電池組和電源設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池組和一種電源設(shè)備。所述電池組包括可再充電的電池模塊和用于控制電池模塊的充電和/或放電的電池管理系統(tǒng)。電池模塊可包括在電池模塊的至少部分充放電循環(huán)內(nèi)的基本線性的充放電電壓-時間分布，電池管理系統(tǒng)可被構(gòu)造成通過利用電池模塊的線性的充電和/或放電特性來計(jì)算電池模塊的充電狀態(tài)。
【專利說明】電池組和電源設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施例涉及一種電池組和一種應(yīng)用于電池組的充電狀態(tài)(SOC)算法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，與不可以再充電的一次電池不同，二次電池是可再充電和可放電的電池。根據(jù)應(yīng)用電池的外部裝置的種類，二次電池可用作單個電池或可用作包括作為單元的多個電池的電池模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]實(shí)施例涉及一種電池組，所述電池組包括可再充電的電池模塊和用于控制電池模塊的充電和/或放電的電池管理系統(tǒng)。電池模塊可以包括在電池模塊的至少部分的充放電循環(huán)內(nèi)的基本線性的充放電電壓-時間分布，電池管理系統(tǒng)可被構(gòu)造成通過利用電池模塊的線性的充電和/或放電特性來計(jì)算電池模塊的充電狀態(tài)。
[0004]電池管理系統(tǒng)可被布置成通過確定電池模塊的第一充電狀態(tài)并然后利用電池模塊的線性的充電和/或放電特性來計(jì)算電池模塊的在充電或放電一段時間之后的第二充電狀態(tài)。
[0005]第一充電狀態(tài)可以是電池模塊的當(dāng)前充電狀態(tài)，第二充電狀態(tài)可以是電池模塊的預(yù)測的充電狀態(tài)，或者第一充電狀態(tài)可以是電池模塊的先前充電狀態(tài)，第二充電狀態(tài)可以是電池模塊的當(dāng)前充電狀態(tài)。
[0006]電池管理系統(tǒng)可被構(gòu)造成通過測量電池模塊的輸出電壓來確定電池模塊的第一充電狀態(tài)。
[0007]電池管理系統(tǒng)可被構(gòu)造成確定基本線性的充放電電壓-時間分布。
[0008]電池管理系統(tǒng)可被構(gòu)造成確定充電狀態(tài)的子范圍的充放電電壓-時間分布，然后利用該充電狀態(tài)的子范圍的充放電電壓-時間分布來確定充電狀態(tài)的較寬范圍的基本線性的電壓-時間分布。
[0009]電池管理系統(tǒng)可被構(gòu)造成利用確定的基本線性的充放電電壓-時間分布來確定基本線性的充放電電壓-充電狀態(tài)分布。
[0010]電池模塊的充放電電壓-充電狀態(tài)分布在從70%充電狀態(tài)至90%充電狀態(tài)的充電狀態(tài)的范圍內(nèi)可以是線性的。
[0011]電池模塊可由一個或多個鋰離子電池組成。
[0012]所述一個或多個鋰離子電池均可以包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括碳黑和軟碳。
[0013]負(fù)極活性材料包括的碳黑和軟碳的總重量可由大約54.5% (重量)至99.5% (重量)的軟碳和大約0.5% (重量)至45.5% (重量)的碳黑組成。
[0014]負(fù)極活性材料可包括大約54.5% (重量)至99.5% (重量)的軟碳和大約0.5% (重量)至45.5% (重量)的碳黑。[0015]實(shí)施例還在于一種用于起動發(fā)動機(jī)的怠速停止和運(yùn)行的電源設(shè)備，所述電源設(shè)備包括根據(jù)實(shí)施例的電池組、用于對電池組充電的發(fā)電模塊和布置成通過電池組的放電而被提供動力的起動電機(jī)。
[0016]在起動發(fā)動機(jī)時，電池管理系統(tǒng)可被構(gòu)造成確定基本線性的充放電電壓-時間分布，并可以被布置成利用確定的基本線性的充放電電壓-時間分布來確定基本線性的充放電電壓-充電狀態(tài)分布。并且電池管理系統(tǒng)被布置成基于逝去的時間利用確定的基本線性的充放電電壓-時間分布來確定電池模塊的發(fā)動機(jī)起動電壓值，然后利用所述發(fā)動機(jī)起動電壓值和所述確定的基本線性的充放電電壓-充電狀態(tài)分布來確定發(fā)動機(jī)起動狀態(tài)的充電值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]通過參照附圖詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說特征將變得明顯，在附圖中:
[0018]圖1示出的圖示出了根據(jù)實(shí)施例的電池組的示意性構(gòu)造和與外圍裝置的連接狀態(tài)；
[0019]圖2中的(a)和(b)示出了普通鋰離子電池中的充電/放電電壓分布的曲線圖和根據(jù)實(shí)施例的鋰離子電池的充電/放電電壓分布的曲線圖；
[0020]圖3示出的框圖示出了根據(jù)實(shí)施例的用于獲得充電狀態(tài)(SOC)的電池管理系統(tǒng)(BMS)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；
[0021]圖4A至圖4C示出了根據(jù)實(shí)施例的關(guān)于鋰離子電池的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線圖的示圖；
[0022]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的通過BMS獲得SOC的過程的流程圖；以及
[0023]圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的當(dāng)BMS起動發(fā)動機(jī)時通過利用輸出分布獲得SOC的過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)在在下文中將參照附圖更充分地描述示例實(shí)施例；然而，它們可以以不同的形式來實(shí)施并且不應(yīng)被解釋為限制于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是完全的和徹底的，并將本公開的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0025]例如，在說明書中描述的某些形狀、結(jié)構(gòu)和特性可以從公開的實(shí)施例中進(jìn)行修改。另外，各個實(shí)施例中的各個組件的位置或布置可進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明不意圖將實(shí)施例限制于實(shí)踐中的特定模式，并且將理解的是，這里包含不脫離精神和技術(shù)范圍的所有改變、等同物和替代物。
[0026]圖1示出的圖示出了根據(jù)實(shí)施例的電池組100的示意性構(gòu)造和與外圍裝置的連接狀態(tài)。
[0027]在圖1中示出的示例性實(shí)施例中，電池組100包括第一端子P1、第二端子P2和連接在第一端子Pl和第二端子P2之間以接收充電功率和輸出放電功率的電池模塊110。電池組100可通過第一端子Pl和第二端子P2電連接到并聯(lián)的發(fā)電模塊210和起動電機(jī)220。另外，如圖1中所示，電池組100包括電池管理系統(tǒng)(BMS) 120和電池模塊110。
[0028]電池組100存儲由發(fā)電模塊210產(chǎn)生的充電功率，并可以將放電功率供應(yīng)到起動電機(jī)220。例如，發(fā)電模塊210可連接到發(fā)動機(jī)(未示出)，并可連接到發(fā)動機(jī)的驅(qū)動軸以將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力轉(zhuǎn)換成電輸出。由發(fā)電模塊210產(chǎn)生的充電功率可通過電池組100的第一端子Pl和第二端子P2而被存儲在電池模塊110中。例如，發(fā)電模塊210可包括直流(DC)發(fā)電機(jī)(未示出)或交流(AC)發(fā)電機(jī)(未示出)和整流器(未示出)，并可提供大約15V (例如，大約14.6V至14.8V)的DC電壓。
[0029]例如，電池組100可被用作用于起動用于改善燃料效率的怠速停止和運(yùn)行(ISG)系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)的電源裝置。由于在ISG系統(tǒng)中頻繁地重復(fù)發(fā)動機(jī)的停止和再起動，因此重復(fù)電池組100的充電和放電。
[0030]可能被考慮用于ISG系統(tǒng)的鉛蓄電池的壽命可能因頻繁重復(fù)充電和放電操作而縮短，并且充放電特性劣化，例如，充電容量可能因充電和放電操作的重復(fù)而降低，從而降低發(fā)動機(jī)的起動性(startabiIity)并縮短鉛蓄電池的更換周期。
[0031]根據(jù)本示例性實(shí)施例，電池模塊110包括在與鉛蓄電池相比時具有較少老化并且維持恒定的充放電特性的鋰離子電池，因此，電池模塊110可合適地應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的停止和再起動頻繁地重復(fù)的ISG系統(tǒng)。另外，由于鋰離子電池具有比具有相同充電容量的鉛蓄電池的重量低的重量，因此可提高燃料效率。另外，可以利用比鉛蓄電池的體積小的體積來實(shí)現(xiàn)相同的充電容量，并且可以節(jié)省安裝空間。然而，本實(shí)施例的電池模塊110不限制于鋰離子電池，可以包括例如鎳金屬氫化物(NiMH)電池。
[0032]電池模塊110可包括彼此串聯(lián)連接和彼此并聯(lián)連接的多個電池單體(未示出)，額定充電電壓和充電容量可通過結(jié)合串聯(lián)和并聯(lián)連接來調(diào)整。
[0033]電池模塊110可表 示包括多個電池子單元的結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)電池組100是包括多個電池托盤的電池架時,所述電池架可被稱為電池模塊110。同樣地，當(dāng)電池托盤包括多個電池單體時，電池托盤可被稱為電池模塊110。
[0034]本實(shí)施例的電池模塊110包括包含電極組件和容納電極組件的殼體的鋰離子電池，所述電極組件包括包含正極活性材料的正極板、包含負(fù)極活性材料的負(fù)極板和隔膜。正極活性材料可以是多種正極活性材料的組合，例如，可包括從由LixW03、LixMoO2, LixTiS2,LixMoS2' LixMnO4, Li1^xMn2O4, Li1^xNiO2, Li1^xCoO2, LiNiVO4' LiF 和 LixNiyCozAl1^zO2 的組中選擇的至少兩種的組合。
[0035]另外，負(fù)極可由包括碳的材料形成。根據(jù)本實(shí)施例的電池模塊110的負(fù)極可包括軟碳和碳黑。例如，電池模塊Iio的負(fù)極活性材料的碳部分可由大約54.5%(重量)至99.5%(重量)的軟碳和大約0.5% (重量)至45.5% (重量)的碳黑組成。
[0036]隔膜設(shè)置在正極板和負(fù)極板之間，是具有高的離子透過性和機(jī)械強(qiáng)度的絕緣薄膜。隔膜的孔可具有大約0.01 μ m至10 μ m的直徑，隔膜的厚度可通常為大約5 μ m至300 μ m。隔膜可由例如具有耐化學(xué)性和疏水性質(zhì)的烯烴類聚合物、由玻璃纖維或聚乙烯形成的片或無紡布、或者牛皮紙形成。隔膜可以是例如保護(hù)電池類膜(cell-guard basedfilm)、聚丙烯隔膜或聚乙烯類隔膜。
[0037]在實(shí)施例中，電池模塊110可包括包含軟碳作為負(fù)極活性材料的鋰離子電池。根據(jù)材料的特性，包括軟碳的電池模塊110可具有與電池模塊110的充電狀態(tài)(SOC)成線性比例的充放電電壓分布。例如，根據(jù)本實(shí)施例的在負(fù)極處包括軟碳的鋰離子電池具有在主要由車輛使用的70%至90%的SOC段內(nèi)的線性的充放電電壓分布。當(dāng)因鋰離子電池的特性而高速執(zhí)行充電和放電時，根據(jù)本實(shí)施例的包括軟碳的電池模塊110具有線性的充放電分布。
[0038]圖2中的(a)和(b)示出普通鋰離子電池的充放電電壓分布的曲線圖和本實(shí)施例的鋰離子電池的充放電電壓分布的曲線圖。
[0039]參照圖2中的(a)，普通鋰離子電池的充電/放電電壓分布顯示為如曲線圖中所示的曲線。即，如曲線圖中所示，普通鋰離子電池的充電/放電電壓分布在充電或放電的初始階段具有快速變化的斜率并且可能不具有線性。
[0040]另一方面，圖2中的(b)是示出了根據(jù)本實(shí)施例的包括軟碳作為負(fù)極活性材料的鋰離子電池的充電/放電電壓分布的曲線圖。如圖2中的(b)的曲線圖所示，當(dāng)鋰離子電池包括作為負(fù)極活性材料的軟碳時，充電/放電電壓分布在整個區(qū)間中是線性的。具體地講，即使在主要使用車輛的電池的70%至90%的SOC的區(qū)間中維持高輸出時，本實(shí)施例的鋰離子電池仍具有線性充電/放電電壓分布。
[0041]因此，根據(jù)使用軟碳作為負(fù)極活性材料的鋰離子電池，即使當(dāng)ISG系統(tǒng)的車輛的電池模塊110具有高輸出特性時，由于線性的充電/放電電壓而仍可以在不使用復(fù)雜的電流積分算法的情況下容易地控制S0C。因此，由于充電/放電曲線圖是線性的，所以可通過開路電壓來識別SOC。
[0042]然后，BMS120監(jiān)視電池的狀態(tài)并控制充電/放電操作。在本實(shí)施例中，BMS120通過利用使用軟碳作為負(fù)極活性材料的鋰離子電池的線性充電/放電特性來計(jì)算S0C。在下面將詳細(xì)描述BMS120的功能和操作。
[0043]然后，發(fā)電模塊210可包括車輛的交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)將充電功率供應(yīng)到電池組100，并可在驅(qū)動發(fā)動機(jī)期間將電功率供應(yīng)到電負(fù)載230 (在下面描述)。
[0044]然后，當(dāng)起動車輛時驅(qū)動起動電機(jī)220，起動電機(jī)220可供應(yīng)使發(fā)動機(jī)的驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)的初始旋轉(zhuǎn)動力。例如，起動電機(jī)220通過第一端子Pl和第二端子P2接收存儲在電池組100中的電功率，當(dāng)起動發(fā)動機(jī)或在怠速停止后再起動發(fā)動機(jī)時，起動電機(jī)220通過使驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)來再驅(qū)動發(fā)動機(jī)。例如，當(dāng)使用者起動車輛的發(fā)動機(jī)或在怠速停止后再起動發(fā)動機(jī)時，起動電機(jī)220向發(fā)動機(jī)提供初始旋轉(zhuǎn)動力。
[0045]同時，電負(fù)載230可以與發(fā)電模塊210和起動電機(jī)220 —起連接到電池組100。電負(fù)載230消耗存儲在電池組100中的電功率，可以通過第一端子Pl和第二端子P2接收存儲在電池組100中的放電功率，并且可以包括各種車輛電子裝置。
[0046]電負(fù)載230可包括汽車空調(diào)、收音機(jī)和遠(yuǎn)程控制器接收終端；然而，實(shí)施例不限于此，電負(fù)載230可指當(dāng)接收來自發(fā)電模塊210或電池模塊110的電功率時被驅(qū)動的負(fù)載。在圖2中的(a)和(b)中示出的充電/放電電壓分布中，當(dāng)使用的電負(fù)載230的數(shù)量增加時，曲線圖的放電梯度變得更大。
[0047]在下文中，將描述BMS120的一般功能和通過BMS120獲得電池模塊110的根據(jù)時間的線性SOC特性和SOC與充電/放電電壓分布之間的相關(guān)特性并且在沒有復(fù)雜的計(jì)算操作情況下根據(jù)獲得的特性提供電池模塊110的SOC的方法。
[0048]本實(shí)施例的BMS120連接到電池模塊110，并控制電池模塊110的充電和放電操作。另外，BMS120可執(zhí)行諸如過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、過熱保護(hù)和電池單體平衡功能的功能。為此，BMS120可包括用于測量電池模塊110的S0C、電壓、電流、溫度、剩余電功率和壽命的測量單元，并且可以通過基于測量結(jié)果產(chǎn)生控制信號來控制外部裝置，例如，起動電機(jī)220和發(fā)電模塊210。例如，BMS120可以向起動電機(jī)220發(fā)送驅(qū)動信號(參見圖1)。
[0049]為了確定SOC，SOC確定方法可使用諸如電壓測量方法、電流積分方法以及電流積分和卡爾曼濾波器應(yīng)用方法的方法。在本實(shí)施例中，BMS120可在不使用上述復(fù)雜的SOC確定方法的情況下，利用使用軟碳作為負(fù)極活性材料的鋰離子電池的線性充電/放電電壓分布來預(yù)測電池模塊110的S0C。將參照圖3來描述示例。
[0050]圖3示出了根據(jù)本實(shí)施例的用于獲得SOC的BMS120的框圖。
[0051]在圖3中示出的示例實(shí)施例中，BMS120包括電池特性獲得單元121、監(jiān)視單元122、SOC預(yù)測單元123和輸出分布提供單元124。
[0052]首先，電池特性獲得單元121獲得電池模塊110的線性的充放電特性。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，包括軟碳作為負(fù)極活性材料的鋰離子二次電池具有線性的充電/放電電壓分布。通過利用以上特性，電池特性獲得單元121可得到線性的充放電特性，從而SOC預(yù)測單元123預(yù)測電池模塊110的S0C。電池特性獲得單元121可通過參考預(yù)先輸入的顯示電池特性的數(shù)據(jù)獲得電池的S0C，或可以通過參考直接通過重復(fù)地執(zhí)行充電/放電操作的根據(jù)時間記錄SOC的數(shù)據(jù)。
[0053]圖4A至圖4C示出的圖示出了根據(jù)本實(shí)施例的關(guān)于鋰離子電池的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線圖。
[0054]參照圖4A至圖4C，圖4A示出的數(shù)據(jù)表示根據(jù)時間的具有線性的充電/放電電壓分布的鋰離子電池的電壓值和S0C，圖4B是示出了圖4A的關(guān)于SOC和電壓的數(shù)據(jù)的曲線圖，圖4C是示出了圖4A的關(guān)于時間和SOC的數(shù)據(jù)的曲線圖。
[0055]圖4A示出的數(shù)據(jù)表示將包括軟碳作為負(fù)極活性材料的電池模塊110以每秒0.2C和IC充電后電池模塊110的SOC和電壓的數(shù)據(jù)。作為參照，#1和#2示出了實(shí)驗(yàn)的編號，曲線圖顯示實(shí)驗(yàn)#1和實(shí)驗(yàn)#2的平均值。參照圖4B中的曲線圖，除了局部區(qū)間之外，電池模塊110的電壓分布具有線性。具體地講，曲線圖在車輛主要使用的SOC段的70%和90%之間的區(qū)間中顯示出線性。
[0056]如圖4B中所示，根據(jù)本實(shí)施例的包括軟碳作為負(fù)極活性材料的鋰離子電池具有線性的充電/放電電壓分布，電池特性獲得單元121可通過利用局部區(qū)間中的SOC-電壓之間的關(guān)系來獲得整個電壓區(qū)間的S0C。通過利用以上特征，可基于局部區(qū)間的電壓值來獲得整個區(qū)間中的關(guān)于電壓值的S0C。
[0057]另外，參照圖4C的曲線圖，電池模塊110具有與時間成比例的線性SOC特性。通過利用以上特征，可利用局部區(qū)間中的SOC-時間來預(yù)測與時間成比例的SOC特性。
[0058]盡管在圖4B和圖4C中僅示出了充電電壓曲線圖，但是電池特性獲得單元121獲得電池模塊110的放電電壓特性。在安裝有電池模塊Iio的車輛中根據(jù)發(fā)動機(jī)效率和電負(fù)載的特性來確定放電電壓特性。在ISG系統(tǒng)的車輛中，發(fā)動機(jī)的起動和再起動頻繁發(fā)生，因此，根據(jù)本實(shí)施例可通過利用線性的SOC特性來得到輸出分布。
[0059]具體地講，本實(shí)施例的鋰離子電池在車輛主要使用的70%至90%的SOC段內(nèi)具有線性，因此，電池特性獲得單元121獲得70%和90%之間的SOC段的電壓。
[0060]由于諸如交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)連接到車輛中使用的電池模塊110以對電池模塊110連續(xù)充電，所以電池模塊110的SOC通常維持在70%或更高。另外，由于電池模塊110因車輛中的起動電機(jī)220和電負(fù)載230而連續(xù)放電，因此電池模塊110的SOC通常維持在90%或更低。然而，上述是關(guān)于主要使用車輛的電池模塊110的SOC區(qū)間，并且實(shí)施例不限于以上范圍。
[0061]接下來，監(jiān)視單元122監(jiān)視具有線性的充電/放電電壓分布的電池模塊110的狀態(tài)。為此，監(jiān)視單元122連續(xù)地檢查電池模塊110使用的輸出電壓和輸出電流。另外，監(jiān)視單元122在充電或放電操作期間檢查逝去的時間，從而SOC預(yù)測單元123和輸出分布提供單元124可基于電池特性獲得單元121的數(shù)據(jù)來獲得預(yù)測值。
[0062]接下來，SOC預(yù)測單元123基于電池特性獲得單元121的數(shù)據(jù)來預(yù)測電池模塊110的當(dāng)前的S0C。如上所述，盡管鋰離子電池具有高輸出性質(zhì)，但是因ISG系統(tǒng)的車輛的頻繁輸出而難以通過每次的電流積分算法來得到S0C。因此，SOC預(yù)測單元123可通過利用電池模塊110的線性的充電/放電特性來預(yù)測S0C。
[0063]例如，由于根據(jù)本實(shí)施例包括軟碳的鋰離子電池在車輛主要使用的70%至90%的SOC段內(nèi)維持線性電壓分布，所以可基于這樣的主要使用的區(qū)間中的充電/放電電壓分布而僅通過利用時間?目息來得到SOC。
[0064]如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的包括軟碳的鋰離子電池即使在ISG系統(tǒng)的車輛中的高輸出條件下仍具有與電壓分布成比例且與時間成比例的線性SOC特性。因此，SOC預(yù)測單元123可通過電壓分布信息或時間信息來預(yù)測S0C。
[0065]另外，本實(shí)施例的SOC預(yù)測單元123可基于隨后將描述的輸出分布提供單元124提供的充電/放電電壓分布來獲得S0C。由于本實(shí)施例的鋰離子電池還具有與時間成比例的線性的充電/放電電壓分布，因此SOC預(yù)測單元123可預(yù)測與充電/放電電壓值對應(yīng)的僅通過時間信息進(jìn)行預(yù)測的S0C。`
[0066]輸出分布提供單元124通過利用具有根據(jù)時間呈線性的充電/放電電壓分布特性來向SOC預(yù)測單元123提供輸出分布。由于本實(shí)施例的鋰離子電池具有線性的充電/放電電壓分布，因此可在監(jiān)視單元122不進(jìn)行電壓的實(shí)時監(jiān)視的情況下，基于電池特性獲得單兀121的數(shù)據(jù)來提供根據(jù)時間的充電/放電輸出分布。例如，由于本實(shí)施例的電池模塊110具有與時間相關(guān)的線性的充電/放電電壓特性，所以可以僅通過利用時間信息來預(yù)測在從發(fā)動機(jī)停止開始過去預(yù)定時間之后的電壓值。另外，即使當(dāng)電池模塊110在高輸出條件下運(yùn)行時，輸出分布提供單元124也可通過利用線性來在起動發(fā)動機(jī)時快速提供輸出分布。通過輸出分布提供單元124獲得的輸出分布用于SOC預(yù)測單元123以基于充電/放電電壓來預(yù)測SOC。
[0067]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的通過BMS120獲得SOC的過程的流程圖。
[0068]參照圖5，BMS120獲得電池模塊110的線性充電/放電特性(S11)。本實(shí)施例的電池模塊110包括包含軟碳作為負(fù)極活性材料的鋰離子電池，電池模塊110具有線性的充電/放電特性。在其它實(shí)施例中，可以使用其他類型的具有線性的充電/放電特性的電池。
[0069]接下來，獲得電池模塊110的與時間成比例的SOC特性(S12)。
[0070]接下來，接收想要得到SOC時的時間的輸入(S13)。換句話說，接收期望預(yù)測新的SOC時的時間。
[0071]然后，通過利用線性的特性的簡單的計(jì)算來輸出電池模塊110的與輸入的時間的對應(yīng)S0C(S14)。這里，根據(jù)圖5的流程圖，BMS120可利用簡單的計(jì)算方法來預(yù)測新的SOC。
[0072]圖6示出了當(dāng)起動發(fā)動機(jī)時通過BMS120得到SOC的過程的流程圖。
[0073]參照圖6，獲得電池模塊110的與時間成比例的充電/放電電壓分布(S21)。
[0074]然后，獲得電池模塊110的與充電/放電電壓分布成比例的SOC (S22)。換句話說，得到SOC相對電壓的分布。
[0075]接下來，當(dāng)使用者起動發(fā)動機(jī)時，通過利用操作S21的信息來獲得電池模塊110的與逝去的時間對應(yīng)的電壓值(S23)。
[0076]接下來，通過利用操作S22的信息來獲得電池模塊110的與電壓值對應(yīng)的SOC(S24)。
[0077]通過總結(jié)和回顧，可以考慮以鉛蓄電池作為起動發(fā)動機(jī)的電源裝置。怠速停止和運(yùn)行(ISG)可用于改善燃料效率。支持作為用于限制怠速驅(qū)動的系統(tǒng)的ISG系統(tǒng)的電源裝置應(yīng)維持用于起動發(fā)動機(jī)的強(qiáng)大的高輸出性質(zhì)、與頻繁的發(fā)動機(jī)停止/再起動無關(guān)的再充電和放電性質(zhì)、以及長壽命。然而，對于普通的鉛蓄電池，因在ISG系統(tǒng)下的頻繁的發(fā)動機(jī)停止和再起動操作，可再充電和可放電性質(zhì)可能劣化并且電池可能不能長時間可用。因此，鋰離子二次電池在ISG系統(tǒng)中的使用可以是期望的，并且鋰離子二次電池可能夠產(chǎn)生高輸出。
[0078]附圖標(biāo)記的說明
[0079]100:電池組
[0080]110:電池模塊
[0081]120:BMS
[0082]121:電池特性獲得單元
[0083]122:監(jiān)視單元
[0084]123: SOC 預(yù)測單元
[0085]124:輸出分布提供單元
[0086]210:發(fā)電模塊
[0087]220:起動電機(jī)
[0088]230:電負(fù)載
[0089]這里已經(jīng)公開了示例實(shí)施例，盡管采用了特定的術(shù)語，但是僅以一般性的和描述性的含義而不是出于限制的目的來使用和解釋這些特定的術(shù)語。在某些示例中，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將清楚的，自提交本申請之時起，除非另外具體的指出，否則結(jié)合具體實(shí)施例描述的特征、特性和/或元件可以被單獨(dú)地使用或者與結(jié)合其它實(shí)施例描述的特征、特性和/或元件組合使用。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不脫離如權(quán)利要求所闡述的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種電池組,所述電池組包括: 可再充電的電池模塊；以及 電池管理系統(tǒng)，用于控制電池模塊的充電和/或放電，其中: 電池模塊包括在電池模塊的至少部分的充放電循環(huán)內(nèi)的基本線性的充放電電壓-時間分布， 電池管理系統(tǒng)被構(gòu)造成通過利用電池模塊的線性的充電和/或放電特性來計(jì)算電池模塊的充電狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，電池管理系統(tǒng)被構(gòu)造成通過確定電池模塊的第一充電狀態(tài)并然后利用電池模塊的線性的充電和/或放電特性來計(jì)算電池模塊的在充電或放電一段時間之后的第二充電狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組，其中: 第一充電狀態(tài)是電池模塊的當(dāng)前充電狀態(tài)，第二充電狀態(tài)是電池模塊的預(yù)測的充電狀態(tài)，或者 第一充電狀態(tài)是電池模塊的先前充電狀態(tài)，第二充電狀態(tài)是電池模塊的當(dāng)前充電狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組，其中，電池管理系統(tǒng)被構(gòu)造成通過測量電池模塊的輸出電壓來確定電池模塊的第一充電狀態(tài)。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，電池管理系統(tǒng)被構(gòu)造成確定基本線性的充放電電壓-時間分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組,其中，電池管理系統(tǒng)被構(gòu)造成確定充電狀態(tài)的第一范圍中的充放電電壓-時間分布，然后利用該充電狀態(tài)的第一范圍中的充放電電壓-時間分布來確定充電狀態(tài)的比第一范圍寬的第二范圍的基本線性的電壓-時間分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池組，其中，電池管理系統(tǒng)被構(gòu)造成利用確定的基本線性的充放電電壓-時間分布來確定充電分布的基本線性的充放電電壓-充電狀態(tài)分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，電池模塊的充放電電壓-充電狀態(tài)分布在從70%充電狀態(tài)至90%充電狀態(tài)的充電狀態(tài)的范圍內(nèi)是線性的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組，其中，電池模塊由一個或多個鋰離子電池組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池組，其中，所述一個或多個鋰離子電池各自包括負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括碳黑和軟碳。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組，其中，負(fù)極活性材料包括的碳黑和軟碳的總重量由54.5% (重量)至99.5% (重量)的軟碳和0.5% (重量)至45.5% (重量)的碳黑組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組，其中，負(fù)極活性材料包括54.5% (重量)至99.5%(重量)的軟碳和0.5% (重量)至45.5% (重量)的碳黑。
13.一種電源設(shè)備，該電源設(shè)備用于起動發(fā)動機(jī)的怠速停止和運(yùn)行系統(tǒng)，所述電源設(shè)備包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組； 發(fā)電模塊，用于對電池模塊充電；以及 起動電機(jī)，被構(gòu)造成通過電池模塊的放電提供動力。
14.一種電源設(shè)備，該電源設(shè)備用于起動發(fā)動機(jī)的怠速停止和運(yùn)行系統(tǒng)，所述電源設(shè)備包括: 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組； 發(fā)電模塊，用于對電池模塊充電；以及 起動電機(jī)，被構(gòu)造成通過電池模塊的放電而被提供動力， 其中，在起動發(fā)動機(jī)時，電池管理系統(tǒng)被構(gòu)造成基于逝去的時間利用確定的基本線性的充放電電壓-時間分布來確定電池模塊的發(fā)動機(jī)起動電壓值，然后利用發(fā)動機(jī)起動電壓值和確定的基本線性的充`放電電壓-充電狀態(tài)分布來確定發(fā)動機(jī)起動狀態(tài)的充電值。
【文檔編號】H02J7/14GK103516006SQ201310178661
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月26日
【發(fā)明者】朱利亞, 金賢, 金錫謙, 金承珉 申請人:三星Sdi株式會社