基于电池单元容量的电池组平衡制造技术

本公开提供“基于电池单元容量的电池组平衡”。一种车辆包括牵引电池和控制器。所述控制器响应于所述牵引电池的一些电池单元达到第一荷电状态阈值，在不使所述电池单元中的所述一些放电的情况下将每个都具有大于所述电池单元中的所述一些中的每个的容量的所述牵引电池的其它电池单元放电到大于所述第一荷电状态阈值的第二荷电状态阈值。所述控制器然后同时对全部所述电池单元充电，使得所述电池单元中的所述一些和所述电池单元中的所述其它同时达到相同的预定目标荷电状态。同时达到相同的预定目标荷电状态。同时达到相同的预定目标荷电状态。

【技术实现步骤摘要】
基于电池单元容量的电池组平衡


[0001]本公开涉及车辆电池组电池单元平衡策略。

技术介绍

[0002]某些车辆可能包括向电机提供电力以推进的电池组。这些电池组通常包括多个电池单元。由于多种环境和状况，电池单元可能具有不同的荷电状态。
[0003]执行电池单元平衡以减少电池单元到电池单元的荷电状态差异。在一些布置中，电池组的每个电池单元可以配备有电阻器等，以单独对电池单元放电。一旦在正常操作期间具有最低荷电状态的电池单元达到下限值，则其它电池单元可以被单独放电到下限值，然后全部电池单元可以被再充电。

技术实现思路

[0004]一种车辆包括牵引电池和控制器。控制器响应于牵引电池的电池单元中的所述一些达到第一荷电状态阈值，在不使电池单元中的所述一些放电的情况下将每个都具有大于电池单元中的所述一些中的每个的容量的牵引电池的电池单元中的其它放电到大于第一荷电状态阈值的第二荷电状态阈值，然后同时对全部电池单元充电，使得电池单元中的所述一些和电池单元中的其它同时达到预定目标荷电状态。
[0005]一种用于平衡牵引电池的电池单元的方法包括：响应于电池单元中的所述一些达到第一荷电状态阈值，在不使电池单元中的所述一些放电的情况下将每个都具有大于电池单元中的所述一些中的每个的容量的所述电池单元中的其它放电到大于第一荷电状态阈值的第二荷电状态阈值，然后同时对全部电池单元充电，使得电池单元中的所述一些和电池单元中的其它同时达到相同的预定目标荷电状态。
[0006]一种车辆包括牵引电池和控制器。控制器响应于电池单元中的所述一些达到第一荷电状态阈值并且电池单元中的其它具有大于第一荷电状态阈值但小于第二荷电状态阈值的荷电状态，在不使电池单元中的所述其它放电的情况下将电池单元中的所述一些放电到小于第一荷电状态阈值的第三荷电状态阈值，然后同时对全部电池单元充电，使得电池单元中的所述一些和电池单元中的其它同时达到相同的预定目标荷电状态。
附图说明
[0007]图1至图7是电池组的多个电池单元的荷电状态的条形图。
[0008]图8是车辆各部分的框图。
具体实施方式
[0009]本文描述了实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其它实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅是被解
释为教导本领域普通技术人员的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考附图中任一个说明和描述的各种特征可以与一个或多个其它附图中说明的特征相组合，以产生没有明确说明或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实现方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
[0010]电池单元容量对应于充电期间能积累的电量、开路停留期间储存的电量以及放电期间以可逆方式释放的电量。它可以通过对从完全充电的电池单元开始并且在某个截止电压阈值终止放电过程的放电电流的积分以已知的方式逐个电池单元地获得。
[0011]电池单元容量通常以安培
■
小时为单位进行测量。例如，如果电池单元有2安培
■
小时的容量，并且向负载提供1安培的平均电流，则电池理论上将持续2小时。然而，电池单元的放电方式对电池单元的实际寿命有影响。以制造商推荐的速率对电池单元放电通常有助于电池单元达到其标称容量。
[0012]当电池组的全部电池单元都是新时，它们可能具有相同或非常类似的容量。然而，随着电池单元老化，它们的容量可能会降低。如果替换电池单元中的一些，则较新电池单元可能比较旧电池单元具有更大的容量。此情况参考图1和图2进行说明。图1示出了当充满电时，电池组的约60个电池单元可以具有相同的荷电状态(例如，100％)。出于讨论的目的，假设电池单元30至电池单元45已经被替换，并且因此是“新”。图2示出放电后，电池单元30至电池单元45比其它“旧”电池单元具有更大的荷电状态。这是由于新电池单元具有更大的容量。通过类比，电池单元容量可以被认为是容器大小。当全部电池单元都是新时，它们都具有相同的容器大小。随着电池单元老化，它们的容器大小缩小。当电池单元中的一些随后被替换时，“新”电池单元相对于“旧”电池单元将具有更大的容器大小。因此，对于给定的放电(或充电)量，“旧”电池单元将更快地清空(或填充)。参考图3，如果电池单元30至电池单元45被单独放电到20％的荷电状态(在此示例中是下限值)，然后全部电池单元都被充电，则“旧”电池单元可在“新”电池单元之前达到100％的荷电状态。参考图4，如果电池单元30至电池单元45没有单独放电到20％的荷电状态，而是全部电池单元都被充电，则“新”电池单元可在“旧”电池单元之前达到100％的荷电状态——这取决于启动充电时“新”电池单元和“旧”电池单元的荷电状态之间的差异。
[0013]图2和图3的示例显示，将“新”电池单元放电到20％的下限值浪费能量，并且对具有相同初始荷电状态的“旧”电池单元和“新”电池单元充电并不能消除“旧”电池单元和“新”电池单元之间的不平衡。图2和图4的示例显示，对初始荷电状态为20％的“旧”电池单元和初始荷电状态为35％的“新”电池单元再充电不一定消除“旧”电池单元和“新”电池单元之间的不平衡。然而，“旧”电池单元和“新”电池单元之间的初始荷电状态可能存在差异，这导致全部电池单元在同时充电时达到100％的荷电状态。
[0014]等式(1)针对“旧”电池单元的给定初始荷电状态(SOC
旧
)建立了“新”电池单元的初始荷电状态(SOC
新
)，此时如果同时充电，全部电池单元的荷电状态将达到100％。
[0015][0016]其中CAP
旧
是“旧”电池单元的平均容量，和CAP
新
是“新”电池单元的平均容量，这可以使用已知技术来确定。
[0017]等式(2)限定“新”电池单元和“旧”电池单元的目标下限值之间的差ΔSOC：
[0018][0019]也就是说，如果在为全部电池单元启动充电时，“新”电池单元和“旧”电池单元之间的初始SOC的差等于ΔSOC，则“新”电池单元和“旧”电池单元将同时达到100％的荷电状态——从而实现平衡的电池组。在此示例中，100％用作平衡的目标值。然而，其它百分比，85％、70％等也可以用作目标。
[0020]图5和图6示出了两种可能的场景，其中根据等式(1)，在给定约20％的SOC
旧
的情况下SOC
新
被建立为37％，并且CAP
旧
和CAP
新
的值是使用已知技术确定的。在图5中，“新”电池单元的实际荷电状态大于SOC
新
，而“旧”电池单元的实际荷电状态恰好等于SOC
旧
。在这里，SOC
新
是响应于实现SOC
旧
的“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆，其包括：牵引电池，其包括多个电池单元；以及控制器，其被编程为响应于所述电池单元中的一些达到第一荷电状态阈值，在不使所述电池单元中的所述一些放电的情况下将每个都具有大于所述电池单元中的所述一些中的每个的容量的所述电池单元中的其它放电到大于所述第一荷电状态阈值的第二荷电状态阈值，然后同时对全部所述电池单元充电，使得所述电池单元中的所述一些和所述电池单元中的所述其它同时达到相同的预定目标荷电状态。2.如权利要求1所述的车辆，其中所述第二荷电状态阈值与所述电池单元中的所述一些的容量和所述电池单元中的所述其它的所述容量的商成比例。3.如权利要求1所述的车辆，其中所述第二荷电状态阈值和所述第一荷电状态阈值之间的差与(i)所述电池单元中的所述其它的所述容量和所述电池单元中的所述一些的容量之间的差和(ii)所述电池单元中的所述其它的所述容量之商成比例。4.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为，响应于所述电池单元中的所述一些达到所述第一荷电状态阈值并且所述电池单元中的所述其它具有大于所述第一荷电状态阈值但小于所述第二荷电状态阈值的荷电状态，在不使所述电池单元中的所述其它放电的情况下将所述电池单元中的所述一些放电到小于所述第一荷电状态阈值的第三荷电状态阈值，然后同时对全部所述电池单元充电，使得所述电池单元中的所述一些和所述电池单元中的所述其它同时达到所述预定目标荷电状态。5.如权利要求4所述的车辆，其中所述第三荷电状态阈值与所述电池单元中的所述其它的所述容量和所述电池单元中的所述一些的容量的商成比例。6.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为，响应于所述电池单元中的所述一些达到所述第一荷电状态阈值，所述电池单元中的所述其它具有大于所述第一荷电状态阈值但小于所述第二荷电状态阈值的荷电状态，并且所述车辆被插电，在不使所述电池单元中的所述其它放电的情况下将所述电池单元中的所述一些放电到小于所述第一荷电状态阈值的第三荷电状态阈值，然后同时对全部所述电池单元充电，使得所述电池单元中的所述一些和所述电池单元中的所述其它同时达到所述预定目标荷电状态。7.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为，响应于所述电池单元中的所述一些达到所述第一荷电状态阈值，所述电池单元中的所述其它具有大于所述第一荷电状态阈值但小于所述第二荷电状态阈值的荷电状态，并且所述车辆未被插电，同时对全部所述电池单元充电。8.一种用于平衡车辆的牵引电池的电池单元的方法，其包括：响应于所述电池单元中的一些达到第一荷电状态阈值，在不使所述电池单元中的所述一些放电的情况下将每个都具有大于所述电池单元中的所述一些中的每个的容量的所述电池单元中的...

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