每个循环的电池单元的容量劣化的示意图。
[0040] 参考图1和图2,在根据本发明的电池SOC估算方法和系统中，在电池（或多个电 池）开始充电时计算该电池的满充电容量（FCC)。为了随着充电和放电进行校正FCC，计算 自放电率和容量劣化率，并且基于所计算的自放电率和容量劣化来计算校正FCC。电池的剩 余容量（SOC)是基于校正FCC来估算的。 阳0川电池单元的自放电率被划分为四个状态区域（下文中被称为"Yl到Y4状态区域"） 的各自的自放电率值Yl到Y4,在Yl到Y4状态区域中，该基于电池单元的40°C的劣化溫度 狂轴）和4.IV的充电电压灯轴）来划分电池的状态。基于W下表达式1计算其中反映 Yl到Y4状态区域的自放电率值的自放电率。 阳042] 表达式1 : 阳0创 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）
[0044] 在表达式1中，t代表放电时间（具体地t_yl、t_y2、t_y3和t_y4代表在Y1、Y2、Y3和Y4状态区域中的各自的放电时间）并且Yl、Y2、Y3和Y4代表在Yl、Y2、Y3和Y4状 态区域中的各自的自放电率值。在放电进行的放电时间t期间，参考了 40°C的劣化溫度W 及4.IV的充电电压确定电池所在的Yl到Y4状态区域中的一个。与所确定的区域相对应 的自放电率值与相对于电池的最初设计容量的电池单元的总数量（即，总电压）相乘，从而 计算电池的自放电率。
[0045] 电池单元的容量劣化率被划分为四个状态区域（下文中被称为"Cl到C4状态区 域"）的各自的容量劣化率值Cl至IjC4,在Cl到C4状态区域中，基于90天的持续时间灯 轴）和40°C的溫度狂轴）划分随着电池经过充电/放电循环的电池的状态。基于W下表 达式2的计算其中反映在Cl到C4状态区域的容量劣化率值中的容量劣化率。
[0046] 表达式2
[0047]容量劣化率=1-(Cl*cyclel+C2*cycle化C3*cycle3+C4*cycle4)*(并联的单元 的数量/设计容量）。
[0048] 在表达式2中，CUC2、C3和C4代表在CUC2、C3和C4状态区域中的各自的容量 劣化率值，并且cyclel、cycle2、cycle3和cycle4代表在CUC2、C3和C4状态区域中的各 自的充电循环数量。在电池放电期间，参考40°C的劣化溫度W及90天的使用时间段来确定 电池所在的Cl到C4状态区域中的一个。与确定的区域相对应的容量劣化率值与相对于电 池的最初设计容量的电池单元的总数量（即，总电压）相乘，W计算电池的容量劣化率。分 别为Cl到C4状态区域计算的容量劣化值示出在W下的表1中。
[0049]表1 阳化0]
[0051] 从表1中可W看出，当电池的使用时间段短并且溫度高时，电池单元的每循环容 量高。目P，随着电池的使用时间段增加，电池单元的发热增加，因此电池的容量劣化率也增 加。
[0052] 图3是示出根据本发明的实施例的重新设定FCC的时间的示意图
[0053] 如图3中所示，在根据本发明中的SOC估算方法和系统中，在电池被完全充足，使 得电池的剩余SOC(RSOC)已经达到100%后，电池的FCC被更新，并且在电池被最初使用时 或当电池已经达到最低校正点（CorrectionPointLow)时，FCC将被重置。如此可W正确 地估算电池的剩余容量（SOC)。
[0054] 具体地，电池的满充电容量（FCC)在电池被最初完全充电后被立刻更新。在充电 结束后，在电池被最初使用时，电池的FCC被最初地重置。之后，在电池被重新充电后，当电 池被完全充电使得电池的剩余SOC(RSOC)已经达到100%，或者当电池已经达到最低放电 水平使得RSOC为6%时，电池的FCC被再次重置。因此，电池的SOC是即时计算的。
[0055] 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）存储量的示 意图，W及图5是示出根据本发明的一个实施例中电池单元的电荷（或能量）存储量的估 算的示意图。
[0056] 与实际测量的电池容量比较，使用自放电率和容量劣化率校正的（新的）FCC值代 表更准确的电池的S0C。运让用户能够获得更准确的S0C，W即时地正确确定电池的可用容 量。
[0057] 显然，本领域技术人员可W根据上述教导，在不脱离本发明范围的情况下做出各 种修改或变化。
[0058] 工业适用性
[0059] 根据本发明所描述的电池SOC估算方法和系统中，即使二次电池SOC在二次电池 的放电结束附近快速下降，也通过计算容量劣化率校正S0C。相应地，可W准确滴估算S0C， 从而向用户提供准确的SOC信息
[0060] 此外，二次电池的容量可W精确地确定，从而提高了电池的寿命。
【主权项】
1. 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，所述估 算电池的SOC的方法包括： (51) 测量所述电池的电压和电流； (52) 使用所述电池在特定时间期间的电压变化和电流积分来计算所述FCC ; (53) 使用所计算的FCC和所测量的电压和电流，来估算直到所述电池被完全放电为止 剩余的时间，以计算自放电率； (54) 计算所述电池的每一充电循环的容量劣化率；以及 (55) 使用直到所述电池被完全放电为止的所计算的自放电率和所计算的容量劣化率 来校正所述FCC，以估算所述电池的S0C。2. 根据权利要求1所述的估算电池的SOC的方法，其中，经由电池管理系统（BMS)执行 所述步骤S2到S5。3. 根据权利要求1或2所述的估算电池的SOC的方法，其中，所述步骤S5包括根据以 下表达式校正所述FCC : FCC (新）=(所计算的FCC) * (单元自放电率）* (每循环容量劣化率）， 其中，单元自放电率和每循环容量劣化率分别代表所述自放电率和所述容量劣化率。4. 根据权利要求3所述的估算电池的SOC的方法，其中，所述自放电率根据以下表达式 计算： 自放电率=l-(Yl*t_yl+Y2*t_y2+Y3*t_y3+Y4*t_y4)*(并联的单元的数量/设计容 量）， 其中，参考特定电压和特定温度设定Yl、Y2、Y3和Y4。5. 根据权利要求3所述的估算电池的SOC的方法，其中，所述容量劣化率是根据以下的 表达式计算： 容量劣化率=1_(Cl*cyclel+C2*cycle2+C3*cycle3+C4*cycle4)*(并联的单元的数 量/设计容量）， 其中，参考特定时间段和特定温度设定CU C2、C3和C4。6. 根据权利要求5所述的估算电池的SOC的方法，其中，所述容量劣化率的计算包括： 在当所述FCC已经被充电到85 %或更高时，确定所述Cl至C4之后，设定所述cyclel至 cycle4〇7. 根据权利要求1所述的估算电池的SOC的方法，其中，所述FCC在所述电池被完全充 电后被更新，并且所述FCC在所述电池被完全充电后、当所述电池被最初使用时、或当所述 电池已经达到最低校正点时立刻被重置。8. -种二次电池SOC估算系统，包括根据权利要求1所述的估算电池的SOC的方法。9. 一种二次电池，包括根据权利要求8所述的SOC估算系统。10. -种装置，包括根据权利要求9所述的二次电池作为驱动源或能量源。
【专利摘要】本发明提供了一种通过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，包括步骤：(S1)测量电池的电压和电流；(S2)通过电池在特定时间内的电压变化率和累积电流量而计算所述FCC；(S3)使用所计算的FCC和所测量的电压和电流计算自放电率并且估算直到电池完全放电为止的预测时间；(S4)计算电池的每一充电循环的容量劣化率；以及(S5)使用所计算的直到电池完全放电为止的自放电率和容量劣化率估算所述电池的SOC。
【IPC分类】G01R31/36, H01M10/48, G01R19/02
【公开号】CN105143898
【申请号】CN201380074436
【发明人】金坰稷, 权皓相, 李在瓒
【申请人】株式会社Lg化学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2013年7月4日
【公告号】EP2957921A1, WO2015002334A1