电池系统及其电池平衡方法与流程

本技术要求于2022年11月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no. 10-2022-0164439的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本发明涉及一种电池系统及其电池平衡方法，并且更具体地，涉及一种用于平衡在充电特性曲线中具有电压平台（voltage plateau）的电池的电池系统及其电池平衡方法。

背景技术：

1、二次电池是即使在被放电之后也可以再充电和再使用的电池。二次电池可用作诸如移动电话、平板pc和真空吸尘器的小型设备的能量源，并且还可用作诸如汽车和智能电网的ess（能量存储系统）的中大型设备的能量源。

2、二次电池以组件形式应用于系统，所述组件形式诸如根据系统需求其中多个电池单体串联和并联连接的电池模块，或其中电池模块串联和并联连接的电池组。在诸如电动车辆的中型或大型设备的情况下，可以应用其中多个电池组并联连接的高容量电池系统，以便满足设备的所需容量。

3、碳材料主要用作锂二次电池的阳极活性材料，并且含锂钴氧化物（licoo2）主要用作阴极活性材料。此外，也考虑含锂锰氧化物（limno2、limn2o4等）和含锂镍氧化物（linio2）。

4、最近，磷酸铁锂（lifepo4）基化合物已用作用于锂二次电池的阴极活性材料。与其他类型的电池相比，使用磷酸铁锂作为阴极活性材料的磷酸铁锂（lfp）电池在热稳定性和成本效率方面是优异的。然而， lfp电池在充电特性曲线（开路电压与soc之间的关系曲线）中表现出具有电压平台的平坦特性，并且由于在平台区段中不能准确地估计soc（充电状态）而出现问题。

5、为了解决在电池系统的操作期间电池单体之间的不平衡，基于估计的soc的单体平衡控制是重要的值。然而，在lfp电池的情况下，难以在平台区段中准确地估计soc，并且因此，仅在非平坦区段（例如，soc为90％或更大的区段，或soc为10％或更小的区段）中执行电池单体平衡控制。

6、因此，需要用于平衡在充电特性曲线中具有电压平台的电池（诸如lfp电池）的适当控制技术。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、为了避免相关技术的一个或多个问题，本公开的实施例提供了一种用于平衡在充电特性曲线中具有电压平台的电池的电池系统。

3、为了解决相关技术的一个或多个问题，本公开的实施例还提供了一种电池系统的电池平衡方法。

4、为了避免相关技术的一个或多个问题，本公开的实施例还提供了一种执行电池平衡方法的电池管理装置。

5、[技术方案]

6、为了实现本公开的目的，一种电池系统包括：电池组件，其包括多个电池单体；以及电池管理装置，其用于收集关于电池组件的状态信息并且用于基于所收集的状态信息来管理和控制电池组件。

7、这里，电池管理装置可以被配置为：在电池组件的充电模式下确认电池组件的充电速率，并且基于所确认的充电速率来确定是否启动用于平衡多个电池单体的平衡模式。

8、电池管理装置可以被配置为：在被切换到电池组件的充电模式时，确认用于对电池组件充电的恒定功率速率（cp-rate）或电流速率（c-rate）。

9、电池管理装置可以被配置为：基于是否达到与所确认的充电速率相对应的预先存储的阈值电压值或阈值soc来确定是否启动平衡模式。

10、电池管理装置可以被配置为：在对电池组件充电的过程中，在每个预定时间处确认电池组件的电压值，并且在电压值达到阈值电压值的情况下启动平衡模式。

11、电池管理装置可以被配置为：在对电池组件充电的过程中，在每个预定时间处确认电池组件的电压值，并且在基于电压值计算的充电状态（soc）达到阈值soc的情况下启动平衡模式。

12、可以随着电池组件的充电率增加而定义阈值soc的更低值。

13、阈值电压值或阈值soc可以基于根据电池组件的充电速率在预充电过程中导出的电压-soc对应曲线或电压-soc对应表来预定义。

14、阈值电压值可以被定义为电压值的变化量相对于soc的单位变化量变得大于或等于预设参考值的点处的电压值。

15、阈值soc可以被定义为电压值的变化量相对于soc的单位变化量变得大于或等于预设参考值的点处的soc。

16、电池管理装置可以被配置为：在平衡模式被启动时，基于关于多个电池单体的状态信息来确定是否需要平衡，并且当确定需要平衡时执行用于平衡多个电池单体的至少一个预定义控制操作。

17、根据本公开的另一实施例，一种由与包括多个电池单体的电池组件连接的电池管理装置执行的电池平衡方法可以包括：在电池组件的充电模式下确认电池组件的充电速率；以及基于所确认的充电速率来确定是否启动用于平衡多个电池单体的平衡模式。

18、确认电池组件的充电速率可以包括：在被切换到电池组件的充电模式时，确认用于对电池组件充电的恒定功率速率（cp速率）或电流速率（c速率）。

19、确定是否启动平衡模式可以包括：基于是否达到与所确认的充电速率相对应的预先存储的阈值电压值或阈值soc来确定是否启动平衡模式。

20、确定是否启动平衡模式可以包括：在对电池组件充电的过程中，在每个预定时间处确认电池组件的电压值；以及在电压值达到阈值电压值的情况下启动平衡模式。

21、确定是否启动平衡模式可以包括：在对电池组件充电的过程中，在每个预定时间处确认电池组件的电压值；以及在基于电压值计算的充电状态（soc）达到阈值soc的情况下启动平衡模式。

22、可以随着电池组件的充电率增加而定义阈值soc的更低值。

23、阈值电压值或阈值soc可以基于根据电池组件的充电速率在预充电过程中导出的电压-soc对应曲线或电压-soc对应表来预定义。

24、阈值电压值可以被定义为电压值的变化量相对于soc的单位变化量变得大于或等于预设参考值的点处的电压值。

25、阈值soc可以被定义为电压值的变化量相对于soc的单位变化量变得大于或等于预设参考值的点处的soc。

26、该方法还可以包括：在平衡模式被启动时，基于关于多个电池单体的状态信息来确定是否需要平衡；以及当确定需要平衡时，执行用于平衡多个电池单体的至少一个预定义控制操作。

27、根据本公开的另一实施例，一种与包括多个电池单体的电池组件连接的电池管理装置可以包括：至少一个处理器；以及存储器，其被配置为存储由至少一个处理器执行的至少一个指令。

28、这里，至少一个指令可以包括：在电池组件的充电模式下确认电池组件的充电速率的指令；以及基于所确认的充电速率来确定是否启动用于平衡多个电池单体的平衡模式的指令。

29、确认电池组件的充电速率的指令可以包括：在被切换到电池组件的充电模式时确认用于对电池组件充电的恒定功率速率（cp速率）或电流速率（c速率）的指令。

30、确定是否启动平衡模式的指令可以包括：基于是否达到与所确认的充电速率相对应的预先存储的阈值电压值或阈值soc来确定是否启动平衡模式的指令。

31、确定是否启动平衡模式的指令可以包括：在对电池组件充电的过程中在每个预定时间处确认电池组件的电压值的指令；以及在电压值达到阈值电压值的情况下启动平衡模式的指令。

32、确定是否启动平衡模式的指令可以包括：在对电池组件充电的过程中在每个预定时间处确认电池组件的电压值的指令；以及在基于电压值计算的充电状态（soc）达到阈值soc的情况下启动平衡模式的指令。

33、该至少一个指令还可以包括：在启动平衡模式时，基于关于多个电池单体的状态信息来确定是否需要平衡的指令；以及在确定需要平衡时执行用于平衡多个电池单体的至少一个预定义控制操作的指令。

34、[有益效果]

35、根据本公开的实施例，与现有技术相比，在执行具有平台特性的电池的平衡时，平衡控制可能在更宽的soc范围内。

36、此外，根据如上所述的本发明的实施例，在对具有平台特性的电池执行单体平衡时，与现有技术中仅能够通过在空闲状态下进入平衡模式来执行平衡不同，可以通过甚至在充电状态下进入平衡模式来执行平衡控制。