[發明專利]在電池管理系統中測量電池的充電狀態的方法及其裝置

無效

• 申請號: 200980108286.2
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101965522A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 金珊善;林載煥;吳全根;韓宗勛;趙晟佑
• 申請（專利權）人: SK能源株式會社
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01R19/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;王伶

技術領域

本發明涉及在電池管理系統中測量電池的SOC(充電的狀態)的方法及其裝置，更具體地涉及使用簡單的等效電路根據希望的條件在電池管理系統中將SOCi(基于電流的充電狀態)或SOCv(基于電壓的充電狀態)設置為電池的SOC的方法、及其裝置。

背景技術

具有使用汽油或重油的內燃機的汽車通常對產生污染(如大氣污染)具有嚴重影響。因此，為了降低污染的產生，已作出許多努力來開發混合動力車輛或電動車輛。

近來，已開發使用高能量密度、非水電解質的大功率二次電池。為了形成大容量二次電池，可以設置多個高功率二次電池并且將它們串聯連接。

如上所述，大容量二次電池(以下，稱為“電池”)通常是由串聯連接的多個二次電池組成。對電池、尤其是HEV電池來說，由于多個或數十個二次電池輪流充電和放電，有必要對電池進行管理，以控制電池的充電和放電并將電池維持在適當的工作狀態。

為此，提供了用于管理電池的全部狀態的BMS(電池管理系統)。BMS檢測電壓、電流或溫度等，通過計算操作來估計SOC并控制SOC以優化車輛的燃料消耗效率。為了精確控制SOC，需要正確地測量電池在執行充電和放電工作時的SOC。

作為現有技術，存在公開的韓國專利申請No.2005-00611234(2005年7月7日提交)，其題目為“Method?for?resetting?SOC?of?secondary?battery?module”。

為了精確地計算電池的SOC，上述現有技術包括：當開啟開關時測量電池模塊的電流值、電壓值和溫度值，使用測量的值計算初始SOC，累加電流值，根據累加的電流值計算實際SOC，確定電池模塊是否處于無負載狀態，如果電池模塊處于無負載狀態則確定實際SOC是否處于可以通過累加電流值來測量的設置范圍內，以及如果實際SOC處于設置范圍之外則通過測量電壓值來根據電壓值計算SOC。但是，該現有技術沒有公開將簡單的等效電路應用于實際電池的方法及其裝置。

一般來說，在短期內，SOCi不具有誤差，但是，如圖1所示，存在著誤差累積的趨勢。因此，在電池長時間工作的情況下，出現相當大的誤差。尤其是，當完全完成電池的充電或放電時通常產生累積誤差。這是由以下原因所引起的：精確度受由自放電導致的SOC減少所產生的誤差和在計算SOC時忽略了CPU的LBS位所產生的誤差影響。此外，由于SOC的精確度大大地取決于電流測量傳感器，因此當傳感器有故障時不可能校正誤差。

但是，如圖2所示，SOCv通過開路電壓測量SOC。在該測量方法中，當電流不流動時可以獲得非常精確的結果。但是，當電流流動時，SOCv的精確度取決于電池的充電和放電模式。因此，由于SOC的精確度也取決于充電和放電模式，所以它變得惡化。此外，使SOCv的精確度惡化的充電和放電模式處于普通電池的使用范圍內。因而，盡管僅使用SOCv，也存在必須接受相當大的誤差的問題。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種在電池管理系統中測量電池的SOC(充電狀態)的方法及其裝置，其使用簡單的等效電路模型和自適應數字濾波器，從而容易且精確地測量電池的SOC。

本發明的另一目的是提供一種在電池管理系統中測量電池的SOC(充電狀態)的方法及其裝置，其確定低電流狀態是否保持了期望的時間段然后將SOCi(基于電流的充電狀態)或SOCv(基于電壓的充電狀態)設置為電池的SOC，從而容易且精確地測量電池的SOC。

為實現本發明的目的，本發明提供了一種測量電池的充電狀態的方法，該方法包括：通過測量電池的電流、電壓和溫度獲得電流數據、電壓數據和溫度數據；通過累加電流數據，來計算SOCi(基于電流的充電狀態)；使用等效電路模型來計算OCV(開路電壓)，在該等效電路模型中由電路簡單地表示電流數據、電壓數據和電池；使用溫度數據和OCV，來計算SOCv(基于電壓的充電狀態)；以及在期望的時間段內判斷電池的電流狀態，并使用SOCv和SOCi的至少一個來設置電池的SOC。

此外，本發明提供一種測量電池的SOC的裝置，該裝置包括：電池信息獲取部，其測量電池的電流、電壓和溫度，并獲得電流數據、電壓數據和溫度數據；電流累加部，其通過累加電流數據計算SOCi；OCV計算部，其使用等效電路模型來計算OCV，在該等效電路模型中由電路簡單地表示電流數據、電壓數據和電池；SOCv估計部，其使用溫度數據和OCV來估計SOCv；以及SOC設置部，其在期望的時間段內判斷電池的電流狀態，并使用SOCv和SOCi的至少一個來設置電池的SOC。