[发明专利]电池管理系统及其驱动方法

说明书

本申请要求于2013年5月27日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0059841号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用全部包含于此。

技术领域

公开的技术总体上涉及一种电池管理系统及一种驱动该电池管理系统的方法，更具体地讲，涉及一种被构造为精确地估计电池的剩余容量的电池管理系统及一种驱动该电池管理系统的方法。

背景技术

具有高的能量密度并使用非水电解质溶液的二次或可再充电电池近来已有许多发展。多个高输出二次电池可以串联连接以形成大容量二次电池(在下文中称作电池)。大容量二次电池可以用于高功率设备，例如，电动车辆的电机。

通常，控制二次电池的充电和放电操作，使得可以将每个电池维持在合适的操作状态。为此，电池管理系统(BMS)可以被构造为测量二次电池的电压以及电池的电压和电流。BMS还被构造为管理二次电池的充电和放电操作。

典型的电池管理系统通过二次电池的开路电压(OCV)以及电流积分(加和)估计荷电状态(在下文中称作SOC)。然而，为了测量OCV，用户通常需要等一段时间直到测量完成。另外，重复的充电和放电循环可能导致电流之和的误差。这可能降低SOC测量的准确性。

已经有了如下一种方法：预先确定诸如OCV、放电电压、放电电流、内阻和温度的因素与SOC之间的关系，并检测至少两种因素，以估计与检测到的因素对应的SOC。

在上述方法中，由于在放电结束时电流加和的误差或者放电过程中电流或温度的变化，所以可能不能正确地估计SOC。为了解决该问题，当电池单元电压达到预先设定的值时，通常对SOC进行补偿，使得SOC在补偿时间点快速地增大或减小。

发明内容

一个发明方面是一种能够正确地估计电池放电结束时的荷电状态(SOC)的电池管理系统(BMS)以及一种驱动该BMS的方法。

另一方面是一种BMS，该BMS包括感测单元和主控制器单元(MCU)，感测单元被构造为测量和输出电池的充电和放电电流、电池电压以及电池温度，MCU被构造为估计电池的荷电状态(SOC)。MCU可以包括：第一SOC估计单元，被构造为使用从感测单元输入的充电和放电电流、电池电压以及电池温度中的至少一个来估计电池的SOC；剩余容量估计单元，被构造为在估计的SOC基本上等于或小于参考SOC时，使用利用参考SOC计算的参考剩余容量、测量的当前电池电压、第一参考电压和第二参考电压中的至少一个来估计当前剩余容量；第二SOC估计单元，被构造为使用当前剩余容量来估计当前SOC。

参考SOC可以在大约5％和大约8％之间。

第一参考电压可以表示电池的放电停止电压，第二参考电压可以表示在估计的SOC和参考SOC相等时的时间点测量的电池电压。

剩余容量估计单元可以估计当前第一剩余容量，当前第一剩余容量与通过将当前电池电压与第一参考电压之间的差值除以第一比例常数而得到的值成比例。第一比例常数可以与通过将第二参考电压与第一参考电压之间的差值除以参考剩余容量而得到的值成比例。

剩余容量估计单元可以估计当前第二剩余容量，当前第二剩余容量与通过将当前电池电压与第一参考电压之间的差值除以第二比例常数而得到的值的指数函数成比例。第二比例常数可以与通过将第二参考电压与第一参考电压之间的差值除以参考剩余容量的自然对数而得到的值成比例。

剩余容量估计单元可以估计当前第三剩余容量，当前第三剩余容量与通过将当前电池电压与第一参考电压之间的差值的平方根除以第三比例常数而得到的值的指数函数成比例。第三比例常数可以与通过将第二参考电压与第一参考电压之间的差值的平方根除以参考剩余容量的自然对数而得到的值成比例。

第二SOC估计单元可以在电池温度小于0℃时使用第一剩余容量来估计当前SOC。

第二SOC估计单元可以在电池温度不小于0℃时使用第三剩余容量来估计当前SOC。

当电池电压基本上等于或小于参考电压时，剩余容量估计单元可以将在测量的电池电压与参考电压相等时的估计的SOC设定为参考SOC，并且可以估计当前剩余容量。

参考电压可以使用预先设定的电压、当前充电和放电电流以及电池的内阻来确定。

另一方面是一种驱动BMS的方法，该方法包括：使用电池的充电和放电电流、电池电压以及电池温度中的至少一个估计电池的SOC；在估计的SOC基本上等于或小于参考SOC时，使用利用参考SOC计算的参考剩余容量、测量的当前电池电压、第一参考电压和第二参考电压中的至少一个来估计当前剩余容量；使用当前剩余容量估计当前SOC。