專利名稱：確定電池有效電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力電動(dòng)車，尤其涉及一種確定電池電容消失的點(diǎn)，從而確定混合動(dòng)力電動(dòng)車電池的可靠有效電壓的方法。
這種混合動(dòng)力電動(dòng)車的運(yùn)行是基于電池電壓來(lái)控制以增加汽油機(jī)的燃料的經(jīng)濟(jì)性。另外，剎車或者減速時(shí)，進(jìn)入發(fā)電模式，汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，電池獲得電能，從而增加燃料的經(jīng)濟(jì)性。
這些操作的實(shí)現(xiàn)有賴于電池的電壓水平。也就是說，為實(shí)現(xiàn)以上操作，電池必須達(dá)到預(yù)定的充電狀態(tài)，而這一狀態(tài)可用于各種控制。
由于電池的電容的原因，在充、放電過程中，電池的電壓會(huì)在瞬間突然增大。這樣，由于電容的存在，電池的電壓并不準(zhǔn)確地反映電池的狀態(tài)。于是，在那段時(shí)間，對(duì)電動(dòng)車準(zhǔn)確控制是不可能的。
如果電池管理系統(tǒng)的處理器的運(yùn)算速度比較慢，那么，在存在電容的時(shí)候，處理器就不能檢測(cè)到電池的電壓。這樣，電池的電壓在電池的電容消失之后才被檢測(cè)。因此，獲得的電壓能夠反映電池的真實(shí)狀態(tài)，才能夠基于獲得的電池電壓比較精確地控制電池和電動(dòng)裝置。
然而，由于電池管理系統(tǒng)的處理器的運(yùn)算速度變快，電池存在電容時(shí)的電壓被檢測(cè)。因此，必須經(jīng)過一段很短的時(shí)間，讓電池的電容消失，這樣獲得可靠的電壓，以更穩(wěn)定、更精確地控制電池和電動(dòng)裝置。也就是說，必須經(jīng)過一段時(shí)間，讓充、放電開始后由電容引起的電池電壓的突然增加消失。
因?yàn)樵诔?、放電過程中電池的電容存在但不穩(wěn)定，這時(shí)的電壓不能作為驅(qū)動(dòng)力的來(lái)源。電容不是能量存儲(chǔ)元件，而是對(duì)負(fù)載快速反應(yīng)的元件。
事實(shí)上，在計(jì)算特征值(比如充電狀態(tài)、電流極限、可用的電壓值和實(shí)際電壓)時(shí)，電容是一種干擾。
通常，可以通過電池的戴維寧等效電路，在電池沒有充、放電時(shí)獲得電池的電容值。然而，根據(jù)該方法的電池模型卻不適于檢測(cè)空載電壓、內(nèi)阻以及電容值。對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)車的電池，由于充、放電重復(fù)進(jìn)行，因此，極難估算電池的電容值。
較佳地是，本方法進(jìn)一步包括確定第一峰值點(diǎn)作為電池電容消失的點(diǎn)。
較佳地是，第一峰值點(diǎn)被用作負(fù)載功率控制的基準(zhǔn)點(diǎn)，而且還被用作推算充、放電狀態(tài)、電壓限制以及可用電壓的基準(zhǔn)點(diǎn)。
圖6是一曲線圖，示出了圖5中充電電壓的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；圖7是一曲線圖，示出了統(tǒng)計(jì)次數(shù)相對(duì)于被測(cè)電壓變化的變化。
如

圖1所示，混合動(dòng)力電動(dòng)車的功率控制系統(tǒng)包括一個(gè)混合控制單元(以下稱為HCU)10，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(以下稱為MCU)20，一個(gè)逆變器30，一個(gè)電池管理系統(tǒng)(以下稱為BMS)40。
HCU10控制混合動(dòng)力電動(dòng)車的各種控制單元，MCU20根據(jù)HCU10的控制信號(hào)輸出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制命令，以使發(fā)電機(jī)60發(fā)電，在減速時(shí)再生電，電池50維持適當(dāng)?shù)某潆姞顟B(tài)。
逆變器30用于在啟動(dòng)模式將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，而在發(fā)電模式將交流電轉(zhuǎn)化為直流電。逆變器30根據(jù)MCU20的控制，利用一個(gè)IGBT開關(guān)通過對(duì)脈沖寬度調(diào)整的控制將電池的電傳輸送到電動(dòng)機(jī)60。
BMS40基于電流、電壓和溫度等管理電池的充電狀態(tài)。
本方法可應(yīng)用于上述的系統(tǒng)中，以確定電池電容消失的點(diǎn)。也就是說，確定電池的有效電壓。以下將詳細(xì)說明。
如果電池50通過在混合動(dòng)力電動(dòng)車減速過程中產(chǎn)生的再生能量或者通過內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而充電，如圖3所示，由于電池50的電容，電池的電壓在剛開始后的很短一段時(shí)間會(huì)快速增大。
這種電池電壓的快速增大也發(fā)生在電池的放電過程中，所以，本發(fā)明的方法也適用于放電過程。以下我們以充電來(lái)說明方法。
在步驟S101中，BMS40以預(yù)定的時(shí)間間隔檢測(cè)電池50的電壓，在步驟S102中，統(tǒng)計(jì)出在預(yù)定電壓范圍內(nèi)電池電壓被檢測(cè)的次數(shù)。預(yù)定的間隔可以是0.001秒、0.0001秒等。
每個(gè)電壓范圍可以用其中的一個(gè)電壓來(lái)表示，以下，電壓范圍用該范圍內(nèi)有代表性的電壓來(lái)表示。
然后，在步驟S103中，BMS40計(jì)算電池電壓在預(yù)定范圍內(nèi)被檢測(cè)的次數(shù)的變化與電池電壓變化的比值，接下來(lái)，在步驟S104中，確定出所計(jì)算比值的第一峰值點(diǎn)。
在步驟S105中，確定出電池50的電容在第一峰值點(diǎn)之后已消失。
這樣，BMS40給出第一峰值點(diǎn)后的電壓，用于計(jì)算充電狀態(tài)、負(fù)載的電流限制以及提供給負(fù)載的可用電壓。也就是說，第一峰值點(diǎn)被用作負(fù)載功率控制的基準(zhǔn)點(diǎn)。
下面配合具體例子說明本方法。
如果一個(gè)7.2V/6.5A的電池組以不同的電流充電，那么，如圖3、圖4所示，由于電容的原因，充電電壓在開始充電后的瞬間會(huì)急速增大，而電壓增大量隨充電電流的不同而變化。
也就是說，A段顯示電池以6.5A的電流充電時(shí)的電壓狀態(tài)，B段顯示電池以13A的電流充電時(shí)的電壓狀態(tài)，C段顯示電池以26A的電流充電時(shí)的電壓狀態(tài)，D段顯示電池以52A的電流充電時(shí)的電壓狀態(tài)。
由圖可知，隨著充電電流的增大，電壓的增量變大，而電池的電容消失的時(shí)間則變短。
如圖5所示，如果電池從8.246V的電壓充電，由于電池的電容，電池的電壓會(huì)急速增大到8.315V，并逐漸增大到8.325V、8.335V、8.345V。
BMS40統(tǒng)計(jì)出在預(yù)定電壓范圍內(nèi)電池電壓被檢測(cè)的次數(shù)，其結(jié)果如圖6所示。
在8.315V的統(tǒng)計(jì)次數(shù)為0，在8.325V的統(tǒng)計(jì)次數(shù)為5。電池電壓在充電開始后0.57秒達(dá)到8.335V，而在8.335V的統(tǒng)計(jì)次數(shù)約為27次，在8.345V的統(tǒng)計(jì)次數(shù)約為180次。
統(tǒng)計(jì)次數(shù)的變化與電壓變化的比值被計(jì)算出來(lái)，其結(jié)果如圖7所示。
然后，確定所計(jì)算出的比值的第一峰值點(diǎn)，第一峰值是在8.335V處，而該點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圖6中統(tǒng)計(jì)次數(shù)曲線上的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
已經(jīng)確定電容在第一峰值后消失。因而，BMS40檢測(cè)電池的電壓，以計(jì)算充電狀態(tài)、負(fù)載的電流限制以及提供給負(fù)載的可用電壓。
如上所述，通過確定充、放電過程中電池電容消失的點(diǎn)，基于電池電壓的控制會(huì)變得更加安全可靠。
雖然，以上我們以較佳實(shí)施例詳細(xì)說明了本發(fā)明，但顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種確定電池有效電壓的方法，其特征在于，該方法包括以預(yù)定的時(shí)間間隔檢測(cè)電池電壓；統(tǒng)計(jì)在預(yù)定電壓范圍內(nèi)檢測(cè)電壓的次數(shù)；計(jì)算出統(tǒng)計(jì)次數(shù)的變化與電池電壓變化的比值；確定所計(jì)算的比值的第一峰值點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括確定第一峰值點(diǎn)作為電池電容消失的點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一峰值點(diǎn)被用作負(fù)載功率控制的基準(zhǔn)點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一峰值點(diǎn)被用作推算充、放電狀態(tài)、電壓限制以及可用電壓的基準(zhǔn)點(diǎn)。
全文摘要
一種確定電池有效電壓的方法，包括以預(yù)定的時(shí)間間隔檢測(cè)電池電壓；統(tǒng)計(jì)在預(yù)定電壓范圍內(nèi)檢測(cè)電壓的次數(shù)；計(jì)算出統(tǒng)計(jì)次數(shù)的變化與電池電壓變化的比值；確定所計(jì)算的比值的第一峰值點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/36GK1442702SQ0214255
公開日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月6日
發(fā)明者樸善淳 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社