[发明专利]用于估算混合二次电池的状态的装置及其方法

说明书

公开一种估算混合二次电池的状态的装置，所述混合二次电池包含电化学特性彼此不同且彼此并联连接的第一二次电池和第二二次电池。根据本发明的状态估算装置包含：传感器单元，以一定时间间隔测量所述二次电池的工作电压和工作电流；和控制单元，通过使用状态方程和输出方程执行扩展卡尔曼滤波算法而估算混合二次电池的状态，所述混合二次电池的状态包含第一二次电池的第一荷电状态和第二二次电池的第二荷电状态中的至少一者，所述状态方程包含第一充电状态和第二充电状态中的至少一者作为状态变量且所述输出方程包含所述混合二次电池的工作电压作为输出变量。

技术领域

本公开涉及用于使用扩展卡尔曼滤波器估算混合二次电池的电压的装置和方法。

本申请要求2013年10月14日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2013-0122273的权益，通过引用将其公开内容以其整体并入本文中。另外，本申请要求2014年10月13日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2014-0137842的权益，并通过引用将其公开内容以其整体并入本文中。

背景技术

通过电化学氧化还原生成电能的电池应用领域广泛。例如，电池被用于逐步扩大的领域，包括：用户手中随身携带的装置，诸如便携式电话、便携式计算机、数码相机、摄像机、平板电脑、电动工具等；电驱动装置诸如电动自行车、电动自行车、电动汽车、混合动力汽车、电动船、电动飞机等；用于储存由可再生能源生成的电力或生成的盈余电力的蓄电装置；或向包括服务器、通讯用基站等的各种信息通讯装置稳定地供应电力的不间断电源。

电池包含三个基本元件，即：负极，包含在放电期间经历氧化并释放电子的材料；正极，包含在放电期间经历还原并接受电子的材料；和电解质，其允许工作离子在负极与正极之间移动。

可以将电池分为：一次电池，其在放电之后不再可用；和二次电池，其具有至少部分可逆的电化学反应，由此可重复充放电。

对于二次电池，已知的有铅酸电池、镍镉电池、镍锌电池、镍铁电池、氧化银电池、镍金属氢化物电池、锌-氧化锰电池、锌-溴化物电池、金属空气电池、锂二次电池等。

其中，考虑到比其它二次电池相对更高的能量密度、更高的电池电压和更长的贮存寿命，锂二次电池正受到最大的商业关注。

关于二次电池，用于正极材料和负极材料的材料对二次电池的性能有关键性的影响。因此，正进行各种努力以提供在高温下具有稳定性且可以提供高能量容量和低制造成本的正极材料和负极材料。

然而，开发在所有方面均具有优异性能的正极材料和负极材料并不容易。因此，近来尝试通过并联连接彼此包含不同类型的正极材料和负极材料的二次电池来弥补各种二次电池的缺点。

下文中，将会把通过并联连接不同类型的二次电池形成的二次电池称为“混合二次电池”。

同时，当构成电池具有彼此不同的工作电压范围时，混合二次电池常常具有包含拐点的电压曲线。这是因为，当构成电池具有不同的工作电压范围时，在混合二次电池的充电或放电期间占主导地位的反应动力学将会改变。

同时，当混合二次电池的电压曲线具有拐点时，即使在轻微电压变化的情况下充电状态也显著改变。因此，在拐点附近直接使用电压估算混合二次电池的充电状态伴随有增大充电状态估算误差的缺点。

作为参考，在本领域中充电状态被称为荷电状态(SOC)参数。可以通过利用参数SOC和z的定量表示来表示荷电状态的值。荷电状态可以利用参数SOC表示为百分比(0～100％)，且可以利用参数z表示为数(0～1)。通常，可以利用安培计数法测量荷电状态。

因此，本公开的技术领域需求估算混合二次电池的荷电状态的新方式。

发明内容

技术问题