用于估計(jì)電池的狀態(tài)的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)要求于2014年7月30日提交到韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的第10-2014-0097153號(hào) 韓國專利申請(qǐng)的權(quán)益，所述韓國專利申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容通過出于各種目的的引用被合并 于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 以下描述涉及用于估計(jì)電池的狀態(tài)的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著環(huán)境問題和能源問題變得更加重要，電動(dòng)車輛（EV)已經(jīng)成為未來車輛的焦 點(diǎn)。由于在具有多個(gè)可充電并可放電的二次電池的單個(gè)包中形成的電池在EV中被用作主 電源，因此EV可不排放廢氣并可產(chǎn)生小得多的噪聲。
[0004] 在EV中，電池可起以汽油為動(dòng)力的車輛的燃料箱和發(fā)動(dòng)機(jī)的作用。因此，為了增 強(qiáng)EV的用戶的安全性，檢查電池的狀態(tài)會(huì)很重要。
[0005] 正在進(jìn)行在更準(zhǔn)確地監(jiān)測電池的狀態(tài)的同時(shí)提高用戶的便利性的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
來以簡化的形式介紹對(duì)在下面的【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的 構(gòu)思的選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不意在標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意在 用來幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0007] 在一總體方面，提供一種電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，包括：感測數(shù)據(jù)獲取器，被配置為獲 取電池的感測數(shù)據(jù)；健康狀態(tài)（SOH)信息估計(jì)器，被配置為基于預(yù)定時(shí)間間隔劃分感測數(shù) 據(jù)，提取包括預(yù)定數(shù)量的劃分的感測數(shù)據(jù)的區(qū)間，基于所述區(qū)間估計(jì)電池的SOH信息。
[0008] 感測數(shù)據(jù)可包括由被配置為感測電池的傳感器感測的電池的電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù) 據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)中的任意一種或任意組合。
[0009] 感測數(shù)據(jù)獲取器可被配置為：基于更新周期來更新感測數(shù)據(jù)。
[0010] 感測數(shù)據(jù)獲取器可被配置為：基于從外部源接收的控制信號(hào)獲取感測數(shù)據(jù)。
[0011] SOH信息估計(jì)器可被配置為：基于包括在所述區(qū)間中的劃分的感測數(shù)據(jù)生成區(qū)間 向量。
[0012] SOH信息估計(jì)器可被配置為：當(dāng)感測數(shù)據(jù)包括多項(xiàng)感測數(shù)據(jù)時(shí)，生成針對(duì)每項(xiàng)感 測數(shù)據(jù)的區(qū)間向量。
[0013] SOH信息估計(jì)器可被配置為：基于預(yù)定映射參數(shù)將區(qū)間向量映射到維度低于區(qū)間 向量的維度的特征空間；將映射的區(qū)間向量轉(zhuǎn)換為具有與特征空間的維度相等的維度的特 征向量。
[0014] SOH信息估計(jì)器可被配置為：將特征向量和預(yù)定學(xué)習(xí)參數(shù)應(yīng)用到預(yù)定學(xué)習(xí)模型以 估計(jì)電池的剩余容量；基于電池的剩余容量估計(jì)電池的SOH信息。
[0015] SOH信息估計(jì)器可被配置為：將特征向量、電池的預(yù)估計(jì)剩余容量和預(yù)定學(xué)習(xí)參 數(shù)應(yīng)用到預(yù)定學(xué)習(xí)模型以估計(jì)電池的剩余容量。
[0016] SOH信息估計(jì)器可被配置為：從外部源獲取所述預(yù)定映射參數(shù)和所述預(yù)定學(xué)習(xí)參 數(shù)中的一種參數(shù)或兩種參數(shù)。
[0017] 所述區(qū)間的大小可在1000秒與9000秒之間，或者在3000秒與9000秒之間。
[0018] SOH信息估計(jì)器可被配置為：從電池的電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù) 和濕度數(shù)據(jù)中的兩種數(shù)據(jù)或更多種數(shù)據(jù)提取所述區(qū)間。
[0019] 在另一總體方面，提供一種電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，包括：感測數(shù)據(jù)獲取器，被配置為 獲取電池的感測數(shù)據(jù)；健康狀態(tài)（SOH)信息估計(jì)器，被配置為周期性地估計(jì)電池的SOH信 息，并基于通過處理感測數(shù)據(jù)生成的處理數(shù)據(jù)和在之前周期中估計(jì)的電池的之前SOH信息 來執(zhí)行所述估計(jì)。
[0020] 所述電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備包括：緩存器，被配置為存儲(chǔ)所述之前SOH信息。
[0021] 所述處理數(shù)據(jù)包括以下項(xiàng)中的任意一個(gè)或任意組合：基于預(yù)定時(shí)間間隔將感測數(shù) 據(jù)進(jìn)行劃分的劃分的感測數(shù)據(jù)、包括預(yù)定數(shù)量的劃分的感測數(shù)據(jù)的區(qū)間、基于包括在區(qū)間 中的劃分的感測數(shù)據(jù)生成的區(qū)間向量和區(qū)間向量被轉(zhuǎn)換成的特征向量。
[0022] SOH信息估計(jì)器被配置為：基于SOH信息的估計(jì)周期生成所述區(qū)間。
[0023] SOH信息估計(jì)器被配置為：將所述之前SOH信息和所述處理數(shù)據(jù)應(yīng)用到學(xué)習(xí)模型， 并基于應(yīng)用的結(jié)果估計(jì)電池的SOH信息。
[0024] 在另一總體方面，提供一種電池狀態(tài)估計(jì)方法，包括：獲取電池的感測數(shù)據(jù)；基于 預(yù)定時(shí)間間隔劃分感測數(shù)據(jù)；提取包括預(yù)定數(shù)量的劃分的感測數(shù)據(jù)的區(qū)間；基于所述區(qū)間 估計(jì)電池的健康狀態(tài)（SOH)信息。
[0025] 在另一總體方面，提供一種設(shè)備，包括：處理器，被配置為基于預(yù)定時(shí)間間隔劃分 電池的感測數(shù)據(jù)；提取包括預(yù)定數(shù)量的劃分的感測數(shù)據(jù)的區(qū)間，以及基于所述區(qū)間估計(jì)電 池的剩余容量。
[0026] 處理器可被配置為：生成包含包括在所述區(qū)間中的預(yù)定數(shù)量的劃分的感測數(shù)據(jù)的 向量；基于所述向量估計(jì)剩余容量。
[0027] 處理器可被配置為：在電池的部分充電或放電期間估計(jì)電池的剩余容量。
[0028] 處理器可被配置為：還基于電池的預(yù)估計(jì)剩余容量估計(jì)電池的剩余容量。
[0029] 從以下【具體實(shí)施方式】、附圖和權(quán)利要求，其它特征和方面將是清楚的。
【附圖說明】
[0030] 圖1是示出電池系統(tǒng)的示例的框圖。
[0031] 圖2是示出電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備的示例的框圖。
[0032] 圖3是示出預(yù)處理設(shè)備的示例的框圖。
[0033] 圖4是示出電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備的另一示例的框圖。
[0034] 圖5是示出部分充電和放電的示例的示圖。
[0035] 圖6是示出區(qū)間的示例的示圖。
[0036] 圖7A至圖7C是示出區(qū)間向量的示例的示圖。
[0037] 圖8是示出估計(jì)健康狀態(tài)（SOH)信息的示例的示圖。
[0038] 圖9是示出估計(jì)電池的狀態(tài)的用戶界面的示例的示圖。
[0039] 圖10是示出提供電池的狀態(tài)的用戶界面的示例的示圖。
[0040] 圖11是示出電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備的另一示例的框圖。
[0041] 圖12是示出電池狀態(tài)估計(jì)方法的示例的流程圖。
[0042] 圖13是示出估計(jì)電池的狀態(tài)的預(yù)處理方法的示例的流程圖。
[0043] 圖14是示出電池狀態(tài)估計(jì)方法的另一示例的流程圖。
[0044] 貫穿附圖和【具體實(shí)施方式】，除非另外描述或規(guī)定，否則相同的附圖參考標(biāo)號(hào)將被 理解為表示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。附圖可不必成比例，并且為了清楚、說明和方便起見， 可夸大附圖中元件的相對(duì)尺寸、比例和繪示。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 提供以下詳細(xì)描述來幫助讀者獲得對(duì)在此描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理 解。然而，在此描述的系統(tǒng)、設(shè)備和/或方法的各種改變、修改及等同物對(duì)本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員而言將是清楚的。所描述的處理步驟和/或操作的進(jìn)展是示例；然而，除了必需按特 定順序發(fā)生的步驟和/或操作之外，步驟和/或操作的順序不限于在此闡述的順序，并且可 如本領(lǐng)域中所知的那樣改變。此外，為了更加清楚和簡明，可省略對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 公知的功能和構(gòu)造的描述。
[0046] 在此描述的特征可以以不同的形式被實(shí)施，而不解釋為受限于在此描述的示例。 相反，提供在此描述的示例將使本公開徹底和完整，并將把本公開的完整范圍傳達(dá)給本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員。
[0047] 圖1是示出電池系統(tǒng)110的框圖。參照?qǐng)D1，電池系統(tǒng)110包括電池120和電池控 制設(shè)備130(例如，電池管理系統(tǒng)（BMS))。電池120可將電力提供給驅(qū)動(dòng)裝置（例如，包括 電池系統(tǒng)110的電動(dòng)車輛（EV))，并且可包括多個(gè)電池模塊。多個(gè)電池模塊中的每個(gè)可包括 多個(gè)電池單元。多個(gè)電池模塊可以以并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合的方式互相連接。多個(gè)電池 模塊可以是二次電池，例如，鋰離子電池。此外，多個(gè)電池模塊中的每個(gè)的容量可彼此相同 或不同。電池系統(tǒng)110可指能量存儲(chǔ)系統(tǒng)（ESS)。
[0048] 電池控制設(shè)備130監(jiān)測電池120的狀態(tài)，并控制電池120。電池控制設(shè)備130可執(zhí) 行電池120中的多個(gè)電池模塊的熱控制。此外，電池控制設(shè)備130可防止電池120被過充 電和過放電，并通過執(zhí)行電池單元平衡來控制多個(gè)電池模塊處于相同的荷電狀態(tài)。因此，可 提高電池120的能量效率，并且可延長電池120的壽命。
[0049] 此外，電池控制設(shè)備130可估計(jì)多個(gè)電池模塊的健康狀態(tài)（SOH)信息、荷電狀態(tài) (SOC)信息、功能狀態(tài)（SOF)信息和/或其它信息。SOH信息可指示與在電池120的生產(chǎn)中 提供的性能相比，電池120的性能的劣化程度。SOC信息可指示在電池120中保持的電荷量 的信息，SOF信息可指示電池120的性能與預(yù)定條件匹配的程度的信息。
[0050] 電池控制設(shè)備130可向電子控制單元（E⑶）提供SOH信息、SOC信息和SOF信息。 在一示例中，電池控制設(shè)備130可基于控制器局域網(wǎng)（CAN)通信與ECU進(jìn)行通信。
[0051] 為了估計(jì)電池120的SOH信息，電池控制設(shè)備130可使用預(yù)定SOH信息估計(jì)方法。 例如，電池控制設(shè)備130可基于測量電池120的開路電壓以估計(jì)SOH信息的開路電壓（OCV) 方法來估計(jì)SOH信息。在另一示例中，電池控制設(shè)備130可基于測量電池120的內(nèi)阻以估 計(jì)SOH信息的電化學(xué)阻抗譜（EIS)方法，來估計(jì)SOH信息。在這些示例中，在電池120處于 電穩(wěn)態(tài)時(shí)可執(zhí)行OCV方法和EIS方法。作為另一示例，電池控制設(shè)備130可基于通過檢測 電池120的恒流充電時(shí)間（CCCT)估計(jì)SOH信息的CCCT方法來估計(jì)SOH信息。當(dāng)電池120 被完全充電和放電時(shí)可執(zhí)行CCCT方法。以下，完全充電和完全放電可指使得電池120的電 壓電平分別達(dá)到完全充電的電平和完全放電的電平的電池120的充電和放電。此外，部分 充電和部分放電可指使得電池120的電壓電平分別未達(dá)到完全充電的電平和完全放電的 電平的電池120的充電和放電。
[0052] 當(dāng)電池 120被部分充電和放電時(shí)，電池控制設(shè)備130可感測電池 120的狀態(tài)，并基 于感測的電池 120的狀態(tài)識(shí)別電池的劣化模式，從而估計(jì)電池 120的SOH信息。在一示例 中，電池控制設(shè)備130可獲取電池 120的感測數(shù)據(jù)。感測數(shù)據(jù)可包括電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、 溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和濕度數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)。此外，感測數(shù)據(jù)可包括指示電池120的狀態(tài) 的所有數(shù)據(jù)。
[0053] 電池控制設(shè)備130可基于預(yù)定時(shí)間間隔劃分獲取的感測數(shù)據(jù)，并可基于預(yù)定區(qū)間 間隔提取包括劃分的感測數(shù)據(jù)的多個(gè)區(qū)間。在此示例中，多個(gè)區(qū)間中的每個(gè)可包括預(yù)定數(shù) 量項(xiàng)的劃分的感測數(shù)據(jù)，并可按時(shí)間順序被提取。電池控制設(shè)備130可通過基于多個(gè)區(qū)間 識(shí)別電池 120的劣化模式來估計(jì)電池 120的SOH信息。在一示例中，電池控制設(shè)備130可 通過將預(yù)定學(xué)習(xí)模型應(yīng)用到多個(gè)區(qū)間來估計(jì)SOH信息。在此示例中，應(yīng)用到多個(gè)區(qū)間的參 數(shù)可被預(yù)先存儲(chǔ)或從用于應(yīng)用預(yù)定學(xué)習(xí)模型的預(yù)處理器（未示出）被接收。
[0054] 圖2是示出電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備210的示圖。參照?qǐng)D2,電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備210包括 感測數(shù)據(jù)獲取器220和SOH信息估計(jì)器230。在一示例中，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備210可相應(yīng)于 圖1的電池控制設(shè)備130或包括在電池控制設(shè)備130中的元件。
[0055] 感測數(shù)據(jù)獲取器220獲取電池的感測數(shù)據(jù)。感測數(shù)據(jù)可包括以下數(shù)據(jù)中