[发明专利]高覆盖电池使用监控器

说明书

用于使用具有处理器和非暂时性计算机可读存储介质的电池控制器来监控和控制包括多个电池单体的多单体电池的方法和系统。包括电流、电压和温度传感器的监控电路测量每个电池单体的多个单体参数，该多个单体参数被传送到电池控制器。电池控制器对单体参数和单体参数的过去值进行参数化，以生成每个电池单体的校准的单体模型。确定每个电池单体的最佳使用情况，作为多单体电池内的不同电池单体之间的单体操作极限的最佳折衷，然后使每个电池单体根据对应的最佳使用情况被操作。还提供电池的剩余使用寿命的计算和报告。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月16日提交的美国临时专利申请序列号62/572,734和2018年10月15日提交的美国实用新型专利申请序列号16/160,102的权益，这些申请的内容通过引用被完全结合在本文中。

背景技术

1.发明的领域

用于监控和控制多单体电池的系统和方法。

2.现有技术的描述

当今存在用于监控和控制多单体电池的多个不同类型的系统和方法。这种系统通常包括控制器，以使多单体电池内的电池单体被均匀地充电和放电。基于电池的一般使用模式来估计和维持(preserve)电池寿命在本领域中也是已知的。

然而，现有解决方案无法完全考虑多单体电池内的每个电池单体的单独操作状态，以便在单体操作极限(cell operating limit)内并且根据由每个电池单体的校准的单体模型确定的最佳使用情况(optimal usage profile)来控制电池单体的使用。

发明内容

本公开包括一种用于监控和控制多单体电池的监控和控制方法。更具体地，本公开提供用于完整监控高单体量电池中的电池单体。本公开还提供用于使用关于电池单体的高覆盖数据来改善多单体电池的操作、诊断和预测。

该方法开始于，使用监控电路来测量多单体电池内的每个电池单体的多个单体参数。该方法包括，将多个单体参数从监控电路传送到电池控制器。该方法前进到以下步骤，由电池控制器将测量的单体参数记录在非暂时性计算机可读存储介质中。该方法继续到以下步骤，通过对单体参数和单体参数的先前记录值进行参数化，生成每个电池单体的校准的单体模型。该方法前进到以下步骤，使用对应的电池单体的校准的单体模型，来确定每个电池单体的单体安全操作极限和/或单体寿命操作极限和/或最佳使用情况中的至少一个。该方法继续到以下步骤，根据对应的单体安全操作极限和/或对应的单体寿命操作极限和/或对应的最佳使用情况，来操作每个电池单体。

根据本公开的一方面，每个电池单体的校准的单体模型是兰迪斯(Randles)单体模型，该兰迪斯单体模型包括串联电阻、双层电容和有源电荷传递电阻的值。

根据本公开的另一方面，该方法可以包括，使用每个电池单体的校准的单体模型，来确定每个电池单体的相关联的单体安全操作极限，以及操作多单体电池内的每个电池单体，以将每个电池单体保持在相关联的单体安全操作极限内。

根据本公开的另一方面，该方法可以包括，使用每个电池单体的校准的单体模型，来确定每个电池单体的相关联的单体寿命操作极限，以及操作多单体电池内的每个电池单体，以将每个电池单体保持在相关联的单体寿命操作极限内。

根据本公开的另一方面，该方法可以包括，确定每个电池单体的相关联的最佳使用情况，作为多单体电池内的不同电池单体之间的单体操作极限的最佳折衷；以及根据相关联的最佳使用情况，来操作多单体电池内的每个电池单体。