电池状况确定制造技术

本发明专利技术涉及配置成将化学能转换成电能的能量转换装置。该能量转换装置包括多个单元群(30，32，34，36)，每一单元群被配置成将化学能转换成电能。该能量转换装置还包括配置成作出多个单元群(30，32，34，36)中的每一者处的测量的至少一个测量装置(38，40，42，44，46)。每一能量转换装置被配置成确定以下至少一者的状况：多个单元群中的每一者；以及能量转换装置。该状况是依赖于在每一单元群处作出的测量以及每一单元群的模型来确定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能量转换装置，诸如电池，它被配置成将化学能转换成电能并确定该能量转换装置的状况。本专利技术还涉及确定被配置成将化学能转换成电能的能量转换装置的状况的方法。本专利技术进一步涉及配置成确定能量转换装置的状况的状况确定装置。
技术介绍
锂离子电池单元已经广泛用于小型消费设备中，诸如膝上型计算机和移动电话。锂离子电池最近开始在具有较大电能需求的应用中取代常规电池，诸如电动车和静电发生装置。锂离子电池由于它们通常优于常规电池(诸如铅酸和NiMH电池)的性能(尤其是关于能量存储密度和功率密度)而被越来越多地使用。为满足这样的较大能量需求应用中的电能需求，电池通常包括取决于电流和电压要求而按串联和并联中的至少一者来安排的多个锂离子电池单元。锂离子电池由于它们包含可燃电介质而在某些情况下可能是危险的。锂离子电池的安全和高效使用通常需要该电池在其安全工作区(SOA)内工作。进一步考虑在SOA内工作，大多数锂离子电池单元在放电至特定电压之下的情况下受损，并且在以过高电流放电或过快放电的情况下它们的寿命降低。此外，如果锂离子电池单元被过充电至特定电压以上或者如果它们超过特定温度则它们可能损坏，并且如果被进一步过充电则可能爆燃。另外，通常存在对正常工作区(NOA)的较少约束。违背NOA导致容量或电池单元寿命随时间降低。这些挑战与典型锂离子电池的多单元配置混合，其中充电和放电的不均匀性可发生在各单元之间。因此，通常需要通过电池管理系统(BMS)来仔细管理以准许安全和高效操作。用于锂离子电池布置的电池管理系统是已知的。这样的电池管理系统通常作出电池中各属性的测量，诸如电流、电压以及温度，并基于这些测量作出与安全和高效操作有关的确定。各确定通常依赖于电池的分析模型来作出。专利技术人了解管理锂离子电池装置的已知办法中的缺点。已鉴于专利技术人对这样的缺点的了解设计了本专利技术。因此，本专利技术的目标是提供一种包括各自被配置成将化学能转换成电能的多个单元的经改进的能量转换装置，该能量转换装置被配置成确定该多个单元的状况。本专利技术的另一目标是提供一种确定包括多个单元的能量转换装置的状况的经改进的方法。本专利技术的又一目标是提供一种配置成确定包括多个单元的能量转换装置的状况的经改进的状况确定装置。专利技术概述根据本专利技术的第一方面，提供了一种配置成将化学能转换成电能的能量转换装置，诸如电池，所述能量转换装置包括：该能量转换装置中包括的多个单元群，每一单元群被配置成将化学能转换成电能；以及配置成作出该多个单元群中的每一者处的至少一个测量装置，该能量转换装置被配置成依赖于每一单元群处作出的测量和每一单元群的模型来确定以下至少一者的状况：多个单元群中的每一者；以及能量转换装置。根据本专利技术的能量转换装置(诸如电池)包括多个单元群，该多个单元群各自被配置成将化学能转换成电能，由此能量转换装置可以提供来自该多个单元群中的全部的电能。在该能量转换装置中，至少一个测量装置被配置成作出该多个单元群中的每一者处的测量。测量可例如包括电压、电流、温度以及压力。因此对多个单元群中的每一者作出分开的测量。该能量转换装置被配置成确定多个单元群中的每一者的至少一个状况，诸如充电状态(SOC)、健康状态(SOH)、放电深度(DOD)、容量、内部电阻和内部阻抗。该状况因而可包括导出的数据，即从至少一个测量装置作出的电和/或物理属性的测量中导出的数据。导出的数据可对应于不易直接测量的属性。导出的数据可包括至少一个导出的电属性，诸如内部电阻或内部阻抗。作为补充或替换，导出的数据可包括表示单元群和能量转换装置中的至少一者的工作状况的状况数据，诸如SOC、SOH或DOD。依赖于在每一单元群处作出的测量以及每一单元群的模型来确定以下至少一者的状况：多个单元群中的每一者；以及能量转换装置。在分布式布置中，如下文进一步描述的，每一单元群的状况可依赖于在单元群处作出的测量和该单元群的模型来确定。能量转换装置因此能用于确定每一单元群的分开的状况。单元群模型可依赖于在单元群上作出的测量来确定，诸如在初始测试期间。单元群模型因此可以是数值模型，与已知的分析模型(尽管是电池级模型)形成对比。在能量转换装置包括电池时，单元群模型可以基于足以表征电池的SOC对开路电压(OCV)曲线的测量。每一单元群模型可被存储在该单元群处。通常并且如下文进一步描述的，鉴于与模拟单元群模型相比使用数字单元群模型的方便性，测量装置和模数转换装置也可位于单元群处。根据一种办法，相同的单元群模型可被用于各个单元群。根据另一种办法，不同的单元群模型可被用于各个单元群。更具体而言，每一单元群模型可针对与其一起操作的单元群来配置，诸如依赖于在初始测试/校准期间在单元群处作出的测量。然而，单元群模型可以具有相同结构。能量转换装置可被进一步配置成依赖于多个单元群状况来确定该能量转换装置本身的状况。总体状况因此可依赖于所有分开确定的单元群状况的所确定的状况。作为示例并且在能量转换装置包括电池的情况下，电池的总体SOC和总体放电深度可被确定。此外，可相关于能量转换装置上的操作来作出更为有见识的决定，诸如何时执行电荷平衡。能量转换装置可包括能量转换装置模型，该能量转换装置模型在使用时接收多个单元群状况并依赖于此来提供能量转换装置数据。能量转换装置本身的状况可依赖于能量转换装置数据来确定。根据一种办法，能量转换装置模型可被存储在一个位置处，诸如诸单元群之一处。根据另一办法，可存在能量转换装置模型的至少一个副本，它被存储在不同位置处，诸如诸单元群中的另一者处。例如，可存在能量转换装置模型的许多副本，因为存在每一单元群处都存储有一副本的诸单元群。如上所述，存储能量转换装置模型的至少一个副本可以降低需要在能量转换装置内传递的数据量。如上所述，电荷平衡可以是能量转换装置(诸如电池)的重要功能。电荷平衡的已知办法在以下文献中描述：BatteryManagementSystemsforLargeLithium-IonBatteryPacks(用于大型锂离子电池组的电池管理系统)，DavideAndrea，2010，由ArtechHouse发布，NorwoodMA02062，USA。如本文其他部分所描述的，根据本专利技术的能量转换装置可被配置成使得每一单元群确定其自己的SOC。此外，每一单元群接收能量转换装置中包括的其他单元群的SOC数据以及其他，由此能量转换装置的SOC可被确定。能量转换装置可被配置成使得每一单元群能用于依赖于单元群自己的SOC和能量转换装置的SOC来确定该单元群是否应当执行被动电荷平衡。因而，能量转换装置中的每一单元群独立于其他单元群或与其他单元群合作地作出与电荷平衡有关的确定。然而，能量转换装置可被配置成使得在分布式基础上且不依赖于中央控制器来作出与电荷平衡有关的确定。的确并且如本文其他部分所描述的，能量转换装置可缺少任何中央控制器。中央控制器的特点是已知集中式地控制能量转换装置，与本专利技术的分布式办法形成对比。本专利技术的能量转换装置可被配置成依赖于由单元群作出的确定来执行电荷平衡。能量转换装置因此可包括电荷平衡装置。适当的电荷平衡装置的形式和功能在BatteryManagementSystemsforLargeLithium-IonBatte本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置成将化学能转换成电能的能量转换装置，所述能量转换装置包括：多个单元群，每一单元群被配置成将化学能转换成电能；以及配置成作出所述多个单元群中的每一者处的测量的至少一个测量装置，所述能量转换装置被配置成确定以下至少一者的状况：所述多个单元群中的每一者；以及所述能量转换装置，其特征在于，所述状况是依赖于每一单元群处作出的测量和每一单元群的模型来确定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.02 GB 1407805.91.一种配置成将化学能转换成电能的能量转换装置，所述能量转换装置包括：多个单元群，每一单元群被配置成将化学能转换成电能；以及配置成作出所述多个单元群中的每一者处的测量的至少一个测量装置，所述能量转换装置被配置成确定以下至少一者的状况：所述多个单元群中的每一者；以及所述能量转换装置，其特征在于，所述状况是依赖于每一单元群处作出的测量和每一单元群的模型来确定的。2.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述多个单元群模型中的每一单元群模型是在所述单元群中的不同一个单元群处存储和使用的至少一者。3.如权利要求1或2所述的能量转换装置，其特征在于，每一单元群模型是针对与其一起使用的单元群来配置的。4.如前述权利要求中的任一项所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置被配置成确定所述多个单元群中的每一者的充电状态(SOC)、健康状态(SOH)、放电深度(DOD)、容量、内部电阻和内部阻抗中的至少一者。5.如前述权利要求中的任一项所述的能量转换装置，其特征在于，每一单元群的模型是经验模型。6.如权利要求5所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置包括电池，其中所述单元群模型是基于足以表征所述电池的SOC对开路电压(OCV)曲线的测量的。7.如前述权利要求中的任一项所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置被进一步配置成依赖于所述多个单元群状况来确定所述能量转换装置本身的状况。8.如权利要求7所述的能量转换装置，其特征在于，进一步包括能量转换装置模型，所述能量转换装置模型在使用时接收所述多个单元群状况并依赖于此来提供能量转换装置数据，所述能量转换装置本身的状况是依赖于所述能量转换装置数据来确定的。9.如权利要求8所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置模型被存储在所述单元群中的至少两个单元群中的每一者处。10.如前述权利要求中的任一项所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置能用于存储在各间隔开的时间确定的多个状况。11.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，单元群和所述能量转换装置中的至少一者的降级是依赖于所存储的多个状况来确定的。12.如权利要求10或11所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置包括电池，其中所述能量转换装置能用于确定电能递送容量。13.如权利要求12所述的能量转换装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·波维，J·西尔维斯特，
申请(专利权)人：杜克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB