[发明专利]用于减轻电气化车辆电池中的锂镀覆的闭环反馈控制

说明书

本公开涉及一种用于减轻电气化车辆电池中的锂镀覆的闭环反馈控制。一种包括具有至少一个电池单元的牵引电池的车辆包括控制器，所述控制器连接到所述牵引电池并且被配置为：响应于锂镀覆参数的目标值与锂镀覆参数的实际值之间的差，修改所述牵引电池的电流以使所述差减少。所述锂镀覆参数或指示可以是基于电池单元的差分开路电压或所述至少一个电池单元的微分电压与所述至少一个电池单元的电池单元充电速率的作为时间的函数的比值的。

技术领域

本公开涉及响应于车辆电池中的锂镀覆(lithium plating)的检测的电气化车辆的闭环反馈控制。

背景技术

电气化车辆(诸如混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电池电动车辆)使用由牵引电池供电的电机来驱动车辆动力传动系统。电池的充电和放电导致电化学过程，该电化学过程影响可用于给车辆供电的电荷并且可随着环境状况和操作状况(诸如电池荷电状态(SOC)、温度、电池单元平衡以及充电/放电速率或电流)的变化而变化。在锂离子(Li-ion)电池中，在一些操作状况下，金属锂可沉积在电池单元的阳极上，这可能降低电池性能。尽管可能在其它环境和操作状况下发生锂镀覆，但是电池在低操作温度和高充电电流下特别容易受到该过程(被称为锂镀覆)的影响。

发明内容

在各个实施例中，一种包括具有至少一个电池单元的牵引电池的车辆包括控制器，所述控制器连接到所述牵引电池并且被配置为：提供针对所述车辆或牵引电池的闭环反馈控制，以使锂镀覆指示的测量值与锂镀覆指示的目标值或期望值之间的差减小，其中，所述锂镀覆指示的目标值或期望值表示最小锂镀覆或没有锂镀覆。实施例包括：控制电池充电速率、供应至电池的再生制动电流、影响电池放电电流的附件负载和发动机动力。在一个或更多个实施例中，电池电力相对于温度的表响应于检测锂镀覆的检测而被更新。实施例还可包括：在检测到镀覆时，基于充电期间的电池电力来更新累计的镀覆历史。

根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括内燃发动机，所述控制器修改所述内燃发动机的操作点以使锂镀覆参数的目标值与锂镀覆参数的实际值之间的差减小。

根据本发明的一个实施例，所述控制器修改所述操作点以使电池充电电流减小。

根据本发明的一个实施例，所述控制器减小再生制动电流以修改所述牵引电池的电流。

根据本发明的一个实施例，所述控制器响应于所述锂镀覆参数的目标值与锂镀覆参数的实际值之间的差超过阈值而修改与当前电池温度相关联的存储的电池电力限制。

根据本发明的一个实施例，当所述锂镀覆参数的目标值与锂镀覆参数的实际值之间的差超过对应的阈值时，所述控制器在电池充电期间追踪累积的牵引电池电力。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：针对在所述牵引电池放电预定时间之后的低于阈值的荷电状态(SOC)值，基于开路电压与牵引电池荷电状态之间的关系来识别锂镀覆的电池单元，以允许完成锂剥离。

根据本发明的一个实施例，控制牵引电池的电流的步骤包括：控制车辆的内燃发动机。

根据本公开的实施例可提供一个或更多个优点。例如，使用一个或更多个车辆系统或组件的锂镀覆指示的闭环反馈控制可减少或消除镀覆以提高电池性能、增大容量和增长寿命。各种实施例采用程序逻辑使用现有的电池传感器和车辆传感器来执行闭环反馈控制，使得无需额外的硬件。

通过下面在结合附图时进行的详细描述，与各个实施例相关联的上述优点和其它优点及特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是示出根据代表性实施例的具有锂镀覆的闭环控制的电气化车辆的框图；

图2是示出根据代表性实施例的用于闭环控制的锂镀覆参数或指示的未镀覆的电池单元和镀覆的电池单元的电池单元电压(作为SOC的函数)的曲线图；