[發明專利]實時電池估計

有效

• 申請號: 201510423601.8
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105277893B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 李泰京
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R27/08;B60K6/22;B60R16/02
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 馬翠平;劉奕晴

本公開涉及實時電池估計。車輛系統和方法可包括牽引電池和控制器，控制器用于實現狀態估計器，狀態估計器被配置為：使用電壓和內電阻的離散電池測量值來輸出基于牽引電池的內電阻的電池狀態以及牽引電池的系統動態特性估計，并且控制器根據狀態估計器的輸出操作牽引電池。例如，控制器可使用在預定義時間段內測量的電池輸入電流曲線和電池輸出電壓曲線辨識牽引電池的系統動態特性模型；通過特征分解將辨識的系統動態特性模型轉換為具有對角系統矩陣的狀態空間模型，對角系統矩陣由系統特征值構成；從轉換后的系統動態特性模型估計電池電流限制和可用功率限制；根據使用估計的電池電流限制和可用功率限制而辨識的系統動態特性模型操作牽引電池。

技術領域

各種實施例涉及一種電動車輛以及用于估計電池狀態的方法，更具體地講，所述方法用于實時估計電池狀態并使用電池估計來基于電池狀態控制車輛系統。

背景技術

混合動力電動車輛(HEV)利用內燃發動機和電動馬達的組合來提供動力。這種布置相對于僅具有內燃發動機的車輛而言提供改善的燃料經濟性。一種在HEV中改善燃料經濟性的方法是在發動機運轉效率低且不被另外需要推進車輛期間關閉發動機。在這些情況下，電動馬達用于提供推進車輛所需的全部動力。當駕駛員動力需求增加使得電動馬達不再能夠提供足以滿足所述需求的動力時，或者在諸如電池荷電狀態(SOC)下降至某一水平的其它情況下，發動機為車輛提供動力。

HEV包括電池管理系統，所述電池管理系統估計描述電池組和/或電池單元的當前操作狀況的值。電池組和/或電池單元操作狀況包括：電池SOC、電力衰減、容量衰減以及瞬時可用功率。電池管理系統應能夠在電池組的整個生命周期中由于電池單元老化而改變電池單元特性期間估計所述值。對部分值的精確估計可改善性能和穩健性，并可根本地延長電池組的使用壽命。

發明內容

一種車輛可包括：牽引電池，包括多個電池單元；至少一個控制器，被配置為實現狀態估計器。所述狀態估計器可被配置為：輸出基于牽引電池的內電阻的電池狀態以及牽引電池的系統動態特性估計，其中，所述系統動態特性估計使用電壓和內電阻的離散電池測量值，并且所述至少一個控制器根據所述狀態估計器的輸出來操作牽引電池。在示例中，所述系統動態特性估計將子空間辨識算法應用于近似系統矩陣。

在示例中，所述控制器使用所述近似系統矩陣來推導電流限制表達式。所述控制器可使用估計的狀態變量和估計的內電阻來輸出電池電流限制。在示例中，計算出的內電阻使用一個時間段期間的電池輸入電流和從所述時間段內的端電壓估計的狀態變量而被估計。

在示例中，所述控制器可估計一個時間段期間的內電阻，通過使用在預定義時間段內收集的電池電流輸入曲線和電池端電壓曲線的子空間辨識算法來辨識離散狀態空間模型，將離散狀態空間模型轉換為連續狀態空間模型，執行連續狀態空間模型的系統矩陣的特征分解，通過特征分解來轉換狀態空間模型，并推導用于計算預定義時間段內的電池電流限制的解析表達式。

所述控制器還可確定額外的電池模型參數是否需要被更新，并且如果額外的電池模型參數需要被更新，則針對額外的電池模型參數重復上述處理。

在示例中，車輛可包括至少一個控制器，所述至少一個控制器被配置為：使用在預定義時間段內測量的電池輸入電流曲線和電池輸出電壓曲線來辨識牽引電池的系統動態特性模型；通過特征分解將辨識的系統動態特性模型轉換為具有對角系統矩陣的狀態空間模型，其中，所述對角系統矩陣由系統特征值構成；從轉換后的系統動態特性模型估計電池電流限制和可用功率限制；根據使用估計的電池電流限制和可用功率限制而辨識的系統動態特性模型來操作牽引電池。

根據本發明，一種車輛包括：牽引電池，包括多個電池單元；至少一個控制器，被配置為：根據來自通過對牽引電池的系統動態特性模型進行特征分解而推導出的狀態空間模型的電池電流限制和可用功率限制，來操作牽引電池，其中，所述系統動態特性模型具有由系統特征值構成的對角系統矩陣，并經由在預定義時間段內測量的電池輸入電流曲線和電池輸出電壓曲線而被辨識。