[发明专利]使用参考超级电容器进行电量监测的牵引电池

说明书

本公开涉及一种使用参考超级电容器进行电量监测的牵引电池。具有超级电容器的电容电路与牵引电池串联连接，以提供电流传感器，从而产生感测信号，所述感测信号在牵引电池的操作范围内是线性的。所述电容电路的线性响应相对于仅测量所述电池两端的电压而言是一种改进，所述电池两端的电压在一些范围(例如，20％至80％的荷电状态)内不是线性的。

技术领域

本申请总体上涉及对牵引电池中的电量进行监测，并且更具体地涉及使用参考电容器进行牵引电池电量监测。

背景技术

使用电力作为动力的车辆需要向用户提供牵引电池中的电量，以例如计算可行驶里程。一种度量是牵引电池的荷电状态(SOC)。SOC可以是以库仑、安培小时或百分比为单位的电池电量的度量。SOC通常基于电流积分、电池单元电压或两者的组合来被确定。

发明内容

可通过将超级电容器与牵引电池、电池单元组或电池单元串联来辅助进行牵引电池的监测或感测。一种用于荷电状态监测的方法可包括：对具有与牵引电池串联连接的超级电容器的电容电路上的电压进行感测，以产生感测电压，并且使用所述感测电压来确定牵引电池容量。

一种用于车辆电池控制的方法可包括：由控制器根据由控制器从与牵引电池串联连接的电容电路的电容器两端的感测电压导出的牵引电池的容量对牵引电池进行充电和放电，使得所述感测电压在牵引电池的操作范围内的充电和放电期间随着电流线性地变化。

在示例实施例中，对电压进行感测的步骤包括感测在牵引电池的操作范围内线性的电压。

在示例实施例中，对电压进行感测的步骤包括感测在约20％至80％的荷电状态的范围内线性的电压。

在示例实施例中，对电压进行感测的步骤包括感测与牵引电池串联连接的并联连接的超级电容器两端的电压。

在示例实施例中，对电压进行感测的步骤包括感测在牵引电池的操作范围内线性的电压。

在示例实施例中，对电压进行感测的步骤包括感测在电池的荷电状态相对于电压的曲线的平坦区域附近是大致线性的电压。

如在此所描述的，一种车辆可包括执行用于感测牵引电池状态的任何方法的系统。所述车辆可包括牵引电池、与牵引电池串联的电容电路、连接到牵引电池和电容电路以驱动车轮的电动马达以及控制器，所述控制器感测电容电路上的电压并且使用所述感测电压来确定牵引电池容量。电容电路可包括超级电容器。

在示例实施例中，所述电容电路与所述牵引电池的电压容量匹配。

在示例实施例中，所述控制器感测所述电容电路两端的电压，并且所述电容电路两端的电压在所述牵引电池的操作范围内是线性的。

在示例实施例中，所述电容电路被配置为在所述牵引电池的20％至80％的荷电状态的范围内提供线性电压。

在示例实施例中，所述电容电路包括并联连接的超级电容器。

在示例实施例中，所述电容电路包括串联连接的超级电容器。

在示例实施例中，所述电容电路包括第一对两个串联连接的超级电容器和第二对两个串联连接的超级电容器，并且其中，所述第一对与所述第二对并联。

在示例实施例中，所述电容电路提供5000法拉的等效电路，并且其中，所述牵引电池是300伏特的锂离子电池。

在示例实施例中，所述控制器使用Q_BAT＝f[V_CAP(I,t),α_0…α_n]来确定电量Q_BAT是所述电容电路两端的电压V_CAP的函数。

另一种用于荷电状态监测的方法可被用于车辆中。所述方法可包括：感测与牵引电池串联连接的电容电路上的电压，以产生在牵引电池的20％至80％的荷电状态的范围内线性的感测电压，并且使用所述感测电压来确定牵引电池容量。