[发明专利]评估电池荷电状态的设备及方法

说明书

相关申请的交叉引用

此申请主张在2012年10月26号向韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2012-0119712号的优先权及权益，其全部内容以参考方式并入本文。

技术领域

本发明涉及评估电池荷电状态的设备及方法，且更具体而言涉及用于评估电池荷电状态的设备，其包括第一SOC计算单元，其应用预定参数以计算电池的第一荷电状态(SOC)；及一个或多个第二SOC计算单元，其个别地应用不同参数以计算电池的一个或多个第二SOC，用以提取应用于第二SOC的参数，其为接近电池的实际SOC而作为最佳参数，并且应用该最佳参数来计算电池的最终SOC，使得被用于评估SOC的参数可被实时校正，而且不管电池的储存状态及退化，仍可维持SOC的高精确度及评估电池荷电状态的方法。

背景技术

具有产品群的高适用性及诸如高能量密度的电特性的二次电池广泛用于不仅便携式装备，亦用于由电驱动源或能量储存系统(ESS)或不间断电源(UPS)系统驱动的电动车(EV)或混合动力车(HV)，其使用用于家用或工业用途的中或大型电池。

这样的二次电池具有主要优点，其大幅降低矿物燃料的使用，但不制造依据能量使用的副产品，使得二次电池已吸引注意作为环保并改进能量效率的新能源。

当二次电池实施为用于便携式终端的电池时，不一定增加二次电池在高容量环境中的使用。然而，通常使用应用于电动车或能量储存源的电池，使得多个二次电池单元组合在一起以增加对于高容量环境的使用。

当这样的电池具体地多个二次电池交替充电及放电时，需要管理电池使得有效率地控制电池的充电及放电，以维持适当操作状态及性能。

为达此目的，提供电池管理系统(BMS)，其管理电池的状态及性能。BMS测量电池的电流、电压或温度，以依据测量的电流、电压及温度评估电池的荷电状态(SOC)，并控制SOC使得燃料消耗效率最佳。为正确地控制SOC，需要正确地测量充电及放电的电池的SOC。

在现有技术的BMS中，电池的SOC的测量方法包括一种方法，其累积流入电池的充电/放电电流以评估电池的SOC。然而，依据此方法，当以电流传感器测量电流所产生的误差持续地累积，使得SOC的精确度随时间而降低。

另一方面，存在一种方法，其在对电池充电/放电的同时测量电池的电压，从测量的电压评估非负载状态的电池的开路电压(OCV)，并参照每一开路电压的SOC表而映射对应于评估的开路电压的SOC。然而，在对电池充电或放电的同时测量的电压与实际电压大不相同。例如，当电池连接至负载以开始对电池放电时，电池的电压突然下降，且当电池开始从外部电源充电时，电池的电压突然增加。因此，因电池充电/放电时测量的电压及实际电压间的误差，SOC的精确度可能下降。

可选地，将电池视为电模型并且把电池模型的理论输出值与实际输出值比较以评估通过主动校正的SOC的方法包括SOC评估方法，其被称为扩展卡尔曼滤波器(EKF)SOC评估算法。依照EKF SOC评估算法，SOC的最大误差为低的，例如在室温下为3％，而且不管电力模式如何，SOC评估可显著地被稳定执行使得EKF SOC评估算法被广泛使用来评估电池的SOC。

该EKF SOC评估算法通过实验提取电池模型的参数并且使所提取的参数作为一个表。然而，已经被提取且被计算的该参数并不会改变，使得SOC的精确度在初始阶段为高的，但SOC的精确度可能会随着实际储存状态及电池的退化而降低。

发明内容

本发明已致力于提供用于评估电池荷电状态的设备，其包括第一SOC计算单元，其应用预定参数以计算电池的第一荷电状态(SOC)；及一个或多个第二SOC计算单元，其个别地应用不同参数以计算电池的一个或多个第二SOC，用以提取应用至第二SOC的参数，其为接近电池的实际SOC而作为最佳参数，并且应用该最佳参数来计算电池的最终SOC，使得被用于评估SOC的参数可被实时校正，而不管电池的储存状态及退化，仍可维持SOC的高精确度及评估电池荷电状态的方法。

本发明的示例性实施例提供电池SOC评估设备，其包括：第一SOC计算单元，其应用预定参数以计算电池的第一荷电状态(SOC)；一个或多个第二SOC计算单元，其个别地应用不同参数以计算电池的一个或多个第二SOC；及最佳参数提取单元，其从一个或多个第二SOC确认最接近电池的实际SOC的第二SOC，以提取被应用于最接近实际SOC的第二SOC的参数来作为最佳参数，其中第一SOC计算单元可应用该最佳参数以计算电池的最终SOC。