CN101185005B - 检测电池组电压的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是提示一种检测电池单元电压的方法和装置，其是考虑电池组内连接多数个电池单元的导线的阻抗。检测电池组中至少一个电池单元电压的方法(其中电池单元以导线相连)包括下列步骤：储存导线的阻抗，该导线的端连接电压检测器，另端连接电池单元；检测该电池组的电流；将对应至每个电池单元的该导线的该阻抗乘以该电流，以计算出每个电池单元的修正值；检测每个电池单元的电压；以及依据所述电池单元的修正值而修改每个电池单元上的电压。此外，检测电池组中至少一个电池单元的电压的装置(其中该电池单元通过导线相连)包括：电压检测器，用以检测每个电池单元上电压；存储器，用以储存该导线的阻抗，该导线的端连接电压检测器，另端连接电池单元；电流检测器，用以检测该电池组的电流；以及控制器，用以将对应至每个电池单元的该导线的该阻抗乘以该电流，以计算每个电池单元的修正值，并依据所述电池单元的修正值，修正每个电池单元上电压。

Description

检测电池组电压的装置和方法
技术领域
本发明通常关于一种电池管理系统，尤指在考虑了对构成电池组的多个电池单元进行连接的导线的阻抗的情况下，检测电池单元的电压的方法和装置。
背景技术
一般而言，电池管理系统必须分别检测电池单元的电压及电流，而为了提高检测电池单元的电压及电流的精度而付出了持续不断的努力。
特别的，检测电池单元的电压的技术仅受限于硬件技术发展的限制，而通过将算法引入硬件中则可改善检测电池单元的电压及电流的准确度。
在该电池管理系统中，最重要的因素是通过准确地检测电流来计算电池的充电状态(SOC)。SOC在放电端电压附近获得补偿。因为该补偿的时间取决于参考电压，所以电池电压的准确检测在计算电池的SOC时是非常重要的。
请参考图1所示，将描述传统的电池管理系统的结构图。
如图1所示，传统的电池管理系统包括有电池组，电池组连接多个串连或并连的电池单元C1、C2、C3，电压检测器101检测构成电池组的多个电池单元C1、C2、C3的电压，电阻102检测流过电池组的充电/放电电流，电流检测器103检测流过电阻102的电流，控制器104对通过电压检测器101及电流检测器103检测出的电压或电流求和，并对其进行控制，以及，通信单元105负责控制器104与外部装置之间的通信。电压检测器101、电流检测器103、控制器104及通信单元105被包括在被形成为一个芯片的燃料测量集成电路(IC)中。
多个电池单元以串连方式相连接的电池组具有阴极及阳极，阴极连接到电源输出端子的正极端B+，阳极连接到负极端B-。除此之外，构成电池组的阴极和阳极、以及多个电池单元C1、C2、C3间的两个触点连接至电压检测器101。
电压检测器101连接至以串连方式连接的多个电池单元C1，C2，C3之间的每个触点，电压检测器101分别检测各个触点之间的电压，而不考虑连接电池单元的导线的阻抗。因此，电压检测器101所检测出的电压包括有误差，该误差与导线阻抗导致的电压下降/上升值相对应。
在传统的作法中，以这种方式，检测电压时并未考虑连接电池单元的导线阻抗，所以无可避免地会包含由导线阻抗所引起的误差。
这个误差降低了计算电池实际SOC的准确性，而其是电池组的短路持续时间或异常保护的原因。
另外，此误差也随流经电池组中的电流的增加而提高。
发明内容
本发明是可解决现有技术的诸多问题，且本发明的目的在于，在考虑了对构成电池组的多个电池单元进行连接的导线阻抗情况下，提供一种检测电池单元的电压的方法和装置。
为达成上述的目的，根据本发明，提供一种检测电池组中至少一个电池单元的电压的方法，其中电池单元通过导线相连。方法包括下列步骤：储存如下的导线的阻抗，所述导线是从连接到电压检测器的部分到连接到相应的电池单元的部分的导线；检测该电池组的电流；用对应于每个电池单元的该导线的阻抗乘以该电流，以计算出每个电池单元的修正值；检测每个电池单元的电压；以及依据每个电池单元的修正值来修改每个电池单元的电压。
依据本发明的另一目的，本发明提供一种检测电池组中至少一个电池单元的电压的装置，其中该电池单元通过导线相连，该装置包括：电压检测器，用以检测每个电池单元的电压；存储器，用于储存如下导线的阻抗，所述导线是从连接到电压检测器的部分到连接到相应的电池单元的部分的导线；电流检测器，用以检测该电池组的电流；以及控制器，用对应至每个电池单元的导线阻抗乘以电流，以计算每个电池单元的修正值，并依据所述电池单元的修正值，修正每个电池单元的电压。
附图说明
图1是现有的电池管理系统的结构图。
图2是根据本发明示例性实施例的电池管理系统的结构图。
图3是根据本发明示例性实施例的检测电池组中每个电池单元的电压的方法流程图。
具体实施方式
以下，将参考附图具体描述本发明的示例性实施例。
图2是根据本发明示例性实施例的电池管理系统的结构图。
电池管理系统200具有电池组，该电池组包含有第一电池单元BC1、第二电池单元BC2、及第三电池单元BC3。第一电池单元BC1、第二电池单元BC2、及第三电池单元BC3通过第一、第二、第三、及第四导线A1、A2、A3、A4以串联方式相连接。除此之外，电池组的主电流流过第一电池单元BC1至第三电池单元BC3及第一至第四导线A1至A4。
第一导线A1连接到第一电池单元BC1的阴极(+)及电压检测器201的第一端点。第一端点及第一导线A1通过第一引线相连接。由于电池组的主电流并未流经第一引线，因此不需考虑第一引线的阻抗。
第二导线A2连接在第一电池单元BC1的阳极(-)及第二电池单元BC2的阴极(+)之间，介于第二导线A2及第一电池单元BC1的阳极(-)之间的抽头通过第二引线连接至电压检测器201的第二端点。由于电池组的主电流并未流过此第二引线，因此不需考虑第二引线的阻抗。
第三导线A3连接在第二电池单元BC2的阳极(-)及第三电池单元BC3的阴极(+)之间，介于第三导线A3及第三电池单元BC3的阴极(+)之间的抽头通过第三引线连接至电压检测器201的第三端点。由于电池组的主电流并未通过此第三引线，因此不需考虑第三引线的阻抗。
第四导线A4连接到第三电池单元BC3的阳极(-)及电压检测器201的第四端点。第四端点及第四导线A4通过第四引线相连接。由于电池组的主电流并未流经此第四引线，因此不需考虑第四引线的阻抗。
关于第一电池单元BC1，电压检测器201测量第一导线A1终端及第一电池单元BC1的阳极之间的电压，在这种情况下，第一电池单元BC1的电压应当考虑由第一导线A1的阻抗所引起的电压下降或上升。
关于第二电池单元BC2，电压检测器201测量第一电池单元BC1的阳极及第三电池单元BC3的阴极之间的电压，在这种情况下，第二电池单元BC2的电压必须考虑因第二导线A2及第三导线A3的阻抗所引起的电压下降或上升。
最后，关于第三电池单元BC3，电压检测器201测量第三电池单元BC3的阴极及第四导线A4端点之间的电压，在这种情况下，第三电池单元BC3的电压必须考虑因第四导线A4的阻抗所引起的电压下降或上升。
这样，电压检测器201检测第一至第三电池单元BC1至BC3的每一个的电压，并提供此检测结果至控制器204。
电流检测器203检测出流过电流检测电阻202的电流，并提供检测结果至控制器204。
基于电池单元的电压及电流的测量值，控制器204产生多条信息来控制电池组，其中所述测量值是通过电压检测器201及电流检测器203来测量的。特别的是，依据本发明的示例性实施例，控制器204利用与第一至第三电池单元BC1至BC相对应的导线的阻抗测量值来修正电池单元的电压测量值，其中，导线的阻抗测量值被储存于存储器206中。
通信单元205负责控制器204及外部装置之间的通信。特别的是，通信单元205接收与第一至第三电池单元BC1至BC3相对应的导线的阻抗测量值，并提供接收到的结果至控制器204。
存储器206储存多种不同的信息，包括控制器204的处理程序，特别的是，在本发明的示例性实施例中，存储器206储存与第一至第三电池单元BC1至BC3相对应的导线的阻抗测量值，如表1所示。
表1
    导线     阻抗
对应至第一电池单元BC1的导线A1 第一阻抗Impedance_Voltage_B1
对应至第二电池单元BC2的导线A2及导线A3 第二阻抗Impedance_Voltage_B2
对应至第三电池单元BC3的导线A4 第三阻抗Impedance_Voltage_B3
在表1中，第一阻抗Impedance_Voltage_B1为第一导线A1的阻抗，第二阻抗Impedance_Voltage_B2为第二导线A2与第三导线A3的阻抗和，以及第三阻抗Impedance_Voltage_B3为第四导线A4的阻抗。
其中，第一阻抗Impedance_Voltage_B1、第二阻抗Impedance_Voltage_B2及第三阻抗Impedance_Voltage_B3分别对应于第一电池单元BC1、第二电池单元BC2及第三电池单元BC3，其皆通过毫欧姆计(图未式)进行测量，并通过通信单元205提供至控制器204。控制器204命令存储器206储存该阻抗。
电压检测器201、电流检测器203、控制器204、通信单元205及控制器204可以被包括在形成为一个芯片的燃料测量集成电路(IC)中。
目前，检测电池单元的电压的方法可被应用于电池管理系统200，其方法将描述在图3的流程图中。
控制器204通过电压检测器201测量构成电池组的每个第一电池单元BC1、第二电池单元BC2及第三电池单元BC3的电压，每个测量出的电压如表2所示，并暂存在存储器206中(S300)。
表2
  电池单元的电压     测量出的电压变量
第一电池单元BC1的电压     Real_Voltage_B1
第二电池单元BC2的电压     Real_Voltage_B2
第三电池单元BC3的电压     Real_Voltage_B3
之后，控制器204通过电流检测器203测量电池组的电流(S302)，并读出第一阻抗Impedance_Voltage_B1、第二阻抗Impedance_Voltage_B2及第三阻抗Impedance_Voltage_B3，其分别对应于第一电池单元BC1，第二电池单元BC2，及第三电池单元BC3，且将其预先储存于存储器206中(S304)。
接着，控制器204用与第一、第二及第三电池单元BC1、BC2、BC3相对应且储存于存储器206中的第一、第二及第三阻抗Impedance_Voltage_B1、Impedance_Voltage_B2、Impedance_Voltage_B3乘以由电流检测器206所检测的电流，由此，产生第一、第二及第三电池单元BC1、BC2、BC3的每一个的修正值，在此，修正值由计算公式1产生。
公式1
第一阻抗(Impedance_Voltage_B1)*电流＝第一电池单元(BC1)的修正值；
第二阻抗(Impedance_Voltage_B2)*电流＝第二电池单元(BC2)的修正值；以及
第三阻抗(Impedance_Voltage_B3)*电流＝第三电池单元(BC3)的修正值。
当依据计算公式1所产生了修正值时，基于电流检测器203所检测的电流值，控制器204检查电池组是否处于充电或放电状态(S308)。
依据基于电流值的检查结果，如果电池组正处于放电状态中，控制器204将第一，第二，第三电池单元BC1、BC2、BC3的每一个的计算修正值与第一、第二、及第三电池单元BC1、BC2及BC3的测量电压的每一个的测量电压，由此，计算处每个第一、第二及第三电池单元BC1、BC2、BC3的最终电压。其中，每个电池单元的最终电压由计算公式2获得。
公式2
第一电池单元BC1的测量电压(Real_Voltage_B1)+第一电池单元BC1的修正值＝第一电池单元BC1的最终电压(Correction_Voltage_B1)；
第二电池单元BC2的测量电压(Real_Voltage_B2)+第二电池单元BC2的修正值＝第二电池单元BC2的最终电压(Correction_Voltage_B2)；以及
第三电池单元BC3的测量电压(Real_Voltage_B3)+第三电池单元BC3的修正值＝第三电池单元BC3的最终电压(Correction_Voltage_B3)。
依据步骤308中基于电流值的检查结果，如果电池组正处于充电状态中，则控制器204从每个第一、第二、及第三电池单元BC1、BC2及BC3的测量电压减去第一、第二、第三电池单元BC1、BC2、BC3的每一个的计算修正值，由此计算出每个第一、第二及第三电池单元的最终电压。这里，当对电池单元充电时通过计算公式3得到每个电池单元的最终电压。
公式3
第一电池单元BC1的测量电压(Real_Voltage_B1)-第一电池单元BC1的修正值＝第一电池单元BC1的最终电压(Correction_Voltage_B1)；
第二电池单元BC2的测量电压(Real_Voltage_B2)-第二电池单元BC2的修正值＝第二电池单元BC2的最终电压(Correction_Voltage_B2)；以及
第三电池单元BC3的测量电压(Real_Voltage_B3)-第三电池单元BC3的修正值＝第三电池单元BC3的最终电压(Correction_Voltage_B3)。
由上所述，在考虑连接电池单元的每个导线的阻抗所引起的电压下降或上升的情况下，修正每个电池单元的电压。因此，其可准确地测量出每个电池单元的电压。
本发明的实施例包括计算机可读介质，该介质包括可由各种不同计算机执行操作的程序指令。计算机可读介质可包括程序指令、数据文件、数据结构等中的一个或其组合。介质上的程序指令可以为本发明而特别设计或构建，或者是计算机软件领域的技术人员可以获得的。
工业实用性
由上述可知，在考虑对构成电池组的多个电池单元进行连接的每个导线的阻抗的情况下，检测每个电池单元上的电压。结果，当估算了多种电池管理信息时，可以提高估算的可靠性，其中所述电池管理信息例如是电池的SOC测量。
上述示例性实施例仅是为了说明目的而举例，本领域技术人员应当明白，在不脱离所附的权利要求书所公开的本发明的保护范围和精神的情况下，可以做出多种变化、添加和替换。

Claims (4)

1.一种检测电池组中多个电池单元的每一个的电压的方法，在所述电池组中，每一个电池单元通过导线相连，该方法包括下列步骤：
储存每个电池单元的电压测量点之间存在的阻抗；
检测电池组的电流；
用对应于每个电池单元的导线的阻抗乘以电流，以计算出每个电池单元的电压修正值；
检测每个电池单元的电压；以及
依据每个电池单元的电压修正值来修正每个电池单元的电压，由此，在充电期间与每个电池单元的电压相对应地减去电压修正值，以及在放电期间与每个电池单元的电压相对应地加上电压修正值。
2.如权利要求1所述的方法，其中，依据所检测的电流来检测每个电池单元的充电或放电状态。
3.一种检测电池组中多个电池单元的每一个的电压的装置，在该电池组中，每一个电池单元通过导线相连，该装置包括：
电压检测器，用以检测每个电池单元的电压；
存储器，用以储存每个电池单元的电压测量点之间存在的阻抗；
电流检测器，用以检测该电池组的电流；以及
控制器，用对应于每个电池单元的导线的阻抗乘以电流，以计算出每个电池单元的电压修正值，并依据每个电池单元的电压修正值来修正每个电池单元的电压，由此，在充电期间与每个电池单元的电压相对应地减去电压修正值，以及在放电期间与每个电池单元的电压相对应地加上电压修正值。
4.如权利要求3所述的装置，其中，依据电池组的检测电流来检测每个电池单元的充电或放电状态。
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