使用电池单体的电压变化模式的电池单体平衡设备和方法技术

所公开的是使用电池单体的电压变化模式的电池单体平衡设备和方法，其测量每一个电池单体的电压，使用包括当前电压和过去电压的每一个电池单体的电压变化模式来估计每一个电池单体的开路电压（ＯＣＶ）或充电状态（ＳＯＣ），并且，通过比较每一个电池单体的估计的ＯＣＶ或ＳＯＣ来消除在电池单体之间在ＯＣＶ或ＳＯＣ上的偏差。在消除每一个电池单体的ＯＣＶ中，校正由于ＩＲ降导致的输出电压误差。因此，可以精确地估计每一个电池单体的ＳＯＣ。并且，ＳＯＣ的精确估计可以使得基本上消除每一个电池单体的ＳＯＣ偏差。而且，使用输出电压的ＳＯＣ估计导致即使在电池的充电和放电期间也有效的电池单体平衡，由此最小化每一个电池单体的ＳＯＣ偏差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于平衡在电池(battery)中的多个电池单体(cell)的充电状态 (SOC)的设备和方法，特别涉及用于使用每一个电池单体的电压变化模式来平衡在电池中的电池单体的SOC的设备和方法。
技术介绍
通常，在诸如电动车辆这样的高输出产品中使用的电池应当向负载供应高压，因此包含串联或并联地连接的多个电池单体。当包含多个电池单体的电池被放电时，随着电池的使用时间增大，由于在电池单体之间的自放电率上的差别，每一个电池单体的充电状态(SOC)变得不同。如果电池在虽然有不平衡的SOC的情况下被持续放电，则具有较低SOC的特定电池单体被过放电，导致电池的不稳定操作。为了解决不平衡的SOC问题，传统上，在每一个电池单体安装升压或降压电路。升压或降压电路对于具有较低SOC的电池单体充电或对于具有较高SOC的电池单体放电，以平衡电池单体的S0C。为了平衡电池单体的S0C，必须精确地测量每一个电池单体的S0C。然而，由于电池行为的非线性特性，不可能直接地测量电池单体的S0C。因为这个原因，使用可以测量的电参数来间接地估计电池单体的S0C，该可以测量的电参数例如是开路电压(OCV)和放电电流等。一种用于使用OCV来估计电池单体的SOC的方法使用电池单体的输出电压来确定电池单体的0CV，并且使用包括基于OCV的SOC数据的查找表来将该OCV映射到对应的S0C。然而，因为当将电池单体充电或放电时可能发生的IR降，所以测量的电池单体的输出电压与电池单体的实际输出电压不同。结果，通过将电池单体的输出电压作为OCV来估计电池单体的SOC的方法具有低精度的缺点。作为参考，IR降表示当电池在连接到负载的同时开始被充电或开始被放电时电压迅速改变的现象。即，当放电开始时电池单体电压迅速地降低，并且当充电开始时电池单体电压迅速地升高。一种通过积分充电/放电电流来估计电池单体的SOC的方法使用电池单体的充电 /放电电流的积分量来估计电池单体的S0C。这种方法具有简单估计的优点。然而，电流测量误差随着时间连续地累积，导致低精度。近来，已经提出了用于使用数学模型来估计电池单体的SOC的各种方法。根据该方法，使用可以测量的各种电参数来估计电池单体的S0C，该可以测量的各种电参数例如是电压、电流和温度等。然而，因为该数学模型较为复杂，所以需要长时间来估计电池单体的 S0C,并且需要高级计算硬件来用于复杂的计算。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决该问题，因此，本专利技术提供了一种电池单体平衡设备和方法，用于使用每一个电池单体的输出电压来精确地估计每一个电池单体的开路电压(OCV)和充电状态(SOC)，由此消除对于与测量误差的累积相关性的担心的必要。为了实现本专利技术的目的，根据本专利技术的一个方面，一种用于平衡在电池中的多个电池单体的SOC的、使用电池单体的电压变化模式的电池单体平衡设备包括ocv估计部件，用于测量在所述电池中的每一个电池单体的电压，并且使用每一个电池单体的电压变化模式来估计每一个电池单体的0CV，所述每一个电池单体的电压变化模式包括当前电压和过去电压；以及，电池单体平衡部件，用于通过选择要平衡的目标电池单体并且控制与选择的电池单体对应的平衡电路，来平衡每一个电池单体的S0C，其中，经由比较每一个电池单体的所述估计的OCV而选择所述要平衡的目标电池单体。为了实现本专利技术的目的，根据本专利技术的另一个方面，一种用于平衡在电池中的每一个电池单体的SOC的、使用电池单体的电压变化模式的电池单体平衡设备包括ocv估计部件，用于测量在所述电池中的每一个电池单体的电压，并且使用每一个电池单体的电压变化模式来估计每一个电池单体的0CV，所述每一个电池单体的电压变化模式包括当前电压和过去电压；SOC估计部件，用于从每一个电池单体的所述OCV来估计每一个电池单体的 S0C;以及，电池单体平衡部件，用于通过选择要平衡的目标电池单体并且控制与选择的电池单体对应的平衡电路，来平衡每一个电池单体的S0C，其中，经由比较每一个电池单体的所述估计的SOC而选择所述要平衡的目标电池单体。优选的是，所述OCV估计部件包括电压测量单元，用于测量每一个电池单体的电压；温度测量单元，用于测量每一个电池单体的温度；数据存储单元，用于周期地从所述电压测量单元和所述温度测量单元接收每一个电池单体的所述电压和温度，并且将所述电压和温度存储在存储器单元中；OCV变化估计单元，用于通过使用数学模型从在所述存储器单元中存储的电压变化模式计算每一个电池单体的OCV变化来估计每一个电池单体的当前OCV变化，并且将与每一个电池单体的所述温度对应的校正系数反映在所述计算的每一个电池单体的OCV变化上，其中，所述电压变化模式包括当前电压和过去电压，并且，所述数学模型定义在电压变化模式和所述OCV变化之间的相关性；以及，OCV估计单元，用于通过将所述计算的每一个电池单体的OCV变化反映在每一个电池单体的前一个OCV上来估计每一个电池单体的当前0CV。在本专利技术中，所述SOC估计部件可以通过下述方式来估计每一个电池单体的SOC 使用查找表来将每一个电池单体的OCV和温度映射到每一个电池单体的对应的S0C，其中， 所述查找表包括对于每一个OCV和每一个温度的SOC数据。根据本专利技术的一个方面，所述平衡电路是放电电路，并且，所述电池单体平衡部件将具有比参考电平高的OCV或SOC的电池单体选择为要平衡的目标电池单体，并且运行与所述选择的电池单体对应的放电电路以降低所述电池单体的S0C。根据本专利技术的另一个方面，所述平衡电路是充电电路，并且所述电池单体平衡部件将具有比参考电平低的OCV或SOC的电池单体选择为要平衡的目标电池单体，并且运行与所述选择的电池单体对应的充电电路以提高所述电池单体的S0C。根据本专利技术的另一个方面，所述平衡电路包括充电电路和放电电路，并且所述电池单体平衡部件将具有在参考范围之外的OCV或SOC的电池单体选择为要平衡的目标电池单体，将与具有比所述参考范围的最大界限大的OCV或SOC的选择的电池单体对应的平衡电路切换到放电电路以降低选择的电池单体的S0C，并且将与具有比所述参考范围的最小界限小的OCV或SOC的选择的电池单体对应的平衡电路切换到充电电路以提高选择的电池单体的SOC。为了实现本专利技术的另一个目的，根据本专利技术的一个方面，一种用于使用每一个电池单体的电压变化模式来平衡在电池中的多个电池单体的SOC的电池单体平衡方法包括步骤测量每一个电池单体的电压，并且使用每一个电池单体的电压变化模式来估计每一个电池单体的0CV，所述电压变化模式包括当前电压和过去电压；以及，通过比较每一个电池单体的估计的OCV来平衡所述电池单体的S0C。为了实现本专利技术的另一个目的，根据本专利技术的一个方面，一种用于使用每一个电池单体的电压变化模式来平衡在电池中的多个电池单体的SOC的电池单体平衡方法包括步骤测量每一个电池单体的电压，并且使用每一个电池单体的电压变化模式来估计每一个电池单体的0CV，所述电压变化模式包括当前电压和过去电压；从每一个电池单体的OCV 估计每一个电池单体的SOC ；以及，通过比较每一个电池单体的估计的SOC来平衡所述电池单体的SOC。附图说明通过下面参考附图描述实施例，本专利技术的其他目的和方面将变得清本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种使用电池单体的电压变化模式的电池单体平衡设备，所述电池单体平衡设备平衡在电池中的多个电池单体的充电状态（ＳＯＣ），所述电池单体平衡设备包括：开路电压（ＯＣＶ）估计部件，用于测量在所述电池中的每一个电池单体的电压，并且使用每一个电池单体的电压变化模式来估计每一个电池单体的ＯＣＶ，所述每一个电池单体的电压变化模式包括当前电压和过去电压；以及，电池单体平衡部件，用于通过选择要平衡的目标电池单体以及控制与所选择的电池单体对应的平衡电路来平衡每一个电池单体的ＳＯＣ，其中，经由比较每一个电池单体的估计的ＯＣＶ而选择所述要平衡的目标电池单体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

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