[发明专利]蓄电池组容量学习算法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于提供蓄电池单元平衡的系统和方法，更具体地，涉及提供蓄电池单元平衡的系统和方法，其使用蓄电池内每个单元的荷电状态(SOC)变化来确定这些单元的相对容量。

背景技术

电动车辆越来越流行。这些车辆包括混合动力车辆(例如扩展里程电动车辆(EREV)，其结合蓄电池和主动力源，例如内燃机、燃料蓄电池系统等等)以及纯电动车辆(例如蓄电池电动车辆(BEV))。所有这些类型的电动车辆都使用包括多个蓄电池单元的高电压蓄电池。这些蓄电池可以是不同的蓄电池类型，例如锂离子、镍金属氢化物、铅酸等等。用于电动车辆的典型的高电压蓄电池系统可包括大量的蓄电池单元或模块，所述模块包括多个蓄电池单元以满足车辆动力和能量需求。蓄电池系统可以包括单独的蓄电池模块，其中每个蓄电池模块可以包括一定数量的蓄电池单元，例如12个单元。所述单独的蓄电池模块可以以串联的方式电联接，或者串联的单元可以以并联的方式电联接，其中模块内的多个单元以串联的方式连接并且每个模块以并联的方式与其他模块电联接。不同的车辆设计包括不同的蓄电池设计，其针对特别应用使用各种权衡和优点。

当蓄电池组相对新时，蓄电池组内的每个单元一般以基本上相同水平的性能运行，例如，最大荷电或容量。然而，由于蓄电池组随时间老化，每个单元一般在性能上与其他单元不同地降级，其中蓄电池组的性能由性能最低单元的性能限制。另外，蓄电池组内的蓄电池单元或蓄电池模块可能失效或者因为其他原因在性能上被限制，例如内部短路、容量损失、高电阻、高温等等。如果失效单元或模块可以被识别，有可能更换该特定单元或模块而不更换整个蓄电池组，因为更换单个单元或一组单元比更换整个蓄电池组通常更便宜。然而，新蓄电池单元或模块可能与蓄电池组内的其他蓄电池单元不在相同的性能水平上，并且因此，为了蓄电池正常运行新单元需要在性能上匹配。

电动车辆一般包括单元平衡算法，其控制蓄电池的充电，使得蓄电池单元的荷电状态大约相同。公知的单元平衡算法仅考虑单元荷电状态，而不考虑单元容量，其中所述算法将单元容量视为相同或几乎相同。当新蓄电池单元被增加到蓄电池组时，单元平衡算法不将新单元与老单元任何不同地处理，使得在充电序列过程中，降级单元的荷电状态将更快地增加。这导致单元平衡算法将较高荷电状态的单元更快地放电，其是具有较低容量的单元，其使得他们在车辆运行过程期间放电过多。因此，可以提供单元平衡算法的改进，其将操作延长蓄电池组的使用寿命。

发明内容

根据本发明的教导，公开了一种系统和方法，其考虑蓄电池容量来为蓄电池组中的蓄电池单元提供单元平衡。该方法包括提供当前时帧的蓄电池组内每个蓄电池单元的当前荷电状态以及先前时帧的蓄电池组内每个蓄电池单元的先前荷电状态。该方法还包括从每个蓄电池单元的先前荷电状态减去当前荷电状态以生成每个单元的单元德尔塔荷电状态并提供所有单元的单元德尔塔荷电状态的平均单元德尔塔荷电状态。该方法还包括将每个单元德尔塔荷电状态除以平均单元德尔塔荷电状态以提供每个单元的相对单元德尔塔荷电状态并将当前荷电状态除以该单元的相对单元德尔塔荷电状态以生成容量调整荷电状态，其识别单元的容量。每个单元的容量调整荷电状态可以被用在单元平衡算法中，其将蓄电池组内的每个单元的荷电状态平衡为大约相同。另外，该方法可以包括生成容量衰减因数，其基于蓄电池组的理论荷电状态和蓄电池组的测量荷电状态识别蓄电池组的年龄。

解决方案1.一种用于确定蓄电池组内蓄电池单元的容量的方法，所述方法包括：

提供当前时帧的蓄电池组内每个蓄电池单元的当前荷电状态以及先前时帧的蓄电池组内每个蓄电池单元的先前荷电状态；

从每个蓄电池单元的先前荷电状态减去当前荷电状态以生成每个单元的单元德尔塔荷电状态；

提供所有单元的单元德尔塔荷电状态的平均单元德尔塔荷电状态；

将每个单元德尔塔荷电状态除以平均单元德尔塔荷电状态以提供每个单元的相对单元德尔塔荷电状态；和

将每个单元的当前荷电状态除以该单元的相对单元德尔塔荷电状态以生成容量调整荷电状态，其识别单元的容量。

解决方案2.根据解决方案1所述的方法，还包括：滤波每个单元的相对德尔塔荷电状态从而减少相对德尔塔荷电状态的大变化的影响。

解决方案3.根据解决方案2所述的方法，其中，滤波相对单元德尔塔荷电状态包括使用指数加权移动平均滤波器。

解决方案4.根据解决方案1所述的方法，还包括：在单元平衡算法中使用每个单元的容量调整荷电状态，所述算法将蓄电池组内每个单元的荷电状态平衡为大约相同。