CN104569827A

CN104569827A - 电池管理***及其运用方法

Info

Publication number: CN104569827A
Application number: CN201410348894.3A
Authority: CN
Inventors: 崔昌烈
Original assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Current assignee: Hyundai Mobis Co Ltd
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2034-07-22
Also published as: CN104569827B; KR20150048439A; KR102080632B1

Abstract

本发明涉及电池管理***，包括：存储部，保存输入的电压及电流，保存特定OCV区间的按SOC的OCV数据映射；第1SOC推测计算部，电流值小于临界电流值而电压值存在于事前设定的特定范围内的情况，利用按SOC的OCV数据映射推测第1SOC值；SOH推测计算部，判断以恒定电流执行充电的情况，计算根据SOC变化率的电荷量来计算电池推测容量，与初期电池容量比较推测SOH值；第2SOC推测计算部，保存在存储部的电压值不存在于特定电压范围以内，或保存在存储部的电流值是临界值以上的情况，根据利用电池推测容量的电流值的积算推测第2SOC值，本发明经过两次SOC区间推测计算修正加重平均，缩减所需时间及费用。

Description

电池管理***及其运用方法

技术领域

本发明涉及电池管理***及其运用方法，更详细地说涉及的电池管理***及其运用方法是，执行推测SOC(State Of Charge，充电状态)及SOH(State Of Health，蓄电池健康度)。

背景技术

一般地说，电动汽车或混合动力电动汽车在电动驱动模式利用保存在电池的电源来驱动汽车。

还有，电动汽车或混合动力电动汽车通过电池管理***，可推测SOC(State Of Charge)及SOH(State Of Health)。

由一示例，在电池充放电中测量电池的电压，从测量的电压推测在无负荷状态的电池开放电压，参照按开放电压的SOC表映射相当于推测的开放电压的SOC的方法。

但是，在进行电池的充放电时，根据IR压降效果电池的电压与实际电压存在很大差异，因此若不修正这种误差，则存在不能获取正确的SOC的缺点。

以供参考，IR压降现象是指电池连接于负荷开始放电或从外部电源开始给电池充电时电压急剧变化的现象。即，在开始放电时电池电压急剧下降，在开始充电时电压急剧上升。

由另一示例，有计算电池的充放电电流推测电池的SOC的方法，其方法是因继续累计在测量电流的过程中发生的测量误差，随着时间经过存在SOC正确度下降的问题。

另一方面，除上述的SOC以外作为显示电池状态的另一的参数有SOH。SOH是作为定量显示因老化(aging)效果的电池容量特性变化的参数，可以知道电池的容量退化到什么程度，因此若知道SOH可在适当的时间点替换电池，根据电池的使用期限调节电池的充放电容量，可防止电池的过度充电与过度放电。

电池容量特性的变化时反映于电池的内部电阻变化，因此公知了根据电池的内部电阻与温度可推测SOH。即，通过充放电实验测量按电池的内部电阻与各个温度的电池容量。

以电池的初期容量为基准将测量的容量相对数值化，进而可获取为了映射SOH的查表，在实际使用电池的环境测量电池内部电阻与温度，若从所述查表映射对应于内部电阻与温度的SOH，则可推测SOH。

但是，通过积算电流的SOC推测方法，通过推测的SOC变化量与以SOC-OCV表推测的SOC变化量的比例，直到构建加重平均收敛值与电池容量的相互关系查表，存在需要长时间与费用的问题。尤其是，SOC在50以下根据热化的电压属性不同，根据其SOC-OCV查表将具有很多误差。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献KR10-2010-0019249A

发明内容

(要解决的问题)

本发明提供电池管理***及其运用方法的目的在于，以软件性地改善现有的SOC(State Of Charge)推测方法，进而缩减推测时所需的时间及费用，并且可提高推测正确度。

(解决问题的手段)

为达成所述目的的根据本发明一侧面的电池管理***的特征在于，包括：传感器部，其感应电池的电压值及电流值；

存储部，其保存感应的电压及电流值，并且保存提前设定的特定OCV(Open Circuit Voltage)区间的按SOC(State Of Charge，充电状态)的OCV数据映射；第1SOC推测计算部，若所述感应的电压值满足提前设定的特定电压范围以内，所述感应的电流值小于临界电流值，则其利用所述按SOC的OCV数据映射推测第1SOC值；及第2SOC推测计算部，所述感应的电压值不满足提前设定的特定电压范围以内，或所述感应的电流值大于临界电流值，则其根据积算感应的电流值推测第2SOC值。

另外，本电池管理***还包括控制器部，其以在事前设定所述第1SOC值或所述第2SOC值的间隔，获取在事前设定的个数的数据点，利用加重平均推测对应所述第1SOC值或所述第2SOC值的最终SOC值。

另外，本电池管理***还可包括SOH推测计算部，若以恒定电流执行充电，则其计算根据SOC变化率的电荷量进而计算电池的推测容量，与初期电池容量比较推测SOH(State Of Health)值。

另外，在预定时间期间以SOC及电荷量的变化率求所述电池推测容量之后，除以所述初期电池容量取百分率来计算所述SOH值。

另外，积分单位时间期间输入的电流值除以整体电池容量推测所述第2SOC值。

可根据数学式1计算所述第2SOC值。

数学式1：

SOC (n) = SOC (n - 1) + \frac{{&Integral;}_{n - 1}^{n} I dt}{C}

(在这里，SOC(n-1)：n-1次第2SOC值、SOC(n)：n次第2SOC值、I：电流(A)、t：时间(s)、C：电池容量(Ah))。

所述最终SOC值，根据在所述数据点(a、b、c、d、e)乘以各个的比重来求平均的数学式2，计算所述最终SOC值。

数学式2：

最终SOC值＝1/16*a+4/16*b+6/16*c+4/16*d+1/16*e

＝0.0625(a+e)+0.25(b+d)+0.375c

另外，所述按SOC(Stat Of Charge)的OCV，若SOC是预定以上则其具有不受温度及热化影响的特定固有值。

另外，第2SOC推测计算部根据在所述SOH推测计算部计算的电池推测容量考虑电池热化，推测所述第2SOC。

为达成所述目的的根据本发明另一侧面的电池管理***的运用方法的特征在于，包括：感应步骤，感应电池的电压值及电流值；保存步骤，将感应的电压及电流值保存在存储部，并且保存提前设定的特定OCV(Open Circuit Voltage)区间的按SOC(Stat Of Charge)的OCV数据映射；推测计算第1SOC的步骤，若所述感应的电压值满足提前设定的特定电压范围以内，所述感应的电流值小于临界电流值，则利用所述按SOC的OCV数据映射推测第1SOC值；及推测计算第2SOC的步骤，若所述感应的电压值不满足提前设定的特定电压范围以内，或所述感应的电流值大于临界电流值，则根据积算感应的电流值推测第2SOC值。

另外，本电池管理***的运用方法还包括推测最终SOC值的步骤，以在事前设定所述第1SOC值或所述第2SOC值的间隔，获取在事前设定的个数的数据点，利用加重平均推测对应所述第1SOC值或所述第2SOC值的最终SOC值的步骤。

另外，本电池管理***的运用方法还包括推测计算SOH的步骤，若以恒定电流执行充电，则计算根据SOC变化率的电荷量进而计算电池推测容量，与初期电池容量比较推测SOH(State Of Health)值。

另外，在预定时间期间以SOC及电荷量的变化率求所述电池推测容量，除以所述初期电池容量取百分率来计算所述SOH值。

另外，所述计算推测第2SOC的步骤，根据在所述计算推测SOH的步骤计算的电池推测容量考虑电池热化，推测所述第2SOC。

(发明的效果)

与此相同，本发明考虑到在电池特性上就算热化进行到一定程度，在预定充电状态起电动势不会变化的这一点，在充电时适用经过在特定SOC(Stage Of Charge)区间带的2种推测计算而修改的加重平均，推测最终充电状态及热化状态，进而相比于现有的可缩减在推测SOC上所需的时间及费用，并且可提高推测正确度。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的电池管理***的框图。

图2是根据通过实验获取的容量热化的按SOC的OCV(Open CircuitVoltage)示意图。

图3是根据本发明一实施例，为了说明推测电池管理***的最终SOC值的图面。

图4是根据本发明一实施例，为了说明电池管理***的动作的流程图。

(附图标记说明)

10：传感器部 11：电压传感器

12：电流传感器 30：存储部

40：第1SOC推测计算部 50：第2SOC推测计算部

60：SOH推测计算部 70：控制器部

具体实施例方式

参照附图如下说明本发明，在这里将省略反复的说明、对不必要的使本发明的要点不清楚的公知功能及构成的详细说明。本发明的实施形态是为了给在业界具有平均知识的技术人员更加完整的说明本发明而提供的，因此为了更加明确的说明可夸张图示在图面的要素的形状及大小等。

图1是根据本发明一实施例的电池管理***的框图。参照图1，根据本实施例的电池管理***可包括传感器部10、存储部30、第1SOC推测计算部40、SOH推测计算部60、第2SOC推测计算部50、控制器部70。

存储部30，根据为了感应从高电压电池(B)输入的电压及电流的传感器部10，可执行保存分别输入的电压值及电流值的功能。传感器部10，由电压传感器11及电流传感器12构成。

在存储部30，保存了在事前特定 OCV(Open Circuit Voltage)区间的按SOC的OCV(Open Circuit Voltage)数据映射。

第1SOC推测计算部40，在判断保存在存储部30的电流值小于临界电流值，保存的电压值存在于事前设定的特定范围内的情况，利用保存在存储部30的按SOC的OCV数据映射可推测第1SOC值。

SOH推测计算部60，在判断以恒定电流直行充电的情况，计算根据SOC变化率的电荷量进而计算电池推测容量，与初期容量比较可推测SOH(State Of Health)值S220。

利用按SOC的OCV数据映射换算SOC(State Of Charge)来推测SOC值之后，以根据预定时间期间SOC变化的电荷量比例求现在电池的容量可推测SOH(State Of Health)值。

第2SOC推测计算部50，在保存在存储部30的电压值不存于在事前设定的特定电压范围内，或保存在存储部30的电流值是在事前设定的临界电流值以上的情况，利用根据SOH推测计算部60计算的电池推测容量，根据积算测量电流可推测第2SOC值。

控制器部70，以在事前设定在第1SOC推测计算部40推测的第1SOC值或在第2SOC推测计算部50推测的第2SOC值的间隔(例如，1秒间隔)获取5个数据点，利用加重平均可推测对应第1SOC值或第2SOC值的最终SOC值。

另外，控制器部70以在事前设定根据SOH推测计算部60推测的SOH值的间隔获取5个数据点，利用加重平均可推测最终SOH值。

控制器部70，可内装将如上述推测的最终SOC值及最终SOH值显示给使用者的功能。

在以下，对第1SOC推测计算部40、SOH推测计算部60及第2SOC推测计算部50进行具体说明。

第1SOC推测计算部40，车辆运行时以临界低电流以下进行充电或放电，将电压在特定区间时测量的电压，以OCV进行识别适用于按SOC的OCV数据映射可推测第1SOC值。

即，第1SOC推测计算部40，测量的电压值在事前设定的特定电压范围内，测量的电流值小于在事前设定的临界电流值的情况，其适用于保存在存储部30的按SOC的OCV数据映射可推测第1SOC值。

用于电动车辆的高电压电池，受到使用期限及温度很大影响进行热化但是根据热化程度缩减电池的可用容量，但是电池固有的OCV值在特定电池充电状态(SOC)区间不受温度及热化影响具有特定固有值。

图2是根据通过实验获取的容量热化，按SOC的OCV示意图。参照图2，根据容量热化在SOC60％以上的区间，可确认到电池组的按SOC的OCV值是没有变化的，为一致的。

SOH推测计算部60以恒定电流执行充电，这时在特定SOC区间内进行充电的状态的情况，计算根据SOC变化率的电荷量进而可计算电池特定容量，与初期容量比较可推测SOH值。

推测电池容量的公式如数学式1。

【数学式1】

C^{'} = \frac{Σ_{k = n 1}^{n 2} i (k) ΔT}{SOC (n 2) - SOC (n 1)}

SOH值是显示电池容量的热化程度，预定时间期间以SOC及电荷量的变化率求电池推测容量(C')之后除以初期容量C取百分率可计算SOH值。如数学式2可计算SOH值。

【数学式2】

SOH = \frac{C^{'}}{C} \times 100

第2SOC推测计算部50，基于根据SOH推测计算部60计算的电池推测容量，可推测第2SOC值。即，第2SOC推测计算部50通过在考虑电池热化的储存器部30保存的电流值的积算，可计算第2SOC值。

第2SOC推测计算部50，根据积分单位时间期间输入的电流值除以整体电池容量，可计算单位时间期间变动的第2SOC值。即，如数学式3若在n-1次SOC(n-1)加瞬间变化SOC值，则可推测n次的第2SOC值。

(数学式3)

SOC (n) = SOC (n - 1) + \frac{{&Integral;}_{n - 1}^{n} I dt}{C}

(在这里，I：电流(A)、t：时间(s)、C：电池容量(Ah))

第2SOC推测计算部50，利用根据SOH推测计算部60计算的电池推测容量推测第2SOC值，因此在推测第2SOC值中可考虑电池容量热化。

控制器部70，以在事前设定的个数的数据点，获取根据第1SOC推测计算部40推测的第1SOC值或根据第2SOC推测计算部50推测的第2SOC值适用于加重平均，进而可推测最终SOC值。

控制器部70，以5个数据点获取根据第1SOC推测计算部40推测的第1SOC值或根据第2SOC推测计算部50推测的第2SOC值，适用加重平均可推测最终SOC值。

如图3是5个的数据点(a、b、c、d、e)的加重平均。如数学式4在5个推测的SOC数据点(a、b、c、d、e)乘以各个的比重求平均最终可推测最终SOC值。

【数学式4】

最终SOC值＝1/16*a+4/16*b+6/16*c+4/16*d+1/16*e

＝0.0625(a+e)+0.25(b+d)+0.375c

以下，参照图4对根据本发明一实施例的电池管理***的运用方法进行说明。

电池管理***，根据为了感应电压及电流的电压传感器11及电流传感器12，测量分别输入的电压值及电流值S110。

电池管理***，测量的电压值在事前设定的特定电压范围以内S120，测量的电流值小于在事前设定的临界电流值的情况S130，将其适用于在事前设定的按SOC的OCV数据映射推测第1SOC值S140。

电池管理***，在开始本发明的控制流程之后，判断以恒定电流执行充电的情况S210，即在特定SOC范围以内进行充电的状态的情况，计算根据SOC变化率的电荷量进而计算电池推测容量，与初期电池容量比较可推测SOH(State Of Health)值S220。如上述的数学式1及数学式2可执行SOH值的推测。

电池管理***，测量的电压值不存在于在事前设定的特定电压范围内S120，或测量电流值是在事前设定的临界电流值以上的情况S130，利用根据S220步骤计算的电池推测容量，根据测量电流的积算推测第2SOC值S150。根据上述的数学式3可执行第2SOC值的推测。

即，根据积分在单位时间期间输入的电流值除以整体电池容量，根据计算在单位时间期间变动的SOC值可求第2SOC值。

电池管理***，以在事前设定根据执行S140步骤或S150步骤推测的第1SOC值或第2SOC值的间隔，获取在事前设定的数据点，利用加重平均推测对应第1SOC值或第2SOC值的最终SOC值S160。

电池管理***，以在事前设定根据S220步骤推测的SOH值的间隔，获取在事前设定的数据点，利用加重平均推测最终SOH值S230。电池管理***，给使用者显示推测的最终SOC值及最终SOH值S300。

与此相同，根据本实施例的电池管理***及其运用方法，在电池特性上就算热化进行到一定程度，鉴于在预定充电状态起电动势不变化的这一点，在充电时适用经过在特定范围SOC(Stage Of Charge)范围的2种推测计算而修改的加重平均，推测最终充电状态及热化状态，进而相比于现有的可缩减在推测SOC时所需的时间及费用，并且可提高推测正确度。

根据本发明一实施例的电池管理***及其运用方法，不限制于在上述说明的实施例的构成与方法，根据使用者的需要可选择性的组合构成实施例的全部或一部分。

如上所述根据如同具体构成要素等的特定事项与限定的实施例及图面说明了本发明，但是这只不过是为了更加有助于理解本发明而提供的，本发明不限制于所述的实施例，在本发明所属的领域具有通常知识的技术人员可从这种记载进行多样的修改及变形。

Claims

1.一种电池管理***，其特征在于，包括：

传感器部，其感应电池的电压值及电流值；

存储部，其保存感应的电压及电流值，并且保存提前设定的特定OCV(Open Circuit Voltage，开路电压)区间的按SOC(State Of Charge，充电状态)的OCV数据映射；

第1SOC推测计算部，若所述感应的电压值满足提前设定的特定电压范围以内，所述感应的电流值小于临界电流值，则其利用按所述SOC的OCV数据映射推测第1SOC值；及

第2SOC推测计算部，所述感应的电压值不满足提前设定的特定电压范围以内，或所述感应的电流值大于临界电流值，则其根据积算感应的电流值推测第2SOC值。

2.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，还包括：

控制器部，其以在事前设定所述第1SOC值或所述第2SOC值的间隔，获取在事前设定的个数的数据点，利用加重平均推测对应所述第1SOC值或所述第2SOC值的最终SOC值。

3.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，还包括：

SOH推测计算部，若以恒定电流执行充电，则其计算根据SOC变化率的电荷量进而计算电池的推测容量，与初期电池容量比较推测SOH(State Of Health，蓄电池健康度)值。

4.根据权利要求3所述的电池管理***，其特征在于，

所述SOH值，在预定时间期间以SOC及电荷量的变化率求所述电池推测容量之后，除以所述初期电池容量取百分率来计算所述SOH值。

5.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，

所述第2SOC值，积分单位时间期间输入的电流值除以整体电池容量推测所述第2SOC值。

6.根据权利要求5所述的电池管理***，其特征在于，

所述第2SOC值，根据数学式1计算所述第2SOC值，

数学式1：

SOC (n) = SOC (n - 1) + \frac{{&Integral;}_{n - 1}^{n} I dt}{C}

7.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于，

所述最终SOC值，根据在所述数据点(a、b、c、d、e)乘以各个的比重来求平均的数学式2，计算所述最终SOC值，

数学式2：

最终SOC值＝1/16*a+4/16*b+6/16*c+4/16*d+1/16*e

＝0.0625(a+e)+0.25(b+d)+0.375c

8.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于，

所述按SOC(Stat Of Charge)的OCV，若SOC是预定以上则其具有不受温度及热化影响的特定固有值。

9.根据权利要求3所述的电池管理***，其特征在于，

所述第2SOC推测计算部，其根据在所述SOH推测计算部计算的电池推测容量考虑电池热化，推测所述第2SOC。

10.一种电池管理***的运用方法，其特征在于，包括：

感应步骤，感应电池的电压值及电流值；

保存步骤，将感应的电压及电流值保存在存储部，并且保存提前设定的特定OCV(Open Circuit Voltage)区间的按SOC(Stat Of Charge)的OCV数据映射；

推测计算第1SOC的步骤，若所述感应的电压值满足提前设定的特定电压范围以内，所述感应的电流值小于临界电流值，则利用所述按SOC的OCV数据映射推测第1SOC值；及

推测计算第2SOC的步骤，若所述感应的电压值不满足提前设定的特定电压范围以内，或所述感应的电流值大于临界电流值，则根据积算感应的电流值推测第2SOC值。

11.根据权利要求10所述的电池管理***的运用方法，其特征在于，还包括：

推测最终SOC值的步骤，以在事前设定所述第1SOC值或所述第2SOC值的间隔，获取在事前设定的个数的数据点，利用加重平均推测对应所述第1SOC值或所述第2SOC值的最终SOC值的步骤。

12.根据权利要求10所述的电池管理***的运用方法，其特征在于，还包括：

推测计算SOH的步骤，若以恒定电流执行充电，则计算根据SOC变化率的电荷量进而计算电池推测容量，与初期电池容量比较推测SOH(State Of Health)值。

13.根据权利要求10所述的电池管理***的运用方法，其特征在于，

所述SOH值，在预定时间期间以SOC及电荷量的变化率求所述电池推测容量，除以所述初期电池容量取百分率来计算所述SOH值。

14.根据权利要求10所述的电池管理***的运用方法，其特征在于，

所述第2SOC值，根据积分单位时间期间输入的电流值除以整体电池容量，推测所述第2SOC值。

15.根据权利要求14所述的电池管理***的运用方法，其特征在于，

所述第2SOC值，可根据数学式1计算所述第2SOC值，

数学式1：

SOC (n) = SOC (n - 1) + \frac{{&Integral;}_{n - 1}^{n} I dt}{C}

16.根据权利要求11所述的电池管理***的运用方法，其特征在于，

所述最终SOC值，根据在所述数据点(a、b、c、d、e)乘以各个的比重求平均的数学式2计算所述最终SOC值，

数学式2：

最终SOC值＝1/16*a+4/16*b+6/16*c+4/16*d+1/16*e

＝0.0625(a+e)+0.25(b+d)+0.375c

17.根据权利要求11所述的电池管理***的运用方法，其特征在于，

18.根据权利要求12所述的电池管理***的运用方法，其特征在于，

所述计算推测第2SOC的步骤，根据在所述计算推测SOH的步骤计算的电池推测容量考虑电池热化，推测所述第2SOC。