[发明专利]基于单体容量值来执行电池系统的单体平衡的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种用于提高电池中存储的电量的方法，更具体而言，涉及一种确定可用电量的量以平衡各个电池单体以优化电池可用电量的系统和方法。

背景技术

纯电动和混合动力车辆，诸如电池电动车辆、增程式电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆和燃料电池混合动力电动车辆正变得越来越普遍。纯电动车辆将具有间或从A/C电网供应的对电池进行充电的功率，并且当车辆被驱动时，电池将放电。混合动力电动车辆通常将可充电的电池系统与功率源（诸如内燃发动机或燃料电池系统）所供应的功率进行组合。

电池系统可以基于不同的化学，包括锂离子、镍金属氢化物、铅酸等。取决于电池特性，控制系统不应该允许单体的电量下降到电量耗尽下限值之下或者高于过充电极值。当建立耗尽下限值和过充电极值时，电池工程师考虑性能、持久性和安全性。耗尽下限值和过充电极值通常与电量状态（SOC）和电压有关系。

由于产品的差异，各个电池单体容量、自放电电阻和其它的值会不同，导致每个电池单体保持电量容量的差异。此外，由于在电池组或模块中单体的串联连接，实际上使用了单体容量的多少也是不同的。对于单体的串联构造，所有单体的电流充电和放电都是同时的。这导致带有最少电量的单体决定电池系统中可用的电量，其中电池系统中的其它单体中可用的电量保持锁定。

一些电池系统将尝试通过基于单体电压在单体之间重新分配电量而从其它单体获得额外的电量。使用电压获得的改进包括确定多单体的电池系统中的单体的实际电存储容量和电量状态（SOC）。

需要一种精确地确定要平衡电量的算法，即，额外的电流可以被分配（平衡）到其它单体，使得电池将供应最大可用电量并且当第一单体落到电量耗尽下限值时不会将单体中的电量遗落。

发明内容

根据本发明的教导，公开了用于确定平衡多单体电池中的单体所需要的电量的量的方法。该方法确定电池单体的耗尽目标电量状态（SOC）。该方法确定一组单体的对应一组电量容量和实际电量。该方法确定一组单体的对应一组耗尽目标电量以及可用电量，其中使用对应的电量容量和耗尽目标SOC来计算耗尽目标电量，使用对应的实际电量和耗尽目标电量来计算可用电量。该方法使用一组可用电量来确定电量偏移。该方法由一组单体的一组可用电量和电量偏移来确定对应一组要平衡的电量。

此外，本发明还涉及以下技术方案。

1. 一种用于计算多单体电池中的单体的要平衡电量的方法，包括：

确定电池中的单体的耗尽目标电量状态；

接收电池中的一组单体的对应一组电量容量以及对应一组实际电量；

确定该组单体的对应一组耗尽目标电量以及对应一组可用电量，其中使用所述对应的电量容量来确定所述耗尽目标电量，使用所述对应的实际电量和所述对应的耗尽目标电量来确定所述可用电量；

使用所述一组可用电量来确定电量偏移；以及

由所述一组单体的一组可用电量和电量偏移来计算对应的一组要平衡电量。

2. 如技术方案1所述的方法，其中，确定对应一组实际电量包括使用对应单体的测量值。

3. 如技术方案2所述的方法，其中，所述测量值是电压测量值。

4. 如技术方案1所述的方法，其中，确定对应一组实际电量包括使用流入和流出所述对应单体的电量测量值。

5. 如技术方案1所述的方法，其中，使用一组可用电量来确定电量偏移使用来自一组可用电量的最低可用电量。

6. 如技术方案1所述的方法，其中，确定所述实际电量包括使用以下公式：

其中是单个单体i当前保持的实际电量含量，是单体i保持电量的容量，并且是单体i的实际电量状态。

7. 如技术方案1所述的方法，其中，确定所述耗尽目标电量包括使用以下公式：

其中是单个单体i的耗尽目标电量，是单体i保持电量的容量，并且是电池中的单体的耗尽目标电量状态。

8. 如技术方案1所述的方法，其中，确定要平衡的电量的量包括使用以下公式：

其中是单体i要平衡的电量，是单个单体i当前保持的实际电量含量，是单个单体i的耗尽目标电量，是在带有最小可用电量的单体达到耗尽目标电量之前的操作期间可以使用的电量的量。

9. 如技术方案1所述的方法，还包括使用一组要平衡的电量来控制电池的平衡电路，使得电池更接近优化的电量状态。

10. 如技术方案9所述的方法，其中确定所述耗尽目标电量包括使用以下公式：