DE-102025145117-A1 - VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM ERKENNEN EINES ABNORMALEN ZUSTANDS EINER BATTERIE UNTER VERWENDUNG EINER SPANNUNGSABWEICHUNGSVARIATION

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung einer Spannungsabweichungsvariation. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Vorrichtung: einen Speicher, der dazu angepasst ist, mindestens eine Anweisung zum Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung einer Spannungsabweichungsvariation zu speichern; und einen Prozessor, der dazu angepasst ist, einen Betrieb gemäß der Anweisung durchzuführen, wobei der Prozessor zu Folgendem angepasst ist: Berechnen einer Spannungsänderung der Batterie und Speichern der berechneten Spannungsänderung als eine Variable; und Berechnen einer Differenzabweichungsspannungsdetektion (DDVD), die eine Änderung der Spannungsdifferenz zwischen jeweiligen Zellen innerhalb eines Batteriemoduls ist, und Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung der Spannungsabweichungsvariation (DDVD) und der gespeicherten Variablen.

Inventors

• Kyu Min HWANG
• Hyun Jun Lee
• Ung JON
• Myeong Jae GO

Assignees

• SK ON CO., LTD.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251103

Priority Date

20241104

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Erkennen einer Batterieanomalie unter Verwendung einer Spannungsabweichungsvariation, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: einen Speicher, der dazu angepasst ist, mindestens eine Anweisung zum Erkennen einer Batterieanomalie unter Verwendung einer Spannungsabweichungsvariation zu speichern; und einen Prozessor, der dazu angepasst ist, einen Betrieb gemäß der Anweisung durchzuführen, wobei der Prozessor zu Folgendem angepasst ist: Berechnen einer Spannungsänderung der Batterie und Speichern der berechneten Spannungsänderung als eine Variable; und Berechnen einer Differenzabweichungsspannungsdetektion (DDVD), die eine Änderung der Spannungsdifferenz zwischen jeweiligen Zellen innerhalb eines Batteriemoduls ist, und Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung der Differenzabweichungsspannungsdetektion (DDVD) und der gespeicherten Variablen.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , wobei der Prozessor eine Batterieäquivalentmodell-Spannungsänderungsberechnungseinheit umfasst, die dazu angepasst ist, eine Spannungsänderung der Batterie unter Verwendung von Parametern in Bezug auf einen Ladezustand (SOC) der Batterie zu berechnen, wenn ein Strom an ein äquivalentes Schaltungsmodell (ECM) angelegt wird.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 , wobei der Prozessor eine Fahrstreckenreflexionseinheit umfasst, die dazu angepasst ist, wenn eine akkumulierte Fahrstrecke einen vorbestimmten Wert überschreitet, ein Verhältnis von mindestens einem der berechneten Werte der Spannungsänderung in dem Batterieäquivalentmodell durch Berücksichtigen von Verschlechterungsdifferenzen zwischen Zellen innerhalb des Batteriemoduls anzupassen und den angepassten berechneten Wert als ein Spannungsabweichungsvariations(DDVD)-Kriterium einzustellen.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3 , wobei die Parameter in Bezug auf den Ladezustand (SOC) eine Spannungsänderung (Δt/C 1 (I k - I k-1 )) aufgrund von Kapazität des Batterieäquivalentmodells und Schaltungseigenschaften (1 - Δt/R 1 C 1 ) einer RC-Schaltung beinhalten.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 , wobei die Fahrstreckenreflexionseinheit dazu angepasst ist, das berechnete Spannungsabweichungsvariationskriterium mit Fahrergebnissen einer normalen Batterie zu vergleichen und eine Erhöhung oder Verringerung des Kriteriums gemäß einem Strompegel anzupassen.
6. Verfahren zum Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung einer Spannungsabweichungsvariation, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Berechnen einer Spannungsänderung der Batterie und Speichern der berechneten Spannungsänderung als eine Variable; und Berechnen einer Differenzabweichungsspannungsdetektion (DDVD), die eine Änderung der Spannungsdifferenz zwischen jeweiligen Zellen innerhalb eines Batteriemoduls ist, und Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung der Differenzabweichungsspannungsdetektion (DDVD) und der gespeicherten Variablen.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6 , wobei der Schritt des Detektierens einer Batterieanomalie das Berechnen, durch eine Batterieäquivalentmodell-Spannungsänderungsberechnungseinheit, einer Spannungsänderung der Batterie unter Verwendung von Parametern in Bezug auf einen Ladezustand (SOC) der Batterie, wenn ein Strom an ein äquivalentes Schaltungsmodell (ECM) angelegt wird, umfasst.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7 , wobei der Schritt des Berechnens einer Spannungsänderung der Batterie Folgendes umfasst: wenn eine akkumulierte Fahrstrecke einen vorbestimmten Wert überschreitet, Anpassen, durch eine Fahrstreckenreflexionseinheit, eines Verhältnisses von mindestens einem der berechneten Werte der Spannungsänderung in dem Batterieäquivalentmodell durch Berücksichtigen von Verschlechterungsdifferenzen zwischen Zellen innerhalb des Batteriemoduls; und Einstellen des angepassten berechneten Werts als ein Spannungsabweichungsvariations(DDVD)-Kriterium.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8 , wobei die Parameter in Bezug auf den Ladezustand (SOC) eine Spannungsänderung (Δt/C 1 (I k - I k-1 )) aufgrund von Kapazität des Batterieäquivalentmodells und Schaltungseigenschaften (1 - Δt/R 1 C 1 ) einer RC-Schaltung beinhalten.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 , wobei der Schritt des Einstellens des angepassten berechneten Werts als ein Spannungsabweichungsvariations(DDVD)-Kriterium Folgendes umfasst: Vergleichen des berechneten Spannungsabweichungsvariationskriteriums mit Fahrergebnissen einer normalen Batterie; und Anpassen einer Erhöhung oder Verringerung des Kriteriums gemäß einem Strompegel.

Description

[HINTERGRUND DER ERFINDUNG] 1. Gebiet der Erfindung Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung einer Spannungsabweichungsvariation. 2. Beschreibung des Stands der Technik Um die Sicherheit und Leistung von Batterien zu gewährleisten, die in verschiedenen Industrien und elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, sind Batterieanomaliedetektionstechnologien unerlässlich. Eine Batterie ist eine Vorrichtung, die Energie durch interne chemische Reaktionen speichert und freisetzt. Wenn während der Energiespeicher- und -freisetzungsprozesse übermäßige Wärme erzeugt wird, bestehen Risiken wie Feuer oder Explosion. Daher können Batterieanomaliedetektionstechnologien solche Risiken im Voraus detektieren und Unfälle verhindern. Lithium-Ionen-Batterien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte effizient, aber wenn ein Überladen, Überentladen oder Kurzschließen auftritt, können ernsthafte Sicherheitsprobleme auftreten. Batterieanomaliedetektionstechnologien können diese Probleme in einem frühen Stadium identifizieren, wodurch Benutzer und die Umgebung geschützt werden. Zusätzlich können Batterieanomaliedetektionstechnologien den Zustand der Batterie analysieren, frühe Ausfallanzeichen detektieren und bei Bedarf eine vorbeugende Wartung ermöglichen. Dies kann einen anomalen Batteriebetrieb verhindern und seinen Lebenszyklus verlängern. In der Zwischenzeit detektieren herkömmliche Batterieanomaliedetektionsverfahren hauptsächlich Spannungsänderungen durch Einstellen eines festen Schwellenwerts. In solchen herkömmlichen Detektionsverfahren wird, wenn eine Spannungsänderung den festen Schwellenwert überschreitet, bestimmt, dass die Batterie anomal ist. Da es jedoch schwierig ist, den Schwellenwert für alle Betriebsbedingungen angemessen einzustellen, ist es schwierig, den Batteriezustand genau zu diagnostizieren und Anomalien zu detektieren. Insbesondere können Spannungsänderungen stark variieren, abhängig von Faktoren wie dem Batteriezustand, der Nutzungsumgebung und der Temperatur. Da der feste Schwellenwert in herkömmlichen Detektionsverfahren diese verschiedenen Faktoren nicht angemessen widerspiegelt, sind eine genaue Diagnose und Anomaliedetektion schwierig. Ferner kann, wenn eine Batterie große Stromänderungen erfährt, selbst eine normale Zelle einen festen Schwellenwert überschreiten. Zum Beispiel kann während eines schnellen Ladens oder Hochleistungsentladens selbst eine gesunde Batterie eine große Spannungsänderung zeigen. In solchen Fällen erhöht sich jedoch die Wahrscheinlichkeit, eine normale Batterie als fehlerhaft zu diagnostizieren, indem man sich nur auf einen festen Schwellenwert verlässt. Ferner können herkömmliche Batterieanomaliedetektionsverfahren nicht zwischen Spannungsänderungen, die natürlich durch Batteriealterung verursacht werden, und denen, die durch tatsächliche Anomalien verursacht werden, unterscheiden, was eine genaue Diagnose des Batteriezustands schwierig macht. Eine gealterte Batterie kann ein anderes Spannungsänderungsmuster zeigen, aber es ist schwierig, Spannungs- und Stromänderungen, die durch Alterung verursacht werden, nur unter Verwendung des festen Schwellenwerts zu unterscheiden. [ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG] Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren von Anzeichen einer Batterieanomalie, bevor ein Brand auftritt, durch Einstellen eines variablen Schwellenwerts basierend auf einer Stromänderung unter Verwendung einer relationalen Gleichung eines Batterieäquivalentmodells und Detektieren der Batterieanomalie basierend auf dem eingestellten variablen Schwellenwert bereitgestellt. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung können in Fällen, in denen Parameter, die in der relationalen Gleichung des Batterieäquivalentmodells verwendet werden, abhängig von Batterieverschlechterung oder Umgebungstemperatur variieren, Fehler in dem berechneten Schwellenwert auftreten. In dieser Hinsicht kann in einigen Ausführungsformen durch Überwachen von Änderungen der Zellenabweichung innerhalb eines Batteriemoduls, anstatt sich auf die relationale Gleichung einer einzelnen Zelle zu verlassen, der Effekt von Parameterfehlern unter Verwendung relativer Werte reduziert werden. Eine Vorrichtung zum Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung einer Spannungsabweichungsvariation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann Folgendes beinhalten: einen Speicher, der dazu angepasst ist, mindestens eine Anweisung zum Detektieren einer Batterieanomalie unter Verwendung einer Spannungsabweichungsvariation zu speichern; und einen Prozessor, der dazu angepasst ist, einen Betrieb gemäß der Anweisung durchzuführen, wobei der Prozessor zu Folgendem angepasst sein kann: Berechnen einer Spannungsänderung der Batterie und Speichern der berechneten Spannungsänderung als eine Variable; und Berechnen einer Differenzabweichungsspannungs