[发明专利]电池循环寿命估测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池循环寿命估测装置，特别是涉及一种采用适应性法则(adaptive algorithm)，由输入的工作电压、工作电流值推估电池内电阻值，进而推估电池循环寿命的装置，进行即时量测与估测，因此具有可持续监控的特点，本装置同时可适用于铅酸、镍氢及锂离子电池。

背景技术

在监控电池状态功能方面，分成电池残留电量(state of charge，SOC)估测以及循环寿命(state of health，SOH)估测两个部分的功能是目前较常受到讨论的议题，例如电动车用电池组(battery pack)管理是由一电池管理系统(Battery Management System，BMS)所负责，肩负监控电池状态、具有过充放电保护机制(charge/discharge protection)、以及电池电压差异性等化(voltageequalization)等工作。由于电动车马达驱动时的变动负载以及每个单元电池(battery cell)的特性与差异性等因素，造成电池残留电量的估测误差可达5％～10％以上，对于循环寿命的估测，也因为如此，是造成与电动车消费者更换电池时间点息息相关的循环寿命估测装置迟迟未能商品化的主因。

至于现有的电池循环寿命估测技术，包含(1)电池循环寿命函数建立，以及(2)函数对应关系的电池参数与系统状态求取两类，前者技术必须仰赖大量实验室与电池工作实测数据进行分析与归纳，目前在此研究上国际并无决定性与明确的定论与结果，其电池寿命的判定准确度受此影响度最深其争议也最大，后者技术则必须根据前者技术所需的独特参数进行量测或估测工作，目前国际间的专利布局仍是以铅酸与镍氢电池为主要对象，例如美国第6456988号「Method for determining state-of-health using anintelligent system」、第6885951号「Method and device for determining the stateof function of an energy storage battery」、第6469512号「System and method fordetermining battery state-of-health」等已知专利，对于锂电池在循环寿命的专利或改良技术甚少。

据此可知，如何消除不稳定的电池管理模块所造成使用者的不信任感，令使用者可确实掌握电池的相关动态信息是相关技术领域的一大课题。

发明内容

本发明提出一种电池循环寿命估测装置，采用适应性法则(adaptivealgorithm)，由输入的工作电压、工作电流值推估电池内电阻值，进而推估电池循环寿命，不需利用额外昂贵电子装置(例如内电阻量测计)，进行离线量测，因此具有可持续监控的特点，本装置同时可适用于铅酸、镍氢及锂离子电池。

为实现上述目的，本发明提出一种电池循环寿命估测装置，包含：

一量测单元，与一电池输出端连接，用以量测该电池的工作电压、工作电流以及工作温度，并输出一量测电流讯号、一量测电压讯号以及一量测温度讯号；一观测器单元，用以观测该电池输出端的电压以及该电池的RC并联电路的电压，并输出一电池输出端电压误差值讯号、一电池的RC内电压估测值讯号以及一电流微分讯号；一适应性参数单元，用以对该电池进行参数值更新，并输出至少一更新参数值讯号；一内电压估测单元，用以对该电池的RC并联电路的内电压进行估测，并输出一内电阻电压估测值讯号；一开路电压估测单元，用以计算该电池的静态开路电压，并输出一电池开路电压讯号；一电池循环寿命计算单元，用以计算该电池循环寿命值，并输出一电池循环寿命值讯号；一电池残留电量估测器，用以估测电池残留电量值。

为更进一步的了解与认同本发明的结构目的和功效，现结合附图以实施例方式详细说明如后。

附图说明

图1是本发明第一实施例的架构示意图。

图2是一电池模型架构图。

图3是电池开路变压与放电深度关系曲线图。

图4是电池循环寿命与内电阻值变化关系曲线图。

图5是本发明第一实施例的计算流程图。

图6至图9是不同状态下的电路模拟测试曲线图。

图10至图12是不同参数估测曲线图。

图13及图14是本发明第一实施例二种实际应用的架构示意图。

图15是本发明第二实施例的架构示意图。

图16是本发明第二实施例的计算流程图。

图17是车辆行车模式的功率与时间关系图。