电池充电管理系统技术方案

技术编号:20148289 阅读:24 留言:0更新日期:2019-01-19 00:02
本公开涉及电池充电管理系统。一种混合动力电动车辆具有一个或更多个控制器、电压‑电流传感器和电池,控制器被配置为生成传送车辆操作和启动状况及其它参数和数据的电力信号并对所述电力信号做出响应。组件还能够检测包括开路电压(OCV)、电流、微分电流(DFC)和近零电流(NZC)的车辆和电池状况。控制器还被配置为通过根据各自的幅值和噪声校准因子校准的OCV、电流、DFC、NZC和其它参数的组合生成预测的电池荷电状态(SoC),使控制器能够根据预测SoC对电池进行充电和放电。控制器还可将OCV与将OCV幅值与电池SoC、电池单元电压和内阻、温度及累积的充放电循环中的一个或更多个关联的预定电池性能阵列比较。

【技术实现步骤摘要】
电池充电管理系统
本公开总体上涉及用于对车辆中的电池的荷电状态进行控制和估计的系统和方法。
技术介绍
电动车辆、插电式车辆、电池车辆和混合动力电动车辆(HEV)具有动力传动系统,所述动力传动系统除了其它组件外还包括内燃发动机、电机(或马达/发电机)和电池,所述内燃发动机、电机(或马达/发电机)和电池与一个或更多个控制器、电流传感器和电压传感器以及将所述电池与其它车辆组件连接和分离的开关组件连接。这些组件被配置为使用各种电流积分技术来估计电池的荷电状态(SoC),所述电流积分技术可能不期望地被具有零或接近零的幅值的电流信号中的噪声影响。HEV可因更精确的SoC估计能力而获益,这可进一步改善电池的使用寿命、耐用性和性能,并且可进而使电池的SoC监测、调整与控制能够得到改进。
技术实现思路
根据本公开的一种车辆和操作方法包括各种组件和系统,所述各种组件和系统还包括具有电池或其它电力储存装置的动力传动系统,所述电池或其它电力储存装置连接到至少一个控制器、电压传感器和电流传感器以及能够将电池连接到其它车辆组件或者将电池与其它车辆组件断开连接的开关组件。插电式电动车辆、电池电动车辆和混合动力电动车辆(HEV)包括由控制器进行控制并管理的高电压电动牵引电池,所述控制器可包括电池能量控制模块(BECM)。所述BECM被配置为:对电池的充电和放电进行管理,并且监测、估计和传送电池的SoC容量。根据本专利技术,提供一种车辆,所述车辆包括控制器,所述控制器连接到电池并且被配置为响应于电力信号而执行以下操作:检测开路电压(OCV)、电流、微分电流(DFC)和近零电流(NZC);通过所述OCV、电流、DFC和NZC的组合来生成预测的荷电状态(SoC),所述OCV、电流、DFC和NZC根据所述OCV、电流、DFC和NZC的各自的幅值并且利用噪声校准因子(NCF)被校准;根据所述预测的SOC对所述电池进行充电和放电。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器还被配置为:将所述开路电压与预定的电池性能阵列进行比较,所述预定的电池性能阵列将所述开路电压的幅值与电池荷电状态、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联;通过包括根据关联的性能阵列确定的校准的开路电压的组合来预测所述荷电状态,并且通过所述噪声校准因子来排除噪声。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器还被配置为:通过包括初始的荷电状态和根据所述噪声校准因子校准的单位时间的积分电流的总和的组合,来生成所述预测的荷电状态。根据本专利技术的一个实施例,所述车辆还包括开关接触器和电压-电流传感器,所述开关接触器和电压-电流传感器连接到所述电池并且被配置为:当电力信号建立以下状况中的至少一种时检测并传送所述开路电压:(a)所述开关接触器断开时的车辆启动状况、(b)恒定非零电流和(c)恒定零电流。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器被配置为:生成针对所述开路电压(OCV)的荷电状态和针对单位时间电流(CT)的荷电状态,利用OCV因子对所述针对所述开路电压的荷电状态进行校准,并且利用CT因子对所述针对单位时间电流的荷电状态进行校准,使得所述OCV因子和CT因子:(a)从所述噪声校准因子中被选择、(b)总和为100%以及(c)根据所述电流、微分电流和近零电流的幅值被调整;通过被组合且校准的针对所述开路电压的荷电状态以及针对单位时间电流的荷电状态来生成所述预测的荷电状态。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器被配置为:当电力信号识别车辆启动状况时,将所述OCV因子生成为100%并且将所述CT因子生成为0,使得所述电池的预测的荷电状态通过校准的开路电压被建立。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器被配置为:当电力信号识别非启动的车辆操作状况时,将所述OCV因子和CT因子生成为均小于100%且非零,使得所述电池的预测的荷电状态通过校准的针对所述开路电压的荷电状态和校准的针对单位时间电流的荷电状态的总和被建立。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器被配置为:通过将先前的预测的荷电状态与新的预测的荷电状态进行比较来对所述OCV因子和CT因子进行调整,所述新的预测的荷电状态在启动状况期间通过预定的电池性能阵列被建立,所述预定的电池性能阵列将新的检测的开路电压与电池荷电状态、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。根据本专利技术,提供一种车辆,所述车辆包括控制器,所述控制器被配置为:对连接到电压-电流传感器的电池的荷电状态(SoC)进行调整,并且响应于电力信号执行以下操作:由所述传感器检测开路电压(OCV)、电流、微分电流(DFC)和近零电流(NZC),并且根据基于所述OCV、DFC和NZC各自的幅值并利用NCF进行校准的所述OCV、DFC和NZC来调整所述SoC。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器还被配置为:将所述OCV与预定的电池性能阵列进行比较,所述预定的电池性能阵列将所述OCV的幅值与电池SoC、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联;通过包括根据关联的性能阵列确定的校准的OCV的组合来预测所述SoC,并且通过NCF来排除噪声。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器还被配置为:通过包括初始的SoC和根据NCF校准的单位时间积分电流的总和的组合来生成预测的SoC。根据本专利技术的一个实施例,所述车辆还包括连接到所述电压-电流传感器和电池的开关接触器,所述开关接触器被配置为:当电力信号建立(a)所述开关接触器断开时的车辆启动状况、(b)恒定非零电流和(c)恒定零电流中的至少一个时,检测并传送OCV。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器被配置为:生成针对OCV的SoC(OCV-SoC)和针对单位时间电流(CT)的SoC(CT-SoC),使用OCV因子对OCV-SoC进行校准,并且使用CT因子对CT-SoC进行校准,使得所述因子(a)从NCF中被选择,(b)总和为100%并且(c)根据电流、DFC和NZC的幅值而被调整;通过组合并校准的OCV-SoC和CT-SoC来生成预测的SoC。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器被配置为:当电力信号识别(a)车辆启动状况、(b)恒定非零电流和(c)恒定零电流中的至少一个时,将OCV因子生成为100%并且将CT因子生成为0,使得电池的预测的SoC通过校准的OCV被建立。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器被配置为:当电力信号识别非启动车辆操作状况时,将OCV因子和CT因子生成为均小于100%且非零,使得电池的预测的SoC通过校准的OCV-SoC和校准的CT-SoC的总和被建立。根据本专利技术的一个实施例,所述控制器被配置为:通过将先前的预测的SoC与新的预测的SoC进行比较来对所述OCV因子和CT因子进行调整,所述新的预测的SoC在启动状况期间通过预定的电池性能阵列被建立,所述预定的电池性能阵列将新的检测的OCV与电池SoC、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。根据本专利技术,提供一种控制车辆的方法,所述方法包括响应于电力信号而执行以下操作:通过连接到电池的控制器检测开路电压(OCV)、电流、微分电流(DFC)和近零电流(NZC);由所述控制器通过所述OCV、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆,包括:控制器,连接到电池,并且被配置为响应于电力信号而执行以下操作:检测开路电压(OCV)、电流、微分电流(DFC)和近零电流(NZC);根据通过检测的电压和检测的电流的组合生成的预测的荷电状态(SoC)对所述电池进行充电和放电,所述检测的电压和检测的电流的组合根据所述检测的电压和检测的电流的各自的幅值并且利用噪声校准因子(NCF)被校准。

【技术特征摘要】
2017.07.10 US 15/645,8961.一种车辆,包括:控制器,连接到电池,并且被配置为响应于电力信号而执行以下操作:检测开路电压(OCV)、电流、微分电流(DFC)和近零电流(NZC);根据通过检测的电压和检测的电流的组合生成的预测的荷电状态(SoC)对所述电池进行充电和放电,所述检测的电压和检测的电流的组合根据所述检测的电压和检测的电流的各自的幅值并且利用噪声校准因子(NCF)被校准。2.如权利要求1所述的车辆,还包括:所述控制器还被配置为:将所述开路电压与预定的电池性能阵列进行比较,所述预定的电池性能阵列将所述开路电压的幅值与电池荷电状态、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联;通过包括根据关联的性能阵列确定的校准的开路电压的组合来预测所述荷电状态,并且通过所述噪声校准因子来排除噪声。3.如权利要求1所述的车辆,还包括:所述控制器还被配置为:通过包括初始的荷电状态和根据所述噪声校准因子校准的单位时间的积分电流的总和的组合,来生成所述预测的荷电状态。4.如权利要求1所述的车辆,还包括:开关接触器和电压-电流传感器,连接到所述电池,并且被配置为当电力信号建立以下状况中的至少一种时检测并传送所述开路电压:(a)所述开关接触器断开时的车辆启动状况和(b)恒定零电流。5.如权利要求1所述的车辆,还包括:所述控制器被配置为:生成针对所述开路电压的荷电状态和针对单位时间电流(CT)的荷电状态,利用OCV因子对所述针对所述开路电压的荷电状态进行校准,并且利用CT因子对所述针对单位时间电流的荷电状态进行校准,使得所述OCV因子和CT因子:(a)从所述噪声校准因子中被选择,(b)总和为100%以及(c)根据所述电流、微分电流和近零电流的幅值被调整;通过被组合且校准的针对所述开路电压的荷电状态以及针对单位时间电流的荷电状态来生成所述预测的荷电状态。6.如权利要求5所述的车辆,还包括:所述控制器被配置为:当电力信号识别车辆启动状况时,将所述OCV因子生成为100%并且将所述CT因子生成为0,使得所述电池的预测的荷电状态通过校准的开路电压被建立。7.如权利要求5所述的车辆,还包括:所述控制器被配置为:当电力信号识别非启动的车辆操作状况时,将所述OCV因子和CT因子生成为均小于100%且非零,使得所述电池的预测的荷电状态通过校准的针对所述开路电压的荷电状态和校准的针对单位时间电流的荷电状态的总和被建立。8.如权利要求5所述的车辆,还包括:所述控制器被配置为:通过将先前的预测的荷电状态与新的预测的荷电状态进行比较来对所述OCV因子和C...

【专利技术属性】
技术研发人员:王旭
申请(专利权)人:福特全球技术公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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