[发明专利]用于电池组的最大电流计算和功率预测的方法及系统

说明书

一种用于预测系统中的电池组的功率容量的方法，包括：通过控制器确定电池组的开路电压，使用在充电或放电事件过程中测量的电压和电流计算电池组的电阻，以及使用开路电压和内部电阻计算电池组的最大电流。所述方法包括选择计算的最大放电电流和预定的电流限制中每个的绝对值的较低者，使用所选择的较低的绝对值计算电池组的放电功率容量，并使用计算的功率容量来控制系统的状态。所述方法还在DC快速充电操作过程中控制充电电流和参数。系统包括电池组、电机和控制器。系统可以是具有电动动力系的车辆，其中电机由电池组供电。

引言

车辆动力系可包括一个或多个电机。由电机产生的马达转矩可用于推进车辆、转动曲轴和启动内燃机，和/或执行其他高压功能。功率逆变器可以用作这种动力系的电气系统的一部分。在功率逆变器内执行的受控切换和信号滤波操作最终产生适合于为电机的各个相绕组供电的交流(AC)输出电压。电池组可以通过外部电源再充电，例如可用的AC墙壁插座。或者，可以使用直流(DC)快速充电过程来减少相对于标准AC充电过程的总充电时间。

发明内容

本文公开了一种控制器执行的方法，用于与具有由直流(DC)电池组供电的电机的车辆或其他系统一起使用。使用所述方法，控制器计算最大电流，即电池组的最大充电和放电电流，然后预测系统内电池组的真实功率容量。控制器还使用预测的功率容量控制电池组和/或系统的操作。

多单元电池组的功率容量在很大程度上取决于电池组的电特性，例如其电流和电压水平、强制功率限制、温度和老化年龄。电流限制可以由电池组的制造商或供应商预先确定，其水平旨在防止过度的充电或放电速率。因此，电流限制或电池组的电压限制限制了电池组在特定时间窗口(例如 10-20秒)内的连续功率输出。特别是在车辆中，给定的电机可以被配置为输出最终推进车辆的转矩的牵引马达。因此，对电池组进行这种限制有效地限制了最大可持续马达速度、加速度和/或转矩。

本文认识到，鉴于实际操作条件和/或电池组老化，上述制造商定义的限制可能过于保守或过于激进。结果，控制器可能高估或低估真实的电池功率容量，这反过来可能导致控制器逻辑内的系统控制决策不够理想。因此，本公开旨在通过将控制器配置为根据情况将计算的最大电流代入电池功率容量计算函数以便优化电池组性能来提供专用于预定/制造商定义的电池限制的替代方法。

在示例实施例中，一种用于计算系统中的电池组的最大电流和预测功率容量的方法包括：通过控制器确定电池组的开路电压，并且还使用测量的电压和电流计算电池组的内部电阻。所述方法包括使用开路电压和内部电阻计算最大电流，以及选择计算的最大电流的绝对值和预定的电流限制的绝对值中的较低者。此后，控制器使用所选择的较低的绝对值来预测功率容量，并使用计算的功率容量自动控制系统的状态。

确定开路电压可以包括测量和/或反向计算整个电池组或电池组的各个电池单元中的开路电压。计算最大电流可以在电池组的各种充电状态和温度下发生。类似地，可以在电池组的不同老化年龄下计算最大电流，使得计算的功率容量对应于电池组的实际老化年龄。以这种方式，所述方法可以适应老化的电池以提高预测精度。

所述系统可包括由电池组供电的电机。在这样的实施例中，控制系统的状态可以包括控制电机的速度、转矩和/或加速度。

电机可以在具有发动机的系统中由电池组供电，控制系统的状态包括使用电机曲轴转动和启动发动机。

系统(例如，车辆)可以被配置为通过DC快速充电过程在多个充电阶段中接收DC充电电流。这种实施例中的方法可以包括将开路电压和充电电压与电池组的相应充电状态相关联作为成组的相关数据，然后通过控制器使用相关数据预测每个DC充电阶段可达到的电池组的充电状态。控制器还可以预测用于实现目标SOC的充电时间。控制系统的状态可以包括使用预测的充电时间来控制DC快速充电过程的充电持续时间。在一些实施例中，可以随电池组老化计算测量的充电电压(并且因此计算充电电阻)，使得可以在整个电池组的操作中预测充电时间和可达到的充电状态。