[发明专利]通过功率限制保护电池组的方法

说明书

本发明公开了用于车辆的通过功率限制保护电池组的方法。所述方法包括：实时监测所述电池组的温度、充电状态、通过所述电池组的电流和所述电池组中每一电池单元的电压；将所监测到所述电池组中每一电池单元的电压与一预设的电压阈值相比较；以及当所述电池组中任一电池单元的电压等于或小于所述预设的电压阈值时，基于所监测到的所述每一电池单元的电压和电流计算所述电池组的实时功率值P__Pack，并根据P__Pack调整对应于监测到的所述电池组的温度和所述充电状态下的最大允许输出功率。

技术领域

本发明大体涉及车辆电气领域，更具体地涉及一种用于车辆的通过功率限制保护电池组的方法。

背景技术

混合动力汽车(HEV)，插电式混合动力汽车(PHEV)或再生能源汽车(REV)中的高压装置例如高压电池等，是对安全性要求非常高的装置。

现如今，电池领域中最重要的组成部分是基于锂离子技术的储能电池。取决于电池的化学组成以及充电状态，电池具有不同的开路电压范围。一般意义上说，当电池完全充电时，充电状态为100％，当完全放电时，充电状态为0％。开路电压在充电状态100％(完全充电)和充电状态0％(完全放电)之间单调增加，但并不一定是线性增加。

对于完全放电的电池，处于电池安全性考虑，需要设置电池开路电压阈值，电池不能在低于该阈值的电压下运行。设置这一电池电压最小值的一个主要原因在于，当电池低于特定电压继续工作时，来自电极或其他电池内部组件的金属能够溶解于电解液，而当电池电压在充电过程中再次升高时，这些金属可以在电池内的任何部位固化，从而很可能导致电路故障。因此在电池充电/放电过程中需要根据电池的动态条件设置电池电压限制/阈值。

每个电池都具有真实并且有限的内部电压，每次放电都将导致电池内部电压降低，并且电池内部电压的这一下降通常为电池内电阻和通过电池的电流的函数。

电池的内电阻与很多因素有关，例如充电状态、电容量、温度以及其他很多会随着时间变化的参数。对于充电状态和温度这样的常数参数，电池内电阻会因为电池的老化而随着时间逐渐增加，电池的这一老化主要是电池存储和使用温度、时间、静电应力例如电流和充电循环数等等的函数。尽管电池很少彻底失效，但还是将其使用寿命定义为电池主要性能参数劣化的范围，常用参数包括电容量、内电阻以及电功率输出等。通常，如果内电阻与其相同条件(例如相同的充电状态和温度)下的初始值(起始寿命时)相比增加超过25％，则定义该电池达到了其使用寿命的终点(终点寿命)。因此，许多电池系统基于终点寿命条件来设计并且校准。也就是说电池的目标性能必须基于终点寿命条件来确定。在起始寿命时，许多组成部分，包括电池单元，都比终点寿命时状态更好。此外，电池系统并不是在终点寿命时瞬间停止工作，而用户也可以接受电池性能逐步降低并继续使用电池。

因此对电池组成部分的稳健的电-热设计应当考虑更多因素，例如与老化有关的环境或者用户的情况，电阻特性的统计学分布等。而且，这一设计还应当以假定的最坏情况下的用户情况为基础来定义何时达到终点寿命。然而，基于上述考量的设计可能会导致电池比车辆的设计寿命更早到达终点寿命。为了确保终点寿命之后电池还能够安全使用，对电池的使用进行了严格的限制，例如将电池完全失效，或者使得电池的某些性能固定的程序化显著降低，例如可使用的充电状态或功率输出。

电池的输出功率允许值通常以电池管理系统中的查找表的形式来编程。这一表格将最大允许输出功率(或者充电功率)定义为充电状态和温度的函数。考虑到老化引起电池电阻增加，这一限定通常以保守的终点寿命条件为基础。这种方法有缺点，例如在终点寿命之前，电池可能的功率输出潜能并未被充分利用，原因在于这一限定基于的是假定的终点寿命条件；相反当超过终点寿命时，又使得电池具有负荷过重的危险，原因在于电池实际上的老化可能明显比预计的更快。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种通过功率限制保护电池组的方法，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。