本公開涉及響應(yīng)于車輛電池中的鋰鍍覆(lithiumplating)的檢測的電氣化車輛的閉環(huán)反饋控制。

背景技術(shù)：

電氣化車輛(諸如混合動力車輛、插電式混合動力車輛和電池電動車輛)使用由牽引電池供電的電機(jī)來驅(qū)動車輛動力傳動系統(tǒng)。電池的充電和放電導(dǎo)致電化學(xué)過程，該電化學(xué)過程影響可用于給車輛供電的電荷并且可隨著環(huán)境狀況和操作狀況(諸如電池荷電狀態(tài)(soc)、溫度、電池單元平衡以及充電/放電速率或電流)的變化而變化。在鋰離子(li-ion)電池中，在一些操作狀況下，金屬鋰可沉積在電池單元的陽極上，這可能降低電池性能。盡管可能在其它環(huán)境和操作狀況下發(fā)生鋰鍍覆，但是電池在低操作溫度和高充電電流下特別容易受到該過程(被稱為鋰鍍覆)的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在各個實(shí)施例中，一種包括具有至少一個電池單元的牽引電池的車輛包括控制器，所述控制器連接到所述牽引電池并且被配置為：提供針對所述車輛或牽引電池的閉環(huán)反饋控制，以使鋰鍍覆指示的測量值與鋰鍍覆指示的目標(biāo)值或期望值之間的差減小，其中，所述鋰鍍覆指示的目標(biāo)值或期望值表示最小鋰鍍覆或沒有鋰鍍覆。實(shí)施例包括：控制電池充電速率、供應(yīng)至電池的再生制動電流、影響電池放電電流的附件負(fù)載和發(fā)動機(jī)動力。在一個或更多個實(shí)施例中，電池電力相對于溫度的表響應(yīng)于檢測鋰鍍覆的檢測而被更新。實(shí)施例還可包括：在檢測到鍍覆時，基于充電期間的電池電力來更新累計(jì)的鍍覆歷史。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述車輛還包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，所述控制器修改所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作點(diǎn)以使鋰鍍覆參數(shù)的目標(biāo)值與鋰鍍覆參數(shù)的實(shí)際值之間的差減小。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述控制器修改所述操作點(diǎn)以使電池充電電流減小。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述控制器減小再生制動電流以修改所述牽引電池的電流。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述控制器響應(yīng)于所述鋰鍍覆參數(shù)的目標(biāo)值與鋰鍍覆參數(shù)的實(shí)際值之間的差超過閾值而修改與當(dāng)前電池溫度相關(guān)聯(lián)的存儲的電池電力限制。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，當(dāng)所述鋰鍍覆參數(shù)的目標(biāo)值與鋰鍍覆參數(shù)的實(shí)際值之間的差超過對應(yīng)的閾值時，所述控制器在電池充電期間追蹤累積的牽引電池電力。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述控制器還被配置為：針對在所述牽引電池放電預(yù)定時間之后的低于閾值的荷電狀態(tài)(soc)值，基于開路電壓與牽引電池荷電狀態(tài)之間的關(guān)系來識別鋰鍍覆的電池單元，以允許完成鋰剝離。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，控制牽引電池的電流的步驟包括：控制車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。

根據(jù)本公開的實(shí)施例可提供一個或更多個優(yōu)點(diǎn)。例如，使用一個或更多個車輛系統(tǒng)或組件的鋰鍍覆指示的閉環(huán)反饋控制可減少或消除鍍覆以提高電池性能、增大容量和增長壽命。各種實(shí)施例采用程序邏輯使用現(xiàn)有的電池傳感器和車輛傳感器來執(zhí)行閉環(huán)反饋控制，使得無需額外的硬件。

通過下面在結(jié)合附圖時進(jìn)行的詳細(xì)描述，與各個實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的上述優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)及特征對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的具有鋰鍍覆的閉環(huán)控制的電氣化車輛的框圖；

圖2是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的用于閉環(huán)控制的鋰鍍覆參數(shù)或指示的未鍍覆的電池單元和鍍覆的電池單元的電池單元電壓(作為soc的函數(shù))的曲線圖；

圖3是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的用作鋰鍍覆指示的未鍍覆的電池單元和鍍覆的電池單元的電池單元電壓變化速率與電池單元充電速率的比值(作為時間的函數(shù))的曲線圖；

圖4是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的計(jì)算用于鋰鍍覆的閉環(huán)反饋控制的一個或更多個鋰鍍覆指示或參數(shù)的流程圖；

圖5是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的基于鋰鍍覆指示值控制車輛操作和/或電池操作的閉環(huán)反饋控制器的操作的示意圖；

圖6是示出用于受到車輛操作狀況和/或牽引電池操作狀況影響的鍍覆指示的閉環(huán)反饋控制的車輛或方法的操作的流程圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)需要，在此公開了詳細(xì)的實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解的是，所公開的實(shí)施例僅代表所要求保護(hù)的主題可以以各種替代形式來實(shí)施。附圖無需按比例繪制；一些特征可被夸大或最小化以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為具有限制性，而僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，參考任一附圖示出和描述的各種特征可以與在一個或更多個其它附圖中示出的特征組合，以產(chǎn)生未被明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，可期望將與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

本公開的實(shí)施例可包括各種內(nèi)部電路和外部電路或其它電氣裝置。所有針對所述電路和其它電氣裝置以及由它們中的每個所提供的功能的引用并不意在限于僅包含在此示出和描述的內(nèi)容。盡管特定的標(biāo)簽可被分配給所公開的各種電路或其它電氣裝置，但是這種標(biāo)簽并不意在限制所述電路和其它電氣裝置的操作范圍。這種電路和其它電氣裝置可基于期望的特定類型的電氣實(shí)施方式以任何方式彼此組合和/或分離。應(yīng)認(rèn)識到，在此公開的任何電路或其它電氣裝置可包括任何數(shù)量的分立的無源組件和有源組件(諸如電阻器、電容器、晶體管、放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc或a/d轉(zhuǎn)換器)、微處理器、集成電路、非暫時性存儲器裝置(例如，閃存、隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可編程只讀存儲器(eprom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)或上述項(xiàng)的其它合適的變型))和軟件，它們彼此協(xié)作以執(zhí)行在此公開的操作。另外，所述電氣裝置中的任何一個或多個可被配置為執(zhí)行包含在非暫時性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)程序，該介質(zhì)包括將計(jì)算機(jī)或控制器配置為執(zhí)行所公開的任何數(shù)量的功能的指令。

圖1是具有至少一個控制器的代表性電氣化車輛實(shí)施例的框圖，所述至少一個控制器被配置為響應(yīng)于相對于與最小鋰鍍覆或者無鋰鍍覆相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)值的鋰鍍覆指示值來提供車輛或牽引電池的閉環(huán)反饋控制。盡管在該代表性實(shí)施例中示出了具有內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的插電式混合動力車輛，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，所公開的示出基于鋰鍍覆指示的閉環(huán)反饋控制的實(shí)施例也可用于其它類型的電氣化車輛中。代表性實(shí)施例中的用于閉環(huán)反饋控制的系統(tǒng)和方法獨(dú)立于特定車輛動力傳動系統(tǒng)，這種例外對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是明顯的。例如，控制發(fā)動機(jī)以減小供應(yīng)到牽引電池的電流將不適用于電池電動車輛。代表性車輛應(yīng)用可包括混合動力車輛、電動車輛或具有受與鋰鍍覆相關(guān)聯(lián)的性能下降影響的電池的任何其它類型的車輛。

在圖1示出的代表性實(shí)施方式中，插電式混合動力電動車輛112可包括機(jī)械地連接到傳動裝置116的一個或更多個電機(jī)114。電機(jī)114能夠作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。對于混合動力車輛，傳動裝置116機(jī)械地連接到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)118。傳動裝置116還機(jī)械地連接到驅(qū)動軸120，驅(qū)動軸120機(jī)械地連接到車輪122。在此的描述同樣適用于電池電動車輛(bev)，其中，混合動力傳動裝置116可以是連接到電機(jī)114的齒輪箱，并且如前所述可省略發(fā)動機(jī)118。無論發(fā)動機(jī)118是否正在運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)114都可提供推進(jìn)能力和減速能力。電機(jī)114還用作發(fā)電機(jī)，并且可在再生制動期間通過回收在摩擦制動系統(tǒng)中通常作為熱損失掉的能量來提供燃料經(jīng)濟(jì)性效益。如下面更詳細(xì)地描述的，可由閉環(huán)反饋控制器來控制發(fā)動機(jī)118以減少供應(yīng)至電機(jī)114的動力，從而使鋰鍍覆指示的目標(biāo)值和測量值之間的差減小。類似地，可控制再生制動以改變鋰鍍覆指示值和關(guān)聯(lián)的鋰鍍覆過程。

對于混合動力車輛應(yīng)用或電動車輛應(yīng)用，牽引電池或牽引電池組124將能量儲存在連接在一起的多個單獨(dú)的電池單元中，以為電機(jī)114提供期望的電壓和充電容量。在一個實(shí)施例中，電池組124包括鋰離子電池單元的陣列。鋰鍍覆(在此也被稱作“鍍覆”)是指金屬鋰沉積在電池單元的負(fù)電極或陽極上的過程，并且可例如取決于沉積的鋰的特定結(jié)構(gòu)特性而導(dǎo)致諸如容量損失、增大阻抗、降低效率以及在一些情況下的內(nèi)部短路的長期效應(yīng)。在被稱為剝離(stripping)的過程期間，一定程度的鍍覆可逆向進(jìn)行。不可逆的鍍覆可導(dǎo)致對電池單元陽極的永久性損壞。因此，根據(jù)本公開的各個實(shí)施例利用被配置為實(shí)現(xiàn)基于鋰鍍覆指示值的閉環(huán)反饋控制策略的車輛控制器或電池控制器響應(yīng)于目標(biāo)指示值與測量的或計(jì)算的指示值之間的差來減少或消除鋰鍍覆。電池充電和放電的控制可被用于對可逆鍍覆的陽極進(jìn)行剝離以及減少或消除額外的鍍覆。在低溫、高荷電狀態(tài)(soc)和高充電速率(高電流)下進(jìn)行充電期間，電池單元特別容易受到鍍覆。因此，電池和/或車輛的控制可包括控制牽引電池電流以減少鋰鍍覆或使鋰鍍覆反向(剝離)?？墒褂酶鞣N策略來計(jì)算鋰鍍覆指示值以供閉環(huán)反饋控制器使用，參照圖2至圖4示出和描述了代表性策略。

雖然車輛電池組124通常向高電壓總線150提供高電壓dc輸出，但是電壓和電流可根據(jù)特定的操作狀況和負(fù)載而變化。牽引電池組124電連接到一個或更多個外部電路152，一個或更多個外部電路152可包括例如電力電子器件或逆變器電路126、dc/dc轉(zhuǎn)換器電路128和/或電力轉(zhuǎn)換模塊或電路132。一個或更多個接觸器可在斷開時將牽引電池組124與其它組件隔離，并且可在閉合時將牽引電池組124連接到其它組件。牽引電池組124可包括用于測量和監(jiān)測各種操作參數(shù)(包括電池單元電流和單獨(dú)的電池單元電壓)的各種內(nèi)部電路。諸如電池單元或電池單元的組(有時被稱作區(qū)或塊)的電壓、電流和電阻的參數(shù)可由becm146來監(jiān)測和/或控制。

牽引電池組124除了提供用于推進(jìn)的能量之外，還可為連接到高電壓總線150的其它外部電路152提供能量。車輛112的配電系統(tǒng)還可包括dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊或電路128，dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊或電路128將牽引電池124的高電壓dc輸出轉(zhuǎn)換為與可直接連接的其它車輛負(fù)載相兼容的低電壓dc供電。其它外部高電壓電路或負(fù)載(諸如用于車廂加熱器或組件加熱器的外部高電壓電路或負(fù)載)可直接連接到高電壓總線50而不使用dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128。

車輛112還可包括輔助電池130，輔助電池130具有相對較低的標(biāo)稱電壓(例如，諸如24v或48v)并且可使用與牽引電池組124不同的電池化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。輔助電池130也可被稱為作低電壓電池、起動機(jī)電池或可僅被稱作用于各種應(yīng)用的車輛電池。輔助電池130可被用于向通常由電力負(fù)載160表示的各種低電壓組件、控制器、模塊、馬達(dá)、致動器、傳感器等提供電力。一個或更多個繼電器/電壓轉(zhuǎn)換器168可被用于向車輛電力負(fù)載160提供電力。在該實(shí)施例中，繼電器/電壓轉(zhuǎn)換器168包括由車輛控制模塊(vcm)172提供的繼電器輸入信號170控制的繼電器，車輛控制模塊172也可被用于使用電池能量控制模塊(becm)146來直接或間接控制車輛和/或牽引電池124。如下面更詳細(xì)地描述的，一個或更多個電氣組件或附件可由vcm172和/或becm146來控制，以通過控制電池電流來控制鋰鍍覆。

牽引電池組124可通過外部電源136進(jìn)行再充電。外部電源136可包括連接到電網(wǎng)的電插座。外部電源136可電連接到電動車輛供電設(shè)備(evse)138。evse138可提供電路和控制件以調(diào)節(jié)和管理電源136和車輛112之間的能量傳輸。外部電源136可向evse138提供dc或ac電力。evse138可具有用于插入到車輛112的充電端口134中的充電連接器140。充電端口134可電連接到充電器或車載電力轉(zhuǎn)換模塊132?？蛇x地，被描述為電連接的各種組件可使用無線感應(yīng)耦合來傳輸電力。如下面更詳細(xì)地描述的，電力轉(zhuǎn)換模塊132是可被直接或間接地控制以通過控制電池電流來限制鋰鍍覆或者使鋰鍍覆反向的另一代表性電氣裝置。在一些應(yīng)用中，可在充電期間減小或停止電池電流或者可使電池電流反向以向外部電源136提供電流，從而減少鋰鍍覆或者使鋰鍍覆反向。

圖1中示出的各種組件可具有一個或更多個關(guān)聯(lián)的控制器、控制模塊和/或處理器(諸如vcm172)以基于鋰鍍覆指示值來控制車輛和牽引電池的操作。控制器可經(jīng)由串行外設(shè)接口(spi)總線(例如，控制器局域網(wǎng)(can))或離散導(dǎo)體進(jìn)行通信。例如，各種操作參數(shù)或變量可使用can或其它導(dǎo)體進(jìn)行廣播或發(fā)布，以供車輛控制模塊或子模塊用于控制車輛或車輛組件(諸如牽引電池組124或電力負(fù)載160)。一個或更多個控制器可以以獨(dú)立方式操作，而不與一個或更多個其它控制器通信?？刂破骺砂姵啬芰靠刂颇K(becm)146以控制各種充電和放電功能、電池單元電荷平衡、電池組電壓測量、單獨(dú)的電池單元電壓測量、電池過充電保護(hù)、電池過放電保護(hù)、電池壽命終止確定、鋰鍍覆的閉環(huán)反饋控制、電池電流極性或電池電流方向(充電和放電)。

控制器可包括各種類型的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)和/或與各種類型的非暫時性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)通信，所述非暫時性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括用于存儲控制邏輯、算法、程序、操作變量等的持久性存儲裝置和臨時性存儲裝置。在一個實(shí)施例中，becm146可與用于存儲與電池單元的期望的開路電壓、閾值或圖案(pattern)相關(guān)聯(lián)的值的存儲器通信。類似地，becm146可與具有存儲在與電池單元內(nèi)電阻相關(guān)聯(lián)的查找表或數(shù)組中的值的存儲器通信，其中，所述電池單元內(nèi)電阻是基于電池參數(shù)(諸如溫度、soc、壽命等)的。在一個實(shí)施例中，becm146與具有電池電力對溫度的查找表的存儲器進(jìn)行通信，并且響應(yīng)于檢測到鋰鍍覆而修改查找表中的一個或更多個值。becm146還可與存儲與在鋰鍍覆狀況下供應(yīng)的電池充電電力相對應(yīng)的累計(jì)的鍍覆歷史的存儲器進(jìn)行通信，以用于確定電池壽命估計(jì)。

圖2是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的用于計(jì)算鋰鍍覆指示值以及用于指示值的閉環(huán)反饋控制的未鍍覆的電池單元和鍍覆的電池單元的電池單元電壓(作為soc的函數(shù))的曲線圖。圖2的曲線圖使用可用于電氣化車輛(諸如在圖1中示出的插電式混合動力電動車輛)中的電池組中的代表性鋰離子電池單元的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來產(chǎn)生。由線210表示的數(shù)據(jù)與具有很少鍍覆或沒有鍍覆的正常鋰離子電池單元在放電期間隨時間變化的電池單元電壓相對應(yīng)。由線212、214表示的數(shù)據(jù)與具有鍍覆(通過對鍍覆的電池單元的明顯受損陽極進(jìn)行檢查和分解來確認(rèn))的鋰鍍覆的電池單元在放電期間隨時間變化的電池單元電壓相對應(yīng)。由于鋰的化學(xué)特性，所以如前所述當(dāng)電池單元被鍍覆時，電池單元開路電壓(ocv)將高于具有較少鍍覆或沒有鍍覆的電池單元的電池單元開路電壓。

在放電期間，可逆鍍覆的鋰可被剝離，使得ocv相對于soc的放電曲線對于鍍覆的電池單元和未鍍覆的電池單元將是相同的。在剝離過程結(jié)束之后通常由標(biāo)號216指示的曲線的低soc部分可被用于識別鍍覆的電池單元的soc值。

在各個實(shí)施例中，預(yù)期的或正常的電池ocv和/或針對特定電池操作參數(shù)(諸如溫度、電流、soc、壽命等)的預(yù)期的電池單元內(nèi)電阻可被存儲在與becm146通信的存儲器中。鋰鍍覆指示值可與至少一個電池單元的測量的ocv與在類似操作狀況下的先前存儲的預(yù)期的ocv之間的差相對應(yīng)。可根據(jù)以下公式基于測量的電池單元電壓、通過電池單元的電流以及計(jì)算的或先前存儲在與電池控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的存儲器中的電池單元的內(nèi)電阻來計(jì)算測量的ocv：

ocv＝v_battery-i*r_cell

其中，ocv表示電池單元開路電壓(v)，v_battery表示測量的電池單元電壓(v)，i表示通過電池單元的電流(a)，r_cell表示電池單元內(nèi)電阻(歐姆)。與差分ocv相對應(yīng)的鋰鍍覆指示值隨后被鋰鍍覆的閉環(huán)反饋控制所使用?？筛鶕?jù)以下公式來確定鍍覆指示值：

鍍覆指示＝ocv測量-ocv預(yù)期

與牽引電池通信的一個或更多個控制器可被配置為提供閉環(huán)反饋控制以基于差分ocv電壓來減小或消除鍍覆指示的目標(biāo)值與測量值之間的差，從而控制牽引電池和/或車輛(例如，減小充電電流或利用外部加熱器或電池內(nèi)電阻來使電池升溫)。

圖3是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的用作鋰鍍覆的閉環(huán)反饋控制的鋰鍍覆指示值的未鍍覆的電池單元和鍍覆的電池單元的電池單元電壓變化速率與電池單元充電速率的比值(作為時間的函數(shù))的曲線圖。由線310表示的數(shù)據(jù)與具有很少鋰鍍覆或沒有鋰鍍覆的電池單元的比值相對應(yīng)，而由線312、314表示的數(shù)據(jù)與呈現(xiàn)鋰鍍覆的電池單元的比值相對應(yīng)。線320與代表性閾值相對應(yīng)，該代表性閾值可被用于與用于鋰鍍覆的檢測的比值進(jìn)行比較，響應(yīng)于計(jì)算的比值越過閾值(例如，針對線312在330處指示的以及針對線314在340處指示的)而檢測到鋰鍍覆。還可通過用于識別與鋰鍍覆有關(guān)的關(guān)聯(lián)的圖案的系統(tǒng)識別技術(shù)來檢測鋰鍍覆。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，特定閾值可基于電池和/或環(huán)境操作參數(shù)或狀況而改變，可被在線估計(jì)，并且可被存儲在被配置為查找表的存儲器中或者可基于公式或方程來計(jì)算，該公式或方程使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來生成閾值的數(shù)學(xué)表達(dá)式。類似地，可利用用于檢測鍍覆的數(shù)學(xué)參數(shù)或統(tǒng)計(jì)參數(shù)(諸如相關(guān)性)將由一個或更多個電池單元的數(shù)據(jù)隨時間形成的圖案與相應(yīng)的未鍍覆的電池單元的預(yù)期的圖案或期望的圖案進(jìn)行比較。類似地，其它比值可被計(jì)算并且被用于基于與鍍覆的電池單元相關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來檢測鍍覆。因?yàn)殚]環(huán)反饋控制器將試圖使鍍覆指示值低于與鍍覆相關(guān)聯(lián)的閾值，所以在閉環(huán)反饋控制器中使用的鍍覆指示的目標(biāo)值可能低于指示鍍覆的閾值以試圖防止鍍覆發(fā)生。

如圖3中總體上示出的，對于鋰鍍覆的電池單元，電池單元電壓變化速率或微分電壓對電池單元充電速率(例如，其可由電池單元電流來指示)的比值將在鍍覆的鋰在該過程期間已停止參與反應(yīng)時具有明顯的轉(zhuǎn)變。由于由線310、312和314表示的電池單元電壓變化速率與電池單元變化速率的比值與基于時間的比值相比是穩(wěn)健的(robust)，所以其對于各種電池操作狀況來說也是穩(wěn)健的。因此，可使用電池單元電壓變化速率與電池單元充電速率的比值來控制鋰鍍覆，以最小化鋰鍍覆或防止比值越過指示鋰鍍覆的關(guān)聯(lián)的閾值。還可通過更新電池電力與溫度的查找表來控制鋰鍍覆，以減少在鍍覆溫度下的電池電力，從而防止在后續(xù)電池操作期間的鋰鍍覆。

如先前參照圖2描述的，由于每個電池單元的鋰和碳陽極的化學(xué)特性，所以當(dāng)電池被鍍覆時電池單元ocv將高于沒有鍍覆情況下的正常或標(biāo)稱的電池開路電壓。如在350總體指示的，當(dāng)鋰停止參與反應(yīng)時，電池單元ocv將回到正常的ocv。在各種應(yīng)用中，在電池組內(nèi)部針對單獨(dú)的電池單元或電池單元的組或塊來測量電池單元電壓，使得特定的電池單元或電池單元的組的微分電壓dv/dt可被計(jì)算。電池單元充電速率或電池單元電荷的變化速率可由實(shí)際電池單元電流(i)來表示，如下表示：

電池單元電壓變化速率與電池單元充電速率的比值可被車輛控制器或電池控制器根據(jù)以下公式計(jì)算為鍍覆指示值：

其中，q表示電池單元累積電荷(庫侖)，v_battery表示測量的電池單元電壓(v)，i表示通過電池單元的電流(a)?？稍谖⒎诌\(yùn)算或計(jì)算之前和/或在微分運(yùn)算或計(jì)算之后應(yīng)用濾波器來減少或消除信號噪聲。

圖4是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的計(jì)算用于鋰鍍覆的閉環(huán)反饋控制的一個或更多個鋰鍍覆指示或參數(shù)的流程圖。盡管在此描述的處理、系統(tǒng)、方法、啟示等可被描述為以有序的順序發(fā)生，但是這樣的處理可利用以與描述或示出的順序不同的順序完成的所描述的步驟來執(zhí)行。應(yīng)理解的是，在與本公開的教導(dǎo)保持一致并且被所要求保護(hù)的主題涵蓋的同時，可同時執(zhí)行特定步驟，可添加其它步驟或者可省略在此描述的特定步驟。對方法或處理的描述針對示出特定實(shí)施例的目的而被提供，并且應(yīng)被理解為代表許多變型中的一個而不僅僅限于示出或描述的實(shí)施例。

如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的，系統(tǒng)或方法可通過計(jì)算機(jī)算法、機(jī)器可執(zhí)行代碼或被編程到與車輛相關(guān)聯(lián)的一個或更多個合適的可編程裝置(諸如vcm172、becm146、其它控制器或它們的組合)中的軟件指令來實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)或方法400的操作包括：如在410表示的將針對各種電池操作參數(shù)的預(yù)期值或期望值存儲在非暫時性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲器中以便隨后用于控制鋰鍍覆。如前所述，電池參數(shù)值可包括與當(dāng)前的電池操作狀況和/或環(huán)境操作狀況相對應(yīng)的代表性電池單元或電池單元的組的開路電壓的預(yù)期值或期望值。還可存儲電池單元內(nèi)電阻，以便隨后用于基于測量的電池單元電壓來計(jì)算電池單元的ocv。所存儲的值還可包括電池電力與溫度的查找表以及累計(jì)的鍍覆歷史計(jì)數(shù)。如由框412表示的，針對當(dāng)前操作狀況測量或以其它方式確定各種電池參數(shù)。如在414表示的，代表性參數(shù)可包括電池單元電壓、電池單元電流、soc和溫度。

如由框416表示的，確定一個或更多個鋰鍍覆參數(shù)或指示。如前所述，鋰鍍覆參數(shù)或指示可以是基于電池單元差分電壓418的，例如，電池單元差分電壓418可包括差分ocv?？蛇x地，如前描述的以及在420表示的，可使用測量的電池單元電流、電池單元電壓和電池單元內(nèi)電阻來計(jì)算測量的ocv。如在422表示的微分電壓的比值可被計(jì)算，并且可包括如在424表示的微分電壓或變化電壓與電池單元充電速率的比值。如在430表示的，可將一個或更多個鋰鍍覆指示值或圖案提供至閉環(huán)反饋控制器。

圖5是示出根據(jù)代表性實(shí)施例的基于鋰鍍覆指示值來控制車輛操作和/或電池操作的閉環(huán)反饋控制器的操作的示意圖?？刂葡到y(tǒng)500總體上表示簡化的比例積分(p-i)閉環(huán)反饋控制器。與本公開的教導(dǎo)一致的其它閉環(huán)反饋控制策略也可被用于控制鋰鍍覆狀況，包括使用比例、積分和微分的控制函數(shù)或項(xiàng)的任何組合的反饋控制器、前饋控制器和混合型控制器。如在510表示的，控制系統(tǒng)500確定鍍覆指示設(shè)定點(diǎn)或目標(biāo)值。該設(shè)定點(diǎn)或目標(biāo)值可基于當(dāng)前的車輛操作狀況、電池操作狀況和/或環(huán)境操作狀況而變化，并且將基于特定鍍覆指示而變化。所選擇的鍍覆指示可基于當(dāng)前操作模式或隨著應(yīng)用和實(shí)施方式而變化。例如，在一個實(shí)施例中，僅提供單個鍍覆指示。其它實(shí)施例可包括具有仲裁策略的多個鍍覆指示，所述仲裁策略用于選擇特定鍍覆指示以供閉環(huán)反饋控制器使用。

由加法器520基于指示設(shè)定點(diǎn)或目標(biāo)值與反饋信號之間的差來計(jì)算差值或誤差值，所述反饋信號與由框530表示的計(jì)算的鍍覆指示值和通過時間延遲532偏移的時間相對應(yīng)。將相應(yīng)的差值536應(yīng)用到比例項(xiàng)540和積分項(xiàng)542，并且所得到的值在加法器550處合并。如在560表示的，所得到的值可被用于修改電池狀況，以使差值536朝向零減小?？烧{(diào)整比例項(xiàng)540和積分項(xiàng)542以提供期望的系統(tǒng)性能。

框560總體上表示：通過控制一個或更多個電池或車輛的參數(shù)或組件來直接或間接修改電池狀況，以減少電池中的鋰鍍覆或者使電池中的鋰鍍覆反向。例如，在具有內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的混合動力電動車輛和插電式混合動力電動車輛中，使用外部加熱器或者使電池利用電池內(nèi)電阻來提高電池溫度，修改電池狀況可包括使電池充電速率或電流減小到允許的最小充電水平，允許的最小充電水平可基于當(dāng)前操作狀況而變化。在車輛操作期間，減小電池電流可包括：減小或停止由再生制動提供的電流或者將發(fā)動機(jī)操作點(diǎn)或模式從最大效率修改到最小電池充電電力。

在各種實(shí)施例中，由框560表示的修改電池狀況可包括：例如，通過控制一個或更多個電力附件以從電池提供電力而不是使電機(jī)操作在發(fā)電機(jī)模式下，從而使電池組124升溫。這還可包括：減少由發(fā)動機(jī)提供的附件電力，使得電池的電力負(fù)載以及對應(yīng)的電流增大以產(chǎn)生更多的熱。增大電力附件負(fù)載可包括：操作電池組加熱器或者將加熱器負(fù)載增大到最大負(fù)載以使電池組快速地升溫。

圖6是示出用于受車輛操作狀況和/或牽引電池操作狀況影響的鍍覆指示的閉環(huán)反饋控制的車輛或方法的代表性實(shí)施例的操作的流程圖。在圖6所示的代表性實(shí)施例中，如在610表示的，控制策略600包括基于當(dāng)前操作狀況檢索鍍覆指示設(shè)定點(diǎn)。當(dāng)前操作狀況可包括：例如車輛操作狀況、電池操作狀況和/或環(huán)境操作狀況(諸如溫度、電池電流、電池組電壓、電池單元電壓、soc、電池壽命、累計(jì)的電池鍍覆歷史)。在使用多于一個的鍍覆指示的應(yīng)用中，可從先前存儲在存儲器中的值中檢索每個鍍覆指示的設(shè)定點(diǎn)或目標(biāo)值。

如在612表示的，計(jì)算每個鍍覆指示的當(dāng)前值。如前所述，例如，代表性鍍覆指示可包括差分電壓或微分電壓與充電速率的比值。如在614表示的，使用一個或更多個指示值來檢測鍍覆。在一個實(shí)施例中，可通過將指示與對應(yīng)的閾值進(jìn)行比較來檢測鍍覆。在另一實(shí)施例中，當(dāng)目標(biāo)指示值和當(dāng)前指示值之間的差或誤差超過閾值時，閉環(huán)反饋控制可確定鋰鍍覆。如果未檢測到鍍覆，則控制器通過返回到框610來繼續(xù)更新目標(biāo)值和當(dāng)前值。

如在框614指示的，如果檢測到鍍覆，則可使用當(dāng)前操作狀況來更新作為溫度的函數(shù)的電池電力的查找表，以減小在后續(xù)操作過程中發(fā)生鍍覆狀況的可能性。例如，基于查找表中的值，提供到電池用于給電池充電的電力可受到作為溫度的函數(shù)的電流限制的限制。如果檢測到鍍覆，則可修改這些值以降低針對先前檢測到鍍覆的特定溫度的電力限制。

如在618表示的，可響應(yīng)于檢測到鍍覆狀況而更新累計(jì)的鍍覆歷史計(jì)數(shù)。例如，可更新計(jì)數(shù)或其它歷史值以記錄電池經(jīng)受鋰鍍覆的電力或安培小時(ah)的總量。累計(jì)的鋰鍍覆ah可被用于調(diào)整電池壽命估計(jì)?？蛇x地或組合地，當(dāng)累計(jì)的鍍覆計(jì)數(shù)增大或越過一個或更多個關(guān)聯(lián)的閾值時，可采用更積極的減輕策略。

框620表示：控制電池電流以減小用于提供閉環(huán)反饋控制的鋰鍍覆指示的差值或誤差值。如前所述，這可包括：如在630表示的，控制發(fā)動機(jī)操作點(diǎn)以減小供應(yīng)到電池的充電電流，如在632表示的，控制再生制動以減小供應(yīng)到電池的充電電流，或者如在634表示的，控制附件負(fù)載以增大放電電流和提高電池溫度。例如，可直接通過控制附件以增大電力負(fù)載和由電池供應(yīng)的電流和/或直接通過控制電池加熱器來提高電池溫度。

如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的，描述的代表性實(shí)施例可提供一個或更多個優(yōu)點(diǎn)，諸如，基于鋰鍍覆指示的閉環(huán)反饋控制來控制牽引電池，以減少鋰鍍覆或使鋰鍍覆反向。提供在線非破壞性鋰鍍覆指示以減輕不可逆的鋰鍍覆和相關(guān)聯(lián)的性能退化，從而延長電池壽命和擴(kuò)展電池容量。

雖然以上描述了示例性實(shí)施例，但是并不意在這些實(shí)施例描述了所要求保護(hù)的主題的所有可能的形式。更確切地，在說明書中所使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)理解的是，可在不脫離本公開的精神和范圍的情況下做出各種改變。此外，可將各種實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例的特征進(jìn)行組合以形成未被明確描述或示出的進(jìn)一步的實(shí)施例。盡管針對一個或更多個期望的特性，各種實(shí)施例可能已經(jīng)被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或優(yōu)于其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式，但是如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知，根據(jù)特定的應(yīng)用和實(shí)施方式，一個或更多個特征或特性可被折衷以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性。這些屬性包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐用性、生命周期成本、市場性、外觀、包裝、尺寸、可維護(hù)性、重量、可制造性、裝配的容易性等。被描述為在一個或更多個特性方面不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式合意的實(shí)施例不一定在本公開的范圍之外，并可被期望用于特定應(yīng)用。