用于平衡交通工具電池系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了用于平衡交通工具電池系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。在某些實施例中，用于平衡具有多個電池部分的電池系統(tǒng)的方法可以包括接收電池部分的估計充電狀態(tài)?；谠摴烙嫵潆姞顟B(tài)，可以確定所述電池部分是否具有處于被包括在充電狀態(tài)窗口中的多個區(qū)域中的一個內(nèi)的充電狀態(tài)?；谠摯_定，可以采用多個不同平衡算法中的一個來控制電池部分之間的傳輸能量用以平衡這些電池部分。
【專利說明】用于平衡交通工具電池系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于平衡交通工具中的電池系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。更具體地，但并非專門地，本公開涉及基于多個不同部分的估計充電狀態(tài)來平衡交通工具電池組的差異部分的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]載客交通工具通常包括用于操作交通工具的電氣系統(tǒng)和傳動機構(gòu)(drivetrain)系統(tǒng)的特征部的電池。例如，交通工具一般包括12V鉛酸汽車電池，該電池被構(gòu)造成向交通工具起動器系統(tǒng)(例如，起動器電動機)、照明系統(tǒng)和/或點火系統(tǒng)供應(yīng)電能量。在電動、燃料電池(“FC”)和/或混合動力交通工具中，高電壓(“HV”)電池系統(tǒng)可以用于為交通工具的電傳動機構(gòu)部件(例如，電驅(qū)動電動機和類似物)提供動力。
[0003]在某些設(shè)計中，被包括在交通工具中的電池系統(tǒng)可以包括一個或多個部分(section)。例如，交通工具電池系統(tǒng)可以包括電池組，該電池組包含一個或多個部分的電池單元。電池部分可以被更換和/或添加在電池組中，導致新電池部分與現(xiàn)有電池部分之間在電容、充電狀態(tài)、放電速率、阻抗和/或電壓上存在差異。類似地，電池單元可以被更換和/或添加在電池部分中，導致新電池單元與現(xiàn)有電池單元之間在電容、充電狀態(tài)、放電速率、阻抗和/或電壓上存在差異。當具有最低電容的部分被耗盡時，可以終止電池放電，而不管其它電池部分是否具有用于維持放電的足夠電容。該行為可能導致電池系統(tǒng)無效率、劣化和/或永久損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]提出了用于平衡被包括在交通工具中的電池系統(tǒng)的一個或多個部分的系統(tǒng)和方法。在某些實施例中，用于電池平衡的系統(tǒng)可以包括電池系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)包括多個電池部分。所述多個電池部分的每個部分可以包括多個單元(cell)。多個傳感器可以被聯(lián)接至所述多個單元，并且被構(gòu)造成為所述多個部分/單元中的每個提供充電狀態(tài)的估計(例如，使用電壓測量或者類似物)。單元平衡系統(tǒng)可以被聯(lián)接至所述多個單元，并且被構(gòu)造成在單元之間重新分配能量。電池控制電子系統(tǒng)可以被聯(lián)接至傳感器和單元平衡系統(tǒng)。與本文所公開的實施例相符，所述電池控制電子系統(tǒng)可以被構(gòu)造成基于由所述多個傳感器提供的所述多個部分/單元的估計充電狀態(tài)根據(jù)多個不同平衡算法中的一個來使單元平衡系統(tǒng)平衡電池部分(例如，電池部分內(nèi)的單元)。
[0005]在再一些實施例中，用于平衡被包括在電池系統(tǒng)中的多個部分的方法可以包括接收電池系統(tǒng)的所述多個部分的估計充電狀態(tài)?？梢允褂美珉妷簻y量通過與電池部分中的一個或更多個相關(guān)聯(lián)的一個或多個傳感器來估計充電狀態(tài)?；诠烙嫵潆姞顟B(tài)，可以確定電池是不平衡的。在某些實施例中，確定電池是否是不平衡的可以包括比較估計充電狀態(tài)用以確定電池部分是否是平衡的/不平衡的。
[0006]如果需要電池平衡，則可以確定所述估計充電狀態(tài)是否處于第一充電狀態(tài)區(qū)域、第二充電狀態(tài)區(qū)域和第三充電狀態(tài)區(qū)域中的一個內(nèi)。第一充電狀態(tài)區(qū)域可以包括高于特定閾值的較高充電狀態(tài)，第二充電狀態(tài)區(qū)域可以包括低于特定閾值的充電狀態(tài)，而第三充電狀態(tài)區(qū)域可以包括處于第一和第二區(qū)域之間的充電狀態(tài)?；谒龃_定，可以根據(jù)多個不同平衡算法中的一個來平衡所述電池系統(tǒng)的所述多個部分。
[0007]在又一些實施例中，用于平衡被包括在電池系統(tǒng)中的多個部分的方法可以包括接收電池系統(tǒng)的所述多個部分的估計充電狀態(tài)?；谒龉烙嫵潆姞顟B(tài)，可以確定電池系統(tǒng)的所述多個部分是不平衡的?？梢源_定估計充電狀態(tài)是否低于閾值?；谠摯_定，可以一起所述多個部分的充電狀態(tài)低于薄弱部分的部分一起平衡所述多個部分的薄弱部分，并且可以獨立地平衡所述多個部分的充電狀態(tài)高于薄弱部分的部分。
[0008]本發(fā)明還涉及以下技術(shù)方案:
1.一種系統(tǒng)，包含:
電池系統(tǒng)，包含多個電池部分，所述多個部分的每個部分包含多個單元；
多個傳感器，被聯(lián)接至所述多個單元，被構(gòu)造成估計所述多個部分中的每個的充電狀
態(tài)；
單元平衡系統(tǒng)，被聯(lián)接至所述多個部分，被構(gòu)造成在所述多個單元之間重新分配能量；
和
電池控制電子系統(tǒng)，被通信地聯(lián)接至所述多個傳感器和所述單元平衡系統(tǒng)，所述電池控制電子系統(tǒng)被構(gòu)造成使所述單元平衡系統(tǒng)基于由所述多個傳感器提供的所述多個部分的估計充電狀態(tài)，根據(jù)多個不同平衡算法中的一個來平衡所述電池部分。
[0009]2.如技術(shù)方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述電池控制電子系統(tǒng)進一步被構(gòu)造成確定所述多個部分的估計充電狀態(tài)是否各自處于第一充電狀態(tài)區(qū)域、第二充電狀態(tài)區(qū)域和第三充電狀態(tài)區(qū)域中的一個內(nèi)。
[0010]3.如技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，進一步包含:
多個電阻估計傳感器，被聯(lián)接至所述多個部分和所述電池控制電子系統(tǒng)，被構(gòu)造成估計所述多個部分中的每個的內(nèi)部電阻；
其中，所述電池控制電子系統(tǒng)進一步被構(gòu)造成基于估計內(nèi)部電阻來識別所述多個電池部分的薄弱部分。
[0011]4.如技術(shù)方案3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一充電狀態(tài)區(qū)域包含高于第一閾值的充電狀態(tài)，并且包括所述電池系統(tǒng)的充電終止水平。
[0012]5.如技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其中，電池控制電子系統(tǒng)被構(gòu)造成在所述估計充電狀態(tài)處于所述第一充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時使所述單元平衡系統(tǒng)根據(jù)所述多個平衡算法的第一平衡算法來平衡所述多個部分，所述第一平衡算法包含一起平衡所述多個部分。
[0013]6.如技術(shù)方案3所述的系統(tǒng),其中，所述第二充電狀態(tài)區(qū)域包含低于第二閾值的充電狀態(tài)，并且包括所述電池系統(tǒng)的充電維持水平。
[0014]7.如技術(shù)方案6所述的系統(tǒng)，其中，所述電池控制電子系統(tǒng)被構(gòu)造成在所述估計充電狀態(tài)處于所述第二充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時使所述單元平衡系統(tǒng)根據(jù)所述多個平衡算法的第二平衡算法來平衡所述多個部分，所述第二平衡算法包含:
與所述多個部分中的充電狀態(tài)低于所述薄弱部分的部分一起平衡所述多個部分的薄弱部分；和 獨立地平衡所述多個部分中的充電狀態(tài)高于所述薄弱部分的部分。
[0015]8.如技術(shù)方案3所述的系統(tǒng)，其中，所述第三充電狀態(tài)區(qū)域包含處于所述第一充電狀態(tài)區(qū)域與所述第二充電狀態(tài)區(qū)域之間的充電狀態(tài)。
[0016]9.如技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述電池控制電子系統(tǒng)被構(gòu)造成在所述估計充電狀態(tài)處于所述第三充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時使所述單元平衡系統(tǒng)根據(jù)所述多個平衡算法的第三平衡算法來平衡所述多個部分，所述第三平衡算法包含獨立地平衡所述多個部分中的每個。
[0017]10.一種用于平衡被包括在電池系統(tǒng)中的多個部分的方法，包含:
接收所述電池系統(tǒng)的所述多個部分的估計充電狀態(tài)；
確定所述電池系統(tǒng)的所述多個部分是不平衡的；
確定所述估計充電狀態(tài)是否處于第一充電狀態(tài)區(qū)域、第二充電狀態(tài)區(qū)域和第三充電狀態(tài)區(qū)域中的一個內(nèi)；以及
基于所述確定，根據(jù)多個不同平衡算法中的一個來平衡所述電池系統(tǒng)的所述多個部分。
[0018]11.如技術(shù)方案10所述的方法，進一步包含:接收所述多個電池部分的估計內(nèi)部電阻。
[0019]12.如技術(shù)方案11所述的方法，進一步包含:基于所述估計內(nèi)部電阻來識別所述多個電池部分的薄弱部分。
[0020]13.如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述薄弱部分包含所述多個電池部分中的具有最高估計內(nèi)部電阻的部分。
[0021]14.如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述第一充電狀態(tài)區(qū)域包含高于第一閾值的充電狀態(tài)，并且包括所述電池系統(tǒng)的充電終止水平。
[0022]15.如技術(shù)方案14所述的方法，其中，當所述估計充電狀態(tài)處于所述第一充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時，根據(jù)所述多個平衡算法的第一平衡算法來平衡所述電池系統(tǒng)的所述多個部分，所述第一平衡算法包含一起平衡所述多個部分。
[0023]16.如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述第二充電狀態(tài)區(qū)域包含低于第二閾值的充電狀態(tài)，并且包括所述電池系統(tǒng)的充電維持水平。
[0024]17.如技術(shù)方案16所述的方法，其中，當所述估計充電狀態(tài)處于所述第二充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時，根據(jù)所述多個平衡算法的第二平衡算法來平衡所述電池系統(tǒng)的所述多個部分，所述第二平衡算法包含:
與所述多個部分中的充電狀態(tài)低于所述薄弱部分的部分一起平衡所述多個部分的薄弱部分；和
獨立地平衡所述多個部分中的充電狀態(tài)高于所述薄弱部分的部分。
[0025]18.如技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述第三充電狀態(tài)區(qū)域處于所述第一充電狀態(tài)區(qū)域與所述第二充電狀態(tài)區(qū)域之間。
[0026]19.如技術(shù)方案18所述的方法，其中，當所述估計充電狀態(tài)處于所述第三充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時，根據(jù)所述多個平衡算法的第三平衡算法來平衡所述電池系統(tǒng)的所述多個部分，所述第三平衡算法包含獨立地平衡所述電池系統(tǒng)的所述多個部分中的每個。
[0027]20.一種用于平衡被包括在電池系統(tǒng)中的多個部分的方法，包含: 接收所述電池系統(tǒng)的所述多個部分的估計充電狀態(tài)；
確定所述電池系統(tǒng)的所述多個部分是不平衡的；
確定所述估計充電狀態(tài)是否低于閾值；以及
基于所述確定，與所述多個部分中的充電狀態(tài)低于所述薄弱部分的部分一起平衡所述多個部分的薄弱部分；以及
獨立地平衡所述多個部分中的充電狀態(tài)高于所述薄弱部分的部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]本公開的非限制性和非窮舉性的實施例已被描述，包括參考附圖的本公開的多種不同實施例，附圖中:
圖1示出了與本文所公開的實施例相符的用于平衡交通工具中的電池系統(tǒng)的示例性系統(tǒng)。
[0029]圖2是概念圖，示出了與本文所公開的實施例相符的用于平衡電池系統(tǒng)的示例性方法。
[0030]圖3示出了與本文所公開的實施例相符的用于平衡交通工具中的電池系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]下面提供與本公開的實施例相符的系統(tǒng)和方法的詳細描述。雖然描述了數(shù)個實施例，但應(yīng)該明白的是，本公開并不局限于任何一個實施例，而是應(yīng)包括眾多的替代方案、變型方案和等同方案。另外，雖然在以下描述中給出了眾多具體的細節(jié)以便提供對本文所公開的實施例的徹底理解，但是一些實施例可以在沒有這些細節(jié)的一部分或全部的情況下實施。此外，為了清楚的目的，相關(guān)技術(shù)中公知的某些技術(shù)材料未被詳細描述，以避免不必要地模糊本公開。
[0032]本公開的實施例通過參考附圖將得到最佳的理解，附圖中相似零部件可以由相似附圖標記來標注。如在本文的附圖中大體描述和圖示的所公開實施例的部件可以以寬范圍不同的構(gòu)造來得到配置和設(shè)計。因此，本公開的系統(tǒng)和方法的實施例的以下詳細描述并非旨在限制如所要求的本公開的范圍，而是僅僅代表本公開的可能實施例。另外，方法的步驟并不一定必須按照任何特定的順序來執(zhí)行或者甚至順次地執(zhí)行，也不要求步驟只執(zhí)行一次，除非另有說明。
[0033]本文所公開的系統(tǒng)和方法的實施例可以采用一種或多種方法根據(jù)電池系統(tǒng)的不同部分的充電狀態(tài)來平衡電池系統(tǒng)的不同部分。如本文中所使用的，電池部分可以指電池系統(tǒng)的任何子集，包括例如被包括在系統(tǒng)中的一個或多個電池單元。平衡電池系統(tǒng)的部分可以通過以下方式來實現(xiàn):從或向單獨單元傳輸能量，直到具有最低電容的部分的充電狀態(tài)等于和/或大致等于電池系統(tǒng)的充電狀態(tài)。為了平衡電池組的單獨部分，可以平衡被包括在部分的一個或多個電池單元。為了一起平衡電池組的多個部分，可以作為組全部平衡被包括在多個部分中的電池單元。因此，如本文所使用的，平衡一個部分或多個部分包括平衡一個部分或多個部分的一個或多個組成電池單元。恰當?shù)仄胶怆姵叵到y(tǒng)可以增加電池系統(tǒng)的壽命，并且可以防止過度和/或過低充電狀況。[0034]本文所公開的系統(tǒng)和方法可以估計被包括在電池系統(tǒng)中的一個或多個電池部分的充電狀態(tài)?；诠烙嫵潆姞顟B(tài)是否落入一個或多個限定出的區(qū)域內(nèi)，可以采用不同的電池平衡方法。基于估計電池部分充電狀態(tài)是否落入一個或多個限定出的區(qū)域內(nèi)來采用不同的平衡方法，比起不管估計充電狀態(tài)如何都采用單個平衡方法，可以改善電池平衡操作。
[0035]圖1示出了與本文所公開的實施例相符的用于平衡交通工具100中的電池系統(tǒng)的示例性系統(tǒng)。交通工具100可以是機動車輛(motor vehicle)、船舶(marine vehicle)、航空器和/或任何其它類型的交通工具，并且可以包括內(nèi)燃發(fā)動機(“ICE”)傳動機構(gòu)、電動機傳動機構(gòu)、混合動力發(fā)動機傳動機構(gòu)、FC傳動機構(gòu)、和/或適于結(jié)合本文所公開的系統(tǒng)和方法的任何其它類型的傳動機構(gòu)。交通工具100可以包括電池系統(tǒng)102，所述電池系統(tǒng)102在某些實施例中可以是HV電池系統(tǒng)。HV電池系統(tǒng)可以用于為電力傳動機構(gòu)部件(例如,如在電力、混合動力或者FC動力系統(tǒng)中一樣)提供動力。在再一些實施例中，電池系統(tǒng)102可以是低電壓電池(例如，鉛酸12V汽車電池)，并且可以構(gòu)造成供應(yīng)電能至各種交通工具100系統(tǒng)，這些系統(tǒng)包括例如交通工具起動器系統(tǒng)(例如，起動器電動機)、照明系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和/或類似系統(tǒng)。
[0036]電池系統(tǒng)102可以包括電池電子系統(tǒng)104。電池電子系統(tǒng)104可以被構(gòu)造成監(jiān)測和控制電池系統(tǒng)102的某些操作。例如，電池電子系統(tǒng)104可以被構(gòu)造成監(jiān)測和控制電池系統(tǒng)102的充電、放電和/或平衡操作。在某些實施例中，電池電子系統(tǒng)104可以與一個或多個傳感器(例如，傳感器106)、致動裝置(例如，電氣繼電器)和/或構(gòu)造成使電池電子系統(tǒng)104能夠監(jiān)測和控制電池系統(tǒng)102的操作的系統(tǒng)通信地聯(lián)接。電池電子系統(tǒng)104可以進一步構(gòu)造成提供信息至和/或接收信息于被包括在交通工具100中的其它系統(tǒng)。例如，電池電子系統(tǒng)104可以與內(nèi)部交通工具計算機系統(tǒng)108和/或外部計算機系統(tǒng)110通信地聯(lián)接(例如，經(jīng)由無線電信系統(tǒng)或者類似物)。在某些實施例中，電池電子系統(tǒng)104可以被構(gòu)造至少部分地用以向交通工具100、交通工具計算機系統(tǒng)108和/或外部計算機系統(tǒng)110的使用者提供關(guān)于電池系統(tǒng)102的信息。這種信息可以包括例如電池充電狀態(tài)信息、電池操作時間信息、電池操作溫度信息和/或關(guān)于電池系統(tǒng)102的任何其它信息。
[0037]電池系統(tǒng)102可以包括尺寸適于向交通工具100提供電動力的一個或多個電池組112。每個電池組112可以包括一個或多個電池部分114。電池部分114可以包括一個或多個電池單元，所述電池單元采用任何適當?shù)碾姵丶夹g(shù)，包括例如鉛酸、鎳金屬氫化物(“NiMH”)、鋰離子(“Li離子”)、Li離子聚合物、鋰-空氣、鎳-鎘(“NiCad”)、包括吸附式玻璃纖維棉(“AGM”)的閥控鉛酸(“VRLA”)、鎳-鋅(“NiZn”)、熔鹽(例如，ZEBRA電池)和/或其它適當?shù)碾姵丶夹g(shù)。為了平衡電池組112的單獨部分114，可以平衡被包括在部分114的一個或多個電池單元。為了一起平衡電池組112的多個部分114，可以作為組全部平衡被包括在多個部分中的電池單元。因此，如本文所使用的，平衡一個部分或多個部分114可以包括平衡一個部分或多個部分114的一個或多個組成電池單元。
[0038]每個電池部分114和或被包括在電池部分114中的單元可以被通信地聯(lián)接至單元平衡系統(tǒng)116。單元平衡系統(tǒng)116可以被構(gòu)造成從或向被包括在電池部分114中的單獨單元選擇性地傳輸能量。例如，單元平衡系統(tǒng)116可以包括被構(gòu)造成促進電池部分114的單元之間的選擇性能量傳輸?shù)拈T和/或開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。在某些實施例中，每個部分114可以與被構(gòu)造成促進其組成單元之間的選擇性能量傳輸?shù)姆蛛x立單元平衡系統(tǒng)116相關(guān)聯(lián)。在再一些實施例中，多個部分114可以與單個單元平衡系統(tǒng)116相關(guān)聯(lián)。單元平衡系統(tǒng)116的某些功能可以受控于電池電子系統(tǒng)102、交通工具計算機系統(tǒng)108和/或計算機系統(tǒng)110。
[0039]每個電池部分114可以與傳感器106相關(guān)聯(lián)，該傳感器被構(gòu)造成使用例如電壓測量來估計相關(guān)聯(lián)電池部分114的充電狀態(tài)。盡管圖1不出了與每個電池部分114相關(guān)聯(lián)的獨立傳感器106，但是在一些實施例中，也可以采用被構(gòu)造成估計多個部分114的充電狀態(tài)的單個傳感器。由傳感器106 (例如，使用所測量的電壓和/或任何其它適當?shù)乃鶞y量的信息)估計的充電狀態(tài)信息可以被提供至電池電子系統(tǒng)104。使用估計的充電狀態(tài)信息，電池電子系統(tǒng)104和/或任何其它適當?shù)南到y(tǒng)可以協(xié)調(diào)電池平衡操作，如以下詳述的。
[0040]在某些實施例中，可以在交通工具100、交通工具計算機108和/或電池系統(tǒng)102的啟動時進行電池平衡操作。在另一些實施例中，可以在交通工具100和/或電池系統(tǒng)102未使用時進行電池平衡操作。在再一些實施例中，可以在安裝新電池部分114和/或更換舊電池部分114時進行電池平衡操作?？梢酝ㄟ^確定多個電池部分114的估計充電狀態(tài)是否相同或者處于特定范圍內(nèi)來開始電池平衡。如果如此，則多個電池部分114是平衡的。如果電池部分114是平衡的，則可以不需要平衡操作。然而，如果電池部分114是不平衡的，則可以進行平衡操作。
[0041]如以下參見圖2將更詳細描述的，代表一個或多個電池部分114的變化充電狀態(tài)的充電狀態(tài)窗口可以被限定出，其包括三個充電狀態(tài)區(qū)域。第一區(qū)域可以包括具有處于第一閾值的下限的較高充電狀態(tài)。電池系統(tǒng)102的充電終止水平可以被包括在第一區(qū)域內(nèi)。第二區(qū)域可以包括具有處于第二閾值的上限的較低充電狀態(tài)。電池系統(tǒng)102的充電維持水平可以被包括在第二區(qū)域內(nèi)。第三區(qū)域可以包括落入第一區(qū)域與第二區(qū)域之間(例如，第一閾值與第二閾值之間)的充電狀態(tài)。因此，電池部分114的估計充電狀態(tài)落入三個限定出的充電狀態(tài)區(qū)域中的一個內(nèi)。在某些實施例中，限定出這些區(qū)域的閾值可以通過電池系統(tǒng)的一次或多次校準來確定。例如，充電終止水平(例如，第一區(qū)域)附近的SOC可以發(fā)生在估計的充電狀態(tài)在充電期間處于目標充電狀態(tài)的一定公差范圍之內(nèi)時。與本文所公開的實施例相符，可以基于電池部分114的估計充電狀態(tài)所落入其內(nèi)的特定區(qū)域，來采用不同的電池平衡方法。
[0042]使用由傳感器106估計的充電狀態(tài)信息和/或從其它傳感器系統(tǒng)接收到的其它信息，可以識別電池部分114的薄弱部分。在某些實施例中，可以基于某部分具有較高的阻抗或者電阻的確定，來識別薄弱部分。例如，除了充電狀態(tài)信息之外，電池電子系統(tǒng)104還可以從與電池部分114相關(guān)聯(lián)的一個或多個傳感器(未不出)接收關(guān)于多個電池部分114的估計內(nèi)部電阻的信息?；诠烙嫷膬?nèi)部電阻，可以識別薄弱部分。還可以采用用于識別薄弱部分的任何其它適當?shù)姆椒?例如，通過確定具有減小的電容、處于一定公差外的溫度變化和/或類似情況的部分)。在某些實施例中，在識別薄弱部分和/或單元時可以采用多種電池參數(shù)。
[0043]當部分114的估計充電狀態(tài)落入第一充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)(例如，在充電終止水平附近)時，可以通過一起平衡所有部分114來進行電池平衡。在某些實施例中，在第一區(qū)域中一起平衡所有部分114可以導致電池組112在后續(xù)放電期間的較高平均電壓，由此提供電池系統(tǒng)102的增加的能量輸送。例如，在更換部分114中的一個之后，與該部分更換之前的電池系統(tǒng)102的能量輸送相比時，一起平衡所有電池部分114可以提供電池系統(tǒng)102的增加的能量輸送。
[0044]當部分114的估計充電狀態(tài)落入第二充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)(例如，在充電維持水平附近)時，可以通過與薄弱部分一起平衡充電狀態(tài)低于所識別薄弱部分的任一部分114、以及單獨地平衡充電狀態(tài)高于所識別薄弱部分的任一部分114，來進行電池平衡。在某些情形中，所識別薄弱部分(例如，被識別為具有最高內(nèi)部電阻的部分)相對于其它部分114可以不具有最低的充電狀態(tài)。因此，通過與薄弱部分一起平衡充電狀態(tài)低于薄弱部分的任何部分，可以減少較低部分的過度放電，特別是在薄弱部分可以被電池電子系統(tǒng)104采用來作為何時終止從電池組112放電的控制指示時的情形中。電池部分的過度放電可以導致對電池部分的永久損壞，因此，減少和/或防止過度放電狀況是所需的。
[0045]最后，當部分114的估計充電狀態(tài)落入第三充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時，可以單獨地平衡所有電池部分114。通過在第三充電狀態(tài)區(qū)域中單獨地平衡所有電池部分114，部分114內(nèi)的單元將保持獨立地平衡(例如，部分內(nèi)平衡)，以免一旦電池被再充電后在充電終止水平附近破壞部分114的部分間平衡。基于所估計電池部分的充電狀態(tài)是否落入三個區(qū)域中的一個內(nèi)來采用不同平衡方法，比起不管所估計充電狀態(tài)如何都采用單個平衡方法，可以改善電池平衡操作，特別是在低于薄弱部分的部分的過度放電要不然可能發(fā)生的第二區(qū)域中。
[0046]在某些實施例中，關(guān)于電池平衡操作的信息可以由電池電子系統(tǒng)104提供至交通工具計算機系統(tǒng)108和/或外部計算機系統(tǒng)110。例如，可以提供關(guān)于電池系統(tǒng)102的電池組112和/或一個或多個電池部分114之間的平衡/不平衡的指示。以該信息，交通工具100和/或外部計算機系統(tǒng)110的使用者可以診斷電池系統(tǒng)102的潛在問題，監(jiān)測平衡操作的功效，和/或進行任何其它適當?shù)脑\斷、監(jiān)測和/或控制活動。
[0047]圖2是概念圖，示出了與本文所公開的實施例相符的用于平衡電池系統(tǒng)的示例性方法。特別地，圖2的圖示出了代表在三種不同充電狀態(tài)狀況下用于示例性部分202 (例如，部分A、B和C)的變化充電狀態(tài)200的充電狀態(tài)窗口。該示例性充電狀態(tài)窗口包括三個充電狀態(tài)區(qū)域:第一區(qū)域204、第二區(qū)域206和第三區(qū)域208。如上所述，可以基于電池部分202的估計充電狀態(tài)200所落入其內(nèi)的特定區(qū)域，來采用不同的電池平衡方法。
[0048]如所示，第一區(qū)域204可以包括較高的充電狀態(tài)200，第二區(qū)域206可以包括較低的充電狀態(tài)200,而第三區(qū)域208可以包括落入第一和第二區(qū)域204、206之間的充電狀態(tài)200。電池系統(tǒng)的充電終止水平210可以被包括在第一區(qū)域204內(nèi)。電池系統(tǒng)的充電維持水平212可以被包括在第二區(qū)域206內(nèi)。
[0049]圖2中所示的示例性部分202的部分B可以被識別為包括部分A、B和C的電池系統(tǒng)的薄弱部分。如上所述，當部分202的估計充電狀態(tài)200落入第一區(qū)域204內(nèi)(例如，在充電終止水平210附近)時，可以通過一起平衡所有部分202來進行電池平衡。因此，如所示，在第一區(qū)域204中，部分A、B和C可以被一起平衡。當部分202的估計充電狀態(tài)200落入第二區(qū)域206內(nèi)(例如，在充電維持水平212附近)時，可以通過與薄弱部分一起平衡充電狀態(tài)低于所識別薄弱部分的任一部分202、以及單獨地平衡充電狀態(tài)高于所識別薄弱部分的任一部分，來進行電池平衡。因此，在第二區(qū)域206中，部分A和B可以被一起平衡，而部分C可以被單獨地平衡。當部分202的估計充電狀態(tài)200落入第三區(qū)域208內(nèi)時，所有電池部分202都可以被單獨地平衡。因此，在第三區(qū)域208中，部分A、B和C可以被單獨地平衡?；诓糠?02的估計充電狀態(tài)200是否落入三個區(qū)域204-208中的一個內(nèi)來采用不同的平衡方法，比起不管估計充電狀態(tài)200如何都采用單個平衡方法，可以改善電池平衡操作。改進可以在第二區(qū)域206中被實現(xiàn)，特別地，在第二區(qū)域206中要不然可能發(fā)生低于薄弱部分的部分的過度放電。
[0050]圖3示出了與本文所公開的實施例相符的用于平衡交通工具中的電池系統(tǒng)的示例性方法300的流程圖。可以至少部分地使用電池電子系統(tǒng)、單元平衡系統(tǒng)、交通工具計算機系統(tǒng)、外部計算機系統(tǒng)，來進行所示方法300。在步驟302，方法300可以開始。在步驟304，可以接收與電池系統(tǒng)的多個電池部分相關(guān)聯(lián)的充電狀態(tài)估計。在某些實施例中，可以從與多個電池部分相關(guān)聯(lián)的一個或多個傳感器接收充電狀態(tài)估計。
[0051]在步驟306，基于接收到的充電狀態(tài)估計，可以確定多個電池部分是否需要平衡。在某些實施例中，可以通過確定多個電池部分的估計充電狀態(tài)不是相同的或者不在特定范圍內(nèi)，來做出確定。如果與多個電池部分相關(guān)聯(lián)的充電狀態(tài)估計是相同的或者在特定范圍內(nèi)，則可以不需要電池平衡操作(例如，電池可能已經(jīng)被平衡了)，并且可以在步驟318終止方法300。如果充電狀態(tài)估計不是相同的或者不在特定范圍內(nèi)，則方法300可以前進至步驟308。
[0052]在步驟308，可以識別多個電池部分的薄弱部分。在某些實施例中，可以基于某部分具有比其它部分更高的阻抗或者電阻的確定(例如，使用從估計電阻或者類似物的一個或多個傳感器接收到的信息)，來識別薄弱部分。在步驟310，可以確定與多個電池部分相關(guān)聯(lián)的充電狀態(tài)估計是否落入充電狀態(tài)窗口中的三個區(qū)域中的一個內(nèi)。如上所述，第一區(qū)域可以包括較高的充電狀態(tài)，第二區(qū)域可以包括較低的充電狀態(tài)，而第三區(qū)域可以包括落入第一和第二區(qū)域之間的充電狀態(tài)。電池系統(tǒng)的充電終止水平可以被包括在第一區(qū)域內(nèi)，而電池系統(tǒng)的充電維持水平可以被包括在第二區(qū)域內(nèi)。基于電池部分的充電狀態(tài)估計所落入的區(qū)域，可以采用三種平衡方法和/或算法中的一種。
[0053]當多個電池部分的估計充電狀態(tài)落入第一區(qū)域內(nèi)時，方法300可以前進至步驟312，其中可以通過一起平衡所有部分來進行電池平衡。當多個電池部分的估計充電狀態(tài)落入第二區(qū)域內(nèi)時，方法300可以前進至步驟314。在步驟314，可以通過與薄弱部分一起平衡充電狀態(tài)低于所識別薄弱部分的任一部分、以及單獨地平衡充電狀態(tài)高于所識別薄弱部分的任一部分，來進行電池平衡。最后，當部分的估計充電狀態(tài)落入第三充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時，方法可以前進至步驟316。在步驟316，可以單獨地平衡所有電池部分。通過基于電池部分的估計充電狀態(tài)來采用不同的平衡方法，可以改善電池平衡操作。
[0054]在某些實施例中，可以使用一個或多個計算機系統(tǒng)來至少部分地實施本文所公開的系統(tǒng)和方法。例如，可以使用計算機系統(tǒng)來實施電池電子系統(tǒng)、交通工具計算機系統(tǒng)和/或外部計算機系統(tǒng)的某些特征和功能。本文所公開的系統(tǒng)和方法在本質(zhì)上不與任何特定計算機或者其它設(shè)備有關(guān)，并且可以通過硬件、軟件和/或固件的適當組合來實施。軟件實施可以包括一個或多個計算機程序，所述一個或多個計算機程序包括可執(zhí)行代碼/指令，所述可執(zhí)行代碼/指令在被處理器執(zhí)行時能夠使處理器執(zhí)行至少部分地通過可執(zhí)行指令限定出的方法。計算機程序能夠以包括編譯語言或者解釋型語言在內(nèi)的任何形式的編程語言寫成，并且能夠以任何形式部署，包括作為獨立程序或者作為模塊、部件、子例程或者適合于在計算環(huán)境中使用的其它單元。進一步，計算機程序可以部署成在一個計算機上或者在多個計算機上執(zhí)行，所述多個計算機位于一個場所或者分布在多個場所并通過通信網(wǎng)絡(luò)互連。軟件實施例可以被實施為計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括構(gòu)造成存儲計算機程序和指令的非短暫性存儲介質(zhì)，所述計算機程序和指令在被處理器執(zhí)行時，構(gòu)造成使處理器根據(jù)指令進行方法。在某些實施例中，非短暫性存儲介質(zhì)可以呈能夠在非短暫性存儲介質(zhì)上存儲處理器可讀指令的任何形式。非短暫性存儲介質(zhì)可以體現(xiàn)為光盤(CD)、數(shù)字視頻盤(DVD)、磁帶、柏努利驅(qū)動器(Bernoulli drive)、磁盤、穿孔卡、快閃存儲器、集成電路或者任何其它的非短暫性數(shù)字處理設(shè)備存儲裝置。
[0055]雖然已經(jīng)以一定詳情描述了前述內(nèi)容以達到清楚的目的，但應(yīng)該理解的是可以在不背離其原則的情況下做出某些變化和修改。例如，在某些實施例中，傳感器可以被構(gòu)造成還合并允許測量內(nèi)部電池部分電阻的特征。類似地，電池電子系統(tǒng)可以被構(gòu)造成合并單元平衡系統(tǒng)的某些特征和/或功能。類似地，本文所公開的實施例的某些特征可以按任何適當?shù)臉?gòu)造或組合來被構(gòu)造和/或組合。此外，本文所公開的某些系統(tǒng)和/或方法可以被采用在不被包括在交通工具中的電池系統(tǒng)(例如，備用電源電池系統(tǒng)或者類似物)中。應(yīng)指出的是，存在實施本文所描述的工藝和設(shè)備的許多替代方法。因此，所提出的實施例應(yīng)被看作是說明性的而不是限制性的，并且本發(fā)明并不局限于本文所給出的細節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求書的范圍和等同方案內(nèi)修改。
[0056]已參考多種不同實施例描述了前述說明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，在不背離本公開的范圍的情況下，可以做出各種修改和變化。例如，基于特定應(yīng)用或者考慮到與系統(tǒng)的操作相關(guān)聯(lián)的任意數(shù)量的成本函數(shù)，可以以替代方法來實施各種操作步驟以及用于執(zhí)行操作步驟的部件。因此，所述步驟中的任一個或多個步驟可以被刪除、修改或者與其它步驟組合。進一步，應(yīng)以說明性而不是限制性的意味來看待本公開，并且所有這些修改都旨在被包括在本公開的范圍內(nèi)。同樣，以上已相對于多種不同實施例描述了益處、其它優(yōu)點和問題的解決方案。然而，這些益處、優(yōu)點、問題的解決方案以及可能使任何益處、優(yōu)點或者解決方案發(fā)生或變得更顯著的任何組成要素都不應(yīng)被解釋為是關(guān)鍵的、所需的或者必要的特征或者組成要素。
[0057]如本文所使用的，術(shù)語“包含”和“包括”及其任何其它變型都旨在覆蓋非排他性的包括，使得包含一系列組成要素的工藝、方法、制品或者設(shè)備不只包括這些組成要素，而且還可以包括這種工藝、方法、系統(tǒng)、制品或者設(shè)備未明確列出或者固有的其它組成要素。此夕卜，如本文所使用的，術(shù)語“聯(lián)接”及其任何其它變型都旨在覆蓋物理連接、電連接、磁連接、光連接、通信連接、功能連接和/或任何其它連接。
[0058]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，可以在不背離本發(fā)明的基本原理的情況下，對上述實施例的細節(jié)做出許多變化。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該只由后附權(quán)利要求書確定。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包含: 電池系統(tǒng)，包含多個電池部分，所述多個部分的每個部分包含多個單元； 多個傳感器，被聯(lián)接至所述多個單元，被構(gòu)造成估計所述多個部分中的每個的充電狀態(tài)； 單元平衡系統(tǒng)，被聯(lián)接至所述多個部分，被構(gòu)造成在所述多個單元之間重新分配能量；和 電池控制電子系統(tǒng)，被通信地聯(lián)接至所述多個傳感器和所述單元平衡系統(tǒng)，所述電池控制電子系統(tǒng)被構(gòu)造成使所述單元平衡系統(tǒng)基于由所述多個傳感器提供的所述多個部分的估計充電狀態(tài)，根據(jù)多個不同平衡算法中的一個來平衡所述電池部分。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電池控制電子系統(tǒng)進一步被構(gòu)造成確定所述多個部分的估計充電狀態(tài)是否各自處于第一充電狀態(tài)區(qū)域、第二充電狀態(tài)區(qū)域和第三充電狀態(tài)區(qū)域中的一個內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進一步包含: 多個電阻估計傳感器，被聯(lián)接至所述多個部分和所述電池控制電子系統(tǒng)，被構(gòu)造成估計所述多個部分中的每個的內(nèi)部電阻； 其中，所述電池控制電子系統(tǒng)進一步被構(gòu)造成基于估計內(nèi)部電阻來識別所述多個電池部分的薄弱部分。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng) ,其中，所述第一充電狀態(tài)區(qū)域包含高于第一閾值的充電狀態(tài)，并且包括所述電池系統(tǒng)的充電終止水平。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，電池控制電子系統(tǒng)被構(gòu)造成在所述估計充電狀態(tài)處于所述第一充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時使所述單元平衡系統(tǒng)根據(jù)所述多個平衡算法的第一平衡算法來平衡所述多個部分，所述第一平衡算法包含一起平衡所述多個部分。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第二充電狀態(tài)區(qū)域包含低于第二閾值的充電狀態(tài)，并且包括所述電池系統(tǒng)的充電維持水平。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述電池控制電子系統(tǒng)被構(gòu)造成在所述估計充電狀態(tài)處于所述第二充電狀態(tài)區(qū)域內(nèi)時使所述單元平衡系統(tǒng)根據(jù)所述多個平衡算法的第二平衡算法來平衡所述多個部分，所述第二平衡算法包含: 與所述多個部分中的充電狀態(tài)低于所述薄弱部分的部分一起平衡所述多個部分的薄弱部分；和 獨立地平衡所述多個部分中的充電狀態(tài)高于所述薄弱部分的部分。
8.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第三充電狀態(tài)區(qū)域包含處于所述第一充電狀態(tài)區(qū)域與所述第二充電狀態(tài)區(qū)域之間的充電狀態(tài)。
9.一種用于平衡被包括在電池系統(tǒng)中的多個部分的方法，包含: 接收所述電池系統(tǒng)的所述多個部分的估計充電狀態(tài)； 確定所述電池系統(tǒng)的所述多個部分是不平衡的； 確定所述估計充電狀態(tài)是否處于第一充電狀態(tài)區(qū)域、第二充電狀態(tài)區(qū)域和第三充電狀態(tài)區(qū)域中的一個內(nèi)；以及 基于所述確定，根據(jù)多個不同平衡算法中的一個來平衡所述電池系統(tǒng)的所述多個部分。
10.一種用于平衡被包括在電池系統(tǒng)中的多個部分的方法，包含: 接收所述電池系統(tǒng)的所述多個部分的估計充電狀態(tài)； 確定所述電池系統(tǒng)的所述多個部分是不平衡的； 確定所述估計充電狀態(tài)是否低于閾值；以及 基于所述確定，與所述多個部分中的充電狀態(tài)低于所述薄弱部分的部分一起平衡所述多個部分的薄弱部分；以及 獨立地平衡所述多個部分中·的充電狀態(tài)高于所述薄弱部分的部分。
【文檔編號】H01M10/42GK103855435SQ201310620921
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】K.M.約翰遜, R.C.巴拉蘇 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司