CN115004503B 用于控制并联电池组模块的功率的设备和方法 （株式会社Lg新能源）

2022.07.22PCT/KR2021/0094482021.07.21WO2022/019664KO2022.01.27用于控制并联电池组模块的功率的设备和公开了用于控制并联多组模块的输出的设池组的操作特征值来确定第一电池组至第n电池池组至第n电池组的测量电流值当中的总电流值输出管理单元控制负载消耗的电流或充电装置2第一传感器单元至第n传感器单元，所述第一传感器单元至功率管理单元，该功率管理单元被配置为将在负载中消耗的功率或电池组管理单元，该电池组管理单元能操作地联接到所述第一传感器单元至所述第n其中，所述电池组管理单元被配置为基于从所述第一传感器单元至所述第n传感器单元接收到的所述第一电池组至所述第n电池组的操作特征值来确定所述第一电池组至所述至所述第n电池组的测量电流值当中的总电流值与最大电流值之比确定所述并联电池组模所述功率管理单元被配置为将在所述负载中消耗的功率或由所述充电装置提供到所述并联电池组模块的功率控制为与所述并联电池组模块的总从所述第一电池组至所述第n电池组的所述测量电流值和所述测量电压值确定所述第参考各电池组的预定的组电阻-可用功率查找表确定与所述组电阻对应的可用功率，周期性地从所述第一传感器单元至所述第n传感器单元接收各电池组的测量电压值和确定借助线性回归分析从所述第一电池组至所述第n电池组的所述测量电流值和所述测量电压值计算出的电压变化与电流变化的平均比为所述第一电池组至所述第n电池组的4.根据权利要求1所述的用于控制并联电池基于从所述第一传感器单元至所述第n传感器单元接收到的各电池组的操作特征值来参考预先定义的SOC-可用功率查找表来确定与所述第一电池组至所述第n电池组的3其中，所述电池组管理单元被配置为使用下式计算所述并联电池组模块的总功率k是从1至n范围内的整数；min(Ppack,k)与所述第一电池组至当中的最小可用功率对应；Itotal与所述第一电池组至所述第n电池组的测量电流值的总电pack,k)与所述第一电池组至所述第n电池组的测量电流值当中的最大所述功率管理单元被包括在所述电动车辆的控制8.一种电池管理系统，该电池管理系统包括根据权利要求1-7中的任一项所述的用于9.一种电动驱动机构，该电动驱动机构包括根据权利要求1-7中的任一项所述的用于(a)提供第一传感器单元至第n传感器单元，所述第一传感器单元至所述第n传感器单元被配置为测量包括第一电池组至第n电池组的测量电流值的操作特征值，所述第一电池(b)基于从所述第一传感器单元至所述第n传感器单元接收到的各电池组的操作特征值来确定所述第一电池组至所述第n电池组中的每一(d)从所述最小可用功率以及所述第一电池组至所述第n电池组的测量电流值当中的(e)将所述第一电池组至所述第n电池组的充电或放电控制为与所述并联电池组模块(b1)从所述第一电池组至所述第n电池组的所述测量电流值和所述测量电压值确定所(b2)参考各电池组的预定的组电阻-可用功率查找表来确定与所述组电阻对应的可用4(b1)周期性地从所述第一传感器单元至所述第n传感器单元接收各电池组的测量电压(b2)确定借助线性回归分析从所述第一电池组至所述第n电池组的所述测量电流值和所述测量电压值计算出的电压变化与电流变化的平均比为所述第一电池组至所述第n电池(b1)基于从所述第一传感器单元至所述第n传感器单元接收到的各电池组的操作特征(b2)参考预先定义的SOC-可用功率查找表确定与所述第一电池组至所述第n电池组的k是从1至n范围内的整数；min(Ppack,k)对应于所述第一电池组至所述功率当中的最小可用功率；Itotal对应于所述第一电池组至所述第n电池组的测量电流值的pack,k)对应于所述第一电池组至所述第n电池组的测量电流值当中的5连接的并联电池组模块中具有相对低电阻的电池组过度充电或过度放电的功率控制设备[0002]本申请要求于2020年7月21日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2020-0090585的[0004]安装于电动车辆的电池模块包括并联连接以确保高能量容量的n个电池组，并且[0008]并联电池组模块的管理设备向电动车辆的控制系统提供关于总功率(5kW)的信道偏离、前碰撞警告等功能的ADAS(高级驾驶员辅助系统)单元以及电气设备单元的功率，电阻(Rpack,k)与并联电池组模块的总电阻(Rtotal)之间的电阻比Rtotal/Rpack,k来自动分配各[0010]由于组功率(Ppack,k)不是通过对应电池组的可用功率而是6量包括被包括在所述并联电池组模块中并彼此并联连接的第一电池组至第n电池组的测量及电池组管理单元，该电池组管理单元可操作地联接到所述第一传感器单元至所述第n传n传感器单元接收到的所述第一电池组至所述第n电池组的操作特征值来确定所述第一电池组至所述第n电池组的最小可用功率，从所述最小可用功率以及所述第一电池组至所述第n电池组的测量电流值当中的总电流值与最大电流值之比确定所述并联电池组模块的总充电装置提供到所述并联电池组模块的功率，以对应于所述并联电池组模块的所述总功[0017]根据实施方式，所述操作特征值还可以包括所述第一电池组至所述第n电池组的述第n电池组的所述测量电流值和所述测量电压值确定所述第一电池组至所述第n电池组的组电阻，参考各电池组的预定的组电阻-可用功率查找表确定对应于所述组电阻的可用器单元至所述第n传感器单元接收各电池组的测量电压值和测量电流值，并且确定借助线性回归分析从所述第一电池组至所述第n电池组的所述测量电流值和所述测量电压值计算出的电压变化与电流变化的平均比为所述第一电池组至所至所述第n电池组接收到的各电池组的操作特征值来确定所述第一电池组至所述第n电池组的充电状态(SOC)，参考预先定义的SOC-可用功率查找表确定与所述第一电池组至所述[0022](k是从1到n的范围内的整数；min(Ppack,k)对应于所述第一电池组至所7组的可用功率当中的最小可用功率；Itotal对应于所述第一电池组至所述第n电池组的测量理单元可以被包括在所述电动车辆的控制系述第n传感器单元被配置为测量包括被包括在所述并联电池组模块中并彼此并联连接的第第n传感器单元接收到的各电池组的操作特征值来确定所述第一电池组至所述第n电池组中的总电流值与最大电流值之比确定所述并联电池组模块的总功率；以及(e)控制所述第一电池组至所述第n电池组的充电或放电以对应于所述并联电池组[0027]根据实施方式，所述操作特征值还可以包括所述第一电池组至所述第n电池组的电流值和所述测量电压值确定所述第一电池组至所述第n电池组的组电阻，(b2)参考各电池组的预定的组电阻-可用功率查找表确定对应于所述组电阻的可用功率，以及(b3)确定第n传感器单元接收各电池组的测量电压值和测量电流值，并且(b2)确定借助线性回归分析从所述第一电池组至所述第n电池组的所述测量电流值和所述测量电压值计算出的电压变化与电流变化的平均比为所述第一电池组至所述n传感器单元接收到的各电池组的操作特征值来确定所述第一电池组至所述第n电池组的[0032](k是从1到n的范围内的整数；min(Ppack,k)对应于所述第一电池组至所组的可用功率当中的最小可用功率；Itotal对应于所述第一电池组至所述第n电池组的测量8的电池组当中的具有低电阻的电池组的组功率变得与电池组的可用功率当中的最小可用[0036]图1是示出了根据本公开的实施方式的用于控制并联电池组模块的功率的设备配[0038]图3是示出了根据本公开的实施方式的确定电池组的组电阻时的I-V分布示例的[0039]图4是用于例示根据本公开的实施方式的用于控制并联电池组模块的功率的方法[0040]图5是示出了根据本公开的实施方式的包括用于控制并联电池组模块的功率的设[0041]图6是示出了根据本公开的实施方式的包括用于控制并联电池组模块的功率的设是以使得发明人能够定义适于最佳说明的术语的原理为基础基于与本公开的技术方面对[0043]在下面描述的实施方式中，电池电芯是指诸如锂聚合物电池这样的锂二次电[0047]图1是示出了根据本公开的实施方式的用于控制并联电池组模块的功率的设备9[0048]参照图1，根据本公开的实施方式的功率控制设备10是用于控制多个电池组P1至[0049]优选地，并联电池组模块MP可以包括通过第一开关单元S1至第n开关单元Sn并联[0050]并联电池组模块MP可以通过外部开关单元M连接到负载L。外部开关单元M包括外[0052]并联电池组模块MP的功率控制设备10从控制负载L的控制装置接收针对充电开中所包括的逆变器。逆变器是安装在电动车辆E的电动马达的前端处将从并联电池组模块MP供应的DC电流转换为三相AC电流并将三相AC电流供应到电动马达的功率转换[0055]负载L也可以是DC/DC转换器。DC/DC转换器是将从并联电池组模块MP供应的DC电流的电压转换为电动车辆E的电设备单元的驱动电压或ADAS的驱动电压，然后将转换后的[0057]在本公开中，第一电池组P1至第n电池组Pn中的每一个包括在其中串联连接的多与所例示的电池组相同的方式包括串联连接的p个电第一开关单元S1包括安装在第一电池组P1的高电位侧的第一高电位开关S1+以及安装在第组P2的高电位侧的第二高电位开关S2+以及安装在第二电池组P2的低电位侧的第二低电位装在第n电池组Pn的高电位侧的第n高电位开关Sn+以及安装在第n电池组Pn的低电位侧的替代方案，第一开关单元S1至第n开关单元Sn可以是诸如MOSFET或功率半导体开关这样的[0063]根据本公开的功率控制设备10包括第一电流传感器I1至第n电流传感器In。第一电流传感器I1至第n电流传感器In分别安装在与第一电池组P1至第n电池组Pn连接的电力流传感器In输出第n电池组Pn的流过第n电池组Pn中所包括的第n电力线Cn的测量电流值组至第n-1电池组中所包括的第四电力线至第n-1电力[0066]第一电流传感器I1至第n电流传感器In可以是霍尔传感器。霍尔传感器是输出与[0067]根据本公开的实施方式的功率控制设备10还包括第一电压传感器V1至第n电压传三电池组P3的与第三电池组P3的正极与负极之间的电位差对应的测量电压值(Vpack,3)。另外，第n电压传感器Vn输出第n电池组Pn的与第n电池组Pn的正极与负极之间的电位差对应[0068]第一电压传感器V1至第n电压传感器Vn包括诸如差分放大器电路这样的电压测量[0069]根据本公开的实施方式的功率控制设备10还包括第一温度传感器T1至第n温度传值(Tpack,2关单元S1至第n开关单元Sn以及第一传感器单元SU1至第n传感器单元SUn的电池组管理单[0073]电池组管理单元20可以与电动车辆E的功率管理单元40可操作地联接，功率管理单元40管理负载L中消耗的功率。作为设置于电动车辆E中所包括的控制系统的控制元件，功率管理单元40可以自适应地管理负载L中消耗的功率的大小，以适于并联电池组模块MP自适应地管理供应到并联电池组模块MP的充电功率，以适于并联电池组模块MP的总功率。[0077]如果通过通信单元30从电动车辆E的功率管理单元40接收到放电请求，则电池组信号表示控制第一开关单元S1至第n开关单元Sn的开[0079]电池组管理单元20还在并联电池组模块MP正在放电的同时控制第一传感器单元SU1至第n传感器单元SUn中所包括的电流传感器I1至In、电压传感器V1至Vn和温度传感器[0080]这里，操作特征值包括如图中所示的第一电池组P1至第n电池组Pn的测量电流值[0081]电池组管理单元20还可以基于第一电池组P1至第n电池组Pn的操作特征值来确定[0082]例如，电池组管理单元20可以通过随时间推移对第一电池组P1至第n电池组Pn的理单元20可以在启动第一电池组P1至第n电池组Pn的放电之前使用第一电压传感器V1至第n电压传感器Vn测量各电池组的OCV，并通过参照OCV-SOC查找表查询对应于OCV的SOC来确将从第一传感器单元SU1至第n传感器单元SUn接收到的各电池组的操作特征值输入到用软[0085]例如，在GregoryL.Plett的论文“ExtendedKalmanfilteringforbatterymanagementtotalsofLiPB可以通过参照电流计数值-SOH查找表确定各电池组的SOH(健康状态)，在该查找表中预先卡尔曼滤波器来自适应地确定第一电池组P1至第n电[0089]即，电池组管理单元20可以通过将从第一传感器单元SU1至第n传感器单元SUn接收到的各电池组的操作特征值输入到用软件编码的扩展卡尔曼滤波器中来确定第一电池[0090]在例如可以被并入作为本说明书的部分的标题为“Apparatus,method,systemandrecordingmediumforestimatinganelectrochemicalcell”的韩国专利注册号10-0818520中公开了使用扩展卡尔曼滤波[0091]优选地，电池组管理单元20可以基于第一电池组P1至第n电池组Pn的操作特征值度-组电阻查找表可以被预先定义并记录在存储单[0094]电池组管理单元20还通过使用预先定义的组电阻与可用功率之间的相关性信息[0095]优选地，预先定义的相关性可以是能够根据组电阻来查询可用功率的组电阻-可[0097]参照图2，组电阻-可用功率查找表具有能够使用组电阻查询可用功率的数据结选地，电池组管理单元20可以使用各电池组的测量温度值来识别待查询的组电阻-可用功用所识别的查找表来确定对应于各电池组的组电阻(Rpack[0099]在另一方面，电池组管理单元20可以使用在确定各电池组的组电阻(Rpac电压)。菱形点标记指示在并联电池组模块MP正在放电时测量的多个测量电压值和多个测值和多个测量电流值。I-V分布是借助对多个测量电压值和多个测量电流值的线性回归分[0102]当并联电池组模块MP正在放电时，电池组管理单元20可以确定在I-V分布与代表放电下限电压的直线V＝Vmin相交的交叉处的电流电池组的组电阻(Rpack,k)而生成的I-V分布与代表充电上限电压的线V＝Vmax相交的相交处[0104]电池组管理单元20确定第一电池组P1至第n电池组Pn的可用功率(Ppack,k；k为[0106]具体地，电池组管理单元20可以使用下式1来确定并联电池组模块MP的总功率[0115]Itotal是并联电池组模块MP的电流值。Itotal是通过将并联电池组模块MP中所包括的第一电池组P1至第n电池组Pn的所有测量电流值(Ipack,1至Ipack,n)相加而获得的总电流池组模块MP中所包括的第一电池组P1至第n电池组Pn的测量电流值(Ipack,1至Ipack,n)当中的[0117]如果根据式1确定了并联电池组模块MP的总功率(Ptotal)，则具有最低组电阻组电阻与并联电池组模块MP的总电阻之比确正在放电或充电时第一电池组P1至第n电池组Pn的测量电压值(Vpack,1至Vpack,n)基本上相[0126]Rtotal是并联连接的第一电池组池组P1至第n电池组Pn当中的具有最低电阻的电池组池组的数目n相乘而获得的，并且具有最低电阻的电池组的组功率对应于通过将电阻比过将并联电池组模块MP的总功率(Ptotal)乘以各电池组的组电阻(Rpack,k)与并联电池组模块MP的总电阻(Rtotal)之比(Rtotal/Rpack,k)来计算[0138]参见式5，根据本公开的实施方式确定的并联电池组模块MP的总功率((Ppack,k)”是第一电池组P1至第n电池×n]×[1-min(Ppack,k)/max(Ppack,k)]从第一电池组P1至第n电池组Pn的最小可用功率确定[0139]如果使用通过式5确定的总功率(Ptotal)计算出具有最低组pack,Rmin)，则它等于如式6中的第一电池组P1至第n电池组Pn的可用功率当中的最小可用阻(Rpack,k)的电池组的组功率(Ppack,Rmin)变得等n电池组Pn的测量电流值(Ipack,1至Ipack,n)的总电流值的Itotal和作为测量电流值(Ipack,1至Ipack,n)的最大值的max(Ipack,k)确定，并且通过第一电流传感器I据第一电池组P1至第n电池组Pn映射可用功率的查找表，并可以被预先定义并预先记录在[0147]如果参考SOC-可用功率查找表确定min(Ppack,k)，则这可以替换使用I-V分第一电池组P1至第n电池组Pn的组电阻(Rpack,k)并从组电阻(Rpack,k)确定可用功率(Ppack,k)器的功率和供应到电气设备单元和支持防车道偏离、前碰撞警告等功能的ADAS(高级驾驶[0154]存储单元50还存储和/或更新和/或擦除和/或发送包括由电池组管理单元20执行的各种控制逻辑的程序和/或当执行控制逻辑时生成的数据以及预先定义的查找表和参[0155]在本公开中，电池组管理单元20和/或功率管理单元40可选地可以包括在本领域[0156]另外，可以组合电池组管理单元20和/或功率管理单元40的各种控制逻辑中的一[0157]根据本公开的实施方式的功率控制设备10可以被包括在如图5中所示的电池管理动飞机这样的在电力作用下可移动的电力装置或者诸如电钻和电动研磨机这样的具有马[0160]图4是用于例示根据本公开的实施方式的用于控制并联电池组模块MP的功率的方从第一传感器单元SU1至第n传感器单元SUn接收第一电池组P1至第n电池组Pn的操作特征接收到的各电池组的操作特征值来分别确定第一电池组P1至第n电池组Pn的组电阻[0167