[发明专利]实时确定可充电蓄电池设备状态的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及实时确定可充电蓄电池设备状态的方法。

背景技术

混合动力电动和蓄电池供电车辆通常使用存储在可充电蓄电池中的能量来操作车辆的一个或以上的系统。可充电蓄电池可以使用为例如与内燃机组合来推进车辆（例如混合动力电动车辆），或者可以单独使用来推进车辆（例如蓄电池供电车辆）。在一些情况中，混合动力电动或蓄电池供电车辆包括估计器，其可以使用来确定可充电蓄电池的至少充电状态（SOC）和功率状态（SOP）。这个信息可以用来通知车辆操作者蓄电池的当时状态。

发明内容

一种实时确定可充电蓄电池设备状态的方法包括实时测量可充电蓄电池的电流和电压，以及输入测量的电流和电压到算法中。所述算法包括基于将可充电蓄电池的等价RC电路描述为时间的函数的至少一个微分方程的直接解法的第一数学模型。第一数学模型构造成产生多个可用于预测可充电蓄电池设备状态的参数。所述算法还包括构造成使上述参数随时间回归的第二数学模型，以及构造成估计可充电蓄电池设备状态的第三数学模型。所述方法仍然还包括使用算法来确定可充电蓄电池设备的状态。

本发明还公开了以下方案：

方案1. 一种实时确定和预测可充电蓄电池设备状态的方法，包括：

经由相应的测量设备，实时测量可充电蓄电池的电流和电压；

经由可操作地联接到存储器和编码有用于实时确定可充电蓄电池设备状态的算法的计算机可读介质的处理器，在算法中使用测量的电流和电压，其中该算法包括:

基于将可充电蓄电池的等价RC电路表征为时间的函数的至少一个微分方程的直接解法的第一数学模型，其中第一数学模型构造成产生可用于确定可充电蓄电池的状态的多个参数；以及

构造成随时间回归所述多个参数的第二数学模型，以及

构造成估计可充电蓄电池的状态的第三数学模型；以及

经由处理器，应用所述算法来确定可充电蓄电池的状态。

方案2. 如方案1所述的方法，其中第一数学模型表示为：

其中：

V是以伏特为单位测量的可充电蓄电池的电压；

V_oc是以伏特为单位测量的可充电蓄电池的开路电压；

R是以欧姆为单位测量的可充电蓄电池的高频电阻；

R_{ct_c}和R_{ct_d}是以欧姆为单位测量的可充电蓄电池的充电状态（c）和放电状态（d）的电荷转移电阻；

I_c和I_d是以安培为单位测量的可充电蓄电池的充电状态（c）和放电状态（d）的电流；

C_c和C_d是以法拉为单位测量的可充电蓄电池的充电状态（c）和放电状态（d）的电容；以及

t是以秒为单位测量的时间。

方案3. 如方案2所述的方法，其中多个参数包括R、R_{ct_c}、R_{ct_d}、C_c、C_d和V_oc。

方案4. 如方案1所述的方法，其中第二数学模型包括构造成随时间利用测量的电流和电压回归所述模型参数的加权递归最小二乘法。

方案5. 如方案1所述的方法，其中可充电蓄电池的状态是充电状态（SOC），并且其中第三数学模型表示为：

i），在可充电蓄电池的充电状态（c）期间；以及

其中w是加权因子，并且SOC_V是关于可充电蓄电池的开路电压V_oc的充电状态。

方案6. 如方案5所述的方法，其中在可充电蓄电池的充电状态（SOC_c）期间的充电状态表示为：

其中t是以秒为单位测量的当时的时间，△t是以秒为单位测量的时间的变化，I(t)是以安培为单位测量的、作为时间的函数的电流，并且Ah_nominal是在可充电蓄电池以在C/2－C/20范围内的放电速率从100％的充电状态放电到0% 的充电状态时蓄电池容量的安培时，其中C速率定义为在一个小时中对蓄电池进行充电。

方案7. 如方案1所述的方法，其中可充电蓄电池的状态是功率状态（SOP），并且其中第三数学模型构造成：