[發(fā)明專利]二次電池充電/放電電量的估計方法和裝置，二次電池極化電壓的估計方法和裝置，以及二次電池剩余容量的估計方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580047330.5
• 申請日: 2005-01-27
• 公開（公告）號: CN101116003A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設計）人: 村上雄才
• 申請（專利權）人: 松下電動車輛能源股份有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 上海恩田旭誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁國芳

技術領域

本發(fā)明關于估計可充電電池的剩余容量(SOC)的技術，諸如作為電動機的電源或各種負載的驅動源安裝在純電動汽車(PEV)，混合動力電動汽車(HEV)等上的鎳-金屬氫化物(Ni-MH)電池。

背景技術

為使汽車的燃料消耗效率最大化，現(xiàn)有的HEV通過檢測可充電電池的電壓、電流、溫度等，并進行計算來估計可充電電池的剩余容量(SOC)，進行SOC的控制。為了精確進行SOC的控制，需要正確地估計充電和放電過程中可充電電池的SOC。

現(xiàn)有的估計SOC的方法，檢測在預定期間內的電池電壓V和充電-放電電流I，計算電流的積分值∫I，根據(jù)溫度T、電池電壓V和積分電流值∫I的函數(shù)關系，將之前估計的電池極化電壓Vc(t-1)更新到Vc(t)，求出校正電壓V’(＝V-Vc(t))。獲得校正電壓V’和電路I的多個數(shù)據(jù)組并保存起來。通過使用數(shù)據(jù)組進行回歸分析，獲得線性回歸線(電壓V’-電流I回歸線)。V’-I回歸線的V截距作為電動勢E估計，根據(jù)之前估計的SOC、電動勢E、溫度T和電流積分值∫I的函數(shù)關系(例如參考專利文獻1)，估計出SOC。

專利文獻1：特開2001-223033號公報

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的問題

但是，上述現(xiàn)有的SOC估計方法具有以下問題。

為了估計SOC，該方法首先利用電流傳感器檢測流過可充電電池的充電/放電電流。用于例如HEV等場合時，所述電流傳感器需要檢測大的電流。當使用高精度的電流傳感器時，成本增加。因此，只能使用精度相對低的便宜的電流傳感器。利用這種電流傳感器檢測的電流包含測量誤差。該電流誤差體現(xiàn)為SOC的估計誤差。尤其是，當充電/放電率小于電流誤差時(例如，當充電/放電率是1A，而電流誤差是±2A時)，隨著時間的推移，估計的SOC開始以不可預見的方式呈現(xiàn)。

并且，如上述現(xiàn)有技術的例子，當估計SOC的方法考慮進極化電壓的影響，并將之前估計的電池極化電壓Vc(t-1)更新為Vc(t)，作為電流傳感器檢測的積分電流值的函數(shù)時，之前計算的極化電壓包括電流誤差，會導致極化電壓的估計誤差。隨著時間推移，估計誤差累積，增加了SOC實際值和估值之間的誤差。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種不受電流測量誤差的影響，估計充電/放電電量和極化電壓的方法和裝置，從而提供一種即使在電流值包括測量誤差時也能以高精度來估計SOC的方法和裝置。

解決問題的方法

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種可充電電池充電/放電電量的估計方法的第一個方面，步驟包括檢測流過可充電電池的電流和對應該電流的可充電電池的端電壓的數(shù)據(jù)組，并獲得多個數(shù)據(jù)組；當滿足了特定的選擇條件(例如，充電/放電方向的電流值在預定范圍(例如±50A)，在充電/放電方向有預定數(shù)量的多個數(shù)據(jù)組(例如在60個樣本中各方向有10個數(shù)據(jù))，并且在獲得多個數(shù)據(jù)組期間的充電/放電電量在預定的范圍(例如0.3Ah)內)，計算無負載電壓(Vsep)，該無負載電壓是通過使用所述多組數(shù)據(jù)、利用最小二乘法等回歸分析等的統(tǒng)計處理獲得的近似直線在零電流狀態(tài)處的電壓截距；當特定的電流條件(例如；電流的絕對值小于10A)或電壓條件(例如電壓的變化量小于1V)持續(xù)滿足了一定的時間(例如10秒)，從可充電電池所述端電壓計算出開路電壓(Voc)；從所述無負載電壓或開路電壓計算出零電流狀態(tài)電壓(Vzo)；保存所述零電流狀態(tài)電壓；計算出從所述零電流狀態(tài)電壓保存到隨后計算出零狀態(tài)電壓期間的零電流狀態(tài)電壓變化量(ΔVzo)；根據(jù)所述零電流狀態(tài)電壓變化量，計算出估計蓄電池充電/放電電量(ΔQe)。

根據(jù)本發(fā)明第一個方面的可充電電池充電/放電電量的估計方法進一步包括以下步驟，預設定對應所述零電流狀態(tài)電壓變化量(ΔVzo)的電壓變化量調整常數(shù)(ΔVbc)和電壓變化量調整系數(shù)(Kb)，所述的電壓變化量調整常數(shù)(ΔVbc)和電壓變化量調整系數(shù)(Kb)依賴所述可充電電池的物理特性和充電/放電狀態(tài)決定；預設定電動勢變化常數(shù)(Keq)，所述電動勢變化常數(shù)是對應剩余容量使用區(qū)域內充電/放電電量的電動勢變化量，并且依賴所述可充電電池的物理特性和充電/放電狀態(tài)決定；以及??預設定極化電壓發(fā)生常數(shù)(Kpol)，所述極化電壓發(fā)生常數(shù)是剩余容量使用區(qū)域內充電/放電電量的極化電壓變化量，并且依賴所述可充電電池的物理特性和充電/放電狀態(tài)決定；利用表達式ΔQe＝Kb*(ΔVzo+ΔVbc)/(Keq+Kpol)計算出作為所述零電流狀態(tài)電壓變化量ΔVzo函數(shù)的所述估計充電/放電電量ΔQe。