本申請(qǐng)總體上涉及估計(jì)車輛中的牽引電池的健康狀態(tài)參數(shù)。

背景技術(shù)：

電氣化車輛包括混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(hev)和電池電動(dòng)車輛(bev)。電氣化車輛包括用于存儲(chǔ)能量的牽引電池，該能量被用于推進(jìn)和其它目的。牽引電池通常使用在開(kāi)發(fā)階段期間定義的多種參數(shù)來(lái)進(jìn)行操作。牽引電池的操作參數(shù)隨著時(shí)間的變化引起牽引電池的性能的變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些配置中，一種車輛包括牽引電池。所述車輛還包括控制器，所述控制器被配置為：根據(jù)健康狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)值操作牽引電池，并基于描述在行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及描述在過(guò)去的行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)與流經(jīng)牽引電池的產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系的參數(shù)來(lái)改變所述估計(jì)值。

一些配置可包括一個(gè)或更多個(gè)如下特征。在所述車輛中，所述健康狀態(tài)參數(shù)是牽引電池的容量。在所述車輛中，所述健康狀態(tài)參數(shù)是所述牽引電池的內(nèi)部阻抗。在所述車輛中，所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括所述車輛的正速度的平均值。在所述車輛中，所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括所述車輛的加速度的標(biāo)準(zhǔn)差。在所述車輛中，所述控制器被配置為：基于描述在行駛周期期間流經(jīng)所述牽引電池的電流的另一組統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及描述在過(guò)去的行駛周期期間流經(jīng)所述牽引電池的電流與所述健康狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系的參數(shù)，來(lái)改變所述估計(jì)值。在所述車輛中，所述控制器被配置為：接收溫度數(shù)據(jù)，并基于與所述行駛周期相關(guān)的溫度而進(jìn)一步改變所述估計(jì)值。在所述車輛中，描述所述關(guān)系的參數(shù)從回歸函數(shù)被獲得，使得所述估計(jì)值處于所述健康狀態(tài)參數(shù)的真實(shí)值的預(yù)定置信區(qū)間內(nèi)。

在一些配置中，一種車輛電力系統(tǒng)包括控制器，所述控制器被配置為：根據(jù)健康狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)值操作牽引電池，并基于描述在行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及描述在過(guò)去的行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)與所述健康狀態(tài)參數(shù)產(chǎn)生的變化之間的關(guān)系的參數(shù)，來(lái)改變所述估計(jì)值。

一些配置可包括一個(gè)或更多個(gè)如下特征。在所述車輛電力系統(tǒng)中，所述健康狀態(tài)參數(shù)是所述牽引電池的容量。在所述車輛電力系統(tǒng)中，所述健康狀態(tài)參數(shù)是所述牽引電池的內(nèi)部阻抗。在所述車輛電力系統(tǒng)中，所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括所述車輛的正速度的平均值。在所述車輛電力系統(tǒng)中，所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括所述車輛的加速度的標(biāo)準(zhǔn)差。在所述車輛電力系統(tǒng)中，所述控制器被配置為：接收溫度數(shù)據(jù)，并基于與所述行駛周期相關(guān)的溫度而進(jìn)一步改變所述估計(jì)值。在所述車輛電力系統(tǒng)中，描述所述關(guān)系的參數(shù)從回歸函數(shù)被獲得，使得所述估計(jì)值處于所述健康狀態(tài)參數(shù)的真實(shí)值的預(yù)定置信區(qū)間內(nèi)。

在一些配置中，一種操作車輛中的電池的方法包括：由控制器根據(jù)電池健康狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)值操作所述電池。所述方法還包括：由所述控制器基于描述在行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及描述在過(guò)去的行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)與流經(jīng)所述電池的產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系的參數(shù)，來(lái)改變所述估計(jì)值。

一些配置可包括一個(gè)或更多個(gè)如下特征。所述方法可包括；由控制器基于與所述行駛周期相關(guān)的溫度改變所述估計(jì)值。所述方法還包括：由控制器基于描述在行駛周期期間流經(jīng)所述牽引電池的電流的統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及描述在過(guò)去的行駛周期期間流經(jīng)所述牽引電池的電流與所述健康狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系的參數(shù)，來(lái)改變所述估計(jì)值。所述方法可包括：根據(jù)回歸函數(shù)描述所述關(guān)系，使得所述估計(jì)值處于所述健康狀態(tài)參數(shù)的真實(shí)值的預(yù)定置信區(qū)間內(nèi)。

附圖說(shuō)明

圖1是示出典型的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和能量?jī)?chǔ)存組件的混合動(dòng)力車輛的示圖；

圖2是包括多個(gè)電池單元并由電池能量控制模塊監(jiān)測(cè)和控制的可能的電池包布置的示圖；

圖3是不同的行駛周期的正速度平均值和加速度標(biāo)準(zhǔn)差的曲線圖；

圖4是描繪作為不同的行駛周期的加速度的函數(shù)的電池電流值的可能范圍的曲線圖；

圖5是開(kāi)發(fā)用于參數(shù)識(shí)別的回歸結(jié)構(gòu)的可能的操作序列的流程圖；

圖6是用于估計(jì)電池的健康狀態(tài)參數(shù)的可能的操作序列的流程圖。

具體實(shí)施方式

在此描述本公開(kāi)的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解的是，所公開(kāi)的實(shí)施例僅為示例，并且其它實(shí)施例可采用各種形式和替代形式。附圖不必按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅為用于教導(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)人員將理解的是，參考任一附圖示出和描述的各種特征可與在一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征組合，以產(chǎn)生未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)用的代表實(shí)施例。然而，與本公開(kāi)的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型可被期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

圖1描繪了可被稱作插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(phev)的電氣化車輛112。插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛112可包括機(jī)械地連接至混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置116的一個(gè)或更多個(gè)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)。此外，混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置116機(jī)械地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)118?；旌蟿?dòng)力傳動(dòng)裝置116還被機(jī)械地連接至驅(qū)動(dòng)軸120，驅(qū)動(dòng)軸120機(jī)械地連接至車輪122。電機(jī)114能在發(fā)動(dòng)機(jī)118啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)提供推進(jìn)和減速能力。電機(jī)114還可用作發(fā)電機(jī)，并且能夠通過(guò)回收在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)中通常將作為熱損失掉的能量來(lái)提供燃料經(jīng)濟(jì)效益。電機(jī)114還可通過(guò)允許發(fā)動(dòng)機(jī)118以更有效的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)并允許混合動(dòng)力電動(dòng)車輛112在特定狀況下以發(fā)動(dòng)機(jī)118關(guān)閉的電動(dòng)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，來(lái)減少車輛排放。電氣化車輛112還可以是電池電動(dòng)車輛(bev)。在bev構(gòu)造中，發(fā)動(dòng)機(jī)118可不存在。在其它構(gòu)造中，電氣化車輛可以是不具有插電功能的全混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(fhev)。

牽引電池或電池包124儲(chǔ)存可被電機(jī)114使用的能量。車輛電池包124可提供高電壓直流電(dc)輸出。牽引電池124可電連接至一個(gè)或更多個(gè)電力電子模塊126。一個(gè)或更多個(gè)接觸器142可在斷開(kāi)時(shí)將牽引電池124與其它組件隔離，并且在閉合時(shí)將牽引電池124連接到其它組件。電力電子模塊126還電連接至電機(jī)114，并提供在牽引電池124與電機(jī)114之間雙向傳輸能量的能力。例如，牽引電池124可提供dc電壓，而電機(jī)114可使用三相交流電(ac)來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子模塊126可將dc電壓轉(zhuǎn)換為三相ac電流來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)114。在再生模式下，電力電子模塊126可將來(lái)自用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)114的三相ac電流轉(zhuǎn)換為與牽引電池24兼容的dc電壓。

車輛112可包括電連接在牽引電池124和電力電子模塊126之間的可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)152。vvc152可以是被配置為增大或升高牽引電池124提供的電壓的dc/dc升壓轉(zhuǎn)換器。通過(guò)增大電壓，電流需求可被減小，從而使得用于電力電子模塊126和電機(jī)114的布線尺寸減小。此外，電機(jī)114可以以較高的效率和較低的損耗運(yùn)轉(zhuǎn)。

牽引電池124除了提供用于推進(jìn)的能量之外，牽引電池124還可為其它車輛電力系統(tǒng)提供能量。車輛112可包括dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128，dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128將牽引電池124的高電壓dc輸出轉(zhuǎn)換成與低電壓車輛負(fù)載兼容的低電壓dc供應(yīng)。dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128的輸出可電連接至輔助電池130(例如，12v電池)，以用于為輔助電池130充電。低電壓系統(tǒng)可被電連接至輔助電池130。一個(gè)或更多個(gè)電負(fù)載146可被連接至高電壓總線。電負(fù)載146可具有相關(guān)聯(lián)的控制器，所述控制器在適當(dāng)時(shí)操作和控制電負(fù)載146。電負(fù)載146的示例可以是風(fēng)扇、電加熱元件和/或空調(diào)壓縮機(jī)。

電氣化車輛112可被配置為通過(guò)外部電源136為牽引電池124再充電。外部電源136可以連接到電源插座。外部電源136可電連接至充電器或電動(dòng)車輛供電設(shè)備(evse)138。外部電源136可以是由公共電力公司提供的配電網(wǎng)絡(luò)或電網(wǎng)。eves138可提供電路和控制，以調(diào)節(jié)和管理電源136與車輛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可以是被配置為從evse138向車輛112傳輸電力的任意類型的端口。充電端口134可被電連接至充電器或車載電力轉(zhuǎn)換模塊132。電力轉(zhuǎn)換模塊132可對(duì)從evse138供應(yīng)的電力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以向牽引電池124提供合適的電壓水平和電流水平。電力轉(zhuǎn)換模塊132可與evse138進(jìn)行接口連接，以協(xié)調(diào)對(duì)車輛112的電力傳輸。evse連接器140可具有與充電端口134的相應(yīng)凹槽匹配的插腳?？蛇x地，被描述為被電耦合或電連接的各種組件可使用無(wú)線感應(yīng)耦合來(lái)傳輸電力。

可提供一個(gè)或更多個(gè)車輪制動(dòng)器144，以使車輛112減速并阻止車輛112運(yùn)動(dòng)。車輪制動(dòng)器144可以是液壓致動(dòng)的、電致動(dòng)的或者它們的一些組合。車輪制動(dòng)器144可以是制動(dòng)系統(tǒng)150的一部分。制動(dòng)系統(tǒng)150可包括用于操作車輪制動(dòng)器144的其它組件。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，附圖中描繪了制動(dòng)系統(tǒng)150與車輪制動(dòng)器144中的一個(gè)之間的單一連接。制動(dòng)系統(tǒng)150和其它車輪制動(dòng)器144之間的連接被隱含。制動(dòng)系統(tǒng)150可包括控制器，以監(jiān)測(cè)和協(xié)調(diào)制動(dòng)系統(tǒng)150。制動(dòng)系統(tǒng)150可監(jiān)測(cè)制動(dòng)組件并控制車輪制動(dòng)器144以使車輛減速。制動(dòng)系統(tǒng)150可對(duì)行駛員命令做出響應(yīng)，并且還可以自主運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)諸如穩(wěn)定性控制的功能。當(dāng)被另一控制器或子功能請(qǐng)求時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)150的控制器可實(shí)現(xiàn)施加被請(qǐng)求的制動(dòng)力的方法。

車輛112中的電子模塊可經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)車輛網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。車輛網(wǎng)絡(luò)可包括用于通信的多個(gè)信道。車輛網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)信道可以是諸如控制器局域網(wǎng)絡(luò)(can)的串行總線。車輛網(wǎng)絡(luò)的信道中的一個(gè)可包括由電子電氣工程師協(xié)會(huì)(ieee)802標(biāo)準(zhǔn)族定義的以太網(wǎng)。車輛網(wǎng)絡(luò)的另外信道可包括模塊之間的離散連接，并可包括來(lái)自輔助電池130的電力信號(hào)。不同的信號(hào)可通過(guò)車輛網(wǎng)絡(luò)的不同信道傳輸。例如，視頻信號(hào)可通過(guò)高速信道(例如以太網(wǎng))傳輸，而控制信號(hào)可通過(guò)can或離散信號(hào)傳輸。車輛網(wǎng)絡(luò)可包括協(xié)助在模塊之間傳輸信號(hào)和數(shù)據(jù)的任意硬件組件和軟件組件。車輛網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有在圖1中示出，但圖1可隱含著車輛網(wǎng)絡(luò)可連接在車輛112中存在的任意電子模塊?？纱嬖谲囕v系統(tǒng)控制器(vcs)148來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)組件的操作。

牽引電池124可由各種化學(xué)配方構(gòu)造。典型的電池包化學(xué)成分可以是鉛酸、鎳金屬氫化物(nimh)或鋰離子。圖2示出了使用n個(gè)電池單元202的簡(jiǎn)單串聯(lián)結(jié)構(gòu)的牽引電池包124。然而，牽引電池124可由串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或者它們的一些組合連接的任意數(shù)量的各個(gè)電池單元組成。電池管理系統(tǒng)可具有檢測(cè)并控制牽引電池124的性能的一個(gè)或更多個(gè)控制器(諸如電池能量控制模塊(becm)206)。牽引電池124可包括用于測(cè)量各個(gè)電池包水平特性的傳感器。牽引電池124可包括一個(gè)或更多個(gè)電池包電流測(cè)量傳感器208、電池包電壓測(cè)量傳感器210和電池包溫度測(cè)量傳感器212。becm206可包括用于與電池包電流測(cè)量傳感器208、電池包電壓測(cè)量傳感器210和電池包溫度測(cè)量傳感器212連接的電路。becm206可具有非易失性存儲(chǔ)器，使得數(shù)據(jù)可在becm206處于關(guān)閉狀況時(shí)被保留。保留的數(shù)據(jù)可以在下一啟動(dòng)周期時(shí)使用。

除了測(cè)量和監(jiān)測(cè)電池包水平特性之外，還可測(cè)量和監(jiān)測(cè)電池單元202的水平特性。例如，可測(cè)量每個(gè)電池單元202的端電壓、電流和溫度。系統(tǒng)可使用一個(gè)或更多個(gè)傳感器模塊204來(lái)測(cè)量電池單元202的特性。根據(jù)容量，傳感器模塊204可測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電池單元202的特性。牽引電池124可利用多達(dá)nc個(gè)傳感器模塊204來(lái)測(cè)量所有電池單元202的特性。每個(gè)傳感器模塊204可將測(cè)量結(jié)果傳輸至becm206，用以進(jìn)一步處理和協(xié)調(diào)。傳感器模塊204可將模擬形式或數(shù)字形式的信號(hào)傳輸至becm206。在一些配置中，傳感器模塊204的功能可被并入becm206中。即，傳感器模塊204的硬件可被集成為becm206中的電路的一部分，并且becm206進(jìn)行對(duì)原始信號(hào)的處理。becm206還可包括用于與一個(gè)或更多個(gè)接觸器142連接的電路，以斷開(kāi)或閉合接觸器142。

計(jì)算電池包的各個(gè)特性可能是有用的。諸如電池功率容量、電池容量和電池荷電狀態(tài)的量對(duì)于控制牽引電池124以及從牽引電池124接收電力的任何電路負(fù)載的操作是有用的。電池功率容量是牽引電池124可提供的功率的最大量或牽引電池124可接收的功率的最大量的測(cè)量。得知了電池電力容量允許管理電負(fù)載，使得電力需求在牽引電池124可處理的限制之內(nèi)。

電池容量是可被存儲(chǔ)在牽引電池124中的能量總量的測(cè)量值。電池容量(通常表示為變量q)可以以安培小時(shí)為單位來(lái)表示。與電池容量相關(guān)的數(shù)值可被稱作安培小時(shí)值。牽引電池124的電池容量可隨著牽引電池124的壽命而減小。

荷電狀態(tài)(soc)給出在牽引電池124中剩余多少電荷的指示。soc可被表示為在牽引電池124中可能剩余的總電荷的百分比。當(dāng)soc為百分之一百時(shí)，牽引電池124可被充電至電池容量。類似于燃料表，可輸出soc值，以通知行駛員牽引電池124中剩余多少電荷。還可使用soc來(lái)控制電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的操作。soc的計(jì)算可由多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算soc的一種可行的方法是執(zhí)行牽引電池電流隨著時(shí)間的積分。這就是在本領(lǐng)域中公知的安培小時(shí)積分。

能量管理系統(tǒng)或車輛電力系統(tǒng)可操作牽引電池124以管理牽引電池124的荷電狀態(tài)。牽引電池124可根據(jù)將目標(biāo)荷電狀態(tài)與當(dāng)前荷電狀態(tài)進(jìn)行比較而進(jìn)行充電或放電。例如，在當(dāng)前荷電狀態(tài)大于目標(biāo)荷電狀態(tài)時(shí)，牽引電池124可放電。牽引電池124的操作可通過(guò)命令電機(jī)114的扭矩以從牽引電池124汲取電流或向牽引電池124提供電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。牽引電池124的操作還可包括命令發(fā)動(dòng)機(jī)118向電機(jī)114提供能量來(lái)為牽引電池124充電。

經(jīng)常針對(duì)牽引電池124計(jì)算的值可以是與健康狀態(tài)(soh)相關(guān)的參數(shù)。soh參數(shù)可提供牽引電池124的老化的指示。soh參數(shù)還可提供關(guān)于電池的健康狀態(tài)以及電池如何隨著時(shí)間而退化的信息。soh參數(shù)可包括計(jì)算的電池容量和電池內(nèi)部阻抗。soh參數(shù)可指示電池容量的變化和電池內(nèi)部阻抗的變化。電池內(nèi)部阻抗可被表示為電阻值。隨著牽引電池124老化，電池內(nèi)部阻抗可能改變。電池內(nèi)部阻抗通常隨著電池退化而增大。獲知電池內(nèi)部阻抗和電池容量允許對(duì)牽引電池124的改進(jìn)的控制。多種方法可用于確定牽引電池124的soh。電池老化指示可基于電池容量值和/或電池內(nèi)部阻抗值而被輸出和顯示。例如，電池容量值和/或電池內(nèi)部阻抗值可與電池壽命開(kāi)始時(shí)的對(duì)應(yīng)值進(jìn)行比較以確定牽引電池的大致的存在時(shí)間。

電池soh預(yù)測(cè)算法通常監(jiān)測(cè)與電池相關(guān)的量，諸如電壓和電流。例如，電池老化的一個(gè)因素是流經(jīng)電池的電流的量。算法可通過(guò)測(cè)量流經(jīng)電池的電流并基于積累的電流估計(jì)電池老化參數(shù)來(lái)運(yùn)行。一些電池soh算法可使用電壓測(cè)量值和電流測(cè)量值來(lái)嘗試測(cè)量或估計(jì)電池內(nèi)部阻抗。然而，只有在能夠識(shí)別出行駛周期與電池soh之間的關(guān)系時(shí)，才可以基于行駛周期信息來(lái)預(yù)測(cè)電池soh。

行駛周期可由與車輛的速度和加速度相關(guān)的量的數(shù)值來(lái)表征。行駛周期可由描述行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來(lái)表征。特性描述可包括正速度平均值、加速度標(biāo)準(zhǔn)差、最小加速度、正加速度下的行駛時(shí)間的百分比、負(fù)加速度下的行駛時(shí)間的百分比、怠速時(shí)間的百分比、每英里的停車次數(shù)中的一個(gè)或更多個(gè)?？舍槍?duì)多個(gè)行駛周期對(duì)這些量進(jìn)行分析，以確定變量對(duì)電池soh的影響。在一些分析之后，正速度的平均值和加速度的標(biāo)準(zhǔn)差與電池soh最相關(guān)。直觀地，這可被理解為較高的速度和較快的加速度可能導(dǎo)致較多的電池使用。例如，牽引電池可在較高的速度和加速度下經(jīng)受較大的電流。

可利用正速度的平均值和加速度的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)估計(jì)與電池電流相關(guān)的統(tǒng)計(jì)變量。電池電流的標(biāo)準(zhǔn)差和電池電流的平均絕對(duì)值可以從行駛周期特性中獲得。電池統(tǒng)計(jì)變量可隨后被用于預(yù)測(cè)未來(lái)任意時(shí)間的電池soh參數(shù)的變化。例如，電池容量和/或內(nèi)部阻抗的變化可由基于電池電流參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行計(jì)算。

圖3是描繪多個(gè)行駛周期的加速度的標(biāo)準(zhǔn)差和正速度的平均值的曲線300。曲線上的每個(gè)點(diǎn)可表示特定行駛周期。例如，點(diǎn)a302可表示溫和的行駛周期。注意，點(diǎn)a具有相對(duì)低的正速度的平均值和加速度的標(biāo)準(zhǔn)差。點(diǎn)b304可表示激進(jìn)的行駛周期。隨著點(diǎn)沿著由線306所指示的方向移動(dòng)，可觀測(cè)到更激進(jìn)的電池運(yùn)轉(zhuǎn)。更激進(jìn)的電池運(yùn)轉(zhuǎn)可導(dǎo)致更迅速的電池老化或電池soh參數(shù)的變化。

圖4描繪了指示電池電流相對(duì)于車輛加速度的可能的分布的曲線400。對(duì)于溫和的行駛周期(由a表示)，分布可落在第一區(qū)域402中。對(duì)于激進(jìn)的行駛周期(由b表示)，分布可落在第二區(qū)域404中。注意，第二區(qū)域404包含比第一區(qū)域402更廣的電池電流和加速度值的范圍。較快的加速/減速可指示較激進(jìn)的行駛周期。此外，由于可更大程度地利用電池來(lái)滿足更快的加速/減速，因此更快的加速/減速可引起更大幅值的電池電流。

可執(zhí)行回歸分析來(lái)尋找將獨(dú)立變量與非獨(dú)立變量關(guān)聯(lián)的回歸方程式。用于多個(gè)行駛周期的數(shù)據(jù)可在行駛周期期間被采樣或測(cè)量，并且統(tǒng)計(jì)值可由所述數(shù)據(jù)被獲得。速度可在行駛周期期間以周期性的間隔被測(cè)量。加速度可在行駛周期期間以周期性的間隔被測(cè)量。加速度值可基于加速度傳感器的輸出，或者可被計(jì)算為速度的導(dǎo)數(shù)。此外，電池電流可在每個(gè)行駛周期期間被測(cè)量。測(cè)量值可以以周期性的間隔被采樣。在每個(gè)行駛周期結(jié)束時(shí)，可以使用一系列的速度、加速度和電池電流值。每個(gè)變量的平均值或平均數(shù)可被計(jì)算為在所有時(shí)間間隔內(nèi)的數(shù)值總和除以時(shí)間間隔的數(shù)量。標(biāo)準(zhǔn)差可被計(jì)算為：

其中，μ是平均值，xi是來(lái)自樣本i的變量的值，n是采取的樣本的數(shù)量。

回歸模型可被定義為：

y＝β0+β1x1+…+βpxp+ε(2)

其中，p是獨(dú)立變量的數(shù)量，βi是回歸方程式的第i個(gè)系數(shù)，并且i＝0,1,…,p?；貧w分析可考慮行駛周期的n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。因此，與x個(gè)元素對(duì)應(yīng)的矩陣可被構(gòu)造為：

其中，n是行駛周期的數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量。

回歸模型的參數(shù)(或回歸系數(shù))可被計(jì)算為：

其中，x是n行(p+1)列矩陣，y是n行1列系統(tǒng)響應(yīng)矩陣。從特定的y矩陣計(jì)算的回歸系數(shù)可被用于計(jì)算回歸響應(yīng)

一旦確定回歸參數(shù)，則回歸分析可被表示為：

其中，y可以是電池電流的標(biāo)準(zhǔn)差y1以及電池電流的平均絕對(duì)值y2。y的元素可被定義為：

y1＝σ(ibatt)(6)

其中，β1從包括y1響應(yīng)的y矩陣被計(jì)算，并且

y2＝mean(|ibatt|)(7)

其中，β2從包括y2響應(yīng)的y矩陣被計(jì)算，并且向量x可被定義為：

其中，vpos是正速度的平均值，σ(a)是加速度的標(biāo)準(zhǔn)差。每個(gè)x向量具有p+1個(gè)元素。從行駛周期的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算的x向量可被組合以形成等式(3)的x矩陣。

回歸矩陣x可以從在每個(gè)行駛周期期間對(duì)特定數(shù)據(jù)的采樣中獲得。對(duì)于給定的行駛周期，諸如車輛速度和車輛加速度的車輛數(shù)據(jù)可被采樣。此外，電池電流可被采樣。根據(jù)車輛速度，可計(jì)算正速度的平均值。根據(jù)車輛加速度，可計(jì)算車輛加速度的標(biāo)準(zhǔn)差?？衫谜俣鹊钠骄岛图铀俣鹊臉?biāo)準(zhǔn)差來(lái)如等式(8)所定義的那樣定義輸入向量。電池電流的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差也可被計(jì)算。這些值可被用于回歸分析，以根據(jù)式(4)確定回歸系數(shù)。一旦獲知了回歸矩陣，則回歸矩陣可被用于不同的行駛周期，以分別根據(jù)等式(6)和等式(7)來(lái)估計(jì)電池電流的絕對(duì)平均值和電池電流的標(biāo)準(zhǔn)差。

控制器206可被配置為具有回歸矩陣，使得可針對(duì)任意行駛周期估計(jì)或預(yù)測(cè)電池電流參數(shù)。電池電流參數(shù)可在當(dāng)前沒(méi)有任意控制策略、車輛控制策略和配置的知識(shí)的情況下被估計(jì)。電池電流參數(shù)僅從行駛周期數(shù)據(jù)被估計(jì)。回歸矩陣可被存儲(chǔ)或編程至控制器206中。

以上分析從車輛行駛周期數(shù)據(jù)獲取電池電流參數(shù)。然而，利用一些額外的計(jì)算，可計(jì)算電池的健康狀態(tài)(soh)參數(shù)。將被定義的程序能夠直接根據(jù)行駛周期數(shù)據(jù)和預(yù)定的不確定性界限內(nèi)的溫度對(duì)電池soh參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

不確定性界限是由混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)管控制策略來(lái)決定的。不確定性界限可被表示為：

σ(ibatt)＝f1(x)+ε1(9)

mean(|ibatt|)＝f2(x)+ε2(10)

其中，x由等式(8)定義，并且ε項(xiàng)被稱作不確定性界限。

電池soh可被表征為電池容量的變化(δqbatt)和/或在充電期間電池內(nèi)部阻抗的變化(δrint,chg)以及在放電期間電池內(nèi)部阻抗的變化(δrint,disch)。變化量可與在電池壽命開(kāi)始(bol)時(shí)的值相關(guān)。關(guān)于bol值的變化值可被表示為：

δqbatt＝qbatt,bol-qbatt(11)

δrint,chg＝rint,chg-rint，chg，bol(12)

δrint,disch＝rint,disch-rint，disch，bol(13)

電池的電池容量可被預(yù)期為隨著電池的壽命而減小。內(nèi)部阻抗值可被預(yù)期為隨著電池的壽命而增大。當(dāng)前時(shí)間的soh參數(shù)值可從等式(11)至等式(13)被獲得。

容量和內(nèi)部阻抗的變化可與電池電流參數(shù)相關(guān)，電池電流參數(shù)是但不限于電池電流的標(biāo)準(zhǔn)差和電池電流的平均絕對(duì)值。電池電流參數(shù)可提供電池如何隨著時(shí)間被使用的測(cè)量值。容量和內(nèi)部阻抗的變化可被表示為：

δqbatt＝g1(σ(ibatt),mean(|ibatt|)|t,tdrv,tpark)+ε3(14)

δrint,chg＝g2(σ(ibatt),mean(|ibatt|)|t,tdrv,tpark)+ε4(15)

δrint,disch＝g3(σ(ibatt),mean(|ibatt|)|t,tdrv,tpark)+ε5(16)

其中，t是與行駛周期相關(guān)的溫度，tdrv是行駛周期中已經(jīng)過(guò)的時(shí)間，tpark是車輛靜止已經(jīng)過(guò)的時(shí)間。每個(gè)變化均具有相關(guān)的不確定性界限ε。

函數(shù)g1、g2和g3可從另一回歸分析中被獲得。例如，y1＝g1(x)，其中，y是δqbatt，x是[σ(ibatt)mean(|ibatt|)]，g表示回歸矩陣。針對(duì)每個(gè)行駛周期的多個(gè)值可使用類似于等式(8)的向量被計(jì)算。如前所述，可通過(guò)在多個(gè)行駛周期中采集數(shù)據(jù)并生成針對(duì)每個(gè)行駛周期的矩陣，來(lái)獲得回歸矩陣。例如，當(dāng)電池在多個(gè)操作周期中運(yùn)行時(shí)，電池容量和電池電流可被測(cè)量。在一些情況下，電池容量可從其它電池參數(shù)(諸如電流和電壓)被計(jì)算。在多個(gè)操作周期之間可能變化的變量可以是電池的溫度曲線、行駛持續(xù)時(shí)間和停車持續(xù)時(shí)間。在操作周期完成之后，電池電流參數(shù)可從在操作周期期間的測(cè)量值被計(jì)算。電池容量的變化還可從測(cè)量的數(shù)據(jù)被確定。注意，回歸矩陣可基于仿真的或?qū)嶋H的行駛周期數(shù)據(jù)而被獲得。

可通過(guò)將等式(5)代入等式(14)至等式(16)，按照電池電流參數(shù)來(lái)表示等式(14)至等式(16)。電池電流參數(shù)可被表示為行駛周期參數(shù)的函數(shù)。作為結(jié)果，容量和內(nèi)部阻抗的變化還可被表示為如下的由等式(8)所描述的行駛周期參數(shù)的函數(shù)：

δqbatt＝h1(x|t,tdrv,tpark)+εq(17)

δrint,chg＝h2(x|t,tdrv,tpark)+εr，chg(18)

δrint,disch＝h3(x|t,tdrv,tpark)+εr,disch(19)

電池容量和內(nèi)部阻抗值的變化可通過(guò)等式(17)至等式(19)直接從行駛周期參數(shù)被獲得。最終結(jié)果是，電池老化參數(shù)可從測(cè)量的車輛速度被獲得?？刂破骺纱鎯?chǔ)與溫度、行駛時(shí)間和停車時(shí)間的各種組合相對(duì)應(yīng)的多個(gè)回歸函數(shù)或回歸矩陣。例如，回歸矩陣可基于與最近完成的行駛周期相關(guān)的溫度而被選擇。

得出的等式可在控制器206中實(shí)現(xiàn)。測(cè)量的車輛速度可在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)被采樣并存儲(chǔ)。預(yù)定時(shí)間間隔可基于預(yù)定時(shí)間段(諸如一天)。在預(yù)定時(shí)間間隔之后，采集的車輛速度樣本可被處理，以用于計(jì)算加速度。此外，速度(例如正速度的平均值)和加速度(例如加速度的標(biāo)準(zhǔn)差)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)可被計(jì)算。一旦獲知了這些數(shù)值，則可以計(jì)算由等式(8)定義的向量。控制器除了監(jiān)測(cè)車輛速度以外，控制器還可測(cè)量或接收溫度、行駛時(shí)間和停車時(shí)間。例如，溫度可在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)被周期性地采樣。行駛時(shí)間和停車時(shí)間可通過(guò)監(jiān)測(cè)車輛處于行駛模式和停車模式的時(shí)間量被確定。停車時(shí)間可包括車輛處于點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀況的時(shí)間段。停車時(shí)間可被用于從平均值和標(biāo)準(zhǔn)差中過(guò)濾出于相關(guān)的速度值。

控制器206可隨后基于溫度、行駛時(shí)間和停車時(shí)間來(lái)選擇合適的函數(shù)。從測(cè)量的車輛速度(例如從等式(8))提取的信息可被輸入至函數(shù)，以確定容量或內(nèi)部阻抗在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)的變化。健康狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)值是基于描述行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)的。統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括正速度的平均值和車輛加速度的標(biāo)準(zhǔn)差。估計(jì)值還基于描述在過(guò)去的行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)與流經(jīng)電池的產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系的參數(shù)。估計(jì)值還可基于描述在過(guò)去的行駛周期期間流經(jīng)電池的電流與健康狀態(tài)參數(shù)的產(chǎn)生的變化之間的關(guān)系的參數(shù)。

圖6描繪了針對(duì)描述的系統(tǒng)和方法的描述可能的操作序列的流程圖。在操作600，將回歸結(jié)構(gòu)公式化?？苫谙惹暗男旭傊芷跀?shù)據(jù)的分析而離線地執(zhí)行回歸結(jié)構(gòu)的公式化。圖5描繪了描述將回歸結(jié)構(gòu)公式化的一般程序的流程圖。在操作502，電池壽命仿真可被執(zhí)行，并且結(jié)果可被采集。這種仿真可通過(guò)模型進(jìn)行仿真和/或可從實(shí)際車輛操作數(shù)據(jù)獲得。在操作504，回歸結(jié)構(gòu)可被選擇。例如，用于矩陣x的量的向量可被公式化，得到諸如等式(8)的向量。在操作506，回歸分析可按照以上描述的被執(zhí)行。例如，針對(duì)行駛周期采集的數(shù)據(jù)可被處理以計(jì)算回歸矩陣，并使用回歸矩陣和系統(tǒng)響應(yīng)矩陣計(jì)算回歸系數(shù)。在操作508，可執(zhí)行回歸分析的評(píng)估。例如，回歸矩陣和向量可被用于從另外的行駛周期(或者甚至是先前使用過(guò)的行駛周期)獲得參數(shù)值。例如，r²值可被計(jì)算以評(píng)估回歸分析的相對(duì)質(zhì)量。正態(tài)概率分布曲線可被生成和分析。在操作510，可執(zhí)行檢查，以確定由回歸結(jié)構(gòu)生成的預(yù)測(cè)是否可接受。例如，處于特定范圍內(nèi)的r²值可指示令人滿意的預(yù)測(cè)。如果預(yù)測(cè)不可接受，則操作512可被執(zhí)行，以修改回歸結(jié)構(gòu)并從操作506重復(fù)處理。如果預(yù)測(cè)結(jié)果可接受，則操作514可被執(zhí)行。在操作514，最終的回歸結(jié)構(gòu)可被確定。在操作516，soh參數(shù)的置信區(qū)間可被計(jì)算。回歸可被配置以確保soh參數(shù)的真實(shí)值處于預(yù)定置信區(qū)間(例如95％的置信區(qū)間)內(nèi)。

操作600的結(jié)果可以是以上描述的回歸矩陣或函數(shù)?；貧w矩陣可定義描述在過(guò)去的行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)與流經(jīng)牽引電池的產(chǎn)生的電流之間的關(guān)系的參數(shù)?；貧w矩陣還可定義描述在過(guò)去的行駛周期期間的車輛運(yùn)動(dòng)與健康狀態(tài)參數(shù)的產(chǎn)生的變化之間的關(guān)系的參數(shù)。

回歸矩陣或函數(shù)可被存儲(chǔ)或編程至控制器206，并通過(guò)回歸矩陣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)602表示。在操作604，車輛操作期間的車輛速度數(shù)據(jù)被采集并被存儲(chǔ)在速度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)606。速度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)606可被保留在非易失性存儲(chǔ)器中，使得數(shù)據(jù)在下一次的點(diǎn)火周期中可用。

在操作608，限定的行駛周期的時(shí)間間隔可被監(jiān)測(cè)。例如，時(shí)間間隔可被限定為從車輛的點(diǎn)火周期的開(kāi)始到下一次點(diǎn)火周期開(kāi)始的時(shí)間段。時(shí)間間隔可基于通過(guò)監(jiān)測(cè)隨著時(shí)間接收的里程表值確定的車輛行駛的預(yù)定距離。時(shí)間間隔可被限定為預(yù)定時(shí)間段。例如，預(yù)定時(shí)間段可以是一小時(shí)、一天或一周。時(shí)間和距離數(shù)據(jù)可被周期性地監(jiān)測(cè)，以確定經(jīng)過(guò)的時(shí)間或行駛的距離。在操作610，可執(zhí)行檢查以確定是否已達(dá)到時(shí)間間隔或距離間隔。如果未達(dá)到間隔，則可從操作604重復(fù)執(zhí)行。

如果達(dá)到間隔，則可執(zhí)行操作612。在操作612，可使用存儲(chǔ)在速度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)606中的速度數(shù)據(jù)作為輸入來(lái)計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)。統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括正速度平均值和加速度的標(biāo)準(zhǔn)差。在操作614，電池soh參數(shù)可基于回歸矩陣602和統(tǒng)計(jì)值來(lái)被計(jì)算?？刂破?06還可接收與行駛周期關(guān)聯(lián)的溫度數(shù)據(jù)。估計(jì)值還可基于溫度數(shù)據(jù)而被改變。在操作616，牽引電池可根據(jù)估計(jì)的soh值而被操作。處理可在車輛和牽引電池的使用壽命內(nèi)被重復(fù)。

描述的系統(tǒng)和方法有助于根據(jù)容易獲得的行駛周期數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)電池soh參數(shù)。此外，結(jié)果是基于統(tǒng)計(jì)結(jié)果的，并可被配置為使用預(yù)定的精確量來(lái)估計(jì)值。牽引電池操作限制可根據(jù)估計(jì)的電池soh參數(shù)而被設(shè)置。例如，電池容量可被用于基于電流積分確定soc的變化。使用精確的電池容量可確保電池soc是精確的。此外，電池容量可被用于設(shè)置soc操作窗口，以確保在車輛使用壽命內(nèi)具有充足的電池電力。此外，基于soh參數(shù)的電池老化的指示可被輸出并顯示給操作者。

在此公開(kāi)的處理、方法或算法可被傳送到處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)，或者通過(guò)所述處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，其中，所述處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)可包括任何現(xiàn)有的可編程電子控制單元或?qū)Ｓ秒娮涌刂茊卧ｎ愃频?，所述處理、方法或算法可被以多種形式存儲(chǔ)為通過(guò)控制器或計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的數(shù)據(jù)和指令，其中，所述多種形式包括但不限于信息永久存儲(chǔ)在不可寫的存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如，rom裝置)中以及信息可變地存儲(chǔ)在可寫的存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如，軟盤、磁帶、cd、ram裝置以及其它磁介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì))中。所述處理、方法或算法也可在可執(zhí)行軟件的對(duì)象中實(shí)施?？蛇x地，可使用合適地硬件組件(諸如，專用集成電路(asic)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)、狀態(tài)機(jī)、控制器或其它硬件組件或裝置，或者硬件、軟件和固件組件的組合)來(lái)全部或部分地實(shí)現(xiàn)所述處理、方法或算法。

雖然以上描述了示例性實(shí)施例，但這些實(shí)施例并不意在描述權(quán)利要求所涵蓋的所有可能形式。說(shuō)明書中所使用的詞語(yǔ)是描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)，并且應(yīng)理解的是，可在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下做出各種改變。如前所述，可將各個(gè)實(shí)施例的特征進(jìn)行組合以形成本發(fā)明的可能未被明確描述或示出的進(jìn)一步的實(shí)施例。盡管針對(duì)一個(gè)或更多個(gè)期望特性，各個(gè)實(shí)施例已經(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)實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)特定應(yīng)用和實(shí)施方式，一個(gè)或更多個(gè)特征或特性可被折衷以實(shí)現(xiàn)依賴于特定應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)的期望的整體系統(tǒng)屬性。這些屬性可包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐用性、生命周期成本、市場(chǎng)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。因此，針對(duì)一個(gè)或更多個(gè)特性，被描述為不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式的實(shí)施例并非在本公開(kāi)的范圍之外，并可被期望用于特定應(yīng)用。