專利名稱：電池單體的容量平衡的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池單體的容量平衡的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
執(zhí)行車輛電池的再平衡，以修正電池單體的不平衡條件。測量每個電池單體的電壓，并識別具有最小電壓的電池單體。所有其他電池單體通過與每個電池單體相關(guān)的阻抗電路放電(bleed down)，直到所述其他電池單體的測量電壓約等于最小電壓為止。在放電過程期間，對電池單體的電壓進(jìn)行連續(xù)/周期性的測量，以監(jiān)測電池單體的電壓變化。一旦所有電池單體的電壓的讀數(shù)大致相等，則給電池充電
發(fā)明內(nèi)容
·一種平衡具有多個電池單體的車輛電池的方法可包括針對每個電池單體確定電池單體的容量；針對每個電池單體，確定供應(yīng)電池單體負(fù)載電流以將電池單體的確定的容量減小到目標(biāo)值的持續(xù)時間；針對每個電池單體，使電池單體供應(yīng)電池單體負(fù)載電流達(dá)到所述確定的持續(xù)時間。


圖I是電池單體及其阻抗電路的示意圖。圖2是可變動力車輛的框圖。圖3是示出用于確定與圖2的電池再平衡相關(guān)的時間的算法的流程圖。圖4是示出用于圖2的電池單體放電的算法的流程圖。
具體實施例方式可變動力車輛(例如，電池電動車輛等)的制造商可能期望提供一種車輛，該車輛可在電池再平衡/充電之后被驅(qū)動行駛特定距離。電池驅(qū)動的車輛的駕駛距離取決于由車輛的電池儲存的能量的量。傳統(tǒng)的電池再平衡技術(shù)在將電池單體充電到目標(biāo)電壓之前嘗試著使電池單體的電壓相等。然而，對于給定的電池單體的電壓來說，由于電池單體老化導(dǎo)致電池單體的能量含量可隨著時間改變(例如，減小)。因此，如果電池單體繼續(xù)被充電到相同的目標(biāo)電壓，則由電池儲存的能量的量(并因此產(chǎn)生的車輛行駛距離)可隨著時間減小。在此公開的特定實施例可提供一種系統(tǒng)和技術(shù)，該系統(tǒng)和技術(shù)將電池單體平衡/充電到目標(biāo)容量而非目標(biāo)電壓。因此，可滿足車輛的特定行駛距離。電池單體的容量電池單體的最大容量Ihrmax可根據(jù)下面的關(guān)系式得到Ihrmax = Mkl (I)
ASOC其中，AIhr是電池單體的容量的改變量，Λ SOC是電池單體的荷電狀態(tài)的改變量。作為示例，給定的電池單體的SOC可在給該電池單體提供I安培小時(A · hr)容量之前和之后確定。對于該示例，假設(shè)測量的Λ SOC為10%，則根據(jù)等式(1)，電池單體的最大容量Ihrmax應(yīng)該是IOA · hrso電池單體的能暈含暈電池單體的能量含量ε可從下面的一組等式估計得到ε = f P · dt(2)其中，P是供應(yīng)到電池單體的功率。P可寫成下面的等式P = Vm · i (3)
其中，Vni是與儲存的功率相關(guān)的(測量)電壓，i是與儲存的功率相關(guān)的電流。將等式(3)代入等式(2)得到下面的等式ε = f vm · i · dt (4)Vm可寫成下面的等式Vm= Av+vmin(5)其中，Vniin是處于0%荷電狀態(tài)的電池單體的電壓(例如，3. IV)，Λν是與儲存的功率相關(guān)的電壓與處于0%荷電狀態(tài)的電池單體的電壓之差。將等式(5)代入等式(4)得到下面的等式ε = / (Av+vmin)idt (6)Λ V可寫成下面的等式Av=V^~V^-i-t (7)其中，vmax是處于滿荷電狀態(tài)的電池單體的電壓，Ihrmax是電池單體的最大容量，t是電壓出現(xiàn)變化的持續(xù)時間。(等式(7)可用于通過求解i (電池單體的容量)并將Λ V設(shè)定為等于特定電池單體8的測量電壓，而得到特定電池單體8的容量。)將等式(7)代入等式(6)得到下面的等式￡={ I-■( +Vmin Iidt (8)
jIl伽廳J J對等式8進(jìn)行積分得到下面的等式￡ = i2Vmz；~Vmm~+vima-i-t (9)
1Ku, 2i.t可寫成下面的等式i · t = Ihr (10)其中，Ihr是電池單體的容量。將等式(10)代入等式(9)得到下面的等式
V — V Ihr'^ \￡ = ———--+ Vmin Ihr (11)
伽職2獲得電池單體的目標(biāo)容量所需的放電時間參照圖1，電池單體8 (及與其相關(guān)的阻抗放電電路)可被模擬成標(biāo)準(zhǔn)RC電路。因此，電池單體的測量電壓Vm與目標(biāo)電壓Vt之間的關(guān)系可由下面的等式給出vt = Vm · (e_t/EC) (12)其中，t是電路的時間常數(shù)，R是阻抗電路的電阻(例如，4kQ)，C是電池單體的等效電容。C可寫成下面的等式C = I-- (13)I · dt可寫成下面的等式I · dt = Ihr (14)Ihr是電池單體8的容量(A · hrs), dv可寫成下面的等式dv = Vmax-Vmin (15)其中，是處于滿荷電狀態(tài)的電池單體的電壓(例如，4. 0V) ,Vniin是處于0%荷電狀態(tài)的電池單體的電壓(例如，3. IV)。將等式(14)和(15)代入等式(13)得到下面的等式
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的動力系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 電池，包括多個電池單體； 至少一個控制器，被配置成針對每個電池單體確定電池單體的容量；確定供應(yīng)電池單體負(fù)載電流以將電池單體的確定的容量減小到約等于所述確定的容量中的最小容量的值的持續(xù)時間；使電池單體供應(yīng)電池單體負(fù)載電流達(dá)到所述確定的持續(xù)時間，以平衡電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個控制器還被配置成給電池單體充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個控制器還被配置成確定每個電池單體的最大容量，其中，每個電池單體的所述持續(xù)時間基于電池單體的最大容量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，每個電池單體的所述持續(xù)時間基于處于滿荷電狀態(tài)的電池單體的電壓與處于O %荷電狀態(tài)的電池單體的電壓之差。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個控制器還被配置成確定每個電池單體的電壓，其中，每個電池單體的所述持續(xù)時間基于電池單體的電壓。
6.一種平衡包括多個電池單體的車輛電池的方法，所述方法包括 針對每個電池單體， 確定電池單體的容量； 確定供應(yīng)電池單體負(fù)載電流以將電池單體的確定的容量減小到目標(biāo)值的持續(xù)時間； 使電池單體供應(yīng)電池單體負(fù)載電流達(dá)到所述確定的持續(xù)時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，確定供應(yīng)電池單體負(fù)載電流以將電池單體的確定的容量減小到目標(biāo)值的持續(xù)時間的步驟包括確定電池單體的最大容量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，確定供應(yīng)電池單體負(fù)載電流以將電池單體的確定的容量減小到目標(biāo)值的持續(xù)時間的步驟包括確定處于滿荷電狀態(tài)的電池單體的電壓與處于O %荷電狀態(tài)的電池單體的電壓之差。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，確定供應(yīng)電池單體負(fù)載電流以將電池單體的確定的容量減小到目標(biāo)值的持續(xù)時間的步驟包括確定電池單體的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括識別所述確定的容量中的最小容量值，其中，目標(biāo)值約等于所述確定的容量中的最小容量值。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括給電池單體充電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池單體的容量平衡的系統(tǒng)和方法。用于車輛的動力系統(tǒng)可包括至少一個控制器及具有多個電池單體的電池。所述至少一個控制器可以針對每個電池單體確定電池單體的容量；確定供應(yīng)電池單體負(fù)載電流以將電池單體的確定的容量減小到約等于所述確定的容量中的最小容量的值的持續(xù)時間；使電池單體供應(yīng)電池單體負(fù)載電流持續(xù)所述確定的持續(xù)時間，以平衡電池。
文檔編號H02J7/00GK102903975SQ20121025650
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者布魯斯·卡維·布雷克蒙, 艾倫·羅伊·蓋爾, 拉里·迪安·埃里 申請人:福特全球技術(shù)公司