電池監(jiān)控裝置及其執(zhí)行方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電池監(jiān)控裝置及其執(zhí)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用將汽油或重油作為主燃料的內(nèi)燃機的汽車，對大氣污染等公共危害起著不可 忽略的影響。因此，近年來為了減少公共危害的發(fā)生，正在竭力開發(fā)電動汽車或混合動力電 動汽車。
[0003] -般在電動汽車或混合動力電動汽車的發(fā)動機驅(qū)動用電池中，為了產(chǎn)生數(shù)十KW 程度的大容量電力，需要數(shù)百V、數(shù)百A程度的大容量發(fā)動機驅(qū)動用電池。為此，需要將單個 電池單元（Battery cell)串聯(lián)或并聯(lián)連接，形成一個電池模塊來進行使用。
[0004] 例如，混合動力汽車將充電至200V到300V的40至80個電池單元進行連接以用 于發(fā)動機驅(qū)動，而燃料電池汽車要連接比上述電池單元個數(shù)還要多的、大概100個左右的 電池單元，以進行使用。
[0005] 由此，電池性能對汽車的性能產(chǎn)生著直接的影響，因此實際情況是不僅需要各電 池單元的性能優(yōu)異，而且還迫切需要能夠通過測量各電池單元的電壓來有效管理電池的電 池管理系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)_要解決的摶術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種電池管理系統(tǒng)，其具有如下優(yōu)點：利用 鋰離子電池的不同電壓區(qū)間的特性，選擇性使用濾波器，從而能夠根據(jù)不同電壓區(qū)間來提 高數(shù)據(jù)速度以及測量精度；并且，通過利用融合了平均濾波器（Average filter)和IIR濾 波器的混合濾波器，能夠在維持現(xiàn)有的數(shù)據(jù)輸出速度的同時，提高測量精度，因此能夠使額 外費用最小化，且改善測量精度。
[0008] 本發(fā)明所要解決的問題并不限于以上言及的問題（多個），對于未言及的其它問 題（多個），本領域技術(shù)人員能夠通過以下記載而理解。
[0009] 摶術(shù)方案
[0010] 在實施例中監(jiān)控驅(qū)動電動機的電池的狀態(tài)的電池監(jiān)控裝置，包括：電壓測量部，其 分別測量所述電池單元的模擬電壓；A/D轉(zhuǎn)換器，其將所述測量的電池單元的模擬電壓轉(zhuǎn) 換為數(shù)字電壓；濾波器，其對由所述A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字電壓實施濾波；以及控制部，其 根據(jù)所述各自電池單元的電壓差以及電池使用時間中的至少一者從所述A/D轉(zhuǎn)換器或所 述濾波器接收單元電壓。
[0011] 在一實施例中，如果所述電池使用時間在特定時間以下、所述電池單元的電壓差 在特定范圍以上，則所述控制部可以從所述A/D轉(zhuǎn)換器接收單元電壓。
[0012] 在一實施例中，如果所述電池使用時間在特定時間以上、所述電池單元的電壓差 在特定范圍以下，則所述控制部可以從所述濾波器接收單元電壓。
[0013] 在一實施例中，所述A/D轉(zhuǎn)換器可以通過將所述模擬電壓過采樣而轉(zhuǎn)換為數(shù)字電 壓，并將所述過采樣的數(shù)字電壓提供給所述濾波器或者所述控制部。
[0014] 在一實施例中，所述濾波器可以包括：平均濾波器，其對所述過采樣的數(shù)字電壓用 規(guī)定的平均值系數(shù)實施平均濾波；以及IIR濾波器，其對所述過采樣的數(shù)字電壓用預設定 的移動平均系數(shù)實施濾波。
[0015] 在實施例中在監(jiān)控驅(qū)動電動機的電池的狀態(tài)的電池監(jiān)控裝置中執(zhí)行的電池監(jiān)控 方法，包括：測量電池單元各自的模擬電壓并轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓的步驟；計算根據(jù)電池使用 時間的所述電池單元的電壓差的步驟；以及根據(jù)所述電池單元的電壓差以及電池使用時間 中的至少一者接收所述數(shù)字電壓或者接收被濾波的數(shù)字電壓的步驟。
[0016] 在一實施例中，所述接收數(shù)字電壓或者接收被濾波的數(shù)字電壓的步驟可以包括： 如果所述電池使用時間在特定時間以下、所述電池單元的電壓差在特定范圍以上，則接收 所述數(shù)字電壓的步驟。
[0017] 在一實施例中，所述接收數(shù)字電壓或者接收被濾波的數(shù)字電壓的步驟可以包括： 如果所述電池使用時間在特定時間以上、所述電池單元的電壓差在特定范圍以下，則接收 所述被濾波的數(shù)字電壓的步驟。
[0018] 在一實施例中，所述測量電池單元各自的模擬電壓并轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓的步驟可以 包括：將所述模擬電壓過采樣而轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓的步驟。
[0019] 在一實施例中，所述接收數(shù)字電壓或者接收被濾波的數(shù)字電壓的步驟包括：接收 被平均濾波器以及IIR濾波器中的至少一個濾波器濾波的數(shù)字電壓的步驟，其中，所述平 均濾波器對所述過采樣的數(shù)字電壓用規(guī)定的平均值系數(shù)實施平均濾波，所述IIR濾波器對 所述過采樣的數(shù)字電壓用預設定的移動平均系數(shù)實施濾波。
[0020] 其它實施例的具體事項包含于詳細說明以及所附的附圖。
[0021] 本發(fā)明的優(yōu)點和/或特征、以及達成這些的方法可通過參考所附的附圖和后述的 實施例而更加明確，但是本發(fā)明并不限定于以下公開的實施例，而是可以通過相互不同的 各種方式來實施，提供本發(fā)明實施例的原因在于使本發(fā)明的公開完整且向本領域技術(shù)人員 完整的告知發(fā)明的范疇，而本發(fā)明由權(quán)利要求書定義。在說明書全文中，相同附圖標記表示 相同構(gòu)成要素。
[0022] 有益效果
[0023] 本發(fā)明利用鋰離子電池的不同電壓區(qū)間的特性，選擇性使用濾波器，從而具有能 夠根據(jù)不同電壓區(qū)間提高數(shù)據(jù)速度以及測量精度的優(yōu)點。
[0024] 而且，本發(fā)明通過利用融合了平均濾波器和IIR濾波器的混合濾波器，能夠在維 持現(xiàn)有的數(shù)據(jù)輸出速度的同時提高測量精度，因此具有能夠使額外費用最小化，且還能改 善測量精度的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示鋰離子電池的電壓特性的曲線圖。
[0026] 圖2是用于說明最優(yōu)于圖1的按區(qū)間的特性的電池監(jiān)控裝置的構(gòu)成方案的圖。
[0027] 圖3是用于說明根據(jù)本發(fā)明一實施例的電池監(jiān)控裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
[0028] 圖4是用于說明根據(jù)本發(fā)明的電池監(jiān)控方法的一實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 以下，將參考所附的附圖，對本發(fā)明實施例進行詳細說明。
[0030] 圖1是表示鋰離子電池的電壓特性的曲線圖。
[0031] 參照圖1，通常鋰離子電池被充電到每個單元4. 2V~2. 8V左右的電壓，并隨著時 間的流逝而放電。用于電動汽車的鋰離子電池根據(jù)電池單元（Battery cell)電壓而被區(qū) 分為三個區(qū)間A、B、C。
[0032] 第一區(qū)間A是電池使用時間在特定時間以下、電池單元的電壓差在特定范圍以上 的區(qū)間；第二區(qū)間B是電池使用時間在特定時間以上、電池單元的電壓差在特定范圍以下 的區(qū)間；第三區(qū)間C是電池使用時間在特定時間以下、電池單元的電壓差在特定范圍以上 的區(qū)間。
[0033] 第一區(qū)間A以及第三區(qū)間C的電池使用時間在特定時間以下，因此雖然使用比重 小，但由于電池單元的電壓差在特定范圍以上，因此第一區(qū)間A以及第三區(qū)間C是為了監(jiān)視 快速的電壓變化而需要相對高速測量的區(qū)間。
[0034] 與此相反，第二區(qū)間B的電池使用時間在特定時間以上，因此使用比重大，而電池 單元的電壓差在特定范圍以下，因此第二區(qū)間B是需要精密電壓測量的區(qū)間。
[0035] 圖2是用于說明最優(yōu)于圖1的按區(qū)間的特性的電池監(jiān)控裝置的構(gòu)成方案的圖。
[0036] 如參考號a所示，電池監(jiān)控裝置可以包括A/D轉(zhuǎn)換器以及控制部。當A/D轉(zhuǎn)換器 接收到電池單元的模擬電壓時，將電池單元的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓并提供給控制部。
[0037] 如果電池監(jiān)控裝置構(gòu)成為如參考號a所示的結(jié)構(gòu)，則電池單元的模擬電壓被轉(zhuǎn)換 為數(shù)字電壓后直接輸出，因此能夠沒有數(shù)據(jù)延遲地進行高速測量，但是精密性相對減少。
[0038] 這種電池監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)適用于在圖1的鋰離子電池的電壓特性曲線圖上的為 了監(jiān)視快速的電壓變化而需要高速測量的第一區(qū)間A以及第三區(qū)間C。
[0039] 如參考號b所示，電池監(jiān)控裝置可以包括A/D轉(zhuǎn)換器、平均濾波器、以及控制部。
[0040] 當A/D轉(zhuǎn)換器接收電池單元的模擬電壓時，將電池單元的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù) 字電壓并提供給平均濾波器。此時，A/D轉(zhuǎn)換器可以對電池單元的模擬電壓實施過采樣 (oversampling)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓。
[0041] 然而，通過對電池單元的模擬電壓實施過采樣，雖然能夠使得精度提高大致2倍 左右，但是具有數(shù)據(jù)處理速度將減少約4~8倍左右的缺點。
[0042] 平均濾波器從A/D轉(zhuǎn)換器接收過采樣的數(shù)字電壓，并對過采樣的數(shù)字電壓用規(guī)定 的平均值系數(shù)實施平均濾波（average filtering)后提供給控制部。
[0043] 如上所述，平均濾波器對過采樣的數(shù)字電壓用規(guī)定的平均值系數(shù)實施平均濾波， 因此具有可能會損失與平均值系數(shù)并不對應的數(shù)據(jù)的缺點。
[0044] 如參考號c所示，電池監(jiān)控裝置可以包括A/D轉(zhuǎn)換器、IIR濾波器、以及控制部。
[0045] 當A/D轉(zhuǎn)換器接收電池單元的模擬電壓時，將電池電壓的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電 壓并提供給IIR濾波器。此時，A/D轉(zhuǎn)換器能夠?qū)﹄姵貑卧哪M電壓實施過采樣，并將其 轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓。
[0046] IIR濾波器從A/D轉(zhuǎn)換器接收過采樣的數(shù)字電壓，并對過采樣的數(shù)字