专利名称：使用荷电状态进行平衡电池电量的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用电池的荷电状态(state-of-charge，SOC)来平衡电池的电量的方法及系统，尤其涉及一种在多电池组中，平衡电池组中各电池的电量的方法及系统。
背景技术：
电池目前广泛地被应用于各种电子装置及电器中。在对多电池组的可重复充电的应用中，经常需要在电池组中进行电量平衡或均衡。例如，串联形态的多电池组经常需进行电量平衡或均衡。电池被配置为串联形态从而以合理的电流源/漏来达到较高的功率水平。串联的高电压使得低电流具有相同的功率水平。一般而言，现有技术中的术语“平衡”(balancing)或“均衡”(equalizing)是指将所有电池的终端电压(terminal voltage)调整至固定电平的过程。
经一段时间的使用后，多电池组的各电池将“失去平衡”，即各电池所具有的库仑效率(Coulombic efficiencies)及容量(capacities)在它们各自变化中具有微小差异，这使得当多电池组工作时，各电池的荷电状态(SOC)便开始相互偏移。不幸地，若此多电池组其中的一个或多个电池的荷电状态(SOC)远低于其余电池的荷电状态(SOC)时，此多电池组的放电能力(discharge ability)便受到限制；而若此多电池组其中的一个或多个电池的荷电状态(SOC)远高于其余电池的荷电状态(SOC)时，此多电池组的充电能力(charge ability)也会受到限制。在极端的情况中，当其中一个电池的荷电状态(SOC)位于下限(low SOC limit)且另一个电池的荷电状态(SOC)位于上限(high SOClimit)时，即便此多电池组的其余电池的荷电状态(SOC)仍位于中间值，此多电池组仍无法充电及放电。此时，可通过对荷电状态(SOC)过低的电池进行“加压”(单独向该电池中加入电荷)，对荷电状态(SOC)过高的电池进行“消耗”或“分流”(单独地消耗此电池的电荷)，或“转移”(使电荷从其中一个电池流动至另外的电池)的方法来对此多电池组进行电量平衡或均衡。
在某些应用中，例如此多电池组经过一长时间的放电后再进行完全充电(complete charge)，对该多电池组的电量平衡的仅发生在充电过程(charge process)的停止充电点(end-of-charge point)附近，并持续进行直到此多电池组的各电池电量完全平衡。但其他应用要求此多电池组必须连续地进行部分充电(partial-charge)、部分放电(partial-discharge)，因此此多电池组的电量平衡必须在此多电池组工作时进行，使电池组中的各电池的荷电量朝完全平衡方向持续调整。随之而来的问题在于，电量平衡可能会在各电池仅接近平衡状态时便先行停止而当各电池明显地失去平衡时，才会再度开始进行电量平衡。
在现有技术中，一般仅以电池电压为基准，判断哪一个电池的荷电状态(SOC)需要被调整，以使整个多电池组达到平衡状态。当所有电池皆具有相同电压时或当各电池电压的差值在特定的误差范围之内时，此多电池组则被认为是处于平衡状态。若其中一个电池的电压过高，则必须从此电池中移除电荷，若其中一个电池的电压过低，则必须将电荷添加到此电池中。目前已有多种电子装置可进行电量平衡，不管是自动进行或由微处理器控制。其包括转移电荷、消耗电荷，以及加入电荷。转移电荷是将电荷从一个或多个电压过高的电池转移至一个或多个电压过低的电池，可使用开关电容或基于变压器线圈的能量转移方法进行该电荷转移。消耗电荷是将电荷从电压过高的电池中移出(如借由开关电阻)。加入电荷则是将电荷从外部电源(externalsource)或多电池组添加至电压过低的电池中(如借由一直流-直流变压器)。这种利用各电池的电压作为启动电量平衡动作的指标，来控制何时进行电量平衡的方法，具有无法使此多电池组达到其最佳效能的缺点。
由于电量平衡的目的在于使此多电池组处于电荷饱和及可随时为放电提供能量的状态，所以需要一种改进的电量平衡方法，即通过加入电荷、消耗电荷或转移电荷的手段使各电池达成电量平衡，且使多电池组达到最佳的使用状态。
发明内容
为达到上述要求和解决前述的问题，本发明公开一种平衡电池电量的装置及方法的各种实施例。如，本发明公开的一示例实施例是提供一种平衡电池组的电池电量的方法，包括确定多个电池的每个电池的荷电状态；依据各电池所具有的荷电状态，将各电池排序；以及根据前述的排序来平衡各电池的电量。
在另一示例实施例中，公开了一种平衡电池组的电池电量的方法，包括确定多个电池中的每个电池的荷电状态；确定多个电池中的每个电池的充电容量和放电容量的至少其一；以及当下列状况其中之一发生时，平衡多个电池中的一个或多个电池的电量至少一个电池的可充电容量低于另一个电池的可充电容量的值达到阈值时，及至少一个电池的可放电容量低于另一个电池的可放电容量的值达到阈值时。
这里的另一示例实施例中公开了一种平衡电池组的电池电量的系统，包括具有多个电池的电池组；与多个电池的至少二个电池工作通信的传感器，以确定至少二个电池的么个电池的荷电状态；以及与此传感器及多个电池工作通信的控制器。该控制器依据多个电池中的每个电池的荷电状态，来平衡多个电池中的至少二个电池中的每个的电量。
这里的另一示例实施例中还公开了一种平衡电池组的电池电量的系统，包括用于确定多个电池中的每个电池的荷电状态的装置；用于确定多个电池中的每个电池的充电容量及放电容量中的至少其一的装置；以及当下列状况中至少其一发生时，平衡多个电池中的一个或多个电池的电量的装置至少一个电池的可充电容量低于另一电池的可充电容量的值达到阈值时，及至少一个电池的可放电容量低于另一电池的可放电容量的值达阈值时。
这里的另一示例实施例中也公开了一种由机器可读取的计算机程序码编码的存储介质，其中此存储介质包括用于指示计算机执行平衡电池组的电池电量的方法的指令。
此外，在另一示例实施例中公开了存储于计算机计算机可读介质的计算机数据信号，其中此计算机数据信号计算机包括指示计算机执行平衡电池组的电池电量的方法的指令。计算机。
本发明的这些和其他特征、方面和优点可参照下面的说明书、附加权利要求和附图更容易地被理解，其中相同的元件使用相似的标号图1描述了根据本发明示例实施例的用于电池电量平衡的示例系统。
图2是示出根据本发明示例实施例的示例方法的流程图。
图3是示出根据本发明示例实施例的另一示例方法的流程图。
具体实施例方式
这里在一个或多个示例实施例中公开了一种利用荷电状态(SOC)进行电池组电量平衡的系统与方法。具体地，通过使用电池电压以外的信息信息，如各电池的荷电状态(SOC)估算值、各电池的容量和/或库仑效率，来进行电池组电量平衡。在另一示例实施例中，利用标准卡尔曼滤波算法(standard Kalman filtering)，或双卡尔曼滤波算法(dual Kalman filtering)，或标准扩展卡尔曼滤波算法(standardextended Kalman filtering)，或双扩展卡尔曼滤波算法(dual extendedKalman filtering)来估算各电池的荷电状态(SOC)，提升平衡电池电压以最大化多电池组的充电及放电效能。
图1示出根据本发明的示例实施例的电池电量平衡系统10的元件。电化学电池组20包括多个电池22，例如，电池与负载电路30连接。例如，负载电路30可以是电动车(Electric Vehicle，EV)或是复合式电动车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)。还具有用于确定荷电状态(SOC)的装置40。荷电状态(SOC)确定装置40可包括(但不限定于)由电压传感器42构成的装置，以测量电池终端电压，如伏特计等，而使用电流传感器44测量电池的电流，如安培计等。可选地，可使用温度传感器46测量电池的温度，如温度计。在某些电池种类中，也可设置压力计及/或阻抗计48(impedance sensor)。可视需要设置各种传感器，来测量电池的各项状态及性质。且所得到的电压、电流、温度及其他电池性能的测量值经由一计算电路50(如处理器或计算机)处理，其估算电池的状态和参数。其可包括并控制用于操作电池组20中各电池22的电荷数量加减的电量平衡装置60。此系统可另外包括存储介质52，其包括普通技术人员公知的任何计算机可用存储介质计算机存储介质。此存储介质存储介质可通过各种方式，包括(但不限定于)传播信号54与计算电路50进行工作通信。
为了执行上述功能及所需的处理与运算(如这里所述的电池的电量平衡，等)，计算电路50可包括(但不限定于)一个或多个微处理器、一个或多个门阵列(gate array)、定制逻辑元件(custom logic)、一个或多个计算机(computer)、内存(memory)、存储器(storage)、一个或多个寄存器(register)、计时器(timing)、一个或多个中断(interrupt)、通信接口通信接口(communication interface)、输入/输出信号接口(input/output signal interfaces)，或任何包括至少一个以上前述的元件组合。计算电路50也可包括输入/输出信号滤波器(signalfilter)等，以准确地采样及转换或获取来自于通信接口及输入单元(inputs)的信号。至于计算电路50其余的功能及相关的某些过程，将于后文详细地叙述。
本发明的一个或多个实施例可作为新的或更新的在计算电路50中及/或其他处理控制器(process controller)中使用的固件和软件。软件的功能可包括(但不限定于)固件，并可在硬件、软件及前述两者的组合中执行。因此本发明的一项优势即是不但可运用于全新的处理系统，其也可应用于既有的系统，以充电与控制电化学电池(electrochemical cell)。
图2示出电池电量平衡的方法。在示例实施例中，确定需要进行电量平衡电池，以使电池组可提供最大的能量。在此示例实施例中，确定电池组的每一个电池的荷电状态(SOC)，且依照各电池所具有的荷电状态SOC对电池排序(rank)。接着，基于该电池排序，进行电量平衡过程。在步骤101中，确认各电池的荷电状态(SOC)，而在某些情况下中，该确认荷电状态(SOC)的过程持续地进行。当确认各电池的荷电状态(SOC)后，便在步骤102中，依照各电池所具有的荷电状态SOC对各电池排序(rank)。在步骤103中，依照前述的电池排序，进行各电池之间的电量平衡。如通过加入电荷、消耗电荷、转移电荷或任何适用的能量转移方法进行电量平衡。判断是否进行电量平衡的标准是电池的荷电状态(SOC)，而不是现有技术依据的电压。另外，是否充分达到电量平衡通过电池的荷电状态(SOC)的确定值来判断。
当可得到荷电状态(SOC)的误差边界值(error bounds)时，这些误差边界值可做为判断何时该停止电量平衡程序的依据。举例来说，当使用某些类型的卡尔曼滤波(Kalman filtering)，如扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter)，以估计荷电状态值时，则误差边界值可被计算为荷电状态值的估计误差协方差(estimation error covariance)的函数。在示例中，当荷电状态(SOC)的最大值与最小值的差值落于荷电状态(SOC)的误差边界值的函数中时，电量平衡的程序便可停止。
此外，当同一个电池同时被判断需增加电荷及减少电荷时，这表示无论当此电池的荷电状态(SOC)是否改变，此电池的供电效率已有限制，所以可停止此电池的电量平衡过程。
图3示出另一实施例的方法的流程图。在执行本发明的实施例的电池组中，设该电池组包括k个以串联方式连接的电池(或由并联电池所构成的模组)。在步骤201中，各电池(由并联电池所构成的模组)的荷电状态(SOC)分别由已知装置确定，并分别记录为zk(t)，其中t代表时间。
有许多已有的方法来估算电池的荷电状态。荷电状态值(SOC)通常以百分比表示，其显示电池目前可使用的电量的比例。目前已有许多种可估计电池的荷电状态(SOC)的方法，如放电测试(dischargetest)、安培小时计算(ampere-hour counting)(即库仑计算)、电解质测量、开放回路电压测量、线性及非线性回路模型、阻抗分析(impedance spectroscopy)、内电阻测量、coup de fouet及卡尔曼滤波的某些形式。而这些方法都各自具有其优点及应用限制。
另一种常被应用于确定一电池的荷电状态(SOC)的方法则被记载于授予Plett美国专利第6,534,954号中，其内容在此作为参考资料。同样地，另一类似的确定电池的荷电状态(SOC)的方法被记载于美国专利第XX/XXX,XXX号申请案中，此案的申请人案号为No.CPI-8，专利律师的案号为No.LGC-0006，同样授予Plett，其内容在此作为参考资料。在这些示例中，滤波器，优选为卡尔曼滤波器(Kalman filter)，通过运用已知的电池动力学的数学模型及测量到的电池电压、电池电流及电池温度，被用于估计电池的荷电状态(SOC)。这些方式的优点在于直接估算电池的状态值(state value)，而电池的荷电状态(SOC)为这些状态值中的至少其一。此外，由于这些方法可促进确立电量平衡的最终状态(termination conditions)，从而改进了这里公开的示例实施例的电池电量平衡的方法。
在一个示例实施例中，操作范围的设计限制使得电池的荷电状态(SOC)zk(t)维持在zmin≤zk(t)≤zmax的范围中，其中zmin及zmax可为常数或其他变量(如温度)的函数。此外，当没有前述的操作范围限制时，可将zmin及zmax分别设定为zmin＝0％及zmax＝100％。
回到图2，在步骤202中，对于各电池k的荷电状态(SOC)zk(t)，电池可接受的而使其电荷量达到电荷量上限(upper limit)的电荷量(以安培-小时形式表示)，代表此电池此时的可充电容量(charge capacity)，而此电池可释放的而使其电荷量降低至电荷量下限的电荷量，代表此电池此时的可放电容量(discharge capacity)。电池所具有的电荷量与其上限电荷量的差值(当前可充电容量)可表示如下Ckcharge(t)=(zmax-zk(t))Ck/ηk---(1)]]>而电池所具有的电荷量与其下限电荷量的差值(以安培-小时形式表示)(当前可放电容量)，则可表示如下Ckdischarge(t)=(zk(t)-zmin)Ck---(2)]]>其中，Ck为电池k的电荷容量，其单位为安培-小时，而ηk为电池k的库仑效率(Coulombic efficiency)。如果在步骤203中，所有电池均具有相等的可充电容量Ckcharge(t)时(或皆位于特定的阈值范围中，如相互差异值在5％以内)，则在步骤204中，便没有任何电池会限制电池组的充电容量，且各电池之间并不需进行电量平衡。同样地，当所有的电池均具有相同的可放电容量Ckdischarge(t)(或位于特定的阈值范围中)，则在步骤204中，便没有任何电池会限制电池组的放电容量，且各电池之间也不需进行电量平衡。需要注意，不论将可充电容量(charge distance)、可放电容量(discharge distance)或两者同时运用于本发明的示例实施例，皆未脱离本发明的范围。
然而，当至少一个电池所具有的可充电容量Ckcharge(t)低于其余电池的可充电容量的值达到阈值时，此至少一个电池便会限制电池组的充电容量，所以在各电池之间，需要进行电量平衡。同样地，当至少一个电池所具有可放电容量Ckdischarge(t)低于其余电池的可放电容量(或超出可接受的相似值的阈值范围)时，此至少一个电池便会限制电池组的释放给负载的电荷，所以在各电池之间，需要进行电量平衡。
当需要进行电量平衡时，信息“容量(distance)”信息被用于在步骤205中，判断哪一个电池需进行电量平衡动作，接着并于步骤206中按下述示例方法进行电量平衡1.计算各电池所具有的Ckdischarge(t)(可放电容量)，且按照计算所得的Ckdischarge(t)将各电池自小至大排列。接着，电池组的各电池便依据前述的排列顺序的“反向”(即由大至小)依序(通过放电、电荷转移或能量变换的方式)进行放电动作，即具有最小的Ckdischarge(t)的电池最后才进行放电动作。
2.计算各电池所具有的Ckcharge(t)(可充电容量)，且按照计算所得的Ckcharge(t)将各电池自小至大排列。接着，电池组的各电池便依据前述的排列顺序的“反向”(即由大至小)依序(通过加入电荷、电荷转移或能量变换的方式)进行充电动作，即具有最小的Ckcharge(t)的电池最后才进行充电动作。
3.当可进行电荷转移时，电荷是由具有最小Ckcharge(t)(可充电容量)的电池转移到具有最小Ckdischarge(t)(可放电容量)的电池，其次再由具有次小Ckcharge(t)(可充电容量)的电池转移到具有次小Ckdischarge(t)(可放电容量)的电池，以对应的值的大小的反序进行下去。
如果可获得荷电状态(SOC)的误差边界值(error bounds)时，这些误差边界值可做为判断何时该停止电量平衡的依据。举例来说，当使用某些类型的卡尔曼滤波法(Kalman filtering)(如卡尔曼滤波器(Kalman filter)、扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter)等)来估计荷电状态值时，则误差边界值可被计算为荷电状态的估算值的误差协方差的函数。在示例实施例中，当电池组所具有的可放电容量Ckdischarge(t)的最大值与最小值之间的差值及其所具有的可充电容量Ckcharge(t)的最大值与最小值之间的差值落于荷电状态(SOC)的误差边界值的函数中时，电量平衡便可停止。另外，当同一个电池同时被判断需增加电荷及减少电荷时，这表示无论当此电池的荷电状态(SOC)是否改变，此电池的供电效率已受限制，所以可停止此电池的电量平衡。
当无法得知各电池单独的容量信息(如可充电容量或可放电容量)时，则可使用标准容量Cn(nominal capacity)代替前述的容量信息。同样地，当无法得知各电池单独的库仑效率信息时，则可使用一标准效率ηk(nominal efficiency)代替前述的库仑效率信息。随后，再依据上述的步骤进行SOC电量平衡。
整体来说，本发明的各实施例公开了各种用以确定在电池组中(由多个互相串联连接的电池或模块构成)，哪些个电池需进行电量平衡的方法。而其中部分本发明的实施例所公开的方法，不仅平衡电池的电压，也可使电池组的效能最佳化。本发明部分示例实施例内容包含各电池容量及库仑效率的信息。当电池组中的电池经过一段时间的运作后，各个电池具有的特性便会逐渐改变而彼此相异，因此应用本发明的实施例所公开的方法可以改进电池组长期使用时的性能。本发明的实施例公开了多种可连续地使多个互相串联连接的电池进行电量平衡的方法。一个示例是应用于复合式电动车(Hybrid Electric Vhicle，HEV)的电池组。需注意的是，本发明所公开的内容并不仅限于前述的电动车辆中的应用，而可广泛地应用于任何需要进行电池的电量平衡的场合。
本发明所公开的方法可应用于计算机计算机执行过程和执行这些过程的装置中。此方法也可以含有指令的计算机程序代码的形式实施，其位于存储介质52(如软盘、光盘、硬盘、或任何其他可被计算机读取的存储介质)，其中，当计算机读取此计算机程序代码并执行此计算机程序代码时，此计算机便成为可执行此方法的设备。此外，本发明所公开的方法可以计算机程序代码形式来实施，不论是被存储于存储介质，被计算机读取及/或被执行，或以数据信号54传送调制载波或不传送调制载波的形式，经由传输介质传输，如电线、电缆、光纤或经由电磁辐射的形式，其中当计算机读取此计算机程序代码并执行此计算机程序代码时，此计算机便成为可执行此方法的设备。当在通用微处理器上执行时，此计算机程序代码片段会指示此微处理器创建特定的逻辑电路(logic circuit)。
除了特别注明以外，本说明书所使用的表示相似元件的第一和第二或其他类似的标号并不限定于或指示任何特定的顺序，除非另外说明。
尽管本发明参考示例实施例进行说明，但是本领域普通技术人员可以理解可进行各种改变，并且可用等价物代替其中的元件，而不脱离本发明的范围。此外，可对特定情况和材料对本发明的使用进行适应性修改，而不脱离其实质范围。因此，本发明目的不是将其限制于作为执行本发明的最佳实施例公开的特定实施例，而是包括落入附加的权利要求范围的所有实施例。
权利要求
1.一种电池组的电池电量平衡的方法，包括下列步骤确定多个电池中的每个电池的荷电状态；确定所述多个电池中的每个电池的可充电容量及可放电容量中的至少其一；以及当下列状况其中之一发生时，平衡所述多个电池中的一个或多个电池的电量所述多个电池中的至少一个电池的可充电容量低于该所述多个电池中的的另一个电池的可充电容量的值达到选定阈值时；及所述多个电池中的至少一个电池的可放电容量低于该所述多个电池中的的另一个电池的可放电容量的值达到选定阈值时。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过计算所述每个电池的荷电状态的选定最大值与所述每个电池的荷电状态当前值之间的差值来确定所述可充电容量。
3.如权利要求2所述的方法，其中进一步通过将所述差值乘以所述每个电池的总容量来确定所述可充电容量。
4.如权利要求3所述的方法，其中进一步通过计算库仑效率来确定所述可充电容量。
5.如权利要求2所述的方法，其中进一步通过将所述差值乘以所述每个电池的标准容量来确定所述可充电容量。
6.如权利要求5所述的方法，其中进一步通过计算库仑效率来确定所述可充电容量。
7.如权利要求2所述的方法，其中通过使其可充电容量低于所述多个电池中的选定电池的可充电容量的值达到选定阈值的所述多个电池中的一个或多个电池的电荷量减少，来执行所述平衡。
8.如权利要求7所述的方法，其中通过根据可充电容量对所述多个电池进行排序，来确定其可充电容量低于所述多个电池中的选定电池的可充电容量的值达到选定阈值的所述多个电池中的一个或多个电池。
9.如权利要求1所述的方法，其中通过计算所述每个电池的荷电状态的选定最小值与所述每个电池的荷电状态当前值之间的差值来确定所述可放电容量。
10.如权利要求9所述的方法，其中进一步通过将所述差值乘以所述每个电池的总容量来确定所述可放电容量。
11.如权利要求9所述的方法，其中进一步通过将所述差值乘以所述每个电池的标准容量来确定所述可放电容量。
12.如权利要求9所述的方法，其中通过向其可放电容量低于所述多个电池中的选定电池的可放电容量的值达到选定阈值的所述多个电池中的一个或多个电池增加电荷，来执行所述平衡。
13.如权利要求12所述的方法，其中通过根据可放电容量对所述多个电池进行排序，来确定其可放电容量低于所述多个电池中的选定电池的可放电容量的值达到选定阈值的所述多个电池中的一个或多个电池。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述电量平衡可通过将电荷从所述多个电池中的第一或多个电池转移到另一个或多个电池来进行。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述电量平衡仅当所述多个电池的选定荷电状态最大值与选定荷电状态最小值之间的差值达到或超过选定阈值时才进行。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述荷电状态的值是通过卡尔曼滤波器、双卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器及双扩展卡尔曼滤波器中的至少其一计算出。
17.如权利要求1所述的方法，其中所述电量平衡仅当一选定荷电状态估计值位于另一选定荷电状态估计值的误差边界之外达到超过选定阈值时才进行。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述电量平衡在当一选定荷电状态估计值位于于另一选定荷电状态估计值的误差边界之外达到超过选定阈值时才进行，其中所述误差边界是利用一荷电状态估算值的误差协方差估计值计算的。
19.如权利要求1所述的方法，其中当选定可放电容量最大值与选定可放电容量最小值之间的差值及选定可充电容量最大值与选定可充电容量最小值之间的差值落在选定阈值范围内时，所述电量平衡停止。
20.如权利要求1所述的方法，其中当电池同时被判断需要增加电荷及减少电荷时，所述电量平衡停止。
21.一种电池组的电池电量平衡的方法，包括下列步骤确定多个电池中的每个电池的荷电状态；依据电池分别具有的荷电状态，对所述多个电池进行排序；以及依据所述排序，平衡所述多个电池的电池电量。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述荷电状态是以卡尔曼滤波法进行计算。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述荷电状态是以扩展卡尔曼滤波器进行计算。
24.如权利要求22所述的方法，其中平衡电量的步骤仅当所述多个电池的选定荷电状态最大值与选定荷电状态最小值之间的差值达到或超过选定阈值时才进行。
25.一种平衡电池组的电池电量的系统，包括具有多个电池的电池组；传感器，该传感器与所述多个电池的至少两个电池相连接，以确定所述至少二个电池的中的每个电池的荷电状态；以及控制器，该控制器是与所述传感器及所述多个电池相连接；其中，所述控制器依据所述多个电池中的每个电池的荷电状态，来平衡所述多个电池的至少两个电池的电池电量。
26.如权利要求25所述的系统，其中该系统进一步包括连接于所述多个电池及所述控制器的设备，用于平衡所述多个电池的至少两个电池的电量。
27.如权利要求25所述的系统，其中该系统进一步包括所述控制器，以确定所述多个电池中的每个电池的充电容量及放电容量中的至少其一；以及当下列状况其中之一发生时，平衡所述多个电池的一个或多个电池的电量；所述多个电池中的至少一个电池的可充电容量低于所述多个电池中的另一个电池的可充电容量的值达到选定阈值时，及所述多个电池中的至少一个电池的可放电容量低于所述多个电池中的另一个电池的可放电容量的值达到选定阈值时。
28.如权利要求27所述的系统，其中通过计算所述每个电池的荷电状态的选定最大值与所述每个电池的荷电状态当前值之间的差值来确定所述可充电容量。
29.如权利要求28所述的系统，其中进一步通过将所述差值乘以所述每个电池的总容量来确定所述可充电容量。
30.如权利要求29所述的系统，其中进一步通过计算库仑效率来确定所述可充电容量。
31.如权利要求27所述的系统，其中进一步通过将所述差值乘以所述每个电池的标准容量来确定所述可充电容量。
32.如权利要求31所述的系统，其中进一步通过计算库仑效率来确定所述可充电容量。
33.如权利要求25所述的系统，其中通过使其可充电容量低于所述多个电池中的选定电池的可充电容量的值达到选定阈值的所述多个电池中的一个或多个电池的电荷量减少，来执行所述平衡。
34.如权利要求33所述的系统，其中通过根据可充电容量对所述多个电池进行排序，来确定其可充电容量低于所述多个电池中的选定电池的可充电容量的值达到选定阈值的所述多个电池中的一个或多个电池。
35.如权利要求25所述的系统，其中通过计算所述至少一个电池的荷电状态当前值与所述每个电池的荷电状态的选定最小值之间的差值来确定所述可放电容量。
36.如权利要求35所述的系统，其中进一步通过将所述差值乘以所述每个电池的总容量来确定所述可放电容量。
37.如权利要求35所述的系统，其中进一步通过将所述差值乘以所述每个电池的标准容量来确定所述可放电容量。
38.如权利要求35所述的系统，其中通过向其可放电容量低于所述多个电池中的选定电池的可放电容量的值达到选定阈值的所述多个电池中的一个或多个电池增加电荷，来执行所述平衡。
39.如权利要求38所述的系统，其中通过根据可放电容量对所述多个电池进行排序，来确定其可放电容量低于所述多个电池中的选定电池的可放电容量的值达到选定阈值的所述多个电池中的一个或多个电池来进行。
40.如权利要求25所述的系统，其中所述电量平衡可通过将电荷从所述多个电池中的第一或多个电池转移到另一个或多个电池。
41.如权利要求25所述的系统，其中所述电量平衡仅当所述多个电池的选定荷电状态最大值与选定荷电状态最小值之间的差值达到或超过选定阈值时才进行。
42.如权利要求25所述的系统，其中所述荷电状态的值是通过卡尔曼滤波器、双卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器及双扩展卡尔曼滤波器中的至少其一计算出。
43.如权利要求25所述的系统，其中所述电量平衡仅当选定的荷电状态估计值位于另一选定的荷电状态估计值的误差边界之外达到超过选定阈值时才进行。
44.如权利要求43所述的系统，其中所述电量平衡在当选定荷电状态估计值位于于另一选定荷电状态估计值的误差边界之外达到超过选定阈值时才进行，其中所述误差边界是运用一荷电状态估算值的误差协方差估计值计算的。
45.如权利要求25所述的系统，其中当选定可放电容量最大值与选定可放电容量最小值之间的差值及选定可充电容量最大值与选定可充电容量最小值之间的差值落在选定阈值范围内时，所述电量平衡停止。
46.如权利要求25所述的系统，其中当电池同时被判断需要增加电荷及减少电荷时，所述电量平衡停止。
47.一种平衡电池组的电池电量的系统，包括用于确定所述多个电池中的每个电池的荷电状态的装置；用于确定所述多个电池中的每个电池的的充电容量及放电容量中的至少其一的装置；以及当下列状况其中之一发生时，用于平衡所述多个电池中的每个电池的电量的装置；所述多个电池中的至少一个电池的可充电容量低于所述多个电池中的另一个电池的可充电容量的值达到选定阈值时，及所述多个电池中的至少一个电池的可放电容量低于所述多个电池中的另一个电池的可放电容量的值达到选定阈值时。
48.一种编码有计算机可读计算机程序代码的存储介质，其中所述存储介质包括多个指示计算机执行平衡电池组的电池电量的方法的指令，该方法包括下列步骤确定多个电池中的每个电池的荷电状态；确定所述多个电池中的每个电池的充电容量及放电容量中的至少其一；以及当下列状况其中之一发生时，平衡所述多个电池中的一个或多个电池的电量所述多个电池中的至少一个电池的可充电容量低于该所述多个电池中的的另一个电池的可充电容量的值达到选定阈值时；及所述多个电池中的至少一个电池的可放电容量低于该所述多个电池中的的另一个电池的可放电容量的值达到选定阈值时。
49.一种计算机可读介质实现的计算机数据信号，其中所述计算机数据信号使得计算机执行平衡电池组的电池电量的方法，该方法包括下列步骤确定多个电池中的每个电池的荷电状态；确定所述多个电池中的每个电池的充电容量及放电容量中的至少其一；以及当下列状况其中之一发生时，平衡所述多个电池中的一个或多个电池的电量所述多个电池中的至少一个电池的可充电容量低于该所述多个电池中的的另一个电池的可充电容量的值达到选定阈值时；及所述多个电池中的至少一个电池的可放电容量低于该所述多个电池中的的另一个电池的可放电容量的值达到选定阈值时。
全文摘要
本发明涉及一种平衡电池电量的方法。本发明使用其他信息如各个电池的荷电状态(SOC)估算值、各个电池的容量和/或库仑效率，而这些信息可从双扩展卡尔曼滤波器得出。本发明或参考位于最小值与最大值之间的工作SOC范围。该最大与最小值可为常数或为基于其他变量的函数而随之改变。SOC可相对于各个电池的最大充电值或最大放电值而测得。当各电池分别具有的荷电状态不一致时，可利用排序程序以决定需进行电量平衡的电池。
文档编号H01M10/44GK101065876SQ200480044390
公开日2007年10月31日 申请日期2004年11月29日 优先权日2004年11月11日
发明者圭葛里·L·普力特 申请人:株式会社Lg化学