用于估计电池容量的劣化的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于估计电池容量劣化的设备和方法。根据本发明专利技术的估计电池容量劣化的设备包括：用于在预定充电电压范围内测量电池电压和电流的感测单元；存储由感测单元所测量的电池电压和电流值和由实际劣化程度被已知的电池的安培累积试验而获得的对每个健康状态（SOH）的累加电流值的存储器单元；和用于通过累加存储器单元中存储的在充电电压范围内所测量的电流值来计算累加电流值以及通过按照存储器单元中存储的对每个SOH的累加电流值映射对应于所计算的累加电流值的SOH值来估计SOH值的控制单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于估计电池容量劣化的设备和方法。根据本专利技术的估计电池容量劣化的设备包括：用于在预定充电电压范围内测量电池电压和电流的感测单元；存储由感测单元所测量的电池电压和电流值和由实际劣化程度被已知的电池的安培累积试验而获得的对每个健康状态（SOH）的累加电流值的存储器单元；和用于通过累加存储器单元中存储的在充电电压范围内所测量的电流值来计算累加电流值以及通过按照存储器单元中存储的对每个SOH的累加电流值映射对应于所计算的累加电流值的SOH值来估计SOH值的控制单元。【专利说明】
本专利技术涉及一种用于估计代表电池容量劣化的参数的电池健康状态(SOH)的设备和方法，并且更加具体地，涉及一种用于通过使用由实际劣化程度被已知的电池的安培累积(ampere counting)试验所获得的SOH基安培累积值来估计电池的SOH的设备和方法。本申请要求在2011年4月25日在韩国提交的专利申请N0.10-2011-0038545和在2012年I月4日在韩国提交的专利申请N0.10-2012-0000865的优先权，这些专利申请的公开在此通过引用而被并入。
技术介绍
通常，使用存储在电池中的电能在电驱动模式中驱动电动车辆或者混合电动车辆(在下文中，被称作电驱动车辆)。所使用的电池通常是能够充电和放电的二次电池，且由于重复的充电和放电而导致二次电池劣化及其性能劣化。因此，当使用二次电池时，需要用于定量评价电池容量劣化的程度的技术。健康状态(S0H)是定量地代表由老化效应弓丨起的电池容量特性的改变的参数并且用于示出电池容量劣化的程度。因此，如果SOH已知，则电池能够在适当的时间得到更换并且能够通过基于电池使用时间控制用于充电和放电的电池容量而防止其过度充电和过度放电。同时，因为电池容量特性的改变在电池内阻的改变上得到反映，所以如在本
中众所周知，能够根据内阻和电池温度估计电池的S0H。换言之，通过充电和放电试验来测量在每一个内阻和每一个电池温度下的电池容量。然后，将所测量的容量表示为基于电池的初始容量的相对数字值以获得用于SOH映射的查找表。在这之后，在实际使用情况下测量内阻和电池温度，并且然后根据查找表映射对应于所测量的内阻和温度的SOH以估计电池的SOH。在以上SOH估计方法中，最重要的事情是如何能够准确获得电池的内阻。然而，在电池充电或者放电过程期间直接地测量电池的内阻实际上是不可能的。因此，通常，测量电池电压和电池充电或者放电电流，并且然后根据欧姆定律间接地计算电池内阻。然而，由于压降效应，间接计算的电池电压显著不同于电池的实际电压。另外，因为电池电流倾向于存在测量误差，所以仅仅根据欧姆定律计算的内阻和根据内阻估计的SOH并不确保足够的可靠性。作为参考，压降效应是指这样一种现象，当电池通过连接到负载而开始放电时或者当电池通过连接到外部电力而开始充电时，电池电压快速地改变。换言之，当放电启动时电池电压快速地降低，并且当充电启动时电池电压快速地增加。作为SOH估计方法的其他实例，有完全放电测试、化学测试和欧姆测试。在完全放电测试中，通过完全放电已被完全充电的电池单元并且然后测量电池单元的容量来估计电池的S0H。然而，这种方法中断连接到电池的系统的操作并且浪费电池单元的能量。在化学测试中，通过测量基板的腐蚀和铅酸电池的电解质浓度来估计电池的SOH。在欧姆测试中，通过测量电阻、导电率和阻抗来测量电池的SOH。然而，前述方法不利地要求电池的侵入式测量。因此，对于实际上使用二次电池的电驱动车辆，需要一种并不中断连接的系统并且不浪费电池能量的非侵入式方法。作为满足以上要求的SOH估计方法的其他实例，根据电池的充电或者放电电流估计电池的荷电状态(SOC)并且通过使用估计的SOC而估计电池的SOH也是可能的。然而，在这种方法中，因为在电流测量进程中产生的测量误差是连续地积累的，所以被用作估计电池的SOH的基础的、SOC的准确度随着时间劣化。因此，难以估计电池的、可靠的S0H。作为SOH估计方法的其他实例，还可以通过使用卡尔曼滤波器或者扩展卡尔曼滤波器来估计电池的S0H。然而，因为这种方法使用复杂的数学模型来估计电池的S0H，所以不仅计算程序过于复杂，而且需要高规格的中央处理单元以实现该计算。
技术实现思路
技术问题本专利技术被设计用于解决现有技术的问题，并且因此本专利技术的目的在于提供一种用于容易地以高准确度估计电池的健康状态(SOH)的设备和方法。本公开的另一个目的在于提供一种可以容易地通过使用从实际劣化程度被已知的电池的安培累积试验所获得的SOH基安培累积值而以高准确度来估计电池的SOH的、用于估计电池的SOH的设备和方法。本公开的又一个目的在于提供一种可以通过作为在当前时间的SOH值估计在不同的时间点估计的多个SOH值的算术平均值或者加权平均值而改进SOH估计的准确度的、用于估计电池的SOH的设备和方法。技术方案为了实现以上目的，本公开的一个方面提供一种用于估计电池的健康状态(SOH)的设备，该设备包括:用于在预定的充电电压范围内测量电池电压和电流的感测单元；存储由感测单元所测量的电池电压和电流值和由实际劣化程度被已知的电池的安培累积试验而获得的SOH基安培累积值的存储器单元；和用于通过累积存储器单元中存储的在充电电压范围内所测量的电流值来计算安培累积值以及通过按照存储器单元中存储的SOH基安培累积值映射对应于所计算的安培累积值的SOH值来估计SOH值的控制单元。根据本公开的一个实施例，控制单元可以通过在存储器单元中存储所计算的SOH值并且对所计算的SOH值和存储在存储器单元中的以前的SOH值取平均来估计SOH值。根据本公开的另一个实施例，控制单元可以通过在存储器单元中存储所计算的SOH值并且获得所计算的SOH值和存储在存储器单元中的以前的SOH值的加权平均值(S0H值被越早测量赋予权重越高)来估计SOH值。在本公开中，充电电压范围可优选包括3.7V到4V的电压范围。优选地，控制单元可以在存储器单元中存储所估计的SOH值。为了实现以上目的，本公开的另一个方面提供一种用于估计电池的健康状态(SOH)的设备，该设备包括:用于在预定的充电电压范围内测量电池电压、电流和温度的感测单元；存储由感测单元所测量的电池电压、电流和温度值和根据实际劣化程度被已知的电池的温度由安培累积试验而获得的SOH与温度基安培累积值的存储器单元；和用于通过累积存储在存储器单元中的在充电电压范围内所测量的电流值来计算安培累积值并且通过按照存储在存储器单元中的SOH与温度基安培累积值映射对应于所计算的安培累积值和电池温度的SOH值来估计SOH值的控制单元。根据本公开，控制单元可以通过在存储器单元中存储所计算的SOH值并且对所计算的SOH值和存储在存储器单元中的以前的SOH值取平均来估计SOH值。为了实现以上目的，本公开的一个方面提供一种用于估计电池的健康状态(SOH)的方法，该方法包括:(a)存储由实际劣化程度被已知的电池的安培累积试验而获得的SOH基安培累积值；(b)存储通过在预定的充电电压范围内测量电池电压和电流而获得的电池电压和电流值；(C)通过累积所存储的在充电电压范围内的电流值来计算安培累积值；和Cd)通过按照存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：朴奎河，金喆泽，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：
国别省市：