[发明专利]用于评估和控制电池系统的系统和方法

说明书

技术领域

在此公开的系统和方法涉及防止电池系统的过放电。更具体地说，本公开的系统和方法涉及估计独立的电池分部的相对容量。与表现出降低的容量的一个或更多个分部相关联的参数或其他标准可用于估计电池控制参数。

背景技术

乘用车常常包括电池用于操作车辆的电气系统和传动系统。例如，车辆通常包括12V的铅酸汽车电池，其构造成将电能供应至车辆起动器系统(例如，起动电动机)、照明系统和/或点火系统。在电动车辆、燃料电池(“FC”)车辆和/或混合动力车辆中，高压(“HV”)电池系统可用于为车辆的电传动系统部件(例如，电驱动马达等)供电。

当电池耗尽或者处于由电池控制系统建立的阈值时，电池放电可终止。用于终止进一步的电池放电的阈值可基于作为一个整体的电池的监测电压或其他参数。未能限制电池低于过耗阈值的进一步放电可导致电池系统低效、劣化、永久损伤和/或缩短的可用寿命。

发明内容

根据本公开的各种实施例的电池系统可包括多个分部，诸如电池单元或子组。在延长的使用周期期间，不同的电池分部可形成容量、荷电状态、放电速率、阻抗和/或电压的差异。与在此公开的实施例一致，电池系统可包括构造成确定与多个分部中的每个分部相关的分部电参数的测量系统。电池控制系统可基于多个分部电参数识别满足标准的分部。例如，为了利用电池分部的电特性以估计电池控制参数，在此公开的系统和方法可检测在电池组内满足特定标准的所述电池分部(例如，最弱或最低容量的分部)。

根据各种实施例，最弱的分部可指的是具有最低电存储容量、最高电阻或取决于电池化学的其他特性的电池单元。在某些情况下，具有最高电阻的分部还可以是具有最低容量的电池单元，而在其他情况下，该关系不再保持。

在此公开的各种系统和方法可与包括多个分部的电池系统结合使用。与电池系统相关联的测量系统可构造成确定与多个分部中的每个分部相关联的分部电参数。电参数可由计算系统使用，以产生在一段时间期间参数的导数值。计算系统可进一步基于导数值计算与各独立的电池分部相关联的总和值。

电池控制系统可利用总和值，以产生构造成利用总和值控制电池组的操作的一个方面的一个或多个命令。在一些实施例中，与电池分部相关联的总和值可用于确定用于存储电能的相对容量。相对容量的确定可由控制系统使用，以防止具有最低储能容量的电池分部的过放电。识别电池内的最弱分部并利用最弱分部的电特性以估计电池控制参数的实施例因此可保护弱的电池单元免于过放电以及可能由过放电引起的伴随的损害。在有些情形下，由过放电引起的损害可永久地削弱电池组和/或过放电的电池分部的功能。

本发明提供以下技术方案：

1. 一种交通工具系统，包含：

电池组，其包含多个分部；

测量系统，其通信地耦连至所述电池组，所述测量系统构造成确定多个第一分部电参数，所述多个第一分部电参数中的每个分部电参数与所述多个分部中的一个分部相关联；

计算系统，其通信地耦连至所述测量系统，所述计算系统构造成基于所述多个第一分部电参数计算在第一段时间期间的多个导数值，基于所述多个导数值计算第一总和值，和基于在所述段时间期间的与第二电参数相关联的多个导数值计算第二总和值；以及

电池控制系统，其通信地耦连至所述计算系统，所述电池控制系统构造成产生构造成控制所述电池组的操作的一个方面的命令，所述控制命令至少部分地基于所述第一总和值和所述第二总和值产生。

2. 根据方案1所述的系统，其中，所述计算系统还构造成从所述多个导数值选择性地排除低于阈值的导数值。

3. 根据方案1所述的系统，其中，所述计算系统还构造成基于与所述多个分部中的每个分部相关联的多个导数值计算所述多个分部中的每个分部的总和值。

4. 根据方案3所述的系统，其中，所述电池控制系统构造成基于所述多个分部中的每个分部的所述总和值的分析来识别具有最低电能存储容量的分部。

5. 根据方案1所述的系统，还包含容量评估系统，所述容量评估系统构造成基于所述第一总和值与所述第二总和值的比较来评估第一分部相对于第二分部的容量。

6. 根据方案4所述的系统，还包含：

荷电状态估计系统，其构造成估计所述第一分部和所述第二分部中的一个分部的荷电状态；

其中，所述电池组控制动作的操作的所述方面包含基于所述第一分部相对于所述第二分部的相对容量并且还基于所述第一分部和所述第二分部中的一个分部的所述荷电状态，选择性地防止所述电池组进一步放电。