专利名称：计算电池的soc以防止记忆效应的方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种计算电池的充电状态(SOC)以防止记忆效应的方法，且更具体地，涉及一种计算电池的SOC以防止记忆效应的方法，其防止了由于记忆效应而引起的实际可用的电池最大容量的下降，当安装在车辆中的电池的电能在一定范围内，也就是，在市区行驶模式下重复使用时会发生该记忆效应。例如，记忆效应发生在Ni型电池中，并涉及一种现象，其中当电池在某一范围内连续使用而不是利用电池容量的100％时，连续使用范围的容量被认为是最大容量，从而降低了实际可用的电池最大容量。
背景技术：
最近，能够使用电能运行的混合动力车辆已经得到积极研发。该混合动力车辆装配有已充电能的电池，并在运行时利用电池中所充的电能。这种混合动力车辆基于根据高电压电池的SOC运转电动机和发动机的算法，提高了动力性能并降低了里程油耗。
图1是显示在常规市区行驶时，混合动力车辆的电池控制器计算的SOC连续地处于基准SOC的±5％范围内的情况的示意图。该SOC是采用下列等式1计算得出的soc[n]=soc[n-1]-Σn-1nIAh_basic×100[%]···(1)]]>其中SOC是充电状态，I是电池的充电/放电电流，以及Ah_basic是基准容量(额定容量)。
然而，如图1中所示，在混合动力车辆连续地重复常规市区行驶模式的情况下，电池经受记忆效应，使得不能利用电池额定容量的100％。也就是说，如果SOC连续地处于基准SOC的±5％范围内，则产生电池的最大容量下降的问题，从而缩短了电池的寿命。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种计算电池的SOC的方法，其防止了当安装在混合动力车辆中的电池反复地在某一范围(某一行驶模式)内使用时产生记忆效应，从而优先防止了可用的电池最大容量的下降。
该方法包括如下步骤在车辆启动后接收来自电池控制器存储器的关于前一SOC模式和在该模式下运行时间的信息；使用电池控制器并使用各自不同的基准容量中的一个，计算电池的SOC数据值并将该电池SOC数据值传输到车辆控制器，其中该基准容量的选用取决于是否处于常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式；以及，在常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式下，计算出电池的实际SOC值之后，确定进入下一SOC模式的条件是否满足。
为了更好地理解本发明的性质和目标，应当结合附图参照下面的详细描述，其中图1是示出常规电池的SOC的波形图；图2是示出根据本发明的电池的SOC的波形图；以及图3是示出根据本发明防止记忆效应的方法的流程图。
具体实施例方式
图2是示出根据本发明的电池的SOC的波形图，以及图3是示出根据本发明防止记忆效应的方法的流程图。
本发明涉及一种计算SOC以防止电池中产生记忆效应的方法。当混合动力车辆重复地在某种模式下运行时，例如，市区行驶模式，为了防止记忆效应的发生，通过下列等式2表示计算SOC
soc[n]=soc[n-1]-Σn-1nIAh_basic×100[%]···(2)]]>其中SOC是充电状态，I是电池的充电或放电电流，以及Ah_basic是基准容量(额定容量)。
比较等式2和等式1，一个等式的各项与另一等式的各项是相同的。然而，在本发明中，由变量Ah_basic表示的电池基准容量分为常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式和低SOC范围扩展模式，并且根据电池的充电或放电，不同的值适用于常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式和低SOC范围扩展模式。
各个模式的基准容量示于下列表1中。
如表1中所示，常规SOC保存模式使用基准容量Ah_basic，其对于充电模式和放电模式是相同的，从而可维持常规充电状态。在高SOC范围扩展模式中，在充电时基准容量Ah_basic乘以增益系数‘a’，而在放电时基准容量Ah_basic乘以增益系数‘b’。例如，当‘a’设定为大于1的值(例如，1.1)，‘b’设定为小于1的值(例如，0.9)，并使用等式2计算SOC时，应用到车辆控制器的SOC，在充电时计算为小于实际充电量的值，而在放电时计算为大于实际放电量的值，从而促使电池实际上进入高的充电状态(高SOC)。
同样地，在低SOC范围扩展模式中，该SOC在充电时计算为大于实际充电量的值，而在放电时计算为小于实际放电量的值，从而促使电池实际上进入低SOC范围。
下面描述决定进入上述模式的条件。
在常规SOC保存模式下，当SOC变化周期，也就是模式运行时间超过预定时间时，车辆控制器进入低SOC范围扩展模式。在低SOC范围模式中，当SOC超过预定的SOC时，车辆控制器进入高SOC范围扩展模式。在高SOC范围扩展模式下，当SOC超过预定的SOC时，车辆控制器进入常规SOC范围保存模式。然后，在各个相应的模式下，计算SOC。
如上所述，根据本发明的车辆控制器使用根据SOC的行驶策略。然而，当采用SOC计算算法(低SOC范围扩展和高SOC范围扩展)时，如图2所示，电池的实际充电状态具有宽的SOC范围(常规SOC保存模式、低SOC范围扩展模式和高SOC范围扩展模式)，从而防止了记忆效应。
图3是示出根据本发明计算SOC值以防止记忆效应的方法的流程图。
如图3中所示，在车辆接收到接通信号并且启动后，在步骤S2中电池控制器读取关于前一SOC模式和在该模式下的运行时间的信息。然后，在步骤S4进行考虑SOC模式的逻辑。
即，在常规SOC保存模式下，在步骤S6中使用电池基准容量对将传输到车辆控制器的SOC数据值(HCU_SOC)进行计算。在高SOC扩展模式下，在步骤S8至S12中，在充电时使用大于Ah_basic的值(Ah_basic*a(大于1的常数值))而在放电时使用小于Ah_basic的值(Ah_basic*b(小于1的恒定值))计算该SOC数据值。在低SOC扩展模式下，在步骤S14至S18中，在充电时使用小于Ah_basic的值(Ah_basic*b(小于1的恒定值))而在放电时使用大于Ah_basic的值(Ah_basic*a(大于1的恒定值))计算该SOC数据值。然后，将计算出的HCU_SOC传输到车辆控制器。在这种情况下，传输到车辆控制器的HCU_SOC值的计算与等式2的计算是相同的，但是基于各个模式的基准容量(基准容量乘以增益系数)是不同的。
在步骤S20和S22中将来自电池控制器的计算的数据值HCU_SOC传输到车辆控制器后，在步骤S24中使用等式2计算电池的实际SOC值。也就是，在常规SOC保存模式、或低SOC扩展模式、或高SOC扩展模式下，使用总的基准容量计算电池的实际SOC值。例如，在步骤S20中，使用已考虑增益系数a和b的基准容量计算电池的实际SOC值。相反地，在步骤S24中，使用未考虑增益系数a和b的基准容量计算电池的实际SOC值。
同时，在计算电池的SOC值后，为了计算在某种SOC模式下电池的实际SOC值，使用基准电池容量计算实际的SOC值，然后在步骤S26中确定进入一个特定SOC模式的条件是否已经满足。
即，在常规SOC保存模式下，在步骤S28和S30中，如果运行时间超过了预定的常规SOC模式时间，则进入低SOC范围扩展模式。否则，在步骤S40中积累该模式的运行时间，且进程返回至初始步骤。此外，在低SOC范围扩展模式下，在步骤S36和S38中，如果SOC大于预定的低SOC值，则进入高SOC范围扩展模式。否则，在步骤S40中积累该模式的运行时间，然后进程返回至初始步骤。相似地，在高SOC范围扩展模式下，在步骤S32和S34中，如果SOC大于预定的高SOC值，则进入常规SOC保存模式。否则，在步骤S40中积累该模式的运行时间，然后进程返回至初始步骤。
同时，在从常规SOC保存模式、或低SOC范围扩展模式、或高SOC范围扩展模式进入不同的相应模式后，在步骤S42中，为了在相应的模式中计算SOC，对在前一模式中的运行时间进行初始化。
如上所述，即使安装在混合动力车辆中的电池在某一特定模式下重复使用，本发明可转换SOC模式以防止记忆效应，从而提前防止了由于记忆效应导致的可用电池能量的下降、改善了车辆效率并提高了电池的寿命。
尽管为了说明性目的已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域技术人员将明白，不脱离如同所附权利要求公开的本发明的范围和精神的各种改型、添加和替换都是可能的。
权利要求
1.一种计算混合动力车辆的电池的SOC(充电状态)的方法，包括如下步骤在车辆启动后接收来自电池控制器存储器的关于前一SOC模式和在该模式下的运行时间的信息；使用电池控制器并使用各自不同的基准容量中的一个，计算电池的SOC数据值并将该电池SOC数据值传输到车辆控制器，其中该基准容量的选用取决于是否处于常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式；以及在常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式下，计算出电池的实际SOC值之后，确定进入下一SOC模式的条件是否满足。
2.如权利要求1所述的方法，其中SOC数据值(HCU_SOC)的计算通过下述方式进行在常规SOC保存模式下，使用电池的基准容量计算将传输到车辆控制器的该SOC数据值(HCU_SOC)；在高SOC扩展模式下，在充电时使用大于基准容量(Ah_basic)的值而在放电时使用小于Ah_basic的值计算该SOC数据值；以及，在低SOC扩展模式下，在充电时使用小于基准容量(Ah_basic)的值而在放电时使用大于基准容量(Ah_basic)的值计算该SOC数据值。
3.如权利要求1所述的方法，其中进入特定模式按如下方式执行如果在常规SOC保存模式下，模式运行时间超过预定时间，则进入低SOC范围扩展模式；如果在低SOC范围扩展模式下，SOC数据值大于低SOC范围扩展模式的预定值，则进入高SOC范围扩展模式；以及，如果在高SOC范围扩展模式下，SOC数据值大于高SOC范围扩展模式的预定值，则进入常规SOC保存模式；然后确定进入下一SOC模式的条件是否满足，其中使用在相应的SOC模式中的相应的基准容量计算电池的SOC值。
全文摘要
在此公开了一种计算电池的SOC的方法。该方法包括如下步骤在车辆启动后接收来自电池控制器存储器的关于前一SOC模式和在该模式下运行时间的信息；使用电池控制器并使用各自不同的基准容量中的一个，计算电池的SOC数据值并将该电池SOC数据值传输到车辆控制器，其中该基准容量的选用取决于是否处于常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式；以及在常规SOC保存模式、高SOC范围扩展模式或低SOC范围扩展模式下，计算出电池的实际SOC值之后，确定进入下一SOC模式的条件是否满足。
文档编号G01R31/36GK1794002SQ20051013738
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月7日 优先权日2004年12月21日
发明者丘在昇 申请人:现代自动车株式会社