[发明专利]用于估计电池的充电状态的方法及装置

说明书

根据所提出的实施例，通过特定于电池的电池模型来估计电池的充电状态，电池模型提供取决于充电状态值的终端电压值的逐段定义的相关性，其中电池模型的所述段（1、2、3、……、M‑1、M）中的每一个界定了与所述段（1、2、3、……、M‑1、M）中的其它段的相关性的单调依赖性。通过将取决于充电状态值的终端电压值的相关性分割成段（1、2、3、……、M‑1、M），在数学上来说取决于充电状态值的终端电压值的这样逐段定义的相关性内的每一个分段是适合于变换成在段（1、2、3、……、M‑1、M）内定义的反函数的一对一函数。根据另外的实施例，通过包括用于估计电池充电值的库仑计数的迭代反馈回路来连续地细化估计的充电状态，其中将先前循环处的细化的估计的电池充电值充电状态值向前投射到当前循环。

技术领域

所公开的实施例总体上涉及一种用于估计可再充电电池的充电状态的方法和装置。

背景技术

可再充电电池已经变得越来越重要，其主要用于在固定或电子移动应用（即，电动交通工具（诸如汽车和飞机）或电子装备（诸如移动设备））中提供能量储存装置。

充电状态值或SoC值指示电池的可用容量。该值通常以用于维护人员或最终用户（诸如驾驶员或飞行员）的电池的全容量的百分比提供。充电状态不能直接测量为定量，而是代替地估计。作为能量存储系统的一部分，电池管理系统或BMS通常负责充电状态的估计，其对于在安全和生命攸关的应用中足够和可靠是至关重要的。

通过尽可能准确的方式连续监测电池的充电状态以避免由这样的电池服务的装备的操作的停止或中断对于许多应用中的用户来说是必要的。现有的电池单元容量只能通过充电状态监测来充分利用。

用于估计电池的充电状态的设备在本领域中是已知的。充电状态估计可以由电池管理系统使用来自每一个电池单元电位的电压测量和施加在电池或电池组上的负载或充电电流测量的数据来提供。

根据迄今为止已知的方法，测量了终端电压值（即当负载连接到电池时电池的电压），定义电池充电循环结束的电压上限和定义电池放电循环结束的电压下限。在这些结束之间，通过将非线性电池模型应用为相对于（over）充电状态的电压值的相关性或数学上的函数的估计算法来考虑电池的非线性状态（behavior）。用于估计操作中的电池的充电状态的这种电池模型可以预先使用例如实验地获得取决于参考电池的充电状态的参考电池的开路电压值（即，没有负载的电池的电压）的函数的经验方法来提供。然后可以通过测量开路电压并根据电池模型确定相应的充电状态来推断待估计的电池的充电状态。代替在常规条件下确定电池的开路电压，可以进行正常放电过程，由此向所测量的终端电压添加校正，以便确定开路电压特性。

迄今为止已知的该方法的主要缺点是由通过当前测量的电压值推断从非线性函数导出的充电状态的不确定性引起的，因为由电池模型提供的相对于充电状态的电压值的函数可能不总是返回针对给定电压值的单个充电状态值。换句话说，相对于充电状态的电压值的函数可以返回针对给定电压值的多于一个的充电状态值。

因此，在本领域中需要使用针对给定电压值的电池模型来唯一地确定电池的充电状态估计。

发明内容

如本文中所述的用于估计充电状态的实施例通常涉及应用用于通过至少测量电池的终端电压来估计电池的充电状态的电池模型。

在一个实施例中，公开了一种用于估计电池的充电状态的方法，包括以下步骤：

a）提供特定于电池的电池模型，电池模型提供取决于充电状态值的终端电压值的逐段定义（section-wise）的相关性，其中电池模型的所述段中的每一个界定与所述段中的其它段的相关性的单调依赖性；

b）测量电池的终端电压值；

c）基于电池的至少一个操作条件来识别电池模型的所述段中的一个；

d）在电池模型的所识别的段内检索与测量的终端电压相关的充电状态值，以及；

e）返回检索的充电状态值作为电池的估计的充电状态。