CN103823184B - 智能型电池传感器及利用反复计算的电池标称容量推定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开智能型电池传感器以及在智能型电池传感器推定标称容量的方法。根据本发明一方面的电池标称容量推定方法，包括：第1阶段，在车辆电池稳定化的第1时间点与第2时间点之间，根据车辆的运行计算累积的所述电池的充电或放电的电流量的第1充电状态变化量（称为，第1SOC变化量）；第2阶段，在所述第1时间点与所述第2时间点，计算根据所述电池两端的开放回路电压差异的第2充电状态变化量（称为，第2SOC变化量）；第3阶段，将所述第1SOC变化量及所述第2SOC变化量的差异（称为，变化量差异）与已设定临界误差值进行比较，根据比较结果推定所述电池的标称容量。

Description

智能型电池传感器及利用反复计算的电池标称容量推定方法
技术领域
本发明涉及智能型电池传感器及在智能型电池传感器推定电池的标称容量的方法，更具体的说，是涉及使用反复计算推定电池的标称容量的技术。
背景技术
现在提供于电池传感器的功能，包括：电压测量功能，测量电池两端电压；电流测量功能，测量电池的输入输出电流；温度测量功能，为了预测电池内部温度，测量电池周边温度等。然后，提供包括：SOC(State Of Charge)(%)，显示电池充电状态；SOH(%)，显示电池状态；SOF(%)，起动时显示电池电压DROP预测电压等的值。
这时，SOC(%)、SOH(%)、SOF(%)等，是以现在安装的电池容量为基准测量的值，为了预备如同更换电池的电池容量变动，提供预测现在安装的电池容量的自我适应(SELF-ADAPTATION)***。
根据提供于现有的电池传感器的自我适应逻辑，利用电池内部电阻值预测电池容量。但是，测量电池的内部电阻值时，以车辆的布局制约条件，是不能根据电线的内部电阻值测量正确的值。由于电池内部电阻值非常小在电池容量不同的情况，具有类似的内部电阻值的情况，存在难以判断对于实际电池容量的自我判断。
这种情况，电池传感器会错误判断电池的标称容量，判断错误的标称容量也会在显示电池充电状态的SOC计算造成误差。根据此，可降低车辆燃比，并且在ISG(Idle Stop &Go)进入条件也会产生错误判断。
发明内容
（要解决的技术问题）
本发明是作为从如上所述的技术背景所提出，其提供目的在于，通过反复计算，正确推定电池标称容量的方法。
（解决问题的手段）
为解决上述问题，根据本发明一方面的电池标称容量推定方法，包括：第1阶段，在车辆电池稳定化的第1时间点与第2时间点之间，根据车辆运行计算累积的所述电池充电或放电的电流量的第1充电状态变化量（称为，第1SOC变化量）；第2阶段，在所述第1时间点与所述第2时间点，计算根据所述电池两端的开放回路电压差异的第2充电状态变化量（称为，第2SOC变化量）；第3阶段，将所述第1SOC变化量及所述第2SOC变化的差异（称为，变化量差异）与已设定临界误差值进行比较，根据比较结果推定所述电池的标称容量。
另外，在本发明的一实施例中，所述第1阶段，包括：计算所述电池的内部电阻(Rdi)的阶段；将计算的内部电阻与已设定内部电阻-电池标称容量关系表进行比较，提取匹配于所述内部电阻的电池标称容量值(CNOM)的阶段；根据以下数学式1，计算累积的所述电池充电或放电的电流量的所述第1SOC变化量的阶段。
数学式1
ΔSOC1：第1SOC变化量，Current：充电或放电的电流量，CNOM：标称容量值
另外，在本发明的一实施例中，所述第2阶段，包括：在所述第1时间点，测量所述电池两端的开放回路电压（称为，第1OCV(Open Circuit Voltage，开路电压)）的阶段；将所述第1OCV与已设定开放回路电压-电池充电状态关系表进行比较，提取匹配于所述第1OCV的第1电池充电状态值的阶段；在所述第2时间点，测量所述电池两端的开放回路电压（称为，第2OCV）的阶段；将所述第2OCV与所述开放回路电压-电池充电状态关系表进行比较，提取匹配于所述第2OCV的第2电池充电状态值的阶段；求所述第1电池充电状态值与所述第2电池充电状态值的差，计算所述第2SOC变化量的阶段。
另外，在本发明的一实施例中，所述第3阶段，包括：比较结果为，所述变化量差异在所述临界误差以下的情况，在所述第1阶段提取的所述标称容量值(CNOM)推定为所述电池的标称容量的阶段；比较结果为，所述变化量的差异超过所述临界误差的情况，在所述标称容量值(CNOM)加减已设定的任意的值，反复执行所述第1至第3阶段的阶段。
另外，所述反复执行的阶段，包括：反复执行所述第1至第3阶段的结果为，反复所述第1至第3阶段的次数，在所述标称容量值(CNOM)的加减所述任意的值的值，直到所述变化量差异满足所述临界误差以下的条件，推定为所述电池的标称容量的阶段。
为解决上述的问题，根据本发明的其他方面的智能型电池传感器，包括：程序，为了控制测量电池两端电压、测量电池输出输入电流、测量电池内部温度、计算电池标称容量；存储器，为了计算所述程序及所述电池标称容量，保存已定义的参数；至少一个的处理器，以所述程序为基础，推定电池的标称容量。
在这里，所述程序，包括：第1命令语，在车辆电池稳定化的第1时间点与第2时间点之间，根据车辆运行计算累积的所述电池充电或放电的电流量的第1充电状态变化量；第2命令语，在所述第1时间点与所述第2时间点，计算根据所述电池两端的开放回路电压的差异的第2充电状态变化量；第3命令语，将所述第1SOC变化量及所述第2SOC变化量的差异（称为，变化量差异）与已设定临界误差值进行比较，根据比较结果推定所述电池的标称容量。
另一方面，根据本发明的一方面的电池标称容量推定方法是，实现为了能在电脑实施的程序，可保存在能够用电脑解读的记录媒体。
（发明的效果）
根据本发明，不仅是电池内部电阻值，在开放电池两端时利用在两端的电压值，通过反复计算推定电池的标称容量，进而具有提高推定的准确度的优点。
附图说明
图1及图2是根据本发明实施例，图示电池标称容量推定方法的流程图。
图3是根据本发明其它实施例，图示智能型电池传感器的内部构成的框图。
具体实施方式
参照附图与详细后述的实施例一起，明确本发明的优点和特征及达成其的方法。但是，本发明并非限定于在以下公开的实施例，而是能够以互不相同的多种形态体现，本实施例仅提供用于使本发明的公开更加完整，使本发明所属技术领域的技术人员能够完全理解本发明的范畴，本发明仅由权利要求项的范畴所定义。另一方面，在本说明书中使用的用语是为了说明实施例，而非为了限制本发明。在本说明书，单数形句子中在没有特别谈及时也包括复数形。在说明书中使用的“包括(comprises)”及/或“包括的(comprising)”谈及的组成构件、阶段、动作及/或构件，不排除一个以上的其他组成构件、阶段、动作及/或构件的存在或追加。
参照附图，将对本发明的优选实施例进行详细说明。
根据本发明一方面的智能型电池传感器，执行测量电池两端电压、测量电池的输入出入电流、测量电池内部温度、计算电池标称容量等的功能。为此，智能型电池传感器构成，包括：程序，为了控制上述功能；存储器，为了计算所述程序及电池标称容量，保存已定义的参数；至少一个的处理器，以所述程序为基础，推定电池的标称容量。
在本发明中，智能型电池传感器使用电池两端的开放回路电压，与在车辆运行时将电池充电或放电的电流值累积的值等，推定电池的标称容量。这时，为了推定标称容量，电池传感器灵活运用保存在存储器的参数，在这里可包括：记录对于电池内部电阻与电池标称容量之间关系的信息的表；记录对于电池开放回路电压与电池充电状态之间的关系的信息的表等。
以下，参照图1及图2，说明智能型电池传感器的至少一个的处理器执行的电池标称容量推定方法。图1及图2是根据本发明实施例，图示电池标称容量推定方法的流程图。
如图1图示，在阶段S11判断车辆电池是否稳定化。车辆电池是否稳定化是，作为判断车辆是否保温(soaking)一定时间以上。例如，若在电池内部流动的暗电流在200mmA以下的状态且持续4小时以上，则电池为安全状态。
在阶段S11满足车辆电池稳定化状态条件，在阶段S12测量电池两端的初期稳定开放回路电压(第1OCV,Open Circuit Voltage)。在阶段S13利用测量的第1OCV，在现在时间点（第1时间点）计算第1电池充电状态值(SOC_init1)。
如上所述，在根据本发明的智能型电池传感器的存储器，保存记录对于开放回路电压与电池充电状态之间关系的信息的表，并且在阶段S13参照所述表，可提取关于电池充电状态的信息。例如，处理器在阶段S12将测量的第1OCV与已设定的开放回路电压-电池充电状态关系表进行比较，提取匹配于所述第1OCV的电池充电状态值第1电池充电状态值。
之后，若是启动车辆的状态，就会脱离电池的稳定状态，这时处理器使用为了计算内部电阻的演算法，计算电池内部电阻(Rdi)（S14）。如上所述，为了计算电池内部电阻的演算法也是已保存在储存器。
之后，在阶段S15处理器使用在S14阶段计算的电池内部电阻，推定电池标称容量（CNOM）。如上所述，根据本发明的智能型电池传感器的存储器，保存记录对于电池内部电阻与电池标称容量之间关系的信息的表，并且在阶段S15参照所述表，可提取电池标称容量。例如，处理器在阶段S14计算的电池内部电阻与电阻-电池标称容量关系表进行比较，将匹配于所述内部电阻的值提取为电池标称容量值（CNOM）。
在阶段S16处理器使用以下数学式1，根据车辆运行计算累积电池充电或放电的电流量的第1充电状态变化量(ΔSOC1)。
（数学式1）
ΔSOC1：第1充电状态变化量，Current：充电或放电的电流量，CNOM：标称容量值
之后，在中断车辆运行的第2时间点，再一次重新判断车辆电池是否稳定化。（S21）
在阶段S21，若满足车辆电池稳定化状态条件，在阶段S22测量电池两端的初期稳定开放回路电压（第2OCV，Open Circuit Voltage）。在阶段S23利用测量的第2OCV，在现在时间点（第2时间点）计算第2电池充电状态值(SOC_init2)。
在阶段S24，处理器求根据第1时间点的电池初期稳定开放回路电压计算的第1电池充电状态值，与根据第2时间点的电池初期稳定开放回路电压计算的第2电池充电状态值的差，计算在两个时间点之间的第2充电状态变化量(ΔSOC2)。
如同在阶段S15，也可通过电池内部电阻推定电池的标称容量。只是，由于电池内部电阻数值非常小，即使在电池容量不同的情况，具有类似内部电阻值的情况，具有难以对实际电池容量进行自我判断的问题。为了保障通过电池内部电阻所提取的电池标称容量值（CNOM）的可靠性，根据本发明的电池标称容量推定方法的特征在于，使用通过电池内部电阻提取的电池标称容量值计算的第1充电状态变化量(ΔSOC1)，与电池在稳定的两个时间点，根据电池初期稳定开放回路电压计算的电池充电状态值的差的第2充电状态变化量(ΔSOC2)进行比较，通过反复计算补偿通过所述电池内部电阻提取的电池标称容量值。
为此，在阶段S25处理器判断所述第1充电状态变化量(ΔSOC1)与所述第2充电状态变化量(ΔSOC2)的差，是否在已设定临界误差值（α）范围内。
如果，所述第1充电状态变化量(ΔSOC1)与第2充电状态变化量(ΔSOC2)的差在已设定临界误差值（α）范围内的情况，在阶段S26处理器将通过电池内部电阻提取的电池标称容量值（CNOM）决定为标称容量。
如果，所述第1充电状态变化量(ΔSOC1)与所述第2充电状态变化量(ΔSOC2)的差，超过已设定临界误差值（α）范围，在阶段S27处理器在所述标称容量值（CNOM）加减已设定的任意的值(β)，反复执行阶段S11至S25阶段，将其持续直到满足在阶段S25定义的重要条件。
反复执行结果为，最终所述第1充电状态变化量(ΔSOC1)与所述第2充电状态变化量(ΔSOC2)的差异，满足所述临界误差（α）以下的条件，直到在所述标称容量值（CNOM）反复次数的加减任意的值(β)的值，决定为电池的标称容量。例如，假设反复3次阶段S11至阶段S25，电池的标称容量决定为CNOM+3*β或CNOM-3*β的值。
图3是根据本发明其它实施例，图示智能型电池传感器的内部构成的框图。
参照图3，根据本发明的智能型电池传感器100，包括：测量部110，连接于电池10的(-)极，周期性的测量电池的电流、电压、温度；计算部120，以测量的电流、电压等的参数为基础，计算如同电池充电状态(State of charge)、电池老化状态(State of health)、电池启动能力(State of function)等的项目；存储部130，保存程序及参数。
具体地说，存储器130保存：程序，为了控制测量电池两端电压、测量电池的输出输入电流、测量电池内部温度、计算电池标称容量，及为了计算所述程序及所述电池标称容量保存已定义的参数。
计算部120以所述程序为基础，推定电池的标称容量的至少一个的处理器构成。
在这里，所述程序是将第1命令语，车辆电池稳定化的第1时间点与第2时间点之间，根据车辆运行计算累积所述电池充电或放电的电流量的第1充电状态状态变化量，与第2命令语，在所述第1时间点与所述第2时间点，根据所述电池两端的开放回路电压的差异的第2充电状态变化量，与第3命令语，所述第1SOC变化量与所述第2SOC变化量的差异与已设定的临界误差进行比较，根据比较结果推定所述电池的标称容量，实现为能够用电脑解读的代码。
根据上述的本发明的电池标称容量推定方法，在电脑能够解读的记录媒体，可以实现为能够用电脑解读的代码。作为电脑能够解读的记录媒体，包括保存根据多媒体装置能够解读的数据的所有种类的记录媒体。例如，可以是ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、磁带、磁盘、闪存、光数据存储装置等。另外，能够用电脑解读记录媒体，分散于用电脑通信网连接的多媒体装置，可保存并实行作为能够用分散方式解读的代码。
以上，参照附图对本发明的构成进行详细说明，但是这不过事例性的，在本发明所属的技术领域具有通常知识的技术人员，在本发明的技术思想范围内，当然可以进行多样的变形与变更。从而，本发明的保护范围不得局限在前述的实施例，而是根据在以下记载的权利要求范围所决定。

Claims (8)

1.一种利用反复计算的电池标称容量推定方法，其特征在于，包括：
第1阶段，在车辆电池稳定化的第1时间点与所述第1时间点以后运行的车辆运行被中断的车辆电池稳定化的第2时间点之间，根据车辆运行计算累积的所述电池充电或放电的电流量的第1充电状态变化量即第1SOC变化量；
第2阶段，在所述第1时间点与所述第2时间点中的所述车辆电池两端的开放回路电压，根据所述车辆电池两端的开放回路电压差异计算第2充电状态变化量即第2SOC变化量；
第3阶段，将所述第1SOC变化量及所述第2SOC变化量的差异即变化量差异与已设定临界误差值进行比较，根据比较结果推定所述电池的标称容量，
所述第2阶段，包括：
在所述第1时间点测量所述车辆电池两端的开放回路电压即第1OCV的阶段；
将所述第1OCV与已设定开放回路电压-电池充电状态关系表进行比较，提取匹配于所述第1OCV的第1电池充电状态值的阶段；
在所述第2时间点测量所述车辆电池两端的开放回路电压即第2OCV的阶段；
将所述第2OCV与所述开放回路电压-电池充电状态关系表进行比较，提取匹配于所述第2OCV的第2电池充电状态值的阶段；
求所述第1电池充电状态值与所述第2充电状态值的差，计算所述第2SOC变化量的阶段。
2.根据权利要求1所述的利用反复计算的电池标称容量推定方法，其特征在于，
所述第1阶段，包括：
计算所述车辆电池的内部电阻的阶段；
将计算的内部电阻与已设定内部电阻-电池标称容量关系表进行比较，提取匹配于所述内部电阻的电池标称容量值的阶段；
根据以下数学式1，计算累积所述车辆电池充电或放电的电流量的所述第1SOC变化量的阶段，
数学式1
<mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>C</mi> <mn>1</mn> <mo>=</mo> <mo>&amp;Integral;</mo> <mfrac> <mrow> <mi>C</mi> <mi>u</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>n</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mrow> <mi>C</mi> <mi>N</mi> <mi>O</mi> <mi>M</mi> </mrow> </mfrac> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow>
ΔSOC1：第1SOC变化量，Current：充电或放电的电流量，CNOM：标称容量值。
3.根据权利要求2所述的利用反复计算的电池标称容量推定方法，其特征在于，
所述第3阶段，包括：
比较结果为，所述变化量差异在所述临界误差以下的情况，在所述第1阶段提取的所述标称容量值推定为所述车辆电池的标称容量的阶段；
比较结果为，所述变化量的差异超过所述临界误差的情况，在所述标称容量值加减已设定的任意的值，反复执行所述第1至第3阶段的阶段。
4.根据权利要求3所述的利用反复计算的电池标称容量推定方法，其特征在于，
所述反复执行的阶段，包括：
反复执行所述第1至第3阶段的结果为，所述变化量差异满足所述临界误差以下的条件，在所述标称容量值加减所述任意的值反复所述第1至第3阶段的次数得到的值，推定为所述车辆电池的标称容量的阶段。
5.一种智能型电池传感器，其特征在于，包括：
测量部，测量电池两端电压、测量电池输出输入电流、测量电池内部温度中至少其中一种；计算部，以所述测量部测量的信息为基础，推定电池的标称容量；存储器，其保存用于控制计算电池的标称容量的程序及保存为了计算电池标称容量而已定义的参数，
所述计算部是，
在车辆电池稳定化的第1时间点与所述第1时间点以后运行的车辆运行被中断的车辆电池稳定化的第2时间点之间，根据车辆运行计算累积所述车辆电池充电或放电的电流量的第1充电状态变化量即第1SOC变化量；
在所第1时间点与所述第2时间点中的所述车辆电池两端的开放回路电压，根据所述车辆电池两端的开放回路电压的差异计算第2充电状态变化量即第2SOC变化量；
所述第1SOC变化量及所述第2SOC变化量的差异即变化量差异，与已设定临界误差值进行比较，根据比较结果推定所述车辆电池的标称容量，
所述计算部，
在所述第1时间点测量所述车辆电池两端的开放回路电压即第1OCV，
将所述第1OCV与已设定开放回路电压-电池充电状态关系表进行比较，提取匹配于所述第1OCV的第1电池充电状态值，
在所述第2时间点测量所述车辆电池两端的开放回路电压即第2OCV，
将所述第2OCV与所述开放回路电压-电池充电状态关系表进行比较，提取匹配于所述第2OCV的第2电池充电状态值，
求所述第1电池充电状态值与所述第2充电状态值的差，计算所述第2SOC变化量。
6.根据权利要求5所述的智能型电池传感器，其特征在于，
所述计算部，
计算所述车辆电池的内部电阻，
将计算的内部电阻与已设定的内部电阻-电池标称容量关系表进行比较，提取匹配于所述内部电阻的电池标称容量值，
根据以下数学式1，计算累积所述车辆电池充电或放电的电流量的所述第1SOC变化量，
数学式1
<mrow> <mo>(</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>C</mi> <mn>1</mn> <mo>=</mo> <mo>&amp;Integral;</mo> <mfrac> <mrow> <mi>C</mi> <mi>u</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>n</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mrow> <mi>C</mi> <mi>N</mi> <mi>O</mi> <mi>M</mi> </mrow> </mfrac> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow>
ΔSOC1：第1SOC变化量，Current：充电或放电的电流量，CNOM：标称容量值。
7.根据权利要求6所述的智能型电池传感器，其特征在于，
所述计算部，
将所述变化量差异与已设定临界误差值进行比较的结果为，所述变化量差异在所述临界误差值以下的情况，将提取的所述标称容量值推定为所述车辆电池的标称容量，
比较结果为，所述变化量的差异超过所述临界误差的情况，所述标称容量值加减已设定的任意的值，反复执行计算所述内部电阻、提取所述标称容量值以及计算所述第1SOC变化量。
8.根据权利要求7所述的智能型电池传感器，其特征在于，
所述计算部，
反复执行计算所述内部电阻、提取所述标称容量值以及计算所述第1SOC变化量，直到所述变化量差异满足所述临界误差以下的条件，在所述标称容量值加减所述任意值反复计算所述内部电阻、提取所述标称容量值以及计算所述第1SOC变化量的次数得到的值，推定为所述车辆电池的标称容量。
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