基于等效電路的電池電流限制估計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開涉及能夠估計(jì)形成電池模型的元件的參數(shù)以提供對關(guān)聯(lián)電池的控制的電 池管理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合動力電動車輛（HEV)利用內(nèi)燃發(fā)動機(jī)與電動馬達(dá)的組合來提供動力。這種配 置為僅具有內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的車輛提供了改善的燃料經(jīng)濟(jì)性。一種在HEV中改善燃料經(jīng)濟(jì)性的 方法是在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率低且不被另外需要以推進(jìn)車輛期間關(guān)閉發(fā)動機(jī)。在這些情況下， 電動馬達(dá)用于提供推進(jìn)車輛所需的全部動力。當(dāng)駕駛員動力需求增加使得電動馬達(dá)不再能 提供足以滿足所述需求的動力時，或者在諸如電池荷電狀態(tài)（S0C)下降至某一水平的其他 情況下，發(fā)動機(jī)應(yīng)以對駕駛員幾乎透明的方式快速且平穩(wěn)地啟動。
[0003] HEV包括電池管理系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)估計(jì)描述電池組和/或電池單元的當(dāng) 前操作狀況的值。電池組和/或電池單元操作狀況包括：電池S0C、電力衰減、容量衰減以 及瞬時可用功率。電池管理系統(tǒng)應(yīng)能夠在電池組的整個生命周期中隨著電池單元老化而改 變電池單元特性期間估計(jì)所述值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 一種車輛電池管理系統(tǒng)包括：電池組和至少一個控制器。所述至少一個控制器根 據(jù)第一電流限制和第二電流限制控制所述電池組的操作，其中，第一電流限制和第二電流 限制基于來自所述電池組的等效電路模型的狀態(tài)變量。第二電流限制的持續(xù)時間比第一電 流限制的持續(xù)時間至少大一個數(shù)量級。
[0005] -種車輛電池管理方法包括：根據(jù)第一電流限制和第二電流限制控制電池組的操 作，其中，第一電流限制和第二電流限制基于來自所述電池組的等效電路模型的狀態(tài)變量， 其中，第二電流限制的持續(xù)時間比第一電流限制的持續(xù)時間至少大一個數(shù)量級。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述方法還包括：響應(yīng)于與所述電池組相關(guān)聯(lián)的端電 壓數(shù)據(jù)和輸出電流數(shù)據(jù)而產(chǎn)生所述狀態(tài)變量。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述等效電路模型包括：第一RC電路和第二RC電路， 其中，第一電流限制還基于限定第一RC電路的參數(shù)，第二電流限制還基于限定第二RC電路 的參數(shù)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，第二電流限制還基于限定第一RC電路的參數(shù)中的至 少一個。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述參數(shù)中的所述至少一個是第一RC電路的電阻。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，第一RC電路的時間常量小于第二RC電路的時間常量。
[0011] -種電池系統(tǒng)包括：多個電池單元；控制器，被配置為：輸出針對所述電池單元的 多個電流限制并且根據(jù)所述電流限制控制所述電池單元的操作，其中，所述電流限制中的 每一個具有不同的持續(xù)時間并且基于來自所述電池單元的等效電路模型的狀態(tài)變量，其 中，所述狀態(tài)變量基于與所述電池單元相關(guān)聯(lián)的端電壓數(shù)據(jù)和輸出電流數(shù)據(jù)。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述等效電路模型包括第一RC電路和第二RC電路，其 中，所述電流限制中的一個還基于限定第一RC電路的參數(shù)，所述電流限制中的另一個還基 于限定第二RC電路的參數(shù)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述電流限制中的另一個還基于限定第一RC電路的 參數(shù)中的至少一個。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述參數(shù)中的所述至少一個是第一RC電路的電阻。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，第一RC電路的時間常量小于第二RC電路的常量。
【附圖說明】
[0016] 圖1是示出典型的動力傳動系統(tǒng)和能量存儲組件的混合動力電動車輛的示意圖；
[0017] 圖2是示出電池阻抗的電阻抗頻譜奈奎斯特圖的曲線圖；
[0018]圖3是使用一個RC電路來對電池建模的等效電路模型的示意圖；
[0019]圖4是在奈奎斯特圖中示出具有一個RC電路的等效電路模型的頻率響應(yīng)的曲線 圖；
[0020] 圖5是使用兩個RC電路來對電池建模的等效電路模型的示意圖；
[0021] 圖6是在奈奎斯特圖中示出使用等效電路模型中的兩個RC電路計(jì)算的電池阻抗 的曲線圖；
[0022] 圖7A-7C是示出與兩個RC電路的模型相比，使用具有一個RC電路的等效電路模 型預(yù)測的電池響應(yīng)的曲線圖；
[0023] 圖8是示出在兩個RC電路的等效電路模型中的計(jì)算出的電池狀態(tài)變量的曲線 圖；
[0024] 圖9A是示出基于具有一個RC電路的等效電路模型預(yù)測的用于充電和放電的瞬時 電池電流限制的曲線圖；
[0025] 圖9B是示出基于具有兩個RC電路的等效電路模型預(yù)測的用于充電和放電的瞬時 電池電流限制和連續(xù)電池電流限制的曲線圖；
[0026] 圖10是用于在電池管理系統(tǒng)中估計(jì)瞬時電池電流限制和功率限制以及連續(xù)電池 電流限制和功率限制的算法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 在此描述本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解，所公開的實(shí)施例僅僅是示例，而其他 實(shí)施例可以以各種替代形式來實(shí)現(xiàn)。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 僅僅是用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式使用實(shí)施例的代表性基礎(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個特征可以與在一個或更多個其它附圖中示 出的特征組合，以形成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 的代表性實(shí)施例。然而，可期望與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型用于特定應(yīng) 用或?qū)嵤?br>[0028] 本公開的實(shí)施例總體上提供了多個電路或其它電子裝置。當(dāng)提及所述電路和其 它電子裝置以及由它們中的每一個提供的功能時，都不意在限于僅涵蓋在此示出和描述的 內(nèi)容。雖然特定標(biāo)號可被分配給公開的各種電路或其它電子裝置，但是這樣的標(biāo)號不意在 限制所述電路和其它電子裝置的操作范圍?？苫谒谕奶囟愋偷碾妼?shí)現(xiàn)方式，按照 任何方式將所述電路和其它電子裝置彼此組合和/或分離。應(yīng)該認(rèn)識到，在此公開的任何 電路或其它電子裝置可包括任意數(shù)量的微處理器、集成電路、存儲裝置（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（EEPR0M)或上述項(xiàng)的其他適當(dāng)?shù)淖冃停┖蛙浖?，它們彼此協(xié)作以執(zhí)行在此公開的操 作。此外，任意一個或更多個電子裝置可被配置為執(zhí)行在非暫時性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中實(shí)現(xiàn) 的計(jì)算機(jī)程序，其中，計(jì)算機(jī)程序被編寫為用于執(zhí)行公開的任意數(shù)量的功能。
[0029]HEV電池系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電池管理策略，其中，所述電池管理策略估計(jì)描述電池和/或 一個或更多個電池單元的當(dāng)前操作狀況的值。電池組和/或一個或更多個電池單元的操作 狀況包括：電池荷電狀態(tài)、功率衰減、容量衰減和瞬時可用功率。電池管理策略能夠在電池 組的整個使用期，隨著電池單元老化對值進(jìn)行估計(jì)。對一些參數(shù)的精確估計(jì)可提高性能和 魯棒性，并可最終延長電池組的使用壽命。對于在此描述的電池系統(tǒng)，可按照以下的討論實(shí) 現(xiàn)對一些電池組和/或電池單元的參數(shù)的估計(jì)。
[0030] 圖1描述了典型的混合動力電動車輛。典型的混合動力電動車輛2可包括被機(jī)械 連接到混合動力傳動裝置6的一個或更多個電動馬達(dá)4。此外，混合動力傳動裝置6被機(jī)械 連接到發(fā)動機(jī)8?；旌蟿恿鲃友b置6還被機(jī)械連接到驅(qū)動軸10,其中，驅(qū)動軸10被機(jī)械 連接到車輪12。在另一未在示圖中描述的實(shí)施例中，混合動力傳動裝置可以是非可選式的 齒輪傳動裝置，其中，非可選式的齒輪傳