CN1581564A - 确定稳态电池终端电压的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于确定稳态电池终端电压的方法。在预定的等效充电(或者放电)电阻数值的基础上，确定等效充电(或者放电)电阻，在预定的有效无负载充电(或者放电)电压数值的基础上，确定有效无负载充电(或者放电)电压。在计算出的等效充电(或者放电)电阻和计算出的有效无负载充电(或者放电)电压的基础上，计算出稳态电池终端电压。

Description

确定稳态电池终端电压的方法

发明领域

本发明涉及计算稳态电池终端电压的方法。

背景技术

混合电动车(hybrid electric vehicle)能够改善车辆发动机能量功率和减少发动机的废气排放量。当车辆刹车时，混合电动车利用车辆动能再生电能。

电池是混合电动车的重要部件。电池提供能量和储存剩余能量。

然而，电池可提供的能量会随着工作温度、充电状态、老化等而变化，所以难以给混合电动车辆配备电池。

电池终端电压随着充电而增加，随着电池放电而减少。另外，电池终端电压也会根据充电/放电负载发生变化，所以要模拟电池终端电压特性是很困难的。

附图1中的电池的电池终端电压U_cell可以根据下面等式1获得。

【等式1】

$U_{\mathrm{cell}}=U_{\mathrm{ocv}}-\frac{1}{C}{\∫I}_{\mathrm{avg}}\mathrm{dt}-U_c-U_d\left(I_{\mathrm{avg}}\right)-(R_a(T_{\mathrm{BAT}},...)+R_c)\×I_{\mathrm{avg}}$

其中，U_ocv是无负载电压(或者是电池开路电压)，U_c是负载变化带来的电压变化量，C是电容，I_avg是平均电流，U_d是由于在反应面上的偶极子(化学反应)的电压降。R_a是电解液电阻，R_c是导体电阻，T_BAT是电池温度。电解液电阻随着充电状态、电池温度、电池老化改变，导体电阻随着电池老化改变。

在附图2中，表示的为与附图1中的电池等同的电路。

根据下面等式2可以获得终端电压V_t。

【等式2】

$V_t=V_{\mathrm{oc}}-I_t\×(R_h+R_d\×(1-e^{-t/R_d{C}_p}))$

其中V_oc是有效无负载电压，I_t是充电(或者放电)电流，R_h是瞬时电阻，R_d是延时电阻，C_p是并联电容。

导体电阻取决于正极、负极，电流集电器用瞬时电阻来表示。电解液电阻取决于C_p。

然而，为了使用作为时间函数的电池等价模型来计算出电池电压，有必要知道确切的电容量，但这是不容易的，因为它随着负载条件和工作条件而变化。

发明背景部分中披露的信息仅用作加强对本发明的背景的理解，而不应该被认为是本领域技术人员所知道的构成现有技术的知识或者任何形式的启示。

发明内容

本发明的实施例提供了一种计算稳态电池终端电压的方法。

在本发明的优选实施例中，用于确定稳态电池终端电压的方法包括：在预定的充电电流范围内的预定电池温度和预定的充电状态下，确定等效充电电阻数值；在预定的充电电流范围内的预定电池温度和预定的充电状态下，在等效充电电阻数值基础上，确定有效无负载充电电压数值；在等效充电电阻数值基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的等效充电电阻；在有效无负载充电电压数值基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的有效无负载充电电压；在计算出的等效充电电阻和计算出的有效无负载充电电压基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的稳态电池终端电压。

优选的确定等效充电电阻数值的方法包括：当在每一个预定电池温度下使用在每一个预定充电电流范围内的第一恒定充电电流给电池充电时，在每一个预定的充电状态下检测第一电池终端电压；当在每一个预定电池温度下使用在每一个预定充电电流范围内的第二恒定充电电流给电池充电时，在每一个预定的充电状态下检测第二电池终端电压；在预定的充电电流范围内的预定电池温度和预定充电状态下，在第一恒定充电电流、第一电池终端电压、第二恒定充电电流、第二电池终端电压基础上，确定等效充电电阻数值。

优选地，等效充电电阻数值R_{cha_e_data}被下面等式计算出：

其中，I₁是第一恒定充电电流，I₂是第二恒定充电电流，V₁是第一电池终端电压，V₂是第二电池终端电压。

更优选地，有效无负载充电电压数值V_{cha_oc_data}被下列等式之一计算出来：

            V_{cha_oc_data}＝V₂+I₂×R_{cha_e_data}@SOC；

和

            V_{cha_oc_data}＝V₁+I₁×R_{cha_e_data}@SOC

优选的，在计算等效充电电阻中，在当前充电电流所属的预定的充电电流范围，在等效充电电阻数值的基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度和当前充电状态下的等效充电电阻。

更可取的是，在计算等效充电电阻中，等效充电电阻通过插值法计算出来。

优选地，在计算有效无负载充电电压中，在当前充电电流所属的预定的充电电流范围内的有效无负载充电电压数值的基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度和当前充电状态下的有效无负载充电电压。

更优选地，在计算有效无负载充电电压中，有效无负载充电电压通过插值法计算出来。

优选的，在计算稳态电池终端电压V_{cha_t}中，在当前充电电流、当前电池温度和当前充电状态下的稳态电池终端电压通过下列等式被计算出来：

V_{cha_t}＝V_{cha_oc}-I_{cha_t}×R_{cha_e}

其中，V_{cha_oc}是有效无负载充电电压，I_{cha_t}是当前充电电流，R_{cha_e}是等效充电电阻。

优选的，预定的充电电流范围包括充电电流小于1C(库仑)的范围，充电电流在1C和5C间的范围，以及充电电流大于5C的范围。

在本发明的一个实施例中，用于确定稳态电池终端电压的方法包括：在预定充电电流范围内的预定电池温度和预定充电状态下被确定的预定的等效充电电阻数值基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的等效充电电阻；在预定充电电流范围内的预定电池温度和预定充电状态下被确定的预定的有效无负载充电电压数值基础上，计算在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的有效无负载充电电压；以及在计算出的等效充电电阻和计算出的有效无负载充电电压基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的稳态电池终端电压。

优选的是，在计算等效充电电阻中，在当前电池温度、当前充电状态和在当前充电电流所属的预定电流范围的等效充电电阻数值的基础上，计算出等效充电电阻。

更可取的是，等效充电电阻通过插值法计算出来。

优选地，在计算有效无负载充电电压中，在当前电池温度、当前充电状态以及当前充电电流所属的预定充电电流范围的有效无负载充电电压数值下，计算出有效无负载充电电压。

更优选地，有效无负载充电电压通过插值法计算出来。

优选地，在计算稳态电池终端电压中，稳态电池终端电压通过下列等式计算出来：

                V_{cha_t}＝V_{cha_oc}-I_{cha_t}×R_{cha_e}

其中，V_{cha_oc}是有效无负载充电电压，I_{cha_t}是当前充电电流，R_{cha_e}是等效充电电阻。

在本发明的另外一个优选实施例中，用于确定稳态电池终端电压的方法，包括：在预定放电电流范围的预定电池温度和预定放电深度下，确定等效放电电阻数值；在预定放电电流范围的预定电池温度和预定放电深度下，在等效放电电阻数值的基础上，确定有效无负载放电电压数值；在等效放电电阻数值的基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度、当前放电深度下的等效放电电阻；在有效无负载放电电压数值的基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度、当前放电深度下的有效无负载放电电压；以及在计算出的等效放电电阻和计算出的有效无负载放电电压的基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度、当前放电深度下的稳态电池终端电压。

优选的是，确定等效放电电阻数值，包括：当在每一个预定电池温度下使用在每一个预定充电电流范围内的第一恒定放电电流给电池放电时，检测在每一个预定的放电深度下的第一电池终端电压；当在每一个预定电池温度下使用在每一个预定放电电流范围内的第二恒定放电电流给电池放电时，检测在每一个预定的放电深度下的第二电池终端电压；以及在每一个预定的充电电流范围，在预定电池温度、预定放电深度下，在第一恒定放电电流、第一电池终端电压、第二恒定放电电流、第二电池终端电压基础上，确定等效放电电阻数值。

更优选地，等效放电电阻数值R_{dch_e_data}被下面等式计算出：

其中，I₁是第一恒定放电电流，I₂是第二恒定放电电流，V₁是第一电池终端电压，V₂是第二电池终端电压。

更优选地，有效无负载放电电压数值V_{dch_e_data}被下列等式之一计算出来：

        V_{dch_oc_data}＝V₂+I₂×R_{dch_e_data}@DOD；

和

        V_{dch_oc_data}＝V₁+I₁×R_{dch_e_data}@DOD

优选地，在计算等效放电电阻中，在当前放电电流所属的预定放电电流范围的等效放电电阻数值的基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度和当前放电深度下的等效放电电阻。

更可取的是，在计算等效放电电阻中，等效放电电阻通过插值法计算出来。

优选地，在计算有效无负载放电电压中，在当前放电电流所属的预定的放电电流范围内，在有效无负载放电电压数值的基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度和当前放电深度下的有效无负载放电电压。

更优选地，在计算有效无负载放电电压中，有效无负载放电电压通过插值法计算出来。

优选地，在计算稳态电池终端电压V_{dch_t}中，在当前放电电流、当前电池温度和当前放电深度下的稳态电池终端电压通过下列等式被计算出来：

        V_{dch_t}＝V_{dch_oc}-I_{dch_t}×R_{dch_e}

其中，V_{dch_oc}是有效无负载放电电压，I_{dch_t}是当前放电电流，R_{dch_e}是等效放电电阻。

优选的是，预定的放电电流范围包括放电电流小于1C的范围，放电电流在1C和5C间的范围，以及放电电流大于5C的范围。

在本发明的一个实施例中，用于确定稳态电池终端电压的方法包括：在预定放电电流范围内的预定电池温度和预定放电深度下被确定的预定的等效放电电阻数值基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度、当前放电深度下的等效放电电阻；在预定放电电流范围内的预定电池温度和预定放电深度下被确定的预定的有效无负载放电电压数值基础上，计算在当前放电电流、当前电池温度、当前放电深度下的有效无负载放电电压；以及在计算出的等效放电电阻和计算出的有效无负载放电电压基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度、当前放电深度下的稳态电池终端电压。

优选地，在计算等效放电电阻中，在当前电池温度、当前放电深度和在当前放电电流所属的预定电流范围的等效放电电阻数值的基础上，计算出等效放电电阻。

更优选地，等效放电电阻通过插值法计算出来。

优选地，在计算有效无负载放电电压中，在当前电池温度、当前放电深度以及当前放电电流所属的预定放电电流范围的有效无负载放电电压数值下，计算出有效无负载放电电压。

更优选地，有效无负载放电电压通过插值法计算出来。

进一步优选地，在计算稳态电池终端电压中，稳态电池终端电压通过下列等式计算出来：

        V_{dch_t}＝V_{dch_oc}-I_{dch_t}×R_{dch_e}

其中，V_{dch_oc}是有效无负载放电电压，I_{dch_t}是当前放电电流，R_{dch_e}是等效放电电阻。

附图说明

这里的附图构成了说明书的一部分，描述了本发明的实施例，并且该描述有助于理解本发明的精神，其中：

附图1是电池的示意图；

附图2是附图1中电池的等效电路图；

附图3是稳态时附图1中电池的等效电路图；

附图4是根据本发明的实施例，在确定稳态电池终端电压方法中，确定等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值的方法流程图；

附图5是根据本发明的实施例，在确定稳态电池终端电压方法中，确定等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值的方法流程图；

附图6是根据本发明的实施例，在电池被充电时，用于确定稳态电池终端电压的方法流程图；

附图7是根据本发明的实施例，在电池被放电时，用于确定稳态电池终端电压的方法流程图；

附图8到15显示了等效充电电阻数值和有效无负载充电电压；

附图16到23显示了等效放电电阻数值和有效无负载放电电压；

附图24到26显示了电池充电时的稳态电池终端电压；

附图27到29显示了电池放电时的稳态电池终端电压；

附图30显示了电池充电时与电池温度变化有关的稳态电池终端电压；以及

附图31显示了电池放电时与电池温度变化有关的稳态电池终端电压。

具体实施方式

以下，将参照附图对本发明的优选实施例进行描述。

根据本发明的优选实施例，计算稳态电池终端电压的方法使用如附图3所示的稳态电池等效电路。

稳态电池终端电压V_t通过下列等式3来计算。

【等式3】

                    V_t＝V_oc-I_t×R_e

其中V_oc是有效无负载充电电压(或者有效无负载放电电压)，I_t是充电电流(或者放电电流)，R_e是等效充电电阻(或者等效放电电阻)。

即，电池充电时，等式3能被表示如下：

                    V_{cha_t}＝V_{cha_oc}-I_{cha_t}×R_{cha_e}

其中，V_{cha_t}是稳态电池终端电压，V_{cha_oc}是有效无负载充电电压，I_{cha_t}是当前充电电流，R_{cha_e}是等效充电电阻。

同样地，电池放电时，等式3能被表示如下：

                    V_{dch_t}＝V_{dch_oc}-I_{dch_t}×R_{dch_e}

其中，V_{dch_t}是稳态电池终端电压，V_{dch_oc}是有效无负载放电电压，I_{dch_t}是当前放电电流，R_{dch_e}是等效充电电阻。

电池电阻由取决于正极、负极、电流收集器的导体电阻，和取决于电化学反应的电化学电阻构成，该电化学反应取决于充电状态或者放电深度以及电解液。电化学电阻具有一取决于充电状态(或放电深度)和反应温度(如电池温度)的特定值。

根据本发明的优选实施例的计算稳态电池终端电压的方法中，当在预定的电池温度下使用不同的恒定电流对电池充电(或者放电)时，在预定的充电状态_s下，对电池终端电压进行检测。接着，在恒流数值和终端电压的基础上计算出稳态等效充电电阻(或者稳态等效放电电阻)。

进一步地，根据本发明的优选实施例，在计算稳态电池终端电压的方法中，在等效充电电阻(或者等效放电电流)和理论的电压—电流公式基础上，计算出有效无负载充电电压(或者有效无负载放电电压)。

根据本发明的优选实施例，在计算稳态电池终端电压的方法中，使用包括通过上述方法确定的等效充电电阻(或者等效放电电阻)的等效充电电阻数值(或者等效放电电阻)，和包括通过上述方法确定的有效无负载充电电压(或者有效无负载放电电压)的有效无负载充电电压数值(或者有效无负载放电电压数值)，计算出稳态电池终端电压。

参考附图4，将要对确定等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值的流程进行说明。

首先，在步骤S401中，电池标称容量AH通过电池11的标称容量测试来确定。

电池温度被保持在预定的温度(步骤S403)。

电池特性随着电池温度的变化而改变，于是更可取的是，等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值至少在两个电池温度下确定。

在本发明的实施例中，预定的电池温度包括0℃、25℃和40℃。预定电池温度根据电池类型的不同会发生变化。

优选的是，通过取决于电池温度的电池电化学反应的非线性特性，选择预定电池温度来使误差最小化。

此外，等效充电电阻随着充电电流水平变化，于是，优选的是，等效充电电阻数值在至少两个预定充电电流范围内被确定。

在这个实施例中，预定充电电流范围包括三个范围。即，预定充电电流范围包括充电电流不大于1C的范围，介于1C和5C之间的范围，和大于5C的范围。然而，当电池的温度为0℃时，预定充电电流范围包括充电电流不大于1C的范围和充电电流等于或者大于1C的范围。

然而，预定充电电流范围随着特定电池特性的变化而改变。

优选的是，通过电池的电化学反应的非线性特性，确定充电电流范围以使误差最小化。

1C表示1小时内从电池的标称容量充电或者放电的电流量。

在步骤S405中，在电池温度被保持在预定温度的状态时，电池11由属于预定充电电流范围的第一恒定电流I₁充电。

在步骤S407中，当电池11被第一恒定电流充电时，在预定充电状态下，检测第一电池终端电压V₁。例如，当充电状态为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％时检测电池终端电压。

在步骤S409中，当电池温度保持在预定温度时，电池被属于预定充电电流范围的第二恒定电流I₂充电。

接着，在步骤S411中，当电池11被第二恒定充电时，在预定充电状态下，检测第二电池终端电压。

接着，在步骤S413中，在第一电池终端电压和第二电池终端电压基础上，确定等效充电电阻数值。

等效充电电阻数值R_{cha_e_data}包括从每一个预定充电状态计算出的等效充电电阻，它们被下列等式4确定：

【等式4】

其中，“@SOC”表示等效充电电阻在每一个充电状态水平时被计算出来。

接着，在S415步骤中，在确定的等效充电电阻数值的基础上，计算出有效无负载充电电压数值。

有效无负载充电电压数值V_{cha_oc_data}包括在每一个充电状态水平下计算出的有效无负载充电电压，它们通过下列等式5计算出来：

【等式5】

        V_{cha_oc_data}＝V₂+I₂×R_{cha_e_data}@SOC，或者

        V_{cha_oc_data}＝V₁+I₁×R_{cha_e_data}@SOC

其中，“@SOC”表示有效无负载充电电压在每一个充电状态水平时被计算出来。

假如当电池温度被保持在预定温度时，使用属于每一个充电电流范围的恒定电流重复执行步骤S405到S415，计算预定电池温度下的等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值。

此外，如果对于预定电池温度中的每一个重复执行步骤S403到S415时，确定每一个预定电池温度下的等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值。

附图8到15显示了特定电池比如松下EV EnergyNi-MH 6.5AH电池的等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值。

预定电池温度25℃下的等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值被显示在附图8到10，预定电池温度40℃下的等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值显示在附图11到13，预定电池温度0℃下的等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值显示在附图14和15。

在附图8中，在每一个预定充电状态水平下，当预定电池温度是25℃和充电电流小于1C(例如，每一个第一和第二恒定电流小于1C)时，显示的等效充电电阻和有效无负载电压。

在附图9中，在每一个预定充电状态水平下，当预定电池温度是25℃并且充电电流介于1C和5C之间(例如，每一个第一和第二恒定电流介于1C和5C之间)时，显示的等效充电电阻和有效无负载电压。

在附图10中，在每一个预定充电状态水平下，当预定电池温度是25℃和充电电流大于5C(例如，每一个第一和第二恒定电流大于5C)时，显示的等效充电电阻和有效无负载电压。

在附图11中，在每一个预定充电状态水平下，当预定电池温度是40℃和充电电流小于1C(例如，每一个第一和第二恒定电流小于1C)时，显示的等效充电电阻和有效无负载电压。

在附图12中，在每一个预定充电状态水平下，当预定电池温度是40℃和充电电流介于1C和5C之间(例如，每一个第一和第二恒定电流介于1C和5C之间)时，显示的等效充电电阻和有效无负载电压。

在附图13中，在每一个预定充电状态水平下，当预定电池温度是40℃和充电电流大于5C(例如，每一个第一和第二恒定电流大于5C)时，显示的等效充电电阻和有效无负载电压。

在附图14中，在每一个预定充电状态水平下，当预定电池温度是0℃和充电电流小于1C(例如，每一个第一和第二恒定电流小于1C)时，显示的等效充电电阻和有效无负载电压。

在附图15中，在每一个预定充电状态水平下，当预定电池温度是0℃和充电电流大于1C(例如，每一个第一和第二恒定电流大于1C)时，显示的等效充电电阻和有效无负载电压。

如附图8-15所示，等效充电电阻和有效无负载充电电压随着电池温度、充电状态以及充电电流而变化。

如附图中所示，等效充电电阻通常随着充电状态的增加而增加。有效无负载充电电压通过上述等式5被计算出来。

参考附图5，将要对确定等效放电电阻数值和有效无负载充电电压数值的流程进行解释。

首先，在步骤S501中，电池标称容量AH通过电池11的标称容量测试来确定。

电池温度被保持在预定的温度(步骤S503)。

与电池的充电类似，优选的是，等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值在预定电池温度和预定放电电流范围内被确定。

在此实施例中，预定的电池温度包括0℃、25℃和40℃。预定电池温度根据电池类型的不同会发生变化。

优选的是，通过取决于电池温度的电池电化学反应的非线性特性，选择预定电池温度被挑选以使误差最小化。

此外，等效放电电阻随着放电电流水平而变化，这样优选的是，等效放电电阻数值在至少两个预定放电电流范围被确定。

在这个实施例中，预定放电电流范围包括三个范围。即，预定放电电流范围包括放电电流不大于1C的范围，介于1C和5C之间的范围，和大于5C的范围。然而，当电池的温度为0℃时，预定放电电流范围包括放电电流不大于1C的范围和放电电流等于或者大于1C的范围。

优选的是，通过电池电化学反应的非线性特性，确定充电电流范围以使误差最小化。

在步骤S505中，在电池温度被保持在预定温度的状态时，电池11由属于预定放电电流范围的第一恒定电流I₁放电。

在步骤S507中，当电池11由第一恒定电流放电时，在预定放电深度下，检测第一电池终端电压。放电深度(％)能够通过“100—充电状态”被计算出来。例如，在每一个10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％时检测电池终端电压。

在步骤S509中，当电池温度保持在预定温度时，电池由属于预定放电电流范围的第二恒定电流I₂放电。

接着，在步骤S511中，当电池11由第二恒定电流放电时，在预定放电深度下，检测第二电池终端电压。

接着，在步骤S513中，在第一电池终端电压和第二电池终端电压基础上，确定等效放电电阻数值。

等效放电电阻数值R_{dch_e_data}包括从每一个预定放电深度计算出的等效放电电阻，它们被下列等式6决定：

【等式6】

其中，“@DOD”表示等效放电电阻在每一个放电深度水平时被计算出来。

接着，在S515步骤中，在确定的等效放电电阻数值的基础上，计算出有效无负载放电电压数值。

有效无负载放电电压数值V_{dch_oc_data}包括在每一个放电深度水平下计算出的有效无负载放电电压，它们通过下列等式7计算出来：

【等式7】

V_{dch_oc_data}＝V₂+I₂×R_{dch_e_data}@DOD，或者

V_{dch_oc_data}＝V₁+I₁×R_{dch_e_data}@DOD

其中，“@DOD”表示有效无负载充电电压在每一个DOD水平时被计算出来。

假如当电池温度被保持在预定温度时，使用属于每一个放电电流范围的恒定电流重复进行步骤S505到S515，预定电池温度下的等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值被计算出来。

进而，假如为预定电池温度中的每一个重复进行步骤S503到S515时，每一个预定电池温度下的等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值被确定。

附图16到23显示了特定电池比如松下EV EnergyNi-MH6.5AH电池的等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值。

预定电池温度25℃下的等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值被显示在附图16到18，预定电池温度40℃下的等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值被显示在附图19到21，预定电池温度0℃下的等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值被显示在附图22和23。

如附图16到23中所示，等效放电电阻数值和有效无负载放电电压随着电池温度、DOD和放电电流而变化。

如附图中所示，等效放电电阻通常随着DOD的增加而增加。有效无负载放电电压通过上述等式7被计算出来。

参考附图6，以对电池被充电时用于计算稳态电池终端电压的方法进行解释。

首先，在步骤S601和步骤S603中，计算出等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值。

等效充电电阻数值和有效无负载充电电压数值的计算已经参照附图4进行了解释。

接着，在步骤S605中，在确定的等效充电电阻数值的基础上，当前条件下(例如在当前充电电流、当前电池温度和当前充电状态下)的等效充电电阻被计算出来。

此时，在当前充电电流所属的特定充电电流范围的等效充电电阻数值基础上，计算出等效充电电阻。

接着，使用相应的等效充电电阻数值，计算出等效充电电阻。此时，在当前条件下的等效充电电阻能够通过与充电状态和电池温度有关的插值法计算出来。

例如，假如当前充电电流是3C，当前充电状态是0.45(例如，45％)，以及当前电池温度是30℃时，等效充电电阻通过使用附图9和附图12中所示的等效充电电阻数值来确定。通过使用与充电状态0.4和充电状态0.5对应的等效充电电阻，执行与充电状态有关的插值法，确定出电池温度为25℃、充电状态为0.45下的等效充电电阻。同样地，通过使用与充电状态0.4和充电状态0.5对应的等效充电电阻，采用与充电状态有关的插值法进行运算，计算出电池温度为40℃、充电状态为0.45下的等效充电电阻。于是，通过使用两个等效充电电阻，执行与电池温度有关的插值法，确定出电池温度为30℃、充电状态为0.45下的等效充电电阻。

在步骤S607中，在确定的有效无负载充电电压数值的基础上，当前条件下(例如在当前充电电流、当前电池温度和当前充电状态下)的有效无负载充电电压被计算出来。

有效无负载充电电压能够采用与等效充电电阻类似的方法来确定。

即，通过使用当前充电电流所属的特定充电电流范围的有效无负载充电电压数值，计算出有效无负载充电电压。

接着，使用相应的有效无负载充电电压数值，计算出有效无负载充电电压。此时，在当前条件下的有效无负载充电电压能够通过与充电状态和电池温度有关的插值法计算出来。

接着，在步骤S609中，在确定的等效充电电阻和确定的有效无负载充电电压基础上，计算出稳态电池终端电压。

此时，通过把等效充电电阻R_{cha_e}、有效无负载充电电压V_{cha_oc}和当前充电电流I_{cha_t}代入等式3，计算出稳态电池终端电压。

参考附图7，将对电池被放电时用于计算稳态电池终端电压的方法进行说明。

首先，在步骤S701和步骤S703中，计算出等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值。

等效放电电阻数值和有效无负载放电电压数值的计算已经参照附图5进行了解释。

接着，在步骤S705中，在确定的等效放电电阻数值的基础上，当前条件下(例如在当前放电电流、当前电池温度和当前DOD下)的等效放电电阻被计算出来。

此时，在当前放电电流所属的特定放电电流范围的等效放电电阻数值基础上，计算出等效放电电阻。

接着，使用相应的等效放电电阻数值，计算出等效放电电阻。此时，在当前条件下的等效放电电阻能够通过与DOD和电池温度有关的插值法计算出来。

因为使用插值法计算等效放电电阻的方法和使用插值法计算等效充电电阻的方法是相同的，所以就不再进行进一步的描述了。

在步骤S707中，在确定的有效无负载放电电压数值的基础上，计算出在当前条件下(例如，在当前放电电流、当前电池温度和当前DOD下)的有效无负载放电电压。

有效无负载放电电压通过与等效放电电阻相同的方法来确定。

即，通过使用当前放电充电电流所属的特定放电充电电流范围的有效无负载放电电压数值，计算出有效无负载放电电压。

接着，使用相应的有效无负载放电电压数值，计算出有效无负载放电电压。此时，在当前条件下的有效无负载放电电压能够通过与DOD和电池温度有关的插值法计算出来。

接着，在步骤S709中，在确定的等效放电电阻和确定的有效无负载放电电压基础上，计算出稳态电池终端电压。

此时，通过把等效放电电阻R_{dch_e}、有效无负载放电电压V_{dch_oc}和当前放电电流I_{dch_t}代入等式3，计算出稳态电池终端电压。

附图24到31显示了根据本发明实施例确定的稳态电池终端电压。

附图24到26显示了电池充电过程中的稳态电池终端电压。附图24是电池温度为0℃时的情形，附图25是电池温度为25℃时的情形，附图26是电池温度为40℃时的情形。

如附图24到26所示，电池终端电压随着充电状态的增加而增加，随着电池温度的增加而减少。

附图27到29显示了电池放电过程中的稳态电池终端电压。附图27是电池温度为0℃时的情形，附图28是电池温度为25℃时的情形，附图29是电池温度为40℃时的情形。

如附图27到29所示，电池终端电压随着电池温度的减少和DOD的增加而减少。

附图30和31显示了当电池以1C充电或者放电时根据电池温度的变化的电池终端电压的变化。

尽管上面已经对本发明的优选实施例进行了详细的描述，应该明白的是，这里教导的对基本发明原理的很多变化和/或调整，对本领域技术人员来说是显而易见的，如附加权利要求中所限定一样，仍然落入了本发明的精神和保护范围内。

根据本发明的实施例，在当前充电(或者放电)电流、当前电池温度和充电状态(或者放电深度)下的稳态电池终端电压，能够通过使用在电池被以恒定电流充电(或者放电)时获得的终端电压确定。

Claims (32)

1、用于确定稳态电池终端电压的方法，其特征在于：所述方法包括：

在预定的充电电流范围内的预定电池温度和预定的充电状态下，确定等效充电电阻数值；

在预定的充电电流范围内的预定电池温度和预定的充电状态下，在等效充电电阻数值基础上，确定有效无负载充电电压数值；

在等效充电电阻数值基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的等效充电电阻；

在有效无负载充电电压数值基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的有效无负载充电电压；

在计算出的等效充电电阻和计算出的有效无负载充电电压基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的稳态电池终端电压。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述确定等效充电电阻数值包括：

当在每一个预定电池温度下使用在每一个预定充电电流范围内的第一恒定充电电流给电池充电时，检测在每一个预定的充电状态下的第一电池终端电压；

当在每一个预定电池温度下使用在每一个预定充电电流范围内的第二恒定充电电流给所述电池充电时，检测在每一个预定的充电状态下的第二电池终端电压；以及

在所述第一恒定充电电流、所述第一电池终端电压、所述第二恒定充电电流、所述第二电池终端电压基础上，确定在预定的充电电流范围内的预定电池温度、预定充电状态下的等效充电电阻数值。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述等效充电电阻数值R_{cha_e_data}被下面等式计算出：

$R_{\mathrm{cha}\_e\_\mathrm{data}}=\left(\frac{V_2-V_1}{I_2-I_1}\right)@\mathrm{SOC}$

其中，I₁是所述第一恒定充电电流，I₂是所述第二恒定充电电流，V₁是所述第一电池终端电压，V₂是所述第二电池终端电压。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述有效无负载充电电压数值V_{cha_oc_data}被下列等式之一计算出来：

V_{cha_oc_data}＝V₂+I₂×R_{cha_e_data}@SOC

和

V_{cha_oc_data}＝V₁+I₁×R_{cha_e_data}@SOC

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在计算等效充电电阻中，在所述当前充电电流所属的所述预定充电电流范围内的所述等效充电电阻数值的基础上，计算出在所述当前充电电流、所述当前电池温度和所述当前充电状态下的等效充电电阻。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于：在计算等效充电电阻中，所述等效充电电阻通过插值法计算出来。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述计算有效无负载充电电压中，在所述当前充电电流所属的预定充电电流范围内的有效无负载充电电压数值的基础上，计算出在所述当前充电电流、所述当前电池温度和所述当前充电状态下的有效无负载充电电压。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于：在所述计算有效无负载充电电压中，所述有效无负载充电电压通过插值法计算出来。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述计算稳态电池终端电压V_{cha_t}中，在当所述前充电电流、所述当前电池温度和所述当前充电状态下的所述稳态电池终端电压通过下列等式被计算出来：

V_{cha_t}＝V_{cha_oc}-I_{cha_t}×R_{cha_e}

其中，V_{cha_oc}是所述有效无负载充电电压，I_{cha_t}是所述当前充电电流，R_{cha_e}是所述等效充电电阻。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述预定充电电流范围包括充电电流小于1C的范围，充电电流在1C和5C间的范围，以及充电电流大于5C的范围。

11、用于确定稳态电池终端电压的方法，其特征在于：所述方法包括：

在预定充电电流范围内的预定电池温度和预定充电状态下被确定的预定等效充电电阻数值基础上，计算出在当前充电电流、当前电池温度、当前充电状态下的等效充电电阻；

在所述预定充电电流范围内的所述预定电池温度和所述预定充电状态下被确定的预定的有效无负载充电电压数值基础上，计算在所述当前充电电流、所述当前电池温度、所述当前充电状态下的有效无负载充电电压；以及

在所述计算出的等效充电电阻和所述计算出的有效无负载充电电压基础上，计算出在所述当前充电电流、所述当前电池温度、所述当前充电状态下的稳态电池终端电压。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于：在所述计算等效充电电阻中，在所述当前电池温度、所述当前充电状态和在所述当前充电电流所属的预定电流范围的所述等效充电电阻数值的基础上，计算出所述等效充电电阻。

13、如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述等效充电电阻通过插值法计算出来。

14、如权利要求11所述的方法，其特征在于：在所述计算有效无负载充电电压中，在所述当前电池温度、所述当前充电状态以及所述当前充电电流所属的所述预定充电电流范围的所述有效无负载充电电压数值下，计算出所述有效无负载充电电压。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于：所述有效无负载充电电压通过插值法计算出来。

16、如权利要求11所述的方法，其特征在于：在所述计算稳态电池终端电压中，所述稳态电池终端电压通过下列等式计算出来：

V_{cha_t}＝V_{cha_oc}-I_{cha_t}×R_{cha_e}

其中，V_{cha_oc}是所述有效无负载充电电压，I_{cha_t}是所述当前充电电流，R_{cha_e}是所述等效充电电阻。

17、用于确定稳态电池终端电压的方法，其特征在于：所述方法包括：

在预定放电电流范围的预定电池温度和预定放电深度下，确定等效放电电阻数值；

在所述等效放电电阻数值的基础上，确定在预定放电电流范围的所述预定电池温度和所述预定放电深度下的有效无负载放电电压数值；

在所述等效放电电阻数值的基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度、当前放电深度下的等效放电电阻；

在所述有效无负载放电电压数值的基础上，计算出在所述当前放电电流、所述当前电池温度、所述当前放电深度下的有效无负载放电电压；以及

在所述计算出的等效放电电阻和所述计算出的有效无负载放电电压的基础上，计算出在所述当前放电电流、所述当前电池温度、所述当前放电深度下的稳态电池终端电压。

18、如权利要求17所述的方法，其特征在于：所述确定等效放电电阻数值包括：

当在每一个所述预定电池温度下使用在每一个所述预定放电电流范围内的第一恒定放电电流给电池放电时，检测在每一个所述预定放电深度下第一电池终端电压；

当在每一个所述预定电池温度下使用在每一个预定放电电流范围内的第二恒定放电电流给电池放电时，检测在每一个所述预定放电深度下的第二电池终端电压；以及

在所述第一恒定放电电流、所述第一电池终端电压、所述第二恒定放电电流、所述第二电池终端电压基础上，确定在每一个所述预定放电电流范围内的所述预定电池温度和所述预定放电深度下的所述等效放电电阻数值。

19、如权利要求18所述的方法，其特征在于：所述等效放电电阻数值R_{dch_e_data}被下面等式计算出：

$R_{\mathrm{dch}\_e\_\mathrm{data}}=\left(\frac{V_2-V_1}{I_2-I_1}\right)@\mathrm{DOD}$

其中，I₁是所述第一恒定放电电流，I₂是所述第二恒定放电电流，V₁是所述第一电池终端电压，V₂是所述第二电池终端电压。

20、如权利要求19所述的方法，其特征在于：所述有效无负载放电电压数值R_{dch_oc_data}被下列等式之一计算出来：

V_{dch_oc_data}＝V₂+I₂×R_{dch_e_data}@DOD；

和

V_{dch_oc_data}＝V₁+I₁×R_{dch_e_data}@DOD

21、如权利要求17所述的方法，其特征在于：在所述计算等效放电电阻中，在所述当前放电电流所属的所述预定放电电流范围的所述等效放电电阻数值的基础上，计算出在所述当前放电电流、所述当前电池温度和所述当前放电深度下的等效放电电阻。

22、如权利要求21所述的方法，其特征在于：在所述计算等效放电电阻中，所述等效放电电阻通过插值法计算出来。

23、如权利要求17所述的方法，其特征在于：在所述计算有效无负载放电电压中，在所述当前放电电流所属的所述预定放电电流范围的所述有效无负载放电电压数值的基础上，计算出在所述当前放电电流、所述当前电池温度和所述当前放电深度下的所述有效无负载放电电压。

24、如权利要求23所述的方法，其特征在于：在所述计算有效无负载放电电压中，所述有效无负载放电电压通过插值法计算出来。

25、如权利要求17所述的方法，其特征在于：在所述计算稳态电池终端电压V_{dch_t}中，在所述当前放电电流、所述当前电池温度和所述当前放电深度下的所述稳态电池终端电压通过下列等式被计算出来：

V_{dch_t}＝V_{dch_oc}-I_{dch_t}×R_{dch_e}

其中，V_{dch_oc}是所述有效无负载放电电压，I_{dch_t}是所述当前放电电流，R_{dch_e}是所述等效放电电阻。

26、如权利要求17所述的方法，其特征在于：所述预定放电电流范围包括放电电流小于1C的范围，放电电流在1C和5C间的范围，以及放电电流大于5C的范围。

27、一种用于确定稳态电池终端电压的方法，包括：

在预定放电电流范围内的预定电池温度和预定放电深度下被确定的预定等效放电电阻数值基础上，计算出在当前放电电流、当前电池温度、当前放电深度下的等效放电电阻；

在所述预定放电电流范围内的所述预定电池温度和所述预定放电深度下被确定的预定有效无负载放电电压数值基础上，计算在所述当前放电电流、所述当前电池温度、所述当前放电深度下的有效无负载放电电压；以及

在所述计算出的等效放电电阻和所述计算出的有效无负载放电电压基础上，计算出在所述当前放电电流、所述当前电池温度、所述当前放电深度下的所述稳态电池终端电压。

28、如权利要求27所述的方法，其特征在于：在所述计算等效放电电阻中，在所述当前电池温度、所述当前放电深度和在所述当前放电电流所属的所述预定电流范围的所述等效放电电阻数值的基础上，计算出所述等效放电电阻。

29、如权利要求28所述的方法，其特征在于：所述等效放电电阻通过插值法计算出来。

30、如权利要求27所述的方法，其中，在所述计算有效无负载放电电压中，在所述当前电池温度、所述当前放电深度以及所述当前放电电流所属的所述预定放电电流范围的所述有效无负载放电电压数值下，计算出所述有效无负载放电电压。

31、如权利要求30所述的方法，其特征在于：所述有效无负载放电电压通过插值法计算出来。

32、如权利要求31所述的方法，其特征在于：在所述计算稳态电池终端电压中，所述稳态电池终端电压通过下列等式计算出来：

V_{dch_t}＝V_{dch_oc}-I_{dch_t}×R_{dch_e}

其中，V_{dch_oc}是所述有效无负载放电电压，I_{dch_t}是所述当前放电电流，R_{dch_e}是所述等效放电电阻。

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