用于补偿电池充电状态的方法和使用该方法的电池管理系统技术方案

本发明专利技术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系统。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，计算流变基电流，计算对应于第一电压与流变基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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池管理系统。更具体地，本专利技术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系统。
技术介绍
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，需要提供电池管理系统，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，传统的电池管理系统(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。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种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。本专利技术的实施例提供一种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。本专利技术的一个实施例提供一种用于在电池管理系统中补偿电池的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，计算所述电池的流变基电压；c)计算对应于所述第一电压与所述流变基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。本专利技术的一个实施例提供了一种用于电池管理系统的驱动方法，该电池管理系统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，来计算所述电池的流变基电压；d)计算对应于所述第一电压与所述流变基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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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， 来计算所述电池的流变基电压；ｃ）计算对应于所述第一电压与所述流变基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。

【技术特征摘要】
KR 2005-12-21 10-2005-01271231.一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，来计算所述电池的流变基电压；c)计算对应于所述第一电压与所述流变基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系统的驱动方法，所述电池管理系统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，来计算所述电池的流变基电压；d)计算对应于所述第一电压与所述流变基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；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...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世旭，尹韩硕，林启钟，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]