CN112652839A - 电池温度的基于物理学的控制 - Google Patents

电池温度的基于物理学的控制 Download PDF

Info

Publication number
CN112652839A
CN112652839A CN202011076163.XA CN202011076163A CN112652839A CN 112652839 A CN112652839 A CN 112652839A CN 202011076163 A CN202011076163 A CN 202011076163A CN 112652839 A CN112652839 A CN 112652839A
Authority
CN
China
Prior art keywords
controller
target temperature
model
requested operation
charging operation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011076163.XA
Other languages
English (en)
Inventor
S·斯图尔特
J·F·克里斯滕森
N·拉维
M·苏博京
R·克莱恩
成永芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN112652839A publication Critical patent/CN112652839A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/367—Software therefor, e.g. for battery testing using modelling or look-up tables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/005—Detection of state of health [SOH]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

在一个实施例中，电化学电池系统包括至少一个电化学电池单元、可操作地连接到所述至少一个电化学电池单元的热控制系统、其中存储所述至少一个电化学电池单元的基于物理学的模型并且其中存储程序指令的存储器、以及可操作地连接到所述至少一个电化学电池单元、所述热控制系统和所述存储器的控制器。控制器被配置为执行程序指令以识别第一所请求的操作、获得基于物理学的模型和所识别的第一所请求的操作的第一生成目标温度，并且基于所获得的第一目标温度控制热控制系统，同时基于所识别的第一所请求的操作控制至少一个电化学电池单元。

Description

电池温度的基于物理学的控制
技术领域
本公开总体上涉及电池，并且更具体地涉及用于控制锂离子电池的方法。
背景技术
汽车电气化的趋势日益增加，并且大多数汽车制造商已经宣布了生产插电式混合动力电动车辆（PHEV）和电动车辆（EV）的计划。目前，基于锂离子的电池被认为是用于混合动力电动车辆（HEV）、PHEV和EV应用的最有前途的电池系统，这是由于它们的高能量密度、没有滞后和低自放电电流。
然而，将基于锂离子的电池集成到车辆装置中仍存在一些技术挑战。一个技术挑战是对电池组再充电所需的时间。尽管为了用户方便而期望快速充电，但是在锂离子电池的快速充电中出现了艰巨的挑战，其中诸如恒定电流-恒定电压（CC-CV）的标准充电技术如果用于快速充电，则可能由于大电流通过电池而导致电池损坏。这些大电流导致电池中的超电势和机械应力，其可以加速电池的老化过程并导致寿命减少。
另一重要方面是电池在使用时所需的功率显著变化。例如，在加速期间和在上坡行驶时的需求通常超过在巡航或下坡行驶时车辆的功率需求。
为了在这些变化的条件下最佳地操作电池，先进的电池管理系统（BMS）已经被结合到车辆中。BMS被配置成提供适当的充电策略，用于以快速和可靠的方式为电池组补给能量。BMS还用于调节功率输出和消耗。然而，BMS的结合是复杂的，因为上述条件不是唯一必须处理的变量。
例如，锂离子电池的性能随着使用和时间而降低。能量和功率存储能力由于多种机制而降低，包括（但不限于）1）可用锂的损失，2）电极主体材料的损失，和/或3）电池单元内阻的增加。锂可以在固体-电解质膜（SEI）中损失，或通过锂沉积物（例如枝晶）损失。电极主体材料也会随着时间而退化。例如，氧化锰材料可以经历锰溶解。因此，特定电池单元的物理性质在电池单元的寿命期间改变。
然而，电池单元中的物理性质变化对于每个电池单元来说不是随时间线性的。电池的升温影响这些退化机制的速率。例如，在升高的温度下，副反应的速率增加，所述副反应通过产生容量衰减和增加的内阻而过早地老化电池单元。由于较高的电极负载、较低的电极孔隙率和较少量的电解质，高能电池单元，诸如那些结合锂的电池单元，可能对温度效应更敏感。电解质减少的原因是因为当电池单元循环和材料膨胀/收缩时，电解质可能从电池单元电极中挤出。
然而，较高的温度对电池不是完全有害的。因此，尽管较高的温度提高了SEI生长的速率，但较高的温度也可以降低枝晶形成的风险。此外，升高电池单元温度可以加速电解质扩散回到电池单元电极中。增加的温度还加速了电极之间的离子扩散，以及当锂离子嵌入/脱出时的传输/动力学。因此，锂离子电池的内阻通常随着温度的升高（在指定的操作范围内）而降低，从而增加电池功率和能量密度。另外，随着内阻的降低，充电期间需要较小的电压作为驱动力（电阻较低）。因此，对于给定电压，充电速率增加。
因此，与特别是锂离子电池单元的电池单元相关的温度上限通常设定在平衡过度老化与较暖温度的益处的温度。然而，温度限值是基于标称电池单元而不是基于特定电池单元在特定时间的特定物理性质。因此，温度限值通常过于保守以便保护非标称电池单元。此外，在不考虑电池单元的实际寿命的情况下建立一些温度限值。
简单使用标称电池单元数据的不足通过参考有害副反应的速率来说明。副反应的速率，虽然与温度有关，但也与电池单元的充电状态（SOC）有关。随着电池单元的SOC针对给定温度增加，在给定寿命时间内的副反应速率增加。因此，单个温度限值在充电事件期间和放电事件期间不必要地限制电池的操作。
此外，除了关注电池单元的考虑之外，实际系统（例如，车辆）实施例还必须考虑操作要求。例如，在旅行期间不频繁地进行需要再充电的旅行的用户可以确定快速充电以便继续特定旅行的便利性超过由于快速充电而增加的电池老化的成本，因为这样的快速充电很少被使用。因此，电池寿命的损失被更快充电的便利性抵消。
因此，在使例如电池的老化效应最小化的同时更好地平衡电池所需的操作要求的BMS将是有益的。如果系统的用户能够影响BMS控制电池操作的方式以考虑用户对整个系统的操作期望，则将是更有益的。
发明内容
在一个实施例中，电化学电池系统包括至少一个电化学电池单元、可操作地连接到所述至少一个电化学电池单元的热控制系统、其中存储所述至少一个电化学电池单元的基于物理学的模型并且其中存储程序指令的存储器、以及可操作地连接到所述至少一个电化学电池单元、所述热控制系统和所述存储器的控制器。控制器被配置为：执行程序指令以识别第一所请求的操作；获得基于基于物理学的模型和所识别的第一所请求的操作的第一生成目标温度；并且基于所获得的第一目标温度控制热控制系统，同时基于所识别的第一所请求的操作控制所述至少一个电化学电池单元。
在一个或多个实施例中，获得基于基于物理学的模型和所识别的第一所请求的操作的第一生成目标温度包括：使用与所述至少一个电池单元相关联的传感器套件获得所述至少一个电池单元的至少一个电池单元第一参数。然后，系统将模型目标温度设置为与第一所请求的操作相关联的预定温度，并且将模型目标电流设置为与第一所请求的操作相关联的最大电流。然后使用基于物理学的模型，基于所获得的至少一个电池单元第一参数，使用模型目标温度和模型目标电流预测至少一个电池单元的第一未来至少一个电池单元第二参数。然后将预测的第一未来至少一个电池单元第二参数与阈值进行比较，并且如果令人满意，则将模型目标温度和电流设置为生成的目标温度和电流以用于控制电池单元。
在一个或多个实施例中，控制器还被配置为执行程序指令以识别与第一所请求的操作不同的任何附加的请求的操作。该系统然后基于物理学的模型和所识别的第二所请求的操作来获得不同的所生成目标温度，并且基于不同的所生成目标温度来控制热控制系统，同时基于所识别的第二所请求的操作来控制所述至少一个电化学电池单元。
在一个或多个实施例中，控制器从用户输入/输出装置接收路线数据（itinerarydata），基于路线数据识别所需的充电操作，并将所需的充电操作设置为所请求的操作。
在一个或多个实施例中，控制器还将所需的充电操作识别为快速充电操作，并且使用输入/输出装置向用户警告该事实。然后，要求用户通过输入/输出装置授权控制器执行快速充电。
在一个或多个实施例中，控制器从行程相关联的数据库获得与路线数据关联的里程数据。通过提供包括行程开始时间的路线数据，控制器基于所获得的里程数据和行程开始时间将第一所需充电操作识别为快速充电。
在一个或多个实施例中，基于物理学的模型和所识别的所请求的操作来获得第一生成目标温度包括：基于模型目标温度来生成经修改的模型目标温度；基于模型目标电流来生成经修改的模型目标电流；使用基于物理学的模型、经修改的模型目标温度和经修改的模型目标电流，基于所获得的至少一个电池单元第一参数来预测至少一个电池单元的第二未来至少一个电池单元第二参数；将模型目标温度设置为经修改的模型目标温度；将模型目标电流设置为经修改的模型目标电流；以及将第二未来至少一个电池单元第二参数与第二阈值进行比较。如果满足（一个或多个）比较标准，则模型目标温度/电流被用作所生成的目标温度和电流。否则，重复上述步骤。
根据一个实施例，一种操作电化学电池系统的方法包括：利用可操作地连接到至少一个电化学电池单元、热控制系统和存储器的控制器通过执行存储在存储器中的程序指令来识别第一所请求的操作。该方法还包括：利用控制器获得第一生成目标温度，第一生成目标温度基于存储在存储器中的基于物理学的模型以及所识别的第一所请求的操作。然后，控制器基于所获得的第一目标温度控制热控制系统，同时基于所识别的第一所请求的操作利用控制器控制所述至少一个电化学电池单元。
在一个或多个实施例中，获得第一生成目标温度包括：使用与至少一个电池单元相关联的传感器套件获得至少一个电池单元的至少一个电池单元第一参数。控制器然后将模型目标温度设定为与第一所请求的操作相关联的预定温度，并且将模型目标电流设定为与第一所请求的操作相关联的最大电流。该方法包括：使用基于物理学的模型、模型目标温度和模型目标电流，基于所获得的至少一个电池单元第一参数来预测至少一个电池单元的第一未来至少一个电池单元第二参数，以及利用控制器将第一未来至少一个电池单元第二参数与第一阈值进行比较。
在一个或多个实施例中，该方法还包括：利用控制器识别第二所请求的操作，第二所请求的操作不同于第一所请求的操作；利用控制器获得第二生成目标温度，第二生成目标温度基于基于物理学的模型和所识别的第二所请求的操作，第二生成目标温度不同于第一生成目标温度；以及利用控制器基于所获得的第二生成目标温度控制热控制系统，同时基于所识别的第二所请求的操作控制所述至少一个电化学电池单元。
在一个或多个实施例中，该方法包括：利用控制器从用户输入/输出装置接收至少一个路线数据；利用控制器基于所述至少一个路线数据识别第一所需充电操作；以及将第一所需充电操作设置为第一所需操作。
在一个或多个实施例中，该方法包括：利用控制器将第一所需充电操作识别为快速充电操作；基于将第一所需充电操作识别为快速充电操作来控制用户输入/输出装置警告用户需要快速充电操作；以及利用控制器通过输入/输出装置从用户接收执行快速充电的授权。
在一个或多个实施例中，所述至少一个路线数据包括行程开始时间，并且所述方法还包括：利用所述控制器从至少一个行程相关联的数据库获得与所述至少一个路线数据相关联的里程数据。在该方法中，利用控制器将第一所需充电操作识别为快速充电操作包括：使用所获得的里程数据和行程开始时间来将第一所需充电操作识别为快速充电操作。
在一个或多个实施例中，获得第一生成目标温度还包括：基于模型目标温度生成经修改的模型目标温度，以及基于模型目标电流生成经修改的模型目标电流。然后，使用基于物理学的模型、经修改的模型目标温度和经修改的模型目标电流，基于所获得的至少一个电池单元第一参数来预测所述至少一个电池单元的第二未来至少一个电池单元第二参数。该方法包括：将模型目标温度设定为经修改的模型目标温度，将模型目标电流设定为经修改的模型目标电流，以及将第二未来至少一个电池单元第二参数与第二阈值进行比较。
附图说明
图1是根据本公开的电池组的示意图。
图2是包括控制图1的电池组的电池管理系统的系统的示意图。
图3是图1的电池组的电池单元的示意图。
图4描绘了图2的电池管理系统所使用的过程，以使用电池组的一个或多个电池单元的基于物理学的模型来控制图1的电池组中的热条件。
图5描绘了由图2的电池管理系统在执行基于物理学的模型时所使用的过程。
图6描绘了用于识别预期路线并验证图2的系统在不违反电池参数约束的情况下实现所述路线的能力的过程。
图7描绘了使用基于物理学的模型的示例性仿真结果的曲线。
具体实施方式
为了促进对本文所述实施例的原理的理解，现在参考以下书面说明书中的附图和描述。不希望由所述参考限制主题的范围。本公开还包括对所图示的实施例的任何变更和修改，并且包括对本文档所属领域的技术人员通常将想到的所描述的实施例的原理的进一步应用。
各种操作可以以最有助于理解所要求保护的主题的方式被描述为依次进行的多个分立的动作或操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作必须依赖于顺序。特别地，在一些实施例中，这些操作以与所描述的实施例不同的顺序执行。在附加的实施例中执行各种附加的操作和/或省略所描述的操作。
如关于本公开的实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义的。如本文所用，当修饰数字时，词语“约”是指至少在所述数字的百分之十内，优选在所述数字的百分之五内，并且最优选在所述数字的百分之二内。
下面讨论的本公开的实施例可应用于任何期望的电池化学过程，该电池化学过程表现出内阻的温度相关变化和/或内部老化过程中的温度相关差异。为了说明的目的，一些示例涉及锂离子电池。如本文所用，术语“锂离子电池”是指包括锂作为活性材料的任何电池。特别地，锂离子电池包括但不限于锂基液体电解质、固体电解质、凝胶电解质和通常称为锂聚合物电池或锂离子聚合物电池的电池。如本文所用，术语“凝胶电解质”是指注入有液体电解质的聚合物。
此外，虽然关于车辆实施例进行了描述，但是本公开适用于在其中期望平衡操作要求与电池寿命损失的操作设置中的电池的任何使用。
现在参考图1，电池组100包括布置在电池组壳体104中的多个电池单元102。每个电池单元102包括电池单元壳体106，正端子108和负端子110从单元壳体106暴露。在并联布置的一个实施例中，正端子108通过集电器112彼此连接，并且负端子110通过不同的集电器114彼此连接。在另一实施例中，正端子108中的一个或多个通过集电器连接到相邻的负端子110以提供串联连接。集电器112/114连接到相应的正电池组端子116和负电池组端子118，正电池组端子116和负电池组端子118连接到外部电路120。
在一个实施例中，外部电路120包括电池组位于其中的车辆的电气系统。车辆电气系统包括诸如马达、灯、导航系统、车辆信息和娱乐系统等的典型负载。此外，外部电路提供对电池组100的充电。为此，在一些实施例中，马达被配置为再生制动系统。在一些实施例中，外部电路120附加地/替代地包括外部充电连接。
在图1的实施例中，电池组100包括电池管理系统（BMS）128。BMS 128通过控制线130可操作地连接到每个电池单元102。参考图2进一步详细描述BMS 128，图2示出了结合到系统132中的BMS 128，在一些实施例中，系统132是汽车。BMS 128包括控制器134、存储器136和通信模块138。控制器134在各种实施例中利用执行存储在存储器136中的编程指令的通用或专用可编程处理器来实现。在一些实施例中，控制器134的功能中的至少一些附加地/替代地由车辆控制系统142提供和/或远离系统132地提供，诸如由位于充电站、服务中心、制造中心等处的远程控制器提供。因此，在一些实施例中，控制器134被实施为位于电池处和/或远离电池102和/或系统132的多个控制器。
执行编程功能所需的指令/命令和数据与电池组100和/或电池单元102的基于物理学的模型一起存储在存储器136中。在一些实施例中，存储器136被实施为多个存储器，其在一些实施例中包括远离BMS 128的一个或多个存储器。处理器、存储器和通信模块138或其他接口电路将控制器134配置为操作电池组100从而以期望的充电和放电速率对电池进行充电和放电。在各种实施例中，处理器、存储器和接口电路部件被提供在印刷电路卡上或被提供为专用集成电路（ASIC）中的电路。在一些实施例中，电路用VLSI电路中提供的分立部件或电路来实现。本文所描述的电路还利用处理器、ASIC、分立部件或VLSI电路的组合来实现。BMS的进一步讨论可以在例如2012年5月29日授权的美国专利No.8,188,715中找到，其内容通过引用整体并入本文。
除了电池单元102之外，控制器134可操作地连接到传感器套件（sensor suite）140。传感器套件140包括用于确定电池单元102的操作条件的各种传感器。在一个实施例中，传感器中的一个或多个是温度传感器、电压传感器、压力传感器和/或电流/库仑传感器。在一些实施例中，每个电池单元102与可操作地连接到电池单元102的相应专用传感器套件140相关联。这些实施例中的传感器套件140包括一个或多个温度传感器、电压传感器和/或电流/库仑传感器，其被配置为获得每个单独电池单元的数据。
图2的实施例中的控制器134还通过通信模块138可操作地连接到车辆控制系统142、在一个实施例中包括触摸屏的输入/输出装置144、以及车载诊断端口146。在各种实施例中，通信模块138被配置为与车辆控制系统142、输入/输出装置144和车载诊断端口146中的一个或多个无线通信或通过车辆控制系统142、输入/输出装置144和车载诊断端口146中的一个或多个无线通信。
控制器134还可操作地连接到温度控制系统148。不同实施例中的温度控制系统148包括风扇、车辆冷却系统、加热器等中的一个或多个。在一些实施例中，液体冷却剂循环通过定位在电池单元附近的管以加热/冷却电池单元。在一些实施例中，空气用于在有或没有管的情况下加热/冷却电池单元。温度控制系统148被配置为在控制器134的控制下向电池组100和/或电池单元102提供加热和/或冷却，以便实现目标电池单元温度。
控制器124还可操作地连接到行程相关联（trip-associated）的数据库149。虽然在图2中描绘为远离系统132，但在一些实施例中，行程相关联的数据库149至少部分地位于存储器136内。行程相关联的数据库包括与行进相关联的数据。因此，在一个或多个实施例中，行程相关联的数据库149包括道路地图、海拔数据、天气数据、交通数据等。
如图3中所示，在一个实施例中，每个电池单元102包括正极集电器150、正极层152和在一些实施例中省略的隔板层154、负极156和负极集电器158。在一些实施例中，电池单元102的多个层堆叠在彼此的顶部上，以便形成电极堆叠。在其他实施例中，电池单元102以螺旋形状围绕其自身缠绕，以便形成所谓的“果冻卷（jelly-roll）”或“瑞士卷（Swiss-roll）”构造。在一些实施例中，提供另外的层，例如保护层。
正极集电器150将电池单元102的正端子108与正极152电连接，以便使电子能够在外部电路120和正极152之间流动。同样，负极集电器158将负端子110与负极层156电连接。
当电池组100连接到由电池组100供电的外部电路120时，锂离子在负电极156中与电子分离。锂离子行进通过隔板154并进入正极152。电池组100中的自由电子从负电极156通过负极集电器158流到电池单元102的负端子110。然后，电子由电池组集电器114收集并传输到电池组端子118。电子流过外部电路120以便提供电力，并且然后穿过正电池组端子116，并且经由正端子108返回到电池单元102中。将电池组100连接到对电池组100充电的外部电路导致电子和锂离子的相反流动。
如上所述，在存储器136内存储基于物理学的模型。在包括多个存储器136的实施例中，简化的基于物理学的模型被存储在BMS 128的本地存储器136内，而更全面的基于物理学的模型被存储在远离BMS 128的存储器136中，诸如在车辆控制系统142、服务设施、制造商的设施等中。可以结合任何期望的基于物理学的模型。这样的基于物理学的模型包括由如下文献中描述的模型：M.Doyle，T.F.Fuller，J.Newman，“Modeling of galvanostaticcharge and discharge of the lithium/polymer/insertion cell（锂/聚合物/嵌入式电池单元的恒电流充电和放电模型）”，J. Electrochem. Soc., vol. 140, no. 6, pp.1526-1533, (1993)，T.F.Fuller，M.Doyle，J.Newman，“Simulation and optimization ofthe dual lithium ion insertion cell（双嵌入式锂离子电池单元的模拟与优化）”，J. Electrochem. Soc., vol. 141, pp. 1-10, 1994和Chaturverdi等人，“Algorithms forAdvanced Battery-Management Systems（先进电池管理系统的算法），”IEEE Control Systems Magazine（IEEE控制系统杂志），Volume（卷）:30，Issue（期）:3（2010），以及Subramanian等人，“Toward Real-Time Simulation of Physics Based Lithium BatteryModels（基于物理学的锂电池模型的实时仿真）”，Electrochemical and Solid State Letters（电化学与固态快报），10（11）A255-A269（2007）。 2015年10月6日授权的美国专利No.9,153,991中还公开了基于物理学的模型，其内容通过引用整体并入本文。基于物理学的模型提供了在电池操作期间对特定电池单元内的条件的接近实时的洞察。
副反应损失速率限值数据也存储在存储器136内。在一些实施例中被包括在基于物理学的模型中的副反应损失速率限值数据针对每个限定的电池单元操作识别与所允许的副反应损失速率相关联的限值。在一些实施例中，一个或多个副损失速率限值数据被表达为相关联的操作限制。作为示例，通常在“快速充电”期间，电池单元最初在电池单元的电压变化的时间段内以高电流充电。一旦电池单元达到特定电压，电流减小并且电池单元在充电结束时以恒定电压充电。在一些实施例中，在充电期间使用多个恒定电压段，每个恒定电压段具有不同的电压。在其中电压保持恒定的段期间，电流变化。在快速充电期间施加到电池单元的初始恒定电流和变化的电压基于期望的最大副损失速率来限定，并且因此是副反应损失速率限值数据。初始恒定电流和变化的电压也被称为“电池单元操作”。
类似地，在快速充电的恒定电压段期间的每个段（其中在允许电流变化时，电压保持恒定）是不同的“电池单元操作”。因此，“电池单元操作”包括预先限定的电流和电压关系（或预先限定的电流/电压范围关系）以及“功率类型”。“功率类型”是所述操作的分类，其进一步用于关联允许的副反应损失速率的限值。示例性的“功率类型”包括正常充电、正常放电、高功率放电、恒流充电、脉冲电流充电、恒压充电等。功率类型被分离的具体方式在不同的实施例之间变化。
通常，正常充电和正常放电被分配副反应损失速率限值，其低于与快速充电相关的副反应损失速率限值，因为在快速充电期间副反应的驱动力更高。同样地，分配给“正常”充电的副反应损失速率限值通常低于与快速充电的至少恒定电流部分相关联的副反应损失速率限值。然而，副反应损失也是进行充电所花费的时间的函数。因此，在非常慢的充电速率下，累积副反应损失可以超过正常充电下的累积副反应损失。这些关系被捕获在基于物理学的模型内。因此，当时间/电流需求（或供应）对于电池所在的系统（例如，车辆）的性能不是关键时，通过基于物理学的模型控制电池来最小化对电池寿命的影响。
如上所述，电池单元温度对电池单元的操作特性以及对特定操作对电池单元寿命的影响具有显著影响。因此，控制器134执行存储在存储器136中的程序指令以执行图4的过程170，以便控制电池单元温度，从而优化传递至电池组100/电池单元102和从电池组100/电池单元102传递的功率和能量。关于单个电池单元102描述了过程170，但是在一些实施例中，针对作为一个整体的电池组100和/或针对所有电池单元102同时或几乎同时执行过程170。
在框172处，控制器134识别所请求的操作。所请求的操作可以是所请求的正常放电、所请求的快速放电、所请求的正常充电、所请求的快速充电等。在一些实施例中，所请求的操作的识别基于用户输入和/或感测的特性。例如，在一些实施例中，控制器134使用传感器套件140来确定已经使电力可用于对电池组100充电。在一些实施例中，控制器134附加地或替代地从输入/输出装置144接收输入，如下面更全面地讨论的。在其他实施例中，用于确定正常充电和快速充电之间的所有标准被存储在存储器136中。
一旦控制器134在框172处识别出所请求的操作，控制器134就在框174处获得所请求的操作的所生成的目标温度。如下面进一步详细讨论的，在一些实施例中，使用基于物理学的模型生成表并将其存储在存储器136中，该表针对预先限定的电流/电压/功率类型识别针对多个电池单元SOC范围和/或健康状态（SOH）范围的预定目标温度。在一些实施例中，响应于来自控制器134的请求，存储在存储器136和/或BMS内的基于物理学的模型用于基于当前电池状况生成目标温度。
在任何情况下，一旦控制器134获得目标温度，控制器134基于目标温度控制温度控制系统148，以便根据需要加热/冷却电池单元102以实现目标温度。（框176）。在框178处，在控制器134的控制下执行所请求的操作。在一些实施方案中，在电池单元达到所期望温度之前开始操作。作为示例，当要升高电池单元温度时，在一些实施例中，电池单元用作电阻器，以便在充电或放电的初始阶段期间自加热。
在框180处，控制器134确定所识别的操作是否已完成。如果是，则过程返回到框172并且识别/等待新的操作。如果电池单元上没有功率需求，则新操作可以是例如“断开电池单元”、“微电流放电（trickle discharge）”、后续充电段等。
如果在框180处操作尚未完成，那么在框182处控制器134确定是否已请求后续操作。如果是，则过程返回到框172。如果不存在后续请求，则过程在一些实施例中返回到框174，并且再次获得所生成的目标温度。通过重复地查询基于物理学的模型（或数据表），当电池状况在操作期间改变时，目标温度被修改。在一些实施例中，单个目标温度用于整个操作。某些情况下的能量节省可以用这种方法来实现，因为有时电池组可能不需要被热控制。
在一些实施例中，使用诸如图5的过程190的过程来生成在框174处获得的所生成的目标温度，对于该示例，该过程生成用于充电操作的目标温度，但是对于其它过程被适当地修改。过程190使用存储在存储器136内的基于物理学的模型。存储在存储器136内的基于物理学的模型参数包括与电池组100/电池单元102的物理和化学配置相对应的参数，并且包括针对以下各项的约束（ej）：电流、电压、温度以及内部电池/电池单元状态，当在充电过程期间向电池施加给定电流水平时，所述约束用于基于来自电池的当前状态的反馈和来自电池的未来状态的基于物理学的模型的预测来限制施加到电池的电流水平。因此，在过程170期间，控制器134基于过程190在过程170的框176处调整受控温度以及在过程170的框178处调整在下一个时间增量内施加到电池的电流。
返回到图5，在框192处，由控制器134初始化存储在存储器136中的基于物理学的模型。在框194处，控制器134使用传感器套件140和/或存储在存储器136中的数据来获得电池参数。为了生成实时目标温度，优选地使用传感器套件140和/或存储在存储器136中的数据来获得每个电池单元或电池单元块的包括温度、SOC、SOH、充电电流、充电电压等的电池数据。为了生成供在查找表中使用的目标温度，在一些实施例中，从存储在存储器136中的值获得电池数据的标称值。不同实施例中的这种电池数据由基于物理学的模型的先前运行和/或类似电池/电池单元的历史操作数据生成。
过程继续到框196，并且控制器134动态地选择可从外部电路120获得的最大的电流水平（Imax），以在充电操作期间的时间增量（tk）期间作为模型目标电流（Ik）提供给电池/电池单元。（对于放电操作，最大电流是给定电池单元的当前认定的情况下可从电池获得的电流）。控制器134还将模型目标温度（Tk）设置为等于用于特定操作的先前确定的最佳温度（Topt）。
将所获得的电池参数与存储在存储器136中的约束限值进行比较，以识别对操作的任何约束（ej）。（框198）。在图5的示例中，当ej的值小于零时，满足单独约束，当ej的值基本上等于零时，约束处于最大限值，并且当ej大于零时，超过约束。因此，如果在框198处没有违反约束，则然后基于Ik和Tk来执行基于物理学的模型（框200），以生成针对每个电池参数的估计值，针对每个电池参数，相关联的ej存在于基于物理学的模型内。
在框202处，将所估计的电池参数与所存储的阈值进行比较。如果所有约束ej小于或等于零，则过程继续到框204，并且Ik和Tk被发送到控制器134或由控制器134获得，以用于控制用于下一增量的充电（参见过程170的框174）。
如果在框198处，约束ej中的任何一个等于或大于零，或者如果在框202处约束ej中的任何一个大于零，则过程继续到框206，并且Ik和Tk中的一个或多个修改为以下各者的函数：Ik和Tk、用于先前迭代的Ik和Tk的值（Ik-1和Tk-1）、以及电流或温度（或其他参数）超过约束（分别为ej I和ej T）以生成经修改的Ik和Tk（分别为Ik +和Tk +）的程度。在框208处，然后基于Ik +和Tk +执行基于物理学的模型，以生成每个电池参数的估计值，针对所述电池参数，在基于物理学的模型内存在相关联的ej，并且在框210处，分别将Ik和Tk设置为Ik +和Tk +。
然后，该过程返回到框202，并且将来自框208的估计的电池参数与存储的阈值进行比较。如果所有约束ej小于或等于零，则过程继续到框204，并且Ik和Tk被发送到控制器134以用于控制充电（参见过程170的框174）。如果在框202处约束ej中的任一个大于零，则过程返回到框206，并且Ik和Tk中的一个或多个再次被修改为以下各者的函数：Ik和Tk、用于先前迭代的Ik和Tk的值（Ik-1和Tk-1）以及电流或温度超过约束（分别为ej I和ej T）以生成新修改的Ik和Tk（分别为Ik +和Tk +）的程度。
在图4中所述的充电过程或其它操作期间，对K个时间增量中的每一个执行过程190，以选择目标温度和/或最大电流水平，这也使得电池操作能够在操作的每一个时间增量期间满足约束ej。由过程170提供的优化使得能够例如在比现有CC/CV充电过程更短的时间内对电池组100进行再充电，同时还通过满足所选择的约束（诸如最大允许内部状态值，电池电流，电压和温度水平）来减少或消除电池的加速老化或退化。
因此，过程170使用电池组/电池单元温度作为变量，其可以增加直到达到与功率类型（即操作）相关的副反应损失速率限值。因此，目标温度是可以由控制器134作为目标而不超过与功率类型相关联的副反应损失速率限值的最大电池单元温度。
对于结合了一个或多个查找表的一些实施例，对于在电池单元/电池的预期寿命内的不同的SOC和SOH组合和范围执行过程190。然后将所得的电流和温度参数（Ik和Tk）存储在查找表中以用于过程170。
如上所述，本文也称为“模型目标温度”的Tk针对在框196处的特定操作最初被设置为Topt。“最佳”温度是多个考虑因素的函数，在不同的实施例中，所述多个考虑因素包括以下中的一个或多个：1）最小化用于特定操作的电池单元退化，2）最小化操作时间，例如充电时间，3）最大功率和能量需求/可用性，以及4）最大化能量效率。因此，虽然通常已知较长的充电时间可能不太节能，但是存在效率开始降低的点。使用基于物理学的模型来识别该点，以便最大化效率。
在一些实施例中，进一步使用过程170/190来参数化电池单元/电池的老化模型。通过随时间观察许多电池组（例如，在电动车辆中），可以使电池单元参数的变化和老化行为相关联。例如，可循环锂的损失可以与不同温度和电压下的时间相关联，并且可以适当地修改电池组的最佳温度。因此，通过基于物理学的模型和随着电池组的老化从机器学习收集的参数来使系统变得见多识广（informed）。
如上所述，在一些实施例中，在框172处所请求的操作的识别包括通过输入/输出装置144的用户输入。例如，用户可以请求“快速充电”或被询问以在“快速充电”和“正常充电”之间进行选择。在一个实施例中，由于与正常充电相比，电池组100在快速充电期间存在一些增加的老化，所以允许用户控制这种快速充电何时发生。
在一个实施例中，输入/输出装置144的用户界面允许用户提供输入，所述输入用于通过提供关于电池组的未来操作的细节来识别所请求的操作，如关于图6的过程220所描述的。在框222处，用户输入路线数据，所述路线数据在不同实施例中包括要在下一段中行进的里程和出发时间。在一个实施例中，用户输入包括目的地、路点（way point）、期望到达时间、期望出发时间等中的一个或多个的路线数据。在任何情况下，控制器134然后根据需要访问一个或多个行程相关联的数据库，以识别路线里程、路点之间的里程、海拔变化、路线的速度/速度分布、天气、典型交通模式等中的一个或多个（框224）。在一些实施例中，行程相关联的数据库存储在存储器136内。在一些实施例中，行程相关联的数据库中的至少一些位于远离车辆的位置。
在框226处，控制器使用传感器套件140获得包括SOC、SOH、当前温度等的电池参数，并且在框228处，控制器134执行基于物理学的模型，同时结合路线数据和电池参数数据。在其中用户已经识别了多个目的地/航路点以及到达/离开时间的实施例中，基于物理学的模型被配置为确定每个段的末尾处的SOC，以及在第一段终止和第二段的开始之间具有正常充电的下一段的开始SOC。
所执行的模型的结果提供系统100的估计，以在不违反任何约束的情况下实现与路线数据相关联的输入路线（框230）。除了SOC和温度约束之外，各种实施例中的约束还包括速度约束、充电时间约束、快速充电约束等。如果没有系统约束，则过程220继续到框232，并使用输入/输出装置144通知用户系统可用于行程。在一些实施例中，在框232处，使在过程220期间产生的热分布对用户可用。在框232处，向用户进一步通知执行所述路线所必需的任何动作（例如，计费）。
在一些实施例中，在框232处产生的数据进一步用于在过程170的框172处识别所请求的操作。作为示例，为了简单起见，使用单个输入，当对过程220的唯一输入是预定的离开时间时，一旦框230处的约束被通过，则在框232处，开始时间作为所请求的升温/冷却操作被传递到过程170。然后，系统在框176处确定用于在预定出发时间将电池控制到标称驱动的最佳温度的最有效方法，诸如通过保持电池温暖，允许在加热之前进行一定量的冷却等。
返回到图6，如果在框230处，不满足所有约束，则系统继续到框234，并使用输入/输出装置144发出警报。在一些实施例中，除了警报之外，控制器134还提供关于如何修改路线以完成期望行程的建议。各种实施例中的这种修改包括：执行一个或多个快速充电、修改到达时间以提供更有效的车辆速度、修改出发时间以允许附加充电等。在一些实施例中，约束包括用于激活热控制系统的SOC下限。因此，发出警报，通知用户温度将由于低SOC而不被控制到最佳温度，并且热控制系统被置于节能模式。
然后，过程220返回到框222，在此用户修改路线数据。这样的修改可以包括修改的授权，包括快速充电授权，修改的路点，修改的到达/离开时间等。然后，过程如上所述继续，直到在框230处没有违反约束。
因此，在一些实施例中，控制器134基于所执行的基于物理学的模型和与行程相关联的数据库向用户提供反馈。在一些实施例中，反馈包括在特定航路点处将需要快速充电以便具有用于下一行程段的足够电力的警告。然后，用户授权快速充电，或者诸如通过延长在特定位置的停留来修改路线。在一些实施例中，控制器134基于基于物理学的模型和从行程相关数据库获得的数据提供用于路线修改的建议，以避免行程期间的一次或多次快速充电。在一些实施例中，控制器134识别剩余的允许快速充电的数量，并控制输入/输出装置144显示可用的剩余快速充电的数量。
在一些实施例中，控制器134提供呈警告形式的反馈，即即使利用一次或多次快速充电，也不能为特定段提供足够的电池功率。在这种情况下，控制器13在一些实施例中识别将使得能够完成行程的修改。这样的修改包括延长特定航路点处的时间、添加新的航路点等。
在在租赁车辆中特别有用的一些实施例中，控制器134提供呈警告形式的反馈，即计划的路线将需要一次或多次快速充电，这将引起一次或多次附加充电。
在一些实施例中，通过使用来自控制器134的输入作为“用户”输入来修改过程220。在某些这样的实施例中，控制器“学习”用户的驾驶习惯。例如，控制器134针对特定日期识别用户通常采取的路径，和/或针对特定路径识别与特定站点相关联的时间。因此，当车辆在已知位置（例如，家、工作、学校、商店等）停止时，控制器134基于先前的历史在框222输入路线数据并执行过程220。例如，当车辆在周日晚上到达家时，控制器识别与前往工作地点相关联的周一的出发时间。如果在框232处所有条件通过，则在一些实施例中的过程还包括向用户警告车辆将为预测事件做好准备。用户可以确认或覆盖事件。如果确认了事件，则控制器继续到过程170。
图7描绘了使用基于物理学的模型的示例性仿真结果的曲线。在模拟期间，将电池等温保持在40℃，直到达到规定的SOC。在该SOC下，将电池单元冷却至20℃，并在剩余充电中等温保持在20℃。
图7的曲线240描绘了电池阴极上副反应损失的总电荷（eld ηsr，以mol/cm2为单位）与电池SOC（正电流）的关系，图7的曲线242描绘了阳极中副反应损失的总电荷（eld ηsr，以mol/cm2为单位）与电池SOC（负电流）的关系，并且曲线244描绘了以秒为单位的充电持续时间与电池SOC的关系。
由于电池在较高温度下的时间越长，电池中的副反应损失的总电荷（mol/cm2）越大，所以通过在较高SOC下转移到较低温度，副反应损失被最小化。图7确定了对于示例性电池单元设计，电池单元保持在40℃下越长，充电持续时间越短。因此，为了减少充电时间，建立可接受的副反应速率，并将其用于识别电池的目标温度（以增加充电速率），直到已经达到与可接受的副反应速率相对应的SOC。然后降低电池/电池单元的目标温度，例如，至20℃，以防止超过副反应损失的最大允许速率。而40℃和20℃是图7的示例的识别温度，在其它实施例中使用其它温度。此外，在一些实施例中，所选择的温度不是仅基于副反应损失来选择的。在这样的实施例中，还使用诸如加热/冷却效率的考虑。
上述系统和方法提供了更精确的细节（由基于物理学的模型或查找表实时通知），其允许电池温度的最佳控制，使得能够实现最佳功率和能量传递，同时最小化电池单元老化。根据上述原理，当期望高功率性能（关于充电或放电）时，根据需要加热（或冷却）最佳控制的电池，只要其将不会使电池老化超过基于期望的电池寿命确定的可接受速率，并且当不需要高功率传输时或当考虑到期望的电池寿命时副反应损失变得太大时，冷却（或允许冷却）最佳控制的电池。
因此，当用户需要快速充电时，例如，在相对较冷的天的电动车辆中，电池组在充电开始时（低到中等充电状态）被主动和/或被动地加热，以便加速充电，然后冷却以降低在充电的最高等级（当引起退化的副反应的驱动力最高时）的老化速率。
所公开的实施例使用阻抗（内部电阻）的实时测量和/或从基于物理学的电池单元性能模型、老化模型和用于预测由于充电和放电引起的电池单元加热的热模型对内部状态（例如，单个电极电势和过电势）的预测来提供自适应控制的电池温度。上述实施例提供了1）使用基于物理学的模型和/或由现场数据知晓的经验模型来识别在所有使用条件期间用于最小电池老化的最佳温度，以及2）使用控制系统以通过使用电池组的加热和冷却，和/或快速循环电流以便使电池组升温（例如，脉冲充电/放电或交流电流/电压）而将电池移动到最佳温度。
因此，所描述的实施例提供了将温度最佳地控制在对电池单元内的根本物理学最关键的点处的能力。这是对先前已知方法的显著改进，先前已知方法依赖于对电池单元性能的更经验性的理解，这需要进行昂贵且通常不够的广泛测试。上述技术的应用包括使用基于物理学的模型来确定作为历史和充电状态的函数的充电的最佳温度，然后最佳地影响温度，包括使用电池电流来在内部加热电池单元（例如，将电池单元设置为放电），在整个充电过程中间歇地改变充电速率，和/或转移能量以运行诸如风扇的辅助功率单元，以便达到在可接受的副反应损失的约束内优化功率/能量传递的目标温度。
应当理解的是，上述和其它特征和功能的变型或其替代方案可以合期望地组合到许多其它不同的系统、应用或方法中。随后，本领域技术人员可以进行各种目前不可预见的或未预料到的替代方案、修改、变型或改进，这些替代方案、修改、变型或改进也旨在涵盖在所附权利要求中。

Claims (20)

1.一种电化学电池系统，包括：
至少一个电化学电池单元；
热控制系统，其可操作地连接到所述至少一个电化学电池单元；
存储器，在所述存储器中存储所述至少一个电化学电池单元的基于物理学的模型，并且在所述存储器中存储程序指令；以及
控制器，其可操作地连接到所述至少一个电化学电池单元、所述热控制系统和所述存储器，所述控制器被配置为执行所述程序指令以：
识别第一所请求的操作；
获得第一生成目标温度，所述第一生成目标温度基于所述基于物理学的模型和所识别的第一所请求的操作；以及
基于所获得的第一目标温度来控制所述热控制系统，同时基于所识别的第一所请求的操作来控制所述至少一个电化学电池单元。
2.根据权利要求1所述的电化学电池系统，其中基于所述基于物理学的模型和所述所识别的第一所请求的操作获得所述第一生成目标温度包括：
使用与所述至少一个电池单元相关联的传感器套件获得所述至少一个电池单元的至少一个电池单元第一参数；
将模型目标温度设置为与所述第一所请求的操作相关联的预定温度；
将模型目标电流设置为与所述第一所请求的操作相关联的最大电流；
使用所述基于物理学的模型、所述模型目标温度和所述模型目标电流，基于所获得的至少一个电池单元第一参数来预测所述至少一个电池单元的第一未来至少一个电池单元第二参数；以及
将所述第一未来至少一个电池单元第二参数与第一阈值进行比较。
3.根据权利要求2所述的电化学电池系统，其中所述控制器还被配置为执行所述程序指令以：
识别第二所请求的操作，所述第二所请求的操作不同于所述第一所请求的操作；
获得第二生成目标温度，所述第二生成目标温度基于所述基于物理学的模型和所识别的第二所请求的操作，所述第二生成目标温度不同于所述第一生成目标温度；以及
基于所获得的第二生成目标温度来控制所述热控制系统，同时基于所识别的第二所请求的操作来控制所述至少一个电化学电池单元。
4.根据权利要求3所述的电化学电池系统，还包括：
利用所述控制器从用户输入/输出装置接收至少一个路线数据；
基于所述至少一个路线数据，利用所述控制器识别第一所需充电操作；以及
将所述第一所需充电操作设置为所述第一所请求的操作。
5.根据权利要求4所述的电化学电池系统，还包括：
利用所述控制器将所述第一所需充电操作识别为快速充电操作；
基于将所述第一所需充电操作识别为所述快速充电操作，控制所述用户输入/输出装置以警告所述用户需要所述快速充电操作；以及
利用所述控制器通过所述输入/输出装置从所述用户接收执行所述快速充电的授权。
6.根据权利要求4所述的电化学电池系统，还包括：
利用所述控制器从至少一个行程相关联的数据库获得与所述至少一个路线数据相关联的里程数据，其中：
所述至少一个路线数据包括行程开始时间；以及
利用所述控制器将所述第一所需充电操作识别为所述快速充电操作包括：使用所获得的里程数据和所述行程开始时间来将所述第一所需充电操作识别为所述快速充电操作。
7.根据权利要求2所述的电化学电池系统，其中基于所述基于物理学的模型和所述所识别的第一所请求的操作获得所述第一生成目标温度还包括：
基于所述模型目标温度生成经修改的模型目标温度；
基于所述模型目标电流生成经修改的模型目标电流；
使用所述基于物理学的模型、所述经修改的模型目标温度和所述经修改的模型目标电流，基于所获得的至少一个电池单元第一参数来预测所述至少一个电池单元的第二未来至少一个电池单元第二参数；
将所述模型目标温度设置为所述经修改的模型目标温度；
将所述模型目标电流设置为所述经修改的模型目标电流；以及
将所述第二未来至少一个电池单元第二参数与第二阈值进行比较。
8.根据权利要求7所述的电化学电池系统，其中所述控制器还被配置为执行所述程序指令以：
识别第二所请求的操作，所述第二所请求的操作不同于所述第一所请求的操作；
获得第二生成目标温度，所述第二生成目标温度基于所述基于物理学的模型和所识别的第二所请求的操作，所述第二生成目标温度不同于所述第一生成目标温度；以及
基于所获得的第二生成目标温度来控制所述热控制系统，同时基于所述所识别的第二所请求的操作来控制所述至少一个电化学电池单元。
9.根据权利要求8所述的电化学电池系统，还包括：
利用所述控制器从用户输入/输出装置接收至少一个路线数据；
基于所述至少一个路线数据，利用所述控制器识别第一所需充电操作；以及
将所述第一所需充电操作设置为所述第一所请求的操作。
10.根据权利要求9所述的电化学电池系统，还包括：
利用所述控制器将所述第一所需充电操作识别为快速充电操作；
基于将第一所需充电操作识别为所述快速充电操作，控制所述用户输入/输出装置警告用户需要所述快速充电操作；以及
利用所述控制器通过所述输入/输出装置从所述用户接收执行所述快速充电的授权。
11.根据权利要求9所述的电化学电池系统，还包括：
利用所述控制器从至少一个行程相关联的数据库获得与所述至少一个路线数据相关联的里程数据，其中：
所述至少一个路线数据包括行程开始时间；以及
利用所述控制器将所述第一所需充电操作识别为快速充电操作包括：使用所获得的里程数据和所述行程开始时间来将所述第一所需充电操作识别为快速充电操作。
12.一种操作电化学电池系统的方法，包括：
通过执行存储在存储器中的程序指令，利用可操作地连接到至少一个电化学电池单元、热控制系统和所述存储器的控制器识别第一所请求的操作；
利用所述控制器获得第一生成目标温度，所述第一生成目标温度基于存储在所述存储器中的基于物理学的模型以及所识别的第一所请求的操作；以及
基于所获得的第一目标温度，利用所述控制器控制所述热控制系统，同时基于所识别的第一所请求的操作，利用所述控制器控制所述至少一个电化学电池单元。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，获得所述第一生成目标温度包括：
使用与所述至少一个电池单元相关联的传感器套件获得所述至少一个电池单元的至少一个电池单元第一参数；
利用所述控制器将模型目标温度设置为与所述第一所请求的操作相关联的预定温度；
利用所述控制器将模型目标电流设置为与所述第一所请求的操作相关联的最大电流；
使用所述基于物理学的模型、所述模型目标温度和所述模型目标电流，基于所获得的至少一个电池单元第一参数来预测所述至少一个电池单元的第一未来至少一个电池单元第二参数；以及
利用所述控制器将所述第一未来至少一个电池单元第二参数与第一阈值进行比较。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
利用所述控制器识别第二所请求的操作，所述第二所请求的操作不同于所述第一所请求的操作；
利用所述控制器获得第二生成目标温度，所述第二生成目标温度基于所述基于物理学的模型和所识别的第二所请求的操作，所述第二生成目标温度不同于所述第一生成目标温度；以及
基于所获得的第二生成目标温度，利用所述控制器控制所述热控制系统，同时基于所识别的第二所请求的操作，控制所述至少一个电化学电池单元。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
利用所述控制器从用户输入/输出装置接收至少一个路线数据；
基于所述至少一个路线数据，利用所述控制器识别第一所需充电操作；以及
将所述第一所需充电操作设置为所述第一所请求的操作。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括：
利用所述控制器将所述第一所需充电操作识别为快速充电操作；
基于将所述第一所需充电操作识别为所述快速充电操作，控制所述用户输入/输出装置警告用户需要所述快速充电操作；以及
利用所述控制器通过所述输入/输出装置从所述用户接收执行所述快速充电的授权。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述至少一个路线数据包括行程开始时间，所述方法还包括：
利用所述控制器从至少一个行程相关联的数据库获得与所述至少一个路线数据相关联的里程数据，并且其中
利用所述控制器将所述第一所需充电操作识别为所述快速充电操作包括：使用所获得的里程数据和所述行程开始时间来将所述第一所需充电操作识别为所述快速充电操作。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，基于所述基于物理学的模型和所识别的第一所请求的操作来获得所述第一生成目标温度还包括：
基于所述模型目标温度生成经修改的模型目标温度；
基于所述模型目标电流生成经修改的模型目标电流；
使用所述基于物理学的模型、所述经修改的模型目标温度和所述经修改的模型目标电流，基于所获得的至少一个电池单元第一参数来预测所述至少一个电池单元的第二未来至少一个电池单元第二参数；
将所述模型目标温度设置为所述经修改的模型目标温度；
将所述模型目标电流设置为所述经修改的模型目标电流；以及
将所述第二未来至少一个电池单元第二参数与第二阈值进行比较。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
利用所述控制器识别第二所请求的操作，所述第二所请求的操作不同于所述第一所请求的操作；
利用所述控制器获得第二生成目标温度，所述第二生成目标温度基于所述基于物理学的模型和所识别的第二所请求的操作，所述第二生成目标温度不同于所述第一生成目标温度；以及
基于所获得的第二生成目标温度，利用所述控制器控制所述热控制系统，同时基于所识别的第二所请求的操作，控制所述至少一个电化学电池单元。
20.根据权利要求19所述的电化学电池系统，还包括：
利用所述控制器从用户输入/输出装置接收至少一个路线数据；
基于所述至少一个路线数据，利用所述控制器识别第一所需充电操作；以及
将所述第一所需充电操作设置为所述第一所请求的操作。
CN202011076163.XA 2019-10-10 2020-10-10 电池温度的基于物理学的控制 Pending CN112652839A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/598037 2019-10-10
US16/598,037 US11515587B2 (en) 2019-10-10 2019-10-10 Physics-based control of battery temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112652839A true CN112652839A (zh) 2021-04-13

Family

ID=75155618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011076163.XA Pending CN112652839A (zh) 2019-10-10 2020-10-10 电池温度的基于物理学的控制

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11515587B2 (zh)
CN (1) CN112652839A (zh)
DE (1) DE102020212579A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11209492B2 (en) * 2019-10-02 2021-12-28 Continental Automotive Systems, Inc. Method and system for determining battery state of health
US11299063B2 (en) * 2020-02-12 2022-04-12 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling electric power flow in a battery system
CN112622693A (zh) * 2020-12-25 2021-04-09 广州橙行智动汽车科技有限公司 一种电池管理方法、装置及车辆
US20220266016A1 (en) * 2021-02-23 2022-08-25 Envoy Medical Corporation Recharge system for implantable battery
WO2023018512A2 (en) * 2021-08-07 2023-02-16 8Me Nova, Llc Systems and methods for improved battery energy storage system thermal management
EP4257415A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-11 Scania CV AB Control device and method for controlling charging of an energy storage device
DE102022208803A1 (de) 2022-08-25 2024-03-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Steuern eines Antriebs- und Bremssystems für ein Elektromotorrad

Family Cites Families (130)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5307000A (en) * 1992-01-22 1994-04-26 Electronic Power Technology, Inc. Method and apparatus for charging, thawing, and formatting a battery
JP3044975B2 (ja) * 1992-12-10 2000-05-22 トヨタ自動車株式会社 電気自動車のバッテリ加温装置
US5795664A (en) * 1995-12-05 1998-08-18 Norand Corporation Rechargeable battery system having intelligent temperature control
US5694023A (en) * 1996-07-10 1997-12-02 Advanced Charger Technology, Inc. Control and termination of a battery charging process
DE69730413T2 (de) * 1996-11-21 2005-09-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Batteriesteuerungssystem und batteriesimulator
US5994878A (en) * 1997-09-30 1999-11-30 Chartec Laboratories A/S Method and apparatus for charging a rechargeable battery
US6737831B2 (en) * 1999-09-01 2004-05-18 Keith S. Champlin Method and apparatus using a circuit model to evaluate cell/battery parameters
US20020120906A1 (en) * 2000-07-17 2002-08-29 Lei Xia Behavioral modeling and analysis of galvanic devices
US7321220B2 (en) * 2003-11-20 2008-01-22 Lg Chem, Ltd. Method for calculating power capability of battery packs using advanced cell model predictive techniques
JP4373909B2 (ja) * 2004-12-28 2009-11-25 本田技研工業株式会社 プラントの温度制御装置
EP1905143A1 (en) * 2005-06-30 2008-04-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and charger for boost charging a chargeable battery on the basis of a physical model
US20070003831A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-04 Fripp Michael L Construction and operation of an oilfield molten salt battery
US8446127B2 (en) * 2005-08-03 2013-05-21 California Institute Of Technology Methods for thermodynamic evaluation of battery state of health
JP4692246B2 (ja) * 2005-11-29 2011-06-01 日産自動車株式会社 二次電池の入出力可能電力推定装置
EP2107625B1 (en) * 2008-04-04 2012-11-14 Sovema S.p.A. Plant for cooling and retitration of conductive solutions
US7883793B2 (en) * 2008-06-30 2011-02-08 Lg Chem, Ltd. Battery module having battery cell assemblies with alignment-coupling features
JP4715881B2 (ja) * 2008-07-25 2011-07-06 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両
KR101532634B1 (ko) * 2008-12-31 2015-07-01 삼성전자주식회사 풀-칩의 결함 메탈라인 검출 방법 및 시스템
US9209495B2 (en) * 2009-03-25 2015-12-08 Lava Energy Systems, Inc. System and method for the thermal management of battery-based energy storage systems
US8148952B2 (en) * 2009-07-14 2012-04-03 GM Global Technology Operations LLC Control strategy for HV battery equalization charge during driving operation in fuel cell hybrid vehicles
FR2949566B1 (fr) * 2009-09-02 2012-03-23 Inst Francais Du Petrole Methode pour simuler le comportement thermique d'un systeme electrochimique
DE102009049589A1 (de) * 2009-10-16 2011-04-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung und/oder Vorhersage der maximalen Leistungsfähigkeit einer Batterie
DE102009046567A1 (de) * 2009-11-10 2011-05-12 SB LiMotive Company Ltd., Suwon Temperierungsverfahren und Batteriesystem
CN102770304B (zh) * 2010-02-22 2015-12-09 丰田自动车株式会社 电力供给控制装置以及信息提供装置
US8729904B2 (en) * 2010-03-15 2014-05-20 Launchpoint Energy And Power Llc Method and system for safe operation of large lithium-ion batteries
US20130093393A1 (en) * 2010-10-05 2013-04-18 Mitsubishi Electric Corporation Charging control apparatus
JP5685885B2 (ja) * 2010-10-21 2015-03-18 株式会社デンソー 車両用電池パック
CN103384929A (zh) * 2010-11-05 2013-11-06 佛罗里达州立大学研究基金有限公司 碱金属-空气液流电池
DE102011007884A1 (de) * 2011-04-21 2012-10-25 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zur Bestimmung eines maximal verfügbaren Konstantstroms einer Batterie
JP5853417B2 (ja) * 2011-05-17 2016-02-09 日産自動車株式会社 電気自動車のバッテリパック構造
FR2975543B1 (fr) * 2011-05-19 2015-01-02 Renault Sa Systeme et procede d'estimation de l'instant de fin de charge d'une batterie
US8190384B2 (en) * 2011-10-27 2012-05-29 Sakti3, Inc. Method and system for operating a battery in a selected application
US8301285B2 (en) * 2011-10-31 2012-10-30 Sakti3, Inc. Computer aided solid state battery design method and manufacture of same using selected combinations of characteristics
US9197089B2 (en) * 2011-11-14 2015-11-24 Auburn University Rapid battery charging method and system
US20130119942A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-16 Research In Motion Limited Method and system for determining a charge rate for a rechargeable battery
WO2013086484A1 (en) * 2011-12-10 2013-06-13 Robert Bosch Gmbh Flow and soc determination using pump measurements
DE102011089962A1 (de) * 2011-12-27 2013-06-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Temperaturregelung von mindestens einem Batterieelement, Batterie sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie
US9040186B2 (en) * 2012-02-15 2015-05-26 GM Global Technology Operations LLC Method and device to measure temperature of a prismatic cell of automotive battery
US9130248B2 (en) * 2012-05-25 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Modeling changes in the state-of-charge open circuit voltage curve by using regressed parameters in a reduced order physics based model
WO2014008278A1 (en) * 2012-07-02 2014-01-09 Robert Bosch Gmbh System and method for fast charging of lithium-ion batteries with improved safety
US8751085B2 (en) * 2012-08-03 2014-06-10 Chrysler Group Llc Method and system for battery charging and thermal management control in electrified vehicles
JP5707369B2 (ja) * 2012-08-17 2015-04-30 株式会社東芝 充電管理システム
DE102012107995A1 (de) * 2012-08-29 2014-03-06 Denso Corporation Verfahren zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit einer Akkumulator-Einheit eines Fahrzeugs
US9728990B2 (en) * 2012-10-31 2017-08-08 Tesla, Inc. Fast charge mode for extended trip
US9377512B2 (en) * 2013-05-08 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Battery state estimator combining electrochemical solid-state concentration model with empirical equivalent-circuit model
WO2015105923A1 (en) * 2014-01-07 2015-07-16 Utah State University Battery control
US9878631B2 (en) * 2014-02-25 2018-01-30 Elwha Llc System and method for predictive control of an energy storage system for a vehicle
US9448083B2 (en) * 2014-02-25 2016-09-20 Ford Global Technologies, Llc Method and apparatus for providing a navigation route with recommended charging
WO2015147977A1 (en) * 2014-03-24 2015-10-01 General Electric Company Battery cell health monitoring using eddy currents
WO2015153770A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 The Regents Of The University Of Michigan Real-time battery thermal management for electric vehicles
US9553465B2 (en) * 2014-04-21 2017-01-24 Palo Alto Research Center Incorporated Battery management based on internal optical sensing
US9851407B2 (en) * 2014-05-02 2017-12-26 Icc-Nexergy, Inc. Self heating heater
US10830821B2 (en) * 2014-05-05 2020-11-10 Apple Inc. Methods and apparatus for battery power and energy availability prediction
US10552923B2 (en) * 2014-05-08 2020-02-04 Honda Motor Co., Ltd. Electric vehicle charging control system
US9312722B2 (en) * 2014-05-09 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc System and method for battery power management
EP3186652B1 (en) * 2014-08-29 2021-07-14 The Regents Of The University Of Michigan Bulk force in a battery pack and its application to state of charge estimation
US10007284B2 (en) * 2014-10-06 2018-06-26 Lincoln Global, Inc. Scalable variable energy power source
EP3010112A1 (en) * 2014-10-14 2016-04-20 Pace Plc Method and system for charging a battery
EP3017993B1 (en) * 2014-11-07 2021-04-21 Volvo Car Corporation Power and current estimation for batteries
US10547184B2 (en) * 2015-02-18 2020-01-28 The Boeing Company System and method for battery management
US9727671B2 (en) * 2015-02-26 2017-08-08 General Electric Company Method, system, and program storage device for automating prognostics for physical assets
WO2016145374A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 University Of Washington Electrochemical cell diagnostic systems and methods using second order and higher harmonic components
US10333322B2 (en) * 2015-03-24 2019-06-25 Horizon Hobby, LLC Systems and methods for battery charger with safety component
GB2537406B (en) * 2015-04-16 2017-10-18 Oxis Energy Ltd Method and apparatus for determining the state of health and state of charge of lithium sulfur batteries
US9893542B2 (en) * 2015-06-04 2018-02-13 Google Llc Systems and methods for battery charging
KR102667239B1 (ko) * 2015-07-27 2024-05-17 삼성전자주식회사 열 관리를 위한 배터리 시스템 및 방법
CN105160428B (zh) * 2015-08-19 2018-04-06 天津大学 高速公路电动汽车快速充电站的规划方法
JP6532401B2 (ja) * 2015-12-28 2019-06-19 株式会社日立製作所 蓄電システムおよび蓄電システムの制御方法
US10224579B2 (en) * 2015-12-31 2019-03-05 Robert Bosch Gmbh Evaluating capacity fade in dual insertion batteries using potential and temperature measurements
US10165914B2 (en) * 2016-01-08 2019-01-01 Omachron Intellectual Property Inc. Hand carryable surface cleaning apparatus
US10686321B2 (en) * 2016-01-29 2020-06-16 Robert Bosch Gmbh Secondary battery management
US10243385B2 (en) * 2016-01-29 2019-03-26 Robert Bosch Gmbh Secondary battery management system
US10263447B2 (en) * 2016-01-29 2019-04-16 Robert Bosch Gmbh Secondary battery management system
KR20170092984A (ko) * 2016-02-04 2017-08-14 삼성전자주식회사 배터리 관리 장치 및 방법
US10354026B2 (en) * 2016-02-16 2019-07-16 Dassault Systemes Simulia Corp. System and method for the generation and use of an electro-thermal battery model
US9960625B2 (en) * 2016-03-31 2018-05-01 Robert Bosch Gmbh Battery management system with multiple observers
US10447054B2 (en) * 2016-05-20 2019-10-15 Robert Bosch Gmbh Staircase charging
US9921272B2 (en) * 2016-05-23 2018-03-20 Lg Chem, Ltd. System for determining a discharge power limit value and a charge power limit value of a battery cell
US10931124B2 (en) * 2016-07-06 2021-02-23 Apple Inc. Battery preconditioning for charging
US10447046B2 (en) * 2016-09-22 2019-10-15 Robert Bosch Gmbh Secondary battery management system with remote parameter estimation
US10183590B2 (en) * 2016-09-23 2019-01-22 Faraday&Future Inc. Electric vehicle battery monitoring system
CN115472995A (zh) * 2016-12-27 2022-12-13 三菱化学株式会社 分隔构件、电池组和电池组的传热控制方法
KR102066703B1 (ko) * 2017-01-24 2020-01-15 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치 및 방법
JP6624114B2 (ja) * 2017-02-21 2019-12-25 トヨタ自動車株式会社 充放電システム用サーバ及び充放電システム
CN107145628B (zh) * 2017-03-31 2020-09-11 中南大学 基于电化学-热耦合模型的预测锂电池循环寿命的方法
US20180292465A1 (en) * 2017-04-07 2018-10-11 Board Of Regents, The University Of Texas System Systems and methods for degradation analysis
KR20180121105A (ko) * 2017-04-28 2018-11-07 현대자동차주식회사 스마트그리드용 전기자동차의 양방향 충방전 방법 및 장치
US20180331404A1 (en) * 2017-05-12 2018-11-15 Valin Corporation Systems and methods for solar power vapor recovery
JP2018207683A (ja) * 2017-06-05 2018-12-27 本田技研工業株式会社 電動車両及びその報知システム
CN107356879B (zh) * 2017-07-05 2019-09-24 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种基于多物理场的电池健康状态检测与评估方法及装备系统
US10312699B2 (en) * 2017-07-31 2019-06-04 Robert Bosch Gmbh Method and system for estimating battery open cell voltage, state of charge, and state of health during operation of the battery
US10539621B2 (en) * 2017-08-02 2020-01-21 Total Solar International Method and apparatus for identifying a battery model
US20190089023A1 (en) * 2017-09-15 2019-03-21 Dyson Technology Limited Energy storage system
EP3729594A4 (en) * 2017-12-22 2021-10-13 Electra Vehicles, Inc. SYSTEM AND METHOD FOR DESIGNING AND CONTROL OF A DUAL ENERGY STORAGE SYSTEM
US11014466B2 (en) * 2018-01-12 2021-05-25 Johnson Controls Technology Company Building energy optimization system with battery powered vehicle cost optimization
US11447105B2 (en) * 2018-03-29 2022-09-20 Gogoro Inc. Systems and methods for managing batteries in a battery exchange station
KR102650965B1 (ko) * 2018-04-23 2024-03-25 삼성에스디아이 주식회사 배터리 상태 추정 방법
US11355824B2 (en) * 2018-05-11 2022-06-07 The Regents Of The University Of Michigan Detection of an internal short circuit in a battery
US10903534B2 (en) * 2018-06-05 2021-01-26 International Business Machines Corporation Battery pack capacity optimization via self-regulation of cell temperature
US10800287B2 (en) * 2018-08-17 2020-10-13 GM Global Technology Operations LLC Vehicle rechargeable energy storage system and method of preconditioning the rechargeable energy storage system
US11283103B2 (en) * 2018-10-26 2022-03-22 Hyundai Motor Company System and method for rapid charging lithium ion battery
GB2578738B (en) * 2018-11-05 2020-12-09 Xerotech Ltd Thermal management system for a battery
US11243258B2 (en) * 2018-11-13 2022-02-08 Robert Bosch Gmbh Method for approximating algorithms for fast charging li-ion batteries based on electrochemical battery models
CN110970688B (zh) * 2018-11-30 2020-12-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池加热系统和方法
US20200180465A1 (en) * 2018-12-07 2020-06-11 Ohmenergy Limited System and method for controlling charging of an electric energy storage system of an electric vehicle
US10471847B1 (en) * 2018-12-14 2019-11-12 Sf Motors, Inc. Multi-particle reduced order Li-ion battery controller
US10481623B1 (en) * 2018-12-17 2019-11-19 Chongqing Jinkang New Energy Automobile Co., Ltd. Optimizing a temperature profile in a thermal management system of an electric vehicle
EP3705953B1 (en) * 2019-03-06 2023-08-30 Robert Bosch GmbH Control of a physical system based on inferred state
US10953726B2 (en) * 2019-04-23 2021-03-23 GM Global Technology Operations LLC Battery thermal management
US11152653B2 (en) * 2019-04-23 2021-10-19 GM Global Technology Operations LLC Battery thermal management
US10829004B1 (en) * 2019-05-15 2020-11-10 Sf Motors, Inc. Continuous derating fast charging method based on multiple particle reduced order model
US20200376927A1 (en) * 2019-05-31 2020-12-03 Nio Usa, Inc. Artificial intelligence in conditioning or thermal management of electrified powertrain
US11287481B2 (en) * 2019-06-05 2022-03-29 Xilectric, Inc. Methods and algorithms of cyclic coulometry
US10705152B1 (en) * 2019-06-05 2020-07-07 Xilectric, Inc. Systems and apparatus of cyclic coulometry
CN110427639B (zh) * 2019-06-10 2022-09-13 广东工业大学 基于双尺度流形学习的锂离子电池热过程时空建模方法
US11287479B2 (en) * 2019-07-23 2022-03-29 Chongqing Jinkang Powertrain New Energy Co., Ltd. Control-oriented physics-based calendar life model for lithium ion cells
US11248912B2 (en) * 2019-08-07 2022-02-15 Ford Global Technologies, Llc System and methods for simulations of vehicle-based item delivery
US11201489B2 (en) * 2019-08-21 2021-12-14 Robert Bosch Gmbh System and method for fast charging of lithium-ion batteries
US20210173012A1 (en) * 2019-12-04 2021-06-10 Robert Bosch Gmbh Method and system for estimation of open circuit voltage of a battery cell
CN111025172B (zh) * 2019-12-31 2022-03-01 国联汽车动力电池研究院有限责任公司 一种实现锂离子电池充放电最大允许功率快速测量的方法
US11313912B2 (en) * 2020-01-28 2022-04-26 Karma Automotive Llc Battery power limits estimation based on RC model
WO2021182849A1 (en) * 2020-03-10 2021-09-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods and electronic devices for obtaining information on a battery pack
JP7379249B2 (ja) * 2020-03-27 2023-11-14 本田技研工業株式会社 制御装置、管理サーバ、制御方法、およびプログラム
US20210336464A1 (en) * 2020-04-28 2021-10-28 Intel Corporation Inference based fast charging
CN111595485B (zh) * 2020-05-07 2022-03-04 广东工业大学 一种基于降阶模型的锂离子电池在线温度分布观测器设计方法
WO2021226505A1 (en) * 2020-05-07 2021-11-11 Zitara Technologies, Inc. Battery analysis system and method
US20210384559A1 (en) * 2020-06-09 2021-12-09 A123 Systems Llc Predictive thermal models for current and power capability estimation
US11420527B2 (en) * 2020-06-19 2022-08-23 Standard Engery Inc. Electric vehicle charging system with battery temperature control
US11959968B2 (en) * 2020-09-10 2024-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system with battery management
JP7413971B2 (ja) * 2020-10-14 2024-01-16 トヨタ自動車株式会社 サーバ、充電システムおよびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US20210111446A1 (en) 2021-04-15
US11515587B2 (en) 2022-11-29
DE102020212579A1 (de) 2021-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11515587B2 (en) Physics-based control of battery temperature
US20230406109A1 (en) Predictive model for estimating battery states
KR101998069B1 (ko) 전기자동차용 배터리의 열화 발생을 저감하면서 고속충전과 최대방전을 수행하기 위한 방법 및 그 장치
US9774204B2 (en) Electrically rechargeable, dual chemistry, battery system for use in plug-in or hybrid electric vehicles
CN107000599B (zh) 电池组系统的冷却策略
US9153991B2 (en) System and method for fast charging of lithium-ion batteries with improved safety
US10675983B2 (en) Method and arrangement for determining a value of the state of energy of a battery in a vehicle
US9358899B2 (en) Method for revitalizing and increasing lithium ion battery capacity
US9678165B2 (en) Apparatus for estimating depth of discharge (DOD) of secondary battery
US7755329B2 (en) Battery charging time optimization system based on battery temperature, cooling system power demand, and availability of surplus external power
US10011185B2 (en) Method for battery management and battery management system
US10873201B2 (en) Battery management apparatus and method for protecting a lithium iron phosphate cell from over-voltage using the same
US9705340B2 (en) Method and system for managing the electric charges of battery cells
US10137797B2 (en) Battery state of charge estimation based on current pulse duration
US20170166078A1 (en) Battery charge equalization system
CN108528234B (zh) 一种燃料电池保护系统及其充电方法
US9914368B1 (en) Thermal management system for a hybrid vehicle
EP3188342A1 (en) Smart charging system for electric vehicle battery packs
Liu et al. Investigating the electrothermal behavior of evtol batteries in urban air mobility applications
US20220161682A1 (en) A method for management of an energy storage system of a vehicle
CN112829636A (zh) 使用统计分析来平衡牵引电池的电池单元
US20230299376A1 (en) Secondary battery system, controller and control method for secondary battery system, and non-transitory computer readable medium storing program for secondary battery system controller
EP4257415A1 (en) Control device and method for controlling charging of an energy storage device
WO2023245572A1 (zh) 用电装置及其电池的充电方法、装置及介质
EP3992650A1 (en) Apparatus and method for calculating battery power

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination