專利名稱：基于時間的車輛電池的平衡系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于時間的車輛電池的平衡系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
執(zhí)行車輛電池的再平衡，以修正電池單體的不平衡條件。測量每個電池單體的電壓，并識別具有最小電壓的電池單體。所有其他電池單體通過與每個電池單體相關(guān)的阻抗電路放電(bleed down)，直到所述其他電池單體的測量電壓約等于最小電壓為止。在放電過程期間，對電池單體的電壓進(jìn)行連續(xù)/周期性的測量，以監(jiān)測電池單體的電壓變化。一旦 所有電池單體的電壓的讀數(shù)大致相等，則給電池充電。

發(fā)明內(nèi)容
一種車輛可包括電機(jī)，產(chǎn)生用于車輛的動力；電池，具有多個電池單體，所述多個電池單體儲存用于電機(jī)的能量；至少一個控制器。所述至少一個控制器可以針對每個電池單體確定電池單體的電參數(shù)的值；針對每個電池單體確定電池單體的放電時間，以將所述電參數(shù)的確定值減小到目標(biāo)值；針對每個電池單體，使電池單體放電達(dá)到所述確定的持續(xù)時間，以平衡電池。一種平衡具有多個電池單體的車輛電池的方法可包括針對每個電池單體確定電池單體的電參數(shù)的值；針對每個電池單體確定放電時間，以將所述電參數(shù)的確定值減小到目標(biāo)值；針對每個電池單體，使電池單體放電持續(xù)所述放電時間，以平衡車輛電池。


圖I是可變動力車輛的框圖。圖2是示出用于確定與圖I的電池相關(guān)的再平衡時間的算法的流程圖。圖3是電池單體及其阻抗電路的示意圖。圖4是示出用于降低(bleeding down)圖I的電池單體的電壓的算法的流程圖。
具體實(shí)施例方式當(dāng)從車輛的牽引電池的電池單體釋放能量時，例如，在上述的電池單體的放電過程期間，在電池單體觸點(diǎn)的表面積累電荷。當(dāng)從電池單體釋放能量時，這種極化電荷可對嘗試著精確測量電池單體的電壓產(chǎn)生影響例如，由于極化電荷導(dǎo)致電壓的讀數(shù)可能大于實(shí)際值。此外，諸如溫度的其他因素可將誤差引入到電池單體的電壓測量中。因此，電池單體的電壓的不精確讀數(shù)可擾亂再平衡電池的嘗試。在此公開的特定實(shí)施例可以為牽引電池的每個電池單體確定使電池單體從其當(dāng)前電壓降低到目標(biāo)電壓所需的放電時間。因此，在放電過程期間，不需要對電池單體的電壓進(jìn)行連續(xù)/周期性的電池單體電壓測量。相反，在確定的時間內(nèi)，與每個電池單體相關(guān)的阻抗電路啟用。一旦與每個電池單體相關(guān)的放電時間已經(jīng)到期，則阻抗電路停用。
參照圖1，插電式混合動力電動車輛(PHEV) 10的實(shí)施例可包括發(fā)動機(jī)12、形成牽引電池14的多個電池單體13、電池充電器15及電機(jī)16。PHEVlO還可包括變速箱18、車輪20、控制器22及電端口 24。發(fā)動機(jī)12、電機(jī)16及車輪20與變速箱18以任何合適/公知的方式機(jī)械地連接(如粗實(shí)線所指示的)，使得發(fā)動機(jī)12和/或電機(jī)16可驅(qū)動車輪20，發(fā)動機(jī)12和/或車輪20可驅(qū)動電機(jī)16，電機(jī)16可驅(qū)動發(fā)動機(jī)12。諸如電池電動車輛(BEV)構(gòu)造等的其他構(gòu)造也是可行的。電池14可向電機(jī)16提供能量或者接收來自電機(jī)16的能量(如虛線所指示的)。電池14還可通過電端口 24和電池充電器15接收來自公用電網(wǎng)或其他電源(未示出)的能量(如虛線所指示的)。控制器22與發(fā)動機(jī)12、電池14、電池充電器15、電機(jī)16及變速箱18通信和/或控制發(fā)動機(jī)12、電池14、電池充電器15、電機(jī)16及變速箱18 (如細(xì)實(shí)線所指示的)。參照圖I和圖2，在操作24，控制器22以任何合適/公知的方式確定車輛10是否 停止(例如，鑰匙關(guān)閉)。如果在操作24中確定的結(jié)果為否，則控制器22返回操作24。如果在操作24中確定的結(jié)果為是，則在操作25，控制器22以任何合適/公知的方式確定車輛10是否接通電源(插上插頭通電)。如果在操作25中確定的結(jié)果為否，則控制器22返回操作25。如果在操作25中確定的結(jié)果為是，則在操作26，控制器22確定特定的等待時間Tl是否已經(jīng)過去。可選擇等待時間Tl，以確保任何積聚在電池單體13的觸點(diǎn)處的極化電荷已經(jīng)消耗到極化電荷對電壓測量值的影響可被忽略的點(diǎn)。在圖2的實(shí)施例中，使用時長I分鐘的等待時間Tl。然而，該等待時間可根據(jù)電池單體13的類型等改變，且該等待時間可(例如)通過測試確定。如果在操作26中確定的結(jié)果為否，則控制器22返回操作26。如果在操作26中確定的結(jié)果為是，則在操作28，控制器22讀取每個電池單體13的電壓。在操作30，控制器22確定是否已經(jīng)收集到(每個電池單體的)特定數(shù)量的電壓測量值(η個)。如在下面所解釋的，將基于每個電池單體對這些電壓測量值取平均，以為每個電池單體13生成平均電壓值。這種時間平均意在進(jìn)一步使與測量電壓相關(guān)的誤差最小化。因此，可選擇η，以提供足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而平均化測量誤差的至少一些影響。在圖2的實(shí)施例中，η等于12。然而，η可根據(jù)設(shè)計等改變，且η可(例如)通過測試、仿真等確定。如果在操作30中確定的結(jié)果為否，則在操作32，控制器22確定等待時間Τ2是否已經(jīng)過去。如在上面所解釋的，對電壓測量值進(jìn)行時間平均意在減小測量誤差的影響。因此，可選擇等待時間Τ2，以暫時隔開多次電壓測量，從而使時間平均在減小測量誤差的影響方面的益處最大化。在圖2的實(shí)施例中，使用時長30秒的等待時間Τ2。然而，該等待時間可根據(jù)電池單體13的類型、設(shè)計構(gòu)造等改變，且該等待時間可(例如)通過測試等確定。如果在操作32中確定的結(jié)果為否，則控制器22返回操作32。如果在操作32中確定的結(jié)果為是，則控制器22返回操作28。返回操作30，如果在操作30中確定的結(jié)果為是，則在操作34，控制器22為每個電池單體13確定平均電壓。例如，控制器22可對每個電池單體13的電壓測量值求和并將該和除以η。在操作36，控制器22基于在操作30中確定的電壓測量值為每個電池單體13確定電池單體平衡的放電時間，如在下面所討論的。參照圖I、圖2和圖3，每個電池單體13 (及與其相關(guān)的阻抗放電電路)可被模擬成標(biāo)準(zhǔn)RC電路。因此，一個電池單體13的當(dāng)前電壓Vcmrait與目標(biāo)電壓Vtawt之間的關(guān)系可由下面的等式給出Vtarget = Vcurrent (e-t/KC) (I)其中，Vcurrent是從操作34確定的電池單體的電壓，t是電路的時間常數(shù)，R是阻抗電路的電阻(例如，4kQ)，C是電池單體的等效電容。C可寫成下面的等式
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的動力系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 電池，包括多個電池單體； 至少一個控制器，被配置成針對每個電池單體確定電池單體的電壓；確定放電時間以將電池單體的電壓降低至約等于所述確定的電壓中的最小電壓值；使電池單體放電達(dá)到所述放電時間，以平衡電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，確定電池單體的電壓的步驟包括在車輛已經(jīng)停止了預(yù)定時間段之后，測量電池單體的電壓，所述預(yù)定時間段基于電池單體的極化電荷的消耗率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，確定電池單體的電壓的步驟包括周期性地測量電池單體的電壓，并對所述測量值取平均。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個控制器還被配置成在使電池單體放電達(dá)到所述放電時間之后，給電池單體充電。
5.一種平衡包括多個電池單體的車輛電池的方法，所述方法包括 針對每個電池單體， 確定電池單體的電參數(shù)的值； 確定放電時間，以將所述電參數(shù)的確定值減小到目標(biāo)值； 使電池單體放電達(dá)到所述放電時間，以平衡車輛電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，確定電池單體的電參數(shù)的值的步驟包括在車輛已經(jīng)停止了預(yù)定時間段之后，測量電池單體的電壓，所述預(yù)定時間段基于電池單體的極化電荷的消耗率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，確定電池單體的電參數(shù)的值的步驟包括周期性地測量電池單體的電壓，并對所述測量值取平均。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述方法還包括識別電參數(shù)的確定值中的最小值，其中，所述目標(biāo)值是所述確定值中的最小值。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，所述方法還包括給電池單體充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述電參數(shù)是電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于時間的車輛電池的平衡系統(tǒng)和方法。用于車輛的動力系統(tǒng)可包括至少一個控制器及具有多個電池單體的電池。所述至少一個控制器可以針對每個電池單體確定電池單體的電壓；確定放電時間以將電池單體的電壓降低至約等于所述確定的電壓中的最小電壓值；使電池單體放電達(dá)到所述放電時間，以平衡電池。
文檔編號H02J7/00GK102897049SQ20121025643
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者布魯斯·卡維·布雷克蒙, 艾倫·羅伊·蓋爾, 拉里·迪安·埃里 申請人:福特全球技術(shù)公司