[發明專利]用于以同步方式測量二次電池組的電流和電壓的設備和方法

有效

• 申請號: 200980144891.5
• 申請日: 2009-11-09
• 公開（公告）號: CN102209905A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 金珠英;金鍍淵;鄭道陽
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01R19/145;H04M1/00;G01S1/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 戚傳江;謝麗娜

技術領域

本發明涉及一種用于測量二次電池的電流和電壓的設備和方法，并且更加具體地，涉及一種用于以同步方式測量二次電池組的電流和電壓的設備和方法，所述同步方式能夠通過使電流測量時間點和電壓測量時間點同步而精確地測量電池組的電流和電壓，以估計具有串聯連接的多個電池單體(battery?cell)的電池組的內部電阻。

背景技術

近來，由于關于化石能量耗竭和環境污染的顧慮，對于利用電能而非利用化石能量運行的電動車輛或者混合動力車輛的興趣正在增加。

電動車輛或者混合動力車輛主要地使用能夠反復地充電和放電的二次電池。這里，放電是將化學能轉換成電能并且充電是將電能轉換成化學能。二次電池組括鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰離子聚合物電池等。

特別地，在操作運行電動車輛或者混合動力車輛所要求的高功率電動機時使用其中多個電池單體串聯連接的高容量電池組。

對于電動車輛或者混合動力車輛而言，重要的是顯示電池的剩余電能，從而使用者能夠估計距離用完還有多久。傳統汽油車輛使用燃料操作發動機，并且因此在測量燃料數量時并不具有大的困難。然而，在電動車輛或者混合動力車輛正被充電或者放電時，由于電化學性質的非線性、老化效果、IR下降現象等，在測得性質(電壓、內部電阻等)和實際性質之間存在差異。因此，在行駛期間，在精確地測量在電池中剩余的電能方面，電動車輛或者混合動力車輛具有困難。當前地，電池的剩余電能是通過估計電池的荷電狀態(SOC)而測量的。

同時，健康狀態(SOH)也被用作電池的狀態的指示器。因為電池的特性隨著時間改變，所以SOH用作老化效果的指標。SOH的定量估計允許使用者預先知道多少電池電能是可用的。被用于SOH估計的典型參數是電池的內部電阻。在電池的使用期間，內部電阻難以精確地測量。因此，內部電阻在電池的使用被停止的狀態中得以測量，或者在電池的使用期間被間接地估計。

可以通過計算電池中的每一個電池單體的電壓與電池的充電或者放電電流的比率而估計電池的內部電阻。為了實現更加精確的內部電阻估計，需要使電流測量時間點與電壓測量時間點同步。這里，電流和電壓測量時間點的同步并不在字面上意味著電流測量時間點與電壓測量時間點的精確同步，而是在電壓測量時間點和電流測量時間點之間實現時間差。因為電池通過電化學反應操作，所以當電流的變化出現時，由于內部電阻，直到在電池的相對端處的電壓改變要經過預定時間。

傳統上，因為難以在電流和電壓測量時間點的同步之后精確地測量電池的電流和電壓，所以通過以比電壓測量循環更短的電流測量循環連續地測量電池的電流，當需要估計內部電阻時測量電池的電壓，并且選擇緊接在電壓測量時間點之前測量的電流值來計算內部電阻。

然而，傳統技術具有以下缺陷，即，電流測量的頻繁采樣導致在控制總體電流和電壓測量的電池管理系統的主處理器上施加過載。過載引起電池管理系統的主處理器的故障或者操作速度降低。而且，如果在電流測量時間點未與電壓測量時間點精確地同步的狀態中測量電流和電壓，則從測得電流和電壓估計的內部電阻也是不正確的。

同時，即使電流測量時間點與電壓測量時間點同步，所述同步狀態也未被連續地維持。這是因為，如果電池管理系統的主處理器由于過熱、過載等而遭遇性能變化，則電流和電壓測量循環的同步狀態出現小的誤差，并且該誤差積累并且隨著時間流逝而變得更大。

發明內容

技術問題

本發明的一個目的在于解決傳統技術的問題，并且因此，本發明提供一種用于以同步方式測量二次電池組的電流和電壓的設備和方法，所述同步方式能夠通過使電流測量時間點和電壓測量時間點同步而精確地測量電池組的電流和電壓，以估計具有串聯連接的多個電池單體的電池組的內部電阻。

技術方案

本發明能夠提供用于以同步方式測量二次電池組的電流和電壓的設備，所述設備包括：電壓測量電路，該電壓測量電路用于周期地測量并且輸出在電池組中包含的多個電池單體中的每一個的充電電壓的水平；電流測量電路，該電流測量電路用于周期地測量并且輸出流入或者流出電池組的電流的水平；以及控制單元，該控制單元用于使在電池組的電流測量時間點和每一個電池組單元的電壓測量時間點之間的時間差與基準延遲時間同步。

優選地，該基準延遲時間是使用試錯法預設的時間。

根據本發明的一個方面，電壓測量的采樣周期被相等地固定。