[发明专利]一种用于确定电池组的充电状态的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于确定包括至少一个电池单体(5a、5b、5c)的可充电电池组(5)的充电状态(SOC)的方法，所述方法包括以下步骤：提供用于所述电池组(5)的初始充电状态值(SOC₁)；使用基于至少表示所述电池组(5)的测量的电压(V_meas)的输入值的单体模型(7b)估计电池单体电压值(V_est)；将所估计的电池单体电压值(V_est)与用于所述至少一个电池单体(5a、5b、5c)的所测量的电池单体电压值(V_meas)进行比较；基于所述比较步骤并通过使用观察器模块(7a)，来确定估计的充电状态值(SOC_est)，以从初始充电状态值(SOC₁)更新充电状态(SOC)。根据本发明，观察器模块(7a)包括影响因子，所述影响因子表示基于所述单体模型(7b)的参数化的充电状态(SOC)中的误差。本发明还涉及用于确定电池组(5)的充电状态(SOC)的装置。

技术领域

本发明涉及一种用于确定可充电电池组的充电状态(SOC)的方法和装置。

本发明能够应用于诸如公共汽车、卡车、和建筑设备的重型车辆，以及还能够应用于乘用车。尽管下面将关于公共汽车描述本发明，但是本发明不限于该特定车辆。

背景技术

在汽车领域，与具有替代动力源(即，被用作传统内燃机的替代物的动力源)的车辆的推进相关的研究和开发有所增加。众所周知，例如汽油发动机或柴油发动机的内燃机以相对低的燃料消耗提供高效率。然而，环境问题已经导致了对更多环保型(environmental-friendly)车辆，特别是电动车辆的开发的增加。

今天，存在各种类型的包括电机的车辆推进系统。例如，车辆能够仅利用电机即以全电动车辆(EV)的形式进行操作，或者利用包括电机和内燃机两者的装置进行操作。后一种替代方案通常被称为混合动力车辆(HEV)，并且能够以以下的方式被利用：其中内燃机在城市区域外驾驶时被用于操作车辆，而且电机可以被使用在城市地区或者在其中需要限制诸如氮氧化物、化石二氧化碳和一氧化碳的有害污染物的排放的环境中。混合动力通常使用可充电电池组来向电机供应电能。

此外，利用内燃机和从能够通过外部电力供应电力供应可再充电的电池组供应由内燃机和电机操作的车辆被称为插电式混合动力电动车辆(PHEV)。

涉及电动操作的车辆的技术与用于车辆的电动能量存储系统和电池相关技术的发展密切相关。现今用于车辆的电动能量存储系统可以包括具有多个可再充电电池单体的电池组，所述多个可再充电电池单体与控制电路一起形成被配置用于向车辆中的电机提供电力的系统。通过与外部电力供应的连接，电池单体能够被恢复到涉及完全充电的状况。根据对再充电过程的所涉及的车辆和所需要电力，外部电力供应能够是以能够经由传统的电源线接入的公共电力网电力系统的形式，或者能够是以其他充电装置的形式。

在充电期间，必须在相对短的时间内将大量能量馈送到能量存储系统中，以便优化驾驶的车辆的范围。出于此原因，能量存储系统的实际充电适当地通过其中车辆上的控制单元需要利用外部电力供应执行充电过程的过程来实现。这是在能量存储系统和外部电力供应利用合适的连接器元件电连接之后执行的。

在汽车领域中，能量存储系统通常包括具有大量电池单体的电池组。使用作为示例的插电式混合动力车辆，电池组可以例如是锂离子型。在使用600V锂离子电池组的情况下，将需要串联上连接的大约200个电池单体来实现期望的电压，以便操作车辆。然后，用于驱动车辆的可用范围是取决于诸如电池组的充电状态(SOC)的某些参数。充电状态能够被定义为在时间上的某个点处保留在电池组中的剩余电容量的度量，并且是以便防止电池在欠充电(under-charging)或过充电(over-charging)情况下操作和以最佳方式管理车辆中的能量的重要参数。由于没有直接测量对该参数是可用的，因此充电状态需要被估计。充电状态的值通常与具有内燃机的车辆中的燃料量表功能相对应。