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专利名称：电池状态监视装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池状态监视装置，尤其涉及一种用于监视作为驱动能量源的电池组内的电池单元的状态、并且估计该电池単元的充电状态的电池状态监视装置。
背景技术：
期望诸如电动车辆(EV)、混合动カ车辆(HEV)或插入式混合动カ车辆(PHEV)等的包括电池组作为驱动能量源的机动车辆測量电池单元的状态并且正确地计算充电状态(SOC)。通常，电池的充电状态与开路电压(OCV)相关，并且可以通过计算开路电压来估 计充电状态。存在使用如下的方法的电池状态监视装置，其中该方法用于使用电流积分计算相对于初始充电状态的变化量来作为充电状态。传统的电池状态监视装置使用如下的方法，其中该方法估计电池单元的在开路电路中改变的开路电压的收敛值，并且使用充电状态与该开路电压之间的相关映射来估计充电状态(日本特开2005-43339)。然而，利用日本特开2005-43339的方法，当电池单元劣化时开路电压的收敛值改变，因而导致充电状态的估计误差増大。该问题对于诸如铅酸电池或镍氢电池等的水电解质电池而言特别严重。

发明内容
本发明的目的如下不根据开路电压而是根据闭路电压(CCV)来计算特定点的预定充电状态，并且即使电池単元劣化也在变化小的情况下精确地计算该点的充电状态。本发明提供一种电池状态监视装置，用于监视包括至少ー个电池单元的电池组内的所述电池単元的状态，并包括測量电路，用于测量所述电池単元的状态；以及计算电路，其中，所述测量电路包括温度測量部件，用于测量所述电池単元的温度；电流测量部件，用于测量流经所述电池单元的电流；以及电压测量部件，用于测量所述电池単元的电压，所述计算电路基于所述温度測量部件所測量出的所述电池単元的温度以及所述电流测量部件所測量出的所述电池単元的电流，使用包括温度二次指数函数和温度一次函数的预定的运算表达式来计算与所述电池単元的预定充电状态相对应的预定电压，以及所述计算电路将所述电压測量部件所測量出的所述电池単元的电压与使用所述运算表达式所计算出的所述预定电压进行比较，以判断所述电池単元的所述预定充电状态。与根据开路电压通过估计来计算充电状态的情况相比，本发明的电池状态监视装置可以减小由于电池単元劣化而产生的判断误差，由此确保高精度。特别是在电池单元的温度为0°c以上的室温范围内确保了高精度。


图I是(根据实施例的)电池状态监视装置的系统结构图2是(根据实施例的)计算充电状态的流程图；以及图3(根据实施例的)相对于电池単元的温度示出充电状态的判断結果。
具体实施例方式现在将參考附图来说明本发明的实施例。图I 3示出本发明的实施例。在图I中，附图标记I表示电池单元；附图标记2表示包括至少ー个电池单元I的电池组；附图标记3表示逆变器；并且附图标记4表示诸如电动车辆、混合动カ车辆或插入式混合动カ车辆等的机动车辆用的驱动马达。电池组2经由逆变器3连接至驱动马达4。驱动马达4在驱动期间根据从电池组2经由逆变器3所供给的电力生成驱动力，使用所生成的驱动カ对机动车辆的驱动轮进行驱动，在再生期间使用来自驱动轮的驱动カ生成电能，并将所生成的电能经由逆变器3供给至电池组2以进行充电。 电池组2需要正确地掌握电池单元I的充电状态(SOC)以适当进行通过驱动马达4的驱动和再生的放电和充电。因而，电池状态监视装置5监视电池组2中的电池单元I的充电状态。电池状态监视装置5包括測量电路6，其中測量电路6用于测量包括ー个以上的电池单元I的电池组2内的各电池单元I的犬态。測量电路6包括温度測量部件7，用于測量电池单元I的温度T (°C);电流测量部件8，用于测量流经电池単元I的电流UA);以及电压测量部件9，用于测量电池单元I的电压V(V);并且还并置有计算电路10。电池状态监视装置5在计算电路10中使用包括以下所述的温度二次指数函数(表达式2)和温度一次函数(表达式3)的预定运算表达式(表达式I)来基于所测量出的电池单元I的电流i和温度T计算与预定充电状态(例如，SOC 30% )相对应的预定电压(例如，30V)，并将所測量出的电压V与该预定电压(30V)进行比较以判断电池单元I的预定充电状态(S0C 30% )0· V30 = fl ⑴ X i+f2 (T)表达式 I· fl (T) = EXP (a* (LOG (T+273)) ~2+b*L0G (Τ+273) +c)表达式 2· f2 (T) = d* (Τ+273)+e表达式 3其中，i是电池单元电流⑷并且T是电池单元温度(°C )。电池组2基于针对电池单元I的预定充电状态(S0C 30% )的判断結果，适当控制通过驱动马达4的驱动和再生而进行的放电和充电。例如，电池组2在放电期间对驱动马达4的驱动进行控制，以使得电池单元I不落入预定充电状态(S0C 30% )以下。表达式I和2中的參数a e可以基于实验数据来准备，并且可以准备用于判断除30%以外的任意充电状态作为预定充电状态的表达式。接着，将參考图2的流程图来说明电池状态监视装置5的操作。当用于计算行驶期间的充电状态(SOC)的程序开始时(101)，电池状态监视装置5測量电池单元I的温度T、电流i和电压V (102)，并根据以下的表达式4所示的电流积分表达式来计算当前充电状态(SOCx) (103)。对于充电状态(SOCx)的计算，使用在完成时存储在计算电路10中的前一充电状态(SOCV1)。· SOCx = SOCx-Ji X t/3600/Fc X 100. · ·表达式 4其中，SOCx是当前充电状态，SOCV1是前一充电状态，t是从用于计算行驶期间的SOC的程序开始起经过的时间，并且Fe是电池単元容量(Ah)。然后，根据表达式I计算预定电压(V30) (104)。将所测量出的电池单元电压V的最小值Vmin与预定电压(V30)进行比较，并判断电池单元电压V的最小值Vmin是否小于预定电压(V30)且当前充电状态(SOCx)是否大于预定充电状态(S0C 30% ) (105)。当该判断为“否”吋，该处理返回至測量(102)。当该判断为“是”时，通过以下的表达式5将当前充电状态(SOCx)减小为预定充电状态(S0C 30% )即校正为校正充电状态(SOCh) (106)。即，开始计算S0CX30 = 30+ Σ i，其中，从用于计算行驶期间的SOC的程序开始起持续累加电流值i。· SOCx = SOCh = 2 X S0Cx_r30- Δ SOC 表达式 5其中，SOCh是校正充电状态，并且Λ SOC是在判断V30时的S0CX_30。判断通过校正(106)校正后的当前充电状态(SOCx)是否减小为预定充电状态(S0C30% )以下(107)。在当前充电状态(SOCx)未减小为预定充电状态(S0C 30% )以下、即判断(107)结果为“否”吋，该处理返回至校正(106)。在当前充电状态(SOCx)减小为预定充电状态(S0C30%)以下、即判断(107)结果为“是”时，根据表达式4所示的电流积分表达式来计算当前充电状态(SOCx) (108)，并且该程序完成(109)。图3相对于通过表达式I计算出预定充电状态(S0C 30% )时的电池单元温度示出充电状态的判断結果。由于在电池単元温度为OC以下的低温时电池内的阻抗急速改变，因此最好隐藏针对预定电压(V30)的判断。如此，电池状态监视装置5使用包括温度二次指数函数(表达式2)和温度一次函数(表达式3)的预定运算表达式(表达式I)来基于温度測量部件7所測量出的电池单元I的温度T以及电流測量部件8所測量出的电池单元I的电流i计算与电池单元I的预定充电状态(S0C 30% )相对应的预定电压(V30)，并将电压测量部件9所测量出的电池单元I的电压V与使用该运算表达式(表达式I)所计算出的预定电压(V30)进行比较以判断电池单元I的预定充电状态(S0C 30% )o因而，电池状态监视装置5可以在闭合电路中精确地计算充电状态(SOC)，并且与根据开路电压通过估计来计算充电状态的情况相比可以减小由于电池単元I的劣化而产生的判断误差，由此在测量充电状态(SOC)时确保了高精度。特别是在电池单元I的温度为o°c以上的室温范围内可以确保高精度。电池状态监视装置5根据前一充电状态(SOCV1)与电流积分Q X t/3600/FcXlOO)的和来计算电池单元I的当前充电状态(SOCx),在ー个以上的电池单元I的所测量出的最小电压(Vmin)小于使用运算表达式(表达式I)所计算出的预定电压(V30)、并且所计算出的当前充电状态(SOCx)大于预定充电状态(S0C30% )的情况下对当前充电状态(SOCx)进行校正，并且该校正被更新为如下的校正充电状态(SOCh),其中校正充电状态(SOCh)是通过从前一充电状态(SOCV1)的倍值减去预定充电状态(S0C30% )所获得的值中减去当前充电状态(SOCx)与预定充电状态(S0C30% )之差所计算出的。因而，电池状态监视装置5可以缓和地校正电池单元I的充电状态(SOC)。本发明可以在测量电池单元的充电状态时确保高精度，并且除了測量安装在机动车辆中的电池单元的充电状态以外，还可适用于诸如风カ发电缓冲器用电源或者家庭夜间电カ存储装置等的固定电 源领域。
权利要求
1.ー种电池状态监视装置，用于监视包括至少ー个电池单元的电池组内的所述电池单元的状态，并包括 測量电路，用于测量所述电池単元的状态；以及 计算电路， 其中，所述测量电路包括 温度測量部件，用于测量所述电池単元的温度； 电流测量部件，用于测量流经所述电池单元的电流；以及 电压测量部件，用于测量所述电池単元的电压， 所述计算电路基于所述温度測量部件所測量出的所述电池単元的温度以及所述电流測量部件所測量出的所述电池単元的电流，使用包括温度二次指数函数和温度一次函数的预定的运算表达式来计算与所述电池単元的预定充电状态相对应的预定电压，以及 所述计算电路将所述电压測量部件所測量出的所述电池単元的电压与使用所述运算表达式所计算出的所述预定电压进行比较，以判断所述电池単元的所述预定充电状态。
2.根据权利要求I所述的电池状态监视装置，其特征在干， 所述计算电路根据前一充电状态与电流积分的和来计算所述电池单元的当前充电状态，以及 当至少ー个所述电池単元的所測量出的电压的最小值小于使用所述运算表达式所计算出的所述预定电压、并且所计算出的当前充电状态大于所述预定充电状态时，所述计算电路对所述当前充电状态进行校正，以及 所述电池状态监视装置对用以将所述当前充电状态校正为如下的校正充电状态的所述校正进行更新，其中所述校正充电状态是通过从所述前一充电状态的倍值减去所述预定充电状态所获得的值中减去所述当前充电状态与所述预定充电状态之差所计算出的，直到所述当前充电状态在所述预定充电状态以下为止。
全文摘要
一种电池状态监视装置，监视包括至少一个电池单元的电池组内的所述电池单元的状态，并包括测量电路测量电池单元的状态；计算电路，其中测量电路包括温度测量部件，测量电池单元的温度；电流测量部件，测量流经电池单元的电流；以及电压测量部件，测量电池单元的电压，计算电路基于所述温度测量部件所测量出的电池单元的温度以及电流测量部件所测量出的所述电池单元的电流，使用包括温度二次指数函数和温度一次函数的预定的运算表达式来计算与所述电池单元的预定充电状态相对应的预定电压，计算电路将电压测量部件所测量出的所述电池单元的电压与使用运算表达式所计算出的预定电压进行比较，以判断电池单元的所述预定充电状态。
文档编号G01R31/36GK102692605SQ20121008040
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月23日 优先权日2011年3月23日
发明者尾藤诚二 申请人:铃木株式会社