基於單體容量值來執行電池系統的單體平衡的方法

2023-08-10 06:51:51 2

基於單體容量值來執行電池系統的單體平衡的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於計算多單體電池中的單體的要平衡電量的方法。該方法確定電池單體的耗盡目標電量狀態。該方法確定一組單體的對應一組耗盡目標電量以及可用電量，其中使用所述對應的電量容量來計算耗盡目標電量，使用對應的實際電量和耗盡目標電量來計算耗盡目標SOC和可用電量。該方法使用一組可用電量來確定電量偏移。該方法由一組可用電量和電量偏移來確定一組單體的對應一組要平衡電量。
【專利說明】基於單體容量值來執行電池系統的單體平衡的方法
【技術領域】
[0001]本發明總體涉及一種用於提高電池中存儲的電量的方法，更具體而言，涉及一種確定可用電量的量以平衡各個電池單體以優化電池可用電量的系統和方法。
【背景技術】
[0002]純電動和混合動力車輛，諸如電池電動車輛、增程式電動車輛、混合動力電動車輛、插電式混合動力電動車輛和燃料電池混合動力電動車輛正變得越來越普遍。純電動車輛將具有間或從A/C電網供應的對電池進行充電的功率，並且當車輛被驅動時，電池將放電。混合動力電動車輛通常將可充電的電池系統與功率源(諸如內燃發動機或燃料電池系統)所供應的功率進行組合。
[0003]電池系統可以基於不同的化學，包括鋰離子、鎳金屬氫化物、鉛酸等。取決於電池特性，控制系統不應該允許單體的電量下降到電量耗盡下限值之下或者高於過充電極值。當建立耗盡下限值和過充電極值時，電池工程師考慮性能、持久性和安全性。耗盡下限值和過充電極值通常與電量狀態(S0C)和電壓有關係。
[0004]由於產品的差異，各個電池單體容量、自放電電阻和其它的值會不同，導致每個電池單體保持電量容量的差異。此外，由於在電池組或模塊中單體的串聯連接，實際上使用了單體容量的多少也是不同的。對於單體的串聯構造，所有單體的電流充電和放電都是同時的。這導致帶有最少電量的單體決定電池系統中可用的電量，其中電池系統中的其它單體中可用的電量保持鎖定。
[0005]一些電池系統將嘗試通過基於單體電壓在單體之間重新分配電量而從其它單體獲得額外的電量。使用電壓獲得的改進包括確定多單體的電池系統中的單體的實際電存儲容量和電量狀態(SOC)。
[0006]需要一種精確地確定要平衡電量的算法，即，額外的電流可以被分配(平衡)到其它單體，使得電池將供應最大可用電量並且當第一單體落到電量耗盡下限值時不會將單體中的電量遺落。

【發明內容】

[0007]根據本發明的教導，公開了用於確定平衡多單體電池中的單體所需要的電量的量的方法。該方法確定電池單體的耗盡目標電量狀態(S0C)。該方法確定一組單體的對應一組電量容量和實際電量。該方法確定一組單體的對應一組耗盡目標電量以及可用電量，其中使用對應的電量容量和耗盡目標SOC來計算耗盡目標電量，使用對應的實際電量和耗盡目標電量來計算可用電量。該方法使用一組可用電量來確定電量偏移。該方法由一組單體的一組可用電量和電量偏移來確定對應一組要平衡的電量。
[0008]此外，本發明還涉及以下技術方案。
[0009]1.一種用於計算多單體電池中的單體的要平衡電量的方法，包括:
確定電池中的單體的耗盡目標電量狀態；接收電池中的一組單體的對應一組電量容量以及對應一組實際電量；
確定該組單體的對應一組耗盡目標電量以及對應一組可用電量，其中使用所述對應的電量容量來確定所述耗盡目標電量，使用所述對應的實際電量和所述對應的耗盡目標電量來確定所述可用電量；
使用所述一組可用電量來確定電量偏移；以及
由所述一組單體的一組可用電量和電量偏移來計算對應的一組要平衡電量。
[0010]2.如技術方案I所述的方法，其中，確定對應一組實際電量包括使用對應單體的測量值。
[0011]3.如技術方案2所述的方法，其中，所述測量值是電壓測量值。
[0012]4.如技術方案I所述的方法，其中，確定對應一組實際電量包括使用流入和流出所述對應單體的電量測量值。
[0013]5.如技術方案I所述的方法，其中，使用一組可用電量來確定電量偏移使用來自一組可用電量的最低可用電量。
[0014]6.如技術方案I所述的方法，其中，確定所述實際電量包括使用以下公式:
【權利要求】
1.一種用於計算多單體電池中的單體的要平衡電量的方法，包括: 確定電池中的單體的耗盡目標電量狀態； 接收電池中的一組單體的對應一組電量容量以及對應一組實際電量； 確定該組單體的對應一組耗盡目標電量以及對應一組可用電量，其中使用所述對應的電量容量來確定所述耗盡目標電量，使用所述對應的實際電量和所述對應的耗盡目標電量來確定所述可用電量； 使用所述一組可用電量來確定電量偏移；以及 由所述一組單體的一組可用電量和電量偏移來計算對應的一組要平衡電量。
2.如權利要求1所述的方法，其中，確定對應一組實際電量包括使用對應單體的測量值。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述測量值是電壓測量值。
4.如權利要求1所述的方法，其中，確定對應一組實際電量包括使用流入和流出所述對應單體的電量測量值。
5.如權利要求1所述的方法，其中，使用一組可用電量來確定電量偏移使用來自一組可用電量的最低可用電量。
6.如權利要求1所述的方法，其中，確定所述實際電量包括使用以下公式:
7.如權利要求1所述的方法，其中，確定所述耗盡目標電量包括使用以下公式:
8.如權利要求1所述的方法，其中，確定要平衡的電量的量包括使用以下公式:
9.一種用於計算多單體電池中的單體的要平衡電量的方法，包括: 確定電池中的第一單體的第一電量容量； 確定電池中的第二單體的第二電量容量； 確定所述第一單體的第一電量狀態(SOC)； 確定所述第二單體的第二 SOC ； 使用所述第一電量容量和所述第一 SOC來計算所述第一單體的第一可用電量； 使用所述第二電量容量和所述第二 SOC來計算所述第二單體的第二可用電量； 確定用於計算要平衡的電量的電量偏移；以及使用所述第一電量容量、所述第一 SOC和所述第一單體的電量偏移來計算第一要平衡的電量。
10.一種用於計算多單體電池中的單體的要平衡電量的方法，包括: 確定所述多單體電池中的第一單體的第一可用電量； 確定所述多單體電池中的第二單體的第二可用電量； 使用所述第一可用電量和所述第二可用電量來確定電量偏移；以及 使用所述電量偏移和所述第一 可用電量來計算所述第一單體的要平衡的電量。
【文檔編號】H02J7/00GK103779619SQ201310497244
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月22日 優先權日:2012年10月22日
【發明者】S.謝菲爾 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司