CN1794002A - 计算电池的soc以防止记忆效应的方法 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种计算电池的SOC的方法。该方法包括如下步骤：在车辆启动后接收来自电池控制器存储器的关于前一SOC模式和在该模式下运行时间的信息；使用电池控制器并使用各自不同的基准容量中的一个，计算电池的SOC数据值并将该电池SOC数据值传输到车辆控制器，其中该基准容量的选用取决于是否处于常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式；以及在常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式下，计算出电池的实际SOC值之后，确定进入下一SOC模式的条件是否满足。

Description

计算电池的SOC以防止记忆效应的方法
相关申请的交叉参照
本申请基于2004年12月21日提交的韩国申请序列号10-2004-0109811并要求其优先权，在此参考结合其整个的公开内容。
技术领域
本发明总体上涉及一种计算电池的充电状态(SOC)以防止记忆效应的方法，且更具体地，涉及一种计算电池的SOC以防止记忆效应的方法，其防止了由于记忆效应而引起的实际可用的电池最大容量的下降，当安装在车辆中的电池的电能在一定范围内，也就是，在市区行驶模式下重复使用时会发生该记忆效应。例如，记忆效应发生在Ni型电池中，并涉及一种现象，其中当电池在某一范围内连续使用而不是利用电池容量的100％时，连续使用范围的容量被认为是最大容量，从而降低了实际可用的电池最大容量。
背景技术
最近，能够使用电能运行的混合动力车辆已经得到积极研发。该混合动力车辆装配有已充电能的电池，并在运行时利用电池中所充的电能。这种混合动力车辆基于根据高电压电池的SOC运转电动机和发动机的算法，提高了动力性能并降低了里程油耗。
图1是显示在常规市区行驶时，混合动力车辆的电池控制器计算的SOC连续地处于基准SOC的±5％范围内的情况的示意图。该SOC是采用下列等式1计算得出的：
soc [ n ] = soc [ n - 1 ] - Σ n - 1 n I Ah _ basic × 100 [ % ] · · · ( 1 )
其中SOC是充电状态，I是电池的充电/放电电流，以及Ah_basic是基准容量(额定容量)。
然而，如图1中所示，在混合动力车辆连续地重复常规市区行驶模式的情况下，电池经受记忆效应，使得不能利用电池额定容量的100％。也就是说，如果SOC连续地处于基准SOC的±5％范围内，则产生电池的最大容量下降的问题，从而缩短了电池的寿命。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种计算电池的SOC的方法，其防止了当安装在混合动力车辆中的电池反复地在某一范围(某一行驶模式)内使用时产生记忆效应，从而优先防止了可用的电池最大容量的下降。
该方法包括如下步骤：在车辆启动后接收来自电池控制器存储器的关于前一SOC模式和在该模式下运行时间的信息；使用电池控制器并使用各自不同的基准容量中的一个，计算电池的SOC数据值并将该电池SOC数据值传输到车辆控制器，其中该基准容量的选用取决于是否处于常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式；以及，在常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式下，计算出电池的实际SOC值之后，确定进入下一SOC模式的条件是否满足。
附图说明
为了更好地理解本发明的性质和目标，应当结合附图参照下面的详细描述，其中：
图1是示出常规电池的SOC的波形图；
图2是示出根据本发明的电池的SOC的波形图；以及
图3是示出根据本发明防止记忆效应的方法的流程图。
具体实施方式
图2是示出根据本发明的电池的SOC的波形图，以及图3是示出根据本发明防止记忆效应的方法的流程图。
本发明涉及一种计算SOC以防止电池中产生记忆效应的方法。当混合动力车辆重复地在某种模式下运行时，例如，市区行驶模式，为了防止记忆效应的发生，通过下列等式2表示计算SOC：
soc [ n ] = soc [ n - 1 ] - Σ n - 1 n I Ah _ basic × 100 [ % ] · · · ( 2 )
其中SOC是充电状态，I是电池的充电或放电电流，以及Ah_basic是基准容量(额定容量)。
比较等式2和等式1，一个等式的各项与另一等式的各项是相同的。然而，在本发明中，由变量Ah_basic表示的电池基准容量分为常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式和低SOC范围扩展模式，并且根据电池的充电或放电，不同的值适用于常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式和低SOC范围扩展模式。
各个模式的基准容量示于下列表1中。
 分类  基准电流容量(Ah_basic)
 电池充电(I＜0[A])  电池放电(I＞0[A])
 常规SOC保存模式  Ah_basic  Ah_basic
 高SOC范围扩展模式  Ah_basic*(a)  Ah_basic*(b)
 低SOC范围扩展模式  Ah_basic*(b)  Ah_basic*(a)
如表1中所示，常规SOC保存模式使用基准容量Ah_basic，其对于充电模式和放电模式是相同的，从而可维持常规充电状态。在高SOC范围扩展模式中，在充电时基准容量Ah_basic乘以增益系数‘a’，而在放电时基准容量Ah_basic乘以增益系数‘b’。例如，当‘a’设定为大于1的值(例如，1.1)，‘b’设定为小于1的值(例如，0.9)，并使用等式2计算SOC时，应用到车辆控制器的SOC，在充电时计算为小于实际充电量的值，而在放电时计算为大于实际放电量的值，从而促使电池实际上进入高的充电状态(高SOC)。
同样地，在低SOC范围扩展模式中，该SOC在充电时计算为大于实际充电量的值，而在放电时计算为小于实际放电量的值，从而促使电池实际上进入低SOC范围。
下面描述决定进入上述模式的条件。
在常规SOC保存模式下，当SOC变化周期，也就是模式运行时间超过预定时间时，车辆控制器进入低SOC范围扩展模式。在低SOC范围模式中，当SOC超过预定的SOC时，车辆控制器进入高SOC范围扩展模式。在高SOC范围扩展模式下，当SOC超过预定的SOC时，车辆控制器进入常规SOC范围保存模式。然后，在各个相应的模式下，计算SOC。
如上所述，根据本发明的车辆控制器使用根据SOC的行驶策略。然而，当采用SOC计算算法(低SOC范围扩展和高SOC范围扩展)时，如图2所示，电池的实际充电状态具有宽的SOC范围(常规SOC保存模式、低SOC范围扩展模式和高SOC范围扩展模式)，从而防止了记忆效应。
图3是示出根据本发明计算SOC值以防止记忆效应的方法的流程图。
如图3中所示，在车辆接收到接通信号并且启动后，在步骤S2中电池控制器读取关于前一SOC模式和在该模式下的运行时间的信息。然后，在步骤S4进行考虑SOC模式的逻辑。
即，在常规SOC保存模式下，在步骤S6中使用电池基准容量对将传输到车辆控制器的SOC数据值(HCU_SOC)进行计算。在高SOC扩展模式下，在步骤S8至S12中，在充电时使用大于Ah_basic的值(Ah_basic*a(大于1的常数值))而在放电时使用小于Ah_basic的值(Ah_basic*b(小于1的恒定值))计算该SOC数据值。在低SOC扩展模式下，在步骤S14至S18中，在充电时使用小于Ah_basic的值(Ah_basic*b(小于1的恒定值))而在放电时使用大于Ah_basic的值(Ah_basic*a(大于1的恒定值))计算该SOC数据值。然后，将计算出的HCU_SOC传输到车辆控制器。在这种情况下，传输到车辆控制器的HCU_SOC值的计算与等式2的计算是相同的，但是基于各个模式的基准容量(基准容量乘以增益系数)是不同的。
在步骤S20和S22中将来自电池控制器的计算的数据值HCU_SOC传输到车辆控制器后，在步骤S24中使用等式2计算电池的实际SOC值。也就是，在常规SOC保存模式、或低SOC扩展模式、或高SOC扩展模式下，使用总的基准容量计算电池的实际SOC值。例如，在步骤S20中，使用已考虑增益系数a和b的基准容量计算电池的实际SOC值。相反地，在步骤S24中，使用未考虑增益系数a和b的基准容量计算电池的实际SOC值。
同时，在计算电池的SOC值后，为了计算在某种SOC模式下电池的实际SOC值，使用基准电池容量计算实际的SOC值，然后在步骤S26中确定进入一个特定SOC模式的条件是否已经满足。
即，在常规SOC保存模式下，在步骤S28和S30中，如果运行时间超过了预定的常规SOC模式时间，则进入低SOC范围扩展模式。否则，在步骤S40中积累该模式的运行时间，且进程返回至初始步骤。此外，在低SOC范围扩展模式下，在步骤S36和S38中，如果SOC大于预定的低SOC值，则进入高SOC范围扩展模式。否则，在步骤S40中积累该模式的运行时间，然后进程返回至初始步骤。相似地，在高SOC范围扩展模式下，在步骤S32和S34中，如果SOC大于预定的高SOC值，则进入常规SOC保存模式。否则，在步骤S40中积累该模式的运行时间，然后进程返回至初始步骤。
同时，在从常规SOC保存模式、或低SOC范围扩展模式、或高SOC范围扩展模式进入不同的相应模式后，在步骤S42中，为了在相应的模式中计算SOC，对在前一模式中的运行时间进行初始化。
如上所述，即使安装在混合动力车辆中的电池在某一特定模式下重复使用，本发明可转换SOC模式以防止记忆效应，从而提前防止了由于记忆效应导致的可用电池能量的下降、改善了车辆效率并提高了电池的寿命。
尽管为了说明性目的已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将明白，不脱离如同所附权利要求公开的本发明的范围和精神的各种改型、添加和替换都是可能的。

Claims (3)

1.一种计算混合动力车辆的电池的SOC(充电状态)的方法，包括如下步骤：
在车辆启动后接收来自电池控制器存储器的关于前一SOC模式和在该模式下的运行时间的信息；
使用电池控制器并使用各自不同的基准容量中的一个，计算电池的SOC数据值并将该电池SOC数据值传输到车辆控制器，其中该基准容量的选用取决于是否处于常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式；以及
在常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式下，计算出电池的实际SOC值之后，确定进入下一SOC模式的条件是否满足。
2.如权利要求1所述的方法，其中SOC数据值(HCU_SOC)的计算通过下述方式进行：在常规SOC保存模式下，使用电池的基准容量计算将传输到车辆控制器的该SOC数据值(HCU_SOC)；在高SOC扩展模式下，在充电时使用大于基准容量(Ah_basic)的值而在放电时使用小于Ah_basic的值计算该SOC数据值；以及，在低SOC扩展模式下，在充电时使用小于基准容量(Ah_basic)的值而在放电时使用大于基准容量(Ah_basic)的值计算该SOC数据值。
3.如权利要求1所述的方法，其中进入特定模式按如下方式执行：如果在常规SOC保存模式下，模式运行时间超过预定时间，则进入低SOC范围扩展模式；如果在低SOC范围扩展模式下，SOC数据值大于低SOC范围扩展模式的预定值，则进入高SOC范围扩展模式；以及，如果在高SOC范围扩展模式下，SOC数据值大于高SOC范围扩展模式的预定值，则进入常规SOC保存模式；然后确定进入下一SOC模式的条件是否满足，其中使用在相应的SOC模式中的相应的基准容量计算电池的SOC值。
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