本公開涉及用于診斷電池的電壓異常的技術(shù)。本申請要求于2022年9月16日在韓國提交的韓國專利申請no.10-2022-0117335的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容通過引用全部并入本文中。

背景技術(shù)：

1、近來，對諸如筆記本電腦、攝像機(jī)和移動電話之類的便攜式電子產(chǎn)品的需求已經(jīng)迅速增加，并且隨著電動車輛、儲能系統(tǒng)、機(jī)器人和衛(wèi)星的廣泛發(fā)展，人們對可反復(fù)充電的高性能電池進(jìn)行了許多研究。

2、目前，市售電池包括鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池、鋰離子電池等。在它們當(dāng)中，鋰電池幾乎沒有記憶效應(yīng)，因此它們比鎳基電池更受關(guān)注，因?yàn)樗鼈兊膬?yōu)點(diǎn)是可以在方便的時(shí)候隨時(shí)進(jìn)行充電，自放電率非常低，能量密度高。

3、近來，隨著需要高電壓的應(yīng)用(例如，儲能系統(tǒng)、電動車輛)變得普遍，對準(zhǔn)確地檢測電池組內(nèi)串聯(lián)連接的多個(gè)電池電芯中的每個(gè)電池電芯的電壓異常的診斷技術(shù)的需求也日益增加。

4、電池電芯的電壓異常是指由于內(nèi)部短路、外部短路、電壓感測線故障或與充電/放電線的連接不良而導(dǎo)致電芯電壓異常下降和/或上升的故障狀態(tài)。

5、傳統(tǒng)上，通過確定在兩個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)測量到的電芯電壓之間的差是否超過參考值，使用簡單的方法來診斷電池電芯的電壓異常。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于：因?yàn)閿?shù)據(jù)計(jì)算量不大，所以不需要高性能處理器。

6、然而，由于電池電芯的電壓還取決于電池電芯的溫度、電流和/或soh(健康狀態(tài))，因此通過將在不同時(shí)間點(diǎn)測量到的電池電芯的電壓差與參考值進(jìn)行簡單比較，不容易準(zhǔn)確地診斷電池電芯的電壓異常。

7、此外，如果電池電芯之間的電壓差低于或等于參考值，但電池電芯的電壓斜率顯示異常行為，例如，當(dāng)鋰電池的負(fù)極上出現(xiàn)鍍鋰(li鍍覆)時(shí)，存在無法檢測到電芯電壓異常的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、本公開旨在解決相關(guān)技術(shù)的問題，因此本公開旨在提供可以使用電池電芯的電壓變化斜率來高效且準(zhǔn)確地診斷電池電芯的電壓異常的電池診斷設(shè)備、電池診斷方法、電池組及車輛。

3、本公開的這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以從以下詳細(xì)描述中理解，并且從本公開的示例性實(shí)施方式中將變得更加清楚。此外，將容易理解，本公開的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過所附權(quán)利要求中所示的手段及其組合來實(shí)現(xiàn)。

4、技術(shù)方案

5、在本公開的一個(gè)方面，提供了一種電池診斷設(shè)備，該電池診斷設(shè)備包括：電壓感測電路，其被構(gòu)造為生成表示電池電芯的電芯電壓的電壓信號；存儲介質(zhì)，其被構(gòu)造為存儲電芯電壓的時(shí)序數(shù)據(jù)；以及控制電路，其與電壓感測電路和存儲介質(zhì)可操作地聯(lián)接。

6、控制電路可以被構(gòu)造為：(i)接收電壓信號，并且將電芯電壓的時(shí)序數(shù)據(jù)記錄在存儲介質(zhì)中，(ii)基于時(shí)序數(shù)據(jù)，確定在彼此不同的第一時(shí)間段和第二時(shí)間段中的第一電芯電壓斜率和第二電芯電壓斜率，(iii)基于時(shí)序數(shù)據(jù)確定在第一時(shí)間段和第二時(shí)間段之間的第三時(shí)間段中的電芯電壓的平均斜率，以及(iv)將第一電芯電壓斜率和第二電芯電壓斜率設(shè)置為正常斜率范圍的邊界條件，并且在電芯電壓的平均斜率在正常斜率范圍之外的條件成立時(shí)，診斷相應(yīng)的電池電芯表現(xiàn)出電壓異常。

7、第三時(shí)間段的時(shí)間寬度可以大于第一時(shí)間段的時(shí)間寬度和第二時(shí)間段的時(shí)間寬度。

8、第一時(shí)間段的時(shí)間寬度和第二時(shí)間段的時(shí)間寬度可以基本相同。

9、根據(jù)實(shí)施方式，在構(gòu)成時(shí)序數(shù)據(jù)的電芯電壓示出基本上連續(xù)下降的模式的情況下，控制電路可以被構(gòu)造為在第一電芯電壓斜率、第二電芯電壓斜率和電芯電壓的平均斜率不滿足以下不等式時(shí)，診斷電池電芯表現(xiàn)出電壓異常。

10、不等式：第一電芯電壓斜率<電芯電壓的平均斜率<第二電芯電壓斜率。

11、根據(jù)另一實(shí)施方式，在構(gòu)成時(shí)序數(shù)據(jù)的電芯電壓示出基本上連續(xù)增加的模式的情況下，控制電路可以被構(gòu)造為在第一電芯電壓斜率、第二電芯電壓斜率和電芯電壓的平均斜率不滿足以下不等式時(shí)，診斷電池電芯表現(xiàn)出電壓異常。

12、不等式：第一電芯電壓斜率>電芯電壓的平均斜率>第二電芯電壓斜率。

13、根據(jù)另一實(shí)施方式，在電池電芯的操作狀態(tài)從充電狀態(tài)切換到空載狀態(tài)的情況下，控制電路可以被構(gòu)造為在以下不等式和等式都不滿足時(shí)診斷電池電芯表現(xiàn)出電壓異常。

14、不等式：第一電芯電壓斜率＜平均斜率＜第二電芯電壓斜率

15、等式：第一電芯電壓斜率＝平均斜率＝第二電芯電壓斜率

16、根據(jù)另一實(shí)施方式，在電池電芯的操作狀態(tài)從放電狀態(tài)切換到空載狀態(tài)的情況下，控制電路可以被構(gòu)造為在以下不等式和等式都不滿足時(shí)診斷電池電芯表現(xiàn)出電壓異常。

17、不等式：第一電芯電壓斜率＞平均斜率＞第二電芯電壓斜率

18、等式：第一電芯電壓斜率＝平均斜率＝第二電芯電壓斜率

19、控制電路可以被構(gòu)造為在電池電芯被診斷為表現(xiàn)出電壓異常時(shí)，更新電壓異常檢測計(jì)數(shù)。

20、電池診斷設(shè)備還可以包括與控制電路可操作地聯(lián)接的顯示器?？刂齐娐房梢员粯?gòu)造為通過顯示器輸出將滿足電壓異常檢測計(jì)數(shù)大于或等于參考值的條件的電池電芯診斷為表現(xiàn)出電壓異常的電池電芯的結(jié)果。

21、電池診斷設(shè)備還可以包括與控制電路可操作地聯(lián)接以支持與外部裝置的通信的接口單元。控制電路可以被構(gòu)造為通過接口單元向外部裝置發(fā)送將滿足電壓異常檢測計(jì)數(shù)大于或等于參考值的條件的電池電芯診斷為表現(xiàn)出電壓異常的電池電芯的結(jié)果。

22、在本公開的另一方面，還提供了一種電池診斷方法，該電池診斷方法包括以下步驟：第一步驟，從電壓感測電路接收表示電池電芯的電芯電壓的電壓信號，并且將電芯電壓的時(shí)序數(shù)據(jù)記錄在存儲介質(zhì)中；第二步驟，基于時(shí)序數(shù)據(jù)確定在第一時(shí)間段中的第一電芯電壓斜率；第三步驟，基于時(shí)序數(shù)據(jù)確定在比第一時(shí)間段晚的第二時(shí)間段中的第二電芯電壓斜率；第四步驟，基于時(shí)序數(shù)據(jù)確定在第一時(shí)間段和第二時(shí)間段之間的第三時(shí)間段中的電芯電壓的平均斜率；第五步驟，將第一電芯電壓斜率和第二電芯電壓斜率設(shè)置為正常斜率范圍的邊界條件；以及第六步驟，在電芯電壓的平均斜率在正常斜率范圍之外的條件成立時(shí)，診斷電池電芯表現(xiàn)出電壓異常。

23、在本公開的另一方面，還提供了一種包括上述電池診斷設(shè)備的電池組以及一種包括該電池組的車輛。

24、技術(shù)效果

25、根據(jù)本公開的實(shí)施方式，可以使用在第一時(shí)間段和第二時(shí)間段中計(jì)算出的電芯電壓的斜率和在第一時(shí)間段和第二時(shí)間段之間確定出的電芯電壓的平均斜率，通過簡單計(jì)算來識別表現(xiàn)出電壓異常的電池電芯。

26、根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式，由于用于電池診斷的計(jì)算方法并不復(fù)雜，因此不需要高規(guī)格的處理器。

27、根據(jù)本公開的另一實(shí)施方式，即使在不同時(shí)間點(diǎn)測量到的電壓之間的差異不大，也可以可靠地識別表現(xiàn)出異常電壓行為的電池電芯。

28、本公開的效果不限于上述效果，本領(lǐng)域技術(shù)人員從所附權(quán)利要求將清楚地理解這些效果和本文中未提及的其它效果。

技術(shù)特征：

1.一種電池診斷設(shè)備，該電池診斷設(shè)備包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池診斷設(shè)備，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池診斷設(shè)備，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池診斷設(shè)備，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池診斷設(shè)備，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池診斷設(shè)備，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池診斷設(shè)備，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池診斷設(shè)備，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池診斷設(shè)備，該電池診斷設(shè)備還包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池診斷設(shè)備，該電池診斷設(shè)備還包括：

11.一種電池組，該電池組包括根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的電池診斷設(shè)備。

12.一種車輛，該車輛包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的電池組。

13.一種電池診斷方法，該電池診斷方法包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池診斷方法，

15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池診斷方法，

16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池診斷方法，

17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池診斷方法，

18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池診斷方法，

19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池診斷方法，該電池診斷方法還包括以下步驟：

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電池診斷方法，該電池診斷方法還包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
根據(jù)本發(fā)明的電池診斷設(shè)備包括：電壓感測電路，用于生成表示電池電芯的電芯電壓的電壓信號；存儲介質(zhì)，用于存儲電芯電壓的時(shí)序數(shù)據(jù)；以及控制電路，與電壓感測電路和存儲介質(zhì)可操作地聯(lián)接。控制電路：(i)接收電壓信號，以將電芯電壓的時(shí)序數(shù)據(jù)記錄在存儲介質(zhì)中；(ii)基于時(shí)序數(shù)據(jù)，確定在彼此不同的第一時(shí)間間隔和第二時(shí)間間隔中的第一電芯電壓梯度和第二電芯電壓梯度；(iii)基于時(shí)序數(shù)據(jù)確定在第一時(shí)間間隔和第二時(shí)間間隔之間的第三時(shí)間間隔中的電芯電壓的平均梯度，以及(iv)將第一電芯電壓梯度和第二電芯電壓北度設(shè)置為正常梯度范圍的邊界條件，并且如果電芯電壓的平均梯度偏離正常梯度范圍的條件成立，則診斷電池電芯的電壓異常。

技術(shù)研發(fā)人員：廉仁哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：株式會社LG新能源
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6