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CN119072834A - 可添加电池的电池系统的电池管理设备及其控制方法 - Google Patents

可添加电池的电池系统的电池管理设备及其控制方法 Download PDF

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CN119072834A CN202380035905.XA CN202380035905A CN119072834A CN 119072834 A CN119072834 A CN 119072834A CN 202380035905 A CN202380035905 A CN 202380035905A CN 119072834 A CN119072834 A CN 119072834A
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

根据本发明的实施方式的电池管理设备设置在可添加新电池的电池系统中，其可以包括：至少一个处理器；以及存储器，该存储器存储由所述至少一个处理器执行的至少一个指令。所述至少一个指令可以包括：用于在所述电池系统切换到添加新电池模式时，识别基于已安装电池的SOC和新电池的初始SOC而限定的目标SOC的指令；用于控制已安装电池的充电/放电使得已安装电池具有目标SOC的指令；以及用于在已安装电池达到目标SOC时结束充电/放电控制以添加新电池的指令。

Description

可添加电池的电池系统的电池管理设备及其控制方法
技术领域
本申请要求于2022年2月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2023-0024471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管理设备及其控制方法，尤其涉及一种位于允许添加一个或多个新电池的电池系统中的电池管理设备及其控制方法。
背景技术
二次电池是即使在放电之后也可以再充电和重复使用的电池。二次电池可用作小型装置(诸如移动电话、平板PC和真空吸尘器)的能量源，并且还可用作中大型装置(诸如汽车和智能电网的能量存储系统(ESS))的能量源。
二次电池应用于组件形式的系统，例如多个电池电芯串并联的电池模块或电池模块根据系统需求串并联的电池组。
碳材料主要用作锂二次电池的阳极活性材料，而含锂钴氧化物(LiCoO2)主要用作阴极活性材料，并且也考虑含锂锰氧化物(LiMnO2、LiMn2O4等)和含锂镍氧化物(LiNiO2)。
近来，磷酸铁锂(LiFePO4)基化合物已被用作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(开路电压与荷电状态(SOC)之间的相关性曲线)中表现出具有电压平台区间的平台特性，并且出现无法在平台区间中准确估计荷电状态(SOC)的问题。
为了在电池系统的操作期间解决电池之间的不平衡，基于SOC的估计值的平衡控制是必要的。然而，在LFP电池的情况下，难以准确地估计平台区间中的SOC，因此仅在非平坦区间(例如，SOC为90％或更大的区间或SOC为10％或更小的区间)中执行平衡控制。
由于电池系统的容量增加或特定电池的故障，可以在电池系统中添加或更换新的电池。通常，当现有电池具有新电池的出厂SOC时，执行新电池与现有电池的连接。在连接新电池之后的电池系统的操作期间，由于现有电池和新电池之间的SOH(健康状态)差异，电池之间的SOC差异发生。特别地，在配备有LFP电池的电池系统的情况下，在平衡控制开始区间(例如，SOC超过90％的部分)中，新电池与现有电池之间的SOC差异看起来更大，因此可能重复执行不必要的平衡控制。
因此，需要适当的控制技术来防止允许额外安装新电池的电池系统中的不必要的平衡控制操作。
发明内容
技术问题
为了避免相关技术的一个或多个问题，本公开的实施方式提供了一种电池管理设备，该电池管理设备能够防止允许附加安装新电池的电池系统中的不必要的平衡控制操作。
为了避免相关技术的一个或多个问题，本公开的实施方式还提供了一种电池管理设备的控制方法。
为了解决相关技术的一个或多个问题，本公开的实施方式还提供了一种包括电池管理设备的电池系统。
技术方案
为了实现本公开的目的，允许添加一个或多个新电池的电池系统可以包括：至少一个预装电池；以及电池管理设备，所述电池管理设备配置成监测关于电池系统中包括的电池的状态信息，并基于所述状态信息控制所述电池。
这里，当电池系统切换到添加新电池模式时，电池管理设备可以确定基于预装电池的健康状态(SOH)和新电池的初始荷电状态(SOC)限定的目标SOC，控制预装电池的充电和放电，使得预装电池的SOC成为目标SOC，并在达到目标SOC时终止充电和放电的控制。
目标SOC可以被限定为使得预装电池和新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值。
可以基于预装电池的SOH、新电池的初始SOC和平衡启动的SOC来计算目标SOC。
可以基于以下等式来计算目标SOC。
[等式]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
(SOC_target为目标SOC，SOC_bal为平衡启动SOC，SOH_old为预装电池的SOH，并且K为调整系数)
这里，调整系数K可以基于平衡启动SOC与新电池的初始SOC之间的差值来限定。
在预装电池具有目标SOC的状态下，新电池可以附加地安装到电池系统中。
当一个或多个电池在电池系统的充电/放电模式下达到平衡启动SOC时，电池管理设备可以发起平衡控制。
预装电池和新电池可以包括一个或多个磷酸铁锂(LFP)电池电芯。
根据本公开的另一实施方式，一种位于允许添加一个或多个新电池的电池系统中的电池管理设备可以包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器配置成存储由所述至少一个处理器执行的至少一个指令。
这里，所述至少一个指令可以包括：用于在所述电池系统切换到添加新电池模式时，确定基于至少一个预装电池的健康状态(SOH)和所述新电池的初始荷电状态(SOC)限定的目标SOC的指令；用于控制所述预装电池的充电和放电，使得所述至少一个预装电池的SOC成为所述目标SOC的指令；以及用于在所述至少一个预装电池的SOC达到所述目标SOC时，终止充电和放电控制，以将所述新电池添加到所述电池系统的指令。
目标SOC可以被限定为使得预装电池和新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值。
可以基于预装电池的SOH、新电池的初始SOC和平衡启动的SOC来限定目标SOC。
可以基于以下等式来计算目标SOC。
[等式]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
(SOC_target为目标SOC，SOC_bal为平衡启动SOC，SOH_old为预装电池的SOH，并且K为调整系数)
这里，调整系数K可以基于平衡启动SOC与新电池的初始SOC之间的差值来限定。
所述至少一个指令还可以包括：在电池系统切换到充电/放电模式时监测新电池和预装电池的SOC的指令；以及在一个或多个电池达到预定的平衡启动SOC的情况下发起平衡控制的指令。
根据本公开的另一实施方式，一种用于位于允许添加一个或多个新电池的电池系统中的电池管理设备的控制方法，所述控制方法可以包括：在电池系统切换到用于添加新电池模式时，确定基于至少一个预装电池的健康状态(SOH)和新电池的初始荷电状态(SOC)限定的目标SOC；控制预装电池的充电和放电，使得至少一个预装电池的SOC变为目标SOC；以及在所述至少一个预装电池的SOC达到目标SOC时，终止充电和放电的控制，以将新电池添加到电池系统中。
目标SOC可以被限定为使得预装电池和新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值。
可以基于预装电池的SOH、新电池的初始SOC和平衡启动的SOC来限定目标SOC。
可以基于以下等式来计算目标SOC。
[等式]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
(SOC_target为目标SOC，SOC_bal为平衡启动SOC，SOH_old为预装电池的SOH，并且K为调整系数)
这里，调整系数K可以基于平衡启动SOC与新电池的初始SOC之间的差值来限定。
所述方法还可以包括：在电池系统切换到充电/放电模式时，监测新电池和预装电池的SOC；以及在一个或多个电池达到预定的平衡启动SOC的情况下发起平衡控制。
有益效果
根据如上所述的本发明的实施方式，可以防止允许额外安装新电池的电池系统的不必要的平衡控制操作。
附图说明
图1是一般能量存储系统的框图。
图2示出了磷酸铁锂(LFP)电池的充电特性曲线。
图3是用于解释一般电池系统的平衡逻辑的参考图。
图4是根据本发明的实施方式的电池系统的框图。
图5是根据本发明的实施方式的电池管理设备的控制方法的操作流程图。
图6是用于解释根据本发明的实施方式计算目标SOC的过程的参考图。
图7是本发明的另一实施方式的电池管理设备的控制方法的操作流程图。
图8是根据本发明的实施方式的电池管理设备的框图。
120、800：电池管理设备
111：预装电池
112：新电池
具体实施方式
本发明可以以各种形式修改并且具有各种实施方式，并且其特定实施方式在附图中以示例的方式示出并且将在下面详细描述。然而，应当理解，并不意图将本发明限制于特定实施方式，相反，本发明将覆盖落入本发明的精神和技术范围内的所有修改、等同物和替代。贯穿附图的描述，相同的附图标记指代相同的元件。
应当理解，尽管本文中可以使用诸如第一、第二、A、B等术语来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。如本文所用，术语“和/或”包括多个相关联的列出项目的组合或多个相关联的列出项目中的任一个。
应当理解，当元件被称为“联接”或“连接”到另一元件时，它可以直接联接或连接到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接联接”或“直接连接”到另一元件时，不存在中间元件。
本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”、“包含”和/或“具有”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、组成元素、部件和/或其组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、组成元素、部件和/或其组合的存在或添加。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语，包括技术和科学术语，具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确地如此定义，否则将不会以理想化或过度正式的含义来解释。
本文使用的一些术语定义如下。
电池电芯是用于存储电力的最小单位，并且电池模块是指其中多个电池电芯电连接的组件。
电池机架是指由电池制造商设置的通过串联或并联连接模块单元组装的单个结构的系统，其可以由电池管理设备/系统(BMS)监测和控制。电池机架可以包括若干电池模块和电池保护单元或任何其他保护装置。
电池阵列是指通过并联连接若干机架而配置的一组大型电池机架系统。用于电池阵列的电池阵列BMS可以监视和控制机架BMS，每个机架BMS管理电池机架。
电池组件可以包括多个电连接的电池电芯，并且是指通过应用于特定系统或装置而用作电源的组件。这里，电池组件可以是指电池模块、电池组、电池机架或电池阵列，但是本发明的范围不限于这些实体。
电池系统控制器(BSC)是控制包括电池阵列的电池系统或具有多个阵列级结构的电池系统的顶层控制装置。
荷电状态(SOC)是指电池的当前荷电状态，以百分比点[％]表示，并且健康状态(SOH)可以是与其理想或原始状况相比的电池的当前状况，以百分比点[％]表示。
图1是一般能量存储系统的框图。
在能量存储系统(ESS)中，电池电芯通常是存储能量或功率的最小单位。电池电芯的串联/并联组合可以形成电池模块，并且多个电池模块可以形成电池机架。换句话说，电池机架可以是作为电池组的串联/并联组合的电池系统的最小单元。这里，取决于使用电池的装置或系统，电池模块可以被称为电池组。
参考图1，电池机架10可以包括多个电池模块和电池保护单元(BPU)或任何其他保护装置。可以通过机架BMS(RBMS)监测和控制电池机架。RBMS可以监测要管理的每个电池机架的电流、电压和温度等，基于监测结果计算电池的荷电状态(SOC)，并控制电池机架的充电和放电。
电池保护单元(BPU)是用于保护电池机架免受电池机架中的异常电流和故障电流的装置。BPU可以包括主接触器(MC)、熔断器、以及断路器(CB)或断路开关(DS)。BPU可以基于来自机架BMS的控制来逐个机架地控制电池系统机架，从而控制主接触器(MC)。BPU还可以在短路的情况下使用保险丝保护电池机架免受短路电流的影响。这样，可以通过诸如BPU或开关设备的保护装置来控制通用电池系统。
同时，电池系统控制器(BSC)20位于包括多个电池、外围电路和用于监测和控制诸如电压、电流、温度和断路器的对象的设备的每个电池部分中。电池系统控制器是包括多个电池机架的阵列级电池系统中的最高控制设备。电池系统控制器还可以用作具有多个阵列级结构的电池系统中的控制设备。
安装在每个电池部分中的功率转换系统(PCS)40基于来自能量管理系统(EMS)30的充电/放电命令(例如，充电或放电命令)来执行充电/放电。功率转换系统(PCS)40可以包括功率转换单元(DC/AC逆变器)和控制器。每个BPU的输出可以通过DC总线连接到PCS 40，并且PCS 40可以连接到电网。此外，EMS(或电源管理系统(PMS))30可以管理整个能量存储系统(ESS)。
图2示出了磷酸铁锂(LFP)电池的充电特性曲线。
更具体地，图2示出了使用磷酸铁锂作为阴极活性材料的磷酸铁锂(LFP)电池的充电特性曲线。充电特性曲线表示在电池充电过程中测量的开路电压(OCV)和荷电状态(SOC)之间的对应关系。
在电池系统的操作期间，电池管理设备可以基于电池的SOC来执行平衡控制。这里，主要使用测量电池的开路电压值并基于测量的开路电压值估计电池的SOC的方法，以便计算电池的SOC。
参考图2，LFP电池的充电特性曲线具有在约10％至约90％的SOC范围内的电压平台。在LFP电池具有这种平台特性的情况下，难以准确地估计平台区间中的SOC，准确的估计仅在非平台区间(例如，SOC为90％或更大的区间，或者SOC为10％或更小的区间)中是可能的。因此，在应用LFP电池的电池系统的情况下，通常仅在非平台区间中执行平衡控制。
图3是用于解释一般电池系统的平衡逻辑的参考图。
在需要添加电池机架10的容量的情况下或者在由于图1中的电池机架10中包括的特定电池模块的故障而需要更换模块的情况下，添加新的电池模块或者可以用新的电池模块更换故障模块。
当新的电池模块需要连接时，通常将电池系统切换到用于添加新电池的模式(例如，维护模式)，并且充电和放电过程继续，直到预装电池模块的SOC变为新电池模块的出厂SOC。例如，当新的电池模块的出厂SOC为30％时，电池管理设备可以控制预装电池模块的充电和放电，直到预装电池模块的SOC变为30％。此后，当预装电池模块的SOC变得与新电池模块的出厂SOC相同时，新电池模块电连接到预装电池模块。
当电池系统在连接新电池模块之后切换到操作模式(例如，充电/放电模式)时，新电池模块和预装电池模块一起充电和放电。这里，由于至少一个新电池模块和至少一个预装电池模块之间的SOH差异，电池之间的SOC出现差异。
参考图3，当预装电池模块的SOC为30％(新电池模块的出厂SOC)时，新电池模块被添加到电池系统，并且随着电池系统切换到充电/放电模式并操作，在新电池模块和预装电池模块之间产生SOC差异。SOC的这种差异是由新电池与现有电池之间的健康状态(SOH)的差异引起的，并且可以随着充电和放电继续而进一步增加。
同时，在如图2所示的应用LFP电池的电池系统的情况下，仅在非平台区间中执行平衡控制，预装电池首先进入平衡控制启动区间(例如，SOC 100％)，并且由于此时检测到高不平衡状况，因此可能重复执行不必要的平衡控制。
本发明是为了解决这个问题而提出的，并且涉及一种电池管理设备及其控制方法，其可以防止其中可以额外安装新电池的电池系统的不必要的平衡控制操作。
下面，将参照附图详细描述根据本发明的优选实施方式。
图4是根据本发明的实施方式的电池系统的框图。
参考图4的(A)，根据本发明的实施方式的电池系统可以配置成包括预装电池(电池#1至电池#N)111和电池管理设备120。
根据本发明的实施方式的电池系统可以通过另外安装新电池(电池#N+1)112来配置，如图4的(B)所示。同时，根据本发明的实施方式的新电池112可以是指在电池系统的操作期间额外安装到预装电池111的电池或替代现有电池111中的特定电池(例如，电池#2)的电池。
在本发明中，电池111和112可以指电池模块，但本发明的范围不限于这些目的。换句话说，根据本发明的电池111和112可以指电池电芯、电池机架、电池组或电池阵列。
在实施方式中，电池111和112可以对应于在充电特性曲线中具有电压平台区间的至少一部分的电池电芯(例如，LFP电池电芯)或者包括一个或多个这样的电池电芯的电池组件。
在实施方式中，预装电池111可以配置成彼此串联连接。这里，新电池112可以配置成当添加到电池系统时与现有电池111串联连接。
电池管理设备120可以监测电池系统中包括的电池111和112的状态信息，并基于状态信息执行预定的控制操作。例如，电池管理设备120可以基于电池状态信息来控制电池的充电和放电，并且当电池之间发生不平衡时执行预定的平衡控制操作。
电池管理设备120可以包括收集电池系统中包括的电池的状态数据的传感器，或者可以通过网络连接到这些传感器。例如，电池管理设备120可以通过电压传感器、电流传感器和温度传感器采集电池状态数据。
电池管理设备120可以基于预定状态信息计算逻辑来计算电池状态信息。例如，电池管理设备120可以通过将实时收集的特定状态数据(例如，电压值等)输入到预定SOC计算逻辑中来计算电池的SOC。又例如，电池管理设备120可以通过将特定状态数据(例如，电压值、电流值、循环次数或内部电阻值等)输入到预定的SOH计算逻辑中来计算电池的SOH。
当电池系统切换到用于添加新电池模式(例如，维护模式)时，电池管理设备120可以控制对预装电池111进行充电和放电，使得预装电池111具有预定目标SOC。此后，当预装电池111的SOC达到目标SOC时，电池管理设备120可以终止对充电和放电的控制，以允许新电池112连接到预装电池111。
图5是根据本发明实施方式的电池管理设备的控制方法的操作流程图。
当电池系统切换到添加新电池模式(例如，维护模式)(S510)时，电池管理设备可以检查已经安装的电池的目标SOC(S520)。
根据本发明的实施方式的目标SOC可以基于预装电池的SOH和新电池的初始SOC来限定。这里，目标SOC可以被限定为使预装电池和新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值。
在一个实施方式中，可以基于已安装电池的SOH、新电池的初始SOC和平衡启动SOC来限定目标SOC。这里，可以基于下面的等式1来计算目标SOC。
[等式1]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
这里，SOC_target为目标SOC，SOC_bal为平衡启动SOC，SOH_old为预装电池的SOH，K为根据平衡启动SOC与新电池的初始SOC的差值限定的调整系数。同时，稍后将描述目标SOC的详细描述。
此后，电池管理设备可以控制预装电池的充电和放电，使得预装电池具有目标SOC(S530)。这里，电池管理设备可以实时监测预装电池的SOC，并且重复执行充放电过程，如果预装电池的SOC高于目标SOC，则对预装电池进行放电，如果预装电池的SOC低于目标SOC(S540中为“否”)，则对预装电池进行充电。
当预装电池的SOC达到设定的目标SOC(S540中为“是”)时，电池管理设备可以结束充电/放电控制以添加新电池(S550)。
当完成添加新电池模式下的充电和放电操作时，预装电池具有目标SOC(例如，12.5％)，并且新电池(例如，初始SOC 30％)可以在该状态下电连接到预装电池。这里，目标SOC可以被限定为确保预装电池和新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值(例如，SOC 100％)，使得当电池系统被切换到充电/放电模式和操作时，当一个或多个电池达到平衡启动SOC(例如，SOC 100％)时，不会发生由于电池之间的SOH的偏差引起的不平衡，并且因此可以最小化不必要的平衡控制。
图6是用于解释根据本发明的实施方式计算目标SOC的过程的参考图。同时，图6示出了在新电池连接到现有电池之后，新电池和预装电池以一定充电量一起充电时的充电时间和SOC之间的关系。
参考图6，可以基于下面的等式2来计算电池的SOC。
[等式2]
SOC_t＝SOC_0+(100/SOH)*t
这里，SOC_t是时间t处的SOC，并且SOC_0是初始SOC。
换句话说，SOH越低，每单位时间SOC变化量越大，并且SOH越高，每单位时间SOC变化量越小。
可以基于下面的等式3和等式4来计算新电池和预装电池中的每一者的SOC。
[等式3]
SOC_new＝SOC_new_int+(100/SOH_new)*t
[等式4]
SOC_old＝SOC_int_old+(100/SOH_old)*t
这里，SOC_new_int是新电池的初始SOC(或出厂SOC)，SOC_int_old是现有电池的初始SOC，SOH_new是新电池的SOH，SOH_old是现有电池的SOH。
根据本发明的实施方式的目标SOC可以被限定为使得预装电池和新电池在启动平衡控制的点处具有相同的SOC值。为了利用这些值来计算目标SOC，可以如下修改等式3和4中的每一个。
[等式5]
SOC_bal＝SOC_new_int+(100/SOH_new)*t
[等式6]
SOC_bal＝SOC_target+(100/SOH_old)*t
这里，SOC_target是预装电池的目标SOC，SOC_bal是平衡启动SOC。
通过整理上述等式5和6，可以如下计算目标SOC。
[等式7]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
[等式8]
K＝(SOC_bal-SOC_new_int)*(SOH_new/100)
例如，平衡启动SOC(SOC_bal)设置为100％，预装电池的SOH(SOH_old)为80％，新电池的初始SOC(SOC_new_int)为30％，新电池的SOH(SOH_new)为100％，可以计算出目标SOC为12.5％(＝100-70*(100/80))。
又例如，平衡启动SOC(SOC_bal)设置为90％，预装电池的SOH(SOH_old)为80％，新电池的初始SOC(SOC_new_int)为30％，新电池的SOH(SOH_new)为100％，可以计算目标SOC为15％(＝90-60*(100/80))。
同时，当基于以上等式计算的目标SOC具有0或更小的值时，预装电池的目标SOC可以被限定为0和5之间的特定值。
如果根据本发明的实施方式在预装电池具有目标SOC的同时额外安装新电池，则即使具有低SOH的预装电池也不会首先达到平衡启动SOC(参见图3)，并且因此不会发生由于电池之间的SOH偏差引起的不平衡，并且因此可以最小化不必要的平衡控制。
图7是本发明另一实施方式的电池管理设备的控制方法的操作流程图。
一旦完成了添加新电池模式下的操作(图5)并且完成了新电池的附加安装(S710)，电池系统就可以切换到充电/放电模式(S720)。
在充电/放电模式下，电池管理设备可以监测包括在电池系统(S730)中的电池(新电池和预装电池)的状态信息。
电池管理设备可以确定是否满足基于电池的状态信息限定的平衡启动条件(S740)。这里，平衡启动条件可以被限定为一个或多个电池达到预定平衡启动SOC(例如，SOC 100％)的状态。
当满足平衡启动条件(S740中为“是”)时，电池管理设备可以在平衡模式下操作以执行预定平衡控制操作(S750)。
当启动平衡模式时，电池管理设备可以通过基于关于电池的状态信息(例如，电压值或SOC)确定是否满足预定不平衡条件来确定是否需要平衡。例如，不平衡条件可以被限定为电池的状态值(电压值或SOC)中的最小值和最大值之间的差大于或等于预定阈值的状态。当不平衡条件被满足并且平衡被确定为必要时，电池管理设备可以执行至少一个预定平衡控制操作。这里，平衡控制操作可以包括通过控制设置在电池系统中的平衡电路来减少电池之间的不平衡的操作。同时，平衡控制方法可以应用现有技术中的被动和主动平衡控制方法，由于平衡方法和平衡电路的具体细节不是本发明的必要组成部分，因此在此不再赘述。
图8是根据本发明实施方式的电池管理设备的框图。
根据本发明实施方式的电池管理设备800可以位于可以添加至少一个新电池的电池系统中，并且可以对应于管理和控制现有电池和新电池的设备。例如，电池管理设备800可以对应于机架BMS(RBMS)、电池系统控制器(BSC)、能量管理系统(EMS)或电源管理系统(PMS)，或者可以通过包括在它们中的任何一个中来实现。
电池管理设备800可以包括至少一个处理器810、存储有由处理器执行的至少一个指令的存储器820以及与网络连接以进行通信的收发器830。
所述至少一个指令可以包括：用于在所述电池系统切换到添加新电池模式时，确定基于预装电池的健康状态(SOH)和新电池的初始SOC限定的目标荷电状态(SOC)的指令；用于控制充电和放电以使得预装电池的SOC变为目标SOC的指令；以及用于在达到目标SOC时终止对充电和放电的控制的指令。
目标SOC可以被限定为使得预装电池和新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值。
可以基于预装电池的SOH、新电池的初始SOC和平衡启动SOC来限定目标SOC。
可以基于以下等式来计算目标SOC。
[等式]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
(SOC_target为目标SOC，SOC_bal为平衡启动SOC，SOH_old为预装电池的SOH，K为调整系数)
这里，调整系数K可以基于平衡启动SOC与新电池的初始SOC之间的差值来限定。
所述至少一个指令还可以包括：在电池系统切换到充电/放电模式时监测新电池和预装电池的SOC的指令；以及在一个或多个电池达到预定的平衡启动SOC的情况下启动平衡控制的指令。
电池管理设备800还可以包括输入接口840、输出接口850和存储装置860等。电池管理设备800中包括的各个部件可以通过总线870连接以彼此通信。
这里，处理器810可以表示在其上执行根据本发明实施方式的方法的中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或专用处理器。存储器(或存储装置)可以包括易失性存储介质和非易失性存储介质中的至少一者。例如，存储器可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)中的至少一者。
根据本发明实施方式的方法的操作可以实现为计算机可读记录介质上的计算机可读程序或代码。计算机可读记录介质包括其中存储有计算机系统可读的数据的所有类型的记录设备。此外，计算机可读记录介质可以分布在网络连接的计算机系统中，以分布式方式存储和执行计算机可读程序或代码。
尽管已经在设备的上下文中描述了本发明的一些方面，但是其还可以表示根据对应方法的描述，其中框图或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法的上下文中描述的方面还可以表示对应的框图或项目或者对应的设备的特征。方法步骤中的一些或全部可由(或使用)硬件装置执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施方式中，一个或多个最重要的方法步骤可以由这样的设备执行。
在前述内容中，已经参考本发明的示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离所附权利要求中描述的本发明的精神和范围的情况下，可以在该范围内对本发明进行各种校正和改变。

Claims (20)

1.一种允许添加一个或多个新电池的电池系统，所述电池系统包括：
至少一个预装电池；以及
电池管理设备，所述电池管理设备配置成监测关于所述电池系统中包括的电池的状态信息，并基于所述状态信息控制所述电池，
其中，当所述电池系统切换到添加新电池模式时，所述电池管理设备确定基于所述预装电池的健康状态SOH和所述新电池的初始荷电状态SOC限定的目标SOC，控制所述预装电池的充电和放电，使得所述预装电池的SOC成为所述目标SOC，并在达到所述目标SOC时终止充电和放电控制。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述目标SOC被限定为使得所述预装电池和所述新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值。
3.根据权利要求1所述的电池系统，其中，基于所述预装电池的所述SOH、所述新电池的所述初始SOC和平衡启动的SOC来计算所述目标SOC。
4.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述目标SOC基于以下等式来计算，
[等式]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
(SOC_target为所述目标SOC，SOC_bal为平衡启动SOC，SOH_old为所述预装电池的SOH，并且K为调整系数)。
5.根据权利要求4所述的电池系统，其中，所述调整系数K基于所述平衡启动SOC与所述新电池的所述初始SOC之间的差值来限定。
6.根据权利要求1所述的电池系统，其中，在所述预装电池具有所述目标SOC的状态下，所述新电池被附加地安装到所述电池系统中。
7.根据权利要求6所述的电池系统，其中，当一个或多个电池在所述电池系统的充电/放电模式下达到平衡启动SOC时，所述电池管理设备启动平衡控制。
8.根据权利要求1所述的电池系统，其中，所述预装电池和所述新电池包括一个或多个磷酸铁锂LFP电池电芯。
9.一种允许添加一个或多个新电池的电池系统中所包括的电池管理设备，所述电池管理设备包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器配置成存储由所述至少一个处理器执行的至少一个指令，
其中，所述至少一个指令包括：
用于在所述电池系统切换到添加新电池模式时，确定基于至少一个预装电池的健康状态SOH和所述新电池的初始荷电状态SOC限定的目标SOC的指令；
用于控制所述预装电池的充电和放电，使得所述至少一个预装电池的SOC成为所述目标SOC的指令；以及
用于在所述至少一个预装电池的SOC达到所述目标SOC时，终止充电和放电控制，以将所述新电池添加到所述电池系统的指令。
10.根据权利要求9所述的电池管理设备，其中，所述目标SOC被限定为使得所述预装电池和所述新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值。
11.根据权利要求9所述的电池管理设备，其中，所述目标SOC基于所述预装电池的所述SOH、所述新电池的所述初始SOC和平衡启动的SOC来限定。
12.根据权利要求9所述的电池管理设备，其中，所述目标SOC基于以下等式来计算，
[等式]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
(SOC_target为所述目标SOC，SOC_bal为平衡启动SOC，SOH_old为所述预装电池的SOH，并且K为调整系数)。
13.根据权利要求12所述的电池管理设备，其中，所述调整系数K基于所述平衡启动SOC与所述新电池的所述初始SOC之间的差值来限定。
14.根据权利要求9所述的电池管理设备，其中，所述至少一个指令进一步包括：
用于在电池系统切换到充电/放电模式时，监测所述新电池的SOC和所述预装电池的SOC的指令；以及
用于在一个或多个电池达到预定平衡启动SOC的情况下发起平衡控制的指令。
15.一种控制方法，所述控制方法用于允许添加一个或多个新电池的电池系统中所包括的电池管理设备，所述控制方法包括以下步骤：
在所述电池系统切换到添加新电池模式时，确定基于至少一个预装电池的健康状态SOH和所述新电池的初始荷电状态SOC限定的目标SOC；
控制所述预装电池的充电和放电，使得所述至少一个预装电池的SOC成为所述目标SOC；以及
在所述至少一个预装电池的SOC达到所述目标SOC时，终止充电和放电控制以将所述新电池添加到所述电池系统。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其中，所述目标SOC被限定为使得所述预装电池和所述新电池在执行平衡控制的SOC区间中具有相同SOC的值。
17.根据权利要求15所述的控制方法，其中，基于所述预装电池的所述SOH、所述新电池的所述初始SOC和平衡启动的SOC来限定所述目标SOC。
18.根据权利要求15所述的控制方法，其中，基于以下等式计算所述目标SOC，
[等式]
SOC_target＝SOC_bal-K*(100/SOH_old)
(SOC_target为所述目标SOC，SOC_bal为平衡启动SOC，SOH_old为所述预装电池的SOH，并且K为调整系数)。
19.根据权利要求18所述的控制方法，其中，所述调整系数K基于所述平衡启动SOC与所述新电池的所述初始SOC之间的差值来限定。
20.根据权利要求15所述的控制方法，所述控制方法还包括以下步骤：
在所述电池系统切换到充电/放电模式时，
监测所述新电池的SOC和所述预装电池的SOC；并且
在一个或多个电池达到预定平衡启动SOC的情况下发起平衡控制。
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