电池管理设备及其操作方法与流程

相关申请的交叉引用本技术要求于2021年12月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2021-0186533的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。本文公开的实施方式涉及一种电池管理设备及其操作方法。

背景技术：

1、近来，已经积极地进行二次电池的研究和开发。在本文中，作为可充电/可放电电池的二次电池可包括所有的常规镍(ni)/镉(cd)电池、ni/金属氢化物(mh)电池等以及最新的锂离子电池。在二次电池当中，锂离子电池具有比常规ni/cd电池、ni/mh电池等高得多的能量密度。此外，锂离子电池可以制造成小且重量轻，使得锂离子电池已经用作移动装置的电源。此外，随着锂离子电池的使用范围扩展到电动车辆的电源，锂离子电池作为下一代储能介质受到关注。此外，二次电池通常用作包括其中多个电池单元彼此串联和/或并联连接的电池模块的电池组。电池组可以由电池管理设备在其状态和操作方面进行管理和控制。

2、在这种二次电池中，在充电时段期间有时会观察到怀疑是内部短路的异常电压降现象。为了检测这种现象，可以使用关于电池的电压的微分信号。此时，执行平滑处理以将电池的电压数据转换为微分信号，并且获得最佳结果，需要确定能够在微分信号的低曲线抖动时实现与原始数据的适当拟合的平滑参数。

技术实现思路

1、技术问题

2、本文公开的实施方式旨在提供一种电池管理设备及其操作方法，其中在用于将电池的电压数据转换为微分信号的预处理过程中，根据设定算法确定最佳平滑参数，并且使用该参数获得微分信号。

3、本文公开的实施方式旨在提供一种电池管理设备及其操作方法，其中可以使用关于电池的电压的微分信号来检测在电池的充电期间由内部短路引起的异常电压降现象，并且还可以实现诸如电池劣化的量化、异常劣化的识别等的目的。

4、本文公开的实施方式的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域的普通技术人员从以下描述中将清楚地理解其它未提及的技术问题。

5、技术方案

6、根据实施方式的电池管理设备包括：电压测量单元，所述电压测量单元被配置成测量电池单元的电压；以及控制器，所述控制器被配置成在指定单元中对关于所述电池单元的电压的数据进行采样以将所述数据转换为呈单调递增或单调递减形式的数据，通过使用根据设定算法确定的最佳平滑参数来使所述数据平滑，并且将关于所述电池单元的电压的所述数据转换为微分信号。

7、在根据实施方式的电池管理设备中，所述控制器还可以被配置成通过使用最小化成本函数的算法来确定所述最佳平滑参数。

8、在根据实施方式的电池管理设备中，所述控制器还可以被配置成：基于使用至少一个预设平滑参数平滑的数据来获得对应于每个平滑参数的微分信号集；以及基于所述微分信号集中的每个微分信号的曲线长度以及原始数据与所述微分信号集中的每个微分信号的差来计算所述成本函数。

9、在根据实施方式的电池管理设备中，所述控制器还可以被配置成通过使第一变量乘以第二变量来计算对应于所述平滑参数的成本函数值，所述第一变量是通过在指定区段中对与所述平滑参数对应的微分信号进行线性积分获得的值，所述第二变量是所述原始数据与对应于所述平滑参数的所述微分信号之间的差的均方根(rms)值。

10、在根据实施方式的电池管理设备中，所述控制器还可以被配置成确定所述至少一个平滑参数当中的使对应成本函数值最小化的平滑参数。

11、在根据实施方式的电池管理设备中，所述至少一个平滑参数中的每个平滑参数可以是对应微分信号的峰值不超过指定值的平滑参数。

12、在根据实施方式的电池管理设备中，所述控制器还可以被配置成对具有相同电压大小的所述电池单元的容量值进行分类，并且针对每个电压大小计算所述电池单元的所述容量值的平均值以执行对所述电压的采样。

13、在根据实施方式的电池管理设备中，所述控制器还可以被配置成通过使用应用了超参数的平滑算法来执行平滑，使得所述电池单元的电压的斜率满足连续性。

14、根据实施方式的所述电池管理设备还可以包括异常诊断单元，所述异常诊断单元被配置成计算所述微分信号的统计值，并且当所述微分信号的所述统计值等于或大于预设参考值时，诊断所述电池单元的异常发生。

15、在根据实施方式的电池管理设备中，所述微分信号可以是所述电池单元的电压-容量微分信号或电压-时间微分信号。

16、根据实施方式的电池管理设备的操作方法包括：测量电池单元的电压；在指定单元中对关于电池单元的电压的数据进行采样，以将所述数据转换为呈单调递增或单调递减形式的数据；通过使用根据设定算法确定的最佳平滑参数来使所述数据平滑；以及将关于所述电池单元的电压的所述数据转换为微分信号。

17、在根据实施方式的电池管理设备的操作方法中，使所述数据平滑的步骤可以包括通过使用最小化成本函数的算法来确定所述最佳平滑参数。

18、在根据实施方式的电池管理设备的操作方法中，确定所述最佳平滑参数的步骤可以包括：通过使用至少一个预设平滑参数来使关于所述电压的数据平滑；基于经平滑的数据来获得对应于每个平滑参数的微分信号集；以及基于所述微分信号集中的每个微分信号的曲线长度以及原始数据与所述微分信号集中的每个微分信号的差来计算所述成本函数。

19、在根据实施方式的电池管理设备的操作方法中，计算所述成本函数的步骤可以包括：通过使第一变量乘以第二变量来计算对应于所述平滑参数的成本函数值，所述第一变量是通过在指定区段中对与所述平滑参数对应的微分信号进行线性积分获得的值，所述第二变量是所述原始数据与对应于所述平滑参数的所述微分信号之间的差的均方根(rms)值。

20、在根据实施方式的电池管理设备的操作方法中，确定所述最佳平滑参数的步骤还可以包括确定所述至少一个平滑参数当中的使对应成本函数值最小化的平滑参数。

21、在根据实施方式的电池管理设备的操作方法中，所述至少一个平滑参数中的每个平滑参数可以是对应微分信号的峰值不超过指定值的平滑参数。

22、在根据实施方式的电池管理设备的操作方法中，在所述指定单元中对关于所述电压的所述数据进行采样以将所述数据转换为呈所述单调递增或单调递减形式的数据的步骤可以包括：对具有相同电压大小的所述电池单元的容量值进行分类，并且针对每个电压大小计算所述电池单元的所述容量值的平均值以执行对所述电压的采样。

23、在根据实施方式的电池管理设备的操作方法中，使所述数据平滑的步骤可以包括通过使用应用了超参数的平滑算法来执行平滑，使得所述电池单元的电压的斜率满足连续性。

24、根据实施方式的电池管理设备的操作方法还可以包括：计算所述微分信号的统计值；以及当所述微分信号的所述统计值等于或大于预设参考值时，诊断所述电池单元的异常发生。

25、在根据实施方式的电池管理设备的操作方法中，所述微分信号可以是所述电池单元的电压-容量微分信号或电压-时间微分信号。

26、有益效果

27、根据实施方式，在用于将关于电池的电压的数据转换为微分信号的预处理过程中，可以确定最佳平滑参数，这使得能够在减小平滑的微分信号的曲线的波动的同时与原始数据进行适当拟合。

28、此外，可以通过使用最佳平滑参数来获得关于电池的电压(例如，电压-容量微分信号、电压-时间微分信号等)的微分信号，基于微分信号准确并容易地检测由电池的内部短路引起的异常电压降现象，并且实现诸如电池劣化量化、异常劣化识别等目的。

29、此外，可以提供从本公开直接或间接认识到的各种效果。