專利名稱：使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于平衡在電池(battery)中的多個電池單體(cell)的充電狀態(tài) (SOC)的設(shè)備和方法，特別涉及用于使用每一個電池單體的電壓變化模式來平衡在電池中的電池單體的SOC的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
通常，在諸如電動車輛這樣的高輸出產(chǎn)品中使用的電池應(yīng)當(dāng)向負(fù)載供應(yīng)高壓，因此包含串聯(lián)或并聯(lián)地連接的多個電池單體。當(dāng)包含多個電池單體的電池被放電時，隨著電池的使用時間增大，由于在電池單體之間的自放電率上的差別，每一個電池單體的充電狀態(tài)(SOC)變得不同。如果電池在雖然有不平衡的SOC的情況下被持續(xù)放電，則具有較低SOC的特定電池單體被過放電，導(dǎo)致電池的不穩(wěn)定操作。為了解決不平衡的SOC問題，傳統(tǒng)上，在每一個電池單體安裝升壓或降壓電路。升壓或降壓電路對于具有較低SOC的電池單體充電或?qū)τ诰哂休^高SOC的電池單體放電，以平衡電池單體的S0C。為了平衡電池單體的S0C，必須精確地測量每一個電池單體的S0C。然而，由于電池行為的非線性特性，不可能直接地測量電池單體的S0C。因為這個原因，使用可以測量的電參數(shù)來間接地估計電池單體的S0C，該可以測量的電參數(shù)例如是開路電壓(OCV)和放電電流等。一種用于使用OCV來估計電池單體的SOC的方法使用電池單體的輸出電壓來確定電池單體的0CV，并且使用包括基于OCV的SOC數(shù)據(jù)的查找表來將該OCV映射到對應(yīng)的S0C。然而，因為當(dāng)將電池單體充電或放電時可能發(fā)生的IR降，所以測量的電池單體的輸出電壓與電池單體的實際輸出電壓不同。結(jié)果，通過將電池單體的輸出電壓作為OCV來估計電池單體的SOC的方法具有低精度的缺點。作為參考，IR降表示當(dāng)電池在連接到負(fù)載的同時開始被充電或開始被放電時電壓迅速改變的現(xiàn)象。即，當(dāng)放電開始時電池單體電壓迅速地降低，并且當(dāng)充電開始時電池單體電壓迅速地升高。一種通過積分充電/放電電流來估計電池單體的SOC的方法使用電池單體的充電 /放電電流的積分量來估計電池單體的S0C。這種方法具有簡單估計的優(yōu)點。然而，電流測量誤差隨著時間連續(xù)地累積，導(dǎo)致低精度。近來，已經(jīng)提出了用于使用數(shù)學(xué)模型來估計電池單體的SOC的各種方法。根據(jù)該方法，使用可以測量的各種電參數(shù)來估計電池單體的S0C，該可以測量的各種電參數(shù)例如是電壓、電流和溫度等。然而，因為該數(shù)學(xué)模型較為復(fù)雜，所以需要長時間來估計電池單體的 S0C,并且需要高級計算硬件來用于復(fù)雜的計算。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決該問題，因此，本發(fā)明提供了一種電池單體平衡設(shè)備和方法，用于使用每一個電池單體的輸出電壓來精確地估計每一個電池單體的開路電壓(OCV)和充電狀態(tài)(SOC)，由此消除對于與測量誤差的累積相關(guān)性的擔(dān)心的必要。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于平衡在電池中的多個電池單體的SOC的、使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備包括ocv估計部件，用于測量在所述電池中的每一個電池單體的電壓，并且使用每一個電池單體的電壓變化模式來估計每一個電池單體的0CV，所述每一個電池單體的電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓；以及，電池單體平衡部件，用于通過選擇要平衡的目標(biāo)電池單體并且控制與選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路，來平衡每一個電池單體的S0C，其中，經(jīng)由比較每一個電池單體的所述估計的OCV而選擇所述要平衡的目標(biāo)電池單體。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種用于平衡在電池中的每一個電池單體的SOC的、使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備包括ocv估計部件，用于測量在所述電池中的每一個電池單體的電壓，并且使用每一個電池單體的電壓變化模式來估計每一個電池單體的0CV，所述每一個電池單體的電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓；SOC估計部件，用于從每一個電池單體的所述OCV來估計每一個電池單體的 S0C;以及，電池單體平衡部件，用于通過選擇要平衡的目標(biāo)電池單體并且控制與選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路，來平衡每一個電池單體的S0C，其中，經(jīng)由比較每一個電池單體的所述估計的SOC而選擇所述要平衡的目標(biāo)電池單體。優(yōu)選的是，所述OCV估計部件包括電壓測量單元，用于測量每一個電池單體的電壓；溫度測量單元，用于測量每一個電池單體的溫度；數(shù)據(jù)存儲單元，用于周期地從所述電壓測量單元和所述溫度測量單元接收每一個電池單體的所述電壓和溫度，并且將所述電壓和溫度存儲在存儲器單元中；OCV變化估計單元，用于通過使用數(shù)學(xué)模型從在所述存儲器單元中存儲的電壓變化模式計算每一個電池單體的OCV變化來估計每一個電池單體的當(dāng)前OCV變化，并且將與每一個電池單體的所述溫度對應(yīng)的校正系數(shù)反映在所述計算的每一個電池單體的OCV變化上，其中，所述電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓，并且，所述數(shù)學(xué)模型定義在電壓變化模式和所述OCV變化之間的相關(guān)性；以及，OCV估計單元，用于通過將所述計算的每一個電池單體的OCV變化反映在每一個電池單體的前一個OCV上來估計每一個電池單體的當(dāng)前0CV。在本發(fā)明中，所述SOC估計部件可以通過下述方式來估計每一個電池單體的SOC 使用查找表來將每一個電池單體的OCV和溫度映射到每一個電池單體的對應(yīng)的S0C，其中， 所述查找表包括對于每一個OCV和每一個溫度的SOC數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述平衡電路是放電電路，并且，所述電池單體平衡部件將具有比參考電平高的OCV或SOC的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，并且運行與所述選擇的電池單體對應(yīng)的放電電路以降低所述電池單體的S0C。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述平衡電路是充電電路，并且所述電池單體平衡部件將具有比參考電平低的OCV或SOC的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，并且運行與所述選擇的電池單體對應(yīng)的充電電路以提高所述電池單體的S0C。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述平衡電路包括充電電路和放電電路，并且所述電池單體平衡部件將具有在參考范圍之外的OCV或SOC的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，將與具有比所述參考范圍的最大界限大的OCV或SOC的選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路切換到放電電路以降低選擇的電池單體的S0C，并且將與具有比所述參考范圍的最小界限小的OCV或SOC的選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路切換到充電電路以提高選擇的電池單體的SOC。為了實現(xiàn)本發(fā)明的另一個目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于使用每一個電池單體的電壓變化模式來平衡在電池中的多個電池單體的SOC的電池單體平衡方法包括步驟測量每一個電池單體的電壓，并且使用每一個電池單體的電壓變化模式來估計每一個電池單體的0CV，所述電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓；以及，通過比較每一個電池單體的估計的OCV來平衡所述電池單體的S0C。為了實現(xiàn)本發(fā)明的另一個目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于使用每一個電池單體的電壓變化模式來平衡在電池中的多個電池單體的SOC的電池單體平衡方法包括步驟測量每一個電池單體的電壓，并且使用每一個電池單體的電壓變化模式來估計每一個電池單體的0CV，所述電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓；從每一個電池單體的OCV 估計每一個電池單體的SOC ；以及，通過比較每一個電池單體的估計的SOC來平衡所述電池單體的SOC。


通過下面參考附圖描述實施例，本發(fā)明的其他目的和方面將變得清楚。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、使用每一個電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的電池單體平衡模塊的功能框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、使用每一個電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡方法的流程圖。圖4是圖示在應(yīng)用示例1的充電/放電周期的情況下在通過本發(fā)明估計的SOC和通過傳統(tǒng)的電流積分方法估計的SOC之間的比較的圖形。圖5是圖示在應(yīng)用在示例1中提出的條件的充電/放電周期的情況下在通過本發(fā)明估計的OCV和測量的輸出電壓之間的比較的圖形。圖6是圖示在應(yīng)用250秒的充電/放電周期和10分鐘的休息時間段的情況下的在通過本發(fā)明估計的OCV和測量的輸出電壓之間的比較的圖形。圖7是圖示在應(yīng)用500秒的充電/放電周期和10分鐘的休息時間段的情況下的在通過本發(fā)明估計的OCV和測量的輸出電壓之間的比較的圖形。圖8是如下的表格，該表格圖示在示例2的條件下通過38次試驗獲得的電池單體溫度、測量的0CV、估計的0CV、在測量的OCV和估計的OCV之間的差(誤差值)、測量的S0C、 估計的SOC和在測量的SOC和估計的SOC之間的差(誤差值)的比較和分析結(jié)果。
具體實施例方式以下，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在描述之前，應(yīng)當(dāng)明白，在說明書和所附的權(quán)利要求中使用的術(shù)語不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于通常和詞典的含義，而是根據(jù)允許發(fā)明人適當(dāng)?shù)囟x術(shù)語以獲得最佳的解釋的原則，基于與本發(fā)明的技術(shù)方面對應(yīng)的含義和概念來解釋。
因此，在此提出的描述只是僅用于說明目的的優(yōu)選示例，而不意欲限制本發(fā)明的范圍，因此，應(yīng)當(dāng)明白，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對于本發(fā)明建立其他等同和修改。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的、使用在電池中的每一個電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備的示意框圖。參見圖1，根據(jù)本發(fā)明的使用在電池中的每一個電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備10包括電壓測量單元11、溫度測量單元12、存儲器單元13和控制單元14。 雖然圖1示出包含串聯(lián)連接的η個電池單體(Cl至Cn)的電池，但是可以將該η個電池單體(Cl至Cn)并聯(lián)連接。像傳統(tǒng)電池那樣，該電池連接到負(fù)載15，并且向負(fù)載15供電。電壓測量單元11周期地測量在電池中的每一個電池單體(Cl至Cn)的輸出電壓， 并且向控制單元14輸出所測量的輸出電壓。溫度測量單元12周期地測量在電池中的每一個電池單體(Cl至Cn)的溫度，并且向控制單元14輸出所測量的溫度。存儲器單元13是存儲介質(zhì)，用于存儲已經(jīng)通過試驗獲得的對于每一個溫度和每一個OCV的SOC數(shù)據(jù)、從每一個電池單體(Cl至Cn)周期地獲得的輸出電壓和溫度、每一個電池單體(Cl至Cn)的估計的OCV和S0C、和電池單體平衡程序，該電池單體平衡程序估計每一個電池單體(Cl至Cn)的開路電壓(OCV)和充電狀態(tài)(SOC)，并且平衡電池單體。在此，對于每一個溫度和每一個OCV的SOC數(shù)據(jù)和電池單體平衡程序被存儲在存儲器單元13的非易失性區(qū)域中。因此，雖然不向存儲器單元13供電，但是所述數(shù)據(jù)不消失。由電壓測量單元11和溫度測量單元12測量的每一個電池單體(Cl至Cn)的輸出電壓和溫度以及每一個電池單體(Cl至Cn)的估計的OCV和SOC被存儲在存儲器單元13 的易失性區(qū)域中。因此，僅當(dāng)向存儲器單元13供電時存儲和保留所述數(shù)據(jù)。當(dāng)啟動該設(shè)備時，控制單元14從存儲器單元13載入電池單體平衡程序，周期地從電壓測量單元11和溫度測量單元12接收每一個電池單體(Cl至Cn)的輸出電壓和溫度， 在存儲器單元13中存儲所述數(shù)據(jù)，基于所存儲的數(shù)據(jù)來估計每一個電池單體(Cl至Cn)的 OCV和S0C，并且執(zhí)行電池單體平衡以減少在電池單體(Cl至Cn)之間的在OCV或SOC上的偏離。在本發(fā)明中，電池單體(Cl至Cn)不限于特定類型，并且可以例如是能夠重復(fù)地充電和放電的鋰離子電池單體、鋰聚合物電池單體、鎳鎘電池單體、鎳氫電池單體或鎳鋅電池單體。負(fù)載15不限于特定類型，并且可以例如是便攜電子裝置，諸如攝像機(jī)、移動電話、 便攜PC、個人多媒體播放機(jī)(PMP)或MP3播放機(jī)、電動車輛或混合動力汽車的發(fā)動機(jī)和直流到直流轉(zhuǎn)換器等。圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的、與電池單體平衡程序?qū)?yīng)的電池單體平衡模塊20的功能框圖。參見圖2，電池單體平衡模塊20包括數(shù)據(jù)存儲單元21、OCV變化估計單元22、OCV 估計單元23、SOC估計單元24和電池單體平衡單元25。數(shù)據(jù)存儲單元21從在圖1中示出的電壓測量單元11和溫度測量單元12周期地接收每一個電池單體(Cl至Cn)的輸出電壓和溫度，并且在存儲器單元13中存儲所述數(shù)據(jù)。測量每一個電池單體(Cl至Cn)的輸出電壓和溫度的周期對應(yīng)于電池單體平衡周期，然而， 本發(fā)明不限于此。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲單元21在第η個測量周期(η ^ 3，η是整數(shù))將每一個電池單體(Cl 至Cn)的輸出電壓和溫度存儲在存儲器單元13時，OCV變化估計單元22估計每一個電池單體(Cl至Cn)的OCV變化。具體地說，OCV變化估計單元22使用每一個電池單體(Cl至Cn)的電壓變化模式來估計每一個電池單體的OCV變化，即以前一個OCV為基準(zhǔn)的OCV變化。即，OCV變化估計單元22估計當(dāng)前OCV相對于前一個OCV改變了多少。例如，當(dāng)在第η個測量周期將每一個電池單體(Cl至Cn)的輸出電壓和溫度全部存儲在存儲器單元13中時，OCV變化估計單元22從存儲器單元13讀取每一個電池單體的當(dāng)前輸出電壓、前一個輸出電壓和當(dāng)前溫度。然后，OCV變化估計單元22通過下面的等式1 來估計OCV變化Δ OCVn (k)。[等式1]Δ OCVn(k) = OCVn(k) -OCVlri (k) = G(V) XF(T)其中，‘η’是估計OCV變化的順序指數(shù)，并且‘k’是電池單體的順序指數(shù)。因此， Δ OCVn(k)是第k個電池單體的在第η次的估計的OCV變化。在上面的等式1中，G(V)是OCV變化的計算函數(shù)，用于將在當(dāng)前輸出電壓和前一個輸出電壓之間的輸出電壓變化'Vn-Vlri’映射到OCV變化Δ OCVn(k)。F(T)是OCV校正函數(shù)，其通過反映由于在電池單體的溫度上的改變導(dǎo)致的OCV改變的影響來校正根據(jù)電池單體的溫度的OCV變化Δ OCVn (k)。在此，Vn和Vlri是被估計OCV變化的電池單體(Ck)的輸出電壓。G(V)是一個函數(shù)，其不將輸出電壓變化直接地轉(zhuǎn)換為OCV變化，而是在校正由IR 降引起的輸出電壓誤差(在測量的電壓和實際電壓之間的差)后將輸出電壓變化轉(zhuǎn)換為 OCV變化。即，當(dāng)當(dāng)前輸出電壓變化趨向于變得大于前一個輸出電壓變化時，G(V)降低輸出電壓變化，并且將降低的輸出電壓變化輸出為OCV變化。當(dāng)當(dāng)前輸出電壓變化趨向于保持前一個輸出電壓變化的電平時，G(V)直接地將該輸出電壓變化輸出為OCV變化。當(dāng)當(dāng)前輸出電壓變化趨向于變得小于前一個輸出電壓變化時，G(V)略微地提高該輸出電壓變化，并且將提高的輸出電壓變化輸出為OCV變化。可以通過如下的數(shù)學(xué)建模來獲得G(V)，即，該數(shù)學(xué)建模使用在特定的溫度條件下在輸出電壓變化和對應(yīng)的OCV變化之間的相關(guān)性的數(shù)值分析。例如，在其中可以測量電池單體的輸出電壓和OCV的實驗室條件下對于具有與在電池中的電池單體相同條件的參考電池單體充分地充電后，使用變化的放電電流來將參考電池單體放電。在放電期間，以固定的周期來測量參考電池單體的在沒有負(fù)載條件下的輸出電壓和0CV?？梢酝ㄟ^下述方式來計算G(V)數(shù)學(xué)地分析在輸出電壓Vn、Vlri和Vn_2之間的輸出電壓變化和對應(yīng)的OCV變化之間的函數(shù)關(guān)系。在此，可以將用于輸出電壓變化的輸出電壓的數(shù)量擴(kuò)展到至少4?？梢酝ㄟ^下面的等式2來一般化G(V)。[等式2]G (V) = [Vn-Vn-J Xg (Vn, Vn-1，Vn-2,...)
其中，g(Vn，Vlri，Vn_2，...)是模式函數(shù)，用于定義參考電池單體的輸出電壓變化。 符號‘...’表示可以通過包括當(dāng)前輸出電壓的至少三個輸出電壓來定義模式函數(shù)。模式函數(shù)‘g’定義在已經(jīng)通過試驗獲得的多個輸出電壓的輸出電壓變化和OCV變化之間的相關(guān)性。例如，可以將函數(shù)‘g’表示為前一個輸出輸出電壓變化與當(dāng)前輸出電壓變化的相對比率。然而，本發(fā)明不限于模式函數(shù)的任何具體等式。同時，電池單體的內(nèi)部電阻根據(jù)溫度來改變。如果改變電池單體的內(nèi)部電阻，則即使在相同的充電或放電條件下，也改變電池單體的輸出電壓變化和OCV變化?？紤]到上述情況，F(xiàn)(T)校正根據(jù)電池單體的溫度條件由G(V)確定的OCV變化。換句話說，F(xiàn)(T)是如下的函數(shù)，即，該函數(shù)用于校正在電池單體的溫度與被引用來計算G(V)的溫度不同的情況下由G(V)估計的OCV變化?？梢酝ㄟ^分析在以固定的間隔改變溫度的情況下在輸出電壓變化和OCV變化之間的相關(guān)性來獲得F(T)。S卩，在以諸如1°C的固定間隔改變的每一個測量溫度下的每一個輸出電壓變化模式相等的試驗條件下，在量化地測量OCV變化的改變程度后，通過將溫度T和OCV變化的改變程度分別用作輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)的數(shù)學(xué)模型來獲得 F(T)。所獲得的F(T)變?yōu)橛糜谑褂脺囟萒作為輸入?yún)?shù)來輸出OCV變化的校正系數(shù)的函數(shù)。為了更簡單地計算校正系數(shù)，可構(gòu)造和引用包括用于每一個溫度T的一組校正系數(shù)的查找表。在第η個測量周期計算每一個電池單體(Cl至Cn)的OCV變化后，OCV估計單元 23從存儲器單元13讀取在前一個周期估計的每一個電池單體的第η-1個0CV。并且，OCV 估計單元23通過下述方式來估計第η個OCV 將由OCV變化估計單元22估計的OCV變化加到第η-1個0CV。優(yōu)選的是，在估計每一個電池單體的OCV中，OCV估計單元23通過下面的等式3來計算在當(dāng)前輸出電壓Vn和過去的輸出電壓之間的加權(quán)平均Vnteanvalud。[等式3]Vn(meanvalue) = (A^V^A^V^. · · +A^Y^+A^YJ /Atotal _3] Atotal = A1+A2+A3+. · · +An其中，當(dāng)ρ增大時，Ap(l彡ρ彡η)減小。例如，在η = 10的情況下，Ap可以具有從10以1減少的值。替代地，可以從等式3省略A^VA2W2+. · · +An_2*Vn_2。即使在該情況下，Ap仍然具有相同的趨勢?？蓪dVfA2^V2+. . . +An_2*Vn_2當(dāng)做0，并且向Alri而不是An分配較大值。例如，可以分別向Alri和An分配90和10。OCV估計單元23可以通過下述方式來進(jìn)一步校正每一個電池單體(Cl至Cn)的估計的第η個OCV 將在加權(quán)平均Vnteanvalud和第η-1個OCVlri之間的差加到每一個電池單體 (Cl至Cn)的估計的第η個OCV上。如果加權(quán)平均用于進(jìn)一步校正每一個電池單體(Cl至 Cn)的第η個0CV，則雖然電池單體的輸出電壓迅速地改變，但是可以減少每一個電池單體 (Cl至Cn)的估計的第η個OCV上的誤差。在估計了每一個電池單體(Cl至Cn)的第η個OCV后，OCV估計單元23在存儲器單元13中存儲每一個電池單體(Cl至Cn)的估計的第η個0CV。SOC估計單元24將由OCV估計單元23估計的每一個電池單體(Cl至Cn)的第η 個OCV和當(dāng)估計第η個OCV時測量的每一個電池單體(Cl至Cn)的溫度映射到在存儲器單元104中存儲的對于每一個溫度和每一個OCV的SOC數(shù)據(jù)中的對應(yīng)的S0C，并且輸出映射的CN 102203626 A
說明書
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SOC。以查找表的形式記錄對于每一個溫度和每一個OCV的SOC數(shù)據(jù)，如在下面的表1 中所示。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備，所述電池單體平衡設(shè)備平衡在電池中的多個電池單體的充電狀態(tài)(SOC)，所述電池單體平衡設(shè)備包括開路電壓(OCV)估計部件，用于測量在所述電池中的每一個電池單體的電壓，并且使用每一個電池單體的電壓變化模式來估計每一個電池單體的0CV，所述每一個電池單體的電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓；以及，電池單體平衡部件，用于通過選擇要平衡的目標(biāo)電池單體以及控制與所選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路來平衡每一個電池單體的S0C，其中，經(jīng)由比較每一個電池單體的估計的 OCV而選擇所述要平衡的目標(biāo)電池單體。
2.一種使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備，所述電池單體平衡設(shè)備平衡在電池中的多個電池單體的充電狀態(tài)(SOC)，所述電池單體平衡設(shè)備包括OCV估計部件，用于測量在所述電池中的每一個電池單體的電壓，并且使用每一個電池單體的電壓變化模式來估計每一個電池單體的0CV，所述每一個電池單體的電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓；SOC估計部件，用于根據(jù)每一個電池單體的OCV來估計每一個電池單體的SOC ；以及， 電池單體平衡部件，用于通過選擇要平衡的目標(biāo)電池單體以及控制與所選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路來平衡每一個電池單體的S0C，其中，經(jīng)由比較每一個電池單體的估計的 SOC而選擇所述要平衡的目標(biāo)電池單體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備， 其中所述OCV估計部件包括電壓測量單元，用于測量每一個電池單體的電壓； 溫度測量單元，用于測量每一個電池單體的溫度；數(shù)據(jù)存儲單元，用于周期地從所述電壓測量單元和所述溫度測量單元接收每一個電池單體的電壓和溫度，并且將所述電壓和所述溫度存儲在存儲器單元中；OCV變化估計單元，用于使用數(shù)學(xué)模型根據(jù)所述存儲器單元中存儲的電壓變化模式計算每一個電池單體的OCV變化，并且把與每一個電池單體的溫度對應(yīng)的校正系數(shù)反映在所計算的每一個電池單體的OCV變化上，由此來估計每一個電池單體的當(dāng)前OCV變化，其中， 所述電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓，并且所述數(shù)學(xué)模型定義在輸出電壓變化模式和OCV變化之間的相關(guān)性；以及，OCV估計單元，用于通過把所計算的每一個電池單體的OCV變化反映在每一個電池單體的前一個OCV上來估計每一個電池單體的當(dāng)前0CV。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備，其中，所述SOC估計部件通過下述方式來估計每一個電池單體的S0C:使用查找表來把每一個電池單體的OCV和溫度映射到每一個電池單體的對應(yīng)的S0C，其中，所述查找表包括對于每一個OCV和每一個溫度的SOC數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備， 其中，所述平衡電路是放電電路，并且，其中，所述電池單體平衡部件把較之參考電平具有更高OCV的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，并且運行與所選擇的電池單體對應(yīng)的放電電路以降低該電池單體的S0C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備，其中，所述平衡電路是充電電路，并且其中，所述電池單體平衡部件把較之參考電平具有更低OCV的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，并且運行與所選擇的電池單體對應(yīng)的充電電路以提高該電池單體的S0C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備， 其中，所述平衡電路包括充電電路和放電電路，并且其中，所述電池單體平衡部件把具有參考范圍之外的OCV的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，把與具有比所述參考范圍的最大界限大的OCV的選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路切換到放電電路以降低該電池單體的S0C，并且將與具有比所述參考范圍的最小界限小的OCV的選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路切換到充電電路以提高該電池單體的S0C。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備， 其中，所述平衡電路是放電電路，并且，其中，所述電池單體平衡部件把較之參考電平具有更高SOC的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，并且運行與所選擇的電池單體對應(yīng)的放電電路以降低該電池單體的S0C。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備， 其中，所述平衡電路是充電電路，并且其中，所述電池單體平衡部件把較之參考電平具有更低SOC的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，并且運行與所選擇的電池單體對應(yīng)的充電電路以提高該電池單體的S0C。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備， 其中，所述平衡電路包括充電電路和放電電路，并且其中，所述電池單體平衡部件將具有參考范圍之外的SOC的電池單體選擇為要平衡的目標(biāo)電池單體，把與具有比所述參考范圍的最大界限大的SOC的選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路切換到放電電路以降低該電池單體的S0C，并且把與具有比所述參考范圍的最小界限小的SOC的選擇的電池單體對應(yīng)的平衡電路切換到充電電路以提高該電池單體的S0C。
11.一種使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡方法，所述方法平衡在電池中的多個電池單體的S0C，所述方法包括步驟測量在所述電池中的每一電池單體的電壓，并且使用每一電池單體的電壓變化模式來估計每一電池單體的0CV，所述電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓；以及， 通過比較每一電池單體的估計的OCV來平衡該電池單體的S0C。
12.一種使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡方法，所述方法平衡在電池中的多個電池單體的S0C，所述方法包括步驟測量在所述電池中的每一電池單體的電壓，并且使用電壓變化模式來估計每一電池單體的0CV，所述電壓變化模式包括當(dāng)前電壓和過去電壓；根據(jù)每一電池單體的OCV估計每一電池單體的SOC ；以及， 通過比較每一電池單體的估計的SOC來平衡該電池單體的S0C。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡方法， 其中，所述OCV估計步驟包括步驟測量每一個電池單體的電壓和溫度；使用數(shù)學(xué)模型根據(jù)所述電壓變化模式計算每一電池單體的OCV變化，所述數(shù)學(xué)模型定義輸出電壓變化模式和OCV變化之間的相關(guān)性；通過把與每一電池單體的溫度對應(yīng)的校正系數(shù)反映在所計算的每一電池單體的OCV 變化上來估計每一電池單體的當(dāng)前OCV變化；以及通過把所計算的每一電池單體的OCV變化反映在每一電池單體的前一個OCV上來估計每一電池單體的當(dāng)前0CV。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡方法， 其中，所述SOC估計步驟通過下述方式來估計每一個電池單體的SOC 使用查找表來把每一電池單體的OCV和溫度映射到每一電池單體的對應(yīng)的S0C，其中，所述查找表包括對于每一個OCV和每一個溫度的SOC數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡方法， 其中，所述電池單體平衡步驟把較之參考電平具有更高OCV的電池單體放電，把較之參考電平具有更低OCV的電池單體充電，或在電池單體具有參考范圍之外的OCV的情況下， 把具有比所述參考范圍的最大界限大的OCV的電池單體放電，并且把具有比所述參考范圍的最小界限小的OCV的電池單體充電。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡方法， 其中，所述電池單體平衡步驟把較之參考電平具有更高SOC的電池單體放電，把較之參考電平具有更低SOC的電池單體充電，或在電池單體具有參考范圍之外的SOC的情況下， 把具有比所述參考范圍的最大界限大的SOC的電池單體放電，并且把具有比所述參考范圍的最小界限小的SOC的電池單體充電。
全文摘要
所公開的是使用電池單體的電壓變化模式的電池單體平衡設(shè)備和方法，其測量每一個電池單體的電壓，使用包括當(dāng)前電壓和過去電壓的每一個電池單體的電壓變化模式來估計每一個電池單體的開路電壓(OCV)或充電狀態(tài)(SOC)，并且，通過比較每一個電池單體的估計的OCV或SOC來消除在電池單體之間在OCV或SOC上的偏差。在消除每一個電池單體的OCV中，校正由于IR降導(dǎo)致的輸出電壓誤差。因此，可以精確地估計每一個電池單體的SOC。并且，SOC的精確估計可以使得基本上消除每一個電池單體的SOC偏差。而且，使用輸出電壓的SOC估計導(dǎo)致即使在電池的充電和放電期間也有效的電池單體平衡，由此最小化每一個電池單體的SOC偏差。
文檔編號G01R31/36GK102203626SQ200980131023
公開日2011年9月28日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月8日
發(fā)明者康楨洙, 金鍍淵 申請人:株式會社Lg化學(xué)