在线电池容量估计的制作方法
【专利摘要】本公开涉及在线电池容量估计。一种电动车辆包括控制器，控制器被构造为根据第一充电状态估计、充电积分和第二充电状态估计来估计电池容量。第一充电状态估计和第二充电状态估计根据时间限制条件和温度限制条件，从而估计的电池容量具有有限的不确定度。控制器还被构造为基于估计的电池容量产生输出。
【专利说明】在线电池容量估计
【技术领域】
[0001]本公开涉及例如可用于各种类型的电动车辆和混合动力车辆的在线电池容量估计。
【背景技术】
[0002]形式各异的混合动力车辆可使用不同的能量存储装置，并可满足不同的消费者需求。现有混合动力车辆包括使用电池作为能量存储系统的混合电动车辆(HEV)。插入式混合电动车辆(PHEV)是现有混合电动车辆(HEV)技术的扩展。PHEV利用比标准混合动力车辆更大容量的电池组，并增加用于从标准电插座对电池进行再充电的容量，以减少燃料消耗并进一步提高电驱动模式下或混合驱动模式下的燃料经济性。还存在电机完全替代内燃机的电池电动车辆(BEV )应用。
[0003]在大多数混合电动车辆(HEV)中，通常仅使用一小部分电池容量，因此，容量可被假设为恒定。在插入式混合电动车辆(PHEV)或电池电动车辆(BEV)中，电池容量衰减可能具有重大影响。电池充电状态(S0C)被定义为可用电量与最大充电容量进行比较的百分比。例如，使用安培-小时积分的公知的S0C计算部分取决于预定电池容量:
[0004]SOCik +1) = SOC(k) — X "x:⑷(1 )
[0005]其中，S0C为充电状态，Ts为时间间隔，η为充电/放电效率，I为电流，Q为容量。
[0006]由于以上原 因，需要基于电池行为和数据来推断电池容量。
[0007]可在US2008/0054850A1、EP1873542B1、W006057468A1 中获得背景信息。可在以下刊物中获得进一步的背景信息:在2004年Elsevier的电源期刊134 (Power Sourcesl34)的第277-292页的Plett的用于基于LiPB的HEV电池组第三部分状态和参数估计的电池管理系统的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filtering for battery managementsystems of LiPB-based HEV battery packs Part3.State and parameter estimation)；在2007年Wiley的鲁棒和非线性控制国际期刊18 (Robust and Nonlinear Control 18)的第1409-1429页的Tate、Jr.et al.的用于混合电动车辆的最短路径随机控制(Shortestpath stochastic control for hybrid electric vehicles)。
【发明内容】
[0008]在一个实施例中，电动车辆包括控制器，控制器被构造为根据第一充电状态估计、充电积分和第二充电状态估计来估计电池容量。第一充电状态估计和第二充电状态估计根据时间限制条件和温度限制条件，从而估计的电池容量具有有限的不确定度。控制器还被构造为基于估计的电池容量产生输出。
[0009]在一个可行特征中，控制器被构造为独立于充电积分而估计第一充电状态估计和第二充电状态估计。即，以不同的方式计算用于计算容量的充电状态参数。在另一可行特征中，控制器被构造为计算估计的电池容量的不确定度。该特定特征提供用于组合误差源的数学模型以确定何时可使用置信度更新容量。因此，可以以各种方式计算充电状态，本发明的实施例不要求计算充电状态的任何单一特定方式。
[0010]在一个实施例中，电动车辆包括控制器，控制器被构造为监视切断事件并根据第一充电状态估计、充电积分和第二充电状态估计来估计电池容量。第一充电状态估计和第二充电状态估计分别与第一连续切断事件和第二连续切断事件相应，并且根据时间限制条件和温度限制条件，使得充电状态估计基于电池开路电压。控制器还被构造为基于估计的电池容量产生输出。
[0011]应理解，本发明的实施例可单独或以各种组合包括一个或多个其它特征。此外，本发明的实施例可被用于包括例如插入式混合电动车辆(PHEV)、电池电动车辆(BEV)或其它电动车辆应用的电动车辆。此外，应理解，切断事件和接通事件可被解释为:将主电池接触器打开事件和关闭事件表示为本领域技术人员理解的(用于按压按钮开始和结束应用的)按压按钮事件或任何其他相似事件。
[0012]在一个特征中，第一充电状态估计基于在第一切断事件之后不小于第一预定时间量测量的第一电池开路电压。在另一特征中，在第一切断事件之后不大于预定时限测量第一电池开路电压。在另一特征中，在电池温度不小于最小温度标定值时测量第一电池开路电压。在另一特征中，在电池温度不大于最大温度标定值时测量第一电池开路电压。
[0013]在另一特征中，第二充电状态估计基于在第二切断事件之后不小于第二预定时间量测量的第二电池开路电压。在另一特征中，在电池温度是第一温度时测量第一电池开路电压，在电池温度是第二温度时测量第二电池开路电压，第一温度与第二温度之间的差不大于Δ温度标定值。
[0014]在本发明的一个方面，从如下组中选择时间限制条件和温度限制条件，所述组包括:(i )允许基于电池开路电压进行充电状态估计的第一组限制条件，(ii)在仍允许基于电池开路电压进行充电状态估计的同时相对于第一组限制条件而放宽的第二组限制条件。
[0015]在本发明的另一方面，第二充电状态估计基于在第二切断事件之后不小于第二预定时间量测量的第二电池开路电压，并且控制器包括唤醒计时器，所述唤醒计时器被构造为在第二切断事件之后唤醒控制器。
[0016]在本发明的另一方面，估计的电池容量受限于用于当前估计的电池容量与先前估计的电池容量之间的允许变化的上限和下限。
[0017]在本发明的另一方面，控制器还被构造为当插座充电事件发生在第一充电状态估计和第二充电状态估计之间时避免估计电池容量。
[0018]在本发明的另一方面，控制器还被构造为当电池平衡事件发生在第一充电状态估计和第二充电状态估计之间时允许估计电池容量。
[0019]在另一实施例中，提供一种控制电动车辆的方法。所述方法包括:监视切断事件；根据第一充电状态估计、充电积分和第二充电状态估计来估计电池容量。第一充电状态估计和第二充电状态估计分别与第一连续切断事件和第二连续切断事件相应，并且根据时间限制条件和温度限制条件，使得充电状态估计基于电池开路电压。所述方法还包括基于估计的电池容量产生输出。
[0020]第一充电状态估计基于在第一切断事件之后不小于第一预定时间量测量的第一电池开路电压。[0021]在第一切断事件之后不大于预定时限测量第一电池开路电压。
[0022]当电池温度不小于最小温度标定值时测量第一电池开路电压。
[0023]当电池温度不大于最大温度标定值时测量第一电池开路电压。
[0024]在另一实施例中，电动车辆包括控制器，控制器被构造为根据第一充电状态估计、充电积分和第二充电状态估计来估计电池容量。第一充电状态估计和第二充电状态估计根据时间限制条件和温度限制条件，从而估计的电池容量具有有限的不确定度。控制器还被构造为基于估计的电池容量产生输出。
[0025]控制器被构造为独立于充电积分而估计第一充电状态估计和第二充电状态估计。
[0026]控制器被构造为计算估计的电池容量的不确定度。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是示出用于基本容量学习和强制容量学习的标定选择的流程图；
[0028]图2示出在学习处理期间容量范围(capacity bounding)的流程图；
[0029]图3示出在本发明的示例实施例中用于在线电池容量估计的详细算法主程序中的动作的一般顺序；
[0030]图4示出在读取第一开路电压(0CV)值之前用于处理充电事件和电池平衡事件的程序；
[0031]图5示出在读取第二开路电压(0CV)之前用于处理充电事件和电池平衡事件的程序;
[0032]图6示出确定是否符合各种限制条件以允许学习；
[0033]图7示出当使用唤醒计时器时确定是否符合各种限制条件以允许学习。
【具体实施方式】
[0034]根据需要，在此公开本发明的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅为本发明的示例，其可以以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或缩小一些特征以显示特定组件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。
[0035]如果充电状态已知，则可如下计算容量:
[0036]
【权利要求】
1.一种电动车辆，包括:控制器，被构造为监视切断事件并根据第一充电状态估计、充电积分和第二充电状态估计来估计电池容量；第一充电状态估计和第二充电状态估计分别与第一连续切断事件和第二连续切断事件相应，并且根据时间限制条件和温度限制条件，使得充电状态估计基于电池开路电压；控制器还被构造为基于估计的电池容量产生输出。
2.如权利要求1所述的电动车辆，其中，第一充电状态估计基于在第一切断事件之后不小于第一预定时间量测量的第一电池开路电压。
3.如权利要求2所述的电动车辆，其中，在第一切断事件之后不大于预定时限测量第一电池开路电压。
4.如权利要求2所述的电动车辆，其中，在电池温度不小于最小温度标定值时测量第一电池开路电压。
5.如权利要求2所述的电动车辆，其中，在电池温度不大于最大温度标定值时测量第一电池开路电压。
6.如权利要求2所述的电动车辆，其中，第二充电状态估计基于在第二切断事件之后不小于第二预定时间量测量的第二电池开路电压。
7.如权利要求6所述的电动车辆，其中，在电池温度是第一温度时测量第一电池开路电压，在电池温度是第二温度时测量第二电池开路电压，第一温度与第二温度之间的差不大于Δ温度标定值。
8.如权利要求2所述的电动车辆，其中，从如下组中选择时间限制条件和温度限制条件，所述组包括:(i )允许基于电池开路电压进行充电状态估计的第一组限制条件，(? )在仍允许基于电池开路电压进行充电状态估计的同时相对于第一组限制条件而放宽的第二组限制条件。
9.如权利要求2所述的电动车辆，其中，第二充电状态估计基于在第二切断事件之后不小于第二预定时间量测量的第二电池开路电压，其中，控制器包括唤醒计时器，所述唤醒计时器被构造为在第二切断事件之后唤醒控制器。
10.如权利要求1所述的电动车辆，其中，估计的电池容量受限于用于当前估计的电池容量与先前估计的电池容量之间的允许变化的上限和下限。
【文档编号】B60L11/18GK103625303SQ201310357202
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2012年8月21日
【发明者】李勇华, 理查德·迪克·安德森 申请人:福特全球技术公司