[发明专利]用于检测电池系统中的弱分支的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于保护电池系统使其免于过度放电的系统和方法。更具体地，本发明的系统和方法涉及监测电池系统的单个分支，从而识别所述电池系统的弱分支，并且实施控制来防止所述电池系统的单个分支的过度放电。

背景技术

客车通常包括用于使车辆的电气和传动系统运转的电池。例如，车辆通常包括配置成为车辆起动器系统(例如，起动器电动机)、照明系统和/或点火系统供给电能的12V铅酸汽车电池。在电动、燃料电池(“FC”)和/或混合动力车辆中，可使用高压(“HV”)电池系统(例如，360V的HV电池系统)为车辆的电传动系部件(例如，电动机等)供电。例如，可使用包含在车辆中的HV可充电能量存储系统(“RESS”)来为车辆的电传动系部件供电。

在某些设计中，包含在车辆中的电池系统可包括一个或多个分支或区段。例如，车辆电池系统可包含电池组，所述电池组包括电池单元的一个或多个分支。可更换和/或增加电池组中的电池分支，从而导致新电池分支与已有电池分支之间在容量、充电状态、放电率、阻抗和/或电压方面存在差异。类似地，可以更换和/或增加电池分支中的电池单元，从而导致新电池单元与已有电池单元之间在容量、充电状态、放电率、阻抗和/或电压方面存在差异。

当电池的至少一个分支耗尽时或者处于由电池控制系统建立的阈值时电池放电可能终止。用于终止进一步放电的阈值可以基于对电池的电压或者其他参数的整体监测。不能限制电池进一步放电到低于过度耗尽阈值可导致电池系统低效、劣化、永久损害和/或可使用寿命变短。

发明内容

根据本发明的各种实施方式的电池系统可包括多个分支-例如电池单元或子电池组。在长时间使用之后，不同电池分支可产生容量、充电状态、放电率、阻抗和/或电压的差异。根据在此公开的实施方式，用于保护电池系统免于过度放电和/或用于识别所述电池系统中的弱分支的系统可包含电池组，所述电池组包括多个分支。在某些实施方式中，所述分支可单独更换。

包含在所述系统中的测量系统可联接到所述电池组并且被配置成确定多个分支电参数(例如，与分支相关的电压)。每个分支电参数都可与一个所述电池系统分支相关。电池控制系统可通讯地联接到所述测量系统。所述电池控制系统可配置成基于一个或多个第一计算导数比来识别符合标准的分支。在某些实施方式中，所述标准可以是“分支为所述电池组中的弱的或最弱的分支”。所述一个或多个第一计算导数比可以是与一个分支关联的分支电参数相对于与所述电池组中的另一个分支关联的分支电参数的导数比。

在某些实施方式中，所述电池控制系统可进一步配置成基于一个或多个第二计算导数比来识别符合所述标准的分支。所述一个或多个第二计算导数比可以是与所述电池组的至少一个分支关联的分支电参数相对于电池组电参数(例如，包含在所述电池组中的分支的电压的平均值)的导数比。当所述系统识别出弱的或最弱的分支时，可以基于所述识别出的分支来生成电池控制参数，所述电池控制参数能够用于各种电池操作-包括例如电池平衡和/或放电操作。

在进一步的实施方式中，一种用于保护电池系统免于过度放电和/或用于识别所述电池系统中的弱分支的方法可包括确定与包含在电池组中的分支关联的多个分支电参数(例如，分支电压)，所述电池组包含多个分支。基于确定的分支电参数，可以计算一个或多个第一导数比。所述一个或多个第一导数比可以是与一个分支关联的分支电参数相对于与所述电池组的另一个分支关联的分支电参数的导数比。

基于所述第一导数比，可以识别符合标准的分支。在某些实施方式中，所述标准可以是“分支为所述电池组中弱的或最弱的分支”。在某些实施方式中，还可以计算一个或多个第二导数比。所述一个或多个第二计算导数比可以是与所述电池组的至少一个分支关联的分支电参数相对于电池组电参数(例如，包含在所述电池组中的分支的电压的平均值)的导数比。当所述系统识别出弱的或最弱的分支时，可以基于所述识别出的分支来生成电池控制参数，所述电池控制参数可用于各种电池操作-包括例如电池平衡和/或放电操作。

方案1. 一种系统，包括：

包括多个分支的电池组；

配置成确定多个分支电参数的测量系统，所述多个分支电参数中的每个分支电参数与所述多个分支中的一个关联；

通讯地联接到所述测量系统的电池控制系统，所述电池控制系统配置成基于一个或多个第一计算导数比来识别符合标准的分支，所述一个或多个第一计算导数比包括与所述多个分支中的一个分支关联的分支电参数相对于与所述多个分支中的另一个分支关联的分支电参数的导数比。