[发明专利]基于电气化车辆电池中的锂镀覆检测的车辆控制

说明书

本公开涉及基于电气化车辆电池中的锂镀覆检测的车辆控制。一种包括具有至少一个电池单元的牵引电池的车辆包括控制器，所述控制器连接至所述牵引电池并且被配置为：响应于由作为时间的函数的所述至少一个电池单元的微分电压与所述至少一个电池单元的电池单元充电速率的比值指示的所述至少一个电池单元中的锂镀覆，来控制所述牵引电池的充电和放电。可将所述比值与和当前电池荷电状态关联的阈值进行比较，以在所述比值低于所述阈值时指示锂镀覆。还可基于相对于先前存储的开路电压值的测量的电池单元开路电压来检测锂镀覆。可基于测量的电池单元电压和电流以及先前存储的电池单元内电阻来计算测量的电池单元开路电压值。

技术领域

本公开涉及用于电气化车辆的控制系统的车辆电池中的锂镀覆(lithiumplating)的检测。

背景技术

电气化车辆(诸如混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电池电动车辆)使用由牵引电池供电的电机来驱动车辆动力传动系统。电池的充电和放电导致电化学过程，该电化学过程影响可用于给车辆供电的电荷并且可随着环境状况和操作状况(诸如电池荷电状态(SOC)、温度、电池单元平衡以及充电/放电速率或电流)的变化而变化。在锂离子(Li-ion)电池中，在一些操作状况下，金属锂可沉积在电池单元的负电极上，这可能降低电池性能和电荷可用性并且会导致内部短路。尽管可在其它环境状况和操作状况下发生锂镀覆，但是电池在低操作温度和高充电电流下特别容易受到该过程(被称作锂镀覆)的影响。

发明内容

在各个实施例中，一种包括具有至少一个电池单元的牵引电池的车辆包括控制器，所述控制器连接至牵引电池并且被配置为：响应于所述至少一个电池单元的锂镀覆来控制所述牵引电池的充电和放电，其中，所述至少一个电池单元的锂镀覆由作为时间的函数的所述至少一个电池单元的微分电压与所述至少一个电池单元的电池单元充电速率的比值来指示。所述电池单元充电速率可与电池单元电流相对应。所述控制器还可被配置为：响应于所述锂镀覆，降低所述电池单元充电速率。在各种实施例中，所述控制器还被配置为：响应于所述比值越过关联阈值，控制所述电池单元充电速率。所述关联阈值可基于牵引电池荷电状态而变化。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：比较所述比值，以响应于所述比值越过关联阈值来控制所述电池单元充电速率。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于所述比值小于关联阈值，控制所述牵引电池。

根据本发明的一个实施例，所述关联阈值基于牵引电池的荷电状态而变化。

在一个实施例中，一种车辆包括具有多个电池单元的牵引电池和控制器，所述控制器与所述牵引电池通信并且被配置为：响应于所述多个电池单元中的至少一个电池单元的锂镀覆的检测来控制所述牵引电池，其中，所述锂镀覆的检测是基于相对于关联阈值的所述至少一个电池单元的差分电池单元电压的。所述控制器可被配置为：响应于基于所述至少一个电池单元的测量的开路电压与关联阈值之间的差的锂镀覆的检测，来控制所述牵引电池电流，其中，所述关联阈值是先前存储的开路电压值。所述测量的开路电压可以是基于测量的电池单元电压、测量的电池单元电流和先前存储的或在线估计的电池单元内电阻的。

在另一实施例中，所述控制器被配置为：响应于锂镀覆的检测来控制牵引电池电流，其中，所述锂镀覆是基于在所述牵引电池充电期间电池单元微分电压与电池单元电流的比值的。所述控制器还可被配置为：响应于锂镀覆的检测来控制所述牵引电池，其中，所述锂镀覆是基于作为时间的函数的所述比值与先前存储的比值模式的比较的。所述控制器可被配置为：响应于所述锂镀覆的检测，通过例如减小充电电流、利用外部加热使电池升温或者使电池循环以利用电池单元内电阻产生热或使牵引电池电流反向来控制所述牵引电池的充电和放电。