專利名稱：確定電池有效電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力電動車，尤其涉及一種確定電池電容消失的點，從而確定混合動力電動車電池的可靠有效電壓的方法。
這種混合動力電動車的運行是基于電池電壓來控制以增加汽油機的燃料的經(jīng)濟性。另外，剎車或者減速時，進入發(fā)電模式，汽車的動能轉(zhuǎn)化為電能，電池獲得電能，從而增加燃料的經(jīng)濟性。
這些操作的實現(xiàn)有賴于電池的電壓水平。也就是說，為實現(xiàn)以上操作，電池必須達到預(yù)定的充電狀態(tài)，而這一狀態(tài)可用于各種控制。
由于電池的電容的原因，在充、放電過程中，電池的電壓會在瞬間突然增大。這樣，由于電容的存在，電池的電壓并不準確地反映電池的狀態(tài)。于是，在那段時間，對電動車準確控制是不可能的。
如果電池管理系統(tǒng)的處理器的運算速度比較慢，那么，在存在電容的時候，處理器就不能檢測到電池的電壓。這樣，電池的電壓在電池的電容消失之后才被檢測。因此，獲得的電壓能夠反映電池的真實狀態(tài)，才能夠基于獲得的電池電壓比較精確地控制電池和電動裝置。
然而，由于電池管理系統(tǒng)的處理器的運算速度變快，電池存在電容時的電壓被檢測。因此，必須經(jīng)過一段很短的時間，讓電池的電容消失，這樣獲得可靠的電壓，以更穩(wěn)定、更精確地控制電池和電動裝置。也就是說，必須經(jīng)過一段時間，讓充、放電開始后由電容引起的電池電壓的突然增加消失。
因為在充、放電過程中電池的電容存在但不穩(wěn)定，這時的電壓不能作為驅(qū)動力的來源。電容不是能量存儲元件，而是對負載快速反應(yīng)的元件。
事實上，在計算特征值(比如充電狀態(tài)、電流極限、可用的電壓值和實際電壓)時，電容是一種干擾。
通常，可以通過電池的戴維寧等效電路，在電池沒有充、放電時獲得電池的電容值。然而，根據(jù)該方法的電池模型卻不適于檢測空載電壓、內(nèi)阻以及電容值。對于混合動力電動車的電池，由于充、放電重復(fù)進行，因此，極難估算電池的電容值。
較佳地是，本方法進一步包括確定第一峰值點作為電池電容消失的點。
較佳地是，第一峰值點被用作負載功率控制的基準點，而且還被用作推算充、放電狀態(tài)、電壓限制以及可用電壓的基準點。
圖6是一曲線圖，示出了圖5中充電電壓的統(tǒng)計結(jié)果；圖7是一曲線圖，示出了統(tǒng)計次數(shù)相對于被測電壓變化的變化。
如

圖1所示，混合動力電動車的功率控制系統(tǒng)包括一個混合控制單元(以下稱為HCU)10，一個發(fā)動機控制單元(以下稱為MCU)20，一個逆變器30，一個電池管理系統(tǒng)(以下稱為BMS)40。
HCU10控制混合動力電動車的各種控制單元，MCU20根據(jù)HCU10的控制信號輸出發(fā)動機轉(zhuǎn)矩控制命令，以使發(fā)電機60發(fā)電，在減速時再生電，電池50維持適當(dāng)?shù)某潆姞顟B(tài)。
逆變器30用于在啟動模式將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，而在發(fā)電模式將交流電轉(zhuǎn)化為直流電。逆變器30根據(jù)MCU20的控制，利用一個IGBT開關(guān)通過對脈沖寬度調(diào)整的控制將電池的電傳輸送到電動機60。
BMS40基于電流、電壓和溫度等管理電池的充電狀態(tài)。
本方法可應(yīng)用于上述的系統(tǒng)中，以確定電池電容消失的點。也就是說，確定電池的有效電壓。以下將詳細說明。
如果電池50通過在混合動力電動車減速過程中產(chǎn)生的再生能量或者通過內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)而充電，如圖3所示，由于電池50的電容，電池的電壓在剛開始后的很短一段時間會快速增大。
這種電池電壓的快速增大也發(fā)生在電池的放電過程中，所以，本發(fā)明的方法也適用于放電過程。以下我們以充電來說明方法。
在步驟S101中，BMS40以預(yù)定的時間間隔檢測電池50的電壓，在步驟S102中，統(tǒng)計出在預(yù)定電壓范圍內(nèi)電池電壓被檢測的次數(shù)。預(yù)定的間隔可以是0.001秒、0.0001秒等。
每個電壓范圍可以用其中的一個電壓來表示，以下，電壓范圍用該范圍內(nèi)有代表性的電壓來表示。
然后，在步驟S103中，BMS40計算電池電壓在預(yù)定范圍內(nèi)被檢測的次數(shù)的變化與電池電壓變化的比值，接下來，在步驟S104中，確定出所計算比值的第一峰值點。
在步驟S105中，確定出電池50的電容在第一峰值點之后已消失。
這樣，BMS40給出第一峰值點后的電壓，用于計算充電狀態(tài)、負載的電流限制以及提供給負載的可用電壓。也就是說，第一峰值點被用作負載功率控制的基準點。
下面配合具體例子說明本方法。
如果一個7.2V/6.5A的電池組以不同的電流充電，那么，如圖3、圖4所示，由于電容的原因，充電電壓在開始充電后的瞬間會急速增大，而電壓增大量隨充電電流的不同而變化。
也就是說，A段顯示電池以6.5A的電流充電時的電壓狀態(tài)，B段顯示電池以13A的電流充電時的電壓狀態(tài)，C段顯示電池以26A的電流充電時的電壓狀態(tài)，D段顯示電池以52A的電流充電時的電壓狀態(tài)。
由圖可知，隨著充電電流的增大，電壓的增量變大，而電池的電容消失的時間則變短。
如圖5所示，如果電池從8.246V的電壓充電，由于電池的電容，電池的電壓會急速增大到8.315V，并逐漸增大到8.325V、8.335V、8.345V。
BMS40統(tǒng)計出在預(yù)定電壓范圍內(nèi)電池電壓被檢測的次數(shù)，其結(jié)果如圖6所示。
在8.315V的統(tǒng)計次數(shù)為0，在8.325V的統(tǒng)計次數(shù)為5。電池電壓在充電開始后0.57秒達到8.335V，而在8.335V的統(tǒng)計次數(shù)約為27次，在8.345V的統(tǒng)計次數(shù)約為180次。
統(tǒng)計次數(shù)的變化與電壓變化的比值被計算出來，其結(jié)果如圖7所示。
然后，確定所計算出的比值的第一峰值點，第一峰值是在8.335V處，而該點對應(yīng)于圖6中統(tǒng)計次數(shù)曲線上的一個轉(zhuǎn)折點。
已經(jīng)確定電容在第一峰值后消失。因而，BMS40檢測電池的電壓，以計算充電狀態(tài)、負載的電流限制以及提供給負載的可用電壓。
如上所述，通過確定充、放電過程中電池電容消失的點，基于電池電壓的控制會變得更加安全可靠。
雖然，以上我們以較佳實施例詳細說明了本發(fā)明，但顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的方法進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種確定電池有效電壓的方法，其特征在于，該方法包括以預(yù)定的時間間隔檢測電池電壓；統(tǒng)計在預(yù)定電壓范圍內(nèi)檢測電壓的次數(shù)；計算出統(tǒng)計次數(shù)的變化與電池電壓變化的比值；確定所計算的比值的第一峰值點。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括確定第一峰值點作為電池電容消失的點。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一峰值點被用作負載功率控制的基準點。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一峰值點被用作推算充、放電狀態(tài)、電壓限制以及可用電壓的基準點。
全文摘要
一種確定電池有效電壓的方法，包括以預(yù)定的時間間隔檢測電池電壓；統(tǒng)計在預(yù)定電壓范圍內(nèi)檢測電壓的次數(shù)；計算出統(tǒng)計次數(shù)的變化與電池電壓變化的比值；確定所計算的比值的第一峰值點。
文檔編號G01R31/36GK1442702SQ0214255
公開日2003年9月17日 申請日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月6日
發(fā)明者樸善淳 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社