[發明專利]基于電氣化車輛電池中的鋰鍍覆檢測的車輛控制

有效

• 申請號: 201710041216.6
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN107009905B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 何川;杰弗里·考埃爾;李峰;王旭;毛睿齊;布蘭登·斯威舍;陳海巖
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: B60L58/10
• 分類號: B60L58/10;B60L58/12;B60L58/27
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;魯恭誠

本公開涉及基于電氣化車輛電池中的鋰鍍覆檢測的車輛控制。一種包括具有至少一個電池單元的牽引電池的車輛包括控制器，所述控制器連接至所述牽引電池并且被配置為：響應于由作為時間的函數的所述至少一個電池單元的微分電壓與所述至少一個電池單元的電池單元充電速率的比值指示的所述至少一個電池單元中的鋰鍍覆，來控制所述牽引電池的充電和放電。可將所述比值與和當前電池荷電狀態關聯的閾值進行比較，以在所述比值低于所述閾值時指示鋰鍍覆。還可基于相對于先前存儲的開路電壓值的測量的電池單元開路電壓來檢測鋰鍍覆。可基于測量的電池單元電壓和電流以及先前存儲的電池單元內電阻來計算測量的電池單元開路電壓值。

技術領域

本公開涉及用于電氣化車輛的控制系統的車輛電池中的鋰鍍覆(lithiumplating)的檢測。

背景技術

電氣化車輛(諸如混合動力車輛、插電式混合動力車輛和電池電動車輛)使用由牽引電池供電的電機來驅動車輛動力傳動系統。電池的充電和放電導致電化學過程，該電化學過程影響可用于給車輛供電的電荷并且可隨著環境狀況和操作狀況(諸如電池荷電狀態(SOC)、溫度、電池單元平衡以及充電/放電速率或電流)的變化而變化。在鋰離子(Li-ion)電池中，在一些操作狀況下，金屬鋰可沉積在電池單元的負電極上，這可能降低電池性能和電荷可用性并且會導致內部短路。盡管可在其它環境狀況和操作狀況下發生鋰鍍覆，但是電池在低操作溫度和高充電電流下特別容易受到該過程(被稱作鋰鍍覆)的影響。

發明內容

在各個實施例中，一種包括具有至少一個電池單元的牽引電池的車輛包括控制器，所述控制器連接至牽引電池并且被配置為：響應于所述至少一個電池單元的鋰鍍覆來控制所述牽引電池的充電和放電，其中，所述至少一個電池單元的鋰鍍覆由作為時間的函數的所述至少一個電池單元的微分電壓與所述至少一個電池單元的電池單元充電速率的比值來指示。所述電池單元充電速率可與電池單元電流相對應。所述控制器還可被配置為：響應于所述鋰鍍覆，降低所述電池單元充電速率。在各種實施例中，所述控制器還被配置為：響應于所述比值越過關聯閾值，控制所述電池單元充電速率。所述關聯閾值可基于牽引電池荷電狀態而變化。

根據本發明的一個實施例，所述控制器還被配置為：比較所述比值，以響應于所述比值越過關聯閾值來控制所述電池單元充電速率。

根據本發明的一個實施例，所述控制器還被配置為：響應于所述比值小于關聯閾值，控制所述牽引電池。

根據本發明的一個實施例，所述關聯閾值基于牽引電池的荷電狀態而變化。

在一個實施例中，一種車輛包括具有多個電池單元的牽引電池和控制器，所述控制器與所述牽引電池通信并且被配置為：響應于所述多個電池單元中的至少一個電池單元的鋰鍍覆的檢測來控制所述牽引電池，其中，所述鋰鍍覆的檢測是基于相對于關聯閾值的所述至少一個電池單元的差分電池單元電壓的。所述控制器可被配置為：響應于基于所述至少一個電池單元的測量的開路電壓與關聯閾值之間的差的鋰鍍覆的檢測，來控制所述牽引電池電流，其中，所述關聯閾值是先前存儲的開路電壓值。所述測量的開路電壓可以是基于測量的電池單元電壓、測量的電池單元電流和先前存儲的或在線估計的電池單元內電阻的。

在另一實施例中，所述控制器被配置為：響應于鋰鍍覆的檢測來控制牽引電池電流，其中，所述鋰鍍覆是基于在所述牽引電池充電期間電池單元微分電壓與電池單元電流的比值的。所述控制器還可被配置為：響應于鋰鍍覆的檢測來控制所述牽引電池，其中，所述鋰鍍覆是基于作為時間的函數的所述比值與先前存儲的比值模式的比較的。所述控制器可被配置為：響應于所述鋰鍍覆的檢測，通過例如減小充電電流、利用外部加熱使電池升溫或者使電池循環以利用電池單元內電阻產生熱或使牽引電池電流反向來控制所述牽引電池的充電和放電。