估算电池soc的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种估算电池的充电状态（S0C:stateofcharge)的方法及系统，并 且更具体地，设及一种通过电池的满充电容量（FCC:化11chargecapacity)来估算二次电 池的充电状态（SOC)的方法，该方法包括测量电池的电压和电流，使用电池在特定时间期 间的电压变化及电流积分从而计算FCC，使用所计算的FCC和所测量的电压及电流来估算 直到电池被完全放电为止剩余的时间W计算自放电率，计算电池的每一充电循环的容量劣 化率，并且使用所计算的自放电率和所计算的容量劣化率来校正FCCW估算电池的S0C。
【背景技术】
[0002] 近期，可充电和放电的二次电池已经被广泛地用作用于无线移动装置、辅助电源 装置等中的能量源。二次电池作为被开发W解决由使用化石燃料的汽油或柴油车辆所 引起的诸如空气污染的问题的电动车巧V)、混合动力车辆化EV)、插电式混合动力车辆 (plug-in肥V)等的能量源，已经受到了很多的关注。
[0003] 鉴于二次电池应用于多种移动或可携带装置上，并且其可使用时间有限，因此确 定二次电池SOC的正确信息是非常重要的。对于使用装置的用户来说，SOC是非常重要的 信息，因为该SOC用作该二次电池能够使用多久的度量。通常安装有二次电池的例如笔记 本电脑、移动电话的装置或车辆估算二次电池的S0C、由所估算的SOC确定诸如该二次电池 的可使用时间或容量的信息，并且将所确定的信息提供给用户。
[0004] 二次电池的SOC通常W该二次电池剩余容量相对于满充电容量（FCC)的百分比的 形式表示。为估算二次电池的SOC可使用多种方法，并且一种典型的方法是使用电流积分 来估算S0C。在电流积分方法中，积分二次电池的输入/输出电流，并且该电池的SOC是通 过从最初容量中减去该积分而获得的。
[0005] 虽然电流积分的方法在最初循环中得到相对准确的S0C，电流积分方法的准确性 会随使用充电循环计数的增加而降低，运是由于发生SOC下降现象，其中在放电结束附近 SOC快速地降低。因此，该二次电池使用越久，在放电结束附近SOC下降越快。如果在运种 情况下直接使用电流积分方法，由于SOC下降现象，在放电结束附近是无法正确地估算SOC 的。因此，尽管SOC比预期地更迅速地降低，减少了该二次电池的可使用时间，但用户可能 并不知道减少的可使用时间，并且未能正确应对该二次电池的完全放电状态。运对用户来 说很不方便。
[0006] 因此，需要提供能够从根本上解决运个问题的对二次电池剩余容量（SOC)的估算 方法和系统。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[000引因此，已经提出本发明W解决尚未解决的上述和其他问题。
[0009] 由于认真的研究和各种实验，本发明人已经开发出一种电池SOC估算方法和系 统，其中如下文所描述，二次电池的剩余容量（SOC)通过额外计算该电池的容量劣化率而 更新，从而精确地测量该电池的S0C。已经基于该开发完成本发明。
[0010] 因此，本发明的目标是提供一种电池SOC估算方法和系统，其中即使SOC在该二次 电池的放电结束附近已经快速下降，该二次电池的SOC也可W通过将SOC与容量劣化率相 乘而得W校正，使得对该电池的SOC可W准确地估算，因此向用户提供准确的SOC信息。 W11] 技术方案
[0012] 根据本发明，上述及其它目标可W通过提供一种使用电池的满充电容量（FCC)估 算二次电池的充电状态（SOC)的方法而完成，该方法包括（SI)测量电池的电压和电流， (S2)使用在特定时间期间电池的电压变化和电流积分而计算FCC，（S3)使用计算的FCC和 测量的电压及电流计算自放电率W估算直到该电池被完全放电为止剩余的时间，（S4)计算 电池的每一充电循环的容量劣化率，W及（S5)使用直到所述电池被完全放电为止的计算 的自放电率和计算的容量劣化率来校正FCCW估算电池的S0C。
[0013] 根据本发明，在特定时间期间（例如，电池在充电后放电的时间段期间），自放电 率被校正，并且容量劣化率被更新，W估算电池的FCC，进而估算出电池的正确S0C。
[0014] 在优选的实施例中，步骤S2到S5是通过电池管理系统度M巧完成的。
[0015] 更优选地，步骤S5包括根据W下表达式校正FCC:
[0016] FCC(新）=(计算的FCC)*(单元自放电率）*(每循环容量劣化率）
[0017] 其中，单元自放电率和每循环容量劣化率分别代表自放电率和容量劣化率。
[001引 自放电率可W根据W下表达式计算：
[0019] 自放电率=1-灯巧2*t_y2巧3*t_y3巧4*t_y4) * (并联的单元的数量/设计 容量）
[0020] 在此处，自放电率值Y1、Y2、Y3和Y4可W参考该特定电压和该特定溫度而设定。 例如，该特定电压和该特定溫度可W在3. 8V到4. 5V和30°C到50°C的范围内被分别确定。 图1示出其中该特定电压和该特定溫度被分别设定为4.IV和40°C的示例。
[0021] 容量劣化率（每循环容量劣化率）可W根据W下表达式计算：
[0022] 容量劣化率=l-(Cl*cyclel+C2*cycle化C3*cycle3+C4*cycle4)*(并联的单元 的数量/设计容量）。
[0023] 在此处，容量劣化率值C1、C2、C3和C4可W参考该特定时间段和特定溫度而设定。 例如，该特定时间段和该特定溫度可W在50到150天和30°C到50°C的范围内被分别确定。 图2示出其中该特定时间段和该特定溫度可W分别设定为90天和40°C的示例。
[0024] 更优选的，容量劣化率的计算包括：在当FCC已经被充电到85%或更高时，Cl到 C4状态区域被确定后，设定cyclel至cycle4。具体地，容量劣化率的计算可W包括在电池 被充电到85%或更高后确定电池所在的Cl到C4状态区域中的一个、确定与所确定的区域 相对应的容量劣化率值，并且将所确定的容量劣化率值与所确定的区域内的充电循环的数 量相乘。 阳0巧]FCC可W在电池被完全充电后更新（update),并且可W在电池被完全充电后、当 电池被最初使用时、或当电池已经达到最低校正点时立即被重置（reset)。
[0026] 本发明还提供一种包括该电池SOC估算方法的二次电池SOC估算系统，和一种包 括该SOC估算系统的二次电池。
[0027] 该二次电池可W是包括单一电池单元的单元电池，或可W是由两个或更多个电池 单元组装的组装电池。二次电池并不限于特定名称。二次电池的类型并不受特别限制。优 选地，二次电池为裡二次电池。
[0028] 包括裡二次电池的二次电池的构造、结构和制造对于本领域技术人员来说显而易 见，因此此处省略了详细的描述。
[0029] 二次电池可W用于例如移动电话或笔记本的小型装置的驱动源或动力源。二次电 池还可W用于例如电动车巧V)、混合动力车辆（肥V)，插电式混合动力车辆（P肥V)等大型 装置的驱动源或动力源。
[0030] 上述装置对于本领域技术人员来说是公知常识，因此此处省略详细的描写。
【附图说明】
[0031] 根据W下详细描述并结合附图，将更清晰地理解本发明的上述及其他目的、特征 W及其他优点。
[0032]图1是示出根据本发明的实施例的电池单元的自放电特性的图；
[0033] 图2是示出根据本发明的实施例的每个循环的电池单元的容量劣化的图；
[0034] 图3示出根据本发明的一个实施例的重置FCC的时间的图；
[0035] 图4是示出根据本发明的一个实施例的电池单元中的电荷（或能量）存储量的 图；化及
[0036] 图5是示出根据本发明的一个实施例的电池单元中的电荷（或能量）存储量的估 算的图。
[0037] 优选实施方式
[0038] 现在，本发明的实施例将参考附图进行详细描述。但是，应当注意实施例的描述是 为更好理解本发明而提供的，并非用于限制本发明的保护范围。
[0039] 图1是示出根据本发明的实施例的电池单元的自放电特性的示意图，而图2是示 出根据本发明的实施例的