CN105680503A - 电池监控装置及其执行方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明一实施例的监控驱动电动机的电池的状态的电池监控装置，包括：电压测量部，其分别测量所述电池单元的模拟电压；A/D转换器，其将所述测量的电池单元的模拟电压转换为数字电压；滤波器，其对由所述A/D转换器转换的数字电压实施滤波；以及控制部，其根据所述各自电池单元的电压差以及电池使用时间中的至少一者从所述A/D转换器或所述滤波器接收单元电压。由此，本发明通过利用融合了平均滤波器和IIR滤波器的混合滤波器，能够在维持现有的数据输出速度的同时提高测量精度，因此具有能够使额外费用最小化并且改善测量精度的优点。

Description

电池监控装置及其执行方法
技术领域
本发明涉及一种电池监控装置及其执行方法。
背景技术
利用将汽油或重油作为主燃料的内燃机的汽车，对大气污染等公共危害起着不可忽略的影响。因此，近年来为了减少公共危害的发生，正在竭力开发电动汽车或混合动力电动汽车。
一般在电动汽车或混合动力电动汽车的发动机驱动用电池中，为了产生数十KW程度的大容量电力，需要数百V、数百A程度的大容量发动机驱动用电池。为此，需要将单个电池单元(Batterycell)串联或并联连接，形成一个电池模块来进行使用。
例如，混合动力汽车将充电至200V到300V的40至80个电池单元进行连接以用于发动机驱动，而燃料电池汽车要连接比上述电池单元个数还要多的、大概100个左右的电池单元，以进行使用。
由此，电池性能对汽车的性能产生着直接的影响，因此实际情况是不仅需要各电池单元的性能优异，而且还迫切需要能够通过测量各电池单元的电压来有效管理电池的电池管理系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电池管理系统，其具有如下优点：利用锂离子电池的不同电压区间的特性，选择性使用滤波器，从而能够根据不同电压区间来提高数据速度以及测量精度；并且，通过利用融合了平均滤波器(Averagefilter)和IIR滤波器的混合滤波器，能够在维持现有的数据输出速度的同时，提高测量精度，因此能够使额外费用最小化，且改善测量精度。
本发明所要解决的问题并不限于以上言及的问题(多个)，对于未言及的其它问题(多个)，本领域技术人员能够通过以下记载而理解。
技术方案
在实施例中监控驱动电动机的电池的状态的电池监控装置，包括：电压测量部，其分别测量所述电池单元的模拟电压；A/D转换器，其将所述测量的电池单元的模拟电压转换为数字电压；滤波器，其对由所述A/D转换器转换的数字电压实施滤波；以及控制部，其根据所述各自电池单元的电压差以及电池使用时间中的至少一者从所述A/D转换器或所述滤波器接收单元电压。
在一实施例中，如果所述电池使用时间在特定时间以下、所述电池单元的电压差在特定范围以上，则所述控制部可以从所述A/D转换器接收单元电压。
在一实施例中，如果所述电池使用时间在特定时间以上、所述电池单元的电压差在特定范围以下，则所述控制部可以从所述滤波器接收单元电压。
在一实施例中，所述A/D转换器可以通过将所述模拟电压过采样而转换为数字电压，并将所述过采样的数字电压提供给所述滤波器或者所述控制部。
在一实施例中，所述滤波器可以包括：平均滤波器，其对所述过采样的数字电压用规定的平均值系数实施平均滤波；以及IIR滤波器，其对所述过采样的数字电压用预设定的移动平均系数实施滤波。
在实施例中在监控驱动电动机的电池的状态的电池监控装置中执行的电池监控方法，包括：测量电池单元各自的模拟电压并转换为数字电压的步骤；计算根据电池使用时间的所述电池单元的电压差的步骤；以及根据所述电池单元的电压差以及电池使用时间中的至少一者接收所述数字电压或者接收被滤波的数字电压的步骤。
在一实施例中，所述接收数字电压或者接收被滤波的数字电压的步骤可以包括：如果所述电池使用时间在特定时间以下、所述电池单元的电压差在特定范围以上，则接收所述数字电压的步骤。
在一实施例中，所述接收数字电压或者接收被滤波的数字电压的步骤可以包括：如果所述电池使用时间在特定时间以上、所述电池单元的电压差在特定范围以下，则接收所述被滤波的数字电压的步骤。
在一实施例中，所述测量电池单元各自的模拟电压并转换为数字电压的步骤可以包括：将所述模拟电压过采样而转换为数字电压的步骤。
在一实施例中，所述接收数字电压或者接收被滤波的数字电压的步骤包括：接收被平均滤波器以及IIR滤波器中的至少一个滤波器滤波的数字电压的步骤，其中，所述平均滤波器对所述过采样的数字电压用规定的平均值系数实施平均滤波，所述IIR滤波器对所述过采样的数字电压用预设定的移动平均系数实施滤波。
其它实施例的具体事项包含于详细说明以及所附的附图。
本发明的优点和/或特征、以及达成这些的方法可通过参考所附的附图和后述的实施例而更加明确，但是本发明并不限定于以下公开的实施例，而是可以通过相互不同的各种方式来实施，提供本发明实施例的原因在于使本发明的公开完整且向本领域技术人员完整的告知发明的范畴，而本发明由权利要求书定义。在说明书全文中，相同附图标记表示相同构成要素。
有益效果
本发明利用锂离子电池的不同电压区间的特性，选择性使用滤波器，从而具有能够根据不同电压区间提高数据速度以及测量精度的优点。
而且，本发明通过利用融合了平均滤波器和IIR滤波器的混合滤波器，能够在维持现有的数据输出速度的同时提高测量精度，因此具有能够使额外费用最小化，且还能改善测量精度的优点。
附图说明
图1是表示锂离子电池的电压特性的曲线图。
图2是用于说明最优于图1的按区间的特性的电池监控装置的构成方案的图。
图3是用于说明根据本发明一实施例的电池监控装置的内部结构的方框图。
图4是用于说明根据本发明的电池监控方法的一实施例的流程图。
具体实施方式
以下，将参考所附的附图，对本发明实施例进行详细说明。
图1是表示锂离子电池的电压特性的曲线图。
参照图1，通常锂离子电池被充电到每个单元4.2V～2.8V左右的电压，并随着时间的流逝而放电。用于电动汽车的锂离子电池根据电池单元(Batterycell)电压而被区分为三个区间A、B、C。
第一区间A是电池使用时间在特定时间以下、电池单元的电压差在特定范围以上的区间；第二区间B是电池使用时间在特定时间以上、电池单元的电压差在特定范围以下的区间；第三区间C是电池使用时间在特定时间以下、电池单元的电压差在特定范围以上的区间。
第一区间A以及第三区间C的电池使用时间在特定时间以下，因此虽然使用比重小，但由于电池单元的电压差在特定范围以上，因此第一区间A以及第三区间C是为了监视快速的电压变化而需要相对高速测量的区间。
与此相反，第二区间B的电池使用时间在特定时间以上，因此使用比重大，而电池单元的电压差在特定范围以下，因此第二区间B是需要精密电压测量的区间。
图2是用于说明最优于图1的按区间的特性的电池监控装置的构成方案的图。
如参考号a所示，电池监控装置可以包括A/D转换器以及控制部。当A/D转换器接收到电池单元的模拟电压时，将电池单元的模拟电压转换为数字电压并提供给控制部。
如果电池监控装置构成为如参考号a所示的结构，则电池单元的模拟电压被转换为数字电压后直接输出，因此能够没有数据延迟地进行高速测量，但是精密性相对减少。
这种电池监控装置的结构适用于在图1的锂离子电池的电压特性曲线图上的为了监视快速的电压变化而需要高速测量的第一区间A以及第三区间C。
如参考号b所示，电池监控装置可以包括A/D转换器、平均滤波器、以及控制部。
当A/D转换器接收电池单元的模拟电压时，将电池单元的模拟电压转换为数字电压并提供给平均滤波器。此时，A/D转换器可以对电池单元的模拟电压实施过采样(oversampling)，并将其转换为数字电压。
然而，通过对电池单元的模拟电压实施过采样，虽然能够使得精度提高大致2倍左右，但是具有数据处理速度将减少约4～8倍左右的缺点。
平均滤波器从A/D转换器接收过采样的数字电压，并对过采样的数字电压用规定的平均值系数实施平均滤波(averagefiltering)后提供给控制部。
如上所述，平均滤波器对过采样的数字电压用规定的平均值系数实施平均滤波，因此具有可能会损失与平均值系数并不对应的数据的缺点。
如参考号c所示，电池监控装置可以包括A/D转换器、IIR滤波器、以及控制部。
当A/D转换器接收电池单元的模拟电压时，将电池电压的模拟电压转换为数字电压并提供给IIR滤波器。此时，A/D转换器能够对电池单元的模拟电压实施过采样，并将其转换为数字电压。
IIR滤波器从A/D转换器接收过采样的数字电压，并对过采样的数字电压用预设定的移动平均系数(movingaveragecoefficient)实施滤波后提供给控制部。然而，IIR滤波器通过调节时间延迟而实施滤波，因此虽然滤波精度得到提高，但是具有产生数据延迟的缺点。
为了解决如上所述的问题点，本发明提出参考号d的电池监控装置。参考号d的电池监控装置构成为同时使用参考号b和参考号c。那么，以下参照图3说明电池监控装置。
图3是用于说明根据本发明一实施例的电池监控装置的内部结构的方框图。
参照图3，电池监控装置100包括电压测量部101、A/D转换器102、混合滤波器103、以及控制部104。
电压测量部101测量电池单元的模拟电压并提供给A/D转换器102。
其中，电池包括相互串联连接的子包(Subpack)。子包包括相互串联连接的二次电池单元。例如，电池可以包括相互串联连接的8个子包，子包分别包括5个二次电池单元，从而总共包括40个电池单元。
A/D转换器102根据控制部104的控制将从电压测量部101接收的模拟电压转换为数字电压，并将其提供给混合滤波器103或控制部104。
在一实施例中，A/D转换器102能够对模拟电压进行过采样而转换为数字电压，并将过采样的数字电压提供给混合滤波器103或控制部104。
混合滤波器103根据控制部104的控制而接收从A/D转换器102提供的过采样的数字电压，并对过采样的数字电压实施滤波。
在一实施例中，混合滤波器103根据控制部104的控制而只在电池使用时间为特定时间以上、电池单元的电压差为特定范围以下时工作。例如，混合滤波器103只能在图1的第二区间B时进行工作。
在另一实施例中，如果电池使用时间在特定时间以下、电池单元的电压差在特定范围以上，则混合滤波器103可以不工作。例如，混合滤波器103在图1的第一区间A以及第三区间C时可以不工作。
这种混合滤波器103包括平均滤波器113以及IIR滤波器123。
平均滤波器113对过采样的数字电压用规定的平均值系数实施平均滤波。
IIR滤波器123对过采样的数字电压用预设定的移动平均系数实施滤波。
控制部104从电压测量部101接收电池单元的电压，计算根据电池使用时间的电池单元的电压差。控制部104根据电池使用时间以及电池单元的电压差从A/D转换器102或者混合滤波器103接收单元电压。
在一实施例中，如果电池使用时间在特定时间以下、电池单元的电压差在特定范围以上，则控制部104以由A/D转换器102转换的数字电压不提供到混合滤波器103的方式进行控制，因此从A/D转换器102接收数字电压。在这种实施例中，混合滤波器103不执行任何工作。
例如，在如图1的第一区间A以及第三区间C，即电池使用时间在特定时间以下、电池单元的电压差在特定范围以上的区间，控制部104可以从A/D转换器102接收数字电压。
在另一实施例中，如果电池使用时间在特定时间以上、电池单元的电压差在特定范围以下，则控制部104以由A/D转换器102转换的数字电压提供到混合滤波器103的方式进行控制。控制部104可以从混合滤波器103接收进行滤波的数字电压。在这种实施例中，控制部104可以不从A/D转换器102接收数字电压。
例如，在如图1的第二区间B这样的电池使用时间在特定时间以上、电池单元的电压差在特定范围以下的区间，控制部104可以从混合滤波器103接收数字电压。
图4是用于说明根据本发明的电池监控方法的一实施例的流程图。
参照图4，电池监控装置100测量电池单元的模拟电压，并将其转换为数字电压(步骤S410)。
在步骤S410的一实施例中，电池监控装置100可以对模拟电压进行过采样，并将其转换为数字电压。
电池监控装置100计算根据电池使用时间的电池单元的电压差(步骤S420)。电池监控装置100根据电池使用时间以及电池单元的电压差接收数字电压或者被滤波的数字电压(步骤S430)。
在步骤S430的一实施例中，如果电池使用时间在特定时间以下、电池单元的电压差在特定范围以上，则电池监控装置100可以接收数字电压。
在步骤S430的另一实施例中，如果电池使用时间在特定时间以上、电池单元的电压差在特定范围以下，则电池监控装置100可以接收被滤波的数字电压。
到此为止，对根据本发明的具体实施例进行了说明，但无需多言，可以在不脱离本发明的保护范围的范围内进行各种变形。因此，本发明的保护范围并不局限并限定于所说明的实施例，而应限定于权利要求以及等同于该权利要求的技术方案。
如上所述，虽然通过有限的实施例和附图对本发明进行了说明，但本发明并不限定于所述实施例，本领域技术人员可以由上述记载进行多种修改以及变形。从而，本发明的思想只能通过权利要求书来理解，且等同或等效的变形都应属于本发明思想的范畴。

Claims (10)

1.一种电池监控装置，其用于监控驱动电动机的电池的状态，该电池监控装置包括：
电压测量部，其分别测量电池单元的模拟电压；
A/D转换器，其将所述测量的电池单元的模拟电压转换为数字电压；
滤波器，其对由所述A/D转换器转换的数字电压实施滤波；以及
控制部，其根据所述各个电池单元的电压差以及电池使用时间中的至少一者而从所述A/D转换器或所述滤波器接收单元电压。
2.根据权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于，
如果所述电池使用时间在特定时间以下、所述电池单元的电压差在特定范围以上，则所述控制部从所述A/D转换器接收单元电压。
3.根据权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于，
如果所述电池使用时间在特定时间以上、所述电池单元的电压差在特定范围以下，则所述控制部从所述滤波器接收单元电压。
4.根据权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于，
所述A/D转换器通过对所述模拟电压进行过采样而转换为数字电压，并将所述过采样的数字电压提供给所述滤波器或者所述控制部。
5.根据权利要求4所述的电池监控装置，其特征在于，所述滤波器包括：
平均滤波器，其对所述过采样的数字电压用规定的平均值系数实施平均滤波；以及
IIR滤波器，其对所述过采样的数字电压用预设定的移动平均系数实施滤波。
6.一种电池监控方法，其在用于监控驱动电动机的电池的状态的电池监控装置中执行，该电池监控方法包括：
测量电池单元各自的模拟电压并转换为数字电压的步骤；
计算根据电池使用时间的所述电池单元的电压差的步骤；以及
根据所述电池单元的电压差以及电池使用时间中的至少一者而接收所述数字电压或者接收被滤波的数字电压的步骤。
7.根据权利要求6所述的电池监控方法，其特征在于，所述接收数字电压或者接收被滤波的数字电压的步骤包括：
如果所述电池使用时间在特定时间以下、所述电池单元的电压差在特定范围以上时，接收所述数字电压的步骤。
8.根据权利要求6所述的电池监控方法，其特征在于，所述接收数字电压或者接收被滤波的数字电压的步骤包括：
如果所述电池使用时间在特定时间以上、所述电池单元的电压差在特定范围以下时，接收所述被滤波的数字电压的步骤。
9.根据权利要求6所述的电池监控方法，其特征在于，
所述测量电池单元各自的模拟电压并转换为数字电压的步骤包括：
对所述模拟电压进行过采样而转换为数字电压的步骤。
10.根据权利要求9所述的电池监控方法，其特征在于，所述接收数字电压或者接收被滤波的数字电压的步骤包括：
接收被平均滤波器以及IIR滤波器中的至少一个滤波器滤波的数字电压的步骤，其中，所述平均滤波器对所述过采样的数字电压用规定的平均值系数实施平均滤波，而所述IIR滤波器对所述过采样的数字电压用预设定的移动平均系数实施滤波。
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