用于减轻电气化车辆电池中的锂镀覆的闭环反馈控制制造技术

本公开涉及一种用于减轻电气化车辆电池中的锂镀覆的闭环反馈控制。一种包括具有至少一个电池单元的牵引电池的车辆包括控制器，所述控制器连接到所述牵引电池并且被配置为：响应于锂镀覆参数的目标值与锂镀覆参数的实际值之间的差，修改所述牵引电池的电流以使所述差减少。所述锂镀覆参数或指示可以是基于电池单元的差分开路电压或所述至少一个电池单元的微分电压与所述至少一个电池单元的电池单元充电速率的作为时间的函数的比值的。

Closed loop feedback control for reducing lithium coating in an electric vehicle battery

The present disclosure relates to a closed loop feedback control for reducing lithium coating in an electric vehicle battery. A vehicle includes a traction battery having at least one cell unit includes a controller, the controller is connected to the traction battery and configured to response to lithium plating parameters of the target value between the actual parameters and lithium plating cover the difference between the values, modify the current traction batteries to make the difference reduce. The lithium plating parameters or directions may be cell differential voltage of a battery unit based on a differential voltage or the at least one cell unit and the at least one battery unit charging rate as a function of the ratio of the time.

【技术实现步骤摘要】
用于减轻电气化车辆电池中的锂镀覆的闭环反馈控制
本公开涉及响应于车辆电池中的锂镀覆(lithiumplating)的检测的电气化车辆的闭环反馈控制。
技术介绍
电气化车辆(诸如混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电池电动车辆)使用由牵引电池供电的电机来驱动车辆动力传动系统。电池的充电和放电导致电化学过程，该电化学过程影响可用于给车辆供电的电荷并且可随着环境状况和操作状况(诸如电池荷电状态(SOC)、温度、电池单元平衡以及充电/放电速率或电流)的变化而变化。在锂离子(Li-ion)电池中，在一些操作状况下，金属锂可沉积在电池单元的阳极上，这可能降低电池性能。尽管可能在其它环境和操作状况下发生锂镀覆，但是电池在低操作温度和高充电电流下特别容易受到该过程(被称为锂镀覆)的影响。
技术实现思路
在各个实施例中，一种包括具有至少一个电池单元的牵引电池的车辆包括控制器，所述控制器连接到所述牵引电池并且被配置为：提供针对所述车辆或牵引电池的闭环反馈控制，以使锂镀覆指示的测量值与锂镀覆指示的目标值或期望值之间的差减小，其中，所述锂镀覆指示的目标值或期望值表示最小锂镀覆或没有锂镀覆。实施例包括：控制电池充电速率、供应至电池的再生制动电流、影响电池放电电流的附件负载和发动机动力。在一个或更多个实施例中，电池电力相对于温度的表响应于检测锂镀覆的检测而被更新。实施例还可包括：在检测到镀覆时，基于充电期间的电池电力来更新累计的镀覆历史。根据本专利技术的一个实施例，所述车辆还包括内燃发动机，所述控制器修改所述内燃发动机的操作点以使锂镀覆参数的目标值与锂镀覆参数的实际值之间的差减小。根据本专利技术的一个实施例，所述控制器修改所述操作点以使电池充电电流减小。根据本专利技术的一个实施例，所述控制器减小再生制动电流以修改所述牵引电池的电流。根据本专利技术的一个实施例，所述控制器响应于所述锂镀覆参数的目标值与锂镀覆参数的实际值之间的差超过阈值而修改与当前电池温度相关联的存储的电池电力限制。根据本专利技术的一个实施例，当所述锂镀覆参数的目标值与锂镀覆参数的实际值之间的差超过对应的阈值时，所述控制器在电池充电期间追踪累积的牵引电池电力。根据本专利技术的一个实施例，所述控制器还被配置为：针对在所述牵引电池放电预定时间之后的低于阈值的荷电状态(SOC)值，基于开路电压与牵引电池荷电状态之间的关系来识别锂镀覆的电池单元，以允许完成锂剥离。根据本专利技术的一个实施例，控制牵引电池的电流的步骤包括：控制车辆的内燃发动机。根据本公开的实施例可提供一个或更多个优点。例如，使用一个或更多个车辆系统或组件的锂镀覆指示的闭环反馈控制可减少或消除镀覆以提高电池性能、增大容量和增长寿命。各种实施例采用程序逻辑使用现有的电池传感器和车辆传感器来执行闭环反馈控制，使得无需额外的硬件。通过下面在结合附图时进行的详细描述，与各个实施例相关联的上述优点和其它优点及特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。附图说明图1是示出根据代表性实施例的具有锂镀覆的闭环控制的电气化车辆的框图；图2是示出根据代表性实施例的用于闭环控制的锂镀覆参数或指示的未镀覆的电池单元和镀覆的电池单元的电池单元电压(作为SOC的函数)的曲线图；图3是示出根据代表性实施例的用作锂镀覆指示的未镀覆的电池单元和镀覆的电池单元的电池单元电压变化速率与电池单元充电速率的比值(作为时间的函数)的曲线图；图4是示出根据代表性实施例的计算用于锂镀覆的闭环反馈控制的一个或更多个锂镀覆指示或参数的流程图；图5是示出根据代表性实施例的基于锂镀覆指示值控制车辆操作和/或电池操作的闭环反馈控制器的操作的示意图；图6是示出用于受到车辆操作状况和/或牵引电池操作状况影响的镀覆指示的闭环反馈控制的车辆或方法的操作的流程图。具体实施方式根据需要，在此公开了详细的实施例。然而，应该理解的是，所公开的实施例仅代表所要求保护的主题可以以各种替代形式来实施。附图无需按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未被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性实施例。然而，可期望将与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型用于特定的应用或实施方式。本公开的实施例可包括各种内部电路和外部电路或其它电气装置。所有针对所述电路和其它电气装置以及由它们中的每个所提供的功能的引用并不意在限于仅包含在此示出和描述的内容。尽管特定的标签可被分配给所公开的各种电路或其它电气装置，但是这种标签并不意在限制所述电路和其它电气装置的操作范围。这种电路和其它电气装置可基于期望的特定类型的电气实施方式以任何方式彼此组合和/或分离。应认识到，在此公开的任何电路或其它电气装置可包括任何数量的分立的无源组件和有源组件(诸如电阻器、电容器、晶体管、放大器、模/数转换器(ADC或A/D转换器)、微处理器、集成电路、非暂时性存储器装置(例如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或上述项的其它合适的变型))和软件，它们彼此协作以执行在此公开的操作。另外，所述电气装置中的任何一个或多个可被配置为执行包含在非暂时性计算机可读存储介质中的计算机程序，该介质包括将计算机或控制器配置为执行所公开的任何数量的功能的指令。图1是具有至少一个控制器的代表性电气化车辆实施例的框图，所述至少一个控制器被配置为响应于相对于与最小锂镀覆或者无锂镀覆相关联的目标值的锂镀覆指示值来提供车辆或牵引电池的闭环反馈控制。尽管在该代表性实施例中示出了具有内燃发动机的插电式混合动力车辆，但是本领域普通技术人员将认识到，所公开的示出基于锂镀覆指示的闭环反馈控制的实施例也可用于其它类型的电气化车辆中。代表性实施例中的用于闭环反馈控制的系统和方法独立于特定车辆动力传动系统，这种例外对于本领域普通技术人员来说是明显的。例如，控制发动机以减小供应到牵引电池的电流将不适用于电池电动车辆。代表性车辆应用可包括混合动力车辆、电动车辆或具有受与锂镀覆相关联的性能下降影响的电池的任何其它类型的车辆。在图1示出的代表性实施方式中，插电式混合动力电动车辆112可包括机械地连接到传动装置116的一个或更多个电机114。电机114能够作为马达或发电机运转。对于混合动力车辆，传动装置116机械地连接到内燃发动机118。传动装置116还机械地连接到驱动轴120，驱动轴120机械地连接到车轮122。在此的描述同样适用于电池电动车辆(BEV)，其中，混合动力传动装置116可以是连接到电机114的齿轮箱，并且如前所述可省略发动机118。无论发动机118是否正在运转，电机114都可提供推进能力和减速能力。电机114还用作发电机，并且可在再生制动期间通过回收在摩擦制动系统中通常作为热损失掉的能量来提供燃料经济性效益。如下面更详细地描述的，可由闭环反馈控制器来控制发动机118以减少供应至电机114的动力，从而使锂镀覆指示的目标值和测量值之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆，包括：牵引电池，具有多个电池单元；控制器，与所述牵引电池通信，并且被配置为：响应于锂镀覆指示的目标值与当前值之间的差，控制所述牵引电池或车辆。

【技术特征摘要】
2016.01.20 US 15/001,5621.一种车辆，包括：牵引电池，具有多个电池单元；控制器，与所述牵引电池通信，并且被配置为：响应于锂镀覆指示的目标值与当前值之间的差，控制所述牵引电池或车辆。2.如权利要求1所述的车辆，所述控制器还被配置为：控制所述牵引电池以使所述锂镀覆指示的目标值与当前值之间的差朝向零减小。3.如权利要求1所述的车辆，所述锂镀覆指示是基于至少一个电池单元的测量的开路电压与先前存储的开路电压值之间的差的。4.如权利要求3所述的车辆，所述测量的开路电压是基于测量的电池单元电压、测量的电池单元电流和先前存储的电池单元内电阻的。5.如权利要求1所述的车辆，所述锂镀覆指示是基于所述牵引电池的充电期间的微分电池单元电压与电池单元电流的比值的。6.如权利要求1所述的车辆，所述控制器还被配置为：响应于所述锂镀覆指示的目标值与当前值之间的差超过对应的阈值，修改先前存储的电池充电电力相对于温度的查找表。7.如权利要求1所述的车辆，所述控制器还被配置为：响应于所述锂镀覆指示的目标值与当前值之间的差超过对应的阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：何川，王旭，陈海岩，
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