專(zhuān)利名稱(chēng)：在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的充電狀態(tài)的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的SOC(充電狀態(tài))的方法及其裝置，更具 體地涉及使用簡(jiǎn)單的等效電路根據(jù)希望的條件在電池管理系統(tǒng)中將SOCi (基于電流的充 電狀態(tài))或SOCv(基于電壓的充電狀態(tài))設(shè)置為電池的SOC的方法、及其裝置。
背景技術(shù)：
具有使用汽油或重油的內(nèi)燃機(jī)的汽車(chē)通常對(duì)產(chǎn)生污染(如大氣污染)具有嚴(yán)重影 響。因此，為了降低污染的產(chǎn)生，已作出許多努力來(lái)開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛。 近來(lái)，已開(kāi)發(fā)使用高能量密度、非水電解質(zhì)的大功率二次電池。為了形成大容量二 次電池，可以設(shè)置多個(gè)高功率二次電池并且將它們串聯(lián)連接。如上所述，大容量二次電池(以下，稱(chēng)為“電池”)通常是由串聯(lián)連接的多個(gè)二次電 池組成。對(duì)電池、尤其是HEV電池來(lái)說(shuō)，由于多個(gè)或數(shù)十個(gè)二次電池輪流充電和放電，有必 要對(duì)電池進(jìn)行管理，以控制電池的充電和放電并將電池維持在適當(dāng)?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)。為此，提供了用于管理電池的全部狀態(tài)的BMS(電池管理系統(tǒng))。BMS檢測(cè)電壓、電 流或溫度等，通過(guò)計(jì)算操作來(lái)估計(jì)SOC并控制SOC以?xún)?yōu)化車(chē)輛的燃料消耗效率。為了精確 控制S0C，需要正確地測(cè)量電池在執(zhí)行充電和放電工作時(shí)的S0C。作為現(xiàn)有技術(shù)，存在公開(kāi)的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 2005-00611234 (2005年7月7日提 交)，其題巨為"Method for resetting SOC of secondary batterymodule"0為了精確地計(jì)算電池的S0C，上述現(xiàn)有技術(shù)包括當(dāng)開(kāi)啟開(kāi)關(guān)時(shí)測(cè)量電池模塊的 電流值、電壓值和溫度值，使用測(cè)量的值計(jì)算初始S0C，累加電流值，根據(jù)累加的電流值計(jì) 算實(shí)際S0C，確定電池模塊是否處于無(wú)負(fù)載狀態(tài)，如果電池模塊處于無(wú)負(fù)載狀態(tài)則確定實(shí)際 SOC是否處于可以通過(guò)累加電流值來(lái)測(cè)量的設(shè)置范圍內(nèi)，以及如果實(shí)際SOC處于設(shè)置范圍 之外則通過(guò)測(cè)量電壓值來(lái)根據(jù)電壓值計(jì)算S0C。但是，該現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有公開(kāi)將簡(jiǎn)單的等效電 路應(yīng)用于實(shí)際電池的方法及其裝置。一般來(lái)說(shuō)，在短期內(nèi)，SOCi不具有誤差，但是，如圖1所示，存在著誤差累積的趨 勢(shì)。因此，在電池長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下，出現(xiàn)相當(dāng)大的誤差。尤其是，當(dāng)完全完成電池的充 電或放電時(shí)通常產(chǎn)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(dǎo)致的SOC 減少所產(chǎn)生的誤差和在計(jì)算SOC時(shí)忽略了 CPU的LBS位所產(chǎn)生的誤差影響。此外，由于SOC 的精確度大大地取決于電流測(cè)量傳感器，因此當(dāng)傳感器有故障時(shí)不可能校正誤差。但是，如圖2所示，SOCv通過(guò)開(kāi)路電壓測(cè)量S0C。在該測(cè)量方法中，當(dāng)電流不流動(dòng) 時(shí)可以獲得非常精確的結(jié)果。但是，當(dāng)電流流動(dòng)時(shí)，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(nèi)。因而，盡管僅使用SOCv，也存 在必須接受相當(dāng)大的誤差的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的SOC(充電狀態(tài))的 方法及其裝置，其使用簡(jiǎn)單的等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波器，從而容易且精確地測(cè)量 電池的SOC。本發(fā)明的 另一目的是提供一種在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的SOC(充電狀態(tài))的 方法及其裝置，其確定低電流狀態(tài)是否保持了期望的時(shí)間段然后將SOCi (基于電流的充電狀 態(tài))或SOCv(基于電壓的充電狀態(tài))設(shè)置為電池的S0C，從而容易且精確地測(cè)量電池的S0C。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的充電狀態(tài) SOC的方法，該方法包括通過(guò)測(cè)量電池的電流、電壓和溫度獲得電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫 度數(shù)據(jù)；通過(guò)累加電流數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算SOCi (基于電流的充電狀態(tài))；使用等效電路模型來(lái)計(jì) 算OCV (開(kāi)路電壓)，在該等效電路模型中由電路簡(jiǎn)單地表示電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和電池；使 用溫度數(shù)據(jù)和0CV，來(lái)計(jì)算SOCv (基于電壓的充電狀態(tài))；以及在期望的時(shí)間段內(nèi)判斷電池 的電流狀態(tài)，并使用SOCv和SOCi的至少一個(gè)來(lái)設(shè)置電池的S0C。優(yōu)選地，計(jì)算OCV的步驟包括使用低通濾波器對(duì)所述電流數(shù)據(jù)和所述電壓數(shù)據(jù) 進(jìn)行濾波；通過(guò)將濾波后的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)應(yīng)用于等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波 器，來(lái)計(jì)算在所述等效電路模型中使用的參數(shù)；以及使用該參數(shù)來(lái)計(jì)算0CV。優(yōu)選地，低通濾波器是三階低通濾波器，等效電路模型由使用電阻參數(shù)R、電流參 數(shù)I、電容參數(shù)C、端子電壓參數(shù)V和VOC參數(shù)Vo的電路來(lái)表示，并且自適應(yīng)數(shù)字濾波器持 續(xù)更新在等效電路模型中使用的參數(shù)的值。優(yōu)選地，如果在所述期望的時(shí)間段內(nèi)所述電池處于低電流狀態(tài)，則將所述SOCv設(shè) 置為所述電池的SOC ；以及如果所述電池處于其他狀態(tài)，則將所述SOCi設(shè)置為所述電池的 S0C，并且期望的時(shí)間段是20至60秒，而低電流標(biāo)準(zhǔn)是2A，并且等效電路模型的積分模型也 可以替代等效電路模型。此外，本發(fā)明提供了一種在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的充電狀態(tài)SOC的方法，該 方法包括以下步驟在期望的時(shí)間段內(nèi)判斷電池的電流狀態(tài)，并且使用SOCv和SOCi中的 至少一個(gè)來(lái)測(cè)量電池的目標(biāo)S0C;計(jì)算AS0C，該Δ SOC為當(dāng)前時(shí)間的目標(biāo)SOC與前一時(shí)間 的SOC之間的差；將該Δ SOC與第一臨界值進(jìn)行比較；如果該Δ SOC大于第一臨界值，則根 據(jù)預(yù)定的算法更新當(dāng)前時(shí)間的目標(biāo)S0C，并接著將更新后的目標(biāo)SOC設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間電池 的SOC ；如果該Δ SOC不大于第一臨界值，則將當(dāng)前時(shí)間的目標(biāo)SOC設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間電池的 SOC。此外，本發(fā)明提供了一種在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的SOC的裝置，該裝置包括 電池信息獲取部，其測(cè)量電池的電流、電壓和溫度，并獲取電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)； 電流累加部，其通過(guò)累加電流數(shù)據(jù)計(jì)算SOCi ；OCV計(jì)算部，其使用等效電路模型來(lái)計(jì)算0CV， 在該等效電路模型中由電路簡(jiǎn)單地表示電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和電池；SOCv估計(jì)部，其使用 溫度數(shù)據(jù)和OCV來(lái)估計(jì)SOCv ；以及SOC設(shè)置部，其在期望的時(shí)間段內(nèi)判斷電池的電流狀態(tài)， 并使用SOCv和SOCi的至少一個(gè)來(lái)設(shè)置電池的S0C。優(yōu)選地，用于測(cè)量電池的SOC的裝置還包括低通濾波部，該低通濾波部使用低通 濾波器來(lái)對(duì)電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，并且OCV計(jì)算部計(jì)算部將經(jīng)所述低通濾波部濾 波后的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)應(yīng)用于等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波器，計(jì)算在等效電路模型中使用的參數(shù)；以及然后使用該參數(shù)來(lái)計(jì)算OCV。此外，本發(fā)明提供計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)記錄了用于執(zhí)行 這些方法中的一種的程序。本發(fā)明通過(guò)使用簡(jiǎn)單的等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波器，容易并且精確地測(cè)量 電池的SOC。此外，本發(fā)明確定低電流狀態(tài)是否保持了期望的時(shí)間段，然后使用SOCv和SOCi中 的至少一個(gè)來(lái)設(shè)置電池的S0C，從而容易且精確地測(cè)量電池的S0C。


結(jié)合附圖根據(jù)給出的優(yōu)選實(shí)施方式的下面描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征 和優(yōu)點(diǎn)將變得明了，在附圖中根據(jù)結(jié)合附圖給出的對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的如下描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特 征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在附圖中圖1是示出了通過(guò)使用常規(guī)的SOCi設(shè)置電池的SOC的情況的圖。圖2是示出通過(guò)使用常規(guī)的SOCv設(shè)置電池的SOC的情況的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的測(cè)量電池的SOC的裝置的框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的測(cè)量電池的SOC的方法的流程圖。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的出現(xiàn)IA的偏移量的情況下的仿真結(jié)果的圖。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的等效電路模型的視圖。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在使用提供了積分效果的模型的情況下實(shí) 際SOC和計(jì)算出的BMS SOC的圖。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在使用提供了積分效果的模型的情況下的 補(bǔ)償點(diǎn)的圖。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的提議的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的圖。圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的在執(zhí)行具有20秒的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和提議的時(shí)間 標(biāo)準(zhǔn)的仿真的情況下的誤差的圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的在測(cè)量電池的SOC的裝置中測(cè)量電池的SOC 的方法的流程圖。圖12是示出了實(shí)際SOC與根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的在測(cè)量電池的SOC的裝置 中使用補(bǔ)償SOC的方法時(shí)測(cè)得的SOC之間的比較結(jié)果的圖。[主要部件的詳細(xì)描述]100:電流累加部200 低通濾波部300 開(kāi)路電壓計(jì)算部400: SOCv 估計(jì)部500: SOC 設(shè)置部
具體實(shí)施例方式申請(qǐng)中使用的各種術(shù)語(yǔ)是在本領(lǐng)域中普遍描述的，但在特殊情況下，一些術(shù)語(yǔ)可選地由申請(qǐng)人選擇。在該情況下，在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中定義了這些術(shù)語(yǔ)的含義。因此，本發(fā) 明應(yīng)該根據(jù)術(shù)語(yǔ)的含義、而不是其名稱(chēng)來(lái)理解。下面，將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在電池管理系統(tǒng)中用于測(cè)量電池的SOC的裝置的框 圖。參考圖3，用于測(cè)量電池的SOC的裝置包括電池信息獲取部(未示出)、電流累加部100、 低通濾波部200、開(kāi)路電壓計(jì)算部300、SOCv估計(jì)部400和SOC設(shè)置部500。在電池管理系統(tǒng)中計(jì)算電池的S0C(以下稱(chēng)為“BMS S0C")的處理包括如下6個(gè)步 驟第一步驟收集電流和電壓數(shù)據(jù)第二步驟通過(guò)電流累加計(jì)算SOCi第三步驟低通濾波第四步驟等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波第五步驟通過(guò)開(kāi)路電壓和溫度計(jì)算SOCv第六步驟適當(dāng)選擇S0C。電池信息獲取部執(zhí)行第一步驟。即，電池信息獲取部從電池管理系統(tǒng)(BMS: Battery Management System)收集電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)等。收集的電流數(shù)據(jù)傳 輸?shù)诫娏骼奂硬?00。在電流累加部100中，累加電流數(shù)據(jù)并接著將電流數(shù)據(jù)加到在前一取 樣時(shí)間計(jì)算出的SOC(圖3中的SOC(k-l))，由此計(jì)算SOCi。此外，由電池信息獲取部收集的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)被傳輸?shù)降屯V波部200。低 通濾波部200對(duì)電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波并接著將它們傳輸?shù)介_(kāi)路電壓計(jì)算部300。 開(kāi)路電壓計(jì)算部300通過(guò)等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波來(lái)計(jì)算在等效電路模型中使用 的參數(shù)，并接著使用這些參數(shù)來(lái)計(jì)算開(kāi)路電壓(OCV=Open Circuit Voltage) 0SOCv估計(jì)部400使用溫度數(shù)據(jù)和該OCV來(lái)估計(jì)SOCv，并接著將估計(jì)出的SOCv傳 輸?shù)絊OC設(shè)置部500。SOC設(shè)置部500根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)將在電流累加部100計(jì)算出的SOCi 或在SOCv估計(jì)部400中估計(jì)出的SOCv設(shè)置給BMS BOC0下面將參考圖5至圖10來(lái)描述在 SOC測(cè)量裝置的各個(gè)部分中執(zhí)行的詳細(xì)處理。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的測(cè)量電池的SOC的方法的流程圖。將使用在圖3中 的SOC測(cè)量裝置來(lái)描述SOC測(cè)量方法。參考圖4，電池信息獲取部實(shí)時(shí)測(cè)量來(lái)自BMS的電池組的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫 度數(shù)據(jù)等(S401)。并且電流累加部100累加電流數(shù)據(jù)并計(jì)算SOCi (S402)。接著，低通濾波 部200對(duì)電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波(S403)。濾波后的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)被傳輸?shù)絆CV計(jì)算部300，并且OCV計(jì)算部300 通過(guò)自適應(yīng)數(shù)字濾波計(jì)算在等效電路模塊中使用的參數(shù)(S404)，并使用這些參數(shù)來(lái)計(jì)算 OCVVo (S405)。此外，SOCv 估計(jì)部 400 使用該 OCV 來(lái)估計(jì) SOCv (S406)。接著，SOC設(shè)置部500確定 是否保持在低電流狀態(tài)。如果保持在低電流狀態(tài) (S407)，則將SOCv設(shè)置給BMS SOC (S408)，并且如果未保持在低電流狀態(tài)(S407)，則將SOCi 設(shè)置給BMS S0C(S409)。通過(guò)上述處理來(lái)計(jì)算電池管理系統(tǒng)中電池的SOC(S410)。下面，將 詳細(xì)描述在BMS SOC測(cè)量方法中的每個(gè)步驟。A、第一步驟收集電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)等。
該步驟從BMS收集電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)等。在該步驟中，由于電流傳感器的故障， 可能未精確地測(cè)量電流數(shù)據(jù)。具體地說(shuō)，在電流傳感器未精確地測(cè)量電流強(qiáng)度、而是僅測(cè)量 其大致的值的情況下，在電流估計(jì)處理中可能出現(xiàn)相當(dāng)大的誤差。但是，在本發(fā)明的SOC測(cè) 量方法中，用SOCv來(lái)補(bǔ)償SOCi的誤差。通過(guò)實(shí)際仿真來(lái)檢查本發(fā)明的SOC測(cè)量方法是否 準(zhǔn)確地計(jì)算了 BMS SOC0結(jié)果，由于誤差在SOCi中逐漸累積，但利用SOCv來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，所以 在計(jì)算最終BMS SOC時(shí)并沒(méi)有問(wèn)題。確認(rèn)了計(jì)算值與實(shí)際值之間的誤差處于5. 000%的目 標(biāo)容限內(nèi)，該5. 000%的目標(biāo)容許限為1.502 -4. 170%。即，盡管由于電流傳感器的故障 而不能精確地測(cè)量電流，但在本發(fā)明的SOC測(cè)量方法中不存在大的誤差。除了電流傳感器的故障，還可能出現(xiàn)其他問(wèn)題。電流值可以由于電流傳感器的故 障或CAN(控制器局域網(wǎng))的故障而發(fā)生偏移，并接著被傳輸。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的出現(xiàn)IA的偏移量的情況下的仿真結(jié)果的圖。如 圖5所示，誤差在SOCi中累積。應(yīng)當(dāng)理解的是，累積的程度是很大的。累積是由偏移了 IA 造成的，并且計(jì)算該累積。但是，還應(yīng)當(dāng)理 解的是，SOCv補(bǔ)償適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生，因而誤差不顯著 地出現(xiàn)。根據(jù)整個(gè)分析，由于在模式的開(kāi)始和結(jié)束部分(其中出現(xiàn)充電和放電操作)不存 在SOCv補(bǔ)償，因此在BMS SOC中可能產(chǎn)生問(wèn)題。但是，如果在充電和放電操作之后進(jìn)行了 SOCv補(bǔ)償，則可以保證計(jì)算的可靠性。另外，在出現(xiàn)-IA的偏移量的情況下，可以按照同樣 的方式保證其可靠性。B、第二步驟通過(guò)電流累加來(lái)計(jì)算SOCi在該步驟，將第一步驟中收集的電流數(shù)據(jù)被累加并接著加到在前一步驟計(jì)算出的 SOC上，由此計(jì)算SOCi。通過(guò)對(duì)電流在時(shí)間上進(jìn)行積分而執(zhí)行該計(jì)算。計(jì)算的結(jié)果除以總 的容量，然后用百分比來(lái)表示剩余的容量。這可以由如下等式(1)表示等式1
SQC(%) = ftii (Ah)-ioo
標(biāo)稱(chēng)容量(Ah)在本發(fā)明的SOC測(cè)量方法中，由于每秒都對(duì)電流進(jìn)行檢測(cè)，等式1可以由等式2表 示等式2SOCi {k) = SOC (k -1) + — · I(k) ■ t
SmaxBP,由于步驟k中流動(dòng)的電流除以總的容量，因此通過(guò)相對(duì)于1秒的基準(zhǔn)時(shí)間將步 驟k中流動(dòng)的電流累加到步驟k-Ι中的S0C，來(lái)進(jìn)行步驟k中對(duì)SOCi的計(jì)算。C、第三步驟低通濾波使在第一步驟中收集的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)通過(guò)低通濾波器。本發(fā)明采用三階低 通濾波器并且濾波器常數(shù)f為0. 6。但是，本發(fā)明不限于該條件，并且可以使用其他類(lèi)型的濾波器和其他濾波器常數(shù)。在本發(fā)明中使用的濾波器可以表示成如下等式3的形式等式3gi (n) = f3i+3 (1-f) gi (n_l) +3 (1-f) 2gi (n_2) + (1-f) 3gi (n_3)在本發(fā)明的SOC測(cè)量方法中，存在著在等效電路模型中需要的總共6種電流數(shù)據(jù) 和電壓數(shù)據(jù)。電流數(shù)據(jù)原樣使用，并且電壓數(shù)據(jù)使用與初始值的差值。電流值、電流的微分 值和電流的二階微分值形成一組電流數(shù)據(jù)。初始電壓值與當(dāng)前電壓值之間的差值、其一階 微分值和其二階微分值形成一組電壓數(shù)據(jù)。在對(duì)等效電路模型的描述中將充分描述為什么 需要微分?jǐn)?shù)據(jù)和電壓差值的原因。D、第四步驟等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波1)等效電路模型在該步驟中，將在第三步驟收集的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)應(yīng)用于電池模型，以獲得 OCV(開(kāi)路電壓)。這是由于可以通過(guò)該OCV獲得SOCv。作為電池模型，存在考慮電池中的 熱行為和電化學(xué)現(xiàn)象的第一原理模型。但是，由于需要過(guò)多的時(shí)間和費(fèi)用來(lái)開(kāi)發(fā)上述模型， 所以本發(fā)明中的電池模型通過(guò)由電路簡(jiǎn)單表示的等效電路模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。建模的對(duì)象是鋰聚合物電池(LiPB)，并且電路模型由第一模型組成。圖6是示出 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的等效電路模型的視圖。本發(fā)明的SOC測(cè)量方法使用由簡(jiǎn)單電路表示 的等效電路模型。等效電路模型中所包括的諸如電阻器和電容器的各元件具有如下表1中 所示出的含義表 1等效電路模型的元件
權(quán)利要求
一種在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的充電狀態(tài)SOC的方法，該方法包括以下步驟通過(guò)測(cè)量所述電池的電流、電壓和溫度，來(lái)獲取電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)；通過(guò)累加所述電流數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算基于電流的充電狀態(tài)SOCi；使用由電路簡(jiǎn)單地表示所述電流數(shù)據(jù)、所述電壓數(shù)據(jù)和所述電池的等效電路模型，來(lái)計(jì)算開(kāi)路電壓OCV；使用所述溫度數(shù)據(jù)和所述OCV，來(lái)計(jì)算基于電壓的充電狀態(tài)SOCv；以及在期望的時(shí)間段內(nèi)判斷所述電池的電流狀態(tài)，并使用所述SOCv和所述SOCi中的至少一個(gè)來(lái)設(shè)置所述電池的SOC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算OCV的步驟包括 使用低通濾波器對(duì)所述電流數(shù)據(jù)和所述電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；通過(guò)將濾波后的電流數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)應(yīng)用于所述等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波器， 來(lái)計(jì)算在所述等效電路模型中使用的參數(shù)；以及 使用所述參數(shù)來(lái)計(jì)算所述0CV。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述低通濾波器是三階低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述等效電路模型由使用電阻參數(shù)R、電流參數(shù) I、電容參數(shù)C、端子電壓參數(shù)V和VOC參數(shù)Vo的電路來(lái)表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述自適應(yīng)數(shù)字濾波器持續(xù)地更新在所述等效 電路模型中使用的所述參數(shù)的值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果在所述期望的時(shí)間段內(nèi)所述電池處于低電 流狀態(tài)，則將所述SOCv設(shè)置為所述電池的SOC ；以及如果所述電池處于其他狀態(tài)，則將所述 SOCi設(shè)置為所述電池的S0C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述期望的時(shí)間段是20至60秒，并且低電流標(biāo) 準(zhǔn)為2A。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述等效電路模型的積分模型替代所述等效電 路模型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在期望的時(shí)間段內(nèi)判斷所述電池的電流狀態(tài)，并 使用所述SOCv和所述SOCi的至少一個(gè)來(lái)設(shè)置所述電池的SOC的步驟包括在所述期望的時(shí)間段內(nèi)判斷所述電池的電流狀態(tài)，并且使用所述SOCv和所述SOCi中 的至少一個(gè)來(lái)測(cè)量所述電池的目標(biāo)SOC ；計(jì)算AS0C，該ASOC為當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo)SOC與前一時(shí)間的SOC之間的差； 將所述Δ SOC與第一臨界值進(jìn)行比較；如果所述Δ SOC大于所述第一臨界值，則根據(jù)預(yù)定的算法更新當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo) S0C，接著將更新后的目標(biāo)SOC設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間所述電池的SOC ；以及如果所述ASOC不大于所述第一臨界值，則將當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo)SOC設(shè)置為當(dāng)前時(shí) 間所述電池的S0C。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述第一臨界值是每個(gè)SOC計(jì)算周期中所述 SOC的最大變化值，并且根據(jù)電流極限值還設(shè)置為各種值。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述算法是 SOC (n+1) = SOC (n) + AS0Ci+gainX Δ SOC,-SOC(n+1)當(dāng)前時(shí)間所述電池的SOC -SOC (η)前一時(shí)間所述電池的SOC -Δ SOCi = I(n+l)*Ts/Capa*100%I (n+1)是當(dāng)前時(shí)間的電流值，而Ts是電流取樣周期，并且Capa是所述電池的額定容量 -0(% /100msec) < gain < 0. 1(% /100msec)。
12.一種在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的充電狀態(tài)SOC的方法，該方法包括以下步驟 通過(guò)測(cè)量所述電池的電流、電壓和溫度來(lái)測(cè)量當(dāng)前時(shí)間所述電池的目標(biāo)SOC ；計(jì)算AS0C，該Δ SOC為當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo)SOC與前一時(shí)間的SOC之間的差； 將所述Δ SOC與第一臨界值進(jìn)行比較；如果所述Δ SOC大于所述第一臨界值，則根據(jù)預(yù)定的算法更新當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo) S0C,并接著將更新后的目標(biāo)SOC設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間所述電池的SOC ；并且如果所述ASOC不大于所述第一臨界值，則將當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo)SOC設(shè)置為當(dāng)前時(shí) 間所述電池的S0C。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過(guò)測(cè)量所述電池的電流、電壓和溫度來(lái)測(cè)量 當(dāng)前時(shí)間所述電池的目標(biāo)SOC的步驟包括通過(guò)測(cè)量所述電池的電流、電壓和溫度，來(lái)獲取電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)； 通過(guò)累加所述電流數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算基于電流的充電狀態(tài)SOCi ；使用由電路簡(jiǎn)單地表示所述電流數(shù)據(jù)、所述電壓數(shù)據(jù)和所述電池的等效電路模型，來(lái) 計(jì)算開(kāi)路電壓OCV;使用所述溫度數(shù)據(jù)和所述0CV，來(lái)計(jì)算基于電壓的充電狀態(tài)SOCv ；以及 在期望的時(shí)間段內(nèi)判斷所述電池的電流狀態(tài)，并使用所述SOCv和所述SOCi中的至少 一個(gè)來(lái)設(shè)置所述電池的SOC。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一臨界值是各SOC計(jì)算周期中SOC的最 大變化值，并且根據(jù)電流極限值還設(shè)置為各種值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述算法是 SOC (n+1) = SOC (n) + ASOCi+gainX Δ SOC,-SOC(n+1)當(dāng)前時(shí)間所述電池的SOC -SOC (η)前一時(shí)間所述電池的SOC -Δ SOCi = I(n+l)*Ts/Capa*100%I (n+1)是當(dāng)前時(shí)間的電流值，而Ts是電流取樣周期，并且Capa是所述電池的額定容量 -0(% /100msec) < gain < 0. 1(% /100msec)。
16.一種計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)記錄用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1 至15中任意一項(xiàng)所述的方法的程序。
17.一種電池管理系統(tǒng)，該電池管理系統(tǒng)包括電池信息獲取部，其測(cè)量所述電池的電流、電壓和溫度并獲取電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和溫 度數(shù)據(jù)；電流累積部，其通過(guò)累加所述電流數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算基于電流的充電狀態(tài)SOCi ； OCV計(jì)算部，其使用由電路簡(jiǎn)單地表示所述電流數(shù)據(jù)、所述電壓數(shù)據(jù)和所述電池的等效 電路模型，來(lái)計(jì)算開(kāi)路電壓OCV ；SOCv估計(jì)部，其使用所述溫度數(shù)據(jù)和所述OCV來(lái)估計(jì)基于電壓的充電狀態(tài)SOCv ；以及SOC設(shè)置部，其在期望的時(shí)間段內(nèi)判斷所述電池的電流狀態(tài)，并使用所述SOCv和所述 SOCi中的至少一個(gè)來(lái)設(shè)置所述電池的S0C。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池管理系統(tǒng)，該電池管理系統(tǒng)還包括低通濾波部，該低 通濾波部使用低通濾波器，對(duì)所述電流數(shù)據(jù)和所述電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，其中，所述OCV計(jì)算部將經(jīng)所述低通濾波部濾波后的所述電流數(shù)據(jù)和所述電壓數(shù)據(jù)應(yīng) 用于所述等效電路模型和自適應(yīng)數(shù)字濾波器，計(jì)算在所述等效電路模型中使用的參數(shù)；以 及然后使用所述參數(shù)來(lái)計(jì)算所述0CV。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述低通濾波器是三階低通濾波器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述等效電路模型由使用電阻參數(shù) R、電流參數(shù)I、電容參數(shù)C、端子電壓參數(shù)V和VOC參數(shù)Vo的電路來(lái)表示。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述自適應(yīng)數(shù)字濾波器持續(xù)地更新 在所述等效電路模型中使用的所述參數(shù)的值。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池管理系統(tǒng)，其中，如果在所述期望的時(shí)間段內(nèi)所述電 池處于低電流狀態(tài)，則將所述SOCv設(shè)置為所述電池的SOC ；以及在其他狀態(tài)下將所述SOCi 設(shè)置為所述電池的S0C。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述期望的時(shí)間段是20至60秒，并 且低電流標(biāo)準(zhǔn)為2A。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述等效電路模型的積分模型替代 所述等效電路模型。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述SOC設(shè)置部在所述期望的時(shí)間段 內(nèi)判斷所述電池的電流狀態(tài)，并且使用所述SOCv和所述SOCi中的至少一個(gè)來(lái)測(cè)量所述電 池的目標(biāo)SOC ；計(jì)算Δ S0C,該Δ SOC為當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo)SOC與前一時(shí)間的SOC之間的 差；將所述Δ SOC與第一臨界值進(jìn)行比較；如果所述Δ SOC大于所述第一臨界值，則根據(jù)預(yù) 定的算法更新當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo)S0C，并接著將更新后的目標(biāo)SOC設(shè)置為當(dāng)前時(shí)間所述 電池的SOC ；并且如果所述Δ SOC不大于所述第一臨界值，則將當(dāng)前時(shí)間的所述目標(biāo)SOC設(shè) 置為當(dāng)前時(shí)間所述電池的S0C。
26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述第一臨界值是各SOC計(jì)算周期中 SOC的最大變化值，并且根據(jù)電流極限值還設(shè)置為各種值。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電池管理系統(tǒng)，其中，所述算法是SOC (n+1) = SOC (n) + AS0Ci+gainX Δ SOC,-SOC(n+1)當(dāng)前時(shí)間所述電池的SOC-SOC(η)前一時(shí)間所述電池的SOC-Δ SOCi = I(n+l)*Ts/Capa*100%I (n+1)是當(dāng)前時(shí)間的電流值，而Ts是電流取樣周期，并且Capa是所述電池的額定容量-0(% /100msec) < gain < 0. 1(% /100msec)。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)使用等效電路模型根據(jù)電池管理系統(tǒng)中的條件來(lái)選擇SOCi(基于電流的充電狀態(tài))或SOCv(基于電壓的充電狀態(tài))作為電池的SOC(充電的狀態(tài))的方法及裝置。在本發(fā)明中，在電池管理系統(tǒng)中測(cè)量電池的SOC的方法的特征在于，包括以下步驟通過(guò)測(cè)量電池的電流、電壓和溫度獲得電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)；通過(guò)累加所述電流數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算SOCi；使用通過(guò)電路簡(jiǎn)單地表示所述電流數(shù)據(jù)、所述電壓數(shù)據(jù)和所述電池的等效電路模型來(lái)計(jì)算開(kāi)路電壓；使用所述溫度數(shù)據(jù)和所述開(kāi)路電壓來(lái)計(jì)算SOCv；以及基于對(duì)特定時(shí)間間隔內(nèi)車(chē)輛的電流狀態(tài)的判斷，通過(guò)使用所述SOCv和SOCi來(lái)選擇所述SOCv和SOCi中的至少一個(gè)作為電池的SOC。
文檔編號(hào)G01R31/36GK101971043SQ200980108553
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者林載煥, 金珊善, 韓世炅 申請(qǐng)人:Sk能源株式會(huì)社