CN117980760A - 电池诊断方法、提供该方法的电池诊断装置和电池*** - Google Patents

电池诊断方法、提供该方法的电池诊断装置和电池*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及能够诊断包括并联连接的多个电池单元的电池的状态的电池诊断方法，并且涉及用于提供该方法的电池诊断装置和电池***。本发明的电池诊断装置包括：测量单元，用于测量电池电压和电池电流，该电池电压是包括多个电池单元的电池的两端处的电压，该电池电流是流经电池的电流；存储单元，用于存储电池的内阻值，该内阻值基于在诊断电池中的缺陷的每个诊断时间点处的电池电压和电池电流来计算；以及控制单元，用于在每个诊断时间点处计算作为与基于诊断时间点的先前存储的样本数目对应的多个内阻值的平均值的移动平均值，并且将在每个诊断时间点处计算的内阻值与比移动平均值大预定值的上限阈值和比移动平均值小预定值的下限阈值进行比较，以诊断电池中的缺陷。

Description

电池诊断方法、提供该方法的电池诊断装置和电池***
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年5月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0061920号的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及能够诊断包括并联连接的多个电池单元的电池的状态的电池诊断方法，并且涉及用于提供该方法的电池诊断装置和电池***。
背景技术
与安装在便携式终端、膝上型计算机等上的小电池相比，安装在电动车辆、能量存储电池、机器人、卫星等上的大电池需要具有更高的容量。高容量电池可以通过串联和/或并联连接多个电池来配置。在这种情况下，多个电池可以包括并联连接的多个电池单元。
同时，当包括在电池中的电池单元的数目增加时，由于电池单元本身的问题和/或电池单元之间的连接的问题，电池中可能出现缺陷。例如，电池单元之间可能出现诸如断开和短路的缺陷。当电池中出现缺陷时，有必要通过对缺陷的快速诊断和校正来使安装有电池的***(例如，车辆和能量存储设备)能够正常操作。
然而，当多个电池单元并联连接时，由于连接的结构问题等，不容易直接感测单个电池单元的单元电压等。即，难以通过直接估计电池单元本身的缺陷来诊断整个电池的缺陷。
另外，用于通过以电池为基础估计直流内阻(DCIR)并将所估计的DCIR值与预设(固定)参考值进行比较来诊断电池中的缺陷的技术具有下述局限性：无法检测到当电池中的多个电池单元同时断开或短路时的缺陷。另外，存在将DC内阻值的根据老化的变化程度错误地诊断为缺陷发生的问题。
发明内容
技术问题
本发明被构想以解决上述问题，并且提供能够精确诊断包括并联连接的多个电池单元的电池的状态的电池诊断方法，以及提供该方法的电池***。
技术方案
根据本发明的一个特征的电池诊断装置包括：测量单元，用于测量电池电压和电池电流，该电池电压是包括多个电池单元的电池的两端处的电压，该电池电流是流经电池的电流；存储单元，用于存储电池的内阻值，该内阻值基于在用于诊断电池中的缺陷的每个诊断时间点处的电池电压和电池电流中的至少一个计算；以及控制单元，用于针对每个诊断时间点提取基于该诊断时间点的与预定样本数目对应的多个先前诊断时间点，计算作为与多个诊断时间点分别对应的多个内阻值的平均值的移动平均值，并且将内阻值与比移动平均值大预定值的上限阈值和比移动平均值小预定值的下限阈值进行比较，以诊断电池中的缺陷。
控制单元可以通过将作为与多个诊断时间点分别对应的多个标准差的平均值的标准差平均值乘以预定倍数来计算误差值，通过将误差值与移动平均值相加来计算上限阈值，并且通过从移动平均值中减去误差值来计算下限阈值。
当内阻值超过上限阈值时，控制单元可以诊断出在多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷。
当内阻值小于下限阈值时，控制单元可以诊断出在多个电池单元中的至少一个中发生了短路缺陷。
当内阻值在大于等于下限阈值并且小于等于上限阈值的范围内时，控制单元可以诊断多个电池单元处于正常状态。
根据本发明的另一特征的电池***包括：电池，包括多个电池单元；测量单元，用于测量电池电压和电池电流，该电池电压是电池的两端处的电压，该电池电流是流经电池的电流；存储单元，用于存储电池的内阻值，该内阻值基于在用于诊断电池中的缺陷的每个诊断时间点处的电池电压和电池电流计算；以及控制单元，用于针对每个诊断时间点提取基于该诊断时间点与预定样本数目对应的多个先前诊断时间点，计算作为与多个诊断时间点分别对应的多个内阻值的平均值的移动平均值，并且将内阻值与比移动平均值大预定值的上限阈值和比移动平均值小预定值的下限阈值进行比较，以诊断电池中的缺陷。
控制单元可以通过将作为与多个诊断时间点分别对应的多个标准差的平均值的标准差平均值乘以预定倍数来计算误差值，通过将误差值与移动平均值相加来计算上限阈值，并且通过从移动平均值中减去误差值来计算下限阈值。
当内阻值超过上限阈值时，控制单元可以诊断出在多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷。
当内阻值小于下限阈值时，控制单元可以诊断出在多个电池单元中的至少一个中发生了短路缺陷。
根据本发明的又一特征的电池诊断方法包括：电池数据收集操作，用于收集电池电压和电池电流中的每一个的测量值，该电池电压是包括多个电池单元的电池的两端处的电压，该电池电流是流经电池的电流；样本组确定操作，用于在预定诊断时间点处提取基于该诊断时间点的与样本数目对应的多个先前诊断时间点；参考值确定操作，计算作为与多个诊断时间点分别对应的多个内阻值的平均值的移动平均值、比移动平均值大预定值的上限阈值以及比移动平均值小预定值的下限阈值；以及缺陷诊断操作，通过将与诊断时间点对应的内阻值与上限阈值和下限阈值进行比较来诊断电池中的缺陷。
参考值确定操作可以包括：通过将作为与多个诊断时间点分别对应的多个标准差的平均值的标准差平均值乘以预定倍数来计算误差值；通过将误差值与移动平均值相加来计算上限阈值；以及通过从移动平均值中减去误差值来计算下限阈值。
缺陷诊断操作可以包括：当内阻值超过上限阈值时，诊断出在多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷。
缺陷诊断操作可以包括：当内阻值小于下限阈值时，诊断出在多个电池单元中的至少一个中发生了短路缺陷。
有益效果
根据本发明，即使当多个电池单元并联连接时，也可以高精度地诊断电池缺陷。
与通过使用固定参考值来诊断电池中的缺陷的现有技术不同，本发明通过在用于诊断电池缺陷的每个诊断时间点处设置反映电池的内阻值的变化的参考值来诊断电池缺陷，以使得考虑了根据电池使用时段的劣化程度，从而高精度地诊断电池中的缺陷。
附图说明
图1是示出根据示例性实施方式的电池诊断装置的图。
图2是示出根据另一示例性实施方式的电池***的图。
图3是累积并显示针对多个诊断时间点中的每一个计算的移动平均值、上限阈值和下限阈值的示例性图。
图4是示出根据示例性实施方式的电池诊断方法的流程图。
图5是详细示出图4的参考值确定操作S300的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本说明书公开的示例性实施方式，并且相同或相似的构成元件由相同的附图标记表示，而与附图标记无关，并且将省略其重复描述。用于以下描述的构成元件的后缀“模块”和/或“单元”仅考虑到编写说明书的容易性而给出或混合，并且后缀本身不具有区别的含义或作用。此外，在描述本公开内容中公开的示例性实施方式时，当确定与公知功能或配置相关的详细描述可能使本公开内容中公开的示例性实施方式的主题不必要地模糊时，将省略该详细描述。此外，提供附图是为了帮助容易理解本说明书中公开的示例性实施方式，并且本说明书中公开的技术精神不受附图的限制，并且应当理解，本发明包括本发明的精神和技术范围中包括的所有修改、等同物和替代物。
包括诸如第一和第二的序数的术语用于描述各种构成元件，但是这些构成元件不受这些术语的限制。所述术语仅用于区分一个构成元件与其他构成元件。
应当理解，当一个构成元件被称为被“耦接至”或“连接至”其他构成元件时，一个构成元件可以直接耦接至或连接至其他构成元件，但是也可以存在中间元件。相比之下，当一个构成元件被称为“直接耦接至”或“直接连接至”其他构成元件时，应当理解，不存在中间元件。
在本申请中，应当理解，术语“包括”和“具有”旨在指定存在说明书中描述的特征、数字、阶段、操作、构成元件和部件或其组合，并且不排除预先存在或添加一个或更多个其他特征、数字、阶段、操作、构成元件和部件或其组合的可能性。
图1是示出根据示例性实施方式的电池诊断装置的图。
参照图1，电池诊断装置1包括测量单元110、存储单元130和控制单元150。
测量单元110可以测量作为电池的两端处的电压的电池电压和作为流经电池的电流的电池电流。电池电压和电池电流可以是计算电池内阻所需的电池数据。例如，内阻可以包括直流内阻(DCIR)。
测量单元110可以包括电连接至电池两端以测量电池电压的电压传感器(未示出)以及串联连接至电池以测量电池电流的电流传感器(未示出)。例如，测量单元110可以在用于诊断电池中的缺陷的每个诊断时间点处测量电池电压和电池电流，并且将测量结果发送至控制单元150。
存储单元130可以存储由控制单元150基于在用于诊断电池中的缺陷的每个诊断时间点处的电池电压和电池电流中的至少一个计算的内阻值。另外，控制单元150可以在用于诊断电池中的缺陷的每个诊断时间点处将从测量单元110接收的电池电压值和电池电流值存储在存储单元130中。
当根据预设条件的诊断时间点N到达时，控制单元150计算移动平均值MA、比移动平均值大预定值的上限(upper band)阈值UB_Th、比移动平均值小预定值的下限(lowerband)阈值LB_Th以及与诊断时间点N对应的内阻值。
取决于示例性实施方式，电池充电开始时的时间点或电池放电结束时的时间点可以是用于诊断电池中的缺陷的诊断时间点N。当诊断时间点N到达时，测量单元110可以在预定时间段内以预定周期测量电池电压和电池电流中的每一个，并且将测量结果发送至控制单元150。
首先，控制单元150可以提取在基于当前诊断时间点N在先前诊断时间点的方向上对诊断时间点进行计数时包括在预设样本数目SN中的多个诊断时间点，并且确定样本组。在这种情况下，样本数目SN是包括在样本组中的多个诊断时间点的数目，并且可以基于实验等被确定为最佳数目。样本组是作为总体的多个过去诊断时间点的子组，并且可以是用于计算移动平均值MA和标准差平均值σ_ave的组，这将在下面描述。
在下文中，表1是在多个诊断时间点中的每一个处计算的内阻DCIR值、移动平均值MA、上限阈值UB_Th和下限阈值LB_Th的示例。假设样本数目SN是5。
作为参考，在表1中，可能难以直接计算第一诊断时间点1的移动平均值MA、标准差σ、标准差平均值σ_ave、上限阈值UB_Th和下限阈值LB_Th(因此，表1中的对应值标记为空白)。另外，还可能难以直接计算与第一诊断时间点1相邻的诊断时间点2、3、……处的移动平均值MA、标准差σ、标准差平均值σ_ave、上限阈值UB_Th和下限阈值LB_Th，因为没有用于计算的过去诊断值或用于计算的过去诊断值不足。在这种情况下，可以用根据实验平均计算的值来代替在第一诊断时间点1、2、3、……处的移动平均值MA、标准差σ、标准差平均值σ_ave、上限阈值UB_Th和下限阈值LB_Th。
(表1)
当控制单元150基于当前诊断时间点N在先前诊断时间点的方向上对诊断时间点进行计数时，控制单元150可以提取与样本数目SN为5对应的第N-1诊断时间点、第N-2诊断时间点、第N-3诊断时间点、第N-4诊断时间点和第N-5诊断时间点，并且确定样本组。
控制单元150可以通过提取多个诊断时间点(N-1、N-2、N-3、N-4和N-5)来确定样本组，并且基于在属于该样本组的多个诊断时间点中的每一个处计算的内阻值来确定用于缺陷诊断的参考值(下面将描述的上限阈值和下限阈值)。然后，可以解决将由于电池的长期使用而导致的老化程度和/或内阻值的暂时变化误诊断为电池缺陷的问题。
接下来，控制单元150基于在属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1中的每一个中计算的内阻值，来确定用于诊断在第N诊断时间点处电池中的缺陷的参考值(上限阈值和下限阈值)。
根据示例性实施方式，控制单元150将与第N诊断时间点N对应的内阻DCIRN的值与上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th进行比较，以诊断电池中的缺陷。例如，参照表1，在第N诊断时间点N处，控制单元150计算内阻值(①)、上限阈值(⑤)和下限阈值(⑥)，并将所计算的内阻值(①)与上限阈值(⑤)和下限阈值(⑥)进行比较，以诊断电池的缺陷。在这种情况下，为了计算上限阈值(⑤)和下限阈值(⑥)，需要移动平均值(②)和标准差平均值(④)。然而，标准差(③)不是在第N诊断时间点N处进行缺陷诊断所必需的值，而是在接下来的诊断时间点N+1、N+2、……处进行缺陷诊断所必需的值，因此可以在第N诊断时间点处计算标准差(③)并且将其存储在存储单元130中。
在下文中，将描述由控制单元150在表1中的第N诊断时间点N处计算的内阻值(①)、移动平均值(②)、标准差(③)、标准差平均值(④)、上限阈值(⑤)和下限阈值(⑥)。
控制单元150可以基于作为电池两端的电压的电池电压和作为流经电池的电流的电池电流，来计算与第N诊断时间点N对应的内阻DCIRN值。例如，内阻DCIRN值(①)可以通过下式(1)来计算。
例如，控制单元150可以计算对应于充电开始时的第一时间点的电池电压V1与对应于从第一时间点起经过预定时间之后的第二时间点的电池电压V2之间的电压差(ΔV＝|V1-V2|)。控制单元150可以基于流经电池的充电电流I和电压差ΔV来计算内阻DCIRN值。例如，假设与第N诊断时间点N对应的内阻DCIRN值被计算为30Ω。
参照表1，控制单元150可以通过对与属于样本组的多个诊断时间点(N-5、N-4、N-3、N-2和N-1)分别对应的多个内阻值(23Ω、24Ω、20Ω、21Ω、23Ω)求平均(23Ω+24Ω+20Ω+21Ω+23Ω/5＝22.2Ω)来计算与诊断时间点N对应的移动平均值MAN(②)。即，与第N诊断时间点对应的内阻DCIRN值可以是22.2Ω。
参照下面的表2，控制单元150可以基于与属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1中的每一个对应的内阻值DCIR和移动平均值MA，来计算与诊断时间点N对应的标准差σN(③)。
(表2)
如上所述，与第N诊断时间点N对应的标准差σN(③)不是在第N诊断时间点N处进行缺陷诊断所必需的值，而是在接下来的诊断时间点N+1、N+2和……处诊断缺陷时所必需的值。因此，可以在第N诊断时间点N处计算与第N诊断时间点N对应的标准差σN(③)并且将其存储在存储单元130中。
参照下面的表3，控制单元150可以基于分别与属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1对应的多个标准差σN-5、σN-4、σN-3、σN-2和σN-1来计算与第N诊断时间点N对应的标准差平均值σN_ave(④)。
(表3)
控制单元150可以计算比移动平均值MAN大预定值的上限阈值UBN_Th和比移动平均值MA小预定值的下限阈值LBN_Th。根据示例性实施方式，控制单元150可以通过将标准差平均值σN_ave乘以预定的第一倍数来计算第一误差值，并且通过将第一误差值与移动平均值MAN相加来计算上限阈值UBN_Th。另外，控制单元150可以通过将标准差平均值σN_ave乘以预定的第二倍数来计算第二误差值，并且通过从移动平均值MAN中减去第二误差值来计算下限阈值LBN_Th。在这种情况下，第一倍数和第二倍数可以相同，但不限于此，并且误差值可以被计算为各种倍数。
根据示例性实施方式，控制单元150可以通过将标准差平均值σN_ave乘以预定倍数Q来计算误差值(E＝σN_ave×Q)。在这种情况下，倍数Q是用于反映预定误差的值，并且可以通过实验由各种值来确定。例如，假设倍数Q是自然数3。
控制单元150可以通过将误差值((E＝σN_ave×Q＝1.70×3＝5.1)与样本组的移动平均值(MAN＝22.2)相加来计算上限阈值UBN_Th为27.3，如下式3所示。另外，控制单元150可以通过从样本组的移动平均值(MAN＝22.2)中减去误差值(E＝σN_ave×Q＝1.70×3＝5.1)来计算下限阈值LBN_Th为17.1，如下式4所示。
UBN_Th＝MAN+(σN_av eX Q)-式3
LBN_Th＝MAN-(σN_ave X Q)-式4
接下来，控制单元150可以将对应于第N诊断时间点N的内阻DCIRN值与对应于第N诊断时间点的上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th进行比较，以诊断电池中的缺陷。
根据示例性实施方式，当内阻DCIRN值超过上限阈值UBN_Th时，控制单元150可以诊断出在电池中包括的多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷(DD)。当内阻DCIRN的值小于下限阈值LBN_Th时，控制单元150可以诊断出在电池中包括的多个电池单元中的至少一个中发生了短路缺陷(SD)。即，当内阻DCIRN的值在与下限阈值LBN_Th或更大和上限阈值UBN_Th或更小对应的正常范围之外时，控制单元150可以诊断出电池中发生了缺陷(断开缺陷或短路缺陷)。另外，当内阻DCIRN的值落入正常范围内时，控制单元150可以将电池的状态诊断为正常。
例如，如以上通过表1和表3以及式1至式4所描述的，与第N诊断时间点N对应的内阻DCIRN值、上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th可以分别被计算为30Ω、27.3和17.1。在这种情况下，控制单元150可以基于内阻值(DCIRN＝30)超过上限阈值(UBN_Th＝27.3)的事实来诊断电池缺陷(断开缺陷)。
图2是示出根据另一示例性实施方式的电池***的图。
参照图2，电池***2包括电池10、继电器20、电流传感器30和电池管理***(BMS)40。
电池10可以包括串联和/或并联连接的多个电池单元。在图2中，示出了并联连接的三个电池单元，但是本发明不限于此，并且电池10可以包括串联和/或并联连接的各种数目的电池单元。在一些示例性实施方式中，电池单元可以是可再充电二次电池。
例如，在电池10中，预定数目的电池单元并联连接以形成电池库，并且预定数目的电池库串联连接以形成电池组，从而向外部设备供应期望的电力。对于另一示例，在电池10中，预定数目的电池单元并联连接以形成电池库，并且预定数目的电池库并联连接以形成电池组，从而向外部设备供应期望的电力。然而，本发明不限于这种连接，并且电池10可以包括多个电池库，所述多个电池库包括串联和/或并联连接的多个电池单元，并且所述多个电池库也可以串联和/或并联连接。
在图2中，电池10连接在电池***2的两个输出端子OUT1与OUT2之间。另外，继电器20连接在电池***2的正极与第一输出端子OUT1之间，并且电流传感器30连接在电池***2的负极与第二输出端子OUT2之间。图2所示的配置和配置之间的连接关系是示例，但是本发明不限于此。
继电器20控制电池***2与外部设备之间的电连接。当继电器20接通时，电池***2和外部设备电连接以执行充电或放电，而当继电器20关断时，电池***2和外部设备电分离。在这种情况下，外部设备可以是在其中向电池10供应电力以进行充电的充电周期中的充电器，并且可以是在其中电池10向外部设备释放电力的放电周期中的负载。
电流传感器30串联连接至电池10与外部设备之间的电流路径。电流传感器30可以测量流经电池10的电池电流、即充电电流和放电电流，并且将测量结果发送至BMS 40。
BMS 40包括测量单元41、存储单元43和控制单元45。图1所示的电池诊断装置1可以对应于图2所示的BMS 40。具体地，由电池诊断装置1的测量单元110、存储单元130和控制单元150执行的功能可以对应于由BMS 40的测量单元41、存储单元43和控制单元45执行的功能。例如，电池诊断装置1可以与电池***1分开配置。对于另一示例，在如图2所示的电池***1中，BMS 40可以执行电池诊断装置1的功能。
测量单元41电连接至电池10的两端，以测量电池电流和电池电压。例如，测量单元41可以被实现为监测电池10并且测量与电池10的状态对应的电池数据(电压、电流等)的专用集成电路(ASIC)。
例如，测量单元41可以通过感测电池10两端的电压值来收集电池电压。测量单元41可以从电流传感器30接收电池电流值。测量单元41可以将电池电压值和电池电流值发送至控制单元150。
存储单元43可以存储由控制单元45基于在用于诊断电池10中的缺陷的每个诊断时间点处的电池电压和电池电流中的至少一个计算的内阻值。另外，控制单元45可以将在用于诊断电池中的缺陷的每个诊断时间点处从测量单元41接收的电池电压值和电池电流值存储在存储单元43中。
当根据预设条件的诊断时间点N到达时，控制单元45计算移动平均值MAN、上限阈值UBN_Th、下限阈值LBN_Th和内阻DCIRN。此外，控制单元45可以通过将内阻DCIRN值与上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th进行比较来诊断电池10的状态。
首先，控制单元45可以提取在基于当前诊断时间点N在先前诊断时间点的方向上对诊断时间点进行计数时包括在预设样本数目SN中的多个诊断时间点，并且确定样本组。在这种情况下，样本数目SN是包括在样本组中的多个诊断时间点的数目，并且可以基于实验等被确定为最佳数目。样本组是作为总体的多个过去诊断时间点的子组，并且可以是用于计算移动平均值MA和标准差平均值σ_ave的组，这将在下面描述。
例如，假设样本数目SN是5。在上面的表1中，当控制单元45基于当前诊断时间点N在先前诊断时间点的方向上对诊断时间点进行计数时，控制单元45可以提取与样本数目SN为5对应的第N-1诊断时间点、第N-2诊断时间点、第N-3诊断时间点、第N-4诊断时间点和第N-5诊断时间点，并且确定样本组。
控制单元45可以计算作为样本组的内阻值的平均值的移动平均值MAN。例如，参照上面的表1和式2，控制单元45可以通过对与属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1分别对应的多个内阻值23Ω、24Ω、20Ω、21Ω和23Ω求平均，来计算与当前诊断时间点N对应的移动平均值MAN为22.2。
例如，参照上面的表1和表3，控制单元45可以基于与属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1分别对应的标准差σN-5、σN-4、σN-3、σN-2、σN-1，来计算与当前诊断时间点N对应的标准差平均值σN_ave(1.70)。
控制单元45可以基于在属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1中的每一个处计算的内阻DCIRN值，来确定用于在当前诊断时间点N、即第N诊断时间点处诊断电池缺陷的参考值。在这种情况下，参考值可以包括上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th。
控制单元45可以计算比移动平均值MAN大预定值的上限阈值UBN_Th和比移动平均值MA小预定值的下限阈值LBN_Th。根据示例性实施方式，控制单元45可以通过将标准差平均值σN_ave乘以预定的第一倍数来计算第一误差值，并且通过将第一误差值与移动平均值MAN相加来计算上限阈值UBN_Th。另外，控制单元45可以通过将标准差平均值σN_ave乘以预定的第二倍数来计算第二误差值，并且通过从移动平均值MAN中减去第二误差值来计算下限阈值LBN_Th。在这种情况下，第一倍数和第二倍数可以相同，但不限于此，并且误差值可以被计算为各种倍数。
根据示例性实施方式，控制单元45可以通过将作为样本组的标准差的平均值的标准差平均值σN_ave乘以预定倍数Q来计算误差值(E＝σN_ave×Q)。例如，假设倍数Q是自然数3。控制单元45可以通过将误差值(E＝σN_ave×Q＝1.70×3＝5.1)与样本组的移动平均值(MAN＝22.2)相加来计算上限阈值UBN_Th为27.3，如上式3所示。另外，控制单元45可以通过从样本组的移动平均值(MAN＝22.2)中减去误差值(E＝σN_ave×Q＝1.70×3＝5.1)来计算下限阈值LBN_Th为17.1，如上式4所示。在这种情况下，倍数Q是用于反映预定误差的值，并且可以通过实验由各种值来确定。
接下来，控制单元45可以将对应于第N诊断时间点N的内阻DCIRN的值与对应于第N诊断时间点的上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th进行比较，以诊断电池10中的缺陷。
根据示例性实施方式，当内阻DCIRN值超过上限阈值UBN_Th时，控制单元45可以诊断出在电池10中包括的多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷(DD)。当内阻DCIRN的值小于下限阈值LBN_Th时，控制单元45可以诊断出在电池10中包括的多个电池单元中的至少一个中发生短路缺陷(SD)。即，当内阻DCIRN的值在与下限阈值LBN_Th或更大和上限阈值UBN_Th或更小对应的正常范围之外时，控制单元45可以诊断出电池10中发生了缺陷(断开缺陷或短路缺陷)。另外，当内阻DCIRN的值落入正常范围内时，控制单元45可以将电池的状态诊断为正常。
例如，如以上通过表1和表3以及式1至式4所描述的，与第N诊断时间点N对应的内阻DCIRN值、上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th可以分别被计算为30Ω、27.3和17.1。在这种情况下，控制单元45可以基于内阻值(DCIRN＝30)超过上限阈值(UBN_Th＝27.3)的事实来诊断电池10的缺陷(断开缺陷)。
图3是累积并显示针对多个诊断时间点中的每一个计算的移动平均值、上限阈值和下限阈值的示例性图。
在下文中，将基于图1至图3以及表1和表3来描述计算移动平均值MAN、上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th的示例。
BMS 40可以通过在与预定诊断时间点N相似的环境中提取与诊断时间点N相邻的多个诊断时间点来确定样本组。BMS 40可以基于作为属于样本组的多个内阻值的平均值的移动平均值MAN和作为多个标准差的平均值的标准差平均值σN_ave，来计算与诊断时间点N对应的上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th。
根据示例性实施方式，首先，当BMS 40基于预定诊断时间点N在先前诊断时间点的方向上对诊断时间点进行计数时，BMS 40可以提取与样本数目SN为5对应的第N-1诊断时间点、第N-2诊断时间点、第N-3诊断时间点、第N-4诊断时间点和第N-5诊断时间点。
接下来，BMS 40可以通过对与多个提取的诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1分别对应的多个内阻值(23Ω、24Ω、20Ω、21Ω和23Ω)求平均，来计算与诊断时间点N对应的移动平均值((23Ω+24Ω+20Ω+21Ω+23Ω)/5＝22.2Ω)。
通过上述的表3、式3和式4，BMS 40可以计算上限阈值27.3和下限阈值17.1。
接下来，BMS 40可以通过将内阻DCIRN值与上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th进行比较来诊断电池10中的缺陷。例如，在这种情况下，假设内阻DCIRN为30Ω。BMS 40可以基于内阻值(DCIRN＝30)超过上限阈值(UBN_Th＝27.3)的事实来诊断电池缺陷(断开缺陷)。
图3所示的内阻带(DCIR带)可以通过连接在每个诊断时间点处计算的移动平均值MA、上限阈值UB_Th和下限阈值LB_Th来得出。内阻带(DCIR带)可以表现出内阻值随着电池10的使用而改变的趋势。
图4是示出根据示例性实施方式的电池诊断方法的流程图。
在下文中，将参照图1至图4描述电池诊断方法、用于提供该方法的电池诊断装置和电池***。下面描述的在电池***2中执行的电池诊断方法可以等同地应用于电池诊断装置1。
首先，BMS 40收集电池数据(S100)。在这种情况下，电池数据可以包括作为电池10两端的电压的电池电压和作为流经电池10的电流的电池电流。
例如，电池电压和电池电流可以是计算电池的直流内阻(DCIR)所需的电池数据。
接下来，BMS 40通过提取与预定诊断时间点N相邻的多个诊断时间点来确定样本组(S200)。
当BMS 40基于预定诊断时间点N、即第N诊断时间点在先前诊断时间点的方向上对诊断时间点进行计数时，BMS 40可以提取与预设样本数目SN对应的多个诊断时间点，以确定样本组。
例如，假设样本数目SN是5。在上面的表1中，当BMS 40基于第N诊断时间点在先前诊断时间点的方向上对诊断时间点进行计数时，BMS 40可以提取与样本数目SN为5对应的第N-1诊断时间点、第N-2诊断时间点、第N-3诊断时间点、第N-4诊断时间点和第N-5诊断时间点，并且确定样本组。
接下来，BMS 40确定用于诊断电池10的缺陷的参考值(S300)。根据示例性实施方式，参考值可以包括上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th。
在操作S300中，参照图5，BMS 40对与属于样本组的多个诊断时间点对应的内阻值求平均，以计算样本组的移动平均值MAN(S310)。
参照上面的表1和式2，BMS 40可以通过对与属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1分别对应的多个内阻值23Ω、24Ω、20Ω、21Ω和23Ω求平均，来计算与诊断时间点N对应的移动平均值MAN为22.2。
在操作S300中，BMS 40基于样本组的标准差平均值σN_ave来计算误差值E(S320)。
例如，可以通过对与属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1分别对应的多个标准差σN-5、σN-4、σN-3、σN-2和σN-1求平均，来计算样本组的标准差平均值σN_ave。
参照上面的表1和表3，BMS 40可以基于与属于样本组的多个诊断时间点N-5、N-4、N-3、N-2和N-1分别对应的多个标准差σN-5、σN-4、σN-3、σN-2和σN-1，来计算与第N诊断时间点N对应的标准差平均值σN_ave为1.70。另外，BMS 40可以通过将标准差平均值σN_ave乘以预定倍数Q来计算误差值(E＝σN_ave×Q＝1.70×3＝5.1)。在这种情况下，倍数Q是用于反映预定误差的值，并且可以通过实验由各种值来确定。例如，假设倍数Q是自然数3。
在操作S300中，BMS 40基于移动平均值MAN和误差值E来计算上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th(S330)。
参照式3，BMS 40可以通过将误差值(E＝σN_ave×Q＝1.70×3＝5.1)与样本组的移动平均值(MAN＝22.2)相加来计算上限阈值UBN_Th为27.3。此外，参照式4，BMS 40可以通过从样本组的移动平均值(MAN＝22.2)中减去误差值(E＝σN_ave×Q＝1.70×3＝5.1)来计算下限阈值LBN_Th为17.1。
接下来，BMS 40将对应于当前诊断时间点N的内阻DCIRN值与对应于当前诊断时间点N的上限阈值UBN_Th和下限阈值LBN_Th进行比较，使得电池10诊断电池10的缺陷(S400)。
BMS 40可以基于作为电池两端的电压的电池电压和作为流经电池的电流的电池电流来计算与第N诊断时间点对应的内阻DCIRN值。此外，可以在操作S200或操作S300中计算内阻DCIRN值。
例如，BMS 40可以计算对应于充电开始时的第一时间点的电池电压V1与对应于从第一时间点起经过预定时间之后的第二时间点的电池电压V2之间的电压差(ΔV＝|V1-V2|)。BMS 40可以基于流经电池10的充电电流I和电压差ΔV来计算内阻DCIRN值。例如，假设与第N诊断时间点对应的内阻DCIRN值被计算为30Ω。
在操作S400中，BMS 40确定内阻DCIRN的值是否超过上限阈值UBN_Th(S410)。
在操作S400中，当确定结果是超过时(S410，是)，BMS 40诊断出在电池10中包括的多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷(S420)。
例如，当并联连接的多个电池单元中的一些电池单元的并联连接断开时，电池10的内阻值可能提高。
在操作S400中，当确定结果为没有超过时(S410，否)，BMS 40确定内阻DCIRN值是否小于下限阈值LBN_Th(S430)。
在操作S400中，当作为确定结果的结果，内阻值小于下限阈值时(S430，是)，BMS40诊断出在电池10中包括的多个电池单元中的至少一个中发生了短路缺陷(S440)。
例如，当并联连接的多个电池单元中的一些电池单元的并联连接短路时，作为电池10的整体电阻的内阻值可能降低。
在操作S400中，当作为确定结果的结果，内阻值等于或大于下限阈值时(S430，否)，BMS 40将电池10的状态诊断为正常(S450)。
当内阻DCIRN值在与下限阈值LBN_Th或更大和上限阈值UBN_Th或更小对应的正常范围之外时，BMS 40可以将电池10的状态诊断为缺陷(断开缺陷或短路缺陷)。另外，当内阻DCIRN的值落入正常范围内时，BMS 40可以将电池的状态诊断为正常。
虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。

Claims (13)

1.一种电池诊断装置，包括：
测量单元，用于测量电池电压和电池电流，所述电池电压是包括多个电池单元的电池的两端处的电压，所述电池电流是流经所述电池的电流；
存储单元，用于存储所述电池的内阻值，所述内阻值基于在用于诊断所述电池中的缺陷的每个诊断时间点处的所述电池电压和所述电池电流中的至少一个来计算；以及
控制单元，用于针对每个诊断时间点提取基于所述诊断时间点的与预定样本数目对应的多个先前诊断时间点，计算作为与多个诊断时间点分别对应的多个内阻值的平均值的移动平均值，并且将所述内阻值与比所述移动平均值大预定值的上限阈值和比所述移动平均值小预定值的下限阈值进行比较，以诊断所述电池中的缺陷。
2.根据权利要求1所述的电池诊断装置，其中，
所述控制单元通过将作为与所述多个诊断时间点分别对应的多个标准差的平均值的标准差平均值乘以预定倍数来计算误差值，
所述控制单元通过将所述误差值与所述移动平均值相加来计算所述上限阈值，并且
所述控制单元通过从所述移动平均值中减去所述误差值来计算所述下限阈值。
3.根据权利要求1所述的电池诊断装置，其中，
当所述内阻值超过所述上限阈值时，
所述控制单元诊断出在所述多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷。
4.根据权利要求1所述的电池诊断装置，其中，
当所述内阻值小于所述下限阈值时，
所述控制单元诊断出在所述多个电池单元中的至少一个中发生了短路缺陷。
5.根据权利要求1所述的电池诊断装置，其中，
当所述内阻值在大于等于所述下限阈值并且小于等于所述上限阈值的范围内时，
所述控制单元诊断出所述多个电池单元处于正常状态。
6.一种电池***，包括：
电池，包括多个电池单元；
测量单元，用于测量电池电压和电池电流，所述电池电压是所述电池的两端处的电压，所述电池电流是流经所述电池的电流；
存储单元，用于存储所述电池的内阻值，所述内阻值基于在用于诊断所述电池中的缺陷的每个诊断时间点处的所述电池电压和所述电池电流来计算；以及
控制单元，用于针对每个诊断时间点提取基于所述诊断时间点的与预定样本数目对应的多个先前诊断时间点，计算作为与多个诊断时间点分别对应的多个内阻值的平均值的移动平均值，并且将所述内阻值与比所述移动平均值大预定值的上限阈值和比所述移动平均值小预定值的下限阈值进行比较，以诊断所述电池中的缺陷。
7.根据权利要求6所述的电池***，其中，
所述控制单元通过将作为与所述多个诊断时间点分别对应的多个标准差的平均值的标准差平均值乘以预定倍数来计算误差值，
所述控制单元通过将所述误差值与所述移动平均值相加来计算所述上限阈值，并且
所述控制单元通过从所述移动平均值中减去所述误差值来计算所述下限阈值。
8.根据权利要求6所述的电池***，其中，
当所述内阻值超过所述上限阈值时，
所述控制单元诊断出在所述多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷。
9.根据权利要求6所述的电池***，其中，
当所述内阻值小于所述下限阈值时，
所述控制单元诊断出在所述多个电池单元中的至少一个中发生了短路缺陷。
10.一种电池诊断方法，包括：
电池数据收集操作，用于收集电池电压和电池电流中的每一个的测量值，所述电池电压是包括多个电池单元的电池的两端处的电压，所述电池电流是流经所述电池的电流；
样本组确定操作，用于在预定诊断时间点处提取基于所述诊断时间点的与样本数目对应的多个先前诊断时间点；
参考值确定操作，计算作为与多个诊断时间点分别对应的多个内阻值的平均值的移动平均值、比所述移动平均值大预定值的上限阈值以及比所述移动平均值小预定值的下限阈值；以及
缺陷诊断操作，通过将与所述诊断时间点对应的内阻值与所述上限阈值和所述下限阈值进行比较来诊断所述电池中的缺陷。
11.根据权利要求10所述的电池诊断方法，其中，
所述参考值确定操作包括：
通过将作为与所述多个诊断时间点分别对应的多个标准差的平均值的标准差平均值乘以预定倍数来计算误差值，
通过将所述误差值与所述移动平均值相加来计算所述上限阈值，以及
通过从所述移动平均值中减去所述误差值来计算所述下限阈值。
12.根据权利要求10所述的电池诊断方法，其中，
所述缺陷诊断操作包括：
当所述内阻值超过所述上限阈值时，
诊断出在所述多个电池单元中的至少一个中发生了断开缺陷。
13.根据权利要求10所述的电池诊断方法，其中，
所述缺陷诊断操作包括：
当所述内阻值小于所述下限阈值时，
诊断出在所述多个电池单元中的至少一个中发生了短路缺陷。
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