電池管理系統及其使用方法技術方案

本發明專利技術公開了一種有效地且精確地估計電池的荷電狀態（SOC）的電池管理系統和一種使用該電池管理系統的方法。在一個方面，該電池管理系統包括主控制器單元，主控制器單元被構造為從感測單元接收電流數據和電壓數據，并且在確定積分電流值的絕對值之和超過預定值時計算開路電壓（OCV）。該電池管理系統還被構造為基于所計算的OCV來估計SOC。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種有效地且精確地估計電池的荷電狀態（SOC）的電池管理系統和一種使用該電池管理系統的方法。在一個方面，該電池管理系統包括主控制器單元，主控制器單元被構造為從感測單元接收電流數據和電壓數據，并且在確定積分電流值的絕對值之和超過預定值時計算開路電壓（OCV）。該電池管理系統還被構造為基于所計算的OCV來估計SOC。【專利說明】本申請要求于2013年2月5日在韓國知識產權局提交的第10-2013-0012886號韓國專利申請的優先權和權益，該韓國專利申請的全部內容通過引用包含于此。
所公開的技術總地涉及一種電池管理系統和一種使用該電池管理系統的方法。更具體地講，所公開的技術涉及一種用來有效地且精確地估計電池的荷電狀態(SOC)的電池管理系統。
技術介紹
混合動力車輛和電動車輛具有包括二次電池模塊的高容量電池組，二次電池模塊包括串并聯構建的二次電池單體。部分地基于對這些車輛的增加的需求，極大地促進了與使用非水電解質的高功率高能量二次電池有關的技術。可以串聯或并聯連接多個高功率二次電池單體來形成高容量二次電池模塊，進而可以將高容量二次電池模塊組裝成高容量電池組。電池單體是可以集成為電池模塊的最小單位，電池模塊通常包括若干電池單體。進而電池組通常包括若干電池模塊。盡管可以以任何集成度應用在此所公開的電池管理系統，但是為了簡便起見，在下文中將把電池單體的一個集成單位簡單地稱作“電池”。為了保持電池的最佳操作狀態，經常采用電池管理系統(BMS)用以通過監測電壓和電流來管理電池的充電和放電。以最大容量的百分比表征當前電池容量的一個參數是荷電狀態(S0C)。一般通過電流積分來計算S0C，以監測電池容量隨時間的變化。一些電池管理系統基于開路電壓(OCV)來估計S0C。然而，測量精確的OCV最少會花費五小時或更多的時間。另外，利用電流傳感器測量電流，電流傳感器在測量時經常容易出現誤差。此外，測量誤差會通過電池的重復充電和放電而擴大，從而使估計出的SOC的精確度受到限制。因此，需要更有效且更精確地估計電池的SOC的電池管理系統。
技術實現思路
特定實施例涉及一種用來有效地且精確地估計電池的荷電狀態(SOC)的電池管理系統(BMS)和一種使用該電池管理系統的方法。在一個方面，該電池管理系統包括主控制器單元，主控制器單元被構造為從感測單元接收電流數據和電壓數據，并且在確定積分電流值的絕對值之和超過預定值時計算開路電壓(0CV)。該電池管理系統還被構造為基于所計算的OCV來估計SOC。根據BMS的一個實施例，一種電池管理系統包括:感測單元，被構造為通過測量電池的電流和電壓來獲得電流數據和電壓數據；主控制器單元(MCU)，被構造為從感測單元接收電流數據和電壓數據，在積分電流值的絕對值之和超過預定值時計算開路電壓(0CV)，并且估計與所計算的OCV對應的荷電狀態(S0C)。根據BMS的另一實施例，電流數據包括充電電流和放電電流，積分電流值的絕對值之和為積分充電電流的絕對值與積分放電電流的絕對值的和。根據BMS的另一實施例，當積分電流值的絕對值之和超過預定值時，MCU被構造為將通過對電流數據進行積分而獲得的積分電流值重置為零。根據BMS的另一實施例，MCU包括電流積分單元，其被構造為通過對電流數據進行積分計算積分電流值并且計算積分電流值的絕對值之和。MCU另外包括OCV計算單元，其被構造為當積分電流值的絕對值之和超過預定值時，利用電池的電流數據、電壓數據和內阻來計算OCV。MCU還包括被構造為利用所計算的OCV來估計SOC的SOC估計單元。根據BMS的另一實施例，OCV計算單元被構造為利用電流數據和電壓數據中的至少一個來計算0CV，其中，使用在電池被基本完全充滿的時刻所測量的電流和電壓來獲得該電流數據和電壓數據。根據BMS的另一實施例，OCV計算單元被構造為利用電流數據和電壓數據中的至少一個來計算0CV，其中，使用在電池處于被充電到相對于電池的完全充滿狀態的90%或大于90%的狀態的時刻所測量的電流和電壓來獲得該電流數據和電壓數據。根據BMS的另一實施例，感測單元還被構造為通過測量電池溫度來獲得溫度數據。根據BMS的另一實施例，OCV計算單元被構造為利用從電池的放電深度(DOD)在大約O和0.7之間的狀態下的電池獲得的溫度數據并且基于存儲在MCU中的溫度-電阻關系數據來確定內阻。根據BMS的另一實施例，MCU還包括被構造為將積分電流值重置為零的電流積分重置單元。根據BMS的另一實施例，SOC估計單元被構造為基于所計算的OCV與存儲在SOC估計單元中的SOC-OCV關系數據來估計S0C。根據BMS的另一實施例，當積分電流值的絕對值之和不超過預定值時，SOC估計單元利用積分電流值來估計S0C。根據BMS的另一實施例，SOC估計單元通過將積分電流值與預定的初始SOC或預先測量的SOC相加來估計SOC。根據BMS的另一實施例，所述預定值在電池的電池容量的大約五倍和七倍之間。根據一個方面的一種利用電池管理系統(BMS)的方法包括:接收電池的電流數據和電壓數據；基于電流數據計算積分電流值的絕對值之和；當確定積分電流值的絕對值之和超過預定值時，利用電池的電流數據、電壓數據和內阻計算開路電壓(OCV);估計與所計算的OCV對應的荷電狀態(SOC )。根據另一實施例，該方法包括:計算積分電流值的絕對值之和的步驟包括通過對電流數據進行積分來計算積分電流值。根據另一實施例，該方法還包括:當積分電流值的絕對值之和超過預定值時，將積分電流值重置為零。根據另一實施例，利用在電池被基本完全充滿的時刻所測量的電流或電壓來獲得用來計算OCV的電流數據和電壓數據中的至少一個。根據另一實施例，該方法還包括:當積分電流值的絕對值之和不超過預定值時，利用積分電流值來估計SOC。如上所述，在特定實施例中，即使積分電流值的誤差累積，也能夠計算出更精確的SOC。【專利附圖】【附圖說明】附圖與說明書一起示出了所公開的技術的示例性實施例，并且附圖與描述一起用來解釋所公開的技術的原理。圖1是根據所公開的技術的一個實施例的電池的三維圖示。圖2是示意性地示出了根據所公開的技術的另一實施例的電池管理系統的框圖。圖3是示出了根據所公開的技術的另一實施例的電池的內阻和放電深度(DOD)之間的關系的曲線圖。圖4是示出了根據所公開的技術的另一實施例的開路電壓(OCV)和荷電狀態(SOC)之間的關系的曲線圖。圖5是示出了根據所公開的技術的另一實施例的使用電池管理系統的方法的流程圖。【具體實施方式】在下文中，將參照附圖來描述根據所公開的技術的特定示例性實施例。這里，當第一元件被描述為結合到第二元件時，第一元件不僅可以直接結合到第二元件，而且也可以經由第三元件間接結合到第二元件。此外，為了清晰，省略了一些對完全理解本專利技術而言不是必需的元件。另外，同樣的附圖標記始終表示同樣的元件。圖1是示出根據所公開的技術的實施例的電池的示圖。圖1示出了大容量電池模塊10，其包括按間隔布置的多個二次電池單體11以及被構造為通過利用冷卻劑來保持電池模塊10的溫度的外殼13。電池管理系統(BMS)20連接到電池模塊10并且被構造為管理電池模塊10的充電/放電。電池模塊10另外包括置于相本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電池管理系統，所述電池管理系統包括：感測單元，被構造為通過測量電池的電流和電壓來獲得電流數據和電壓數據；以及主控制器單元，被構造為從感測單元接收電流數據和電壓數據，在積分電流值的絕對值之和超過預定值時計算開路電壓，并且估計與所計算的開路電壓對應的荷電狀態。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：沈煐祐，李守真，趙永信，
申請(專利權)人：三星SDI株式會社，
類型：發明
國別省市：韓國;KR