[发明专利]用于估算电池组或电池单元的电流和荷电状态的方法

说明书

用于估算由电池组或电池单元分配的工作电流的方法，包括：获取表征数据；确定多个参数；测量工作电压和工作温度；估算工作电流。其中针对每个表征温度值，包括：沿着表征电压和表征电流的相应时间趋势确定多个时间观测窗，检测相应的表征电流值和表征电压值；在每个观测窗处，执行：计算电池组或电池单元的荷电状态的值；借助于电池组或电池单元的模型根据参数的相应标称值来计算估算电压，和根据时间观测窗的估算电压和表征电压之间的差值来确定相应的误差函数；通过最小化误差函数来计算针对每一参数的实际值；将计算出的参数的实际值与相应的荷电状态值和表征温度相关联，以根据需要获得根据电池组或电池单元的温度和荷电状态的参数值。

技术领域

本发明涉及用于控制电气装置的电子方法和系统的技术领域。

具体地，本发明涉及用于以无需在工作条件下直接检测电流的方式来估算适于车辆的电池(battery)或电池组(battery pack)或类似的电池单元(battery cell)(在本说明书中简单地定义为“电池单元(cell)”)的工作电流和荷电状态的方法。

此外，本发明涉及一种执行上述方法的电池组或电池单元的控制设备以及一种适于车辆的电池组或电池单元，其能够通过上述方法监测工作电流和荷电状态，而无需配备电流传感器。

背景技术

获知由电化电池组成的电池组或电池单元的电池的电压和电流(特别是在“汽车”领域中，在用于电动或混合动力驱动车辆的运动系统和电池的背景下)是用于正确管理和控制电池、电池组或电池单元的非常重要的信息。

为了获知电池单元本身的荷电状态以及为了正确地对其进行管理和保护，需要获得电池组或电池单元的电池的电压、电流和温度，以便避免触发次级物理化学过程，触发次级物理化学过程会导致电池单元性能和耐久性下降，甚至在极端情况下，触发次级物理化学过程会导致称为“热失控”的现象，其后果严重，直至电池组或电池单元燃烧或爆炸。

此外，获知对于几个模块或整个电池组或电池单元而言可能共有的电流对于确定电池单元的荷电状态(SOC)而言是有用的。

在常见的背景技术解决方案中，通常通过使用安装在电池组或电池单元本身上的分流型物理电流传感器或基于霍尔效应的传感器来直接检测这种电流来获知电池或电池单元的电流。

在分流型传感器的情况下，通过测量电阻器上的电压来确定电流，电阻器具有电池或电池单元的电流在其上流通的已知值。

在基于霍尔效应的传感器的情况下，电流是通过测量在由电池或电池单元的电流穿过并经受电磁场的导体上产生的霍尔电压来确定的。

上述两种情况均设想需要提供配备有多个电流传感器的电池组或电池单元，这具有增加电池组本身或电池单元的复杂性和成本的缺点。

因此需要识别用于估算电池或电池单元的电流(即“电池或电池单元电流”)的方法，而不考虑通过电流传感器直接获取这种电流。

然而，这种解决方法遇到获得足够准确以便实际可用的电流估算的进一步的技术问题。事实上，所需的准确度提供最小化估算误差在有限百分比内(例如等于或小于5％)。

由于在给定时刻的实际的电池或电池单元的电流不仅取决于在该瞬间检测到的电池或电池单元的工作电压，而且还以复杂的方式取决于电池或电池单元的温度和荷电状态(因此取决于其历史和寿命)，因此根本就不容易获得对电池或电池单元的电流的这种准确度的估算。因此，不存在简单的分析公式，该公式通过获知电池或电池单元的电压和温度而可以所需的准确度获得电池或电池单元的电流。

此外，由于电池或电池单元的电流与电池或电池单元的其他电量和热量之间的关系也取决于退化和老化，因此需要进一步认识到具有适当考虑这些方面的估算方法。

已知的解决方案在这方面不符合上述要求。