CN114945834B 電池管理系統、電池組、儲能系統和電池管理方法 （株式會社Lg新能源）

2022.07.05PCT/KR2021/0090652021.07.14WO2022/015062KO2022.01.20WO2019138286A1,2019.07.18一種根據本公開的電池管理系統包括電壓生成指示串聯連接的多個電池單體中的每一個觀察電壓向量指示多個電池單體中的每一個在元確定包括按一對一關系與多個觀察電壓向量元基于指示多個觀察電壓向量與多個恢復電壓向量之間的差的多個絕對誤差向量來檢測多個2控制單元，所述控制單元被配置成基于所述電壓信號確定確定包括按一對一關系與所述多個觀察電壓向量相對應的多個恢復電壓向量的恢復確定指示所述多個觀察電壓向量與所述多個恢復電壓向量之間的差的多個絕對誤差基于所述多個絕對誤差向量來檢測所述多個電池單體中的所述第一子矩陣是包括指示所述觀察矩陣的方差信息的多個主分所述第二子矩陣是包括指示用于所述方差信息的所述多個主分量向量的描述因子信所述第三子矩陣是包括指示所述多個觀察電壓向量對所述多個主分量向量的依賴性基于至少一個選擇的奇異值將所述第一子矩陣、所述第二子矩通過將所述第一近似矩陣、所述第二近似矩陣和所述第三近似矩陣相所述多個奇異值之和的比率等于或大于第一閾值比率并且第u奇異值與所述多個奇異值之異值之和與所述多個奇異值之和的比率等于或大于第二閾值比率并且第一至第p奇異值之3將與所述多個絕對誤差向量當中的、包括在所述相對誤差范圍值當中的最大值與最小值的比率小于預設比率時輸出指示恢復不可能確定包括多個觀察電壓向量的觀察矩陣，所述多個觀察電確定包括按一對一關系與所述多個觀察電壓向量相對應的多個恢復電壓向量的恢復確定指示所述多個觀察電壓向量與所述多個恢復電壓向量之間的差的多個絕對誤差基于所述多個絕對誤差向量檢測所述多個電池單體中的4[0001]本申請要求于2020年7月15日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-[0007]然而，這種異常檢測方法需要電池管理系統(BMS)以使用多個傳感器來監(jiān)測電池成作為包括指示多個電池單體中的每一個的單體電壓的變化的多個觀察電壓向量的數據之前的數據集與恢復之后的數據集之間的差準確地檢測每個電池[0012]本公開的這些及其他目的和優(yōu)點可以通過以下描述來理解并且將從本公開的實5[0014]根據本公開的一個方面的電池管理系統用于檢測串聯連接的多個電池單體中的單元被配置成基于多個絕對誤差向量來檢測多個電池單體中的每一個[0016]控制單元可以被配置成從按降序的多個奇異值中選擇閾值數目的奇異值中的每[0017]控制單元可以被配置成：在第k奇異值與多個奇異值之和的比率等于或大于第一閾值比率并且第u奇異值與多個奇異值之和的比率小于第一閾值比率時從多個奇異值中選[0018]控制單元可以被配置成：在第一至第q奇異值之和與多個奇異值之和的比率等于或大于第二閾值比率并且第一至第p奇異值之和與多個奇異值之和的比率小于第二閾值比[0021]控制單元可以被配置成在多個奇異值當中的最大值與最小值的比率小于預設比[0024]根據本公開的又一方面的電池管理方法用于檢測串聯連接的多個電池單體中的6察電壓向量指示在具有預定大小的移動窗口中按時間序列多次測量的多個電池單體中的包括在電池組中的多個電池單體中的每一個的異常，從而減少異常檢測所需要的計算量、包括指示多個電池單體中的每一個的單體電壓的時間相關變化的多個觀察電壓向量的數以使用恢復之前的數據集與恢復之后的數據集之間的差來準確地檢測多個電池單體中的[0032]圖3是在描述作為指示圖2所示的電池單體的電壓歷史的數據集的示例性觀察矩[0034]圖5是在描述由觀察矩陣指示的電壓變化和由恢復矩陣指示的電壓變化時參考的7[0046]每個電池單體BC的正端子和負端子通過諸如匯流條的導體電耦合到另一電池單合是指直接/間接連接以在一個或兩個方向上發(fā)送和接收信號。電力轉換系統30可以從由[0050]電壓測量電路110被設置為可電連接到每個電池單體BC的正端子和負端子。電壓測量電路110被配置成測量跨每個電池單體BC的電壓并且向控制單元140輸出指示所測量8[0055]控制單元140可以具有嵌入在其中的存儲器。存儲器可以預先存儲執(zhí)行如下所述至少一種類型的存儲介質：閃速存儲器類型、硬盤類型、固態(tài)盤(SSD)類型、硅盤驅動器制器2之間的通信可以使用例如諸如局域網(LAN)、控制器區(qū)域網絡(CAN)和菊花鏈的有線描述作為指示圖2所示的電池單體的電壓歷史的數據集的示例性觀察矩陣時[0059]控制單元140基于來自電壓測量電路110的電壓信號以預設時間間隔確定多個電量m次(m是2以上的自然數)，并且所測量的單體電壓可以由控制單元140記錄在存儲器中。[0062]參考圖2，曲線210示例性地示出多個電池單體BC1～BCn當中的第j電池單體B單體電壓隨著時間的變化。在圖2中，t1和tm分別是移動窗口200的開始時間點和結束時間池單體BCj的描述可以共同適用于多個電池單體BC1～B9[0065]觀察矩陣X的n個列向量可以按一對一關系對應于多個觀察電壓向X的列向量。第j觀察電壓向量Xj是在移動窗口200中測量m次的第j電池單體BCj的單體電壓ij可以是被索引到移動窗口200的第i測量時間的第j電池單體BCj的所測量的單體電個主分量向量A1～Am的剩余主分量向量An+1～Am在描述觀察向量X的方差信息時可能是多余的。第j主分量向量Aj對應于觀察矩陣X的元素的方差為第j最大方差的軸向方向。也就是第j主分量向量Aj的軸線的觀察矩陣X的元素的方差可以是第j最包含與多個電池單體BC1～BCn在移動窗口200中的公共電壓行為特性(例如，正常電壓行為bnn可以被稱為降C2TnT][0079]多個系數向量C1T～CnT指示多個觀察電壓向量X1～Xn對多個主j的單體電壓受多個主分量向量A1～An當中的第j主分量[0084]控制單元140基于多個觀察電壓向量X1～Xn確定按一對一關系與多個觀察電壓向[0088](2)與多個奇異值b11～bnn的總和的比率(描述因子)等于或大于第一閾值比率(例[0089]例如，k是小于n的自然數，其中u＝k+1,bkk/(b11+b22+...+bnn)≥第一閾值比率>[0090](3)降序的多個奇異值b11～bnn的部分和與多個奇異值b11～bnn的總和的比率等于[0091]例如，q是小于n且2以上的自然數，其中p＝q-1，(b11+b2[0093]在選擇滿足(一個或多個)恢復條件的奇異值之前，控制單元140可以計算多個奇異值b11～bnn的最大值b11與最小值bnn的比率。當最大值b11與最小值bnn的比率小于預定比不可能情形下，多個主分量向量A1～An中沒有一個足夠地包括與多個電池單體BC1～BCn的以及在多個電池單體BC1～BCn當中超過預定比率的數目的電池單體X中足夠地反映多個電池單體BC1～BCn的值b11～bnn中選擇奇異值b11～bww。從多個奇異值b11～bnn中選擇的奇異值b11～bww中的每一值是與多個電池單體BC1～BCn的公共電壓行為特性不太相[0096]圖4是在描述作為恢復圖3的觀察矩陣的結果的示例性恢復矩陣時參考的圖，圖5是在描述由觀察矩陣指示的電壓變化和由恢復矩陣指示的電壓變化時參考的圖，并且圖6是在描述圖5所示的觀察矩陣與恢復矩陣之間的[0098]第一近似矩陣A'是包括第一子矩陣A的第一至第w主分量向量~An的結果。[0099]第二近似矩陣B'是包括感興趣奇異值b11～bww作為主對角線分量的w×w矩陣。也就是說，第二近似矩陣B'是將第二子矩陣Bn[0100]第三近似矩陣CT'是包括第三子矩陣CT的第一至第w系數向量C1T～CwT中的每一個~CT的結果。n量A1～Am當中的與感興趣奇異值b11～bww相對應的第一至第w主分量向量A1～Aw來恢復觀察[0106]控制單元140基于彼此對應的觀察電壓向量Xj和恢復電壓向量Xj'來檢測第j電池[0108]控制單元140可以確定按一對一關系與第一至第n電池單體BC1～B[0110]控制單元140可以基于第一至第n絕對誤差向量確定移動窗口200中單體電壓的每應的測量定時的第一至第n絕對誤差向量的元素的平均值。相對誤差范圍R2的上限可以是值所獲得的值。相對誤差范圍R2的下限可以是通過從中值減去將第一至第n絕對誤差向量[0112]控制單元140可以通過將第j絕對誤差向量的每個元素與預定絕對誤差范圍R1或相對誤差范圍R2中的至少一個進行比較來確定第j電池單電路110的電壓分辨率將絕對誤差范圍R1預設為-1.0～1.[0117]圖7是示例性地示出根據本公開第一實施例的電池管理方法的流程圖。可以以預[0120]在步驟S730中，控制單元140選擇第二子矩陣B的多個奇異值b11～bnn中的至少一矩陣CT'相乘來確定包括按一對一關系與多個觀察電壓向量Xl～Xn相對應的多個恢復電壓個絕對誤差向量具有m個元素，所以控制單元140可以確定與每個絕對誤差向量的m個元素[0125]在步驟S770中，控制單元140確定每個絕對誤差向量的至少一個元素是否在預定標識號)的診斷消息。接口單元150可