专利名称：用于使用单体容量在车辆中执行单体平衡的系统和方法
技术领域：
本发明大体涉及在车辆的多单体电池中执行单体平衡，并且更具体地涉及用于使用独立单体容量执行单体平衡的系统和方法。
背景技术：
汽车技术在寻找在车辆推进系统中使用汽油作为主要能源的替代方案的领域中飞速发展。这些技术中的多种利用从燃烧发动机重获机械能中的一些作为存储的电能的混合机电系统或完全消除对内燃机的需要的纯电力推进系统。随着这些进展，车辆中电能的存储和管理已经变得特别重要。电荷状态(SOC)是对电池中可用电荷数量相对于电池的容量的常用的测量。在使 用纯电力或混合电力推进系统的汽车应用中，SOC测量值提供可用于推进车辆的能量的量的有用指示。类似于由燃料计提供的信息，SOC测量值可为电动车辆的驾驶员提供车辆在能量耗尽之前可行驶多久的指示。电池的实际容量是表示可存储在电池中的总电荷量的另一重要度量标准。通常，在制造电池时定其额定容量。然而，随着电池老化，其容量也下降。在汽车应用中，因为电池的实际容量对SOC测量值的影响，所以确定电池的实际容量变得十分重要。其中电池的SOC测量值有些类似于常规燃料箱相对于其总体积(例如，其容量)的“充满”程度，电池不同于常规燃料箱，因为它们的总容量随时间下降。例如，车辆电池随其老化可仅具有其初始容量的80%。因此，除调节其SOC估值之外，可使用电池的实际容量来评估电池的总体情况和性能。当电池内的单个单体(cell)串联时，单体平衡提供有用的技术以最佳化电池组的容量。在具有多个单体的电池中，整个组的容量取决于具有最低容量的单体。如果组中的单体不平衡，则可发生两个潜在的问题。第一，当正在对电池充电时，由于一些单体在其它单体已经充满之前到达它们的充满容量，所以单体冒过度充电的风险。第二，当对电池放电时，尚未充满的单体将在其它单体之前变得完全耗尽。在两种情况下，单体寿命缩短，导致电池组的较低的性能和缩短的寿命。然而，目前的单体平衡技术未能解释组中独立单体容量中的变化并且可能在低容量单体上错误地执行单体平衡。
发明内容
在一个实施例中，公开了一种用于在具有多个单体的车辆电池组上执行单体平衡的方法。该方法包括用一个或多个处理器计算或接收组内的多个单体的平均单体容量。该方法还包括确定独立单体的单体容量和平均单体容量之间的差。该方法还包括使用所述差来确定对来自独立单体的电流的流动进行调节的平衡门的放电计时器值，以及基于已确定的放电计时器值，控制平衡门以使独立单体放电。在另一实施例中，公开了一种用于在具有多个单体的车辆电池组上执行单体平衡的控制器。该控制器包括一个或多个处理器和联接到所述一个或多个处理器的存储器。该存储器存储可执行指令，所述可执行指令当由所述一个或多个处理器执行时，促使所述一个或多个处理器计算或接收所述多个单体的平均单体容量以及确定独立单体的单体容量和所述平均单体容量之间的差。所述指令还促使所述一个或多个处理器使用所述差来确定对来自独立单体的电流的流动进行调节的平衡的放电计时器值以及产生促使平衡门使独立单体放电持续对应于已确定的放电计时器值的时间量的控制命令。在另一实施例中，公开了一种用于在车辆中执行单体平衡的系统。该系统包括电压传感器，该电压传感器被配置成测量电池组的电压和组内的多个单体的电压。该系统还包括电流传感器，该电流传感器被配置成测量到组中的电流和从组出来的电流。该系统还包括处理电路，该处理电路具有接收来自电压传感器的电压数据和来自电流传感器的电流数据的接口、一个或多个处理器、以及联接到所述一个或多个处理器的存储器。该存储器存储可执行指令，所述可执行指令当由所述一个或多个处理器执行时，促使所述一个或多个处理器使用电压或电流数据计算所述多个单体的平均单体容量并且计算独立单体的单体 容量。所述指令还促使所述一个或多个处理器确定独立单体的单体容量和平均单体容量之间的差并且使用所述差来确定对来自独立单体的电流的流动进行调节的平衡门的放电计时器值。所述指令还促使所述一个或多个处理器产生使得平衡门使独立单体放电持续对应于已确定的放电计时器值的时间量的控制命令。本发明提供如下方案
I. 一种用于在具有多个单体的车辆电池组上执行单体平衡的方法，包括
通过一个或多个处理器计算或接收所述多个单体的平均单体容量；
确定独立单体的单体容量和所述平均单体容量之间的差；
使用所述差来确定用于对来自所述独立单体的电流流动进行调节的平衡门的放电计时器值；以及
基于已确定的放电计时器值，控制所述平衡门以使所述独立单体放电。2.根据方案I所述的方法，其特征在于，使用如下公式来确定所述放电计时器值
容量容量
计时器放电=- -
1織
其中容量i是独立单体容量，容量是所述组的平均单体容量，I 是与所述平衡门相关联的旁路电流，并且z是将容量转换成所述处理器的计数的转换因子。3.根据方案I所述的方法，其特征在于，其还包括为显示器提供所述放电计时器值。4.根据方案I所述的方法，其特征在于，其还包括使用来自所述单体的放电能量来推进所述车辆。5.根据方案I所述的方法，其特征在于，其还包括使用所述放电能量来对所述车辆中的电子元件提供功率。6.根据方案I所述的方法，其特征在于，其还包括
将放电计时器值的历史存储在存储器中。7. 一种用于在具有多个单体的车辆电池组上执行单体平衡的控制器，所述控制器包括一个或多个处理器，以及
存储器，其联接到所述一个或多个处理器，其中所述存储器存储可执行指令，所述可执行指令当由一个或多个处理器执行时，促使所述一个或多个处理器
计算或接收所述多个单体的平均单体容量；
确定独立单体的单体容量和所述平均单体容量之间的差；
使用所述差来确定用于对来自所述独立单体的电流流动进行调节的平衡门的放电计时器值；以及
产生促使所述平衡门使所述独立单体放电持续对应于已确定的放电计时器值的时间量的控制命令。8.根据方案7所述的控制器，其特征在于，使用如下公式来确定所述放电计时器·值
计时器放电
2雜
其中容量i是独立单体容量，容量是所述组的平均单体容量，I 是与所述平衡门相关联的旁路电流，并且Z是将容量转换成所述一个或多个处理器的计数的转换因子。9.根据方案7所述的控制器，其特征在于，所述指令还促使所述一个或多个处理器对显示器提供所述放电计时器值。10.根据方案7所述的控制器，其特征在于，所述指令还促使所述一个或多个处理器确定需要能量来推进所述车辆以及响应于需要能量来推进所述车辆的确定产生所述控制命令。11.根据方案7所述的控制器，其特征在于，所述指令还促使所述一个或多个处理器确定需要能量来对所述车辆中的电子元件提供功率以及响应于需要能量来对所述车辆中的电子元件提供功率的确定产生所述控制命令。12.根据方案7所述的控制器，其特征在于，所述指令还促使所述一个或多个处理器将放电计时器值的历史存储在所述存储器中。13.根据方案12所述的控制器，其特征在于，所述指令还促使所述一个或多个处理器对位于所述车辆外侧的电子装置提供所述放电计时器值的历史。14.根据方案13所述的控制器，其特征在于，所述电子装置是手持装置。15. 一种用于在车辆中执行单体平衡的系统，所述系统包括
电压传感器，其被配置成测量电池组的电压和所述组内的多个单体的电压；
电流传感器，其被配置成测量到所述组中的电流和从所述组出来的电流；以及 处理电路，其包括
接口，其接收来自所述电压传感器的电压数据和来自所述电流传感器的电流数据； 一个或多个处理器；以及
存储器，其联接到所述一个或多个处理器，其中所述存储器存储可执行指令，所述可执行指令当由一个或多个处理器执行时，促使所述一个或多个处理器
使用所述电压或电流数据计算所述多个单体的平均单体容量；
计算独立单体的单体容量；
确定所述独立单体的单体容量和所述平均单体容量之间的差；使用所述差来确定对来自所述独立单体的电流流动进行调节的平衡门的放电计时器值；以及
产生促使所述平衡门使所述独立单体放电持续对应于已确定的放电计时器值的时间量的控制命令。16.根据方案15所述的系统，其特征在于，使用如下公式来确定所述放电计时器值
权利要求
1.一种用于在具有多个单体的车辆电池组上执行单体平衡的方法，包括 通过一个或多个处理器计算或接收所述多个单体的平均单体容量； 确定独立单体的单体容量和所述平均单体容量之间的差； 使用所述差来确定用于对来自所述独立单体的电流流动进行调节的平衡门的放电计时器值；以及 基于已确定的放电计时器值，控制所述平衡门以使所述独立单体放电。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，使用如下公式来确定所述放电计时器值,容量容量^ 计时器^H1織 其中容量i是独立单体容量，容量是所述组的平均单体容量，I 是与所述平衡门相关联的旁路电流，并且Z是将容量转换成所述处理器的计数的转换因子。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，其还包括为显示器提供所述放电计时器值。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，其还包括使用来自所述单体的放电能量来推进所述车辆。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，其还包括使用所述放电能量来对所述车辆中的电子元件提供功率。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，其还包括 将放电计时器值的历史存储在存储器中。
7.一种用于在具有多个单体的车辆电池组上执行单体平衡的控制器，所述控制器包括 一个或多个处理器，以及 存储器，其联接到所述一个或多个处理器，其中所述存储器存储可执行指令，所述可执行指令当由一个或多个处理器执行时，促使所述一个或多个处理器 计算或接收所述多个单体的平均单体容量； 确定独立单体的单体容量和所述平均单体容量之间的差； 使用所述差来确定用于对来自所述独立单体的电流流动进行调节的平衡门的放电计时器值；以及 产生促使所述平衡门使所述独立单体放电持续对应于已确定的放电计时器值的时间量的控制命令。
8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，使用如下公式来确定所述放电计时器值 计时器放电 其中容量i是独立单体容量，容量是所述组的平均单体容量，I 是与所述平衡门相关联的旁路电流，并且Z是将容量转换成所述一个或多个处理器的计数的转换因子。
9.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述指令还促使所述一个或多个处理器对显示器提供所述放电计时器值。
10.一种用于在车辆中执行单体平衡的系统，所述系统包括 电压传感器，其被配置成测量电池组的电压和所述组内的多个单体的电压； 电流传感器，其被配置成测量到所述组中的电流和从所述组出来的电流；以及 处理电路，其包括 接口，其接收来自所述电压传感器的电压数据和来自所述电流传感器的电流数据； 一个或多个处理器；以及 存储器，其联接到所述一个或多个处理器，其中所述存储器存储可执行指令，所述可执行指令当由一个或多个处理器执行时，促使所述一个或多个处理器 使用所述电压或电流数据计算所述多个单体的平均单体容量； 计算独立单体的单体容量； 确定所述独立单体的单体容量和所述平均单体容量之间的差； 使用所述差来确定对来自所述独立单体的电流流动进行调节的平衡门的放电计时器值；以及 产生促使所述平衡门使所述独立单体放电持续对应于已确定的放电计时器值的时间量的控制命令。
全文摘要
本发明涉及用于使用单体容量在车辆中执行单体平衡的系统和方法。具体地，在车辆电池组上执行单体平衡的系统和方法。单体平衡调节在电池组的使用期间哪些单体被放电。可使用独立单体容量来确定独立单体放电多久。
文档编号B60L11/18GK102951035SQ20121029163
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者Z.D.拜尔斯马, M.A.赫曼 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司