專利名稱：用于使用單體容量在車輛中執(zhí)行單體平衡的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明大體涉及在車輛的多單體電池中執(zhí)行單體平衡，并且更具體地涉及用于使用獨立單體容量執(zhí)行單體平衡的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
汽車技術在尋找在車輛推進系統(tǒng)中使用汽油作為主要能源的替代方案的領域中飛速發(fā)展。這些技術中的多種利用從燃燒發(fā)動機重獲機械能中的一些作為存儲的電能的混合機電系統(tǒng)或完全消除對內燃機的需要的純電力推進系統(tǒng)。隨著這些進展，車輛中電能的存儲和管理已經變得特別重要。電荷狀態(tài)(SOC)是對電池中可用電荷數量相對于電池的容量的常用的測量。在使 用純電力或混合電力推進系統(tǒng)的汽車應用中，SOC測量值提供可用于推進車輛的能量的量的有用指示。類似于由燃料計提供的信息，SOC測量值可為電動車輛的駕駛員提供車輛在能量耗盡之前可行駛多久的指示。電池的實際容量是表示可存儲在電池中的總電荷量的另一重要度量標準。通常，在制造電池時定其額定容量。然而，隨著電池老化，其容量也下降。在汽車應用中，因為電池的實際容量對SOC測量值的影響，所以確定電池的實際容量變得十分重要。其中電池的SOC測量值有些類似于常規(guī)燃料箱相對于其總體積(例如，其容量)的“充滿”程度，電池不同于常規(guī)燃料箱，因為它們的總容量隨時間下降。例如，車輛電池隨其老化可僅具有其初始容量的80%。因此，除調節(jié)其SOC估值之外，可使用電池的實際容量來評估電池的總體情況和性能。當電池內的單個單體(cell)串聯時，單體平衡提供有用的技術以最佳化電池組的容量。在具有多個單體的電池中，整個組的容量取決于具有最低容量的單體。如果組中的單體不平衡，則可發(fā)生兩個潛在的問題。第一，當正在對電池充電時，由于一些單體在其它單體已經充滿之前到達它們的充滿容量，所以單體冒過度充電的風險。第二，當對電池放電時，尚未充滿的單體將在其它單體之前變得完全耗盡。在兩種情況下，單體壽命縮短，導致電池組的較低的性能和縮短的壽命。然而，目前的單體平衡技術未能解釋組中獨立單體容量中的變化并且可能在低容量單體上錯誤地執(zhí)行單體平衡。

發(fā)明內容
在一個實施例中，公開了一種用于在具有多個單體的車輛電池組上執(zhí)行單體平衡的方法。該方法包括用一個或多個處理器計算或接收組內的多個單體的平均單體容量。該方法還包括確定獨立單體的單體容量和平均單體容量之間的差。該方法還包括使用所述差來確定對來自獨立單體的電流的流動進行調節(jié)的平衡門的放電計時器值，以及基于已確定的放電計時器值，控制平衡門以使獨立單體放電。在另一實施例中，公開了一種用于在具有多個單體的車輛電池組上執(zhí)行單體平衡的控制器。該控制器包括一個或多個處理器和聯接到所述一個或多個處理器的存儲器。該存儲器存儲可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令當由所述一個或多個處理器執(zhí)行時，促使所述一個或多個處理器計算或接收所述多個單體的平均單體容量以及確定獨立單體的單體容量和所述平均單體容量之間的差。所述指令還促使所述一個或多個處理器使用所述差來確定對來自獨立單體的電流的流動進行調節(jié)的平衡的放電計時器值以及產生促使平衡門使獨立單體放電持續(xù)對應于已確定的放電計時器值的時間量的控制命令。在另一實施例中，公開了一種用于在車輛中執(zhí)行單體平衡的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括電壓傳感器，該電壓傳感器被配置成測量電池組的電壓和組內的多個單體的電壓。該系統(tǒng)還包括電流傳感器，該電流傳感器被配置成測量到組中的電流和從組出來的電流。該系統(tǒng)還包括處理電路，該處理電路具有接收來自電壓傳感器的電壓數據和來自電流傳感器的電流數據的接口、一個或多個處理器、以及聯接到所述一個或多個處理器的存儲器。該存儲器存儲可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令當由所述一個或多個處理器執(zhí)行時，促使所述一個或多個處理器使用電壓或電流數據計算所述多個單體的平均單體容量并且計算獨立單體的單體 容量。所述指令還促使所述一個或多個處理器確定獨立單體的單體容量和平均單體容量之間的差并且使用所述差來確定對來自獨立單體的電流的流動進行調節(jié)的平衡門的放電計時器值。所述指令還促使所述一個或多個處理器產生使得平衡門使獨立單體放電持續(xù)對應于已確定的放電計時器值的時間量的控制命令。本發(fā)明提供如下方案
I. 一種用于在具有多個單體的車輛電池組上執(zhí)行單體平衡的方法，包括
通過一個或多個處理器計算或接收所述多個單體的平均單體容量；
確定獨立單體的單體容量和所述平均單體容量之間的差；
使用所述差來確定用于對來自所述獨立單體的電流流動進行調節(jié)的平衡門的放電計時器值；以及
基于已確定的放電計時器值，控制所述平衡門以使所述獨立單體放電。2.根據方案I所述的方法，其特征在于，使用如下公式來確定所述放電計時器值
容量容量
計時器放電=- -
1織
其中容量i是獨立單體容量，容量是所述組的平均單體容量，I 是與所述平衡門相關聯的旁路電流，并且z是將容量轉換成所述處理器的計數的轉換因子。3.根據方案I所述的方法，其特征在于，其還包括為顯示器提供所述放電計時器值。4.根據方案I所述的方法，其特征在于，其還包括使用來自所述單體的放電能量來推進所述車輛。5.根據方案I所述的方法，其特征在于，其還包括使用所述放電能量來對所述車輛中的電子元件提供功率。6.根據方案I所述的方法，其特征在于，其還包括
將放電計時器值的歷史存儲在存儲器中。7. 一種用于在具有多個單體的車輛電池組上執(zhí)行單體平衡的控制器，所述控制器包括一個或多個處理器，以及
存儲器，其聯接到所述一個或多個處理器，其中所述存儲器存儲可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令當由一個或多個處理器執(zhí)行時，促使所述一個或多個處理器
計算或接收所述多個單體的平均單體容量；
確定獨立單體的單體容量和所述平均單體容量之間的差；
使用所述差來確定用于對來自所述獨立單體的電流流動進行調節(jié)的平衡門的放電計時器值；以及
產生促使所述平衡門使所述獨立單體放電持續(xù)對應于已確定的放電計時器值的時間量的控制命令。8.根據方案7所述的控制器，其特征在于，使用如下公式來確定所述放電計時器·值
計時器放電
2雜
其中容量i是獨立單體容量，容量是所述組的平均單體容量，I 是與所述平衡門相關聯的旁路電流，并且Z是將容量轉換成所述一個或多個處理器的計數的轉換因子。9.根據方案7所述的控制器，其特征在于，所述指令還促使所述一個或多個處理器對顯示器提供所述放電計時器值。10.根據方案7所述的控制器，其特征在于，所述指令還促使所述一個或多個處理器確定需要能量來推進所述車輛以及響應于需要能量來推進所述車輛的確定產生所述控制命令。11.根據方案7所述的控制器，其特征在于，所述指令還促使所述一個或多個處理器確定需要能量來對所述車輛中的電子元件提供功率以及響應于需要能量來對所述車輛中的電子元件提供功率的確定產生所述控制命令。12.根據方案7所述的控制器，其特征在于，所述指令還促使所述一個或多個處理器將放電計時器值的歷史存儲在所述存儲器中。13.根據方案12所述的控制器，其特征在于，所述指令還促使所述一個或多個處理器對位于所述車輛外側的電子裝置提供所述放電計時器值的歷史。14.根據方案13所述的控制器，其特征在于，所述電子裝置是手持裝置。15. 一種用于在車輛中執(zhí)行單體平衡的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
電壓傳感器，其被配置成測量電池組的電壓和所述組內的多個單體的電壓；
電流傳感器，其被配置成測量到所述組中的電流和從所述組出來的電流；以及 處理電路，其包括
接口，其接收來自所述電壓傳感器的電壓數據和來自所述電流傳感器的電流數據； 一個或多個處理器；以及
存儲器，其聯接到所述一個或多個處理器，其中所述存儲器存儲可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令當由一個或多個處理器執(zhí)行時，促使所述一個或多個處理器
使用所述電壓或電流數據計算所述多個單體的平均單體容量；
計算獨立單體的單體容量；
確定所述獨立單體的單體容量和所述平均單體容量之間的差；使用所述差來確定對來自所述獨立單體的電流流動進行調節(jié)的平衡門的放電計時器值；以及
產生促使所述平衡門使所述獨立單體放電持續(xù)對應于已確定的放電計時器值的時間量的控制命令。16.根據方案15所述的系統(tǒng)，其特征在于，使用如下公式來確定所述放電計時器值
權利要求
1.一種用于在具有多個單體的車輛電池組上執(zhí)行單體平衡的方法，包括 通過一個或多個處理器計算或接收所述多個單體的平均單體容量； 確定獨立單體的單體容量和所述平均單體容量之間的差； 使用所述差來確定用于對來自所述獨立單體的電流流動進行調節(jié)的平衡門的放電計時器值；以及 基于已確定的放電計時器值，控制所述平衡門以使所述獨立單體放電。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，使用如下公式來確定所述放電計時器值,容量容量^ 計時器^H1織 其中容量i是獨立單體容量，容量是所述組的平均單體容量，I 是與所述平衡門相關聯的旁路電流，并且Z是將容量轉換成所述處理器的計數的轉換因子。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，其還包括為顯示器提供所述放電計時器值。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，其還包括使用來自所述單體的放電能量來推進所述車輛。
5.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，其還包括使用所述放電能量來對所述車輛中的電子元件提供功率。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，其還包括 將放電計時器值的歷史存儲在存儲器中。
7.一種用于在具有多個單體的車輛電池組上執(zhí)行單體平衡的控制器，所述控制器包括 一個或多個處理器，以及 存儲器，其聯接到所述一個或多個處理器，其中所述存儲器存儲可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令當由一個或多個處理器執(zhí)行時，促使所述一個或多個處理器 計算或接收所述多個單體的平均單體容量； 確定獨立單體的單體容量和所述平均單體容量之間的差； 使用所述差來確定用于對來自所述獨立單體的電流流動進行調節(jié)的平衡門的放電計時器值；以及 產生促使所述平衡門使所述獨立單體放電持續(xù)對應于已確定的放電計時器值的時間量的控制命令。
8.根據權利要求7所述的控制器，其特征在于，使用如下公式來確定所述放電計時器值 計時器放電 其中容量i是獨立單體容量，容量是所述組的平均單體容量，I 是與所述平衡門相關聯的旁路電流，并且Z是將容量轉換成所述一個或多個處理器的計數的轉換因子。
9.根據權利要求7所述的控制器，其特征在于，所述指令還促使所述一個或多個處理器對顯示器提供所述放電計時器值。
10.一種用于在車輛中執(zhí)行單體平衡的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 電壓傳感器，其被配置成測量電池組的電壓和所述組內的多個單體的電壓； 電流傳感器，其被配置成測量到所述組中的電流和從所述組出來的電流；以及 處理電路，其包括 接口，其接收來自所述電壓傳感器的電壓數據和來自所述電流傳感器的電流數據； 一個或多個處理器；以及 存儲器，其聯接到所述一個或多個處理器，其中所述存儲器存儲可執(zhí)行指令，所述可執(zhí)行指令當由一個或多個處理器執(zhí)行時，促使所述一個或多個處理器 使用所述電壓或電流數據計算所述多個單體的平均單體容量； 計算獨立單體的單體容量； 確定所述獨立單體的單體容量和所述平均單體容量之間的差； 使用所述差來確定對來自所述獨立單體的電流流動進行調節(jié)的平衡門的放電計時器值；以及 產生促使所述平衡門使所述獨立單體放電持續(xù)對應于已確定的放電計時器值的時間量的控制命令。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于使用單體容量在車輛中執(zhí)行單體平衡的系統(tǒng)和方法。具體地，在車輛電池組上執(zhí)行單體平衡的系統(tǒng)和方法。單體平衡調節(jié)在電池組的使用期間哪些單體被放電?？墒褂锚毩误w容量來確定獨立單體放電多久。
文檔編號B60L11/18GK102951035SQ20121029163
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權日2011年8月16日
發(fā)明者Z.D.拜爾斯馬, M.A.赫曼 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司