ES2994607T3

ES2994607T3 - Method for estimating parameter of equivalent circuit model for battery, and battery management system

Info

Publication number: ES2994607T3
Application number: ES19750279T
Authority: ES
Inventors: Hyoung Jun Ahn
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2025-01-27
Anticipated expiration: 2039-01-15
Also published as: JP2020524267A; US20200081066A1; KR20190095754A; CN110709716A; CN110709716B; EP3674726A4; KR102373458B1; EP3674726B1; HUE069143T2; EP3674726A1; WO2019156377A1; US11125823B2; JP6844090B2

Abstract

Se describen: un método para estimar un parámetro de un modelo de circuito equivalente para una batería; y un sistema de gestión de baterías. El modelo de circuito equivalente comprende: una primera resistencia; una segunda resistencia conectada en serie a la primera resistencia; y un condensador conectado en paralelo a la segunda resistencia. El método, según una realización de la presente invención, permite: estimar individualmente un valor de resistencia de la primera resistencia, y un valor de resistencia de la segunda resistencia sobre la base de un primer número de tensiones terminales y un primer número de corrientes medidas consecutivamente para cada paso de tiempo en una ventana de tiempo deslizante que tiene un tamaño predeterminado; y almacenar, en una memoria, datos que representan los resultados de la estimación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para estimar el parámetro de modelo de circuito equivalente para batería, y sistema de gestión de baterías

Sector de la técnica

La presente divulgación se refiere a un método y un sistema de gestión de baterías para estimar los parámetros de un modelo de circuito equivalente para una batería.

Estado de la técnica

Recientemente, hay una demanda notablemente creciente de productos electrónicos portátiles, tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles, y con el amplio desarrollo de vehículos eléctricos, los acumuladores para almacenamiento de energía, los robots y los satélites, se están realizando muchos estudios sobre baterías de alto rendimiento que se puedan recargar repetidamente.

Actualmente, las baterías disponibles en el mercado incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidrógeno, baterías de níquel-zinc, baterías de litio y similares y, entre ellas, las baterías de litio tienen poco o ningún efecto de memoria y, por tanto, están generando más interés que las baterías de níquel debido a sus ventajas de carga y descarga libres, una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad energética.

Para impedir la sobrecarga y la sobredescarga de una batería, es necesario ajustar la corriente de carga y la corriente de descarga de la batería de acuerdo con del estado de carga (SOC) de la batería. Sin embargo, el SOC de la batería no puede medirse directamente, sino que se estima basándose en la tensión en los bornes y la corriente de la batería. Por consiguiente, para controlar la batería de forma más segura y eficaz, sobre todo, es importante estimar con precisión el SOC de la batería. Pueden encontrarse ejemplos de sistemas de estimación del SOC de la batería, por ejemplo, en los documentos JP 2011 122951 A, US 2018/017628 A1 o JP 2017090282 A.

Una de las técnicas de estimación del SOC de la batería es el recuento de amperios (también llamado método de integración de corriente). El recuento de amperios estima el SOC de la batería a partir de los resultados de la acumulación secuencial en el tiempo de la corriente de la batería medida periódicamente por un sensor de corriente. Sin embargo, debido a la precisión del propio sensor de corriente o al ruido externo, existe una diferencia entre la corriente de la batería medida por el sensor de corriente y la corriente real de la batería, y también aumenta con el tiempo la diferencia entre el SOC estimado por el recuento de amperios y el SOC real.

Otra técnica convencional para resolver el problema descrito anteriormente usa el filtro de kalman extendido (EKF) para estimar el SOC de la batería. El EKF utiliza el recuento de amperios junto con un modelo de circuito equivalente para predecir un cambio en el voltaje con la corriente de la batería y, por lo tanto, puede estimar el SOC de la batería con mayor precisión que un enfoque que utilice simplemente el recuento de amperios.

Durante el funcionamiento del EKF, es necesario actualizar periódicamente los parámetros del modelo de circuito equivalente en función de la tensión en los bornes de la batería, la corriente y/o la temperatura de la batería utilizando un mapa de parámetros determinado. Los datos incluidos en el mapa de parámetros según la técnica convencional indican valores fijos determinados desde los resultados de las pruebas de carga/descarga de baterías experimentales. Por consiguiente, los parámetros del modelo de circuito equivalente actualizados mediante el mapa de parámetros según la técnica convencional no reflejan totalmente los cambios en las propiedades electroquímicas (por ejemplo, un aumento de la resistencia interna) de la batería debido a desviaciones en el proceso de fabricación de la batería o a cargas/descargas repetidas.

Objeto de la invención

Problema técnico

La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente y, por lo tanto, la presente divulgación está dirigida a proporcionar un método y un sistema de gestión de baterías para actualizar periódicamente los parámetros de un modelo de circuito equivalente que modela las características dinámicas de la tensión en bornes de una batería basándose en la tensión en bornes y la corriente de la batería medidas de forma periódica.

Estos/as y otros/as objetivos y ventajas de la presente divulgación se entenderán mediante la siguiente descripción y serán evidentes a partir de las realizaciones de la presente divulgación. Además, se entenderá fácilmente que los objetos y las ventajas de la presente divulgación se pueden realizar por los medios establecidos en las reivindicaciones adjuntas y las combinaciones de las mismas.

Solución técnica

La presente invención proporciona un método y un sistema de gestión de baterías para estimar los parámetros de un modelo de circuito equivalente para una batería, tal como se define en las reivindicaciones independientes 1 y 7. Las realizaciones preferidas están definidas en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

En un aspecto, el modelo de circuito equivalente incluye un primer resistor, un segundo resistor conectado en serie al primer resistor y un condensador conectado en paralelo al segundo resistor. El método para estimar los parámetros del modelo de circuito equivalente para una batería incluye leer, de una memoria, los datos de medición que indican un primer número de tensiones en bornes y un primer número de corrientes medidas en un orden secuencial en cada incremento temporal en una ventana de tiempo deslizante que tiene un tamaño predefinido, calcular una variación de tensión de un incremento temporal actual basándose en una tensión en bornes medida en el incremento temporal actual y una tensión en bornes medida en un incremento temporal anterior incluida en el primer número de tensiones en bornes, calcular una variación de corriente del incremento temporal actual basándose en una corriente medida en el incremento temporal actual y una corriente medida en el incremento temporal anterior incluida en el primer número de corrientes, estimar una resistencia del primer resistor en el incremento temporal actual basándose en una resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal anterior, la variación de tensión y la variación de corriente, generar un vector de tensión medida basándose en el primer número de tensiones en bornes y un vector de corriente medida basándose en el primer número de corrientes, y estimar una resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida, la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual y una resistencia del segundo resistor estimada en el incremento temporal anterior.

La etapa de estimar la resistencia del primer resistor en el incremento temporal actual puede realizarse cuando se satisface una primera condición de filtrado de datos. La primera condición de filtrado de datos puede satisfacerse cuando un valor absoluto de la variación de corriente es mayor que un primer umbral, y la multiplicación de la variación de tensión y la variación de corriente es un valor positivo.

El método puede incluir además establecer la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal anterior como la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual, cuando no se satisface la primera condición de filtrado de datos.

La etapa de estimar la resistencia del primer resistor en el incremento temporal actual puede incluir las siguientes Ecuaciones 1 y 2 referidas a un algoritmo recursivo de mínimos cuadrados,

<Ecuación 1>

<Ecuación 2>

Ri est(n) = Ri est(n-l) Pi(n)AI(n){ AV(n) - Ri est(n-l)AI(n))

en donde P<1>(n) es un factor de corrección para el incremento temporal actual, P<1>(n-1 ) es un factor de corrección para el incremento temporal anterior, AI(n) es la variación de corriente, AV(n) es la variación de tensión, A es un factor de olvido predefinido, R<1_est>(n) es la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual, y R<1_est>(n-1) es la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal anterior.

La etapa de estimar la resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual puede realizarse cuando el primer número de corrientes satisface una segunda condición de filtrado de datos. La segunda condición de filtrado de datos puede satisfacerse cuando una diferencia entre el máximo y el mínimo del primer número de corrientes es mayor que un segundo umbral.

De acuerdo con la reivindicación 1, la etapa de estimar la resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual incluye generar un vector de tensión medida basándose en el primer número de tensiones en bornes y un vector de corriente medida basándose en el primer número de corrientes, generar un vector de tensión de referencia basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida y la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual, generar un primer vector de características, un primer vector de parámetros y un primer vector de tensión modelo basándose en el modelo de circuito equivalente y el vector de corriente medida, estimar una resistencia del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características, calcular un primer valor de error correspondiente a una suma de errores mínimos cuadrados entre el vector de tensión de referencia y el primer vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características, generar un segundo vector de características, un segundo vector de parámetros y un segundo vector de tensión modelo basándose en un modelo de circuito sustitutivo como resultado de eliminar el segundo resistor del modelo de circuito equivalente y el vector de corriente medida, calcular un segundo valor de error correspondiente a una suma de errores mínimos cuadrados entre el vector de tensión de referencia y el segundo vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el segundo vector de características, determinar si se satisface una tercera condición de filtrado de datos basándose en la resistencia estimada del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante, el primer valor de error y el segundo valor de error, y estimar una resistencia del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en un período de observación actual desde un incremento temporal inicial hasta el incremento temporal actual basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida, la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual y la resistencia del segundo resistor estimada en el incremento temporal anterior, cuando se cumple la tercera condición de filtrado de datos.

La tercera condición de filtrado de datos puede satisfacerse cuando la resistencia estimada del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante es mayor que 0 ohm, y el segundo valor de error es mayor que un valor obtenido multiplicando el primer valor de error por un factor de escala preestablecido.

La etapa de estimar la resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual puede usar un algoritmo recursivo de mínimos cuadrados.

En otro aspecto, el modelo de circuito equivalente incluye un primer resistor, un segundo resistor conectado en serie al primer resistor y un condensador conectado en paralelo al segundo resistor. El sistema de gestión de baterías para estimar los parámetros del modelo de circuito equivalente para una batería incluye una unidad de detección configurada para medir una tensión en bornes y una corriente de la batería en cada incremento temporal, y una unidad de control acoplada operativamente a la unidad de detección, y configurada para registrar la tensión en bornes y la corriente medidas por la unidad de detección en cada incremento temporal en una memoria. La unidad de control lee, de la memoria, los datos de medición que indican un primer número de tensiones en bornes y un primer número de corrientes medidas en un orden secuencial en cada incremento temporal en una ventana de tiempo deslizante que tiene un tamaño predefinido. La unidad de control está configurada para calcular una variación de tensión de un incremento temporal actual basándose en una tensión en bornes medida en el incremento temporal actual y una tensión en bornes medida en un incremento temporal anterior incluida en el primer número de tensiones en bornes. La unidad de control está configurada para calcular una variación de corriente del incremento temporal actual basándose en una corriente medida en el incremento temporal actual y una corriente medida en el incremento temporal anterior incluida en el primer número de corrientes. La unidad de control está configurada para estimar una resistencia del primer resistor en el incremento temporal actual basándose en una resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal anterior, la variación de tensión y la variación de corriente. La unidad de control está configurada para generar un vector de tensión medida basándose en el primer número de tensiones en bornes y un vector de corriente medida basándose en el primer número de corrientes. La unidad de control está configurada para estimar una resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida, la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual y una resistencia del segundo resistor estimada en el incremento temporal anterior.

De acuerdo con la reivindicación independiente 7, la unidad de control está configurada para generar un vector de tensión medida basándose en el primer número de tensiones en bornes y un vector de corriente medida basándose en el primer número de corrientes. La unidad de control está configurada para generar un vector de tensión de referencia basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida y la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual. La unidad de control está configurada para generar un primer vector de características, un primer vector de parámetros y un primer vector de tensión modelo basándose en el modelo de circuito equivalente y el vector de corriente medida. La unidad de control está configurada para estimar una resistencia del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características. La unidad de control está configurada para calcular un primer valor de error correspondiente a una suma de errores mínimos cuadrados entre el vector de tensión de referencia y el primer vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características. La unidad de control está configurada para generar un segundo vector de características, un segundo vector de parámetros y un segundo vector de tensión modelo basándose en un modelo de circuito sustitutivo como resultado de eliminar el segundo resistor del modelo de circuito equivalente y el vector de corriente medida. La unidad de control está configurada para calcular un segundo valor de error correspondiente a una suma de errores mínimos cuadrados entre el vector de tensión de referencia y el segundo vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el segundo vector de características. La unidad de control está configurada para determinar si se satisface una tercera condición de filtrado de datos basándose en la resistencia estimada del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante, el primer valor de error y el segundo valor de error. La unidad de control está configurada para estimar una resistencia del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en un período de observación actual desde un incremento temporal inicial hasta el incremento temporal actual basándose en el vector de tensión medida y el vector de corriente medida, cuando se cumple la tercera condición de filtrado de datos.

Efectos ventajosos

De acuerdo con al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, es posible actualizar periódicamente los parámetros de un modelo de circuito equivalente que modela las características dinámicas de la tensión en bornes de una batería basándose en la tensión en bornes y la corriente de la batería medidas de forma periódica.

Los parámetros actualizados periódicamente del modelo de circuito equivalente reflejan las características dinámicas de la batería que cambian a medida que ésta se degrada. Por tanto, de acuerdo con la presente divulgación, los parámetros del modelo de circuito equivalente se ajustan de forma adaptativa a medida que la batería se degrada, lo que permite predecir con mayor exactitud la tensión en bornes de la batería. Adicionalmente, la tensión en bornes prevista puede usarse para controlar un componente (por ejemplo, un conmutador) acoplado eléctricamente a la batería, lo que permite impedir la sobretensión, subtensión, sobrecarga y/o sobredescarga de la batería.

De acuerdo con al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, después de comprobar si los datos de medición que indican un número predefinido de corrientes y tensiones en bornes medidas en la ventana de tiempo deslizante son adecuados para los datos de aprendizaje para estimar los parámetros del modelo de circuito equivalente, sólo cuando se determine que son adecuados, los datos de medición pueden usarse para estimar los parámetros del modelo de circuito equivalente. Por consiguiente, es posible reducir la diferencia entre la tensión en bornes prevista a partir de los parámetros del modelo de circuito equivalente y la tensión en bornes real.

Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente y los expertos en la técnica entenderán claramente estos y otros efectos a partir de las reivindicaciones adjuntas.

Descripción de las figuras

Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la descripción detallada de la presente divulgación que se describe a continuación, sirven para proporcionar una mayor comprensión de los aspectos técnicos de la presente divulgación y, por tanto, no se debe interpretar que la presente divulgación está limitada a los dibujos.

La Figura 1 es un diagrama que muestra la configuración funcional de un bloque de batería de acuerdo con una realización de la presente divulgación.

La Figura 2 es un diagrama que muestra un modelo de circuito equivalente de ejemplo para una batería.

La Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra un método para estimar la resistencia de un primer resistor como uno de los parámetros de un modelo de circuito equivalente de acuerdo con una realización de la presente divulgación.

En la Figura 4 se muestran gráficos de referencia para describir el método de la Figura 3.

Las Figuras 5 y 6 son diagramas de flujo que muestran un método para estimar la resistencia de un segundo resistor como uno de los parámetros de un modelo de circuito equivalente de acuerdo con una realización de la presente divulgación.

La Figura 7 muestra un gráfico de referencia para describir el método de la Figura 5.

Descripción detallada de la invención

En lo sucesivo en el presente documento, se describirán las realizaciones preferidas de la presente divulgación en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, se debería entender que no se debe interpretar que los términos o las palabras que se usan en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas están limitados a significados generales y del diccionario, sino que se deben interpretar en función de los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación basándose en el principio de que el inventor puede definir los términos apropiadamente para una mejor explicación.

Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones que se muestran en los dibujos son únicamente una realización más preferente de la presente divulgación, pero no pretenden describir exhaustivamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que se debe entender que, a la hora de presentar la solicitud, se podrían hacer en la misma una variedad de otros equivalentes y modificaciones.

Adicionalmente, al describir la presente divulgación, cuando se considere que determinada descripción detallada de elementos o funciones conocidos pertinentes hace que el tema principal de la presente divulgación sea ambiguo, la descripción detallada se omite en el presente documento.

Los términos que incluyen números ordinales tales como "primero", "segundo" y similares, se usan para distinguir un elemento de otro de entre diversos elementos, pero sin pretender limitar los elementos mediante dichos términos.

A menos que el contexto indique claramente lo contrario, se entenderá que el término "comprende" o "incluye", cuando se utiliza en esta memoria descriptiva, especifica la presencia de elementos mencionados, pero no excluye la presencia o adición de uno o más otros elementos. Adicionalmente, la expresión <unidad de control>, como se utiliza en el presente documento, se refiere a una unidad de procesamiento de al menos una función u operación, y esta puede implementarse porhardwareosoftwarepor sí solos o combinados.

Es más, a lo largo de toda la memoria descriptiva, se entenderá, además, que, cuando se hace referencia a un elemento "conectado a" otro elemento, este puede estar conectado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios.

La Figura 1 es un diagrama que muestra la configuración funcional de un bloque de batería 1 de acuerdo con una realización de la presente divulgación.

Haciendo referencia a la Figura 1, el bloque de batería 1 incluye una batería 10, un conmutador 20 y un sistema de gestión de baterías 100. El conmutador 20 está configurado para ajustar la magnitud de corriente de carga y/o corriente de descarga de la batería 10 en respuesta a una señal de conmutación (por ejemplo, una señal de modulación de ancho de pulso) del sistema de gestión de baterías 100.

El sistema de gestión de baterías 100 está acoplado eléctricamente a la batería 10 y está configurado para supervisar y controlar el estado de la batería 10. El sistema de gestión de baterías 100 incluye una unidad de detección 110, una memoria 120, una unidad de control 130 y una interfaz de comunicación 140.

La unidad de detección 110 incluye una unidad de medición de corriente 111. La unidad de medición de corriente 111 mide la corriente de la batería 10 en cada incremento temporal definido por una duración predefinida, y transmite una señal de corriente que indica la corriente medida a la unidad de control 130. La corriente al momento de la descarga de la batería 10 puede denominarse 'corriente de descarga' y la corriente al momento de la carga de la batería 10 puede denominarse 'corriente de carga'. La unidad de control 130 puede convertir la señal de corriente en forma analógica transmitida desde la unidad de medición de corriente 111 en datos de corriente en forma digital. En lo sucesivo en el presente documento, supongamos que la corriente al momento de la carga se mide como un valor positivo, y la corriente al momento de la descarga se mide como un valor negativo.

La unidad de detección 110 puede incluir además una unidad de medición de tensión 112. La unidad de medición de tensión 112 mide la tensión en bornes de la batería 10 en cada incremento temporal, y transmite una señal de tensión que indica la tensión en bornes medida a la unidad de control 130. La unidad de control 130 puede convertir la señal de tensión en forma analógica transmitida desde la unidad de medición de tensión 112 en datos de tensión en forma digital.

La unidad de detección 110 puede incluir, además, una unidad de medición de temperatura 113. La unidad de medición de temperatura 113 mide la temperatura de la batería 10 en cada incremento temporal, y transmite una señal de temperatura que indica la temperatura medida a la unidad de control 130. La unidad de control 130 puede convertir la señal de temperatura en forma analógica transmitida desde la unidad de medición de temperatura 113 en datos de temperatura en forma digital. La unidad de medición de corriente 111, la unidad de medición de tensión 112 y la unidad de medición de temperatura 113 pueden operar en sincronización de tiempo entre sí. En lo sucesivo en el presente documento, késimo incremento temporal se expresa como "incremento temporal k". Adicionalmente, la tensión en bornes y la corriente medidas por la unidad de medición 110 en el incremento temporal k se expresan respectivamente como V(k) e I(k).

La memoria 120 puede almacenar adicionalmente datos, instrucciones ysoftwarenecesarios para la operación global del sistema de gestión de baterías 100. La memoria 120 puede almacenar datos que indiquen el resultado de la operación realizada por la unidad de control 130. La tensión en bornes, la corriente y/o la temperatura de la batería 10 medidas por la unidad de medición 110 en cada incremento temporal pueden registrarse en la memoria 120 en un orden secuencial. La memoria 120 puede incluir al menos un tipo de medio de almacenamiento de tipo memoria flash, de tipo disco duro, de tipo disco de estado sólido (SSD), de tipo unidad de disco de silicio (SDD), tarjeta multimedia de tipo micro, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria estática de acceso aleatorio (SRAM), memoria de solo lectura (ROM), memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM) y memoria de solo lectura programable (PROM).

La unidad de control 130 está operativamente acoplada a la unidad de detección 110, a la memoria 120 y a la interfaz de comunicación 140. La unidad de control 130 registra la tensión en bornes, la corriente y/o la temperatura de la batería 10 medidas por la unidad de medición 110 en cada incremento temporal en la memoria 120 en un orden secuencial. La unidad de control 130 puede mover, en cada incremento temporal, una ventana de tiempo deslizante que tiene un tamaño predefinido tanto como un intervalo de tiempo At del incremento temporal, y leer desde la memoria 120 una pluralidad de tensiones en bornes y una pluralidad de corrientes medidas en la ventana de tiempo deslizante entre todas las tensiones en bornes y corrientes registradas en la memoria 120. Por ejemplo, cuando el intervalo de tiempo del incremento temporal es de 0,01 s y el tamaño de la ventana de tiempo deslizante es de 10 s, 1000 tensiones en bornes y 1000 corrientes pueden ser leídas de la memoria 120 en cada incremento temporal.

La unidad de control 130 puede implementarse físicamente utilizando al menos uno de los circuitos integrados específicos de la aplicación (ASIC), procesadores de señales digitales (DSP), dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD), dispositivos lógicos programables (PLD), matrices de puertas programables en campo (FPGA), microprocesadores y unidades eléctricas para realizar otras funciones.

La interfaz de comunicación 140 puede estar acoplada a un dispositivo externo 2 como una unidad de control electrónico (ECU) de un vehículo eléctrico para permitir la comunicación entre ellos. La interfaz de comunicación 140 puede recibir un mensaje de comando del dispositivo externo 2 y proporcionar el mensaje de comando recibido a la unidad de control 130. El mensaje de comando puede ser un mensaje que solicite la activación de una función específica del aparato. La interfaz de comunicación 140 puede transmitir un mensaje de notificación desde la unidad de control 130 al dispositivo externo 2. El mensaje de notificación puede ser un mensaje para informar al dispositivo externo 2 del resultado de la función (por ejemplo, el estado de carga de la batería) realizada por la unidad de control 130.

La Figura 2 es un diagrama que muestra un modelo de circuito equivalente de ejemplo 200 para la batería.

Haciendo referencia a la Figura 2, el modelo de circuito equivalente 200 puede incluir una fuente de tensión 205, un primer resistor 210, un segundo resistor 220 y un condensador 230. Los parámetros del modelo de circuito equivalente 200 pueden incluir la resistencia del primer resistor 210, la resistencia del segundo resistor 220 y la capacitancia del condensador 230.

La fuente de tensión 205 representa una tensión de circuito abierto (OCV) Vocv de la batería determinada a partir del estado de carga (SOC) y de la temperatura de la batería. Es decir, la OCV Vocv puede determinarse unívocamente cuando se determinan el SOC y la temperatura. La OCV Vocv puede predefinirse para cada SOC y cada temperatura. Es decir, un mapa OCV-SOC que define una correlación entre el SOC, la temperatura y la OCV de la batería pueden almacenarse previamente en la memoria 110. La OCV en el incremento temporal k<ésimo>puede expresarse como Vocv(k).

El primer resistor 210 modela las fluctuaciones de tensión a corto plazo por la corriente que circula por la batería. La tensión en bornes medida al momento de la carga de la batería es superior a la OCV debido a la resistencia interna de la batería 10. Por el contrario, la tensión en bornes medida al momento de descargar la batería es inferior a la OCV.

El segundo resistor 220 y el condensador 230 están conectados entre sí en paralelo. Como se muestra, el segundo resistor 220 puede conectarse en serie al primer resistor 210. Un circuito de conexión en paralelo del segundo resistor 220 y el condensador 230 puede denominarse 'par RC'. A diferencia del primer resistor 210, el segundo resistor 220 está conectado en paralelo al condensador 230. Por consiguiente, el par Rc puede modelar la tensión de polarización generada durante la carga y descarga de la batería. Es decir, la combinación en paralelo del segundo resistor 220 y el condensador 230 es para modelar el historial de respuesta transitoria de la batería.

Supongamos que la resistencia del primer resistor 210 y la resistencia del segundo resistor 220 son constantes como R<1>y R<2>, respectivamente. Si At es muy pequeño, cada una de la tensión en bornes y la corriente de la batería 10 medidas en un incremento temporal arbitrario pueden ser constantes hasta el siguiente incremento temporal, por lo tanto, la OCV de la fuente de tensión 205 también puede manejarse como constante entre dos incrementos temporales adyacentes.

Supongamos que la tensión de polarización por el par RC en un punto de tiempo arbitrario en el que comienza el incremento temporal k es V<pola>, y la resistencia del primer resistor 210 y la resistencia del segundo resistor 220 son constantes como R<1>y R<2>, respectivamente, desde el incremento temporal k hasta el incremento temporal q. A continuación, la tensión V<modelo>(q) del modelo de circuito equivalente 200 en el incremento temporal q puede expresarse como la siguiente Ecuación 1.

<Ecuación 1>

Vmodelo(

<t>es una constante de tiempo preestablecida del par RC.

La Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra un método para estimar la resistencia del primer resistor 210 como uno de los parámetros del modelo de circuito equivalente 200 de acuerdo con una realización de la presente divulgación, y la Figura 4 muestra gráficos de referencia para describir el método de la Figura 3.

En la etapa S310, la unidad de control 130 lee, de la memoria 120, los datos de medición que indican un primer número de tensiones en bornes y un primer número de corrientes medidas mediante la unidad de detección 110 en un orden secuencial en cada incremento temporal en una ventana temporal deslizante que tiene un tamaño predefinido. Es decir, la unidad de control 130 lee, de la memoria 120, el primer número de tensiones en bornes y el primer número de corrientes registradas en la memoria 120 durante un tiempo predefinido en el pasado desde el incremento temporal actual utilizando la ventana de tiempo deslizante cuyo punto de tiempo final se ha desplazado al incremento temporal actual. El tiempo predefinido es igual al tamaño de la ventana de tiempo deslizante. El primer número se establece por el tiempo predefinido y el intervalo de tiempo At entre cada incremento temporal. Por ejemplo, cuando el tiempo predefinido=10 s y At=0,01 s, el primer número =10 s/0,01 s=1000. Cada vez que la ventana de tiempo deslizante se mueve At, se descarta la más antigua del primer número de tensiones en bornes y se añade una nueva tensión en bornes medida. De igual manera, cada vez que la ventana de tiempo deslizante se mueve At, se descarta la más antigua del primer número de corrientes y se añade una nueva corriente medida.

El primer número de tensiones en bornes incluye la tensión en bornes V(n) medida en el incremento temporal actual y la tensión en bornes V(n-1) medida en el incremento temporal anterior. El primer número de corrientes incluye la corriente I(n) medida en el incremento temporal actual y la corriente I(n-1) medida en el incremento temporal anterior.

En la etapa S320, la unidad de control 130 calcula una variación de tensión AV(n) del incremento temporal actual basándose en la tensión en bornes V(n) medida en el incremento temporal actual y la tensión en bornes V(n-1) medida en el incremento temporal anterior. En este caso, la unidad de control 130 puede calcular la variación de tensión AV(n) restando la tensión en bornes V(n-1) medida en el incremento temporal anterior de la tensión en bornes V(n) medida en el incremento temporal actual. Es decir, AV(n) = V(n) - V(n-1).

En la etapa S330, la unidad de control 130 calcula una variación de corriente AI(n) del incremento temporal actual basándose en la corriente I(n) medida en el incremento temporal actual y la corriente I(n-1) medida en el incremento temporal anterior. En este caso, la unidad de control 130 puede calcular la variación actual AI(n) restando I(n-1) medida en el incremento temporal anterior de I(n) medida en el incremento temporal actual. Es decir, AI(n) = I(n) - I(n-1).

A diferencia de aquella de la Figura 3, la etapa S330 puede realizarse antes que la etapa S320, o al mismo tiempo que la etapa S320.

En la etapa S340, la unidad de control 130 determina si la variación de tensión AV(n) y la variación de corriente AI(n) satisfacen una primera condición de filtrado de datos. La primera condición de filtrado de datos es un criterio para determinar si AV(n) y AI(n) son adecuadas como datos de aprendizaje para estimar la resistencia del primer resistor 210.

Cuando (i) el valor absoluto de la variación de corriente AI(n) es mayor que un primer umbral, y (ii) la multiplicación de la variación de tensión AV(n) y la variación de corriente AI(n) es mayor que 0, la unidad de control 130 puede determinar que se cumple la primera condición de filtrado de datos.

El primer umbral es un número real mayor que 0, y se preestablece en función de un error de medición de la unidad de medición actual 111. El primer resistor 210 sirve para modelar las fluctuaciones instantáneas de tensión que se forman debido a la resistencia interna de la batería 10, por tanto, cuando el valor absoluto de AI(n) es mayor que el primer umbral, es adecuado para usar AI(n) para estimar la resistencia del primer resistor 210 en el incremento temporal actual. En contraste, cuando el valor absoluto de AI(n) es igual que o igual a inferior al primer umbral, es muy probable que AI(n) resulte del error de medición de la unidad de medición de corriente 111, y por tanto no sea adecuado usar AI(n) para estimar la resistencia del primer resistor 210 en el incremento temporal actual.

Adicionalmente, de acuerdo con la ley de Ohm, la tensión del primer resistor 210 es proporcional a la corriente que fluye a través del primer resistor 210. Por consiguiente, sólo cuando AV(n) y AI(n) tienen el mismo signo, es adecuado usar AV(n) y AI(n) para estimar la resistencia del primer resistor 210 en el incremento temporal actual. En contraste, AV(n) que tiene un valor positivo y AI(n) que tiene un valor negativo o V(n) que tiene un valor negativo y AI(n) que tiene un valor positivo significan que un cambio de tensión del primer resistor 210 está en contra de la ley de Ohm, y por tanto, no es adecuado usar AI(n) para estimar la resistencia del primer resistor 210 en el incremento temporal actual. Cada uno de los dos gráficos mostrados en la Figura 4 muestra un cambio en la tensión y la corriente de la batería 10 en el mismo intervalo de tiempo. En la Figura 4, la tensión y la corriente que satisfacen la primera condición de filtrado de datos se marcan cada una con un punto en negrita.

Cuando el valor de la etapa S340 es "SÍ", el método pasa a la etapa S350. Por el contrario, cuando el valor de la etapa S340 es "NO", el método pasa a la etapa S360.

En la etapa S350, la unidad de control 130 estima la resistencia del primer resistor 210 en el incremento temporal actual basándose en la resistencia R<1_est>(n-1) del primer resistor 210 estimada en el incremento temporal anterior, la variación de tensión AV(n) y la variación de corriente AI(n).

La unidad de control 130 puede estimar la resistencia del primer resistor 210 en el incremento temporal actual utilizando el algoritmo de mínimos cuadrados recursivos (RLS), y más adelante se proporcionará una descripción detallada.

En primer lugar, la suma ponderada de errores al cuadrado S 1 relacionada con la estimación de la resistencia del primer resistor 210 puede expresarse como la siguiente Ecuación 2.

<Ecuación 2>

En la Ecuación 2, R<1_est>(n) es la resistencia del primer resistor 210 a estimar. Adicionalmente, en la Ecuación 2, A es un primer factor de olvido que se preestablece como mayor que 0 y menor que 1. A dará una influencia menor en la estimación de la resistencia del primer resistor 210 ya que la tensión en bornes y la corriente se miden en un momento anterior en el pasado desde el incremento temporal actual.

La solución de la suma ponderada de errores al cuadrado S1, es decir, R<1_est>(n) para minimizar S1, puede calcularse mediante las siguientes Ecuaciones 3 y 4.

<Ecuación 3>

P1(n - l)2AI(n)2

<Pi(n)>H pi ( " - dA+P1(n-l)AI(n)2J

<Ecuación 4>

Ri_est(n) = Ri est(n-l) P i (n)AI(n) { AV(n) - Ri est(n-l)AI(n)}

P<1>(n) y P<1>(n-1) son un factor de corrección del incremento temporal actual y un factor de corrección del incremento temporal anterior, respectivamente. Es decir, P<1>(n-1) se actualiza a P<1>(n) mediante la Ecuación 4.

En la Ecuación 4, R<1_est>(n-1) es la resistencia preestimada del primer resistor 210 en el incremento temporal anterior. La unidad de control 130 puede calcular la resistencia estimada R<1_est>(n) del primer resistor 210 en el incremento temporal actual utilizando la Ecuación 3 y la Ecuación 4.

Para el caso en que un valor del símbolo n que indica el incremento temporal actual se convierte en 1 debido a la inicialización del sistema de gestión de baterías 100, P<1>(0) y R<1_est>(0) pueden almacenarse previamente en la memoria 120 como valores iniciales diferentes. Por ejemplo, P<1>(0) = (1-A)/(TH<1>)<2>, y TH<1>puede ser igual al primer umbral. Adicionalmente, R<1_est>(0) puede ser un valor preestablecido correspondiente a la temperatura de la batería 10 medida en el incremento temporal inicial. La unidad de control 130 almacena en la memoria 120 la resistencia estimada R<1_est>(n) del primer resistor 210 en el incremento temporal actual.

En la etapa S360, la unidad de control 130 establece la resistencia R<1_est>(n-1) del primer resistor 210 estimada en el incremento temporal anterior como la resistencia R<1_est>(n) del primer resistor 210 estimada en el incremento temporal actual. Es decir, la resistencia del primer resistor en el incremento temporal actual se maneja como igual a la resistencia R<1_est>(n-1) del primer resistor 210 estimada en el incremento temporal anterior. Por consiguiente, a diferencia de S350, R<1_est>(n) = R<1_est>(n-1).

Las Figuras 5 y 6 son diagramas de flujo que muestran un método para estimar la resistencia del segundo resistor 220 como otro de los parámetros del modelo de circuito equivalente 200 de acuerdo con una realización de la presente divulgación, y la Figura 7 muestra un gráfico de referencia para describir el método de la Figura 5.

En la etapa S510, la unidad de control 130 determina si el primer número de corrientes satisface una segunda condición de filtrado de datos. La segunda condición de filtrado de datos es un criterio para determinar si el primer número de tensiones en bornes y el primer número de corrientes son adecuados como datos de aprendizaje para estimar la resistencia del segundo resistor 220.

Cuando una diferencia entre el máximo y el mínimo del primer número de corrientes es mayor que un segundo umbral, la unidad de control 130 puede determinar que se cumple la segunda condición de filtrado de datos. El gráfico mostrado en la Figura 7 muestra un cambio en la corriente de la batería 10 medido durante un tiempo mayor que el tamaño de la ventana de tiempo deslizante. Supongamos que el tamaño de la ventana de tiempo deslizante es de 10 s y el segundo umbral es 10 A. Observando la Figura 7, una diferencia entre el máximo y el mínimo de la corriente medida de 330 s a 340 s es de 100 A o superior. Por consiguiente, la corriente medida de 330 s a 340 s satisface la segunda condición de filtrado de datos. En contraste, la corriente medida de 390 s a 400 s es constante, y no satisface la segunda condición de filtrado de datos.

Debido al condensador 230, la tensión del segundo resistor 220 cambia más lentamente que la tensión del primer resistor 210. Por consiguiente, se prefiere que el segundo umbral sea mayor que el primero.

Cuando el valor de la etapa S510 es "Sí", se realiza la etapa S520. Cuando el valor de la etapa S510 es "NO", se realiza la etapa S630.

En la etapa S520, la unidad de control 130 genera un vector de tensión medida basándose en el primer número de tensiones en bornes y un vector de corriente medida basándose en el primer número de corrientes. En lo sucesivo en el presente documento, supongamos que el primer número es m de 2 o mayor. Los expertos en la materia entenderán que n indica que el orden del incremento temporal actual es mayor que m.

El vector de tensión medida puede expresarse como una matriz m*1, tal como se indica a continuación.

<Vvec>= [V(n-m+l) V(n-m+2) V(n-m+3) ... V(n)]T

El vector de corriente medida puede expresarse como una matriz m*1 como se indica a continuación.

En lo anterior, el símbolo T indica la matriz transpuesta.

En la etapa S530, la unidad de control 130 genera un vector de tensión de referencia basándose en el vector de tensión medida V<vec>, el vector de corriente medida I<vec>y la resistencia R<1_est>(n) del primer resistor 210 estimada en el incremento temporal actual. R<1_est>(n) indica la resistencia interna de la batería 10, y se supone que R<1_est>(n) es constante en la ventana de tiempo deslizante. A continuación, el vector de tensión de referencia puede expresarse como sigue.

Y™<= V v>Ri<est>(n)I<V>

El vector de tensión de referencia Y<w_vec>indica un resultado de restar la tensión de la resistencia interna por cada una del primer número de corrientes de cada una del primer número de tensiones en bornes.

En la etapa S540, la unidad de control 130 puede generar un primer vector de características, un primer vector de parámetros y un primer vector de tensión modelo basándose en el modelo de circuito equivalente 200 y el vector de corriente medida. El primer vector de tensión modelo es la multiplicación del primer vector de características y el primer vector de parámetros.

Cada uno de r, K<vec>, H<ind_vec>y 1<vec>definiéndose como sigue.

En caso de que la OCV de la fuente de tensión 205 sea constante como V<ocv>en la ventana de tiempo deslizante, cuando se aplica la definición anterior a la Ecuación 1, puede derivarse el primer vector de tensión modelo expresado como la siguiente Ecuación 5.

<Ecuación 5>

V modelo l_vec V ocv 1 vec R jH jnd vec VpolaK vec [lvec Hjndvec K vec ] [ v ocv R.2 V pola] 1

En la Ecuación 5, cuando X<1 vec>= [1<vec>H<ind_vec>K<vec>], ^<1_vec>= [V<ocv>R<2>V<pola>]<T>, La ecuación 5 puede simplificarse como la siguiente Ecuación 6. El primer vector de tensión modelo puede ser el resultado de modelar el vector de tensión de referencia.

<Ecuación 6>

^modelo l_vec — X i v e c P l v e c

X1_vec es el primer vector de características expresado como una matriz m*3. (p1_vec es el primer vector de parámetros expresado como una matriz 3*1, y convierte el primer vector de características en el primer vector de tensión modelo. Los tres componentes incluidos en el primer vector de parámetros son desconocidos.

En la etapa S550, la unidad de control 130 estima la resistencia del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características.

La suma de errores cuadrados S2 entre el vector de tensión de referencia y el vector de tensión del primer modelo puede expresarse mediante la siguiente Ecuación 7.

La unidad de control 130 puede estimar el primer vector de parámetros para minimizar la suma de errores cuadrados S2 utilizando la siguiente Ecuación 8.

<Ecuación 8>

-

Pl_win [Viocv win í^2_win Vpola_win J<|>T

(Xi vec<rj-i>

Xl_vec)<^>

^i vcc<r j i>

Yw v

El historial de respuesta transitoria de la batería generado en la ventana de tiempo deslizante viene definido por el primer número de tensiones en bornes y el primer número de corrientes. Por consiguiente, el componente R2_win del primer vector de parámetros estimado utilizando la Ecuación 8 anterior es la resistencia estimada del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante.

En la etapa S560, la unidad de control 130 puede calcular un primer valor de error correspondiente a la suma de errores mínimos cuadrados S3 entre el vector de tensión de referencia y el primer vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características.

La unidad de control 130 puede calcular la suma de errores mínimos cuadrados S3 utilizando la siguiente Ecuación 9 relacionada con el método de mínimos cuadrados.

<Ecuación 9>

S3 = Y,. ' (E - X lv c c (X x vec ' X l vec) —1X l vec 1} Y,

En la Ecuación 9, E es la matriz unitaria.

El primer valor de error puede ser cualquiera de (i) S3, (ii) la media de S3, es decir, S3/m, y (iii) la raíz cuadrada de S3/m.

En la etapa S570, la unidad de control 130 puede generar un segundo vector de características, un segundo vector de parámetros y un segundo vector de tensión modelo basándose en un modelo de circuito sustitutivo como resultado de eliminar el segundo resistor 220 del modelo de circuito equivalente 200 y el vector de corriente medida. El segundo vector de tensión modelo es la multiplicación del segundo vector de características y el segundo vector de parámetros.

Como el modelo de circuito sustitutivo está libre del segundo resistor 220 del modelo de circuito equivalente 200, el segundo vector de parámetros se expresa como (p<2_v>= [V<ocv>V<pola>]<T>como resultado de eliminar R<2>del primer vector de parámetros, y el segundo vector de características se expresa como X<2_vec>= [1<v>k<v>] como resultado de eliminar H<ind_v>del primer vector de características. Por consiguiente, el segundo vector de tensión modelo puede expresarse como la siguiente Ecuación 10.

<Ecuación 10>

<V modelo2_vec —>X2_vecp2_vec

En la etapa S580, la unidad de control 130 puede calcular un segundo valor de error correspondiente a la suma de errores mínimos cuadrados S4 entre el vector de tensión de referencia y el segundo vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el segundo vector de características.

La unidad de control 130 puede calcular la suma de errores mínimos cuadrados S4 utilizando la siguiente Ecuación 11 relacionada con el método de mínimos cuadrados.

<S4 = Y>1w_vec<t Í>L<F>*-‘ ^2_vec P^2_vec X 2_vec) X 2_vec } '^w_vcc

El segundo valor de error puede ser cualquiera de (i) S4, (ii) la media de S4, es decir, S4/m, y (iii) la raíz cuadrada de S4/m.

En la etapa S610, la unidad de control 130 determina si se satisface una tercera condición de filtrado de datos basándose en la resistencia estimada R<2_win>del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante, el primer valor de error y el segundo valor de error.

En detalle, en la etapa S610, la unidad de control 130 determina cada uno de (i) si R<2_win>es mayor que 0 ohm, y (ii) si el segundo valor de error es mayor que un valor obtenido multiplicando el primer valor de error por un factor de escala (por ejemplo, 1,1) preestablecido como mayor que 1. Es decir, la tercera condición de filtrado de datos puede satisfacerse cuando R<2_win>es mayor que 0 ohm y el segundo valor de error es mayor que un valor obtenido multiplicando el primer valor de error por el factor de escala.

En el aspecto físico, de hecho, la resistencia del segundo resistor 220 no puede ser igual o inferior a 0 ohmios. Por consiguiente, R<2_win>de 0 ohmios o menos indica que el primer número de tensiones en bornes y el primer número de corrientes no son adecuados para la estimación de la resistencia del segundo resistor 220. Adicionalmente, como se ha descrito antes, el segundo valor de error indica que no se tiene en cuenta la tensión de polarización por el par RC. Por consiguiente, que el valor obtenido multiplicando el primer valor de error por el factor de escala sea mayor que el segundo valor de error indica que el primer número de tensiones en bornes y el primer número de corrientes no reflejan correctamente las características dinámicas de la tensión generada por el segundo resistor 220.

Cuando se cumple la tercera condición de filtrado de datos, se realiza S620, y en caso contrario, se realiza S630.

En la etapa S620, la unidad de control 130 estima la resistencia del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en el período de observación actual basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida, la resistencia R<1_est>(n) del primer resistor 210 estimada en el incremento temporal actual y la resistencia estimada R<2>_<est>(n-1) del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería 10 en el período de observación anterior. El período de observación anterior es un período comprendido entre el incremento temporal inicial y el incremento temporal anterior. El período de observación actual es un período comprendido entre el incremento temporal inicial y el incremento temporal actual.

La unidad de control 130 puede estimar la resistencia del segundo resistor 220 en el incremento temporal actual utilizando la siguiente Ecuación 12 que representa una función basándose en el algoritmo RLS.

Vvec, Ivec)

En la Ecuación 12, la función f() produce R<2_est>(n) cuando R<1_est>(n), R<2_est>(n-1), V<vec>e I<vec>se introducen. R<2_est>(n-1) es la resistencia estimada del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en el período de observación anterior. De igual manera, R<2>_<est>(n) es la resistencia estimada del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en el periodo de observación actual.

En la etapa S630, la unidad de control 130 establece la resistencia estimada R<2_est>(n-1) del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería 10 en el periodo de observación anterior como la resistencia estimada R<2_est>(n) del segundo resistor 220 que indica el historial de respuesta transitoria de la batería 10 en el periodo de observación actual. Es decir, el historial de respuesta transitoria de la batería 10 en el período de observación anterior se considera igual al historial de respuesta transitoria de la batería 10 en el período de observación actual. Por consiguiente, a diferencia de S620, R<2_est>(n) = R<2_ es t>(n-1).

La unidad de control 130 puede predecir la tensión en bornes de la batería 10 utilizando la resistencia estimada R<1_est>(n) del primer resistor 210 y la resistencia estimada R<2>_<est>(n) del segundo resistor 220, y ajustar el ciclo de trabajo de la señal de conmutación emitida al conmutador 20 basándose en la tensión en bornes predicha.

La unidad de control 130 puede estimar el SOC de la batería 10 en el incremento temporal actual utilizando la resistencia estimada R<1_est>(n) del primer resistor 210 y la resistencia estimada R<2_est>(n) del segundo resistor 220, y ajustar el ciclo de trabajo de la señal de conmutación emitida al conmutador 20 basándose en el SOC estimado.

Los datos que indican los resultados de realizar cada etapa mostrada en las Figuras 3, 5 y 6 pueden ser almacenados en la memoria 120 por la unidad de control 130 cada vez que se termina cada etapa.

Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente no se implementan únicamente a través del aparato y el método, sino que pueden implementarse a través de programas que realizan las funciones correspondientes a las configuraciones de las realizaciones de la presente divulgación o medios de grabación que tienen los programas grabados en ellos, y esta implementación la pueden llevar a cabo con facilidad los expertos en la materia a partir de la divulgación de las realizaciones descritas anteriormente.

Si bien la presente divulgación se ha descrito anteriormente con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no se limita a estos y es obvio para los expertos en la materia que se pueden realizar diversas modificaciones y diversos cambios en los mismos dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Adicionalmente, los expertos en la materia pueden realizar otras tantas sustituciones, modificaciones y cambios en la presente divulgación descrita en lo que antecede sin apartarse de los aspectos técnicos de la presente divulgación, la presente divulgación no está limitada por las realizaciones descritas anteriormente y los dibujos adjuntos, y todas o algunas de las realizaciones se pueden combinar selectivamente para permitir diversas modificaciones.

1: paquete de baterías

10: batería

20: conmutador

100: sistema de gestión de baterías

110: unidad de detección

120: memoria

130: unidad de control

140: interfaz de comunicación

200: modelo de circuito equivalente

210: primer resistor

220: segundo resistor

230: condensador

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para estimar los parámetros de un modelo de circuito equivalente (200) para una batería (10), en donde el modelo de circuito equivalente incluye un primer resistor (210), un segundo resistor (220) conectado en serie al primer resistor y un condensador (230) conectado en paralelo al segundo resistor, comprendiendo el método:

leer, de una memoria (120), los datos de medición que indican un primer número de tensiones en bornes y un primer número de corrientes medidas en un orden secuencial en cada incremento temporal en una ventana de tiempo deslizante que tiene un tamaño predefinido;

calcular una variación de tensión (AV(n)) de un incremento temporal actual basándose en una tensión en bornes (V(n)) medida en el incremento temporal actual y una tensión en bornes (V(n-1)) medida en un incremento temporal anterior incluido en el primer número de tensiones en bornes;

calcular una variación de corriente AI(n)) del incremento temporal actual basándose en una corriente (I(n)) medida en el incremento temporal actual y una corriente (I(n-1)) medida en el incremento temporal anterior incluida en el primer número de corrientes;

estimar una resistencia del primer resistor en el incremento temporal actual basándose en una resistencia (R1_est (n-1)) del primer resistor estimada en el incremento temporal anterior, la variación de tensión y la variación de corriente;

generar un vector de tensión medida (Vvec) basándose en el primer número de tensiones en bornes y un vector de corriente medida (Ivec) basándose en el primer número de corrientes; y

estimar una resistencia del segundo resistor (R1_est (n)) en el incremento temporal actual basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida, la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual y una resistencia del segundo resistor estimada en el incremento temporal anterior,caracterizado por quela estimación de la resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual se realiza cuando el primer número de corrientes satisface una segunda condición de filtrado de datos, en donde la segunda condición de filtrado de datos se satisface cuando una diferencia entre el máximo y el mínimo del primer número de corrientes es mayor que un segundo umbral, y

en donde la estimación de la resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual comprende:

generar el vector de tensión medida basándose en el primer número de tensiones en bornes y el vector de corriente medida basándose en el primer número de corrientes;

generar un vector de tensión de referencia (Y w _ vec) basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida y la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual;

generar un primer vector de características (X1_vec), un primer vector de parámetros y un primer vector de tensión modelo (V modelo 1 _ vec) basándose en el modelo de circuito equivalente y el vector de corriente medida;

estimar una resistencia del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características;

calcular un primer valor de error correspondiente a una suma de errores mínimos cuadrados entre el vector de tensión de referencia y el primer vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características;

generar un segundo vector de características, un segundo vector de parámetros y un segundo vector de tensión modelo basándose en un modelo de circuito sustitutivo como resultado de eliminar el segundo resistor del modelo de circuito equivalente y el vector de corriente medida;

calcular un segundo valor de error correspondiente a una suma de errores mínimos cuadrados entre el vector de tensión de referencia y el segundo vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el segundo vector de características;

determinar si se satisface una tercera condición de filtrado de datos basándose en la resistencia estimada del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante, el primer valor de error y el segundo valor de error; y

estimar una resistencia del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en un período de observación actual desde un incremento temporal inicial hasta el incremento temporal actual basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida, la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual y la resistencia del segundo resistor estimada en el incremento temporal anterior, cuando se cumple la tercera condición de filtrado de datos.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la estimación de la resistencia del primer resistor en el incremento temporal actual se realiza cuando se satisface una primera condición de filtrado de datos, y

en donde la primera condición de filtrado de datos se satisface cuando un valor absoluto de la variación de corriente es mayor que un primer umbral, y la multiplicación de la variación de tensión y la variación de corriente es un valor positivo.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende, además:

establecer la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal anterior como la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual, cuando no se satisface la primera condición de filtrado de datos.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde estimar la resistencia del primer resistor en el incremento temporal actual incluye las siguientes Ecuaciones 1 y 2 referidas a un algoritmo recursivo de mínimos cuadrados,

<Ecuación 1>

P1(n - l)2AI(n)2

Pi(n) ^ { P i C n - i ) A+P1(n-l)AI(n)2J

<Ecuación 2>

Ri est(n) = Ri est(n-l) Pi(n)AI(n){ AV(n) - Ri est(n-l)AI(n))

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la tercera condición de filtrado de datos se satisface cuando la resistencia estimada del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante es mayor que 0 ohm, y el segundo valor de error es mayor que un valor obtenido multiplicando el primer valor de error por un factor de escala preestablecido.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde estimar la resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual usa un algoritmo recursivo de mínimos cuadrados.

7. Un sistema de gestión de baterías (100) para estimar los parámetros de un modelo de circuito equivalente para una batería (10), en donde el modelo de circuito equivalente incluye un primer resistor (210), un segundo resistor (220) conectado en serie al primer resistor y un condensador (230) conectado en paralelo al segundo resistor, comprendiendo el sistema de gestión de baterías:

una unidad de detección (120) configurada para medir una tensión en bornes (V(k)) y una corriente (I(k)) de la batería en cada incremento temporal; y

una unidad de control (140) operativamente acoplada a la unidad de detección, y configurada para registrar en una memoria la tensión en bornes y la corriente medidas por la unidad de detección en cada incremento temporal, en donde la unidad de control está configurada para:

leer, de la memoria, los datos de medición que indican un primer número de tensiones en bornes y un primer número de corrientes medidas en un orden secuencial en cada incremento temporal en una ventana de tiempo deslizante que tiene un tamaño predefinido,

calcular una variación de tensión (AV(n)) de un incremento temporal actual basándose en una tensión en bornes medida en el incremento temporal actual y una tensión en bornes medida en un incremento temporal anterior incluida en el primer número de tensiones en bornes,

calcular una variación de corriente (AI(n)) de un incremento temporal actual basándose en una corriente medida en el incremento temporal actual y una corriente medida en el incremento temporal anterior incluida en el primer número de corrientes,

estimar una resistencia del primer resistor (R1_est (n)) en el incremento temporal actual basándose en una resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal anterior, la variación de tensión y la variación de corriente,

generar un vector de tensión medida (Vvec) basándose en el primer número de tensiones en bornes y un vector de corriente medida (Ivec) basándose en el primer número de corrientes, y

estimar una resistencia del segundo resistor (R2_est (n)) en el incremento temporal actual basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida, la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual y una resistencia del segundo resistor estimada en el incremento temporal anterior, caracterizado por que estimar la resistencia del segundo resistor en el incremento temporal actual se realiza cuando el primer número de corrientes satisface una segunda condición de filtrado de datos, y

en donde la segunda condición de filtrado de datos se satisface cuando una diferencia entre el máximo y el mínimo del primer número de corrientes es mayor que un segundo umbral,

en donde la unidad de control está configurada para:

generar el vector de tensión medida basándose en el primer número de tensiones en bornes y el vector de corriente medida basándose en el primer número de corrientes,

generar un vector de tensión de referencia (Yw_vec) basándose en el vector de tensión medida, el vector de corriente medida y la resistencia del primer resistor estimada en el incremento temporal actual, generar un primer vector de características (X1_vec), un primer vector de parámetros (p1_vec) y un primer vector de tensión modelo (V modelo 1 _ vec) basándose en el modelo de circuito equivalente y el vector de corriente medida,

estimar una resistencia del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características,

calcular un primer valor de error correspondiente a una suma de errores mínimos cuadrados (S3) entre el vector de tensión de referencia y el primer vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el primer vector de características,

generar un segundo vector de características (X2_vec), un segundo vector de parámetros (p2_v) y un segundo vector de tensión modelo (V modelo 2 _ vec) basándose en un modelo de circuito sustitutivo como resultado de eliminar el segundo resistor del modelo de circuito equivalente y el vector de corriente medida, calcular un segundo valor de error correspondiente a una suma de errores mínimos cuadrados (S4) entre el vector de tensión de referencia y el segundo vector de tensión modelo basándose en el vector de tensión de referencia y el segundo vector de características,

determinar si se satisface una tercera condición de filtrado de datos basándose en la resistencia estimada del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante, el primer valor de error y el segundo valor de error, y

estimar una resistencia del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en un período de observación actual desde un incremento temporal inicial hasta el incremento temporal actual basándose en el vector de tensión medida y el vector de corriente medida, cuando se cumple la tercera condición de filtrado de datos.

8. El sistema de gestión de baterías de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la tercera condición de filtrado de datos se satisface cuando la resistencia estimada del segundo resistor que indica el historial de respuesta transitoria de la batería en la ventana de tiempo deslizante es mayor que 0 ohm, y el segundo valor de error es mayor que un valor obtenido multiplicando el primer valor de error por un factor de escala preestablecido.