[发明专利]电池功率状态估计方法和电池状态监测系统

说明书

本发明涉及一种估计用于电动车辆的电池(6)的功率状态(SOP)的方法，该方法包括：测量电池的温度(T_m)和电池的输出电压接收基于电池模型的充电状态(SOC)估计；提供电池的SOP估计模型(M)，该估计模型包括测量到的温度(T_m)和测量到的输出电压该方法的特征在于，所述SOP估计模型(M)还包括对于测量到的参数和/或所估计的参数的误差的参数错误估计(P_f)；并且该方法还包括基于电池的所述SOP估计模型(M)来估计SOP。本发明还涉及：一种计算机程序，该计算机程序包括执行该方法的步骤的程序代码；携载这种计算机程序的计算机可读介质；用于控制对电池状态的监测的控制单元(2)；电池状态监测系统；以及包括这种电池状态监测系统的电动车辆。

技术领域

本发明涉及一种用于稳健估计电池的功率状态(SOP)的方法。本发明还涉及一种包括执行该方法的步骤的程序代码的计算机程序、携载这种计算机程序的计算机可读介质、用于控制对电池状态的监测的控制单元、电池状态监测系统以及包括这种电池状态监测系统的电动车辆。该电动车辆可以是重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备，但也可以用于其它车辆，例如较小的电动工业车辆和轿车。

背景技术

电化学存储装置作为电池在现代能源基础设施中是重要的。许多不同类型的设备依赖于电池能量存储。在交通行业中，电池一直在具有内燃机的车辆中用于辅助目的，但随着行业中开发出电动推进系统，对电池中的能量存储的要求增加了。用于电动车辆的电池的充电和放电必须快速、安全并且可靠。电池变得更大，必须输送更多电力，并且以更苛刻的方式被使用，其中放电更频繁且更深。在作为电动车辆的先进系统中，准确估计电池的功率状态(SOP)是重要的，以便能够确定最大充电电流和最大放电功率。

功率状态(SOP)能力在具有电力传动系的车辆的能量管理中非常重要。SOP方法需要输入，例如充电状态(SOC)、电池单体端电压和电池单体温度，它们来自基于传感器测量值的估计(带有相关联的精度或不确定性)。在文献US2016/0131714A1中提出了一种SOP估计模型，该模型是先进的但是在正确的功率和电流估计方面有许多问题。因此，对于改进的、用于估计电池的SOP的方法、系统和装置，存在着需求。

发明内容

本发明的目的是改进现有技术、解决上述问题，并提供一种改进的用于估计电池(例如，用于电动车辆)的功率状态的方法。根据本发明的第一方面，这些和其它目的通过一种估计用于电动车辆的电池的功率状态的方法来实现，该方法包括：测量电池的温度和电池的输出电压；接收基于电池模型的充电状态估计；提供电池的SOP估计模型，该SOP估计模型包括测量到的温度和测量到的输出电压。该方法的特征在于，该SOP估计模型还包括对测量到的参数和/或所估计的参数的误差的参数错误估计；并且该方法还包括基于电池的SOP估计模型来估计SOP。这些参数可以包括例如电池单体容量、欧姆电阻以及其它电阻和电容，它们被估计并且具有相关的误差或不确定性。

由此，解决了现有技术的问题，其中所提出的方法将提高SOP估计的准确性，因为它将在SOP估计中分析电池模型参数和测量中的不确定性/误差的影响。这种不确定性和误差在现有技术的解决方案中可能导致例如低估最大放电/充电电流，并因此导致违反电压、功率等的限制。然而，根据本发明的方法处理了模型参数和测量误差中的不确定性，以克服对电流/功率的这些潜在低估。该SOP估计问题(SOP estimation problem)可以被公式化为约束满足问题(constraint satisfaction problem)，其可以例如通过基于区间的技术或基于可达性分析工具和集合不变量理论(set invariant theory)来解决。该电池可以是一个电池单体(battery cell)或布置在电池组中的多个电池单体。

根据本发明的另一方面，通过一种计算机程序实现了所述目的，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当所述计算机程序在计算机上运行时执行本文中所述的方法的步骤。