[发明专利]对电池预测功率极限的确定

说明书

技术领域

本发明涉及电池系统，且更具体而言涉及为电池系统确定功率输送极限。

背景技术

电池系统可用于在各式各样的应用系统中提供电能。示例性传输应用系统包括混合动力电动汽车(HEV)、电动汽车(EV)、重型车(HDV)和具有42伏特电力系统的汽车。示例性固定应用系统包括用于电信系统的备份电源、不间断电源(UPS)和分布式发电应用系统。

被使用的电池类型的示例包括镍氢电池(NiMH)、铅酸电池和其他类型的电池。电池系统可以包括串联和/或并联的多个电池分包(batterysubpack)。电池分包可以包括并联和/或串联连接的多个电池。

电池的固有属性可以限定最小操作电压规格(V_min)和/或最大操作电压规格(V_max)。在某些应用系统中，V_min和V_max可以由工程师指定，并可以其他标准为根据。当同时考虑V_min和V_max时，V_min和V_max指示为了最大化电池的服务寿命而应将电池电压维持在内的电压范围。V_min和V_max还能推断出电池在放电过程中提供功率的能力和在充电过程中接受功率的能力的限度。在诸如HEV的某些实施例中，电池功率的这些限度可能会周期性地限制汽车的性能。例如，HEV控制系统可能会为了将电池电压保持成高于最小电池电压V_min而限制汽车的加速。HEV控制系统还可能会限制汽车的再生制动功能，以保持电池电压低于最大电池V_max且由此维持某种再生制动能力。

防止加速性能限制发生的一种方法是用内燃机来对电池输送的功率进行补给。然而这种方法引入了其他问题。例如，发动机可能在需要它时熄火。在这种情形下，当HEV控制系统起动发动机时，汽车性能将仍然会在一个较短的时间周期内受限。

防止性能限制的第二种方法是保持发动机空转，使得发动机总是可以对电池功率进行补给。然而，空转发动机会浪费燃料，因此这并没有提供理想的解决方案。因此，仍然对预测电池功率极限和将补给电源与负载需求同步存在需要。

发明内容

一种与电池一起使用的电池控制模块，包括测量电池电压的电压测量模块和测量电池电流的电流测量模块。功率极限模块与该电流和电压测量模块通信，且在每个时间周期估算一次对应于未来时间周期的电池电流极限。该电池电流极限基于电池的预定电压极限，还基于与未来时间周期之前的时间周期相对应的电池电流和电池电压。

一种为负载供电的混合电源系统包括：基于功率需求信号向负载提供功率的第一电源、向该负载提供功率的可充电电池以及与该可充电电池通信的控制模块。该控制模块包括测量电池电压的电压测量模块、测量电池电流的电流测量模块以及与该电流和电压测量模块通信的功率极限模块。该功率极限模块基于该电池的电池电流、电池电压以及预定电压极限估算电池电流极限。该功率极限模块基于电池电流极限产生功率需求信号。

一种用于控制从电池获取的电流的方法包括：测量电池电压、测量电池电流，以及周期性地估算对应于未来时间周期且代表流经该电池的最大允许电池电流的电池电流极限。该电池电流极限基于该电池的测量出的电池电流、测量出的电池电压以及预定电压极限。

一种用于控制混合电源系统的方法包括：操作第一电源以基于功率需求信号向负载提供功率、从可充电电池向负载供给功率、测量该可充电电池的电池电压、测量该可充电电池的电池电流、周期性估算对应于未来时间周期且代表流经该电池的最大允许电池电流的电池电流极限，以及基于估算出的电池电流极限产生功率需求信号。该电池电流极限基于该电池的测量出的电池电流、测量出的电池电压和预定电压极限。

一种用于混合动力电动汽车的动力系统(powertrain system)包括：向电动机提供功率以用于推动汽车的可充电电池、产生用于推动汽车的功率的内燃机、响应于功率需求信号起动该内燃机的发动机控制器，以及与该可充电电池通信的控制模块。该控制模块包括测量电池电压的电压测量模块、测量电池电流的电流测量模块，以及与该电流和电压测量模块通信的功率极限模块。该功率极限模块周期性地确定对应于未来周期且基于该电池电流和电池电压的电池电流极限。该功率极限模块基于该电池电流极限产生功率需求信号，使得发动机控制器在该未来周期之前起动内燃机。