[发明专利]一种用于确定蓄电池组充电状态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定蓄电池组充电状态的方法，该蓄电池组由多个单独的蓄电池单元组成。本发明的主题还涉及一种蓄电池系统和一种机动车，该蓄电池系统由锂离子蓄电池组和根据上述方法工作的蓄电池管理系统组成，该机动车包含由锂离子蓄电池组和相应的蓄电池管理系统组成的蓄电池系统。此外，本发明的主题还涉及一种计算机程序，当其在计算装置上运行时，其执行依据本发明所述的方法的所有步骤。

背景技术

在各式各样的应用中，如混合动力或电动车辆中，将把储存在蓄电池中的电能作为能量源使用。在此，对于此类蓄电池的运行而言，能够确定蓄电池处于何种状态以及其具有多少容量用于后续运行是至关重要。为此，借助蓄电池管理系统BMS管理蓄电池的运行。此外，此蓄电池管理系统为每个单独的单元确定充电状态SOC或“State-of-Charge”。在此，充电状态能够在完全放电和完全充电之间变化。

在混合动力或电动车辆中，使用锂离子或镍氢技术的蓄电池组，该蓄电池组由大量串联和/或并联连接的电化学单元组成。蓄电池管理系统用于监控蓄电池，且应该除安全监控之外确保尽可能长的使用寿命。

蓄电池组内的各单独的蓄电池单元的充电状态可能有显著的区别。然而，其上级的控制器需要单独的、有意义的且具有代表性的充电状态值的数据，或者为了向使用者显示充电状态，也需要单独的、有意义的且具有代表性的充电状态值的数据。。

现有技术中，已经公开输出各单独的蓄电池单元的充电状态的平均值。在此存在问题：在平均充电状态尚在100％之下时，即低于在完全充电时的最大充电状态时，个别的单元可能过量充电。同样，在平均SOC尚在0％之上时，即高于在完全放电时的最小充电状态时，个别的单元可能欠充电。在此，在电化学蓄电池单元的欠充电或者过量充电的情况下，能够引起蓄电池单元的加速老化甚至损坏，这是不利的。在极端情况下，其能够引起蓄电池失火或爆炸。

此外还公开了指示单独的蓄电池单元的最大和最小值。通过评估这两个值能够避免过量充电和欠充电。然而运用这两个值很困难，比如在显示总充电状态时，或在显示或确定剩余充电时间或可用容量时。此外在由一个值到另一个值的过渡中，跳跃点是不可避免的。

此外还公开了对于高充电状态输出单个蓄电池单元的最大值和对于低充电状态输出单个蓄电池单元的最小值。可是，蓄电池组充电状态在阈值处不连续地跳跃，其能够引起不可预见或不可执行的行为或跳跃的充电状态显示，这是不利的。

发明内容

依据本发明提出了一种用于确定由N个单独的蓄电池单元组成的蓄电池组的充电状态的方法，其包括以下步骤：首先，针对所有i＝1，N，确定每个单独的蓄电池单元的充电状态SOC_i，其中此蓄电池充电状态在完全放电的最小充电状态SOC_min和完全充电的最大充电状态SOC_max之间变化。在第二个步骤中，确定单独的蓄电池单元的充电状态的平均值mean(SOC_i)。之后，根据式子w＝gw(mean(SOC_i))确定此蓄电池组的蓄电池单元的最大的蓄电池充电状态max(SOC_i)的权重(w)或者确定此蓄电池组的蓄电池单元的最小的蓄电池充电状态(min(SOC_i))的权重(1-w)，其中对于函数gw(SOC)有：

1.当其自变量趋向完全放电的最小充电状态SOC_min时，函数值趋向最小值w_min；

2.当其自变量趋向完全充电的最大充电状态SOC_max时，函数值趋向最大值w_max；以及

3.函数gw()是连续的。

最后根据下式将总的蓄电池组的充电状态SOC_p计算为权重w的值、蓄电池组的蓄电池单元的最大蓄电池充电状态max(SOC_i)以及蓄电池组的蓄电池单元的最小蓄电池充电状态min(SOC_i)的函数：

SOC_p＝w/(w_max-w_min)*max(SOC_i)+(1-w/(w_max-w_min))*min(SOC_i)。