专利名称：基于时间的车辆电池的平衡系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种基于时间的车辆电池的平衡系统和方法。
背景技术：
执行车辆电池的再平衡，以修正电池单体的不平衡条件。测量每个电池单体的电压，并识别具有最小电压的电池单体。所有其他电池单体通过与每个电池单体相关的阻抗电路放电(bleed down)，直到所述其他电池单体的测量电压约等于最小电压为止。在放电过程期间，对电池单体的电压进行连续/周期性的测量，以监测电池单体的电压变化。一旦 所有电池单体的电压的读数大致相等，则给电池充电。
发明内容
一种车辆可包括电机，产生用于车辆的动力；电池，具有多个电池单体，所述多个电池单体储存用于电机的能量；至少一个控制器。所述至少一个控制器可以针对每个电池单体确定电池单体的电参数的值；针对每个电池单体确定电池单体的放电时间，以将所述电参数的确定值减小到目标值；针对每个电池单体，使电池单体放电达到所述确定的持续时间，以平衡电池。一种平衡具有多个电池单体的车辆电池的方法可包括针对每个电池单体确定电池单体的电参数的值；针对每个电池单体确定放电时间，以将所述电参数的确定值减小到目标值；针对每个电池单体，使电池单体放电持续所述放电时间，以平衡车辆电池。
图I是可变动力车辆的框图。图2是示出用于确定与图I的电池相关的再平衡时间的算法的流程图。图3是电池单体及其阻抗电路的示意图。图4是示出用于降低(bleeding down)图I的电池单体的电压的算法的流程图。
具体实施例方式当从车辆的牵引电池的电池单体释放能量时，例如，在上述的电池单体的放电过程期间，在电池单体触点的表面积累电荷。当从电池单体释放能量时，这种极化电荷可对尝试着精确测量电池单体的电压产生影响例如，由于极化电荷导致电压的读数可能大于实际值。此外，诸如温度的其他因素可将误差引入到电池单体的电压测量中。因此，电池单体的电压的不精确读数可扰乱再平衡电池的尝试。在此公开的特定实施例可以为牵引电池的每个电池单体确定使电池单体从其当前电压降低到目标电压所需的放电时间。因此，在放电过程期间，不需要对电池单体的电压进行连续/周期性的电池单体电压测量。相反，在确定的时间内，与每个电池单体相关的阻抗电路启用。一旦与每个电池单体相关的放电时间已经到期，则阻抗电路停用。
参照图1，插电式混合动力电动车辆(PHEV) 10的实施例可包括发动机12、形成牵引电池14的多个电池单体13、电池充电器15及电机16。PHEVlO还可包括变速箱18、车轮20、控制器22及电端口 24。发动机12、电机16及车轮20与变速箱18以任何合适/公知的方式机械地连接(如粗实线所指示的)，使得发动机12和/或电机16可驱动车轮20，发动机12和/或车轮20可驱动电机16，电机16可驱动发动机12。诸如电池电动车辆(BEV)构造等的其他构造也是可行的。电池14可向电机16提供能量或者接收来自电机16的能量(如虚线所指示的)。电池14还可通过电端口 24和电池充电器15接收来自公用电网或其他电源(未示出)的能量(如虚线所指示的)。控制器22与发动机12、电池14、电池充电器15、电机16及变速箱18通信和/或控制发动机12、电池14、电池充电器15、电机16及变速箱18 (如细实线所指示的)。参照图I和图2，在操作24，控制器22以任何合适/公知的方式确定车辆10是否 停止(例如，钥匙关闭)。如果在操作24中确定的结果为否，则控制器22返回操作24。如果在操作24中确定的结果为是，则在操作25，控制器22以任何合适/公知的方式确定车辆10是否接通电源(插上插头通电)。如果在操作25中确定的结果为否，则控制器22返回操作25。如果在操作25中确定的结果为是，则在操作26，控制器22确定特定的等待时间Tl是否已经过去。可选择等待时间Tl，以确保任何积聚在电池单体13的触点处的极化电荷已经消耗到极化电荷对电压测量值的影响可被忽略的点。在图2的实施例中，使用时长I分钟的等待时间Tl。然而，该等待时间可根据电池单体13的类型等改变，且该等待时间可(例如)通过测试确定。如果在操作26中确定的结果为否，则控制器22返回操作26。如果在操作26中确定的结果为是，则在操作28，控制器22读取每个电池单体13的电压。在操作30，控制器22确定是否已经收集到(每个电池单体的)特定数量的电压测量值(η个)。如在下面所解释的，将基于每个电池单体对这些电压测量值取平均，以为每个电池单体13生成平均电压值。这种时间平均意在进一步使与测量电压相关的误差最小化。因此，可选择η，以提供足够数量的数据点，从而平均化测量误差的至少一些影响。在图2的实施例中，η等于12。然而，η可根据设计等改变，且η可(例如)通过测试、仿真等确定。如果在操作30中确定的结果为否，则在操作32，控制器22确定等待时间Τ2是否已经过去。如在上面所解释的，对电压测量值进行时间平均意在减小测量误差的影响。因此，可选择等待时间Τ2，以暂时隔开多次电压测量，从而使时间平均在减小测量误差的影响方面的益处最大化。在图2的实施例中，使用时长30秒的等待时间Τ2。然而，该等待时间可根据电池单体13的类型、设计构造等改变，且该等待时间可(例如)通过测试等确定。如果在操作32中确定的结果为否，则控制器22返回操作32。如果在操作32中确定的结果为是，则控制器22返回操作28。返回操作30，如果在操作30中确定的结果为是，则在操作34，控制器22为每个电池单体13确定平均电压。例如，控制器22可对每个电池单体13的电压测量值求和并将该和除以η。在操作36，控制器22基于在操作30中确定的电压测量值为每个电池单体13确定电池单体平衡的放电时间，如在下面所讨论的。参照图I、图2和图3，每个电池单体13 (及与其相关的阻抗放电电路)可被模拟成标准RC电路。因此，一个电池单体13的当前电压Vcmrait与目标电压Vtawt之间的关系可由下面的等式给出Vtarget = Vcurrent (e-t/KC) (I)其中，Vcurrent是从操作34确定的电池单体的电压，t是电路的时间常数，R是阻抗电路的电阻(例如，4kQ)，C是电池单体的等效电容。C可写成下面的等式
权利要求
1.一种用于车辆的动力系统，所述系统包括 电池，包括多个电池单体； 至少一个控制器，被配置成针对每个电池单体确定电池单体的电压；确定放电时间以将电池单体的电压降低至约等于所述确定的电压中的最小电压值；使电池单体放电达到所述放电时间，以平衡电池。
2.根据权利要求I所述的系统，其中，确定电池单体的电压的步骤包括在车辆已经停止了预定时间段之后，测量电池单体的电压，所述预定时间段基于电池单体的极化电荷的消耗率。
3.根据权利要求I所述的系统，其中，确定电池单体的电压的步骤包括周期性地测量电池单体的电压，并对所述测量值取平均。
4.根据权利要求I所述的系统，其中，所述至少一个控制器还被配置成在使电池单体放电达到所述放电时间之后，给电池单体充电。
5.一种平衡包括多个电池单体的车辆电池的方法，所述方法包括 针对每个电池单体， 确定电池单体的电参数的值； 确定放电时间，以将所述电参数的确定值减小到目标值； 使电池单体放电达到所述放电时间，以平衡车辆电池。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定电池单体的电参数的值的步骤包括在车辆已经停止了预定时间段之后，测量电池单体的电压，所述预定时间段基于电池单体的极化电荷的消耗率。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，确定电池单体的电参数的值的步骤包括周期性地测量电池单体的电压，并对所述测量值取平均。
8.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括识别电参数的确定值中的最小值，其中，所述目标值是所述确定值中的最小值。
9.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括给电池单体充电。
10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述电参数是电压。
全文摘要
本发明公开了一种基于时间的车辆电池的平衡系统和方法。用于车辆的动力系统可包括至少一个控制器及具有多个电池单体的电池。所述至少一个控制器可以针对每个电池单体确定电池单体的电压；确定放电时间以将电池单体的电压降低至约等于所述确定的电压中的最小电压值；使电池单体放电达到所述放电时间，以平衡电池。
文档编号H02J7/00GK102897049SQ20121025643
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月23日 优先权日2011年7月28日
发明者布鲁斯·卡维·布雷克蒙, 艾伦·罗伊·盖尔, 拉里·迪安·埃里 申请人:福特全球技术公司