CN1604383A - 估计二次电池充电状态的方法和设备 - Google Patents

估计二次电池充电状态的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1604383A
CN1604383A CNA2004100831995A CN200410083199A CN1604383A CN 1604383 A CN1604383 A CN 1604383A CN A2004100831995 A CNA2004100831995 A CN A2004100831995A CN 200410083199 A CN200410083199 A CN 200410083199A CN 1604383 A CN1604383 A CN 1604383A
Authority
CN
China
Prior art keywords
secondary cell
voltage
charge
state
electromotive force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004100831995A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100428559C (zh
Inventor
村上雄才
山边律人
南浦启一
木村忠雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primearth EV Energy Co Ltd
Original Assignee
Panasonic EV Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic EV Energy Co Ltd filed Critical Panasonic EV Energy Co Ltd
Publication of CN1604383A publication Critical patent/CN1604383A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100428559C publication Critical patent/CN100428559C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

当功率开关部分10处于开路状态并且二次电池100的充电/放电路径处于断开状态时，电动势计算部分109通过从电压测量部分102所测量的开路电压OCV中减去极化电压存储部分所存储的极化电压Vpol来计算电池的电动势Veq。根据该电动势，充电状态估计部分110估计充电状态SOC。因此，可以限制将要考虑的用于估计SOC的极化电压。二次电池的充电状态(SOC)能够以高精确度及快速地被估计。

Description

估计二次电池充电状态的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种估计二次电池，比如镍金属氢化物(Ni-MH)电池等等的充电状态(SOC)的方法，其中该二次电池被安装在纯电动车(PEV)、混合电动车(HEV)等等上，作为电机的功率源和各种负载的驱动源。
背景技术
传统上，在HEV中，当其发动机的输出高于驱动所需功率时，剩余功率会驱动发电机给二次电池充电。反之，当发动机的输出低于所需功率时，二次电池的电功率会驱动电机以输出功率，以便弥补所需功率的短缺。在这种情况下，二次电池被放电。因此，当二次电池被安装在HEV等等上时，必须控制该二次电池的充电和放电以维持该车辆合适的驱动状态。
为实现这一目的，可依据检测到的电池电压、电流、温度等等进行计算来估计二次电池的充电状态(以下称为SOC)，并且控制SOC，使得车辆的燃料消耗效率最大化。在这种情况下，通常控制SOC水平以落在某一范围，例如50％至70％之内，以便优化加速期间的通过电机驱动而产生的功率支持，和减速期间的能量再生(再生控制)两者之间的平衡。具体来说，当SOC低至，例如50％时，主要进行充电。反之，当SOC增长至，例如70％时，主要进行放电。结果，SOC被控制在这一范围内。
为了精确进行这种SOC控制，必须精确估计正在充电/放电的二次电池的SOC。以下是公知的从电池电压估计SOC的常规方法。
首先，在预定时间周期内获取并存储多组电压V和充电/放电电流I的成对数据。利用该成对数据进行回归分析以获得一条近似的一阶直线(电压V-电流I近似直线)。获取V-I近似直线的V截距作为电池电压V0(无负载电压)。另外，计算电流I的积分值∫I；利用温度T、电池电压V0和电流I积分值∫I的一个函数获取电池的极化电压Vp；通过从电池电压V0中减去极化电压Vp获得电池的电动势E。下一步，参照预先准备的电动势-SOC特性，由获得的电动势E估计SOC。
当以上述方式由电压估计SOC并且计算预定时间周期期间可能的输入/输出电压时，必须精确估计极化电压，或者消除极化电压的影响。电池电压在充电期间增加并在放电期间降低，两者之差被称作极化电压(polarized voltage)。
极化电压的影响例如可被消除如下。在电池充电和放电停止后，测量停止状态的持续时间。在通过接通点火而即将开始电池充电和放电之前，当持续时间达到开路电压可被认为等于一对应于电池实际充电状态的电压的时刻时，根据电压传感器输出的输出信号检测电池开路电压。依据测得的开路电压，确定SOC(参见，例如，日本专利文献JP 2002-365347A)。
然而，上述常规SOC估计技术存在下列问题。
很难精确估计极化电压。因此，当如在日本专利文献JP2003-197275A中所公开的技术那样，根据驱动车辆期间所测得的电池电压估计SOC时，所得到的SOC包含许多误差，也就是，不可能以高精确度估计SOC。在JP 2002-365347A的技术中，要花费很长时间(例如，大约一个月)等待直至电池充电和放电时所产生的极化电压的影响完全消除。因此，该技术不是十分实用。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法和设备，其能够以高的精确度并且快速地估计二次电池的充电状态(SOC)，也就是，被充电的状态。
为了实现上述目的，本发明的估计二次电池充电状态(SOC)的第一种方法，包括以下步骤：测量二次电池充电/放电路径处于断开状态时二次电池的开路电压(OCV)；存储二次电池极化电压(Vpol)；通过从测得的开路电压减去存储的极化电压计算二次电池的电动势(Veq)；以及根据所计算的电动势估计二次电池的充电状态。
利用该第一种方法，通过测量充电/放电路径处于断开状态时的二次电池的开路电压，限制了将要考虑的极化电压，这使得以高的精确度并且快速地估计SOC成为可能。结果，根据以高精确度估计的SOC，电池的保护控制以及电池寿命延长可能得以实现。
为了实现上述目的，提供了本发明的估计二次电池充电状态的第二种方法，在该方法中，二次电池作为电机的功率源和负载的驱动源，在一种中间充电状态(例如，在50％至70％的SOC范围内)下被使用。该第二种方法包括以下步骤：测量二次电池充电/放电路径处于断开状态时二次电池的开路电压(OCV)；存储二次电池的极化电压(Vpol)；通过从测得的开路电压减去存储的极化电压计算二次电池的电动势(Veq)；以及根据所计算的电动势计算二次电池的充电状态。
利用该第二种方法，通过测量当用于切换二次电池充电/放电路径至断开状态或连通状态的功率开关的控制状态信号(SWS)指示断开状态时，安装于车辆中的二次电池的开路电压，限制了将要考虑的极化电压，这使得以高精确度并且快速地估计SOC成为可能。结果，根据以高精确度估计的SOC，电池的保护控制以及电池寿命延长可能得以实现。
第一种和第二种方法中的每一种进一步包括：确定充电/放电路径是否处于断开状态；并且当在确定步骤中确定了充电/放电路径处于断开状态时，测量二次电池终端电压作为开路电压。
在这种情况下，最好第一种和第二种方法中的每一种进一步包括测量流过二次电池的电流(I(n))，并且在确定步骤中，根据测得的电流值确定充电/放电路径是否处于断开状态。具体来说，当用于控制二次电池的功率开关的切换的控制信号(SWC)指示功率开关处于开路状态，并且预定时间周期所测得的电流I(n)值接近0时，就可确定充电/放电路径处于断开状态。
或者，第一种和第二种方法中的每一种进一步包括测量流过二次电池的电流(I(n))；根据测得的电流计算二次电池的充电/放电量(ΔQ)；以及根据计算出的充电/放电量计算极化电压(Vpol)。
在这种情况下，最好在极化电压计算步骤中，根据一查找表或者表达式来计算极化电压，其中该查找表或者表达式存储有以温度(T(n))为参数的极化电压(Vpol)对充电/放电量(ΔQ)的特性，该特性是预先获得的。
另外，在第一种和第二种方法中，最好在充电状态估计步骤中，根据一查找表或者表达式估计充电状态，其中该查找表或者表达式存储有以温度(T(n))为参数的充电状态(SOC)对电动势(Veq)的特性，该特性是预先获得的。
为了实现上述目的，本发明的估计二次电池充电状态(SOC)的第一种设备包括：电压测量部分，用于测量二次电池的充电/放电路径处于断开状态时二次电池的开路电压(OCV)；极化电压存储部分，用于存储二次电池的极化电压(Vpol)；电动势计算部分，用于通过从电压测量部分测得的开路电压减去极化电压存储部分存储的极化电压，计算二次电池的电动势(Veq)；以及充电状态估计部分，用于根据来自电动势计算部分的电动势，估计二次电池的充电状态(SOC)。
利用该第一种设备，通过测量在充电/放电路径处于断开状态时的二次电池开路电压，限制了将要考虑的极化电压，这使得以高精确度并且快速地估计SOC成为可能。结果，根据以高精确度估计的SOC，电池的保护控制以及电池寿命延长可能得以实现。
为了实现上述目的，提供了本发明的估计二次电池充电状态的第二种设备，在该设备中，二次电池作为电机的功率源和负载的驱动源，在一种中间充电状态(例如，在50％至70％的SOC范围内)下被使用。该第二种设备包括：电压测量部分，用于测量二次电池的充电/放电路径处于断开状态时二次电池的开路电压(OCV)；极化电压存储部分，用于存储二次电池的极化电压(Vpol)；电动势计算部分，用于通过从电压测量部分测得的开路电压减去极化电压存储部分存储的极化电压，计算二次电池的电动势(Veq)；以及充电状态估计部分，用于根据来自电动势计算部分的电动势，估计二次电池的充电状态(SOC)。
利用该第二种设备，通过测量当用于切换二次电池充电/放电路径至断开状态或者连通状态的功率开关的控制状态信号(SWS)指示断开状态时，安装于车辆中的二次电池的开路电压，限制了将要考虑极化电压，这使得以高精确度并且快速地估计SOC成为可能。结果，根据以高精确度估计的SOC，电池的保护控制以及电池寿命延长可能得以实现。
第一种和第二种设备中的每一种进一步包括一个断开状态确定部分，用于确定充电/放电路径是否处于断开状态。当断开状态确定部分确定充电/放电路径处于断开状态时，通过电压测量部分测量二次电池的终端电压(V(n))作为开路电压(OCV)。
在这种情况下，最好第一种和第二种设备中的每一种进一步包括一个电流测量部分，用于测量流过二次电池的电流(I(n))，并且断开状态确定部分根据电流测量部分测得的电流值，确定充电/放电路径是否处于断开状态。具体来说，当用于控制二次电池的功率开关的切换的控制信号(SWC)指示功率开关处于开路状态，并且预定时间周期所测得的电流I(n)值接近0时，断开状态确定部分就可确定充电/放电路径处于断开状态。
或者，第一种和第二种设备中的每一种进一步包括：电流测量部分，用于测量流过该二次电池的电流(I(n))；充电/放电量计算部分，用于根据由电流测量部分测得的电流计算二次电池的充电/放电量(ΔQ)；以及极化电压计算部分，用于根据由充电/放电量计算部分计算出的充电/放电量，计算极化电压(Vpol)。
在这种情况下，最好第一种和第二种设备中的每一种进一步包括一个温度测量部分，用于测量二次电池的温度(T(n))。另外，最好极化电压计算部分根据一查找表或者表达式计算极化电压，其中该查找表或者表达式存储有以温度(T(n))为参数的极化电压(Vpol)对充电/放电量(ΔQ)的特性，该特性是预先获得的。
此外，最好第一种和第二种设备中的每一种进一步包括一个温度测量部分，用于测量二次电池的温度(T(n))。另外，最好充电状态估计部分根据一查找表或者表达式估计充电状态，其中该查找表或者表达式存储有以温度(T(n))为参数的充电状态(SOC)对电动势(Veq)的特性，该特性是预先获得的。
附图说明
图1是一个方框图，其显示了一个电池组系统的结构的例子，该系统包括根据本发明实施例的估计二次电池充电状态的设备以及作为HEV一部分的高压电路部分。
图2是一个流程图，显示了根据本发明实施例的估计二次电池充电状态的方法的过程。
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。
图1是一个方框图，图示说明了一个电池组系统的示例性结构，该系统包括根据本发明实施例的用于估计二次电池充电状态的设备以及作为HEV的一部分的高压电路部分。在图1中，电池组系统包括二次电池100，其由单一电池或者多个单元电池的组合组成，以及电池电控制单元(以下简写为电池ECU)101，其作为微型计算机系统的一部分，包括一个根据本发明的充电状态估计设备。
高压电路部分包括：功率开关部分10、反相器电路11和电机/发电机(以下简写为M/G)12。功率开关部分10根据控制信号SWC被切换至开/关。当功率开关部分10的控制状态信号SWS(在下文中描述)处于无效状态时，功率开关部分10就处于打开状态，也就是，二次电池100的充电/放电路径是断开的。当控制状态信号SWS处于有效状态时，功率开关部分10就处于闭合状态，也就是，二次电池100的充电/放电路径处于连通状态。
在加速、爬坡等等过程中，在对二次电池100进行放电时，反相器电路11将来自二次电池100的直流电功率转换成交流电功率，并且将该交流电功率提供给M/G 12，使得M/G 12起电机的作用。在再生控制等等过程中，当对二次电池100进行充电时，反相器电路11也将来自起发电机作用的M/G 12的交流电功率转换成直流电功率，并且提供该直流电功率给二次电池100。
在电池ECU 101里，参考标号102表示一个电压测量部分，该电压测量部分在功率开关部分10处于打开状态时，测量并采样由电压传感器(未显示)以预定时间间隔检测的二次电池100的终端电压。所得到的采样数据被称为电压数据V(n)，其代表开路电压OCV。参考标号103表示一个电流测量部分，当功率开关部分10处于闭合状态，二次电池100因此被充电和放电时，电流测量部分测量并采样由电流传感器111以预定时间间隔检测的二次电池100的充电/放电电流。所得到的采样数据被称为电流数据I(n)(其符号代表充电方向或者放电方向)。参考标号104表示一个温度测量部分，其采用温度传感器(未显示)测量二次电池100的温度。所得到的数据被称为温度数据T(n)。
当功率开关部分10处于闭合状态，来自电压测量部分102的电压数据V(n)和来自电流测量部分103的电流数据I(n)作为成对数据被提供给无负载电压计算部分105。当功率开关部分10处于闭合状态，并且为二次电池100进行充电和放电时，如果满足如下特定选择条件：电流数据I(n)值在充电方向(-)和放电方向(+)的一个预定的范围之内(例如±50A)；电流数据I(n)值的数目在充电方向和放电方向中的每一个方向上等于或大于预定数目(例如，对于每个方向60个采样中的10个)；以及在获取成对数据过程中，充电/放电量ΔQ(在下文中描述)在预定范围内(例如，0.3Ah)，那么无负载电压计算部分105就确定电压数据V(n)和电流数据I(n)的成对数据是有效的。
下一步，无负载电压计算部分105使用有效的成对数据，通过使用最小方差法的统计学处理，获得一条一阶电压-电流直线(近似直线)。根据该近似直线，无负载电压计算部分105计算无负载电压V0，其为当电流等于0时的电压值(电压轴截距)。
参考标号106表示一切换装置。当二次电池100的充电/放电路径处于断开状态时，切换装置106选择并输出来自电压测量部分102的电压数据V(n)作为开路电压OCV。另一方面，当二次电池100的充电/放电路径处于连通状态时，切换装置106选择并输出来自无负载电压计算部分105的无负载电压V0。根据控制状态信号SWS控制切换装置106的切换，其中该控制状态信号SWS表示在功率开关部分10根据控制信号SWC被切换至开路状态或闭合状态时，二次电池100的充电/放电路径是处于断开状态还是处于闭合状态。
电流数据I(n)从电流测量部分103提供至充电/放电量计算部分107，该计算部分107反过来计算在预定时间周期(例如，一分钟)内的二次电池100的充电/放电量ΔQ。充电/放电量ΔQ作为特定选择条件被提供给无负载电压计算部分105以及极化电压计算部分108。
极化电压计算部分108包含查找表(LUT)1081，其预先存储了特性曲线或者以温度为参数的极化电压Vpol对充电/放电量ΔQ的表达式。极化电压计算部分108根据由温度测量部分104获得的温度数据T(n)并参照查找表(LUT)1081来计算极化电压Vpol。例如，在HEV应用的情况下，能够覆盖-30℃至+60℃温度范围的特性曲线被存储作为LUT 1081中的参考数据。由极化电压计算部分108计算的极化电压Vpol存储在极化电压存储部分113中。
此外，来自切换装置106的开路电压OCV或者无负载电压V0，以及由极化电压计算部分108计算的极化电压Vpol或者存储于和读取自极化电压存储部分113的极化电压Vpol，被提供给电动势计算部分109。电动势计算部分109从开路电压OCV或者无负载电压V0中减去极化电压Vpol以计算电动势Veq(平衡电势)。如此计算出来的电动势Veq被输入至充电状态估计部分110。充电状态估计部分110包含查找表(LUT)1101，其预先存储了特性曲线或者以温度为参数的电动势Veq对充电状态SOC的表达式。充电状态估计部分110根据由温度测量部分104获得的温度数据T(n)并参照查找表(LUT)1101估计充电状态SOC。例如，在HEV应用情况下，能够覆盖-30℃至+60℃温度范围的特性曲线被存储作为LUT 1101中的参考数据。
从电流测量部分103提供电流数据I(n)至断开状态确定部分112。当用于控制功率开关部分10切换的控制信号SWC指示开路状态，以及在预定时间周期期间获得的电流I(n)值接近0时，断开状态确定部分112确定二次电池100的充电/放电路径处于断开状态。这种情况下，断开状态确定部分112输出一个指示断开状态的控制状态信号SWS(也就是，控制状态信号SWS变成无效状态)。
下面，将参照图2描述上述电池组系统的充电状态估计的过程。
图2是一个流程图，其显示了根据本发明实施例，用于估计二次电池充电状态的方法的过程。
在图2中，首先，确定由控制状态信号SWS指示的状态是充电/放电路径的断开状态还是接通状态(步骤S201)。当由控制状态信号SWS指示的状态是断开状态时，功率开关部分10由控制信号SWC而处于打开状态，并且由电压测量部分102获取电压数据V(n)作为开路电压OCV(步骤S202)。此后，从步骤S202所获得的开路电压OCV中减去存储于极化电压存储部分113的极化电压Vpol以计算电动势Veq(步骤S203)。
另一方面，当在步骤S201中确定由控制状态信号SWS指示的状态是充电/放电路径接通状态时，功率开关部分10由控制信号SWC而处于闭合状态。在这种情况下，当二次电池100正被充电和放电时，获取电压数据V(n)和电流数据I(n)作为成对数据(V(n)，I(n))(步骤S204)。下一步，当步骤S204中获取的电压数据V(n)和电流数据I(n)的成对数据(V(n)，I(n))满足上述特定选择条件时，获取多条(例如，对于充电和放电方向中的每一个方向，60个采样中的10个)有效成对数据(V(n)，I(n))e。根据有效成对数据(V(n)，I(n))e，使用最小方差方法进行统计学处理以获得一条一阶近似直线(V-I直线)。此后，计算出该近似直线的V轴截距作为无负载电压V0(步骤S205)。
下一步，根据由电流测量部分103获得的电流数据I(n)，计算在预定时间周期内(例如，一分钟)二次电池100的充电/放电量ΔQ。根据如此获得的充电/放电量ΔQ，参照预先存储了以温度为参数的充电/放电量ΔQ-极化电压Vpol特性数据的LUT 1081，计算极化电压Vpol。极化电压Vpol存储在极化电压存储部分113中(步骤S207)。
在如上所述计算出极化电压Vpol之后，接着从步骤S205中所获得的无负载电压V0中减去极化电压Vpol以计算二次电池100的电动势Veq(步骤S208)。
下一步，根据在步骤S203或步骤S208中获得的电动势Veq，参照预先存储了以温度数据T(n)为参数的电动势Veq-充电状态SOC特性数据，估计充电状态SOC(步骤S209)。
如上所述，估计出SOC。
根据本发明的用于估计二次电池充电状态的方法和设备，当用于切换二次电池充电/放电路径至断开状态或者连通状态的功率开关的控制状态信号指示断开状态时，测量开路电压，因此限制了将要考虑的极化电压。结果，能够以高精确度并且快速地估计SOC。利用以高精确度估计的SOC，就能实现电池的保护控制以及电池寿命延长。因此，对于要求高精确度估计充电状态的电动车应用，比如纯电动车(PEV)、混合电动车(HEV)、具有燃料电池和二次电池的混合电动车等等，本发明特别有用。
在不脱离本发明的精神或基本特性的情况下，本发明可以以其它形式实现。无论从哪方面看，本申请所公开的实施例应该被认为是说明性的，而不是限定性的。本发明的范围是由随附权利要求书而不是由先前描述所表示的，并且落入权利要求书等同意义和范围之内的所有改变也包含在其中。

Claims (14)

1、一种用于估计二次电池的充电状态的方法，包括以下步骤：
测量二次电池的充电/放电路径处于断开状态时，二次电池的开路电压；
存储二次电池的极化电压；
通过从所测量的开路电压中减去所存储的极化电压计算二次电池的电动势；以及
根据所计算的电动势估计二次电池的充电状态。
2、一种用于估计二次电池的充电状态的方法，其中该二次电池作为电机的功率源和负载的驱动源在一中间充电状态下使用，该方法包括以下步骤：
测量二次电池充电/放电路径处于断开状态时，二次电池的开路电压；
存储二次电池的极化电压；
通过从所测量的开路电压中减去所存储的极化电压计算二次电池的电动势；以及
根据所计算的电动势计算二次电池的充电状态。
3、如权利要求1或2所述的方法，还包括：
确定充电/放电路径是否处于断开状态；以及
当在确定步骤中确定充电/放电路径处于断开状态时，测量二次电池的终端电压作为开路电压。
4、如权利要求3所述的方法，还包括：
测量流过二次电池的电流，
其中在确定步骤中，根据所测量的电流的值确定充电/放电路径是否处于断开状态。
5、如权利要求1或2所述的方法，还包括：
测量流过二次电池的电流；
根据所测量的电流计算二次电池的充电/放电量；以及
根据计算出的充电/放电量计算极化电压。
6、如权利要求5所述的方法，其中在极化电压计算步骤中，根据一查找表或者表达式计算极化电压，该查找表或者表达式存储有以温度为参数的极化电压对充电/放电量的特性，该特性是预先获得的。
7、如权利要求1或2所述的方法，其中在充电状态估计步骤中，根据一查找表或者表达式估计充电状态，该查找表或者表达式存储有以温度为参数的充电状态对电动势的特性，该特性是预先获得的。
8、一种用于估计二次电池的充电状态的设备，包括：
电压测量部分，用于测量当二次电池的充电/放电路径处于断开状态时，二次电池的开路电压；
极化电压存储部分，用于存储二次电池的极化电压；
电动势计算部分，用于通过从电压测量部分所测量的开路电压中减去极化电压存储部分所存储的极化电压，计算二次电池的电动势；以及
充电状态估计部分，用于根据来自电动势计算部分的电动势，估计二次电池的充电状态。
9、一种用于估计二次电池的充电状态的设备，其中该二次电池作为电机的功率源和负载的驱动源在一中间充电状态下使用，该设备包括：
电压测量部分，用于测量当二次电池的充电/放电路径处于断开状态时，二次电池的开路电压；
极化电压存储部分，用于存储二次电池的极化电压；
电动势计算部分，用于通过从电压测量部分所测量的开路电压中减去极化电压存储部分所存储的极化电压，计算二次电池的电动势；以及
充电状态估计部分，用于根据来自电动势计算部分的电动势，估计二次电池的充电状态。
10、如权利要求8或9所述的设备，还包括：
用于确定充电/放电路径是否处于断开状态的断开状态确定部分，
其中当该断开状态确定部分确定充电/放电路径处于断开状态时，由电压测量部分所测量的二次电池的终端电压被用作开路电压。
11、如权利要求10所述的设备，还包括：
电流测量部分，用于测量流过二次电池的电流，
其中断开状态确定部分根据该电流测量部分所测量的电流值确定充电/放电路径是否处于断开状态。
12、如权利要求8或9所述的设备，还包括：
电流测量部分，用于测量流过二次电池的电流；
充电/放电量计算部分，用于根据由电流测量部分所测量的电流计算二次电池的充电/放电量；以及
极化电压计算部分，用于根据由充电/放电量计算部分计算出的充电/放电量计算极化电压。
13、如权利要求12所述的设备，还包括：
温度测量部分，用于测量二次电池的温度，
其中极化电压计算部分根据由温度测量部分所测量的温度和一查找表或者表达式计算极化电压，该查找表或者表达式存储有以温度作为参数的极化电压对充电/放电量的特性，该特性是预先获得的。
14、如权利要求8或9所述的设备，还包括：
温度测量部分，用于测量二次电池的温度，
其中充电状态估计部分根据由温度测量部分所测量的温度和一查找表或者表达式估计充电状态，该查找表或者表达式存储有以温度作为参数的充电状态对电动势的特性，该特性是预先获得的。
CNB2004100831995A 2003-10-01 2004-09-29 估计二次电池充电状态的方法和设备 Expired - Lifetime CN100428559C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP343597/2003 2003-10-01
JP2003343597A JP4597501B2 (ja) 2003-10-01 2003-10-01 二次電池の残存容量推定方法および装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1604383A true CN1604383A (zh) 2005-04-06
CN100428559C CN100428559C (zh) 2008-10-22

Family

ID=34386289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004100831995A Expired - Lifetime CN100428559C (zh) 2003-10-01 2004-09-29 估计二次电池充电状态的方法和设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7355411B2 (zh)
JP (1) JP4597501B2 (zh)
KR (1) KR101010657B1 (zh)
CN (1) CN100428559C (zh)

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100464464C (zh) * 2005-07-29 2009-02-25 三星Sdi株式会社 电池管理系统及其驱动方法
US7634369B2 (en) 2006-10-12 2009-12-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system (BMS) and driving method thereof
US7652449B2 (en) 2006-09-26 2010-01-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
US7680613B2 (en) 2006-10-16 2010-03-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system (BMS) and driving method thereof
US7679325B2 (en) 2005-04-07 2010-03-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method for cutting off and coupling battery module from/to external device
US7880432B2 (en) 2005-10-20 2011-02-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and battery management method
US7928736B2 (en) 2005-10-20 2011-04-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of estimating state of charge for battery and battery management system using the same
US8013573B2 (en) 2007-03-19 2011-09-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack that provides precise voltage measurements of batteries when safety switch is present
CN102849063A (zh) * 2011-06-28 2013-01-02 福特全球技术公司 控制电动车辆的方法
CN101821896B (zh) * 2007-10-10 2013-03-20 原子能委员会 估计铅酸蓄电池的充电状态的方法
CN103010046A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 惠州市亿能电子有限公司 一种动态中估算soc的方法
US8446127B2 (en) 2005-08-03 2013-05-21 California Institute Of Technology Methods for thermodynamic evaluation of battery state of health
CN101641606B (zh) * 2007-03-23 2013-06-26 株式会社丰田中央研究所 二次电池的状态估计装置
CN101365941B (zh) * 2005-08-03 2013-11-20 加州理工学院 电化学热力学测量系统
CN103454590A (zh) * 2012-05-28 2013-12-18 索尼公司 评估蓄电池充电状态的方法、充电状态评估装置、电池组
CN103630726A (zh) * 2013-10-30 2014-03-12 惠州市亿能电子有限公司 一种bms休眠模式下电池极化电压的估算方法
US8796986B2 (en) 2006-11-01 2014-08-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
CN104364666A (zh) * 2012-05-31 2015-02-18 罗伯特·博世有限公司 具有单独连接的确定电路的蓄电池系统以及具有蓄电池系统的蓄电池和机动车
US9065292B2 (en) 2010-08-23 2015-06-23 California Institute Of Technology Methods and systems for charging electrochemical cells
CN104868181A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 监控电池的性能水平的系统和方法
CN104903153A (zh) * 2012-12-27 2015-09-09 丰田自动车株式会社 车载控制装置
CN105008945A (zh) * 2013-02-15 2015-10-28 株式会社丰田自动织机 充电状态估计装置和充电状态估计方法
US9599584B2 (en) 2012-04-27 2017-03-21 California Institute Of Technology Imbedded chip for battery applications
CN106707189A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 中国东方电气集团有限公司 液流电池系统荷电状态的检测方法及装置
CN109950643A (zh) * 2017-12-12 2019-06-28 丰田自动车株式会社 二次电池系统和用于估计二次电池的soc的方法
US10556510B2 (en) 2012-04-27 2020-02-11 California Institute Of Technology Accurate assessment of the state of charge of electrochemical cells
CN111044909A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 北京理工大学 电池的状态预测方法及装置

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100759706B1 (ko) * 2005-05-11 2007-09-17 주식회사 엘지화학 하이브리드 차량용 배터리의 충전상태 추정 방법
JP2007121030A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Denso Corp 車両用蓄電装置の内部状態検出装置
KR100708854B1 (ko) * 2005-11-30 2007-04-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리의 ｓｏｃ 추정 방법 및 이를 이용한 배터리 관리시스템
JP5077513B2 (ja) * 2005-12-26 2012-11-21 スズキ株式会社 車両用バッテリの開放電圧推定装置
JP4572850B2 (ja) * 2006-03-24 2010-11-04 株式会社日立製作所 電源制御装置
KR100869801B1 (ko) * 2006-09-26 2008-11-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그 구동방법
JP5102483B2 (ja) * 2006-11-29 2012-12-19 プライムアースＥｖエナジー株式会社 異常検出装置、異常検出方法、及び異常検出プログラム
JP5309492B2 (ja) * 2007-08-06 2013-10-09 パナソニック株式会社 バッテリの状態検出装置
KR101156977B1 (ko) * 2007-12-31 2012-06-20 에스케이이노베이션 주식회사 고전압 배터리 팩의 셀 밸런싱 방법
JP5155701B2 (ja) 2008-03-12 2013-03-06 富士重工業株式会社 車両用電源装置
JP5009223B2 (ja) * 2008-04-25 2012-08-22 プライムアースＥｖエナジー株式会社 二次電池の残存容量推定方法及び装置
TWI394971B (zh) * 2008-09-23 2013-05-01 Ind Tech Res Inst 電池特性追蹤方法及電路
EP2351184A4 (en) * 2008-10-10 2014-07-09 Deeya Energy Technologies Inc METHOD AND APPARATUS FOR ESTABLISHING BATTERY CHARGE STATUS
US20100207564A1 (en) * 2009-02-18 2010-08-19 Segway Inc. Power Source Estimation Methods and Apparatus
CN102822046B (zh) * 2010-02-26 2015-06-17 塞格威股份有限公司 车辆控制的装置和方法
WO2011118039A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 三菱電機株式会社 充電状態推定装置
KR101212200B1 (ko) 2011-02-09 2012-12-13 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템, 배터리 분극 전압 제거 방법 및 배터리 충전 상태 추정 방법
JP2013083612A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Mitsumi Electric Co Ltd 電池状態計測方法及び電池状態計測装置
JP5866987B2 (ja) 2011-11-10 2016-02-24 日産自動車株式会社 二次電池の制御装置およびｓｏｃ検出方法
US20130173190A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Caterpillar Inc. Methods and systems for estimating charge capacity of an electrical energy-storage device
WO2013141100A1 (ja) * 2012-03-21 2013-09-26 三洋電機株式会社 電池状態推定装置
FR2990766B1 (fr) * 2012-05-15 2014-05-09 Renault Sa Systeme et procede correspondant d'estimation de l'etat de charge d'une batterie
JP6007980B2 (ja) * 2012-06-05 2016-10-19 株式会社豊田自動織機 充電率推定方法及び充電率推定装置
JP6031875B2 (ja) * 2012-07-31 2016-11-24 三菱自動車工業株式会社 組電池の検査方法および装置
US9205750B2 (en) 2013-07-23 2015-12-08 Ford Global Technologies, Llc Method to estimate battery open-circuit voltage based on transient resistive effects
JP2015155859A (ja) * 2014-02-21 2015-08-27 ソニー株式会社 電池残量推定装置、電池パック、蓄電装置、電動車両および電池残量推定方法
DE102014221547A1 (de) 2014-10-23 2016-05-12 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer Batterie
DE102014221549B4 (de) 2014-10-23 2016-12-15 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer Batterie
DE102015206878B4 (de) 2015-04-16 2024-03-14 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb einer Batterie
JP6701662B2 (ja) * 2015-10-07 2020-05-27 三菱自動車工業株式会社 電動車の回生制動制御装置
JP6520665B2 (ja) 2015-11-30 2019-05-29 株式会社オートネットワーク技術研究所 電圧測定装置、電圧測定システム
EP3411261B1 (en) * 2016-02-02 2021-08-04 Toyota Motor Europe Control device and method for discharging a rechargeable battery
WO2017133759A1 (en) * 2016-02-02 2017-08-10 Toyota Motor Europe Nv/Sa Control device and method for charging a rechargeable battery
JP6504087B2 (ja) * 2016-03-08 2019-04-24 オムロン株式会社 検査器およびその制御方法、制御プログラム
JP6606292B2 (ja) 2016-09-14 2019-11-13 株式会社東芝 蓄電容量推定装置、方法及びプログラム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2508767B2 (ja) * 1987-11-13 1996-06-19 日本電装株式会社 バッテリ状態検出装置
US6285163B1 (en) * 1998-05-28 2001-09-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Means for estimating charged state of battery and method for estimating degraded state of battery
JP2001223033A (ja) * 2000-02-07 2001-08-17 Hitachi Ltd 電池システム及び電池の状態検出方法
JP4052418B2 (ja) 2000-02-15 2008-02-27 日立マクセル株式会社 電池容量検出方法および装置並びに電池パック
JP4152573B2 (ja) * 2000-07-28 2008-09-17 本田技研工業株式会社 蓄電装置の残容量検出装置
JP2002056903A (ja) * 2000-08-07 2002-02-22 Hitachi Ltd 二次電池の分極電圧値演算方法、電池電圧値補正方法、残量状態推定方法、二次電池ユニット及びこれを用いた装置
US6417668B1 (en) * 2001-01-31 2002-07-09 International Truck International Property Company, L.L.C. Vehicle battery condition monitoring system
JP4239435B2 (ja) 2001-06-04 2009-03-18 トヨタ自動車株式会社 バッテリ容量判定方法及びバッテリ容量判定装置
JP4097182B2 (ja) * 2001-12-27 2008-06-11 パナソニックＥｖエナジー株式会社 二次電池の分極電圧推定方法、二次電池の残存容量推定方法および装置、並びに電池パックシステム

Cited By (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7679325B2 (en) 2005-04-07 2010-03-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method for cutting off and coupling battery module from/to external device
US7656124B2 (en) 2005-07-29 2010-02-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
CN100464464C (zh) * 2005-07-29 2009-02-25 三星Sdi株式会社 电池管理系统及其驱动方法
US8446127B2 (en) 2005-08-03 2013-05-21 California Institute Of Technology Methods for thermodynamic evaluation of battery state of health
US8901892B2 (en) 2005-08-03 2014-12-02 California Institute Of Technology Methods and systems for thermodynamic evaluation of battery state of health
CN101365941B (zh) * 2005-08-03 2013-11-20 加州理工学院 电化学热力学测量系统
US7880432B2 (en) 2005-10-20 2011-02-01 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and battery management method
US7928736B2 (en) 2005-10-20 2011-04-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of estimating state of charge for battery and battery management system using the same
US7652449B2 (en) 2006-09-26 2010-01-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
US7634369B2 (en) 2006-10-12 2009-12-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system (BMS) and driving method thereof
US7680613B2 (en) 2006-10-16 2010-03-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system (BMS) and driving method thereof
US8796986B2 (en) 2006-11-01 2014-08-05 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery management system and driving method thereof
US8013573B2 (en) 2007-03-19 2011-09-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack that provides precise voltage measurements of batteries when safety switch is present
CN101641606B (zh) * 2007-03-23 2013-06-26 株式会社丰田中央研究所 二次电池的状态估计装置
CN101821896B (zh) * 2007-10-10 2013-03-20 原子能委员会 估计铅酸蓄电池的充电状态的方法
US9065292B2 (en) 2010-08-23 2015-06-23 California Institute Of Technology Methods and systems for charging electrochemical cells
CN102849063A (zh) * 2011-06-28 2013-01-02 福特全球技术公司 控制电动车辆的方法
CN102849063B (zh) * 2011-06-28 2016-05-25 福特全球技术公司 控制电动车辆的方法
US10556510B2 (en) 2012-04-27 2020-02-11 California Institute Of Technology Accurate assessment of the state of charge of electrochemical cells
US9599584B2 (en) 2012-04-27 2017-03-21 California Institute Of Technology Imbedded chip for battery applications
CN103454590A (zh) * 2012-05-28 2013-12-18 索尼公司 评估蓄电池充电状态的方法、充电状态评估装置、电池组
CN103454590B (zh) * 2012-05-28 2017-09-22 索尼公司 评估蓄电池充电状态的方法、充电状态评估装置、电池组
CN104364666A (zh) * 2012-05-31 2015-02-18 罗伯特·博世有限公司 具有单独连接的确定电路的蓄电池系统以及具有蓄电池系统的蓄电池和机动车
CN103010046A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 惠州市亿能电子有限公司 一种动态中估算soc的方法
CN104903153B (zh) * 2012-12-27 2017-03-08 丰田自动车株式会社 车载控制装置
CN104903153A (zh) * 2012-12-27 2015-09-09 丰田自动车株式会社 车载控制装置
CN105008945A (zh) * 2013-02-15 2015-10-28 株式会社丰田自动织机 充电状态估计装置和充电状态估计方法
CN105008945B (zh) * 2013-02-15 2017-08-11 株式会社丰田自动织机 充电状态估计装置和充电状态估计方法
CN103630726A (zh) * 2013-10-30 2014-03-12 惠州市亿能电子有限公司 一种bms休眠模式下电池极化电压的估算方法
CN104868181A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 监控电池的性能水平的系统和方法
CN104868181B (zh) * 2014-02-21 2017-09-22 通用汽车环球科技运作有限责任公司 监控电池的性能水平的系统和方法
CN106707189A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 中国东方电气集团有限公司 液流电池系统荷电状态的检测方法及装置
CN106707189B (zh) * 2016-12-30 2019-08-13 中国东方电气集团有限公司 液流电池系统荷电状态的检测方法及装置
CN109950643A (zh) * 2017-12-12 2019-06-28 丰田自动车株式会社 二次电池系统和用于估计二次电池的soc的方法
CN109950643B (zh) * 2017-12-12 2022-04-01 丰田自动车株式会社 二次电池系统和用于估计二次电池的soc的方法
CN111044909A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 北京理工大学 电池的状态预测方法及装置
CN111044909B (zh) * 2019-12-31 2022-02-08 北京理工大学 电池的状态预测方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101010657B1 (ko) 2011-01-24
US20050073315A1 (en) 2005-04-07
CN100428559C (zh) 2008-10-22
JP2005106747A (ja) 2005-04-21
US7355411B2 (en) 2008-04-08
JP4597501B2 (ja) 2010-12-15
KR20050032492A (ko) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1604383A (zh) 估计二次电池充电状态的方法和设备
RU2680660C1 (ru) Батарейная система в транспортном средстве и способ оценки вызванного старением ухудшения свойств батареи
US6646419B1 (en) State of charge algorithm for lead-acid battery in a hybrid electric vehicle
EP1265335B1 (en) Method and apparatus for controlling residual battery capacity of secondary battery
US7652449B2 (en) Battery management system and driving method thereof
US6356083B1 (en) State of charge algorithm for a battery
KR100606876B1 (ko) 이차 전지의 잔존 용량 추정 방법 및 장치, 전지 팩시스템, 및 전동 차량
US8415954B2 (en) Apparatus for calculating polarization voltage of secondary battery and apparatus for estimating state of charge of the same
US8872518B2 (en) Determining the state of-charge of batteries via selective sampling of extrapolated open circuit voltage
US8060322B2 (en) Battery management system and driving method thereof
US20090128158A1 (en) Voltage detection device and electric vehicle including voltage detection device
US20070262750A1 (en) Battery management system and method of operating same
US20080100265A1 (en) Battery management system and driving method thereof
EP1679523A1 (en) Secondary battery voltage correcting method and unit and battery residual capacity estimating method and unit
WO2008053969A1 (fr) Dispositif de détection d'anomalie pour élément de mémorisation, procédé de détection d'anomalie pour élément de mémorisation, programme de détection d'anomalie pour élément de mémorisation, et support d'enregistrement pouvant
EP2058891B1 (en) Charging control device for a storage battery
JP5397013B2 (ja) 組電池の制御装置
CN109950643B (zh) 二次电池系统和用于估计二次电池的soc的方法
JP2007166789A (ja) 二次電池の満充電容量の推定方法と判別装置
WO2008065910A1 (en) Accumulator failure detecting device, accumulator failure detecting method, accumulator failure detecting program, and computer-readable recording medium containing the accumulator failure detecting program
CN1909280A (zh) 电池管理系统及其驱动方法
JP2005083970A (ja) 二次電池の状態検知装置および状態検知方法
KR20130083220A (ko) 배터리 잔존 용량 추정 장치 및 방법, 이를 이용한 배터리 관리 시스템
EP1610138A1 (en) Method and device for estimating battery's dischargeable capacity
JP5432034B2 (ja) 二次電池の電流電圧検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20081022