[發明專利]用于監測電池狀態估計器的方法和裝置

在審

• 申請號: 202010953959.2
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112505562A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: C.W.萬普勒;J.R.麥克達德
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: G01R31/387
• 分類號: G01R31/387;G01R31/382;G01R31/392
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;陳浩然

本發明涉及用于監測電池狀態估計器的方法和裝置。一種用于監測電池的荷電容量的方法和系統包括基于電池的電流、電壓和溫度來確定預測荷電容量和第一不確定性參數，其中，預測荷電容量通過執行荷電容量劣化模型來確定。還通過執行荷電容量更新例程來確定電池的測量荷電容量和相關聯的第二不確定性參數。基于預測荷電容量和測量荷電容量來確定電池的荷電容量估計，并且基于第一和第二不確定性參數來確定荷電容量估計的更新的不確定性參數。基于更新的不確定性參數和估計的協方差參數來確定估計的協方差參數和協方差比率。基于荷電容量估計的不確定性參數來命令補救性電池管理操作。

技術領域

電池是一種存儲電能并將其輸送到動力設備的電化學設備。電池被用在許多設備上，包括混合動力或電動交通工具、手機等。由于時間和使用的原因，電池可能經歷荷電容量的降低。出于設計目的，20%的荷電容量降低名義上被認為是壽命終止，但一些電池可能會更快劣化或被使用超過該點。

背景技術

監測電池的荷電容量的一種形式是執行電池狀態估計(BSE)例程，該例程跟蹤諸如電阻的電池參數。BSE參數可能對10-15%的荷電容量誤差具有魯棒性。在大于15%的荷電容量誤差下，BSE參數可能變得不準確，并導致意想不到的后果。例如，當在交通工具上使用電池時，如果電池意外地達到最大放電極限，則可能發生步行回家事件。

一種估計荷電容量的方法包括使用在休息期間(即當設備既不給電池充電也不放電時)獲得的電壓測量值。這種電壓測量值必須在很寬的荷電狀態范圍內可用，以獲得準確的結果，并且由于使用模式的原因，對于一些設備來說，可能被排除在外。

當在交通工具上使用電池時，交通工具所有者或車隊管理者需要關于車載電池的健康狀態的某種形式的反饋，包括當交通工具性能由于車載電池的健康狀態的劣化而受到影響時需要自動報警。

發明內容

本文描述的概念用于監測使用中的可再充電電化學電池，包括檢測荷電容量估計何時達到可能干擾并負面影響使用該電池的系統的性能的不確定性水平。當荷電容量估計的不確定性水平大于期望的不確定性水平時，指示某種形式的補救行動或維護。備選地，當不確定性水平保持準確時，將不指示維護。

本文所述概念包括用于監測電池的荷電容量的方法和相關聯的系統，該方法包括通過傳感器確定電池的電流、電壓和溫度。基于電池的電流、電壓和溫度來確定電池的預測荷電容量和相關聯的第一不確定性參數，其中通過執行荷電容量劣化模型來確定預測荷電容量。基于電池的電流、電壓和溫度來確定電池的測量荷電容量和相關聯的第二不確定性參數，其中通過執行荷電容量更新例程來確定測量荷電容量。基于預測荷電容量和測量荷電容量來確定電池的荷電容量估計，并且基于第一和第二不確定性參數來確定荷電容量估計的更新的不確定性參數。當荷電容量估計的更新的不確定性參數大于第一閾值時，確定容量維護例程。

本公開的一個方面包括：基于電池的電流、電壓和溫度來執行荷電容量劣化例程，以確定電池的預測荷電容量和相關聯的第一不確定性參數。

本公開的另一方面包括：基于電池的電流、電壓和溫度來執行荷電容量更新例程，以確定電池的測量荷電容量和相關聯的第二不確定性參數。

本公開的另一方面包括：通過基于第一和第二不確定性參數來確定荷電容量估計的實際協方差參數，基于第一和第二不確定性參數來確定荷電容量估計的更新的不確定性參數。

本公開的另一方面包括：通過對預測荷電容量和測量荷電容量進行卡爾曼濾波，基于預測荷電容量和測量荷電容量來確定電池的更新的荷電容量估計。

本公開的另一方面包括：當荷電容量估計的不確定性參數大于第一閾值時，通過基于更新的荷電容量估計和不確定性參數對電池進行降額來執行容量維護例程。

本公開的另一方面包括當荷電容量估計的更新的不確定性參數大于第二閾值時執行補救性電池管理操作。