用于电池容量的测量方法技术

本发明专利技术涉及一种用于电池容量的测量方法，具体地说涉及用于电池的充电状态（ＳＯＣ）的校正和估算方法。本发明专利技术的方法可以用测量电池的电压和／或电流，电池电压和／或电流随时间的变化状态来校正和估算电池的充电状态（ＳＯＣ）。本发明专利技术通过对开路电压（ＯＣＶ）与ＳＯＣ的曲线，开路电压对充电状态的一阶导数ｄＯＣＶ／ｄＳＤＣ与ＳＯＣ的曲线和／或开路电压对充电状态的二阶导数ｄ＃＋［２］ＯＣＶ／ＳＤＣ＃＋［２］与ＳＯＣ的曲线的变化状况的分析，来确定电池的充电状态ＳＯＣ处于什么位置，如处于３０％—７０％的ＳＯＣ区域。本发明专利技术的方法对于电池不十分频繁地全部充电和／或全部放电的应用场合下是有益的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体地说涉及一种用于电池的充电状态(SOC)的精确的估算方法。
技术介绍
本专利技术与电池容量的测量有关。本专利技术的方法为电池的充电状态(SOC)提供了一种精确的再校正方法和/或为电池的SOC提供了一种精确的估算方法。本专利技术对于那些不十分频繁地全部放电和/或全部充电的电池应用场合是特别有益的。通常，精确的SOC测定是重要的，这样，可以可靠地预言在一个电池中尚剩余多少储存的能量和/或怎样最优化此电池的充电和放电。传统的电池容量测量方法和装置利用硬件和算法来测定全部充电和/或全部放电，然后，进行电量计的测量，以估计SOC与时间的变化。这些电量计测量方法一般利用修正因子来解释电池的非线性关系，例如，充电效率，自放电和可能输出的能量。依据这些电量计测量的SOC估计的误差将连续地累积，直到能进行下一次再校正为止。校正过程可包括在经验上或者理论上显示能对一个特殊的SOC提供良好的关联的可测量的电池参数的处理。一般认为全部充电和/或全部放电已经知道了SOC点，然后，它们可以用来再校正电池容量的测量和重新设定估算的误差。全部充电测定取决于电池的化学变化，这在工业界是众所周知的。全部放电通常与放电电压的端点(EODV)相关联。这些校正方法在诸如电动工具，计算机和蜂巢式电话等，在正常使用期间允许电池频繁地循环通过这些已知的校正点的应用场合下工作得很好。然而，在这样一些电池应用场合下，实现全部充电和/或全部放电的频率是低的。例如，在某些混合式电动车辆(HEV)的应用场合下，电池的SOC保持在一个SOC设定值附近的一个操作范围之内是最好的。此设定值在某些时候被叫作“最优点(sweet point)”。举个例子，最优点，对于电池的SOC最好限制在±30％的操作范围之内，可能是50％的SOC。所以，在这种情况之下，电池将维持在20％的SOC和80％的SOC之间，因而，一般达不到全部充电和/或全部放电状态的传统的校正点。因此，依据电量计测量的SOC估计的误差将随着使用时间的增加而增大。这种增大的误差可能导致不想要的车辆的性能。如果电池SOC估计过高，此车辆只为峰值负荷，例如，爬坡、加速和重新启动，留下最小量的动力。如果电池SOC估计过低，由于电池在高SOC下降低的充电效率，车辆系统的效率可能被降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在电池不十分频繁地达到全部充电或全部放电的场合下，允许电池的充电状态SOC的测量方法。特别是，在SOC最优点为中心的一个范围之内操作的混合式电动车辆HEV电池应用场合，需要一个再校正SOC的措施，以保持一个更精确的SOC的估算。同时，也需要一种方法，允许在电池操作期间，测定电池的SOC。本专利技术是这样实现的，这种，包括产生一条在整个感兴趣的区域中表达了电池的一个参数和充电状态SOC之间的关系的曲线；在一个时间区间中测量电池的电压和电流，以产生一组电压和电流的数据；针对代表电池的一个方程式，对处理后的数据组进行回归，以得到参数的值；以及为了得到电池充电状态的估算，将参数的值与曲线相比较。本专利技术的电压和电流数据组包括来自电压和电流数据组的微分的电压和电流数据。本专利技术的电压和电流数据组包括来自电压和电流数据组的积分的电压和电流数据。本专利技术的电压和电流数据组包括来自电压和电流数据组的积分的电流数据。本专利技术的曲线是在电池的正常操作之前产生的。本专利技术曲线是在电池的正常操作期间产生的。本专利技术的电池在一个时间区间中是电路上隔离的。本专利技术的电池是在一个时间区间中，通过一个预先确定的区域循环的。本专利技术的曲线是储存在一个或者多个记录表中的。本专利技术的曲线是由一个数学函数来表示的。本专利技术数学函数是一条直线。本专利技术的感兴趣的区域是在20％的充电状态和80％的充电状态之间，此处所述的方法被用来估算处于20％的充电状态和80％的充电状态之间的电池的充电状态。本专利技术的感兴趣的区域是在30％的充电状态SOC和70％的充电状态SOC之间，所述的方法被用来估算处于30％的充电状态SOC和70％的充电状态SOC之间的电池的充电状态SOC。本专利技术的参数选自下列的开路电压OCV，开路电压对充电状态的一阶导数dOCV/dSOC，开路电压对充电状态的二阶导数d2OCV/dSOC2，电池的内部“极化”电阻Rp，“极化”电阻对充电状态的一阶导数dRp/dSOC，在极化电阻附近的电流分流电容C，电池的内部“欧姆”电阻Ro以及“欧姆”电阻对充电状态的一阶导数dRo/dSOC。本专利技术的参数是开路电压OCV。本专利技术的参数是开路电压对充电状态的一阶导数dOCV/dSOC。本专利技术的参数是开路电压对充电状态的二阶导数d2OCV/dSOC2。本专利技术的参数是“极化”电阻Rp。本专利技术的参数是“欧姆”电阻Ro。本专利技术的参数是“极化”电阻对充电状态的一阶导数dRp/dSOC。本专利技术的参数是“欧姆”电阻对充电状态的一阶导数dRo/dSOC。本专利技术的电池在所述的时间区间的第二部分中正在充电，此处所述的第二部分是在所述的第一部分之前或者之后。本专利技术的电池在所述的时间区间的第三部分中正处于间歇状态，此处所述的第三部分是在所述的第一部分之前或者之后，和在所述的第二部分之前或者之后。本专利技术的方程式是相应于电池的一个广义化的方程式。本专利技术的方程式的系数与代表了相应于电池的等效电路的一个方程式的系数有关。本专利技术的参数是开路电压对充电状态的二阶导数d2OCV/dSOC2，所述的曲线表示为一条直线。本专利技术的开路电压对充电状态的二阶导数d2OCV/dSOC2有一个零值时，电池的充电状态被重新校正到一个已知的充电状态。本专利技术的开路电压对充电状态的二阶导数d2OCV/dSOC2从正值变为负值，或者从负值变为正值时，存在着一个零值。本专利技术的电池在所述的时间区间中通过一个预先确定的区域循环。本专利技术的预先确定的区域是混合脉冲功率特征HPPC动态负载剖面。本专利技术的电池是镍基电池NiMH电池。本专利技术的电池包括选自D型，C型和小C型的一个或多个电池。本专利技术以一种连续的方式监视电压的测量和电流的测量，此处的时间是根据至少一个与电压的测量和电流的测量有关的预先确定的要求而选择的。本专利技术的时间区间是小于或者等于60秒种。本专利技术的少一个预先确定的要求是在所述的时间区间中，至少放电15秒钟。本专利技术的至少一个预先确定的准则是在所述的时间区间中，至少充电15秒钟。本专利技术在将参数值与曲线进行比较期间，考虑针对下列的一个或多个因子的曲线的变化电池温度，电池寿命，内部压力和充电/放电速率。本专利技术代表等效电路的方程式是电池的电压和电流，电池的电压和电流的导数和积分的一个函数。本专利技术代表等效电路的方程式有下列的形式0=a+b∫ILdt+cIL+ddILdt+edVdtfV+g∫Vdt+hd2ILdt2+...]]>本专利技术代表等效电路的方程式包括了二次或更高次指数项。本专利技术代表的等效电路是附图5B所示的电路。本专利技术代表的等效电路是附图6所示的电路。本专利技术一种用于重新校正电池容量的测量方法，包括由电池的一个参数和一个充电状态之间的关系确定电池的充电状态的再校正，在此状态下，在电池的参数和电池的充电状态之间的关系有一个拐点； 在一个时间区间中，测量电池的电压和电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池容量的测量方法，包括：产生一条在整个感兴趣的区域中表达了电池的一个参数和充电状态ＳＯＣ之间的关系的曲线；在一个时间区间中测量电池的电压和电流，以产生一组电压和电流的数据；处理电压和电流的数据组，以产生一组处理后的数据 ；针对代表了电池的一个方程式，对处理后的数据组进行回归，以得到参数的值；以及为了得到电池充电状态的估算，将参数的值与曲线相比较。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔黑尔DanielHall，理查德A哈德森RichardAHudson，
申请(专利权)人：上海华谊集团公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]