CN100541969C

CN100541969C - 用于补偿电池充电状态的方法和使用该方法的电池管理***

Info

Publication number: CN100541969C
Application number: CNB2006101680046A
Authority: CN
Inventors: 徐世旭; 尹韩硕; 林启钟
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung Huanxin Xi'an Power Battery Co ltd
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: EP1801604A3; US7728555B2; EP1801604B1; CN1988314A; US20070139015A1; EP1801604A2; DE602006003401D1; KR100669475B1

Abstract

本发明涉及一种用于使用电能的车辆的充电状态(SOC)补偿方法以及使用所述SOC补偿方法的电池管理***。为确定电池的SOC，使用电池的充电和放电电流来计算电池的第一SOC和第一对应电压，计算开放电路电压，计算对应于第一电压与开放电路电压之差的积分误差，当该积分误差大于第一阈值时，在第一SOC上加上SOC补偿因子，而当该积分电压小于第二阈值时，从第一SOC中减去SOC补偿因子。

Description

用于补偿电池充电状态的方法和使用该方法的电池管理***

技术领域

本发明涉及一种电池管理***。更具体地，本发明涉及一种用于对使用电能的车辆所用电池的充电状态(SOC)进行补偿的充电状态补偿方法，和使用所述充电状态补偿方法的电池管理***。

背景技术

使用汽油或重油内燃机的车辆已经导致了严重的空气污染。为减少空气污染，近年来已进行了各种努力来发展电动或混合动力车辆。

电动车辆使用由电池输出电能来进行工作的电池发动机。电动车辆主要使用包括由多个可再充电/可放电的次级单位(secondary cell)所形成的电池组的电池。因此，其没有排放气体并且噪音较小。

混合动力车辆通常是指汽油-电力混合动力车辆，其使用汽油来驱动内燃机并使用电池来驱动电力发动机。近年来，已经开发出同时使用内燃机和燃料电池的混合动力车辆和同时使用电池和燃料电池的混合动力车辆。燃料电池通过在持续供应氢气和氧气时产生化学反应来直接获取电能。

当来自引擎的功率输出大于驱动车辆所需的功率时，使用电能的车辆将由于运转发电机所剩余的功率充入到电池中。而当来自引擎的输出较低时，车辆使用电池功率来输出功率以运转发动机。在此期间，所述电池放电。

由于电池性能直接影响使用电能的车辆，因此，每个电池单位均需要良好的性能。而且，需要提供电池管理***，用于测量电池的总体电压和电流，以有效管理每个电池单位的充电/放电操作。

相应地，传统的电池管理***(BMS)检测可再充电电池的电压、电流和温度，以估计电池的SOC，并控制该SOC以最优化燃料消耗效率。

为了在车辆加速过程中执行稳定的功率辅助操作以用于驱动用在车辆中的发动机，和在车辆减速过程中执行稳定的能量恢复操作(再生制动)，BMS控制电池的SOC水平。控制所述SOC水平，从而防止SOC水平接近70％时电池过充电，并防止SOC水平接近50％时电池过放电。也就是说，所述BMS将SOC水平控制在50-70％之间的范围内。

为了控制SOC水平，需要对电池的充电和放电的SOC水平进行基本上准确的估计。

用于估计SOC水平的传统方法分为：使用积分电流的SOC估计方法和使用开放电路电压(OCV)的SOC估计方法。在使用积分电流的SOC估计方法中，测量充电和放电电流值，将通过将测量的电流值与充电效率相乘而获得的值在预定的时间段上进行积分，以计算电池的积分充电容量，并基于该积分充电容量来估计SOC水平。所述充电和放电电流为：在电池正在被充电期间或电池正在被放电期间由电池产生的电流。

在使用OCV的SOC估计方法中，测量和存储包括充电和放电电流以及对应于所述充电和放电电流的可再充电电池终端电压的一对数据。多组包括电压V-电流I的成对数据，使用曲线拟合的最小二乘法而被拟合为曲线。对应于零电流值的电压值V₀，即V-I线的V截距，被计算作为对应于零电流的OCV。最后，基于电池的OCV估计SOC水平。

不过，在使用积分电流方法的SOC估计方法中，由于对电流值进行积分所需的充电效率取决于SOC水平、电流值和温度，因此，难以检测适用于不同条件下的充电效率。而且，当电池未被使用时也难以计算自放电状态。

进一步地，随着时间的流逝，在使用积分电流的SOC估计方法中，SOC的实际值与估计值之间的差值会增大，从而可能无法准确地估计SOC水平。

发明内容

本发明的实施例提供一种SOC补偿方法，用于补偿电池的估计SOC，使得可通过存在误差的估计SOC来获得基本上准确的SOC。

本发明的实施例提供一种BMS，用于当由电池的积分容量估计的SOC估计中的误差超过阈值时补偿电池估计SOC，并对于车辆的引擎控制单元(ECU)提供更准确的电池SOC估计。

本发明的一个实施例提供一种用于在电池管理***中补偿电池的SOC的SOC补偿方法。在该SOC补偿方法中，a)使用电池的充电和放电电流，来计算电池的第一SOC和对应于所述第一SOC的第一电压；b)使用所述电池的充电和放电电流、所述电池的电压和所述电池的内部电阻，计算所述电池的开放电路电压；c)计算对应于所述第一电压与所述开放电路电压之差的积分误差；d)确定所述积分误差是否在预定的有效范围之内；和e)当所述积分误差处于所述预定的有效范围之外时，在所述第一充电状态中加上SOC补偿因子(这里，SOC补偿因子根据积分误差是否上超(exceed)或下超(below)所述有效范围来设置)，以补偿第一SOC，使得所述补偿后的SOC处于对应于所述预定的有效范围的充电状态范围之内。SOC补偿因子可以在第一SOC中被加上或减去。

在一个实施例中，在d)中，确定所述积分误差是否大于预定有效范围的第一阈值；并当所述积分误差不大于所述第一阈值时，确定所述积分误差是否小于第二阈值。在一个可选方案中，当积分误差大于第一阈值时，指示积分误差大于第一阈值，而当积分误差小于第二阈值时，指示积分误差小于第二阈值，并且当所述积分误差不大于所述第一阈值且不小于所述第二阈值时，指示为正常的状态。

在一个实施例中，在e)中，当所述积分误差大于所述第一阈值时，通过使用所述第一SOC补偿因子来补偿所述SOC；并且当所述积分误差小于所述第二阈值时，通过所述第二SOC补偿因子来补偿所述SOC。

在一个实施例中，所述第一阈值为正值，而所述第二阈值为负值，并且所述第一阈值与所述第二阈值具有相同的绝对值。所述第一充电状态补偿因子的绝对值大于所述第二充电状态补偿因子的绝对值。

在一个实施例中，在a)中，通过使用电池的充电和放电电流的方法，来测量积分电流，计算对应于所述测量的积分电流的所述第一SOC，并且将所述第一SOC应用于预定的OCV表，以获取所述第一电压。

本发明的一个实施例提供了一种用于电池管理***的驱动方法，该电池管理***连接到使用电能的车辆的ECU，根据所述驱动方法：a)测量电池的充电和放电电流，和电池的电压；b)使用所述电池的充电和放电电流，来计算第一SOC和对应于所述第一SOC的第一电压；c)使用所述电池的充电和放电电流、所述电池的电压和所述电池的内部电阻，来计算所述电池的开放电路电压；d)计算对应于所述第一电压与所述开放电路电压之差的积分误差；e)确定所述积分误差是否在预定有效范围之内；f)当所述积分误差处于所述预定的有效范围之外时，SOC补偿因子(这里，SOC补偿因子是根据积分误差是否上超或下超有效范围来确定)被加到所述第一SOC上来补偿所述第一SOC，使得所述补偿后的SOC处于对应所述预定有效范围的充电状态范围之内；和g)将所述补偿后的充电状态输出到EUC作为电池的当前SOC。

在一个实施例中，在e)中，确定所述积分误差是否大于所述预定有效范围的第一阈值；当所述积分误差不大于所述第一阈值时，确定所述积分误差是否小于第二阈值。在一个可选方案中，当所述积分误差大于所述第一阈值时，指示所述积分误差大于所述第一阈值；当所述积分误差小于所述第二阈值时，指示所述积分误差小于所述第二阈值；并且当所述积分误差不大于所述第一阈值并且不小于所述第二阈值时，指示为正常状态。

在一个实施例中，在f)中，当所述积分误差大于所述第一阈值时，通过使用第一SOC补偿因子来补偿所述SOC；和当所述积分误差小于所述第二阈值时，通过使用第二SOC补偿因子来补偿所述SOC。

在一个实施例中，所述第一阈值为正值，而所述第二阈值为负值，并且所述第一阈值与所述第二阈值具有相同的绝对值。所述第一充电状态补偿因子大于所述第二充电状态补偿因子。

在一个可选方案中，在b)中，通过使用所述电池的充电和放电电流的电流积分方法来测量积分电流；计算对应于所测量的积分电流的第一SOC；并且将测量的第一SOC应用于预定的OCV表，来计算所述第一电压。

根据本发明的实施例的电池管理***，管理电池并将所述电池的SOC输出到适用于使用电能的车辆的ECU。所述电池管理***包括：积分SOC计算器、积分电压计算器、开放电路电压计算器、有效范围确定单元、SOC补偿单元和SOC输出单元。积分SOC计算器使用电池的充电和放电电流来计算第一SOC。积分电压计算器计算对应于第一SOC的积分电压。开放电路电压计算器使用所述电池的电压、所述电池的充电和放电电流和所述电池的内部电阻，来计算开放电路电压。有效范围确定单元使用所述积分电压与所述开放电路电压来计算积分误差，确定所述积分误差是否在预定有效范围之内，并输出有效范围上超信号和有效范围下超信号。SOC补偿单元当接收到所述有效范围上超信号时使用第一SOC补偿因子补偿所述第一SOC，而当接收到所述有效范围下超信号时使用不同于所述第一SOC补偿因子的第二SOC补偿因子来补偿所述第一SOC，使得补偿后的SOC处于对应于所述预定的有效范围的SOC范围之内。SOC输出单元将所述SOC补偿单元的输出输出到所述ECU，作为所述电池的当前SOC。

在一个实施例中，有效范围确定单元当所述积分误差大于第一阈值时输出所述有效范围上超信号；当所述积分误差小于第二阈值时输出所述有效范围下超信号；当所述积分误差不大于所述第一阈值并且不小于所述第二阈值时输出正常状态信号。

在一个实施例中，当被告知所述积分误差处于正常状态时，所述SOC输出单元向所述ECU输出所述第一SOC作为所述电池的当前SOC。

在一个实施例中，第一阈值为正值，第二阈值为负值。第一阈值与第二阈值具有相同的绝对值。第一SOC补偿因子的绝对值大于第二SOC补偿因子的绝对值。

在一个实施例中，所述积分SOC计算器利用使用电池的充电和放电电流的电流积分方法来测量积分电流，计算对应于所述测量的积分电流的第一SOC；和将第一SOC应用于预定的OCV表来计算所述第一电压。

附图说明

图1显示了根据本发明的示例性实施例的使用电能的车辆***的结构的示意图。

图2显示了图1中车辆***的BMS的主控制单元(MCU)的结构的示意图。

图3显示了表示电池OCV作为电池SOC的函数的曲线，其对应于OCV相对于SOC的表，其中OCV以伏特(V)为单位，而SOC为百分数值。

图4显示了根据本发明的实施例的表示用于电池的SOC补偿方法的流程图。

具体实施方式

对于根据本发明的示例性实施例的电池的SOC补偿方法以及使用所述SOC补偿方法的电池管理***，参照附图进行描述。

如图1所示，所示车辆***包括BMS 1、电池2、电流传感器3、冷却风扇4、保险丝5、主开关6、ECU 7、转换器(inverter)8、和电动发电机(moter generator)9。

电池2包括多个子组2a-2h，每个子组具有多个相互串联连接的电池单位。电池2还包括第一输出端2_out1、第二输出端2_out2、和设置于子组2d与子组2e之间的安全开关2_sw。一个示例性实施例显示，其中包括8个子组2a-2h，而每个子组显示为一组电池单位(cell)。不过本发明并不仅限于所示的示例性实施例。当对电池执行维护和其他不同的操作时或当更换电池时，安全开关2_sw被手动打开或关闭(on/off)，以保证工人的安全。在本发明的第一示例性实施例中，安全开关2_sw被设置于子组2d与子组2e之间，不过，在其他实施例中，所示安全开关的位置也可以改变。第一输出端2_out1和第二输出端2_out2被连接到转换器8。

电流传感器3测量电池2的输出电流值，并将测量的输出电流值输出到BMS 1的传感单元10。电流传感器3可为使用霍尔(Hall)元件来测量电流值的霍尔电流变基压器，并输出对应于所测量的电流值的模拟电流信号。

冷却风扇4响应由BMS 1提供的控制信号来去除由于电池2的充电和放电而产生的热量。对电池进行冷却，减少或防止了由于温度升高而导致的电池2的损坏，并从而减轻了充电或放电效率的恶化。

保险丝5防止了电池2的电路断路或短路可能导致的过流(overflowing)电流传送到BMS 1并传送回电池2。当产生过电流时，保险丝5断开连接以阻断电流。

当出现过电压、过电流、高温或类似的不希望发生的状况时，主开关6响应由BMS 1提供的控制信号或由ECU 7提供的控制信号，来打开或关闭电池2。

BMS 1包括传感单元10、主控制单元(MCU)20、内部动力提供器30、单位均衡单元40、存储单元50、通讯单元60、保护电路单元70、启动重置(power-on reset)单元80、和外部接口90。

传感单元10测量电池总体电流、电池总体电压、每个电池单位的电压、每个电池单位的温度、和周边温度，将测量的值转换为数字数据，并将所述数字数据传送到MCU 20。

MCU 20基于所述电池总体电流、电池总体电压、每个电池单位的电压、每个电池单位的温度和周边温度，估计SOC和电池2的健康状态(SOH)。MCU 20然后产生电池2的状态的信息，并将所产生的信息传送到ECU 7。相应地，车辆的ECU 7基于由MCU 20传送来的SOC和SOH对电池2进行充电和放电。

内部动力供应器30通过使用备份电池来向BMS 1供应动力。单位均衡单元40对于每个单位的充电状态进行均衡。也就是说，充电充足的单位被放电，而具有相对较低电量的单位被进一步充电。

存储单元50当BMS 1的电源关闭时存储SOC和SOH数据的当前值。可使用电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)以实现存储单元50。通讯单元60与车辆的ECU 7进行通讯。

保护电路单元70使用稳定器(firmware)保护电池2免受冲击、过流电流、和低电压。启动重置单元80当BMS 1的电源打开时重启整个***。外部接口90将用于BMS的辅助装置，例如冷却风扇4和主开关6，连接到MCU 20。不过，本发明并不仅限于所示的示例性实施例，即包括冷却风扇4和主开关6作为BMS的辅助装置，而是可以包括其他的或更多的BMS的辅助装置。

ECU 7基于来自加速器或启动器(break)的信息还基于车辆速度，来确定转矩状态，并控制电动发电机9的输出，使得该输出对应于所述转矩的信息。ECU 7控制转换器8的开关操作，而转换器8则控制电动发电机9的输出。此外，ECU 7通过通讯单元60接收来自MCU 20的电池2的SOC，并将电池2的SOC水平控制为目标水平(例如55％)。

例如，当由MCU 20传送来的SOC水平低于55％时，ECU 7控制转换器8的开关而向电池2输出功率以对电池2充电。在这种情况下，每个子组中的电池电流I具有负值(-)。而当所述SOC水平高于55％时，ECU 7控制转换器8的开关而向电动发电机9输出功率从而使电池2放电。在这种情况下，所述电池电流I具有正值(+)。

转换器8响应ECU 7的控制信号来控制电池2充电或放电。

电动发电机9基于由ECU 7传送来的转矩信息而使用电池电能来驱动车辆。

相应地，由于ECU 7通过基于SOC水平来对电池2进行充电和放电，从而防止电池2被过充电或过放电，因此，电池2可被有效使用更长的时间。不过，当电池被安装在车辆上时，难以测量电池2的实际SOC水平。因此，BMS 1需要使用由传感单元10所传感的电池电流或电池电压，来估计具有基本精度的SOC水平，并将所估计的SOC传送到ECU 7。

用于输出SOC水平的MCU，现在将进行更详细的描述。图2显示了BMS 1的MCU 20的结构的示意图。

如图2所示，MCU 20包括积分SOC计算器21、积分电压计算器22、开放电路电压计算器23、有效范围确定单元24、SOC补偿单元25、和SOC输出单元26。

积分SOC计算器21采用了SOC估计方法来使用电池的积分容量计算电池的SOC水平。例如，积分SOC计算器21测量和确定由传感单元10所提供的充电和放电电流水平。在一个实施例中，当电池2被充电时电流值为正值，而当电池2被放电时电流值为负值。当确定所述SOC水平时，积分SOC计算器21将所述电流值乘以充电效率，将所述电流值与充电效率相乘的乘积在预定的时间段上进行积分，以计算电池的积分容量，并基于所述的积分容量来计算SOC水平。

积分SOC计算器21将充电或放电电流与时间增量的乘积(I×Δt)加到先前的集成SOC水平上，从而计算出更新的SOC水平，其被提供以作为当前的积分SOC，具体为：

当前集成SOC＝先前集成SOC+(I×Δt)

其中，I表示所测量的电流，而时间增量Δt表示从先前周期到当前周期的时间(Δt通常为控制循环的1个周期时间)。

积分电压计算器22将当前的积分SOC水平存储于OCV表中，并使用该OCV表来计算接收自积分SOC计算器21的对应于当前积分SOC水平的积分电压Vsoc。所述OCV表将自下文中参照图3进行描述。

开放电路电压计算器23使用整体电池电流、整体电池电压、单位电压、单位温度、和周边温度，并计算电池开放电路电压V₀的当前值。

开放电路电压V₀对应于当电池的SOC水平基本上为零时的电池开放电路电压。开放电路状况对应于基本上零电流的状况。

开放电路电压V₀通过从电池输出电压中加上在内部电池电阻R中的电压降而获得。

开放电路电压计算器23使用接收的电压、电流和温度来计算电池的内部电阻R。此后，开放电路电压计算器23通过由传感单元10输出的电池电压V计算开放电路电压V₀，其中使用公式：V₀＝V+R×I。

有效范围确定单元24确定从积分SOC计算器21中输出的积分SOC中是否存在误差，并确定所述误差是否处于所允许的SOC范围之内。相应地，有效范围确定单元24接收从积分电压计算器22输出的积分电压Vsoc和从开放电路电压计算器23输出的开放电路电压V₀，通过同时接收的积分电压Vsoc与开放电路电压V₀之间的差值，计算误差成分(在下文中称为“积分误差”)，并将计算出的积分误差与预定的有效范围进行比较。

所述积分误差ΔV₀通过下面的公式1来计算：

ΔV₀＝Vsoc-V₀ 公式1

相应地，积分误差ΔV₀当积分电压Vsoc大于开放电路电压V₀时具有正值，而当积分电压Vsoc小于开放电路电压V₀时具有负值。

在有效范围确定单元24中，预定的有效范围被设置为-α＜ΔV₀＜α。在下文中，α将被称为最大阈值而-α将被称为最小阈值，最小阈值具有负值。

相应地，有效范围确定单元24确定积分误差ΔV₀是否处于有效范围之内，积分误差ΔV₀是否大于最大阈值α，或积分误差ΔV₀是否小于最小阈值-α。当积分电压Vsoc大于开放电路电压V₀时，积分误差ΔV₀大于α，而当积分电压Vsoc小于开放电路电压V₀时，积分误差ΔV₀小于-α。随后，有效范围确定单元24根据所确定的结果改变其输出，并向SOC补偿单元25提供输出。

SOC补偿单元25根据有效范围确定单元24的输出，来确定是否对于接收自积分SOC计算器21的积分SOC进行补偿。SOC补偿单元25当确定应该补偿所述积分SOC时，其可随后使用对应于所述积分误差的预定的SOC补偿因子来补偿所述SOC。从SOC补偿单元25获得的积分SOC可被称为补偿后的SOC。

也就是说，当积分误差ΔV₀未处于所述有效范围之内并大于最大阈值α时，SOC补偿单元25通过从所述积分SOC中减去第一SOC补偿因子ε来执行补偿；而当积分误差ΔV₀小于最小阈值-α时，SOC补偿单元25通过在所述积分SOC中加上第二SOC补偿因子β来执行补偿。

在此，第一SOC补偿因子ε不同于第二SOC补偿因子β。更具体地，第一SOC补偿因子被设置为大于第二SOC补偿因子，或ε＞β。

当V₀的实际值大于积分电压Vsoc而V₀的实际值未得到正确地估计时，出现了问题。在这种情况下，积分误差ΔV₀可能不呈现它实际应呈现的负值，并且当实际剩余的SOC未足够低时，所述SOC可被显示为足够。

SOC输出单元26将由SOC补偿单元25提供的所述SOC水平输出到ECU 7。SOC的初始值随后被重置，以使所述***准备下一轮的SOC估计和补偿。

图3显示了表示了对应于OCV和SOC的表的OCV与SOC之间关系的曲线。使用建立了OCV值与SOC值之间对应关系的表中的数值，绘制相对于电池充电状态的电池开放电路电压。如图3所示，通过使用开放电路电压相对于充电状态的曲线，可获得对应于给定开放电路电压的充电状态。因此，当提供了开放电路电压时，可从图3的曲线得出对应的电池充电状态。相反地，当提供了充电状态时，可以获得电池的开放电路电压。例如，当提供了积分电压Vsoc或开放电路电压V₀时，其相应的积分SOC的SOC值和估计的流变基SOC可以从所示曲线中得出。相反地，当提供了积分SOC或估计的流变基SOC时，可从所示曲线中得出电压Vsoc和V₀。

根据本发明的实施例的SOC补偿方法，现在将参照图4来进行描述，其中，图4显示了表示电池充电状态补偿方法的流程图。

在步骤S401中，积分SOC计算器21在预定的时间段上对接收自传感单元10的电流值进行积分以确定积分电流，通过使用所述积分电流来计算积分SOC，并将所述积分SOC的计算值提供给积分电压计算器22和SOC补偿单元25。

在可与步骤S401同时进行的步骤S402中，开放电路电压计算器23使用电池整体电流、电池整体电压、每个电池单位电压、每个电池单位温度、和周边的温度，来确定电池的内部电阻R和通过电池的电流I，并根据公式V₀＝V+R×I来计算开放电路电压V₀，其中V为传感的电池整体电压。

开放电路电压计算器23将计算的开放电路电压V₀提供给有效范围确定单元24。

在步骤S403中，当接收到所述积分SOC时，积分电压计算器22使用所接收的积分SOC来确定来自所存储的OCV表的积分电压Vsoc，并将所述积分电压Vsoc提供给有效范围确定单元24。

在步骤S404中，有效范围确定单元24从同时输入的积分电压Vsoc中减去开放电路电压V₀，并计算积分误差ΔV₀。

在步骤S405中，有效范围确定单元24通过确定积分误差ΔV₀是否大于最大阈值α，而将积分误差ΔV₀与有效范围[-α，α]进行比较。

如果在步骤S405中确定了积分误差ΔV₀大于最大阈值α，则有效范围确定单元24将正超出信号输出到SOC补偿单元25，而流程转向步骤S406。

在步骤S406中，响应于所述的正超出信号，SOC补偿单元25通过从接收自积分SOC计算器21的积分SOC中减去SOC补偿因子ε(即，补偿后的积分SOC＝积分SOC-ε)来执行所述SOC补偿。SOC补偿单元25将结果产生的补偿后的积分SOC提供给SOC输出单元26。所述补偿后的积分SOC也可称为补偿后的SOC。

如果在步骤S405中确定了积分误差ΔV₀小于最大阈值α，则流程转向步骤S407。

在步骤S407中，有效范围确定单元24将积分误差ΔV₀与最小阈值-α进行比较，并确定积分误差ΔV₀是否小于最小阈值-α。

如果在步骤S407中确定积分误差ΔV₀小于最小阈值-α，则有效范围确定单元24将负超出信号输出到SOC补偿单元25，而流程转向步骤S408。

在步骤S408中，响应于所述的负超出信号，SOC补偿单元25通过在接收自积分SOC计算器21的积分SOC中加上SOC补偿因子β(即，补偿后的积分SOC＝积分SOC+β)来执行所述SOC补偿。SOC补偿单元25将结果产生的补偿后的积分SOC提供给SOC输出单元26。另外，所述补偿后的积分SOC也可称为补偿后的SOC。

此外，当在步骤S407中确定了积分误差ΔV₀不小于最小阈值-α时，则有效范围确定单元24确定电池的充电状态为正常，并将正常信号输出到SOC补偿单元25。其结果是，SOC补偿单元25将所述的积分SOC从积分SOC计算器21提供到SOC输出单元26，而未进行补偿。

有效范围确定单元24和SOC补偿单元25的操作现在将参照图3进行描述。当如图3的曲线中所示的积分误差ΔV₀的范围处于有效范围[-α，α]之内而积分SOC处于相应的SOC有效范围ΔSOC之外时，则从所述积分SOC中减去ε，或加上β，使得所述积分SOC与估计的流变基SOC之间的差值移回到对应于ΔV₀的所述SOC有效范围ΔSOC之内。

在此，ε和β值用来当所述积分SOC与估计的流变基SOC之间的差值超过设定误差时补偿所述积分SOC，从而将所述积分SOC引入对应于积分误差ΔV₀的有效范围[-α，α]的SOC有效范围ΔSOC中。有必要进行补偿，这还因为使用电流积分方法用于估计SOC的误差随着时间的流逝而增加，而且，对应于在较长时间段上进行积分的电流而获取所述积分SOC。

因此，在设置第一SOC补偿因子ε和第二SOC补偿因子β的过程中，当用于补偿的时间周期间隔被设置得较长时，ε和β的值被设置为相对较高。相反地，当用于补偿的时间间隔被设置得较短时，ε和β的值被设置为相对较低。

因为SOC的积分误差随着积分时间的增加而增大，所以SOC补偿因子可被设置为根据SOC积分时间而增大。

上述方法和设备不仅可通过本发明的示例性实施例来实现，而且也可以考虑通过用于实现若干功能的程序来实现，所述功能对应于本发明的示例性实施例的结构，或者，通过用于记录所述程序的记录介质来实现。

如上所述，根据本发明的一个示例性实施例，流变基SOC的实际值与估计值之间的差值，通过使用电池的积分电流随着时间的流逝而产生。所述这两种充电状态之间的差值，通过得出电池的积分电压与开放电路电压之间的差值来确定。然后对于积分的充电状态进行补偿，以将估计充电状态与积分充电状态之间的差值保持在允许的范围之内。因此，可以基本准确地检测出电池的SOC。

此外，由于提供了积分误差的允许的范围，因此，***处理不会过载。

进一步地，非对称地提供了补偿因子，以防止所述积分误差的不准确的估计影响所述SOC的补偿。采取这种安全措施是因为，实际的开放电路电压V₀经常被估计过高，而用于计算积分误差的估计的开放电路电压大于开放电路电压的实际值。那么，结果产生的积分误差比其实际值正向更小或负向更大。对应于计算实际开放电路电压中的误差，估计的流变基SOC水平错误地呈现为高于对应于开放电路电压的实际SOC水平的情况，相比于其错误地呈现为低于实际SOC值的情况，是更经常出现的。因此，如果积分SOC正向超出(above)所述SOC有效范围，则通过减去较大的补偿因子(ε)将其拉回，而当积分SOC负向超出(below)所述SOC有效范围，则通过加上较小的补偿因子(β)将其推前。

虽然本发明已经结合目前被认为是实用的示例性的实施例进行了描述，但应理解的是，本发明并不仅限于所公开的实施例，而是与此相反，本发明旨在涵盖包含于所附权利要求书及其等同者的精神和范围内的各种修改和等同设置。

Claims

1、一种用于补偿电池的充电状态的充电状态补偿方法，所述补偿方法包括：

a)使用电池的充电和放电电流，来计算电池的第一充电状态和对应于所述第一充电状态的第一电压；

b)使用所述电池的充电和放电电流、所述电池的电压和所述电池的内部电阻，根据公式V₀＝V+R×I来计算所述电池的开放电路电压，其中V₀为所述电池的开放电路电压，V为所述电池的电压，R为所述电池的内部电阻，I为所述电池的充电和放电电流；

c)计算对应于所述第一电压与所述开放电路电压之差的积分误差；

d)确定所述积分误差是否在预定的有效范围之内；和

e)当所述积分误差处于所述预定的有效范围之外时，在所述第一充电状态中加上充电状态补偿因子，以获得补偿后的充电状态，使得所述补偿后的充电状态处于对应于所述预定的有效范围的充电状态范围之内。

2、根据权利要求1所述的充电状态补偿方法，其中所述d)包括：

确定所述积分误差是否大于第一阈值；和

当所述积分误差不大于所述第一阈值时，确定所述积分误差是否小于第二阈值；

其中所述第一阈值和所述第二阈值为所述预定的有效范围的极限值，且

其中当所述积分误差不大于所述第一阈值并且不小于所述第二阈值时，确定为正常的状态。

3、根据权利要求2所述的充电状态补偿方法，其中所述e)包括：

当所述积分误差大于所述第一阈值时，所述充电状态通过第一充电状态补偿因子来进行补偿；和

当所述积分误差小于所述第二阈值时，所述充电状态通过第二充电状态补偿因子来进行补偿。

4、根据权利要求2所述的充电状态补偿方法，其中，所述第一阈值为正值，而所述第二阈值为负值。

5、根据权利要求3所述的充电状态补偿方法，其中，所述第一阈值与所述第二阈值具有相同的绝对值。

6、根据权利要求3所述的充电状态补偿方法，其中所述第一充电状态补偿因子的绝对值大于所述第二充电状态补偿因子的绝对值。

7、根据权利要求1所述的充电状态补偿方法，其中所述a)包括：

使用所述电池的充电和放电电流，来测量积分电流；

计算对应于所述积分电流的所述第一充电状态；和

将所述第一充电状态应用于预定的开放电路电压表，以计算所述第一电压。

8、一种用于电池管理***的驱动方法，所述电池管理***连接到使用电能的车辆的引擎控制单元，所述驱动方法包括：

a)测量电池的充电和放电电流，和电池的电压；

b)使用所述电池的充电和放电电流，来计算第一充电状态和对应于所述第一充电状态的第一电压；

c)使用所述电池的充电和放电电流、所述电池的电压和所述电池的内部电阻，根据公式V₀＝V+R×I来计算所述电池的开放电路电压，其中V₀为所述电池的开放电路电压，V为所述电池的电压，R为所述电池的内部电阻，I为所述电池的充电和放电电流；

d)计算对应于所述第一电压与所述开放电路电压之差的积分误差；

e)确定所述积分误差是否在预定的有效范围之内；

f)当所述积分误差处于所述预定的有效范围之外时，通过将所述第一充电状态加上充电状态补偿因子来补偿所述充电状态，以获取补偿后的充电状态，使得所述补偿后的充电状态处于对应于所述预定的有效范围的充电状态范围之内；和

g)将所述补偿后的充电状态输出到所述引擎控制单元作为所述电池的当前充电状态。

9、根据权利要求8所述的驱动方法，其中所述e)包括：

确定所述积分误差是否大于第一阈值；

当所述积分误差大于所述第一阈值时，指示所述积分误差大于所述第一阈值；

当所述积分误差小于所述第二阈值时，指示所述积分误差小于所述第二阈值；

当所述积分误差不大于所述第一阈值并且不小于所述第二阈值时，指示为正常状态；

其中所述第一阈值和所述第二阈值为所述预定的有效范围的极限值。

10、根据权利要求9所述的驱动方法，其中所述f)包括：

当所述积分误差大于所述第一阈值时，使用第一充电状态补偿因子，来补偿所述充电状态；和

当所述积分误差小于所述第二阈值时，使用第二充电状态补偿因子，来补偿所述充电状态。

11、根据权利要求9所述的驱动方法，其中，所述第一阈值为正值，而所述第二阈值为负值。

12、根据权利要求11所述的驱动方法，其中所述第一阈值与所述第二阈值具有相同的绝对值。

13、根据权利要求10所述的驱动方法，其中，所述第一充电状态补偿因子的绝对值大于所述第二充电状态补偿因子的绝对值。

14、根据权利要求9所述的驱动方法，其中所述b)包括：

通过使用所述电池的充电和放电电流的电流积分方法来测量积分电流；

计算对应于所述积分电流的所述第一充电状态；和

通过将所述第一充电状态应用于预定的开放电路电压表，来计算所述第一电压。

15、根据权利要求9所述的驱动方法，其中在所述g)中，当所指示的为正常状态时，将所述第一充电状态输出到所述引擎控制单元，来作为所述电池的当前充电状态。

16、一种电池管理***，用于管理电池并将所述电池的充电状态输出到使用电能的车辆的引擎控制单元，所述电池管理***包括：

积分充电状态计算器，用于使用电池的充电和放电电流来计算第一充电状态；

积分电压计算器，用于计算对应于所述第一充电状态的积分电压；

开放电路电压计算器，用于使用所述电池的电压、所述电池的充电和放电电流和所述电池的内部电阻，根据公式V₀＝V+R×I来计算开放电路电压，其中V₀为所述电池的开放电路电压，V为所述电池的电压，R为所述电池的内部电阻，I为所述电池的充电和放电电流；

有效范围确定单元，用于使用所述积分电压和所述开放电路电压来计算积分误差，确定所述积分误差是否在预定的有效范围之内，并在所述积分误差大于第一阈值时输出有效范围上超信号，在所述积分误差小于第二阈值时输出有效范围下超信号，其中所述第一阈值和所述第二阈值为所述预定的有效范围的极限值；

充电状态补偿单元，用于当接收到所述有效范围上超信号时使用第一充电状态补偿因子来补偿所述第一充电状态，和当接收到所述有效范围下超信号时使用不同于所述第一充电状态补偿因子的第二充电状态补偿因子来补偿所述第一充电状态，以获得补偿后的充电状态，使得所述补偿后的充电状态处于对应于所述预定的有效范围的充电状态范围之内；和

充电状态输出单元，用于将所述充电状态补偿单元所输出的所述补偿后的充电状态输出到所述引擎控制单元作为所述电池的当前充电状态。

17、根据权利要求16所述的电池管理***，其中，所述有效范围确定单元

当所述积分误差不大于所述第一阈值并且不小于所述第二阈值时输出正常状态信号。

18、根据权利要求16所述的电池管理***，其中当所述积分误差处于既不大于第一阈值也不小于第二阈值的正常状态时，所述充电状态输出单元向所述引擎控制单元输出所述第一充电状态，作为所述电池的当前充电状态。

19、根据权利要求17所述的电池管理***，其中所述第一阈值为正值，而所述第二阈值为负值。

20、根据权利要求19所述的电池管理***，其中所述第一阈值与所述第二阈值具有相同的绝对值。

21、根据权利要求19所述的电池管理***，其中，所述第一充电状态补偿因子的绝对值大于所述第二充电状态补偿因子的绝对值。

22、根据权利要求16所述的电池管理***，其中，所述积分充电状态计算器通过使用所述电池的充电和放电电流的电流积分方法来测量积分电流；计算对应于所述测量的积分电流的所述第一充电状态；并且所述积分电压计算器将所述第一充电状态应用于预定的开放电路电压表来计算所述积分电压。