[發明專利]用于預測電池功率傳輸性能的系統和方法

有效

• 申請號: 201210336184.X
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN103487755A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: M·喬拉;N·多加納克索伊;H·維曼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 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: 姜甜;李浩

技術領域

本文公開的主題涉及預測電池的功率傳輸(power?delivery)性能。

背景技術

多種功率應用需要可靠的電池操作和操作期間準確的監測。例如，當主電源停止提供功率(例如，由于故障)時，不間斷功率供立(UPS)為諸如計算設備或電信設備的負載提供備用的功率。UPS電池充電狀態的準確監測便于用戶適當存儲信息和在UPS達到放電結束前關閉設備。作為另一個示例，車輛電池提供功率以推動電動車輛。車輛電池充電狀態的準確監測為電動車輛的操作者提供在停車以為車輛電池充電前他們能驅動電動車輛多久的指示。

在一種方法中，電池系統提供基于充電狀態(SOC)或電壓的電池狀態指示器。在另一種方法中，電池系統在使用前的離線測試中通過使電池的電容和原始電阻相關來嘗試跟蹤功率傳輸。在又一種方法中，電池狀態的指示從計數放電周期或充電吞吐量來推導，并基于標準化負載測試上的電池先驗測試在相對健康退化上報告。

發明內容

然而，本發明人在此已經識別與上述方法有關的問題。例如，這些方法沒有確定在特定負載周期下電池可使用的時間。例如，在輕加載的條件期間，電池能比在高加載的功率水平處使用更長的持續時間。相應地，電池在功率系統中通常未充分利用以避免故障，或電池系統不得不定期測試以檢查其是否仍然能提供足夠的備份運行時間。作為另一個示例，這些方法提供基于先驗測試的電池狀態指示且不能提供解釋電池行為差異(諸如，由于老化)的測試的任何動態更新。

在一個實施例中，一種用于預測電池功率傳輸性能的方法，包含檢索選擇的放電周期的多個電池操作參數；計算指示電池的建模的內電阻和選擇的放電周期之前的電池的校準放電周期生成的觀測的內電阻之間的差別的偏移；以及基于偏移校正的內電阻輸出功率傳輸性能預測，該偏移校正的內電阻指示基于多個電池操作參數的建模的內電阻和偏移之間的差別。

通過構建包括過去行為和內電阻表征的電池使用數據的模型，電池功率傳輸性能預測精確性可提高。另外，通過應用從最近電池行為推導的偏移來動態更新該模型，電池功率傳輸性能預測的準確性可被保持，即使在電池行為諸如因為老化而改變時。

提供本簡要描述以介紹本文進一步描述的簡化形式的概念選擇。本簡要描述無意于識別所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也無意于用來限定所要求保護的主題的范圍。而且，所要求保護主題不限于解決在這個公開的任何部分中提到的任何或所有缺點的實現。同樣，本發明人承認任何識別的問題和對應的解決方案。

附圖說明

本發明將通過閱讀結合附圖的下文的非限制性實施例而更好地理解，在以下附圖中：

圖1是示出本公開的電池管理系統的實施例的示意圖。

圖2是用于預測電池的功率傳輸性能的在線方法的一個實施例的流程圖。

圖3是用于預測電池功率傳輸性能的離線方法的一個實施例的流程圖。

圖4是用于選擇校準電池功率傳輸性能預測模型的放電周期的方法的一個實施例的流程圖。

具體實施方式

本描述涉及用于預測電池的功率傳輸性能的系統和方法。更特別地，功率傳輸性能預測通過建模和動態更新來自功率放電周期路徑的內電阻特性來實現。該內電阻特性相對放電狀態(例如，以安培小時測量)建模。根據操作條件，內電阻相對充電狀態的模型或曲線自電池操作參數的觀測測量值、全放電周期上的電池操作參數的先前存儲值、或來自限制電池操作參數數據(例如，從部分放電周期收集)的外推而進行推導。建立在電池操作參數上的模型應用到在放電事件過程的近似不變的或可預測的功率放電率，以產生該電池的功率傳輸性能的精確預測。通過提供功率傳輸性能的預測，例如在該電池將到達放電結束之前電池運行時間或距離，用戶被通知該電池的實際能力，而不是間接的度量，例如充電狀態或放電周期數。

而且，通過自從該電池的校準周期觀測的內電阻推導的偏移來隨時間更新電池行為的預測模型。該偏移補償電池放電行為中由于老化的改變。通過以偏移更新模型，功率傳輸性能的預測可保持精確，即使在電池老化和放電行為改變時。