[发明专利]用以获得和使用电池系统中的温度信息的系统及方法

说明书

技术领域

本文公开的系统及方法涉及获得电池系统中的温度变化和使用此信息来控制电池系统。更具体而言，本公开内容的系统和方法涉及监测电池系统和使用关于温度变化的信息来估计电池参数和/或状态和通过使用此信息来实施控制系统。

背景技术

乘用车辆通常包括用于操作车辆的电气系统和传动系统的电池。例如，车辆通常包括12V铅酸车用电池，其构造成向车辆起动机系统(例如，起动机马达)、照明系统和/或点火系统提供电能。在电动车辆、燃料电池(FC)车辆和/或混合动力车辆中，高压(HV)电池系统可用于向车辆的电传动系构件(例如，电传动马达等)供能。

包括在电动车辆(EV)和插入式混合电动车辆(PHEV)中的电池系统的容量可约束车辆的行程。电池系统的健康状态(SOH)为对电池储存和输送电能的能力的定性量度，而电池系统的充电状态(SOC)为储存在电池中的电能的估计。电池诊断和预报方法可用于保持适当的电池操作，且向使用者提供电池何时将变得耗尽的指示。电池诊断可跟踪电池的性能下降，以估计电池SOH，且可跟踪SOC。电池系统的操作是动态的，且电池系统的性能随年限和操作状态变化。例如，电池的容量可在电池的寿命内下降。

发明内容

本文公开了用于获得和使用电池组中的温度信息的各种系统。电测量系统可构造成确定与一个或多个分部相关联的分部电参数，且热测量系统可构造成确定和跟踪与一个或多个分部相关联的热参数。电池模型可使用热参数和电参数来估计一个或多个电池分部的特征。在一些实施例中，电池模型还可基于电池组内的第二分部的位置和基于第一分部的估计的特征来估计另一个分部的附加的第二热参数。一些实施例还可至少部分地基于分部电参数和热参数估计一个或多个分部的寿命评定。

本文还公开了用于获得和使用包括多个分部的电池组的温度信息的各种方法。此方法可包括确定与选自多个分部的第一分部相关联的分部电参数，以及确定与第一分部相关联的热参数。基于分部电参数和热参数，可生成第一分部的特征的估计。

根据一些实施例，一种用以获得和使用电池组中的温度信息的系统可包括构造成接收电参数输入、控制变量输入和噪音变量输入的电池模型。基于这些输入，电池模型可构造成生成用于多个分部的至少一个分部的电池模型输出，其包括端子电压、端子功率、温度和充电状态中的至少一者。该系统还可包括电池寿命模型，其构造成接收电池模型输出，且生成电池寿命模型输出，其包括在所述至少一个分部的多个充电循环和放电循环上的容量变化、温度变化和电阻变化中的至少一者。此外，电池寿命模型输出可提供为电池模型的输入。

本发明还提供如下方案：

1. 一种用以获得和使用包括多个分部的电池组中的温度信息的系统，所述系统包括：

包括多个分部的电池组；

构造成确定与从所述多个分部中选择出的第一分部相关联的分部电参数的电测量系统；

构造成在所述电池组的多个充电和放电循环内确定和跟踪与所述第一分部相关联的热参数的热测量系统；以及

构造成至少部分地基于所述分部电参数和所述热参数来估计所述第一分部的特征的电池模型。

2. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成基于所述电池组内的第二分部的定位和基于所述第一分部的估计的特征来估计所述第二分部的第二热参数。

3. 根据方案2所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成估计所述第一分部与所述第二分部之间的分部寿命变化。

4. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成估计所述第一分部的单元电压极性响应。

5. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述热参数包括与所述电池组的多个充电和放电循环相关联的数据。

6. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述模型包括蒙特卡罗模拟。

7. 根据方案6所述的系统，其特征在于，所述蒙特卡罗模拟包括具有多个样本的单个单元模型。

8. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述第一分部的温度升高至少部分地在两个电阻器-电容器热网络模型上被模拟。

9. 根据方案1所述的系统，其特征在于，所述特征包括所述第一分部的充电状态、分部温度和分部端子电压中的一者。

10. 根据方案1所述的系统，其特征在于，还包括电池寿命模型，其构造成至少部分地基于所述分部电参数和所述热参数来估计所述第一分部的寿命评定。

11. 根据方案9所述的系统，其特征在于，所述寿命评定包括所述分部的电阻增大和所述分部的容量减小的估计。