[发明专利]电池充电状态的监视

说明书

相关申请

本申请要求于2010年4月22日提交的、题目为用于电池充电状态的实时监视的系统和方法、备案目录为10216-7的美国临时专利申请61/326,881号的权益，其公开的全部内容通过引用明确地合并于此。

技术领域

本发明涉及监视电池充电状态，尤其涉及用于电池充电状态的实时监视的系统和方法。

背景技术

在电池应用中，电池系统充电状态（SOC）的准确监视是共同的问题。存在四种用于监视SOC的主要方法。一种方法是通过划分由电池系统的满充电容量划分的电池系统中的充电余量来确定SOC。然而，直接测量电池系统中的充电余量通常是不寻常的，尤其是在动态环境中。该第一种方法的替换形式为在电池系统中的充电改变时计算电流在时间上的积分。然而，在这种方法中，电流传感器容差通常受到限制并且误差通常会累积。此外，难以获得充电和放电周期期间的初始SOC、满充电容量和电池效率。另外，在充电和放电随机发生的情况下（如在混合电动车中）或者在没有明显的充电/放电周期的情况下，使用这种方法变得极其困难

第二种方法是使用电池系统的电动势（EMF）和SOC的关系。也即是说，由于在许多类型的电池系统中EMF和SOC具有单调关系，因此使用EMF来决定SOC。特别地，该方法依靠使用开路电压（OCV）作为EMF。然而，由于电池中的电容，可花费数个小时来放松（relax）（即，零电流引出（draw））以让OCV接近EMF，致使这种方法对于实时监视来说是不适当的。

第三种方法是使用第一种方法来估计SOC并且使用第二种方法来调节对SOC的估计。然而，由于这种方法仍然依靠OCV，通常难以提供用零电流的工作时期以提供对EMF的准确测量，产生对SOC的非准确测量。

第四种方法为扩展的卡尔曼滤波方法。该方法要求在微控制器上的扩展计算，这对于小的微控制器芯片来讲是一个瓶颈。

发明内容

在本公开的示例性实施例中，公开了用于监视电池的充电状态的系统和方法。

在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种用于监视连接到负载的电池的充电状态（SOC）的方法。该方法包括用电子控制器确定对电池的SOC的估计；测量电池的端电压；测量电池的电流；以及用电子控制器从包括至少一个电池参数的多个值的数据库中确定至少一个电池参数的第一值。至少一个电池参数的第一值基于对电池的SOC的估计。该方法还包括用电子控制器确定电池的计算的端电压；以及用电子控制器至少基于至少一个电池参数的第一值、测量的端电压、计算的端电压确定对电池的SOC的更新的估计。

在本公开的另外的示例性实施例中，提供了一种用于监视连接到负载的电池系统的充电状态（SOC）的系统。该系统包括：至少一个测量元件，其被配置为在采样时间期间测量所述电池系统的端电压和电流；以及存储元件，其被配置为至少存储对电池的SOC的估计、电池的测量的端电压、电池的测量的电流以及至少一个电池参数的多个值。所述至少一个电池参数的多个值涉及电池的SOC多个值。该系统还包括可操作地耦接至所述测量元件和所述存储元件的处理元件。处理元件被配置为确定电池的计算的端电压；并且至少基于至少一个电池参数的多个值的第一值、测量的端电压以及计算的端电压确定对电池的SOC的更新的估计。该第一值对应于对电池的SOC的估计。

还是在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种计算机可读介质，包括涉及监视连接到负载的电池的充电状态（SOC）的多个指令。可由电子控制器执行所述多个指令以执行下列步骤：确定对电池的SOC的估计；从包括至少一个电池参数的多个值的数据库中确定至少一个电池参数的第一值，至少一个电池参数的第一值是基于对电池SOC的估计；确定电池的计算的端电压；以及至少基于至少一个电池参数的第一值、测量的端电压和计算的端电压确定对电池的SOC的更新的估计。

仍在本公开的另一示例性实施例中，提供了用于监视连接到负载的电池的充电状态（SOC）的方法。该方法包括：测量所述电池的端电压和充电/放电（CD）电流；提供与多个SOC值相关的多个预先定义的电池参数；基于存储的极化值、存储的迟滞值、与存储的SOC值相关的所述多个预先定义的参数来运算计算的端电压；以及基于所述测量的端电压、所述计算的端电压值、所述CD电流和与所述存储的SOC值相关的预定义的增益值计算更新的SOC值。