CN103869252A - 用于磷酸铁锂电池的插电充电容量估计方法 - Google Patents
用于磷酸铁锂电池的插电充电容量估计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103869252A CN103869252A CN201310672515.1A CN201310672515A CN103869252A CN 103869252 A CN103869252 A CN 103869252A CN 201310672515 A CN201310672515 A CN 201310672515A CN 103869252 A CN103869252 A CN 103869252A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charging
- open
- circuit voltage
- plug
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
本发明涉及用于磷酸铁锂电池的插电充电容量估计方法。公开了使用来自插电充电事件的数据估计磷酸铁锂电池组的充电容量的方法。实验室测量的电池组电阻,其已知为随电池电阻的寿命保持不变,能够用于在充电期间从端电压确定开路电压。充电后的实际开路电压可以之后测量,在电池组已经搁置了足够时间量之后。开路电压的两个值,如果在具有足够大的斜率的电池组的SOC-OCV曲线上的点处取得,提供电池组充电状态的两个值。通过随两个开路电压读数之间的时间间隔积分充电电流,并且使用两个充电状态值,电池组容量能够由插电充电数据确定。
Description
技术领域
本发明总体涉及电池组的充电容量的确定,更具体地,涉及在充电之后用于估计磷酸铁锂电池组的容量的方法,其中磷酸铁锂电池电阻的性质用于使能充电期间的开路电压的确定,并且其中用于磷酸铁锂电池的电压与充电状态曲线的特征用于在电压-充电曲线上的两点处确定充电状态,由此使实际充电容量能够被确定。
背景技术
电动车辆和汽油-电或柴油-电混合动力车辆正在当今的汽车市场迅速普及。电动和混合电动车辆提供了若干可取的特征,诸如减少或消除消费者层级的排放和基于石油的燃料消耗,和潜在地降低了操作成本。电动和混合电动车辆的关键子系统是电池组,其可以代表相当大比例的车辆成本。这些车辆中的电池组通常由多个互连的单元组成,它们能够按需输送大量功率。最大化电池组的性能和寿命,以及精确地通知驾驶员电池功率的剩余车辆里程,是电动和混合电动车辆设计和操作中的关键问题。
典型的电动车辆电池组包括两个或更多个电池组段,每段包含提供所要求的电压和容量所需要的很多单独的电池单元。为了优化电池组的性能和持久性,以及为了确定可用充电容量的量,监测电池组的充电状态是重要的。通常基于其开路电压,使用限定为充电状态与开路电压(SOC-OCV)曲线的形式的已知关系来确定电池单元或全部电池组的充电状态。然而,在一些类型的电池中,例如磷酸铁锂电池,SOC-OCV曲线的极低的斜率特征使其非常难以基于开路电压精确地确定充电状态。
此外,不可能简单地测量流入和流出磷酸铁锂电池组的充电和放电电流从而连续地确定充电状态,因为小的误差将随时间积累以导致这种测量中的大的不精确。而且,因为电池组的容量会随着电池组的寿命衰减,驾驶里程的精确理解要求知道充电状态和电池组容量。需要一种用于精确地确定磷酸铁锂电池组的充电容量的方法,其中该方法不会有如上所述的不精确。
发明内容
根据本发明的教导,公开了使用来自插电充电事件的数据估计磷酸铁锂电池组的充电容量的方法。实验室测量的电池组电阻,其已知为随电池电阻的寿命保持不变,能够用于在充电期间从端电压确定开路电压。充电后的实际开路电压可以之后测量,在电池组已经搁置了足够时间量之后。开路电压的两个值,如果在具有足够大的斜率的电池组的SOC-OCV曲线上的点处取得,提供电池组充电状态的两个值。通过随两个开路电压读数之间的时间间隔积分充电电流,并且使用两个充电状态值,电池组容量能够由插电充电数据确定。
本发明的其它特征将从结合附图的以下描述和权利要求变得清楚。
本发明还提供了以下方案:
1. 一种使用来自插电充电事件的数据估计磷酸铁锂电池组的充电容量的方法,所述方法包括:
启动电池组的插电充电事件并且在充电事件期间记录端电压数据和充电电流数据;
完成插电充电事件并且存储端电压数据和充电电流数据;
在来自插电充电事件的两个时间点处由端电压数据确定开路电压值;
在来自插电充电事件的两个时间点处由开路电压值确定充电状态值;以及
使用充电状态值和充电电流数据计算电池组的充电容量。
2. 根据方案1所述的方法,其特征在于,在两个时间点处由端电压数据确定开路电压值包括对于两个时间点的至少一个,通过在时间点处取得端电压并且减去时间点处的充电电流与预定电池组电阻的乘积计算开路电压。
3. 根据方案2所述的方法,其特征在于,预定电池组电阻由一种方法确定,所述方法包括:
在电池组上执行基于实验室的插电充电事件并且在基于实验室的插电充电事件期间记录端电压数据和充电电流数据;
对于基于实验室的插电充电事件的持续时间,由端电压数据和充电电流数据确定电池组的充电状态;
对于基于实验室的插电充电事件的持续时间,由电池组的充电状态确定开路电压数据;
对于基于实验室的插电充电事件的持续时间,计算过电位值,作为端电压数据和开路电压数据之间的差值;
对于基于实验室的插电充电事件的至少一个时间点,计算预定电池组电阻,其中所述电阻等于时间点的过电位值除以时间点的充电电流;以及
对于温度和充电电流的范围,重复基于实验室的插电充电事件。
4. 根据方案1所述的方法,其特征在于,在两个时间点处由端电压数据确定开路电压值包括对于两个时间点的至少一个,在电池组已经搁置了预定时间段之后,使开路电压值等于测量的端电压。
5. 根据方案1所述的方法,其特征在于,由开路电压值确定充电状态值包括使用磷酸铁锂电池组的预定充电状态与开路电压曲线。
6. 根据方案5所述的方法,其特征在于,两个时间点对应于充电状态与开路电压曲线上的位置,其中所述曲线具有大于预定阈值的斜率。
7. 根据方案1所述的方法,其特征在于,使用充电状态值和充电电流数据计算电池组的充电容量包括使用等式:
8. 根据方案1所述的方法,其特征在于,磷酸铁锂电池组在电动车辆中使用。
9. 根据方案8所述的方法,其特征在于,其还包括使用充电容量和充电状态值以提供估计的驾驶里程值给驾驶员。
10. 一种使用来自插电充电事件的数据估计具有磷酸铁锂电池组的电动车辆的驾驶里程的方法,所述方法包括:
启动电池组的插电充电事件并且在充电事件期间记录端电压数据和充电电流数据;
完成插电充电事件并且存储端电压数据和充电电流数据;
在来自插电充电事件的两个时间点处由端电压数据确定开路电压值,其中两个时间点对应于磷酸铁锂电池组的充电状态与开路电压曲线上的位置,其中所述曲线具有大于预定阈值的斜率;
使用充电状态与开路电压曲线,在来自插电充电事件的两个时间点处由开路电压值确定充电状态值;
使用充电状态值和充电电流数据计算电池组容量;以及
使用电池组容量和充电状态值以提供估计的驾驶里程值给驾驶员。
11. 根据方案10所述的方法,其特征在于,在两个时间点处由端电压数据确定开路电压值包括对于两个时间点的至少一个,通过在时间点处取得端电压并且减去时间点处的充电电流与预定电池组电阻的乘积计算开路电压。
12. 根据方案10所述的方法,其特征在于,在两个时间点处由端电压数据确定开路电压值包括对于两个时间点的至少一个,在电池组已经搁置了预定时间段之后,使开路电压值等于测量的端电压。
13. 根据方案10所述的方法,其特征在于,使用充电状态值和充电电流数据计算电池组容量包括使用等式:
14. 一种使用来自插电充电事件的数据估计磷酸铁锂电池组的充电容量的系统,所述系统包括:
电压表,其用于记录在充电事件之前、期间和之后的电池组端电压数据;
电流表,其用于记录在充电事件期间的电池组充电电流数据;以及
控制器,其与电压表和电流表连通,所述控制器配置成控制到电池组的充电电流,所述控制器还配置成基于充电事件的两个时间点处的电池组的充电状态值和两个时间点之间的累积充电电流估计电池组的充电容量。
15. 根据方案14所述的系统,其特征在于,使用磷酸铁锂电池组的预定充电状态与开路电压曲线,在两个时间点由开路电压值确定充电状态值。
16. 根据方案15所述的系统,其特征在于,两个时间点对应于充电状态与开路电压曲线上的位置,其中所述曲线具有大于预定阈值的斜率。
17. 根据方案15所述的系统,其特征在于,对于两个时间点的至少一个,通过在时间点处取得端电压并且减去时间点处的充电电流与预定电池组电阻的乘积计算开路电压值。
18. 根据方案15所述的系统,其特征在于,对于两个时间点的至少一个,在电池组已经搁置了预定时间段之后,通过使开路电压值等于测量的端电压确定开路电压值。
19. 根据方案15所述的系统,其特征在于,使用等式计算电池组的充电容量:
20. 根据方案14所述的系统,其特征在于,磷酸铁锂电池组在电动车辆中使用,并且电池组的充电容量和充电状态值用于提供估计的驾驶里程值给驾驶员。
附图说明
图1是显示了用于磷酸铁锂电池组的充电状态与开路电压(SOC-OCV)曲线的曲线图;
图2是显示了在磷酸铁锂电池组插电充电事件期间作为时间的函数的端电压和开路电压的曲线图;
图3是显示了图2的端电压和开路电压的曲线之间的差值的曲线图;
图4是用于确定磷酸铁锂电池组的电阻的方法的流程图;
图5是用于在插电充电事件之后估计磷酸铁锂电池组的容量的系统的框图;以及
图6是使用来自插电充电事件的数据估计磷酸铁锂电池组的容量的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的实施例的以下描述涉及用于估计磷酸铁锂电池组的插电充电容量的方法,其在本质上仅是示例性的,并且绝非意图限制本发明或其应用或用途。例如,以下讨论涉及电动车辆中使用的电池组,但该方法等同地可以应用于其它车辆和非车辆应用中的电池组。
电动车辆和汽油-电或柴油-电混合动力车辆(以下简单地统称为“电动车辆”)中的电池组通常包括几百个单独的单元。在很多流行的可充电电池化学中,每个单元名义上产生大约3-4伏,确切的值依赖于使用哪种电池化学,充电状态和其它因素。在模块中串联连接的很多单元提供驱动电动车辆马达所需的高电压,而多个单元可以以单元组并联布置,以便增加容量。
为了让驾驶员管理电动车辆的驾驶里程,重要的是知道在所有时间的电池组的充电状态和充电容量。充电容量是存储在电池组中并且可用于由车辆使用的电能的实际量。充电容量以能量单位表达(例如千瓦小时或kW-h),或以电流乘以时间的单位表达(例如在某些假定的电压下的安培-小时)。充电状态是表达为百分比的数字,其指示相对于电池组的容量有多少电能存储在电池组中。即,完全充电的电池组具有100%的充电状态,而完全放电的电池组具有0%的充电状态。
电池组的充电状态使用以充电状态与开路电压(SOC-OCV)曲线的形式限定的已知的关系基于电池组的开路电压典型地确定。使用该关系,电动车辆中的电池控制器可以在所有时间下监控电池组的充电状态。然而,一些电池化学具有特征SOC-OCV曲线,其具有非常小的斜率,即,在宽范围的充电状态值上开路电压变化非常小——因此使得其难以基于开路电压精确地确定充电状态。
因为能量存储容量会随电池组老化而衰弱,其不足够简单地指示驾驶员,例如,在完全充电后“充电状态=100%”,因为老化的电池组的100%充电状态代表比新的电池组的100%充电状态少的能量。然而,需要确定电池组在其电流健康状态的实际能量存储容量,其与充电状态一起提供给驾驶员可用的车辆里程的真实指示。
图1是示出了用于磷酸铁锂电池单元的SOC-OCV曲线的曲线图10。磷酸铁锂是一些新的电动车辆的电池组中使用的电池化学。在曲线图10上,横轴12表示电池单元的充电状态,范围从0-100%。纵轴14表示单元的开路电压,其值范围从约3.0伏特至约3.5伏特。曲线16描绘了开路电压如何随磷酸铁锂电池单元的充电状态而变化。括弧18示出了电动车辆驾驶员典型的使用窗口,反映的事实是:大部分驾驶员在充电之前仅在最大里程的一半或更少驾驶他们的电动车辆。因此,电池组的充电状态,以及每个单个的单元,很少降低到约50%以下。
可以看到,大部分SOC-OCV曲线16具有非常小的斜率,尤其是在由括弧18表示的50-100%充电状态窗口中。由于在充电状态值的宽范围中的开路电压中的非常小的变化,实际上不可能在磷酸铁锂电池单元或电池组中通过简单地测量开路电压值而精确地确定充电状态。这尤其真实,因为大多数驾驶员很少耗尽电动车辆电池组到20%以下,其中SOC-OCV曲线16的高斜率将允许由开路电压的精确的充电状态确定。然而,在由括弧18表示的典型的使用窗口内,可以看到曲线板16的斜率在由椭圆形20和22表示的两个位置增加至适当的值。用于磷酸铁锂电池单元或电池组的SOC-OCV曲线16的该特征可以用于使能充电状态和充电容量的精确的确定,如将在下文详细讨论的。
简化为第一原理,电池组的容量可以通过测量充电事件的累积电流(安培-小时)并且将其除以在结束充电状态与开始充电状态之间的差值而确定。该原理用以下的等式(1)表示:
其中是电池组在其电流健康状态中的能量存储容量,是充电电流从开始点到结束点的时间积分,是与结束点处的开路电压相关联的充电状态,是在开始点处的开路电压相关联的充电状态,是可以用作温度的校准因数的比率。计算为。
如上所述,用于磷酸铁锂电池组的SOC-OCV曲线16的非常低的斜率特征使得其不能在插入充电事件的开始和结束时简单地测量电池组电压并且精确地确定充电状态,因为在曲线16上的大多数点,开路电压中的非常小的变化将会导致充电状态值中很大的误差。此外,测量的电池组电压(端电压)不同于开路电压,其中差值是一些因数的函数。这进一步将电池组充电状态和容量确定的问题复杂化。因而,需要一种新方法,其克服精确地确定开路电压的困难,以及基于开路电压精确地确定充电状态的困难。
图2是示出了在磷酸铁锂电池组插电充电事件期间作为时间函数的端电压和开路电压的曲线图40。在曲线图40上,横轴42表示在充电事件期间经过的时间,其从0至以小时测量的结束时间——典型地4-5小时,但可能更多或更少。纵轴44表示电池组电压,其中刻度从约350伏特至约400伏特。曲线46是测量的电池端电压与时间的绘图。从充电事件开始的左边开始,曲线46呈现初始的高斜率,随着端电压从电池组的搁置开路电压增加至更接近充电源的电势的值。曲线46然后遵循与图1的曲线16非常类似的形状,其中非常低的斜率的区域后面有稍微向上的轻抬,然而非常低斜率的另一区域,以及由于电池组接近完全充电的最终尖锐的向上斜率。
曲线48是在充电事件期间电池组开路电压与时间的绘图。因为充电电压和电流,在充电期间不能测量开路电压。在给定的时间点,开路电压是如果充电停止并且电池组允许在没有负载的境况下搁置一段时间——典型地一个小时或以上的电池组将呈现的电压。曲线48在基本上与曲线46的端电压相同的值开始,但没有呈现初始的迅速增加。然而,如上所述,曲线48遵循磷酸铁锂电池组充电曲线的特征形状。
图3是示出了图2的端电压曲线46和开路电压曲线48之间的差值的曲线图60。其将示出来自曲线图60的值如何可以与已知的电池组电阻一起使用以确定在充电期间的开路电压。在曲线图60上,横轴62表示时间,与曲线图40上的横轴42相同。纵轴64表示电压,刻度从0至大约10伏特。曲线66描绘了曲线46上的端电压与曲线48上的开路电压之间的差值。可以看到,曲线66在0开始,在整个充电事件的大约中间增加至明确限定的局部最大值,显著地下降,稳定,并且然后在充电事件的结束时迅速地再次增加。
为了估计充电期间的开路电压,需要理解如图2和3所示的端电压与开路电压之间的关系。该关系可以表示为如下:
在由端电压估计开路电压的上述方法中,电阻从开路电压与端电压的许多观测值经由回归计算估计。然而,当电池在低充电率应用中使用时,通过使用假设“过电位”,或等式(2)的项,不改变磷酸铁锂电池的寿命,可以避免回归计算。恒定过电位假定由University of Waterloo, Waterloo, Canada的M. Stevens的名为“Hybrid Fuel Cell Vehicle Powertrain Development Considering Power Source Degradation”的2008年博士论文记载。由电动车辆中的磷酸铁锂电池组经历的插电充电速率由于满足假定标准而在由Stevens记载的范围内。
使用恒定过电位假定,等式(2)可以重新写为:
再次参照图3,注意到曲线66是端电压与开路电压之间的差值——即,曲线66表示等式(3)的项。为了从在插电充电事件期间测量的数据确定电池组容量,目标是能够由端电压计算开路电压。如果电阻通过实验室试验提前确定,这是可行的。
图4是用于确定磷酸铁锂电池组的电阻的方法的流程图80。在方框82,用于实验室环境中的插电充电事件的数据被记录。记录的数据包括电池组的端电压和充电电流,其都作为时间的函数。在方框84,确定电池组的充电状态,并且在充电事件的持续期间充电状态与开路电压相关。使用来自很多充电事件的数据可以进行充电状态确定,并且SOC-OCV相关性是已知的,如上所述。方框84的步骤产生了图2的曲线46和48。
在方框86,计算端电压与开路电压曲线之间的差值。该差值由图3的曲线66示出,并且表示等式(3)的项。在方框88,通过将项除以在该时间的已知的充电电流可以解出在曲线66的所需位置处的值。当端电压曲线46采用明显的斜率并且因而可以用充分的精确度测量端电压时,因为点68在充电事件的时间中发生,将计算出在曲线66上的点68处的值。在方框90,对于在实际消费者车辆使用中可以期待的温度和充电电流的范围,重复方框82-88的步骤。
如上所述,在运行中的车辆上由消费者执行的插电充电事件期间的点,具有对于给定端电压已知的值,然后可能确定开路电压,并且由此确定充电状态。通过识别曲线66上的点77,其中值与点68处相同,在插电充电事件期间的第二点出,可能确定开路电压,并且由此确定充电状态。使用在两个点68和70处的充电状态,可能使用之前限定的等式(1)确定电池组的总容量。
在很多情况下,消费者整夜对他/她的电动车辆充电,并且在车辆再次驾驶之前几个小时完成了充电事件。在这些情况下,在当车辆“唤醒”以再次驾驶时的一瞬间,可能实际地测量电池组的开路电压。在该时间,如果自从充电完成已经经过了充分的时间量,从而电池组已经稳定至稳定状态条件,并且在任何新负载应用到电池组之前,开路电压将等于测量的端电压。使用该开路电压的测量值,表示为,等式(1)可以重写为:
其中是电池组在其电流健康状态中的能量容量,是充电电流从开始点到结束点的时间积分,是与结束点处的开路电压相关联的充电状态(在电池组允许搁置之后测量为端电压),是与开始点处的开路电压相关联的充电状态(插电充电的点68,其中开路电压可以通过已知确定),是温度的校准因数。
在充电事件和搁置时间段之后使用开路电压的测量值,如等式(4),已经示出改进了估计的电池组容量的精确度。这是因为结束状态开路电压,,已知为可测量地精确,并且电池组电阻的估计不再包含在结束状态开路电压中。
在车辆驾驶并且磷酸铁锂电池组不立即再充电的情况下,当车辆随后被唤醒时可以采用端电压测量。如果经过足够的时间以允许电池组到达稳定状态,测量的端电压可以同样地等于开路电压。如果车辆唤醒上测量的开路电压正巧落在点68或附近,其中端电压曲线46具有明显的斜率,然后该测量的开路电压,,可以用于确定等式(4)中的开始充电状态。
图5是车辆100的方框图,其包括使用来自插电充电事件的数据估计磷酸铁锂电池组104的容量的系统102。图5描述了在此之前描述的方法的物理实施例。车辆100是允许电池组104经由典型地连接到公共设施电网的电源线106的插电充电的电动车辆或混合动力电动车辆。内部电缆108引导充电电流至控制器110,其控制插电充电事件并且确定电池组容量。正负导线112传送充电电流至电池组104,其由控制器110控制。导线112还可以用于提供电池组功率至为车辆100提供动力的一个或多个驱动马达(未示出)。
与控制器110连通的电压表114测量电池组104上的端电压。也与控制器110连通的电流传感器,或电流表116测量插电充电事件期间的充电电流。控制器110配置成监控插电充电事件期间的充电电流和端电压,并且随后确定电池组104的存储容量,如之前详细讨论的。
图6是在插电充电事件之后用于估计磷酸铁锂电池组的容量的方法的流程图120。流程图120的方法是在消费者车辆中使用,例如车辆100,以估计在每次充电事件之后的电池组容量,并且因此连续地追踪整个电池组寿命的容量。在方框122,开始电池组104的插电充电,并且收集充电事件持续期间的端电压和充电电流数据。在方框124,完成插电充电事件,并且存储电流和电压数据。在方框126,在充电事件的两个时间点处由端电压数据确定开路电压值。在两个点处的开路电压值可以通过使用等式(3)和的已知值以计算来自端电压的开路电压,或通过在电池组104已经搁置并且达到稳定状态条件之后使开路电压与测量的端电压相同而确定。
在方框128,基于开路电压值和已知的SOC-OCV曲线,在两个时间点处确定充电状态。在方框130,通过将两个时间点之间的电流积分,并且将时间积分的电流除以在两个时间点处充电状态的差值,计算电池组容量,如等式(4)中所限定的。
使用在此公开的方法,电动车辆中的磷酸铁锂电池组的实际容量可以被监控作为充电-放电循环中重复的电池组经历。电池组容量与充电状态信息的精确了解,允许车辆驾驶员在不用担心用完电池功率的情况下安心地驾驶车辆。此外,电池组容量和充电状态的精确了解帮助防止电池组的过充电和过放电,由此产生较长的电池组寿命和较少的担保索赔。
前述论述仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本发明技术人员将从该论述以及附图和权利要求容易地懂得,在不偏离以下权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以做出各种改变,变换和变形。
Claims (10)
1.一种使用来自插电充电事件的数据估计磷酸铁锂电池组的充电容量的方法,所述方法包括:
启动电池组的插电充电事件并且在充电事件期间记录端电压数据和充电电流数据;
完成插电充电事件并且存储端电压数据和充电电流数据;
在来自插电充电事件的两个时间点处由端电压数据确定开路电压值;
在来自插电充电事件的两个时间点处由开路电压值确定充电状态值;以及
使用充电状态值和充电电流数据计算电池组的充电容量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在两个时间点处由端电压数据确定开路电压值包括对于两个时间点的至少一个,通过在时间点处取得端电压并且减去时间点处的充电电流与预定电池组电阻的乘积计算开路电压。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,预定电池组电阻由一种方法确定,所述方法包括:
在电池组上执行基于实验室的插电充电事件并且在基于实验室的插电充电事件期间记录端电压数据和充电电流数据;
对于基于实验室的插电充电事件的持续时间,由端电压数据和充电电流数据确定电池组的充电状态;
对于基于实验室的插电充电事件的持续时间,由电池组的充电状态确定开路电压数据;
对于基于实验室的插电充电事件的持续时间,计算过电位值,作为端电压数据和开路电压数据之间的差值;
对于基于实验室的插电充电事件的至少一个时间点,计算预定电池组电阻,其中所述电阻等于时间点的过电位值除以时间点的充电电流;以及
对于温度和充电电流的范围,重复基于实验室的插电充电事件。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在两个时间点处由端电压数据确定开路电压值包括对于两个时间点的至少一个,在电池组已经搁置了预定时间段之后,使开路电压值等于测量的端电压。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,由开路电压值确定充电状态值包括使用磷酸铁锂电池组的预定充电状态与开路电压曲线。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,两个时间点对应于充电状态与开路电压曲线上的位置,其中所述曲线具有大于预定阈值的斜率。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,磷酸铁锂电池组在电动车辆中使用。
9.一种使用来自插电充电事件的数据估计具有磷酸铁锂电池组的电动车辆的驾驶里程的方法,所述方法包括:
启动电池组的插电充电事件并且在充电事件期间记录端电压数据和充电电流数据;
完成插电充电事件并且存储端电压数据和充电电流数据;
在来自插电充电事件的两个时间点处由端电压数据确定开路电压值,其中两个时间点对应于磷酸铁锂电池组的充电状态与开路电压曲线上的位置,其中所述曲线具有大于预定阈值的斜率;
使用充电状态与开路电压曲线,在来自插电充电事件的两个时间点处由开路电压值确定充电状态值;
使用充电状态值和充电电流数据计算电池组容量;以及
使用电池组容量和充电状态值以提供估计的驾驶里程值给驾驶员。
10.一种使用来自插电充电事件的数据估计磷酸铁锂电池组的充电容量的系统,所述系统包括:
电压表,其用于记录在充电事件之前、期间和之后的电池组端电压数据;
电流表,其用于记录在充电事件期间的电池组充电电流数据;以及
控制器,其与电压表和电流表连通,所述控制器配置成控制到电池组的充电电流,所述控制器还配置成基于充电事件的两个时间点处的电池组的充电状态值和两个时间点之间的累积充电电流估计电池组的充电容量。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/712778 | 2012-12-12 | ||
US13/712,778 US9128159B2 (en) | 2012-12-12 | 2012-12-12 | Plug-in charge capacity estimation method for lithium iron-phosphate batteries |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103869252A true CN103869252A (zh) | 2014-06-18 |
CN103869252B CN103869252B (zh) | 2017-08-01 |
Family
ID=50778269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310672515.1A Active CN103869252B (zh) | 2012-12-12 | 2013-12-12 | 用于磷酸铁锂电池的插电充电容量估计方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9128159B2 (zh) |
CN (1) | CN103869252B (zh) |
DE (1) | DE102013112533B4 (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105510832A (zh) * | 2014-10-14 | 2016-04-20 | 福特全球技术公司 | 使用老化补偿的电动车辆电池荷电状态监控 |
CN107769295A (zh) * | 2016-08-22 | 2018-03-06 | 三星Sdi株式会社 | 电池充电方法和采用其的电池充电设备 |
CN109991552A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 微宏动力系统(湖州)有限公司 | 一种估算电池剩余容量的方法 |
CN110515008A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-29 | 恒大新能源科技集团有限公司 | 一种动力电池系统容量测试方法 |
CN111693882A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-22 | 厦门金龙联合汽车工业有限公司 | 一种换电电池健康状态的评价方法 |
CN113517729A (zh) * | 2020-04-09 | 2021-10-19 | 赛特科瑞典公司 | 用于提高电池的寿命的方法 |
CN113594560A (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池模组、电池包及装置 |
CN116080459A (zh) * | 2023-03-02 | 2023-05-09 | 深圳市瑞凯诺科技有限公司 | 一种新能源汽车电池自动充电方法及系统 |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150048839A1 (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-19 | Broadcom Corporation | Battery fuel gauge calibration |
JP6634854B2 (ja) * | 2015-03-05 | 2020-01-22 | 株式会社Gsユアサ | 蓄電素子管理装置、蓄電素子管理方法、蓄電素子モジュール、蓄電素子管理プログラム及び移動体 |
US20170219657A1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | Bae Systems Controls Inc. | Online battery capacity estimation utilizing passive balancing |
JP6700996B2 (ja) * | 2016-06-15 | 2020-05-27 | 本田技研工業株式会社 | 電池状態推定装置および電池状態推定方法 |
WO2018031719A1 (en) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | Briggs & Stratton Corporation | User-scalable power unit including removable battery packs |
DE102017200548B4 (de) | 2017-01-16 | 2018-12-20 | Audi Ag | Verfahren zur Ermittlung einer aktuellen Kennlinie für einen ein Kraftfahrzeug versorgenden elektrochemischen Energiespeicher, Kraftfahrzeug und Server |
CN106918787A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-07-04 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种电动汽车锂电池剩余电荷估算方法及装置 |
KR102515606B1 (ko) * | 2017-10-31 | 2023-03-28 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 충전량 표시 방법 및 이를 수행하는 배터리 팩 및 전자 기기 |
CN108303657B (zh) * | 2018-03-01 | 2020-05-22 | 杭州高特新能源技术有限公司 | 电池开路电压与soc曲线获取方法 |
CN110324383B (zh) * | 2018-03-30 | 2021-09-03 | 比亚迪股份有限公司 | 云服务器、电动汽车及其中动力电池的管理系统、方法 |
DE102018212545A1 (de) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | Audi Ag | Verfahren zum Überwachen eines Zustands einer Batterie, Überwachungseinrichtung und Kraftfahrzeug |
US11518262B2 (en) * | 2018-08-03 | 2022-12-06 | University Of Ontario Institute Of Technology | Wide-output voltage range on-board battery charger for electric vehicles |
US11148546B2 (en) | 2018-08-07 | 2021-10-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply control device |
KR102528233B1 (ko) * | 2018-08-07 | 2023-05-03 | 현대자동차주식회사 | 차량, 그 제어 방법 및 차량용 전력 관리 장치 |
CN109307844B (zh) * | 2018-08-17 | 2021-06-04 | 福建云众动力科技有限公司 | 一种锂电池soc的估算方法及装置 |
CN109733240B (zh) * | 2019-01-07 | 2021-11-16 | 新乡学院 | 基于rfid通信和互联网技术的agv充电方法 |
CN110596602A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-20 | 恒大新能源科技集团有限公司 | 一种高精度hppc测试方法 |
CN112649735A (zh) * | 2019-10-11 | 2021-04-13 | 浙江华云信息技术有限公司 | 一种快速得到电池包总容量的方法 |
CN111123137B (zh) * | 2019-12-24 | 2022-03-08 | 中创新航科技股份有限公司 | 电池组的soc和soh的估算方法 |
CN111707954A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-09-25 | 中汽研汽车检验中心(天津)有限公司 | 一种磷酸铁锂动力电池寿命预测方法 |
CN114035074B (zh) * | 2021-11-18 | 2023-08-29 | 上海理工大学 | 一种诊断磷酸铁锂串联电池组中微短路单体的方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006112786A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池の残容量検出方法及び電源装置 |
CN101163980A (zh) * | 2005-04-20 | 2008-04-16 | 赛昂能源有限公司 | 锂硫可再充电电池电量测量系统和方法 |
CN102246385A (zh) * | 2008-10-10 | 2011-11-16 | 迪亚能源股份有限公司 | 用于确定电池的荷电状态的方法和设备 |
CN102466786A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-05-23 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 插电式充电模式期间soc估计装置 |
CN102479980A (zh) * | 2010-11-30 | 2012-05-30 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 确定使用中的蓄电池容量的算法 |
CN102540086A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-07-04 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 带选择充电状态加权缩放方法 |
CN102736031A (zh) * | 2011-04-01 | 2012-10-17 | 美商源捷有限公司 | 用于确定电池的充电状态的方法和装置 |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4396880A (en) * | 1981-06-05 | 1983-08-02 | Firing Circuits Inc. | Method and apparatus for charging a battery |
US5615129A (en) * | 1995-02-21 | 1997-03-25 | General Signal Power Systems, Inc. | Method and apparatus for adaptive and corrective determination of battery run-time in uninterruptible power systems |
WO2001018938A1 (fr) * | 1999-09-09 | 2001-03-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Appareil pour la mesure de la capacite d'une batterie et pour le calcul de la capacite restante |
DE60020821T2 (de) * | 1999-10-08 | 2006-05-11 | Yazaki Corp. | Verfahren zur berechnung der kapazität einer batterie und vorrichtung dafür |
DE10207659B4 (de) * | 2001-02-23 | 2006-09-28 | Yazaki Corp. | Verfahren und Vorrichtung zum Schätzen einer Klemmenspannung einer Batterie, Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen einer Leerlaufspannung einer Batterie sowie Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen der Batteriekapazität |
JP4228760B2 (ja) | 2002-07-12 | 2009-02-25 | トヨタ自動車株式会社 | バッテリ充電状態推定装置 |
US6789026B2 (en) | 2002-12-29 | 2004-09-07 | Texas Instruments Incorporated | Circuit and method for monitoring battery state of charge |
JP2004301782A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Yazaki Corp | 満充電状態検出装置及びその方法、充電状態検出装置及びその方法、劣化度検出装置及びその方法 |
JP4130425B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2008-08-06 | パナソニックEvエナジー株式会社 | 二次電池の充放電電気量推定方法および装置、二次電池の分極電圧推定方法および装置、並びに二次電池の残存容量推定方法および装置 |
JP4583765B2 (ja) * | 2004-01-14 | 2010-11-17 | 富士重工業株式会社 | 蓄電デバイスの残存容量演算装置 |
JP4397739B2 (ja) * | 2004-06-03 | 2010-01-13 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池車両の電圧状態設定方法 |
JP4571000B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2010-10-27 | 富士重工業株式会社 | 蓄電デバイスの残存容量演算装置 |
JP5109304B2 (ja) * | 2006-08-03 | 2012-12-26 | 日産自動車株式会社 | 電池の残存容量検出装置 |
US7576545B2 (en) * | 2006-10-18 | 2009-08-18 | Honeywell International Inc. | Lithium-ion battery prognostic testing and process |
US7782021B2 (en) * | 2007-07-18 | 2010-08-24 | Tesla Motors, Inc. | Battery charging based on cost and life |
JP4728303B2 (ja) * | 2007-08-31 | 2011-07-20 | パナソニック株式会社 | 充電回路、及びこれを備えた電池パック、充電システム |
US8203305B1 (en) * | 2008-07-02 | 2012-06-19 | Maxim Integrated Products, Inc. | Enhanced voltage-based fuel gauges and methods |
US8116998B2 (en) * | 2009-01-30 | 2012-02-14 | Bae Systems Controls, Inc. | Battery health assessment estimator |
EP2413151B1 (en) * | 2009-03-25 | 2018-06-20 | NGK Insulators, Ltd. | Method for calculating the state of charge of a sodium-sulfur battery |
JP4772137B2 (ja) * | 2009-06-02 | 2011-09-14 | トヨタ自動車株式会社 | バッテリ使用機器の制御装置 |
DE102010006965A1 (de) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | Continental Automotive GmbH, 30165 | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Bereichs einer Batteriekennlinie |
US9037426B2 (en) * | 2011-05-13 | 2015-05-19 | GM Global Technology Operations LLC | Systems and methods for determining cell capacity values in a multi-cell battery |
JP2012247339A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Renesas Electronics Corp | 半導体集積回路およびその動作方法 |
JP5337842B2 (ja) * | 2011-06-29 | 2013-11-06 | 株式会社日立製作所 | 二次電池システム |
US8918300B2 (en) * | 2011-10-07 | 2014-12-23 | Calsonic Kansei Corporation | Apparatus and method for battery state of charge estimation |
DE102011088973B4 (de) * | 2011-12-19 | 2024-08-08 | Seg Automotive Germany Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Anpassen einer Spannungsgrenze in einem Bordnetz |
US20130275067A1 (en) * | 2012-04-11 | 2013-10-17 | Qualcomm Innovation Center, Inc. | State of charge error correction systems and methods |
US9130248B2 (en) * | 2012-05-25 | 2015-09-08 | GM Global Technology Operations LLC | Modeling changes in the state-of-charge open circuit voltage curve by using regressed parameters in a reduced order physics based model |
-
2012
- 2012-12-12 US US13/712,778 patent/US9128159B2/en active Active
-
2013
- 2013-11-14 DE DE102013112533.6A patent/DE102013112533B4/de active Active
- 2013-12-12 CN CN201310672515.1A patent/CN103869252B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006112786A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 電池の残容量検出方法及び電源装置 |
CN101163980A (zh) * | 2005-04-20 | 2008-04-16 | 赛昂能源有限公司 | 锂硫可再充电电池电量测量系统和方法 |
CN102246385A (zh) * | 2008-10-10 | 2011-11-16 | 迪亚能源股份有限公司 | 用于确定电池的荷电状态的方法和设备 |
CN102466786A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-05-23 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 插电式充电模式期间soc估计装置 |
CN102540086A (zh) * | 2010-10-29 | 2012-07-04 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 带选择充电状态加权缩放方法 |
CN102479980A (zh) * | 2010-11-30 | 2012-05-30 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 确定使用中的蓄电池容量的算法 |
CN102736031A (zh) * | 2011-04-01 | 2012-10-17 | 美商源捷有限公司 | 用于确定电池的充电状态的方法和装置 |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105510832A (zh) * | 2014-10-14 | 2016-04-20 | 福特全球技术公司 | 使用老化补偿的电动车辆电池荷电状态监控 |
CN105510832B (zh) * | 2014-10-14 | 2020-03-20 | 福特全球技术公司 | 使用老化补偿的电动车辆电池荷电状态监控 |
CN107769295A (zh) * | 2016-08-22 | 2018-03-06 | 三星Sdi株式会社 | 电池充电方法和采用其的电池充电设备 |
CN107769295B (zh) * | 2016-08-22 | 2021-01-15 | 三星Sdi株式会社 | 电池充电方法和采用其的电池充电设备 |
CN109991552B (zh) * | 2017-12-29 | 2021-01-15 | 微宏动力系统(湖州)有限公司 | 一种估算电池剩余容量的方法 |
CN109991552A (zh) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 微宏动力系统(湖州)有限公司 | 一种估算电池剩余容量的方法 |
CN110515008A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-29 | 恒大新能源科技集团有限公司 | 一种动力电池系统容量测试方法 |
CN113517729A (zh) * | 2020-04-09 | 2021-10-19 | 赛特科瑞典公司 | 用于提高电池的寿命的方法 |
CN113594560A (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池模组、电池包及装置 |
CN113594560B (zh) * | 2020-04-30 | 2024-03-19 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池模组、电池包及装置 |
CN111693882A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-22 | 厦门金龙联合汽车工业有限公司 | 一种换电电池健康状态的评价方法 |
CN111693882B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-09-06 | 厦门金龙联合汽车工业有限公司 | 一种换电电池健康状态的评价方法 |
CN116080459A (zh) * | 2023-03-02 | 2023-05-09 | 深圳市瑞凯诺科技有限公司 | 一种新能源汽车电池自动充电方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103869252B (zh) | 2017-08-01 |
DE102013112533B4 (de) | 2023-03-30 |
US9128159B2 (en) | 2015-09-08 |
DE102013112533A1 (de) | 2014-06-12 |
US20140163853A1 (en) | 2014-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103869252A (zh) | 用于磷酸铁锂电池的插电充电容量估计方法 | |
CN110914696B (zh) | 用于在电池的操作期间估计电池开路池格电压、充电状态以及健康状态的方法和系统 | |
CN101813754B (zh) | 一种用于汽车起动照明型铅酸蓄电池的状态估算方法 | |
US8084996B2 (en) | Method for battery capacity estimation | |
US8872518B2 (en) | Determining the state of-charge of batteries via selective sampling of extrapolated open circuit voltage | |
US9770997B2 (en) | Detection of imbalance across multiple battery cells measured by the same voltage sensor | |
CN102778651B (zh) | 确定多电池单元蓄电池中的电池单元容量值的系统和方法 | |
US9187007B2 (en) | Online battery capacity estimation | |
JP6197479B2 (ja) | 蓄電システム及び蓄電装置の満充電容量推定方法 | |
US10124696B2 (en) | Estimation and compensation of battery measurement and asynchronization biases | |
US9205755B2 (en) | Receding horizon regression analysis for battery impedance parameter estimation | |
CN104977537B (zh) | 电池soc的确定方法及使用该方法的电池管理系统 | |
CN102749588B (zh) | 基于蓄电池soc和soh的故障诊断方法 | |
JP5419831B2 (ja) | バッテリの劣化度推定装置 | |
CN105467325A (zh) | 电池容量退化解决的方法和系统 | |
CN104335057B (zh) | 用于确定电池的实际容量的方法和设备 | |
CN102788957A (zh) | 一种动力电池荷电状态估算方法 | |
US10137797B2 (en) | Battery state of charge estimation based on current pulse duration | |
CN203786271U (zh) | 电动汽车动力电池组荷电状态检测装置 | |
CN104723894A (zh) | 用于电池参数估计的车辆、方法和系统 | |
CN102343831B (zh) | 用于重新平衡车辆电池的系统和方法 | |
CN107472049B (zh) | 在线车辆电池容量诊断系统与方法 | |
CN112912745A (zh) | 根据开路电压图形确定电化学电池的充电状态和老化状态的方法 | |
US10131244B2 (en) | Method for monitoring a battery | |
WO2023052822A1 (en) | Estimating battery state of health |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |