[发明专利]利用被动平衡进行在线电池容量估算

说明书

本发明提供了一种方法、一种电池模块、一种能量存储装置和一种电力管理系统。在模块的电池之间的电流平衡期间确定模块和能量存储装置的容量。该容量随后用于控制进出能量存储装置的电力，以将能量存储装置维持在能量存储装置的最大容量的预定范围内。该确定的容量用作能量存储装置的最大容量。

技术领域

本发明涉及一种系统、一种能量存储装置、一种电池模块以及一种用于确定能量存储装置的容量的方法。本公开还涉及用于基于所确定的容量来控制进出能量存储装置的电力的系统，方法和程序。

背景技术

包括用于诸如混合动力电动车辆的车辆的存储装置的能量存储装置在安装时具有标称最大容量。能量存储装置的最大容量随时间减小。衰降速率基于温度而变化。此外，衰降速率受到如何控制进出能量存储装置的功率的影响。例如，能量存储装置排出越低于设定值或充电越高于设定值，衰降速率越增加，因此最大容量减小。能量存储装置的使用也影响衰降速率。更频繁使用的能量存储装置通常具有比在较低频率使用的安装时具有相同标称最大容量的能量存储装置更低的最大容量。

在诸如串联或并联混合动力电动车辆的系统中，需要知道当前最大容量以控制进出能量存储装置的功率。电力管理至少基于电池的当前充电状态。当前的充电状态相关于当前的最大容量。

发明内容

本发明公开了一种方法，包括通过控制每个电池内的开关来实现电池模块的多个电池中的电流的平衡。每个电池包括平衡电阻器。对于每个电池，该方法还包括在启用平衡之后在预定时间存储相应电池的电压。使用每个电池中的精密电压传感器来感测电压。对于每个电池，该方法还包括在启用平衡之后的预定时间开始的预定时间段内确定电池电流，在预定时间段结束时检测相应电池的电压，基于预定时间段内的电压变化和开路电压曲线的斜率而确定相应电池的充电状态的变化，以及基于该充电状态的变化和在预定的时间段内确定的电池电流而确定电池容量。

该方法还包括在电池微处理器的存储器中为每个电池存储所确定的电池容量并将模块容量传输到用于能量存储装置的电池控制器。所确定的多个电池的最低电池容量是电池模块的模块容量。

还公开了一种用于能量存储装置的电池模块。该模块包括多个电池、平衡电路和微处理器。平衡电路与每个电池相关联。平衡电路包括平衡电阻器、平衡开关和精密电压传感器。

平衡开关配置为闭合以启用多个电池之间的电流平衡并且断开以禁用电流平衡。平衡开关与平衡电阻器串联。精密电压传感器配置为检测电池的电压。

微处理器包括存储器。存储器具有存储在其中的开路电压曲线。开路电压曲线指示各个电池的电压与各个电池的充电状态之间的关系。

微处理器配置为从用于能量存储装置的电池微处理器接收指示多个电池的电流平衡的信号，控制与每个电池相关联的平衡开关以闭合以启用电流平衡，并且在存储器中存储多个电池中的每个电池的第一电压。在启用平衡之后的预定时间，由相应的精密电压传感器检测第一电压。微处理器还配置为，对于多个电池中的每个电池，在启用平衡之后的预定时间开始的预定时间段内确定电池电流，并且在存储器中存储多个电池中的每个电池的第二电压。在预定时间段结束时由相应的精密电压传感器检测第二电压。微处理器还配置为，对于多个电池中的每个电池，基于存储在存储器中的开路电压曲线的斜率和在预定时间段内的由存储的第一电压和第二电压所确定的电压的变化，确定相应电池的充电状态的变化；对于多个电池中的每个电池，基于充电状态的变化和在预定时间段内的所确定的电池电流，确定电池容量；对于每个电池，在存储器中存储所确定的电池容量；将模块容量传输到电池微处理器。多个电池的所确定的最低电池容量是电池模块的模块容量。

还公开了一种能量存储装置。该能量存储装置包括开关、电池电流传感器、电池微处理器和多个电池模块。

开关配置为将能量存储装置从车辆的传动系电隔离或将能量存储装置电耦合到传动系。

电池电流传感器配置为检测能量存储装置中的电流。