用于电池状态评估的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及用于评估电池系统的状态的系统和方法，该状态包括电池系统的充电 状态("S0C")和/或健康状态("S0H")。更具体来说但不是排他地，本文中公开的系统和方 法涉及出于控制和/或诊断的目的而利用自适应电池模型来评估电池系统的状态。
【背景技术】
[0002] 客运运载工具通常包括电气电池，用于操作运载工具的电气和传动系统的特征 件。例如，运载工具通常包括12V铅酸汽车电池，该12V铅酸汽车电池配置成向运载工具 起动机系统(例如，起动机马达)、照明系统和/或点火系统供应电能。在电动、燃料电池 ("FC"）和/或混合动力运载工具中，可以使用高电压("HV"）电池系统(例如，360VHV电池 系统）给运载工具的电气传动系统部件(例如，电气传动马达等等）供电。例如，可以使用运 载工具中包括的HV可再充电能量储存系统("ESS")给运载工具的电气传动系统部件供电。
[0003] 监测电池系统的状态可以允许基于这些信息作出更加准确的电池系统控制和/ 或管理决策，从而改进电池总体性能。而且，准确地了解电池系统的状态可以允许改进诊断 和/或预诊断方法以便识别出电池系统潜在的问题。然而，用于确定电池系统的状态的常 规方法可能不够准确，从而基于这些状态信息对电池系统的控制、管理和诊断决策造成不 利的影响。
【发明内容】
[0004] 本文中公开的系统和方法可以提供用于更加准确地确定和/或评估电池系统的 状态，从而改进电池系统控制、管理和诊断决策。在某些实施例中，本文中公开的系统和方 法可以利用自适应模型来确定和/或评估电池系统的状态。在某些实施例中，自适应模型 可以允许正确地对电池端子上的电压建模。所述模型可以利用电压源和多RC电路，所述电 压源和多RC电路设计成表示实际电池系统的开路电压和/或阻抗。可以利用一种状态观 测器配合评估与电池系统的模型相关的参数(例如，多RC电路模型中的电阻)，所述状态观 测器利用频域监测技术(例如，近似实时傅里叶转换频域监测技术)。在某些实施例中，参数 评估器可以包括龙伯格（Luenberger)观测器。本文中公开的系统和方法可以进一步采用 一种混合技术，所述混合技术在评估电池系统的状态时利用基于Ah的S0C确定和基于开路 电压的S0C确定。
[0005] 本文中公开的某些实施例可以允许更加高效地使用处理资源(例如，电池控制单 元)，从而允许对单个电池单元(例如，分别地）执行状态确定和/或评估。本文中公开的方 法的实施例可以提供更加准确的并且可调节的状态确定和电池系统建模。在某些实施例 中，电池系统模型可以缩放(例如，可以调节RC元件的数目和时间常数）成特定建模频率范 围。在一些实施例中，可以通过典型的驱动/操作循环持续时间来给定这个频率范围的下 端，并且可以通过采样频率来给定上端。
[0006] 在某些实施例中，一种用于确定电池系统的状态(例如，S0C)的方法可以包括：从 电池系统的细分部分（subdivision)(例如，电池单元或电池组）接收电流测量信号。还可 以接收与细分部分系统的测量到的端子电压和电池细分部分的建模端子电压之间的差值 相关的差值信号。
[0007] 可以通过电池细分部分的模型来提供电池系统的建模端子电压。在某些实施例 中，细分部分的模型可以包括多RC电路模型，该多RC电路模型包括多个成对的电阻器和电 容器。每对电阻器和电容器可以具有预定义的时间常数。而且，所述多个电阻器中的每一 个可以具有在某种程度上基于测量到的端子电压与建模端子电压之间的差值而评估的电 阻。在某些实施例中，可以使用状态观测器来评估电阻，该状态观测器在一些实施例中可以 包括龙伯格观测器。
[0008] 可以至少部分地基于测量到的端子电压与建模端子电压之间的差值，向接收的电 流测量信号应用校正，以便进行S0C校正。可以基于校正后的电流测量信号来评估细分部 分的状态。
[0009] 本发明还公开了如下技术方案。
[0010] 1. 一种确定电池系统的细分部分的状态的方法，所述方法包括： 从所述细分部分接收电流测量信号； 接收与所述细分部分的测量到的开路电压和从所述细分部分的模型产生的建模开路 电压之间的差值相关的差值信号； 至少部分地基于所述差值信号向接收到的电流测量信号应用校正，以产生校正后的电 流测量信号；以及 基于所述校正后的电流测量信号评估所述细分部分的状态。
[0011] 2.根据方案1所述的方法，其中，所述细分部分的所述状态包括所述细分部分的 充电状态。
[0012] 3.根据方案1所述的方法，其中，所述细分部分包括所述电池系统的电池单元。
[0013] 4.根据方案1所述的方法，其中，所述细分部分包括所述电池系统的电池组。
[0014] 5.根据方案1所述的方法，其中，所述细分部分的所述模型包括多RC电路模型， 所述多RC电路模型包括多个电阻器和多个电容器。
[0015] 6.根据方案5所述的方法，其中，所述多个电容器中的每一个具有与预定义的时 间常数相关的电容。
[0016] 7.根据方案5所述的方法，其中，所述多个电阻器中的每一个具有基于所述细分 部分的测量到的参数而评估的电阻。
[0017] 8.根据方案7所述的方法，其中，使用状态观测器来评估所述电阻，所述电阻是 所述状态观测器的状态参数。
[0018] 9.根据方案8所述的方法，其中，所述状态观测器包括龙伯格观测器。
[0019] 10.根据方案1所述的方法，其中，所述方法还包括：在应用所述校正之前向所述 差值信号应用近似实时傅里叶变换。
[0020] 11. 一种非暂时性计算机可读介质，包括多个指令，所述指令在被处理器执行时， 使得所述处理器执行确定电池系统的细分部分的状态的方法，所述方法包括： 从所述细分部分接收电流测量信号； 接收与所述细分部分的测量到的开路电压和从所述细分部分的模型产生的建模开路 电压之间的差值相关的差值信号； 至少部分地基于所述差值信号向接收到的电流测量信号应用校正，以产生校正后的电 流测量信号；以及 基于所述校正后的电流测量信号评估所述细分部分的状态。
[0021] 12.根据方案11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述细分部分的所述状 态包括所述细分部分的充电状态。
[0022] 13.根据方案11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述细分部分包括所述 电池系统的电池单元。
[0023] 14.根据方案11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述细分部分包括所述 电池系统的电池组。
[0024] 15.根据方案11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述细分部分的所述模 型包括多RC电路模型，所述多RC电路模型包括多个电阻器和多个电容器。
[0025] 16.根据方案15所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述多个电容器中的每 一个具有与预定义的时间常数相关的电容。
[0026] 17.根据方案15所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述多个电阻器中的每 一个具有基于所述细分部分的测量到的参数而评估的电阻。
[0027] 18.根据方案17所述的非暂时性计算机可读介质，其中，使用状态观测器来评估 所述电阻，所述电阻是所述状态观测器的状态参数。
[0028] 19.根据方案18所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述状态观测器包括龙 伯格观测器。
[0029] 20.根据方案11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，指令进一步配置成使得 所述处理器在应用所述校正之前向所述差值信号应用近似实时傅里叶变换。
【附图说明】
[0030] 将说明本公开的非限制性并且非穷尽的实施例，包括