故障的情况下，电力未适当地供应到各种设备和/或电路，因此可能发生严重事故。因此，需要用于在充电期间监测电池电芯以诊断电池电芯是否有故障的装置。

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]为了解决上述技术问题而设计出的本专利技术的目的是提供通过使用扩展卡尔曼滤波器检测电池电芯中异常压降现象的发生来诊断电池的设备和方法。
[0010]技术方案
[0011]根据本专利技术的实施方式的一种用于诊断电池的设备可以包括电压测量电路、电流测量电路、电压估计电路和控制电路。电压测量电路可以测量电池电芯的两个端子处的电压。电流测量电路可以测量流过电池电芯的两个端子之一的电流。电压估计电路可以基于电流和状态估计模型来计算作为电压的电压电平的估计值的估计电压电平。诊断电路可以计算由电压测量电路测得的电压电平与估计电压电平之间的电压电平差，并基于电压电平差和参考值，确定电池电芯中是否发生错误。控制电路可以包括根据估计电压电平的估计准确度调整参考值的控制电路。
[0012]有益效果
[0013]本专利技术能够使用扩展卡尔曼滤波器估计电池电芯的电压。本专利技术通过比较测量电压与估计电压，能够更准确地检测电池电芯中异常压降现象的发生。另外，本专利技术通过使用
滑动窗口方法，能够提供对抗噪声更具鲁棒性的用于电池诊断的设备。
附图说明
[0014]图1是例示了电池控制系统的配置的框图。
[0015]图2是例示了本专利技术的包括用于诊断电池的设备的电池组配置的框图。
[0016]图3是例示了图2的电池电芯的电压变化的曲线图。
[0017]图4是例示了用于估计图2的电池电芯电压的戴维宁(Thevenin)等效电路的电路图。
[0018]图5是用于描述在图2的电压估计电路中估计电池电芯电压的处理的流程图。
[0019]图6a例示了应用了扩展卡尔曼滤波器的状态估计模型。
[0020]图6b例示了用于描述扩展卡尔曼滤波器的系统模型的方程式。
[0021]图7是用于描述图2的采样电路的操作的流程图。
[0022]图8是用于描述图2的诊断电路的操作的流程图。
[0023]图9是例示了根据电池电芯温度的估计电压的改变的曲线图。
[0024]图10是例示了根据本专利技术的一个实施方式的用于诊断电池的设备的硬件配置的图。
具体实施方式
[0025]下面，将参考附图详细描述本专利技术的各种实施方式。在本文献中，在图中，相同的参考符号用于表示相同的元件，并且将省略对相同元件的冗余描述。
[0026]关于在本文献中公开的本专利技术的各种实施方式，仅出于描述本专利技术的实施方式的目的，示例了特定的结构或功能描述。本专利技术的各种实施方式可以以各种形式执行，并不应当被解释为限于本文献中描述的实施方式。
[0027]在各种实施方式中使用的诸如“第一”或“第二”这样的表述可以在不考虑顺序和/或重要性的情况下描述各种组件元件，并且不限于这种组件元件。例如，在不脱离本专利技术的范围的情况下，第一组件元件可以被指定为第二组件元件，并且类似地，第二组件元件还可以被替代地指定为第一组件元件。
[0028]本专利技术中使用的术语仅用于描述特定实施方式，并可以不旨在限制其它实施方式的范围。除非上下文另有明确意图，否则单数表述也可以包括复数表述。
[0029]本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)可以具有与本专利技术
中的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。通常使用的词典定义的术语可以被解释为具有与它们在相关领域的背景中的含义相同或类似的含义，并且除非在本文献中如此明确定义的，不应当被解释为具有理想或过度正式的含义。决不能以不包括本专利技术实施方式的方式解释本文献中定义的术语。
[0030]图1是例示了电池控制系统的配置的框图。
[0031]参照图1，大致例示了包括根据本专利技术的一个实施方式的电池组1以及包括在上级系统中的上级控制器2的电池控制系统。
[0032]如图1中例示的，电池组1包括至少一个电池电芯，并包括可充电可放电的电池组模块11、串联连接到电池模块11的+端子侧或
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端子侧以控制电池模块11的充电或放电电流
流动的开关部14以及监测、控制和管理电池组1的电压、电流和温度等以防止过度充电和过度放电的电池管理系统20等。
[0033]这里，开关部14是用于控制电池模块11充电或放电时的电流流动的开关元件。例如，可以使用诸如MOSFET或继电器等这样的至少一个半导体开关元件。
[0034]另外，电池管理系统20可以监测电池组1的电压、电流和温度等，并可以使用与开关单元14相邻设置的传感器12测量电池组的电压、电流和温度等。电池管理系统20可以包括多个端子和连接到这些端子并执行接收到的输入值的处理的电路作为用于接收上述各种参数的测量值的输入的接口。
[0035]另外，电池管理系统20可以控制开关单元14(例如，MOSFET或继电器)的开(ON)/关(OFF)，并可以连接到电池模块11以监测电池模块11的状态。
[0036]上级控制器2可以向电池管理系统20发送用于电池模块11的控制信号。因此，可以基于从上级控制器2发送的信号来控制电池管理系统20的操作。本专利技术的电池电芯可以是在汽车等中使用的ESS(能量储存系统)或电池组中包括的元件(假如电池电芯不限于这种用途)。
[0037]由于电池组1的配置和电池管理系统20的配置是已知配置，因此将省略更具体的描述。
[0038]图2是例示了本专利技术的包括用于诊断电池的设备的电池组10的配置的框图。图2的电池模块100和电池管理系统2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于诊断电池的设备，该设备包括：电压测量电路，该电压测量电路被配置为测量电池电芯的任一端子处的电压；电流测量电路，该电流测量电路被配置为测量在所述电池电芯的两个端子中的一个端子处流动的电流；电压估计电路，该电压估计电路被配置为基于所述电流和状态估计模型来计算估计电压电平，所述估计电压电平是所述电压的电压电平的估计值；诊断电路，该诊断电路被配置为计算由所述电压测量电路测得的电压电平与所述估计电压电平之间的电压电平差，并基于所述电压电平差和参考值，确定所述电池电芯中是否发生错误；以及控制电路，该控制电路被配置为根据所述估计电压电平的估计准确度来调整所述参考值。2.根据权利要求1所述的用于诊断电池的设备，其中，所述状态估计模型是基于扩展卡尔曼滤波器的递归滤波器模型。3.根据权利要求1所述的用于诊断电池的设备，其中，所述错误是在所述电池电芯充电期间所述电池电芯的两个端子处的电压瞬间降低的异常压降现象。4.根据权利要求1所述的用于诊断电池的设备，其中：所述诊断电路基于比较所述电压电平差与所述参考值的比较结果来确定在所述电池电芯中是否发生错误；如果所述估计准确度增加，则所述控制电路将所述参考值减小，而如果所述估计准确度降低，则所述控制电路将所述参考值增大；以及，随着所述估计电压电平的扩展增加，所述估计准确度降低。5.根据权利要求1所述的用于诊断电池的设备，其中，如果所述电池电芯的温度升高，则所述控制电路将所述参考值减小，如果所述电池电芯的温度降低，则所述控制电路将所述参考值增大。6.根据权利要求5所述的用于诊断电池的设备，其中，所述控制电路根据数学方程式调整所述参考值，(数学方程式)Thr1＝f(temp)
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Thr0其中，“Thr1”为参考值，“f(temp)”为根据所述电池电芯的温度而变化的函数值，并且“Thr0”为常数。7.根据权利要求1所述的用于诊断电池的设备，其中：所述电压测量电路多次测量所述电压并获得关于多个电压电平的信息；所述电流测量电路多次测量所述电流并获得关于多个电流水平的信息；所述电压估计电路基于所述多个电流水平和所述状态估计模型来计算估计电压电平，所述估计电压电平是所述多个电压电平的估计值；并且所述诊断电路对所述多个电压电平与所述估计电压电平之间的电压电平差进行采...

【专利技术属性】
技术研发人员：金英真，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：