DE102013108198B4

DE102013108198B4 - Verfahren zum Ausführen eines Zellausgleichs eines Batteriesystems basierend auf Kapazitätswerten

Info

Publication number: DE102013108198B4
Application number: DE102013108198.3A
Authority: DE
Inventors: Sascha Schaefer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: US20140114594A1; DE102013108198A1; CN103779619A; US9379416B2; CN103779619B

Abstract

Ein Verfahren zum Berechnen einer auszugleichenden Ladung für Zellen in einer Vielzellenbatterie umfassend:- Bestimmen eines Zielentladungsladezustandes für die Zellen in der Batterie;- Empfangen einer korrespondierenden Menge von Ladekapazitäten und einer korrespondierenden Menge von tatsächlichen Ladungen für eine Menge von Zellen in der Batterie;- Bestimmen einer korrespondierenden Menge von Zielentladungsladungen und einer korrespondierenden Menge von verwendbaren Ladungen für die Menge von Zellen, wobei die Zielentladungsladung unter Verwendung der korrespondierenden Ladekapazität bestimmt wird und die verwendbare Ladung unter Verwendung der korrespondierenden tatsächlichen Ladung und der korrespondierenden Zielentladungsladung bestimmt wird;- Bestimmen einer Ladevorspannung unter Verwendung der Menge von verwendbaren Ladungen; und- Berechnen einer korrespondierenden Menge von auszugleichenden Ladungen von der Menge von verwendbaren Ladungen und der Ladevorspannung für die Menge von Zellen, wobei das Bestimmen des Betrags an auszugleichender Ladung die Verwendung der Gleichung umfasst:Qi,CB=Qi,actual−Qi,goal−QBias'wobei, Qi,CBdie auszugleichende Ladung, oder Ausgleichsladung für Zelle i ist, Qi,actualder tatsächliche Ladungsinhalt ist, den die einzelne Zelle i gegenwärtig hält, Qi,goaldie Zielentladungsladung für eine einzelne Zelle i ist und QBias' der Ladungsbetrag ist, der während des Betriebs verwendet werden kann, bevor die Zelle mit der kleinsten verwendbaren Ladung die Zielentladungsladung erreicht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Steigern der in einer Batterie gespeicherten Ladung und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Bestimmen des verwendbaren Betrags an Ladung, um einzelne Batteriezellen auszugleichen, um die verwendbare Ladung der Batterie zu optimieren.
Diskussion des Standes der Technik
Reine Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge, beispielsweise Batterieelektrofahrzeuge, Reichweiten verlängerte Elektro-Fahrzeuge, Hybridelektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge und Brennstoffzellen-Hybridelektrofahrzeuge werden zunehmend attraktiv. Ein reines Elektrofahrzeug wird gelegentlich die Leistung, aus einem Wechselstromnetz aufnehmen, um die Batterie zu laden und die Batterie wird entladen, wenn das Fahrzeug gefahren wird. Hybridelektrofahrzeuge kombinieren im Allgemeinen ein wiederaufladbares Batteriesystem mit der Leistung, die von einer Leistungsquelle, beispielsweise einer internen Verbrennungskraftmaschine oder einem Brennstoffzellensystem, geliefert wird.
Das Batteriesystem kann auf verschiedenen Chemiearten, wozu Lithium-Ionen, Nickelmetallhydrid, Bleisäure etc. gehören, basieren. In Abhängigkeit von den Batteriecharakteristiken sollte ein Regelsystem dafür sorgen, dass die Ladung einer Zelle nicht unter einen Tiefentladungswert oder einen Überladungswert tritt. Ein Batterieingenieur nimmt die Leistungsfähigkeit, die Lebensdauer und die Sicherheit in Betracht, wenn er die Tiefentladung und den Überladegrenzwert ansetzt. Die Tiefentladung und der Überladegrenzwert stehen typischerweise mit dem Ladezustand (SOC) und der Spannung in Beziehung.
Aufgrund von Streuungen bei der Herstellung, einzelner Batteriezell-Kapazitäten, des Entladewiderstands und anderer Werte variiert die Streuung in der Kapazität bei jeder einzelnen Batteriezelle, um die elektrische Ladung zu halten. Darüber hinaus variiert auch die Zellenkapazität, die gegenwärtig verwendet wird, aufgrund der Reihenschaltung der Zellen in dem Batteriepack oder dem Modul. Bei einer Reihenschaltung von Zellen lädt der elektrische Strom und entlädt der elektrische Strom alle Zellen gleichzeitig. Dies führt dazu, dass die Zelle mit dem niedrigsten Betrag an Ladung die verwendbare Ladung des Batteriesystems bestimmt, wobei die verwendbare Ladung in anderen Zellen des Batteriesystems gesperrt wird.
Einige Batteriesysteme nehmen den Ansatz, eine zusätzliche Ladung aus den anderen Zellen durch Umverteilen der Ladung zwischen den Zellen ausgehend von der einen Zellspannung, zu erhalten. Eine Verbesserung über das Verwenden einer Spannung beinhaltet das Bestimmen der momentanen elektrischen Speicherkapazität und eines Ladezustands (SOC) der Zellen in einem Vielzellenbatteriesystem.
Es besteht ein Bedürfnis für einen Algorithmus, der genau die Ladung, die ausgeglichen werden soll, bestimmen kann, die als zusätzliche Ladung an die anderen Zellen verteilt werden kann (ausgeglichen werden kann), so dass die Batterie die maximal verwendbare Ladung liefern kann und keine Ladung in Zellen übrig bleibt, sobald die erste Zelle unter den Tiefentladungswert fällt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Einklang mit den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen des Betrags an Ladung, der notwendig ist, um Zellen in einer Vielzellenbatterie auszugleichen, offenbart. Das Verfahren bestimmt einen Zielentladungsladezustand (SOC) für die Batteriezellen. Das Verfahren bestimmt eine korrespondierende Menge von Ladungskapazitäten und tatsächlichen Ladungen für eine Menge von Zellen. Das Verfahren bestimmt eine korrespondierende Menge von Zielentladungsladungen und verwendbaren Ladungen für die Menge von Zellen, wobei die Zielentladungsladung unter Verwendung der korrespondierenden Ladekapazität und eines Zielentladungsladezustands berechnet wird und die verwendbare Ladung unter Verwendung der korrespondierenden tatsächlichen Ladung und der Zielentladungsladung berechnet wird. Das Verfahren bestimmt eine Ladungsvorspannung unter Verwendung der Menge der verwendbaren Ladungen. Das Verfahren bestimmt eine korrespondierende Menge von auszugleichenden Ladungen aus der Menge der verwendbaren Ladungen und der Ladungsvorspannung für die Menge von Zellen.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlich.
Figurenliste

1 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein Hybridfahrzeug mit einer Batterie und einer Hauptantriebsquelle;
2 ist ein beispielhaftes Flussdiagramm für einen Ladeausgleichsalgorithmus;
3 ist ein Graph, der die Kapazität, die tatsächliche Ladung und die Ladung bei einem Zielentladungsladungswert für jede Zelle einer Vielzellenbatterie zeigt; und
4 ist ein Graph, der den Betrag an Ladung zeigt, um die Vielzellenbatterie aus der 3 auszugleichen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Verfahren zum Bestimmen des Betrags an Ladung zum Ausgleichen einzelner Zellen einer Batterie gerichtet ist, ist rein beispielhafter Natur und in keiner Weise dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen einzuschränken. Und beispielsweise findet die Erfindung eine besondere Anwendung bei einer Vielzellenbatterie in einem reinen Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug. Fachleute können jedoch leicht erkennen, dass das Bestimmen des Betrags an Ladung, um einzelne Batteriezellen auszugleichen außerhalb von Fahrzeuganwendungen eine Anwendung haben wird.
1 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein Hybridfahrzeug 10 mit einem Vielzellenbatteriepack 12 und einer Hauptantriebsquelle 14. Das Fahrzeug 10 beinhaltet ein Steuergerät 16, das dazu gedacht ist, um alle Steuermodule und Geräte darzustellen, die für den korrekten Betrieb notwendig sind und für die Regelung der Leistung, die von dem Vielzellenbatteriepack 12 und der Antriebsquelle 14 bereitgestellt wird, um das Fahrzeug 10 anzutreiben, den Vielzellenbatteriepack 12 mit der Antriebsquelle 14 wiederaufzuladen und den Ladezustand und die Ladekapazität der Zellen, wie obenerwähnt, zu bestimmen. Die Antriebsquelle 14 kann ein Generator sein, der mit einer internen Verbrennungskraftmaschine, einer Brennstoffzelle oder einem elektrischen Strom aus einem Wechselstromnetz gekoppelt ist. In einer Ausführungsform kann das Steuergerät 16 ein Fahrzeugintegritätssteuermodul beinhalten, das eines oder mehrere untergeordnete Steuermodule, beispielsweise aber nicht darauf eingeschränkt, einen Vielzellenbatteriekontroller beinhaltet. Fachleute verstehen, dass die spezifische Konfiguration des in der 1 gezeigten Fahrzeugs 10 nur der Anschauung dient und eine von vielen Konfigurationen darstellt, die verwendet werden können, um den hier offenbarten Algorithmus zu implementieren.
In einem Betrieb des Algorithmus, der in dem Steuergerät 16 implementiert werden kann, bestimmt der Algorithmus die Zellenladung, die ausgeglichen werden muss, welche eine extra Ladung in jeder Zelle oberhalb eines optimalen Ladewerts für die Menge von Batteriezellen ist, und das Verfahren startet damit, dass der Algorithmus die Kapazität für jede Zelle zum Halten einer Ladung und des tatsächlichen Betras der Ladung, die sich gegenwärtig in dieser Zelle befindet, bestimmt. Unter Verwendung eines vorbestimmten Zielentladungsladezustands, SOC, berechnet der Algorithmus für jede Zelle die Zielentladungsladung, die einen Wert darstellt, bei welchem die Batteriezelle als vollständig entladen betrachtet wird. Der Algorithmus bestimmt den Betrag an verwendbarer Ladung pro Zelle durch Hernehmen des gegenwärtigen tatsächlichen Ladeinhalts und durch Subtrahieren des Zielentladungsladungsinhalts. Letztendlich bestimmt der Algorithmus die Zelle mit der kleinsten verwendbaren Ladung und subtrahiert dies von all den verwendbaren Ladungen der anderen Zellen, um die Ladung der Zelle zum Ausgleichen zu bekommen. Die Ladung zum Ausgleichen ist die Extraladung, die in einer Batterie zurückgelassen werden würde, sobald die Zelle mit der kleinsten verwendbaren Ladung ihren Zielentladungsladungswert erreicht.
2 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm 18 für den oben diskutierten Algorithmus. Der Algorithmus startet im Kasten 20 und im Kasten 22 wird ein Zielentladungsladungszustand (SOC) ausgehend von dem Batteriedesign eingestellt. Danach erhält der Algorithmus im Kasten 24 eine Information über die Kapazität jeder Batteriezelle, um die Ladung zu halten und den gegenwärtigen tatsächlichen Zellenladezustand zu erhalten. Mit all diesen Kapazitäten und tatsächlichen Ladezuständen geht der Algorithmus zum Kasten 26 über, wobei die Zielentladungsladung und die tatsächliche Ladung für jede Zelle berechnet wird. Die Zielentladungsladung wird unter Verwendung des Ladezustands und der Kapazität der Zelle bestimmt. Die verwendbare Ladung oder die um Arbeit auszuführen verfügbare Ladung wird unter Verwendung der tatsächlichen Ladung und des Zielentladungsladungswerts bestimmt. Mit den Zielentladungsladungen und den verwendbaren Ladungen bestimmt der Algorithmus im Kasten 28 eine Ladungsvorspannung, die der Algorithmus im Kasten 30 dazu verwendet, um zu bestimmen, wie viel Extraladung jede Zelle aufweist, die eliminiert werden kann, d.h. Ladung zum Ausgleichen, um die Batterie in einen optimalen Ladezustand zu versetzen. Danach liefert die Batterie im Kasten 32 eine Leistung zusammen unter Verwendung von Ausgleichsschaltungen. Jede Zelle kann eine Ausgleichsschaltung aufweisen, die einen zusätzlichen elektrischen Pfad bereitstellt, der parallel zu einer Batteriezelle verläuft. Die Ausgleichschaltung besitzt einen definierten Widerstand und dieser Pfad kann individuell von dem Algorithmus angeschaltet oder abgeschaltet werden. Der Ausgleichsalgorithmus verwendet die Ausgleichsladung, um das Entladen der Zellen zu steuern, um die Batteriezellen näher an einen optimalen Ladezustand zu führen. Wenn die Anforderung für Arbeit von der Batterie abgeschlossen ist, kann die Batterie im Kasten 34 aufgeladen werden. Die Batterie kann damit im Kasten 34 fortfahren, aufgeladen zu werden, solange bis eine Nachfrage für eine Batterieleistung auftritt oder bis die Batterie einen Aufladeabbruchszustand erreicht, welche ein Punkt ist, bei dem der Algorithmus wieder Kapazität und den tatsächlichen Ladezustand im Kasten 24 misst und dann wie oben erwähnt fortfährt.
Im Detail bestimmt der Algorithmus zuerst den tatsächlichen Ladungsinhalt, beispielsweise nach dem Laden. Dort kann die tatsächliche Ladung unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: $Q_{i,actual} = Ci * {SOC}_{i,actual},$
wobei
Q_i,actual der tatsächliche Ladezustand ist, den die individuelle Zelle i gegenwärtig hält,
Ci die Kapazität der Zelle i ist, um Ladung zu halten, und SOC_i,actual der Ladezustand von einer Zelle i ist, der in Prozent ausgedrückt wird.
Die tatsächliche Ladung kann unter Verwendung von Messungen der tatsächlichen Batteriezellen berechnet werden. Beispielsweise kann die Spannung gemessen werden und dazu verwendet werden, um den Ladezustand zu bestimmen, wenn sich die Batterie im Gleichgewichtszustand befindet, und der Ladezustand zusammen mit der Ladekapazität die tatsächliche Ladung bestimmt. Ein anderer Ansatz könnte davon ausgehen, dass Kenntnis über den Betrag an Ladung bei einem gewissen Betriebspunkt der Batterie vorliegt und die Ladung, die in die Batterie und aus der Batterie und ihren Zellen fließt, gemessen wird. Aus dieser Information könnte die tatsächliche Ladung in den Batteriezellen bestimmt werden.
Um das meiste an Energie aus dem Batteriesystem zu bekommen, sollten all diejenigen Zellen bei einem gewissen Zeitpunkt aufgehört haben, sich zu entladen, sodass alle Zellen miteinander den vorgegebenen Zielentladungsladungswert erreichen. Wenn jede Zelle ihren Zielentladungsladungswert gleichzeitig erhält, würde keine Ladung in irgendeiner Zelle verbleiben und dies wäre eine optimale Entladung unter Aufladung der Zellen, sodass das Entladen fortfahren würde und die Zielentladungsladung würde gleichzeitig erreicht werden, was bedeuten würde, dass alle Zellenladungen sich in einem optimierten ausgeglichenen Zustand befinden würden.
Die Ladekapazität kann dann in jeder beliebigen Art und Weise bestimmt werden. Ein Beispiel für das Messen einer Ladekapazität kann in der US-Patentanmeldung Seriennummer 13/107,171, angemeldet am 13. Mai 2011 mit dem Titel „Systeme und Verfahren zum Bestimmen von Zellenkapazitätswerten in einem Vielzellenbatteriepack“, eingetragen auf den Anmelder dieser Patentanmeldung und hiermit durch Bezugnahme inkorporiert, gefunden werden, welches ein System zum Bestimmen einer Zellenkapazität eines Batteriepacks eines Fahrzeuges offenbart.
Die Zielentladungsladung bei dem Zielentladungsladezustand wird bestimmt wie folgt: $Q_{i,goal} = C_{i} * {SOC}_{goal},$
wobei,
Q_i,goal die Zielentladungsladung für eine beliebige Zelle i ist und
SOC_goal der Zielentladungsladezustand von allen Zellen in dem Batteriesystem ist, der in Prozent ausgedrückt wird.
Der SOC_goal ist das Designziel dafür, wie viel Ladung in der Zelle zurückbleiben sollte, wenn die Zelle als entladen betrachtet wird, was als Ladezustandszielentladungsladung bekannt ist. Die Chemie der Zelle und andere Designfaktoren bestimmen den Ladezustand für die Zielentladung, SOC_goal. Die Zielentladungsladung Q_i,goal ist wahrscheinlich für jede Zelle unterschiedlich, da jede Zelle eine unterschiedliche Ladungskapazität C_i aufweisen kann.
Letztendlich bestimmt der Algorithmus den Betrag an Ladung, der auszugleichen ist, was bedeutet, den Betrag an Ladung, der aus den Zellen für die Batterie entfernt werden muss, um in einen optimierten ausgeglichenen Zustand zu gelangen, wobei bei fortschreitendem Entladen dann alle Zellen ihren Zielentladungsladungszustand Q_i,goal zum selben Zeitpunkt erreichen würden. Die verwendbare Ladung in einer Zelle ist die tatsächliche Ladung minus der Zielentladungsladung. Der Betrag der Ladung, um ausgeglichen zu werden, kann berechnet werden, wie folgt: $Qi,CB = Qi,actual - Qi,goal - QBias'$
wobei,
Q_i,CB die auszugleichende Ladung, oder Ausgleichsladung, welche der Betrag der Ladung ist, welche von der Zelle i abzuleiten ist, um einen optimierten ausgeglichen Zustand zu erreichen, und
Q_Bias ist der Betrag der Ladung, welcher während des Betriebs genutzt wird, bevor die Zelle ihre kleinste nutzbare Ladung Q_i,goal erreicht.
Die Ladungsvorspannung kann unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden: $QBias = min (Qi,actual - Qi,goal)$
wobei die Ladungsvorspannung, Q_Bias die nutzbare Ladung der Zelle mit der kleinsten nutzbaren Ladung ist.
3 und 4 liefern ein Beispiel für das Anwenden des Algorithmus auf einen Vielzellenbatteriepack mit zwölf Zellen.
3 ist ein Graph 40, der eine Ladekapazität 46, die aktuelle Ladung 48 und eine Zielentladungsladung 50 für jede Zelle eines Vielzellenbatteriepacks zeigt. Die Ladekapazität 46 zeigt an, wie viel Ladung die Zelle halten kann. Die tatsächliche Ladung 48 zeigt an, wie viel tatsächliche Ladung die Zelle gegenwärtig hält. Die Zielentladungsladung 50 ist der Ladewert, bei welchem das Steuergerät 16 annehmen würde, dass die Zelle entladen ist und nicht länger Leistung abgeben könnte. In dem Graphen 40 zeigt die horizontale Achse 42 den Zellidentifizierer, der von 1 - 12 reicht und die vertikale Achse 44 stellt die elektrische Ladung, die in Amperestunden gemessen wird, und von 0 - 50 Amperestunden reicht, dar.
4 ist ein Graph 60, der für jede Zelle den Betrag an Ladung zum Ausgleichen 66 zeigt. Zelle #1 hält die maximale Ladung, um alle Zellen auszugleichen. In diesem Fall ist die Zelle #2 die begrenzende Zelle, die den kleinsten Betrag an verwendbarer Ladung besitzt, so dass dies als Ladevorspannung in der Gleichung 4 verwendet wird. Die Zelle mit dem kleinsten Betrag an Ladung für den Ausgleich, ist die Zelle #2, welche keine Ladung zum Ausgleichen aufweist. Die Zelle mit dem zweitniedrigsten Betrag an Ladung zum Ausgleichen ist die Zelle #10.
Mit den auszugleichenden bekannten Ladungen kann die Batteriesteuerung, die vom Steuergerät 16 geliefert wird, die Ausgleichsschaltungen steuern, um die Ladung der Zellen in der Batterie 12 in einen ausgeglichenen Zustand zu überführen und zu optimieren. Die optimale Bedingung für die Batterie 12 ist es, wenn die auszugleichende Ladung Null ist, so dass alle Zellen die Zielentladungsladung zur gleichen Zeit erreichen würden. In Kenntnis der auszugleichenden Ladung kann die Batterie 12 die Ladung umverteilen, wenn die Batterie 12 im Ruhezustand ist oder wenn die Batterie 12 Leistung abgibt.
Moderne Batteriesteuersysteme können verschiedene Aspekte der Zellen in einem Vielzellenbatteriepack steuern. Beispielsweise kann das Steuergerät 16 eine jeweilige Ausgleichsschaltung für jede Batteriezelle aktivieren. Unter Verwendung dieser Architektur und in Kenntnis der auszugleichenden Ladung können die Ausgleichsschaltungen ausgehend von der auszugleichenden Ladung betätigt werden. Unter Kenntnis des Widerstands der Ausgleichsschaltungen und der Zellspannung und durch Regeln der Zeitdauer wird die Schaltung ausgehend von der auszugleichenden Ladung betätigt, so dass der Ausgleich der Ladung unter den Zellen in geeigneter Weise eingestellt werden kann.
Ein Ansatz zum Ausgleichen der Ladung wird während des Entladens oder während die Batterie im Ruhezustand ist, ausgeführt. Die Ausgleichsschaltungen werden für die Zellen betätigt, die eine Ladung zum Ausgleichen besitzen. Durch Anschalten der Ausgleichsschaltungen fließt ein Strom von dem positiven Anschluss zu dem negativem Anschluss der Zelle. Dieser Strom wird basierend auf der gemessenen Zellspannung und des bekannten Ausgleichswiderstands eingestellt. Durch Integrieren dieses Stroms mit der Zeit wird die auszugleichende Ladung für eine Zelle um einen bekannten Betrag reduziert. Die Ausgleichsschaltungen verbleiben angeschaltet, bis die auszugleichende Ladung auf Null verschwindet. In diesem Beispiel beginnt die Zelle #2 mit einer auszugleichenden Ladung von Null, demzufolge wird eine Ausgleichsschaltung zu jederzeit abgeschaltet. Mit diesem Ansatz wäre bei dem nächsten Ladezyklus die am wenigsten aufgeladene Zelle in der Lage, mehr Ladung zu besitzen, und damit wäre die gesamte verwendbare Ladung der Batterie erhöht, unter der Annahme, dass eine Kapazität in der Zelle #2 vorliegt, um sicher mehr Ladung zu halten.
Zahlreiche Ausgleichsschemata sind Fachleuten bekannt, die es gestatten, dass die auszugleichende Ladung verwendet werden kann, um die Batterieleistungsfähigkeit zu optimieren.
Die vorhergehende Diskussion zeigt und beschreibt rein exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann kann leicht aus der Diskussion an den beigefügten Figuren und Patentansprüchen erkennen, dass zahlreiche Änderungen, Modifikationen und Variationen gemacht werden können, ohne dabei den Geist und den Bereich der Erfindung zu verlassen, wie er mit den folgenden Patentansprüchen definiert ist.
Alle in den Patentansprüchen verwendeten Ausdrücke sollen ihre breiteste verständliche Konstruktion und ihre gewöhnliche Bedeutung, wie sie von Fachleuten in Betracht gezogen wird, gegeben werden. Die Artikel in Singularformen wie „einer“, der", „dieser“ etc. sollten auch eines oder mehrere der angezeigten Elemente bedeuten.

Claims

Ein Verfahren zum Berechnen einer auszugleichenden Ladung für Zellen in einer Vielzellenbatterie umfassend: - Bestimmen eines Zielentladungsladezustandes für die Zellen in der Batterie; - Empfangen einer korrespondierenden Menge von Ladekapazitäten und einer korrespondierenden Menge von tatsächlichen Ladungen für eine Menge von Zellen in der Batterie; - Bestimmen einer korrespondierenden Menge von Zielentladungsladungen und einer korrespondierenden Menge von verwendbaren Ladungen für die Menge von Zellen, wobei die Zielentladungsladung unter Verwendung der korrespondierenden Ladekapazität bestimmt wird und die verwendbare Ladung unter Verwendung der korrespondierenden tatsächlichen Ladung und der korrespondierenden Zielentladungsladung bestimmt wird; - Bestimmen einer Ladevorspannung unter Verwendung der Menge von verwendbaren Ladungen; und - Berechnen einer korrespondierenden Menge von auszugleichenden Ladungen von der Menge von verwendbaren Ladungen und der Ladevorspannung für die Menge von Zellen, wobei das Bestimmen des Betrags an auszugleichender Ladung die Verwendung der Gleichung umfasst: $Q_{i,CB} = Q_{i,actual} - Q_{i,goal} - Q_{Bias}'$
wobei, Q_i,CB die auszugleichende Ladung, oder Ausgleichsladung für Zelle i ist, Q_i,actual der tatsächliche Ladungsinhalt ist, den die einzelne Zelle i gegenwärtig hält, Q_i,goal die Zielentladungsladung für eine einzelne Zelle i ist und Q_Bias' der Ladungsbetrag ist, der während des Betriebs verwendet werden kann, bevor die Zelle mit der kleinsten verwendbaren Ladung die Zielentladungsladung erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der korrespondierenden Menge von tatsächlichen Ladungen das Verwenden einer Messung der korrespondierenden Zellen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Messung eine Spannungsmessung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der korrespondierenden Menge von tatsächlichen Ladungen das Verwenden einer Messung von Ladungen in die und aus den korrespondierenden Zellen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Ladevorspannung unter Verwendung der Menge von verwendbaren Ladungen die niedrigste verwendbare Ladung aus der Menge der verwendbaren Ladungen verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der tatsächlichen Ladung die Verwendung der Gleichung: $Q_{i,actual} = C_{i} * {SOC}_{i,actual},$
wobei Q_i,actual der tatsächliche Ladezustand ist, den die individuelle Zelle i gegenwärtig hält, C_i die Kapazität der Zelle i ist, um eine Ladung zu halten und SOC_i,actual der Ladezustand der Zelle i ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Zielentladungsladung die Verwendung der Gleichung beinhaltet: $Q_{i,goal} = C_{i} * {SOC}_{goal},$
wobei Q_i,goal die Zielentladungsladung für eine beliebige Zelle i ist, C_i die Kapazität der Zelle i ist, um Ladung zu halten und SOC_goal die Zielentladungsladung für die Zellen in der Batterie ist.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend, das Steuern von Ausgleichsschaltungen der Batterie unter Verwendung der Menge von auszugleichenden Ladungen, so dass die Batterie näher an einen optimierten Ladezustand gelangt.