电池管理装置、电池管理方法和电池组制造方法及图纸

提供了一种电池管理装置、电池管理方法以及电池组。电池管理装置生成第一数据集，该第一数据集包括指示电池的电流、电压和温度的第一电流值、第一电压值和第一温度值。电池管理装置使用误差生成器从第一数据集生成第二数据集。电池管理装置分别根据第一电流值、第一数据集和第二数据集确定用于充电状态(SOC)的第一候选值、第二候选值和第三候选值。控制单元基于第一候选值和第二候选值之间的第一差值来将第一候选值或第二候选值确定为SOC。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池管理装置、电池管理方法和电池组
本公开涉及电池充电状态(SOC)估计。本申请要求于2019年1月23日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2019-0008920的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
技术介绍
近来，对诸如笔记本电脑、摄像机和移动电话的便携式电子产品的需求急剧增长，并且随着电动车辆、储能蓄电池、机器人和卫星的广泛发展，对可以重复地再充电的电池正在进行许多研究。目前，市售电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等，并且其中锂电池几乎没有或没有记忆效应，并且因此针对它们在方便时随时可以进行再充电，自放电率非常低，并且能量密度较高的优点，与镍基电池相比锂电池越来越受到关注。控制电池充电/放电所需的重要参数之一是充电状态(SOC)。SOC是指示剩余容量与指示当电池被完全充电时存储在电池中的电能的最大容量的相对比率的参数，并且可以被表达为0～1或0％～100％。例如，当电池的最大容量为1000Ah(安培-小时)，而电池的剩余容量为750Ah时，电池的SOC为0.75(或75％)。安培计数和等效电路模型通常用于估计电池的SOC。根据安培计数，基于对应于随着时间流逝累积的流过电池的电流的累积电流值来估计电池的SOC。然而，由于电流传感器的测量误差和/或外部噪声，通过安培计数估计的SOC与实际SOC之间可能存在差异(discrepancy)。设计等效电路模型来模拟电池的电化学属性。然而，电池根据操作状态具有非线性特征，并且难以设计用于完美地模拟电池的非线性特征的等效电路模型。为了克服安培计数和等效电路模型中的每一个的上述缺点，已经提出了使用扩展卡尔曼滤波器的电池SOC估计。与当单独使用安培计数或等效电路模型时相比，结合使用安培计数和等效电路模型的扩展卡尔曼滤波器实现更准确的SOC估计。为了使用扩展卡尔曼滤波器来估计电池的SOC，有必要设置两个过程噪声，每个过程噪声与至少一个状态变量(例如，SOC、过电势)相关联。但是，因为将固定值分配给每个过程噪声，所以难以针对电池的操作状态和使用电池的环境适当地调整安培计数和等效电路模型中的每一个的可靠性。
技术实现思路
技术问题本公开被设计以解决上述问题，并且因此，本公开旨在提供电池管理装置、电池管理方法和电池组，其中在每个周期中确定用于电池的充电状态(SOC)的多个候选值，并且基于多个候选值之间的关系来确定电池的SOC。本公开进一步旨在提供电池管理装置、电池管理方法和电池组，其中，基于多个候选值之间的关系来调整扩展卡尔曼滤波器中的安培计数和等效电路模型中的每一个的可靠性。本公开的这些和其他目的和优点可以通过以下描述来理解，并且根据本公开的实施例将变得显而易见。另外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求书及其组合中提出的手段来实现。技术解决方案根据本公开的一方面的电池管理装置，包括：感测单元，感测单元被配置成检测电池的电流、电压和温度；和控制单元，控制单元被配置成生成第一数据集，其包括指示所检测的电流的第一电流值、指示所检测的电压的第一电压值和指示所检测的温度的第一温度值。控制单元被配置成使用误差生成器从第一数据集生成第二数据集。控制单元被配置成使用安培计数基于第一电流值来确定用于电池的充电状态(SOC)的第一候选值。控制单元被配置成使用扩展卡尔曼滤波器基于第一数据集来确定用于SOC的第二候选值。控制单元被配置成使用扩展卡尔曼滤波器基于第二数据集来确定用于SOC的第三候选值。控制单元被配置成确定第一候选值和第二候选值之间的第一差值。控制单元被配置成确定第一候选值和第三候选值之间的第二差值。当第一差值大于阈值时，控制单元被配置成将第一候选值确定为SOC。第二数据集包括第二电流值、第二电压值和第二温度值。第一电流值和第二电流值形成的第一对、第一电压值和第二电压值形成的第二对以及第一温度值和第二温度值形成的第三对中的至少一个中的每个中包括的两个值彼此不同。控制单元可以被配置成：当第二差值小于第一差值时，将扩展卡尔曼滤波器的第二过程噪声与第一过程噪声的比率增加为高于预定的参考比率。第一过程噪声与安培计数的可靠性相关联。第二过程噪声与电池的等效电路模型的可靠性相关联。控制单元可以被配置成：当第二差值小于第一差值时，将小于预定的第一参考值的值设置为第一过程噪声，并且将预定的第二参考值设置为第二过程噪声。参考比率可以是通过将第二参考值除以第一参考值而获得的值。控制单元可以被配置成：当第二差值小于第一差值时，将预定的第一参考值设置为第一过程噪声，并且将大于预定的第二参考值的值设置为第二过程噪声。控制单元可以被配置成：当第二差值小于第一差值时，将小于预定的第一参考值的值设置为第一过程噪声，并且将大于预定的第二参考值的值设置为第二过程噪声。控制单元可以被配置成：当第二差值小于第一差值时，与第一差值成比例地确定第二过程噪声与第一过程噪声的比率。控制单元可以被配置成：当第二差值等于或大于第一差值时，将预定的第一参考值设置为第一过程噪声，并且将预定的第二参考值设置为第二过程噪声。控制单元可以被配置成：当第一差值等于或小于阈值时，将第二候选值确定为SOC。控制单元可以被配置成：选择性地输出开关信号，用于控制安装在电池的电流路径上的开关。当第二差值小于第一差值时，控制单元可以被配置成将开关信号的占空比调节为低于参考占空比。根据本公开的另一方面的电池组包括电池管理装置。根据本公开的又一方面的电池管理方法，包括：检测电池的电流、电压和温度；生成第一数据集，其包括指示所检测的电流的第一电流值、指示所检测的电压的第一电压值以及指示所检测的温度的第一温度值，使用误差生成器从第一数据集生成第二数据集，使用安培计数基于第一电流值确定用于电池SOC的第一候选值，使用扩展卡尔曼滤波器基于第一数据集确定用于SOC的第二候选值，使用扩展卡尔曼滤波器基于第二数据集确定用于SOC的第三候选值，确定第一候选值和第二候选值之间的第一差值，确定第一候选值与第三候选值之间的第二差值，以及当第一差值大于阈值时，将第一候选值确定为SOC。第二数据集包括第二电流值、第二电压值和第二温度值。第一电流值和第二电流值形成的第一对、第一电压值和第二电压值形成的第二对以及第一温度值和第二温度值形成的第三对中的至少一个中的每个中包括的两个值彼此不同。电池管理方法可以进一步包括，当第二差值小于第一差值时，将扩展卡尔曼滤波器的第二过程噪声与第一过程噪声的比率增加为高于参考比率。第一过程噪声与安培计数的可靠性相关联。第二过程噪声与电池的等效电路模型的可靠性相关联。本专利技术的作用根据本公开的至少一个实施例，能够基于在每个周期中确定的用于电池的SOC的多个候选值之间的关系，更准确地确定电池的充电状态(SOC)。此外，根据本公开的实施例中的至少一个，能够基于多个候选值之间的关系来调整扩展卡尔曼滤波器中的安培计数和等效电路模型中的每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池管理装置，包括：/n感测单元，所述感测单元被配置成检测电池的电流、电压和温度；和/n控制单元，所述控制单元被配置成生成第一数据集，所述第一数据集包括指示所检测的电流的第一电流值、指示所检测的电压的第一电压值和指示所检测的温度的第一温度值，/n其中，所述控制单元被配置成：/n使用误差生成器从所述第一数据集生成第二数据集，/n使用安培计数基于所述第一电流值来确定用于所述电池的充电状态(SOC)的第一候选值，/n使用扩展卡尔曼滤波器基于所述第一数据集来确定用于所述SOC的第二候选值，/n使用所述扩展卡尔曼滤波器基于所述第二数据集来确定用于所述SOC的第三候选值，/n确定所述第一候选值和所述第二候选值之间的第一差值，/n确定所述第一候选值和所述第三候选值之间的第二差值，并且/n当所述第一差值大于阈值时，将所述第一候选值确定为所述SOC。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190123 KR 10-2019-00089201.一种电池管理装置，包括：
感测单元，所述感测单元被配置成检测电池的电流、电压和温度；和
控制单元，所述控制单元被配置成生成第一数据集，所述第一数据集包括指示所检测的电流的第一电流值、指示所检测的电压的第一电压值和指示所检测的温度的第一温度值，
其中，所述控制单元被配置成：
使用误差生成器从所述第一数据集生成第二数据集，
使用安培计数基于所述第一电流值来确定用于所述电池的充电状态(SOC)的第一候选值，
使用扩展卡尔曼滤波器基于所述第一数据集来确定用于所述SOC的第二候选值，
使用所述扩展卡尔曼滤波器基于所述第二数据集来确定用于所述SOC的第三候选值，
确定所述第一候选值和所述第二候选值之间的第一差值，
确定所述第一候选值和所述第三候选值之间的第二差值，并且
当所述第一差值大于阈值时，将所述第一候选值确定为所述SOC。


2.根据权利要求1所述的电池管理装置，其中，所述第二数据集包括第二电流值、第二电压值和第二温度值，并且
第一电流值和第二电流值形成的第一对、第一电压值和第二电压值形成的第二对以及第一温度值和第二温度值形成的第三对中的至少一个中的每个中包括的两个值彼此不同。


3.根据权利要求1所述的电池管理装置，其中，所述控制单元被配置成：当所述第二差值小于所述第一差值时，将所述扩展卡尔曼滤波器的第二过程噪声与第一过程噪声的比率增加为高于预定的参考比率，
所述第一过程噪声与所述安培计数的可靠性相关联，并且
所述第二过程噪声与所述电池的等效电路模型的可靠性相关联。


4.根据权利要求3所述的电池管理装置，其中，所述控制单元被配置成：当所述第二差值小于所述第一差值时，将小于预定的第一参考值的值设置为所述第一过程噪声，并且将预定的第二参考值设置为所述第二过程噪声，并且
其中，所述参考比率是通过将所述第二参考值除以所述第一参考值而获得的值。


5.根据权利要求3所述的电池管理装置，其中，所述控制单元被配置成：当所述第二差值小于所述第一差值时，将预定的第一参考值设置为所述第一过程噪声，并且将大于预定的第二参考值的值设置为所述第二过程噪声，并且
其中，所述参考比率是通过将所述第二参考值除以所述第一参考值而获得的值。


6.根据权利要求3所述的电池管理装置，其中，所述控制单元被配置成：当所述第二差值小于所述第一差值时，将小于预定的第一参考值的值设置为所述第一过程噪声，并且将大于预定的第二参考值的值设置为所述第二过程噪声，并且
其中，所述参考比率是通过将...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宝美，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR