[发明专利]充电状态的确定

说明书

技术领域

本发明涉及电池充电状态的确定。本发明更具体地涉及一种用 于确定至少一个电池的充电状态的方法、设备和计算机程序产品， 以及涉及一种包括这样的设备的用于输电线的功率补偿器。

背景技术

电池使用于许多应用中。一种这样的应用与电力线的功率补偿 有关。

根据US 6 747 370(Abe)先前已知一种使用高温二次电池 (secondary battery)的功率补偿系统。该补偿系统的目的在于提供 一种经济的基于高温二次电池的能量储存器，该能量储存器具有调 峰(peak shaving)功能、负载均化功能和质量稳定功能。该已知系 统包括供电系统、包括高温二次电池的电负载和电能存储系统和功 率转换系统。该电池是硫酸钠电池。

该系统布置于电力线的一端。负载是在正常操作条件之下被提 供有来自电力线的电力供应的工厂。在供电故障的情况下，高速开 关断开电力线，并且代之以从二次电池提供电功率。同时启动后备 发电机。具有硫酸钠电池的已知系统表明功率补偿系统在长时间期 间提供低功率。

在一种操作模式中，电池在日间向工厂提供额外能量而在夜间 被重新充电。为了向工厂供应不间断功率，布置有十个并联连接的 1280V的电池单元，每个电池单元具有500kW的转换器。在又一 实施例中，十个电池单元并联连接并与5MW转换器串联。在这一 实施例中，布置一组备用电池用于与高温电池电路一起使用。在电 池单元有故障的情况下，断开故障的单元，并且备用组与电路并联 连接。

根据US 6 924 623(Nakamura)先前已知一种用于判断二次电 池的条件的方法和设备。该设备和方法的目的在于与常规方法和设 备相比更快速和更详细地提供该判断。该已知方法包括变化充电电 流并且计算电量的步骤。公开的方法优选地用来发现退化等级。

在这些类型的系统中，重要的是知道电池的充电状态(SOC) 以便能够更好地判定何时和如何将电池连接到这样的电力系统。

这一充电状态并非如此易于确定，因为判定充电状态的各种电 池条件在内部并且不容易地加以测量。

US 6,534,954描述了使用卡尔曼滤波器或者扩展式卡尔曼滤波 器，该滤波器用于确定电池的充电状态。使用卡尔曼滤波器是一种 确定充电状态的良好方式。根据US 6,534,954，充电状态是滤波器的 内部状态之一。

使用卡尔曼滤波器来确定电池的充电状态存在有改进空间。

发明内容

本发明针对的是提供使用卡尔曼滤波器对电池的充电状态的 改进的确定。

本发明的一个目的在于提供一种给出更佳充电状态估计的、用 于确定至少一个电池的充电状态的方法。

根据本发明的第一方面，这一目的通过一种用于确定至少一个 电池的充电状态的方法来实现，该方法包括以下步骤：基于用于电 池的模型来进行对所述电池的内部状态预测，其中每个内部状态与 电池中的电荷分布有关；用测量的电池属性调节所述内部状态预测； 在进行至少一个后面的内部状态预测时，应用所述调节的内部状态 预测；以及根据预测的内部状态来提供估计的充电状态。

本发明的另一目的在于提供一种给出更佳充电状态估计的、用 于确定至少一个电池的充电状态的设备。

根据本发明的第二方面，这一目的通过一种用于确定至少一个 电池的充电状态的设备来实现，该设备包括：

内部状态预测单元，布置成：

基于用于电池的模型来进行对所述电池的内部状态预测，其中 每个内部状态与电池中的电荷分布有关，

用测量的电池属性调节所述内部状态预测，以及

在进行至少一个后面的内部状态预测时，应用所述调节的内部 状态预测，以及

充电状态确定单元，布置成根据预测的内部状态来提供估计的 充电状态。

本发明的另一目的在于提供一种功率补偿器，其包括充电确定 设备，该充电确定设备提供针对至少一个电池的更佳充电状态估计。

根据本发明的第三方面，这一目的通过一种用于输电线的功率 补偿器来实现，该功率补偿器包括：

电压源转换器，

至少一个电池，以及

充电控制设备，包括：

电池供应判定单元，以及

充电确定设备，包括：