[發(fā)明專利]在電池連接到多個負載的同時確定電池的荷電狀態(tài)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310166269.2
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103389469B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: X.毛;X.唐;Y.胡
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 劉楨,楊楷

技術(shù)領(lǐng)域

一個實施例大體上涉及確定運輸車輛內(nèi)的電池的荷電狀態(tài)。

背景技術(shù)

荷電狀態(tài)(SOC)是指相對于電池充滿電之后可用的電荷可用來做功的儲存的電荷。荷電狀態(tài)可視為熱力學(xué)量，其使得人們能夠評估系統(tǒng)的潛在能量。

開路電壓被用來確定SOC；然而，開路電壓的準(zhǔn)確度對于確定荷電狀態(tài)是關(guān)鍵的并且在電池使用期間是難以估計的。如果存在測量誤差，那么荷電狀態(tài)估計將會根據(jù)測量誤差的因子而出錯。此外，對于常規(guī)車輛和電池系統(tǒng)來說，在可以獲得開路電壓之前，電池必須靜止(即，無負載或再充電)相應(yīng)的時間長度。試圖在電池使用的同時估計開路電壓的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)是有缺陷的，因為它未能考慮諸如內(nèi)阻、電容和將根據(jù)電池的壽命和溫度變化的其它電池參數(shù)的參數(shù)不確定性。

發(fā)明內(nèi)容

一個實施例設(shè)想出一種在電池連接到多個負載的同時確定電池的荷電狀態(tài)的方法。測量電池的端電壓。測量與測量端電壓一致的電池的溫度。將端電壓測量值輸入到第一線性時不變無窮觀測器濾波器。第一線性時不變無窮觀測器濾波器在車外設(shè)計過程中開發(fā)。第一線性時不變無窮觀測器濾波器將輸出能量信號對電池的輸入能量信號的增益最小化。響應(yīng)于到第一線性時不變無窮觀測器濾波器的測量端電壓輸入來估計開路電壓。確定作為開路電壓的函數(shù)的電池的荷電狀態(tài)。響應(yīng)于荷電狀態(tài)而調(diào)節(jié)電池。

本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。

技術(shù)方案1. 一種在電池連接到多個負載的同時確定電池的荷電狀態(tài)的方法，所述方法包括以下步驟：

測量所述電池的端電壓；

測量與所述測量端電壓一致的所述電池的溫度；

將所述端電壓測量值輸入到所述第一線性時不變無窮觀測器濾波器，所述第一線性時不變無窮觀測器濾波器在車外設(shè)計過程中開發(fā)，其中所述第一線性時不變無窮觀測器濾波器將輸出能量信號對所述電池的輸入能量信號的增益最小化；

響應(yīng)于輸入到所述第一線性時不變無窮觀測器濾波器的所述測量端電壓而估計開路電壓；

確定作為所述開路電壓的函數(shù)的所述電池的所述荷電狀態(tài)；以及

響應(yīng)于所述荷電狀態(tài)而調(diào)節(jié)所述電池。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，還包括以下步驟：

確定電流傳感器是否可用于測量所述電池的端電流消耗；

響應(yīng)于所述電流傳感器可用而測量與所述測量端電壓一致的所述電池的端電流消耗；

響應(yīng)于所述端電流傳感器可用而將所述測量端電流消耗和所述測量端電壓輸入到第二線性時不變無窮觀測器濾波器；以及

通過所述第二線性時不變無窮觀測器估計作為所述測量端電壓和所述測量電流消耗的函數(shù)的所述開路電壓。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案2所述的方法，其中，所述電池系統(tǒng)模型利用雙RC對等效電路模型，其中所述電路模型由下式表示：

其中，V_oc為所述開路電壓，V_dl為雙層電壓，V_df為擴散電壓，I為電池端電流，并且R為歐姆電阻。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案3所述的方法，其中，所述電池系統(tǒng)模型被變換為離散的對應(yīng)形式。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案4所述的方法，其中，所述變換的電池系統(tǒng)模型由以下矩陣表示：

其中，μ描述V_oc和I之間的關(guān)系，C_dl為雙層電容，V_dl為所述電池系統(tǒng)模型的雙層電壓，R_ct為所述電池系統(tǒng)模型的電荷轉(zhuǎn)移電阻，V_df為所述電池系統(tǒng)模型的擴散電壓，C_df為所述電池系統(tǒng)模型的擴散電容，R_df為所述電池系統(tǒng)模型的擴散電阻，R為所述歐姆電阻，T為采樣時間，V為所述電池端電壓，并且I為所述電池端電流，并且其中參數(shù)R_ct、C_dl、R_dl、C_dl、μ和R為時變的。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案5所述的方法，其中，所述電池系統(tǒng)模型的所述參數(shù)為有界的并且由下式表示：

其中，，，，，并且。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案6所述的方法，還包括生成由下式表示的所述電池系統(tǒng)模型的所述狀態(tài)向量的步驟：