基于瞬态阻抗效应估计电池开路电压的方法技术

本发明专利技术涉及基于瞬态阻抗效应估计电池开路电压的方法。公开了一种车辆，所述车辆包括电池和控制器，所述控制器被配置为根据先前测量的充电数据和放电数据来计算电池电压特性。电池电压特性是基于当荷电状态处于先前测量的值之间的差大致相等的范围内时的先前测量的值之间的差。在所述范围之外，基于时间的平方根校正充电电压数据和放电电压数据，以获取电池电压特性。所述特性可通过高速率持续充电和放电循环被执行。另外，公开了一种包括双向电源的设备，所述设备用于产生电池特性。所述电池电压特性基于充电电压数据和放电电压数据之间的差以及基于时间的平方根校正的数据而获取。还公开了一种基于相同原理的方法。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及在充电和放电期间的电池单元开路电压的估计。
技术介绍
对于电池供电的装置，可能需要有效设计平衡的开路电压（OCV)和荷电状态 (SOC)的关系。该关系可通过脉冲方法来确定，在该脉冲方法中，按照已知的SOC和OCV施 加一系列适当的持续时间和幅值的电流脉冲。该脉冲使电池变化到新的SOC值，在所述新 的SOC值处可测量新的OCV值。通常在允许将电池设置在新的操作点之后进行测量。在实 际脉冲施加期间记录的数据不用于确定上述关系。为了使测试持续时间最小化，可选择相 对高幅值的脉冲电流。目前，脉冲方法是一种工业标准并且被认为是确定OCV和SOC的关 系的最精确的方法。然而，脉冲方法耗时，要花费大约数周来完成。基于脉冲的特性，脉冲 方法仅提供有限数量的数据点。在由工作电压极限限定的整个SOC范围内，通常使用10或 20个脉冲提供足够的数据来表征所述关系。
技术实现思路
公开了一种车辆，所述车辆包括至少一个电池单元和至少一个控制器。所述控制 器被配置为基于先前测量的电池单元的充电电压值和放电电压值之间的差而使所述电池 单元充电和放电。响应于电池单元的荷电状态处于荷电状态范围内而利用所述差，其中，在 所述荷电状态范围内的每个荷电状态处所述差大致相等。所述控制器还可被配置为响应于 所述荷电状态处于所述荷电状态范围之外，基于先前测量的充电电压值的充电时间和先前 测量的放电电压值的放电时间中的至少一个时间，使所述至少一个电池单元充电和放电。 所述控制器还可被配置为响应于所述荷电状态处于所述荷电状态范围之外，基于先前测量 的充电电压值的充电时间的根，使所述至少一个电池单元充电和放电。所述控制器还可被 配置为响应于所述荷电状态处于所述荷电状态范围之外，基于先前测量的放电电压值的放 电时间的根，使所述至少一个电池单元充电和放电。可通过使至少一个电池单元以大体上 恒定的电流充电和放电来产生先前测量的充电电压值和放电电压值，使得测量的充电电压 值和放电电压值之间的差超出预定量。 公开了一种设备，所述设备包括电连接到至少一个电池单元的双向电源和至少一 个控制器。所述控制器被配置为在所述至少一个电池单元的荷电状态处于荷电状态范围内 时，基于所述至少一个电池单兀的测量的充电电压值和放电电压值之间的差，产生表不所 述至少一个电池单元的荷电状态和电压之间的关系的输出，其中，在所述荷电状态范围内 的每个荷电状态处所述差大致相等。所述控制器还可被配置为在荷电状态处于所述荷电状 态范围之外时,基于充电时的充电时间和放电时的放电时间，产生表示所述至少一个电池 单元的电压和荷电状态之间的关系的输出。双向电源可被配置为基于所述至少一个电池单 元的额定电流容量，以大体上恒定的电流使至少一个电池单元充电和放电。所述控制器还 可被配置为当按照所述荷电状态范围之外的荷电状态充电时，基于充电时间的根，产生表 示所述至少一个电池单元的荷电状态和电压之间的关系的输出。所述控制器还可被配置为 当按照所述荷电状态范围之外的荷电状态放电时，基于放电时间的根，产生表示所述至少 一个电池单元的荷电状态和电压之间的关系的输出。 公开了一种方法，所述方法包括测量电池在充电和放电期间的电压值的步骤。在 电池的荷电状态处于荷电状态范围内时，基于测量的电压值之间的差来计算荷电状态和电 压之间的关系，其中，在所述荷电状态范围内的每个荷电状态处所述差大致相等。输出电压 和荷电状态之间的关系。电池的荷电状态和电压之间的关系还可基于当按照所述荷电状态 范围之外的荷电状态充电时的充电时间的根。电池的电压和荷电状态之间的关系还可基于 当按照所述荷电状态范围以外的荷电状态放电时的放电时间的根。在充电期间测量的电压 值和在放电期间测量的电压值之间的差可在整个荷电状态范围内被平均。可按照大体上恒 定的电流进行充电和放电，使得测量的充电电压值和放电电压值之间的差超出预定量。 公开了一种方法，所述方法包括：测量电池在充电和放电期间的电压值；在电池 的荷电状态处于荷电状态范围内时，基于测量的电压值之间的差来计算电压和荷电状态之 间的关系，其中，在所述荷电状态范围内的每个荷电状态处所述差大致相等；输出所述电压 和荷电状态之间的关系。所述方法还包括：当所述荷电状态处于所述荷电状态范围之外时， 基于充电时的充电时间和放电时的放电时间来计算电压和荷电状态之间的关系。所述方法 还包括：基于当按照荷电状态范围之外的荷电状态充电时的充电时间的根而计算电池的电 压和荷电状态之间的关系。所述方法还包括：基于当按照荷电状态范围之外的荷电状态放 电时的放电时间的根而计算电池的电压和荷电状态之间的关系。在充电期间测量的电压值 和在放电期间测量的电压值之间的差在整个荷电状态范围内被平均。以大体上恒定的电流 进行所述充电和放电，使得测量的充电电压值和放电电压值之间的差超出预定量。 【附图说明】 图1是示出典型动力传动系和能量储存部件的插电式混合动力电动车辆的示意 图。 图2是包括多个单元并且由电池控制模块监视和控制的可能的电池包设置的示 意图。 图3是用于多个示例性充电/放电电流曲线的作为荷电状态的函数的电池单元电 压的曲线图。 图4是描绘了在公开的方法中用于确定电池单元的开路电压与荷电状态的关系 的各个量的曲线图。 图5是用于获取电池电压特性的测试装置的示意图。 【具体实施方式】 在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例并且其他 实施例可以以多种和替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以示出 特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为用于教 导本领域技术人员以多种形式实施本专利技术的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解 的是，参照任一附图示出和描述的多个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征相组 合以形成未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表实施 例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可期望用于特定应用或实施。 图1描述了典型的插电式混合动力电动车辆。典型的混合动力电动车辆2可包括 机械地连接至混合动力传动装置6的一个或更多个电动机4。此外，混合动力传动装置6机 械地连接至发动机8。混合动力传动装置6还被机械地连接至驱动轴10,驱动轴10机械地 连接至车轮12。当发动机8开启或关闭时，电动机4能够提供推进和减速能力。电动机4 还可以用作发电机，并且通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热而损失的能量而能够提 供燃料经济性益处。由于混合动力电动车辆2在特定状况下可按照电动模式运转，因此电 动机4还可提供减少的污染物排放。 电池包（batterypack) 14储存可以由电动机4使用的能量。车辆电池包14通常提 供高压直流<X*C)输出。电池包14电连接至电力电子模块（powerelectronicsmodule) 16。 电力电子模块16还电连接至电动机4,并且提供在电池包14和电动机4之间双向传输能量 的能力。例如，典型的电池包14可以提供DC电压，而电动机4可能需要三相交流（AC)电 流来运转。电力电子模块16可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆，包括：至少一个电池单元；至少一个控制器，被配置为响应于所述至少一个电池单元的荷电状态处于荷电状态范围内，基于所述至少一个电池单元的先前测量的充电电压值与放电电压值之间的差，使所述至少一个电池单元充电和放电，其中，在所述荷电状态范围内的每个荷电状态处所述差大致相等。

【技术特征摘要】
2013.07.23 US 13/948,2141. 一种车辆，包括： 至少一个电池单元； 至少一个控制器，被配置为响应于所述至少一个电池单元的荷电状态处于荷电状态范 围内，基于所述至少一个电池单元的先前测量的充电电压值与放电电压值之间的差，使所 述至少一个电池单元充电和放电，其中，在所述荷电状态范围内的每个荷电状态处所述差 大致相等。2. 如权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个控制器还被配置为响应于所述荷电 状态处于所述荷电状态范围之外，基于先前测量的充电电压值的充电时间和先前测量的放 电电压值的放电时间中的至少一个时间，使所述至少一个电池单元充电和放电。3. 如权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个控制器还被配置为响应于所述荷电 状态处于所述充电状态范围之外，基于先前测量的充电电压值的充电时间的根，使所述至 少一个电池单元充电和放电。4. 如权利要求1所述的车辆，其中，所述至少一个控制器还被配置为响应于所述荷电 状态处于所述荷电状态范围之外，基于先前测量的放电电压值的放电时间的根，使所述至 少一个电池单元充电和放电。5. 如权利要求1所述的车辆，其中，通过使所述至少一个电池单元W大体上恒定的电 流充电和放电来产生所述先前测量的充电电压值和放电电压值，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：达恩·贝尔纳迪，托马斯·J·库珀，威廉·T·穆尔，乔瑟芬·S·李，罗伯特·德纳卡，
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