[發明專利]蓄電池組容量學習算法

有效

• 申請號: 201110348805.1
• 申請日: 2011-10-05
• 公開（公告）號: CN102445665A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: S·M·斯克爾頓
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;楊炯

技術領域

本發明總體上涉及用于提供蓄電池單元平衡的系統和方法，更具體地，涉及提供蓄電池單元平衡的系統和方法，其使用蓄電池內每個單元的荷電狀態(SOC)變化來確定這些單元的相對容量。

背景技術

電動車輛越來越流行。這些車輛包括混合動力車輛(例如擴展里程電動車輛(EREV)，其結合蓄電池和主動力源，例如內燃機、燃料蓄電池系統等等)以及純電動車輛(例如蓄電池電動車輛(BEV))。所有這些類型的電動車輛都使用包括多個蓄電池單元的高電壓蓄電池。這些蓄電池可以是不同的蓄電池類型，例如鋰離子、鎳金屬氫化物、鉛酸等等。用于電動車輛的典型的高電壓蓄電池系統可包括大量的蓄電池單元或模塊，所述模塊包括多個蓄電池單元以滿足車輛動力和能量需求。蓄電池系統可以包括單獨的蓄電池模塊，其中每個蓄電池模塊可以包括一定數量的蓄電池單元，例如12個單元。所述單獨的蓄電池模塊可以以串聯的方式電聯接，或者串聯的單元可以以并聯的方式電聯接，其中模塊內的多個單元以串聯的方式連接并且每個模塊以并聯的方式與其他模塊電聯接。不同的車輛設計包括不同的蓄電池設計，其針對特別應用使用各種權衡和優點。

當蓄電池組相對新時，蓄電池組內的每個單元一般以基本上相同水平的性能運行，例如，最大荷電或容量。然而，由于蓄電池組隨時間老化，每個單元一般在性能上與其他單元不同地降級，其中蓄電池組的性能由性能最低單元的性能限制。另外，蓄電池組內的蓄電池單元或蓄電池模塊可能失效或者因為其他原因在性能上被限制，例如內部短路、容量損失、高電阻、高溫等等。如果失效單元或模塊可以被識別，有可能更換該特定單元或模塊而不更換整個蓄電池組，因為更換單個單元或一組單元比更換整個蓄電池組通常更便宜。然而，新蓄電池單元或模塊可能與蓄電池組內的其他蓄電池單元不在相同的性能水平上，并且因此，為了蓄電池正常運行新單元需要在性能上匹配。

電動車輛一般包括單元平衡算法，其控制蓄電池的充電，使得蓄電池單元的荷電狀態大約相同。公知的單元平衡算法僅考慮單元荷電狀態，而不考慮單元容量，其中所述算法將單元容量視為相同或幾乎相同。當新蓄電池單元被增加到蓄電池組時，單元平衡算法不將新單元與老單元任何不同地處理，使得在充電序列過程中，降級單元的荷電狀態將更快地增加。這導致單元平衡算法將較高荷電狀態的單元更快地放電，其是具有較低容量的單元，其使得他們在車輛運行過程期間放電過多。因此，可以提供單元平衡算法的改進，其將操作延長蓄電池組的使用壽命。

發明內容

根據本發明的教導，公開了一種系統和方法，其考慮蓄電池容量來為蓄電池組中的蓄電池單元提供單元平衡。該方法包括提供當前時幀的蓄電池組內每個蓄電池單元的當前荷電狀態以及先前時幀的蓄電池組內每個蓄電池單元的先前荷電狀態。該方法還包括從每個蓄電池單元的先前荷電狀態減去當前荷電狀態以生成每個單元的單元德爾塔荷電狀態并提供所有單元的單元德爾塔荷電狀態的平均單元德爾塔荷電狀態。該方法還包括將每個單元德爾塔荷電狀態除以平均單元德爾塔荷電狀態以提供每個單元的相對單元德爾塔荷電狀態并將當前荷電狀態除以該單元的相對單元德爾塔荷電狀態以生成容量調整荷電狀態，其識別單元的容量。每個單元的容量調整荷電狀態可以被用在單元平衡算法中，其將蓄電池組內的每個單元的荷電狀態平衡為大約相同。另外，該方法可以包括生成容量衰減因數，其基于蓄電池組的理論荷電狀態和蓄電池組的測量荷電狀態識別蓄電池組的年齡。

解決方案1.一種用于確定蓄電池組內蓄電池單元的容量的方法，所述方法包括：

提供當前時幀的蓄電池組內每個蓄電池單元的當前荷電狀態以及先前時幀的蓄電池組內每個蓄電池單元的先前荷電狀態；

從每個蓄電池單元的先前荷電狀態減去當前荷電狀態以生成每個單元的單元德爾塔荷電狀態；

提供所有單元的單元德爾塔荷電狀態的平均單元德爾塔荷電狀態；

將每個單元德爾塔荷電狀態除以平均單元德爾塔荷電狀態以提供每個單元的相對單元德爾塔荷電狀態；和

將每個單元的當前荷電狀態除以該單元的相對單元德爾塔荷電狀態以生成容量調整荷電狀態，其識別單元的容量。

解決方案2.根據解決方案1所述的方法，還包括：濾波每個單元的相對德爾塔荷電狀態從而減少相對德爾塔荷電狀態的大變化的影響。

解決方案3.根據解決方案2所述的方法，其中，濾波相對單元德爾塔荷電狀態包括使用指數加權移動平均濾波器。

解決方案4.根據解決方案1所述的方法，還包括：在單元平衡算法中使用每個單元的容量調整荷電狀態，所述算法將蓄電池組內每個單元的荷電狀態平衡為大約相同。