[發明專利]溫度補償的電池參數估算

有效

• 申請號: 201410001246.0
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103969586A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 李勇華;王旭
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧;劉燦強

技術領域

本發明中的一個或多個實施例涉及使用溫度補償估算電池參數的車輛系統。

背景技術

在具有牽引電池系統的車輛（比如混合動力電動車輛（HEV）、插電式HEV（PHEV）或電池電動車輛（BEV））中，車輛控制來估算電池中的荷電水平（荷電狀態（SOC））以及電池可以提供（放電）或接收（充電）多少電力以滿足駕駛員需求并優化能量使用（電力極限）。可以通過具有代表電池特征的電池ECM參數（電路元素）的等效電路模型（ECM）表示電池。電池參數（比如SOC和電力容量）計算可以基于電池ECM參數。

電池管理系統可以將SOC計算為相較于最大荷電容量的可用荷電的百分比。這樣的一種用于計算SOC的方法是安培-小時積分法。例如，電池管理系統可以基于電池壽命、溫度和SOC計算電池電力極限。然后SOC和電池電力極限可以通過例如車輛系統控制器（VSC）提供至多個其它車輛控制使得提供電力至牽引電池或從其汲取電力的系統可以使用該信息。

發明內容

在一個實施例中，提供一種具有電機和電池的車輛。電機配置用于提供驅動扭矩而電池提供電力至電機。車輛還包括控制器，配置用于使用具有基于電池溫度的可變增益的濾波器來產生指示電池電力容量和電池荷電狀態中至少一者的輸出。

在另一個實施例中，提供一種具有用于提供電力至電機的電池以及控制器的車輛系統。控制器配置用于接收指示電池溫度的輸入并基于電池溫度從預定數據選擇增益因子。控制器進一步配置用于基于增益因子估算可變增益、并且部分基于可變增益產生指示電池電力容量和電池荷電狀態中至少一者的輸出。

在又一實施例中，提供一種用于控制混合動力車輛的方法。接收指示電池溫度、電池電流和電池電壓的輸入信號。使用具有基于輸入信號的可變增益的擴展的Kalman濾波器（EKF）來產生指示電池電力容量和電池SOC中至少一者的輸出。

根據本發明的一個實施例，控制器進一步配置用于：使用所述EKF估算電池ECM參數，所述EKF具有基于電池電流的系統輸入、基于電池電壓的系統輸出以及指示電池ECM參數的系統狀態；以及基于電池ECM參數計算電池電力容量和電池荷電狀態中的至少一者。

根據本發明的一個實施例，控制器進一步配置用于：接收指示電池電壓極限和電池電流極限的輸入；以及基于電池電壓極限、電池電流極限和可變增益計算電池電力容量。

根據本發明的一個實施例，控制器進一步配置用于：部分基于可變增益識別對應于電池ECM參數的電路模型變量；以及基于電路模型變量和可變增益計算電池電力容量。

根據本發明的一個實施例，電路模型變量包括對應于電池內阻的第一電阻、對應于電池荷電轉移阻抗的第二電阻以及對應于電池雙電層電容的電容器。

根據本發明的一個實施例，控制器進一步配置用于：部分基于可變增益識別對應于電池ECM參數的電路模型變量；以及基于電路模型變量和可變增益計算電池荷電狀態。

根據本發明的一個實施例，可變增益與增益因子大體上逆相關。

根據本發明的一方面，提供一種用于控制混合動力車輛的方法，該方法包含：接收指示電池溫度、電池電流和電池電壓的輸入信號；以及基于輸入信號使用具有可變增益的擴展的卡爾曼濾波器（EKF）來產生指示電池電力容量和電池荷電狀態中至少一者的輸出。

根據本發明的一個實施例，進一步包含：接收指示電池電壓極限和電池電流極限的輸入；以及基于電池電壓極限、電池電流極限和可變增益計算電池電力容量和電池荷電狀態中的至少一者。

根據本發明的一個實施例，進一步包含：基于電池電流、電池電壓和可變增益估算電池ECM參數；以及基于電池ECM參數和可變增益計算電池電力容量。

根據本發明的一個實施例，進一步包含：基于電池溫度從預定數據選擇增益因子；以及基于增益因子估算可變增益。

相對于現有方法，車輛系統通過使用EKF估算電池參數而提供優點，該EKF具有取決于電池溫度的可變EKF增益因子。與使用固定的EKF增益因子的現有方法相比，這種溫度補償的增益計劃方法產生SOC和電池電力容量的更加精確的估算。

附圖說明

圖1說明根據一個或多個實施例的車輛示意圖，該車輛具有用于估算電池參數的車輛系統；

圖2是圖1中的車輛系統可以使用以建立電池行為的模型的通用電路模型；

圖3是基于圖2中的通用電路模型的詳細電路模型；

圖4是一個或多個實施例可以使用的圖表，說明了用于電池單元的開環電壓和其荷電狀態之間的關系；