[發明專利]基于電池單元使用歷史和溫度來確定電池單元的電壓張弛時間的方法

在審

• 申請號: 201510413187.2
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN105259505A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 王旭;常曉光;何川
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 李欽鵬

技術領域

本發明主要涉及電池，且更具體地，涉及用于確定電動車輛中的車輛電池中的電池單元的張弛時間(relaxationtime)的方法和系統。

背景技術

術語“電動車輛”包括具有用于車輛推進的電動馬達的車輛，例如電池電動車輛(BEV)、混合動力電動車輛(HEV)及插電式混合動力電動車輛(PHEV)。BEV包括電動馬達，其中用于該馬達的能量來源是可從外部電源(例如電網)再次充電的電池。在BEV中，電池是用于車輛推進的能量的來源。HEV包括內燃機和電動馬達。用于HEV發動機的能量來源是燃料，且用于馬達的能量來源是電池。在HEV中，發動機為用于車輛推進的主要能量來源，而電池提供了用于車輛推進的補充能量。HEV電池緩沖燃料能量使用且存儲例如從再生制動回收的動能。PHEV類似HEV，但PHEV具有更大容量的電池，該電池可從外部電網再次充電。在PHEV中，電池是用于車輛推進的主要能量來源，直至電池消耗至低能量水平，此時PHEV如同HEV那樣操作進行車輛推進。電動車輛使用包括電池荷電狀態(SOC)的許多測量和估測監控電池的狀態。為了包括恰當的功率管理和向駕駛員報告可靠的剩余駕駛距離的多個目的，電動車輛中需要SOC的精確估測。

公告于2014年4月22日的美國專利8,706,333和公開于2014年2月27日的美國專利申請公開號2014/0058595的專利申請描述了用于確定電池荷電狀態的方法和系統，且在此將其通過引用并入本文中。

鋰離子電池開路電壓(OCV)是電池SOC的良好指標。只要能夠獲得高品質的OCV，即能夠估測SOC。當使用電池端子電壓作為電池OCV用于準確的SOC估測時，電池內部擴散過程必須完成或接近完成。如果電池端子電壓自上次電池使用已張弛了充分的時間段，則電池端子電壓提供了用于準確的SOC估測的基礎。與此不同，例如，如果在放電之后立即測量電池端子電壓，則實際上低估了SOC。類似地，當在充電之后立即測量電池端子電壓時，則高估了SOC。

在動力開啟(即開始新的驅動循環)時，如果電池電壓還沒有經歷充分的時間以張弛，則基于未張弛的OCV的SOC估測是不準確的，且與在上次驅動段期間所獲得的最近期的SOC估測實質上不同。為了避免產生不準確的SOC估測，目前的方法利用在動力關閉之后允許動力開啟時的SOC-OCV調整之前的固定的等待時間。但是，使用固定等待時間存在缺陷。例如，電池電壓可能需要較少的時間來張弛，且如果在距上次驅動時段的預先設定的時間經過之前開動車輛，則電池控制器將失去準確更新SOC值的機會。作為另一個實例，對于電壓張弛來說預先設定的時間段可能不充分，特別是在低溫和重度電池使用的條件下。

發明內容

本發明提供了用于估測電池單元電壓張弛時間的方法，利用溫度和電池單元使用歷史來實現提高的準確性。

在本發明的一個方面，估測電動車輛中的電池單元張弛時間的方法包含：測量電池溫度；在第一時間測量電池的第一電壓；在第二時間測量電池的第二電壓；基于第一電壓測量和第二電壓測量之間的電池電流測量計算電流RMS值；記錄電流RMS值；及基于電流RMS值和溫度確定最小張弛時間。

在本發明的進一步的方面，具有電池控制器的電動車輛包含用于SOC-OCV調整的系統，其中，如基于使用歷史和溫度所計算的張弛時間所確定的，如果電池張弛是充足的，在動力開啟時執行SOC-OCV的性能調整。

根據本發明提供一種電池能量控制模塊(BECM)，其包含：

基于均方根(RMS)電流和溫度的電池張弛時間的張弛時間查找表(LUT)，其中所述LUT提供了對應于RMS電流和溫度的一組張弛時間值，

其中根據基于開路電壓的荷電狀態估測，所述BECM監控動力開啟和動力關閉事件，并估測電池容量，BECM進一步配置為，如果經過時間超過在張弛時間LUT中所提供的用于所測量的RMS和溫度的張弛時間，則在動力開啟時基于所估測的電池容量產生輸出。

根據本發明的一個實施例，其中對于實際RMS電流和溫度值介于張弛時間LUT中的RMS電流和溫度值中間的情況，將高端值用作張弛時間。

根據本發明的一個實施例，其中，對于實際RMS電流和溫度值介于張弛時間LUT中的RMS電流和溫度值中間的情況，使用線性插值來估測張弛時間。

根據本發明的一個實施例，其中，對于實際RMS電流和溫度值介于張弛時間LUT中的RMS電流和溫度值中間的情況，使用非線性插值來估測張弛時間。

根據本發明的一個實施例，還包含：