[发明专利]温度补偿的电池参数估算

说明书

技术领域

本发明中的一个或多个实施例涉及使用温度补偿估算电池参数的车辆系统。

背景技术

在具有牵引电池系统的车辆（比如混合动力电动车辆（HEV）、插电式HEV（PHEV）或电池电动车辆（BEV））中，车辆控制来估算电池中的荷电水平（荷电状态（SOC））以及电池可以提供（放电）或接收（充电）多少电力以满足驾驶员需求并优化能量使用（电力极限）。可以通过具有代表电池特征的电池ECM参数（电路元素）的等效电路模型（ECM）表示电池。电池参数（比如SOC和电力容量）计算可以基于电池ECM参数。

电池管理系统可以将SOC计算为相较于最大荷电容量的可用荷电的百分比。这样的一种用于计算SOC的方法是安培-小时积分法。例如，电池管理系统可以基于电池寿命、温度和SOC计算电池电力极限。然后SOC和电池电力极限可以通过例如车辆系统控制器（VSC）提供至多个其它车辆控制使得提供电力至牵引电池或从其汲取电力的系统可以使用该信息。

发明内容

在一个实施例中，提供一种具有电机和电池的车辆。电机配置用于提供驱动扭矩而电池提供电力至电机。车辆还包括控制器，配置用于使用具有基于电池温度的可变增益的滤波器来产生指示电池电力容量和电池荷电状态中至少一者的输出。

在另一个实施例中，提供一种具有用于提供电力至电机的电池以及控制器的车辆系统。控制器配置用于接收指示电池温度的输入并基于电池温度从预定数据选择增益因子。控制器进一步配置用于基于增益因子估算可变增益、并且部分基于可变增益产生指示电池电力容量和电池荷电状态中至少一者的输出。

在又一实施例中，提供一种用于控制混合动力车辆的方法。接收指示电池温度、电池电流和电池电压的输入信号。使用具有基于输入信号的可变增益的扩展的Kalman滤波器（EKF）来产生指示电池电力容量和电池SOC中至少一者的输出。

根据本发明的一个实施例，控制器进一步配置用于：使用所述EKF估算电池ECM参数，所述EKF具有基于电池电流的系统输入、基于电池电压的系统输出以及指示电池ECM参数的系统状态；以及基于电池ECM参数计算电池电力容量和电池荷电状态中的至少一者。

根据本发明的一个实施例，控制器进一步配置用于：接收指示电池电压极限和电池电流极限的输入；以及基于电池电压极限、电池电流极限和可变增益计算电池电力容量。

根据本发明的一个实施例，控制器进一步配置用于：部分基于可变增益识别对应于电池ECM参数的电路模型变量；以及基于电路模型变量和可变增益计算电池电力容量。

根据本发明的一个实施例，电路模型变量包括对应于电池内阻的第一电阻、对应于电池荷电转移阻抗的第二电阻以及对应于电池双电层电容的电容器。

根据本发明的一个实施例，控制器进一步配置用于：部分基于可变增益识别对应于电池ECM参数的电路模型变量；以及基于电路模型变量和可变增益计算电池荷电状态。

根据本发明的一个实施例，可变增益与增益因子大体上逆相关。

根据本发明的一方面，提供一种用于控制混合动力车辆的方法，该方法包含：接收指示电池温度、电池电流和电池电压的输入信号；以及基于输入信号使用具有可变增益的扩展的卡尔曼滤波器（EKF）来产生指示电池电力容量和电池荷电状态中至少一者的输出。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：接收指示电池电压极限和电池电流极限的输入；以及基于电池电压极限、电池电流极限和可变增益计算电池电力容量和电池荷电状态中的至少一者。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：基于电池电流、电池电压和可变增益估算电池ECM参数；以及基于电池ECM参数和可变增益计算电池电力容量。

根据本发明的一个实施例，进一步包含：基于电池温度从预定数据选择增益因子；以及基于增益因子估算可变增益。

相对于现有方法，车辆系统通过使用EKF估算电池参数而提供优点，该EKF具有取决于电池温度的可变EKF增益因子。与使用固定的EKF增益因子的现有方法相比，这种温度补偿的增益计划方法产生SOC和电池电力容量的更加精确的估算。

附图说明

图1说明根据一个或多个实施例的车辆示意图，该车辆具有用于估算电池参数的车辆系统；

图2是图1中的车辆系统可以使用以建立电池行为的模型的通用电路模型；

图3是基于图2中的通用电路模型的详细电路模型；

图4是一个或多个实施例可以使用的图表，说明了用于电池单元的开环电压和其荷电状态之间的关系；