[发明专利]实时电池估计

说明书

本公开涉及实时电池估计。车辆系统和方法可包括牵引电池和控制器，控制器用于实现状态估计器，状态估计器被配置为：使用电压和内电阻的离散电池测量值来输出基于牵引电池的内电阻的电池状态以及牵引电池的系统动态特性估计，并且控制器根据状态估计器的输出操作牵引电池。例如，控制器可使用在预定义时间段内测量的电池输入电流曲线和电池输出电压曲线辨识牵引电池的系统动态特性模型；通过特征分解将辨识的系统动态特性模型转换为具有对角系统矩阵的状态空间模型，对角系统矩阵由系统特征值构成；从转换后的系统动态特性模型估计电池电流限制和可用功率限制；根据使用估计的电池电流限制和可用功率限制而辨识的系统动态特性模型操作牵引电池。

技术领域

各种实施例涉及一种电动车辆以及用于估计电池状态的方法，更具体地讲，所述方法用于实时估计电池状态并使用电池估计来基于电池状态控制车辆系统。

背景技术

混合动力电动车辆(HEV)利用内燃发动机和电动马达的组合来提供动力。这种布置相对于仅具有内燃发动机的车辆而言提供改善的燃料经济性。一种在HEV中改善燃料经济性的方法是在发动机运转效率低且不被另外需要推进车辆期间关闭发动机。在这些情况下，电动马达用于提供推进车辆所需的全部动力。当驾驶员动力需求增加使得电动马达不再能够提供足以满足所述需求的动力时，或者在诸如电池荷电状态(SOC)下降至某一水平的其它情况下，发动机为车辆提供动力。

HEV包括电池管理系统，所述电池管理系统估计描述电池组和/或电池单元的当前操作状况的值。电池组和/或电池单元操作状况包括：电池SOC、电力衰减、容量衰减以及瞬时可用功率。电池管理系统应能够在电池组的整个生命周期中由于电池单元老化而改变电池单元特性期间估计所述值。对部分值的精确估计可改善性能和稳健性，并可根本地延长电池组的使用寿命。

发明内容

一种车辆可包括：牵引电池，包括多个电池单元；至少一个控制器，被配置为实现状态估计器。所述状态估计器可被配置为：输出基于牵引电池的内电阻的电池状态以及牵引电池的系统动态特性估计，其中，所述系统动态特性估计使用电压和内电阻的离散电池测量值，并且所述至少一个控制器根据所述状态估计器的输出来操作牵引电池。在示例中，所述系统动态特性估计将子空间辨识算法应用于近似系统矩阵。

在示例中，所述控制器使用所述近似系统矩阵来推导电流限制表达式。所述控制器可使用估计的状态变量和估计的内电阻来输出电池电流限制。在示例中，计算出的内电阻使用一个时间段期间的电池输入电流和从所述时间段内的端电压估计的状态变量而被估计。

在示例中，所述控制器可估计一个时间段期间的内电阻，通过使用在预定义时间段内收集的电池电流输入曲线和电池端电压曲线的子空间辨识算法来辨识离散状态空间模型，将离散状态空间模型转换为连续状态空间模型，执行连续状态空间模型的系统矩阵的特征分解，通过特征分解来转换状态空间模型，并推导用于计算预定义时间段内的电池电流限制的解析表达式。

所述控制器还可确定额外的电池模型参数是否需要被更新，并且如果额外的电池模型参数需要被更新，则针对额外的电池模型参数重复上述处理。

在示例中，车辆可包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为：使用在预定义时间段内测量的电池输入电流曲线和电池输出电压曲线来辨识牵引电池的系统动态特性模型；通过特征分解将辨识的系统动态特性模型转换为具有对角系统矩阵的状态空间模型，其中，所述对角系统矩阵由系统特征值构成；从转换后的系统动态特性模型估计电池电流限制和可用功率限制；根据使用估计的电池电流限制和可用功率限制而辨识的系统动态特性模型来操作牵引电池。

根据本发明，一种车辆包括：牵引电池，包括多个电池单元；至少一个控制器，被配置为：根据来自通过对牵引电池的系统动态特性模型进行特征分解而推导出的状态空间模型的电池电流限制和可用功率限制，来操作牵引电池，其中，所述系统动态特性模型具有由系统特征值构成的对角系统矩阵，并经由在预定义时间段内测量的电池输入电流曲线和电池输出电压曲线而被辨识。