使用扩展卡尔曼滤波器技术估计混合动力及电动车辆的电池充电状态的制作方法
【专利摘要】本发明公开了使用扩展卡尔曼滤波器技术估计混合动力及电动车辆的电池充电状态。适应性估计技术形成电池状态估计器以估计车辆中电池包的电源容量。估计器适应性地更新用于计算电池包的ECM的电压状态的电路模型参数。适应性估计技术也可用于计算电池包内固态扩散电压效应。适应性估计器用于增加对传感器噪声、模拟误差和电池包退化的计算的强健性。
【专利说明】使用扩展卡尔曼滤波器技术估计混合动力及电动车辆的电池充电状态
【技术领域】
[0001]本公开总地涉及用于计算电池系统的充电状态(SOC)的系统和方法，并且更具体地涉及使用先进估计技术确定电池系统中的扩散。
【背景技术】
[0002]电池用于广大范围的汽车领域中。例如，对改进燃料经济以及减小由车辆排出的污染物量的需求已经导致结合复杂电池系统的电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)以及由这样的系统所推进的车辆的发展。
[0003]所有类型的充电或电池推进车辆的共同点就是电池，随着电池向车辆和/或车辆部件供电，电池经受不同的充电和放电循环。重要的是获知由电池的SOC所表示的电池的状态。为了做出关于电池的用法和利用的决定，重要的是获知电池的S0C。
[0004]电池的SOC指明在给定时间下电池内存储的可使用能量的量。这与燃料箱中燃料的量类似。为了改进电池寿命以及整体电池性能，电池必须维持在最优SOC下。电池的健康状态(S0H)指明电池的状况。SOH是基于观察特定电池参数以确定无法观察的、内部损伤或退化的程度。
[0005]电池可以视作具有电流和热量流作为输入以及电压和温度的响应的系统。可以使用电压状态的组合来模拟电池对电流刺激的电压响应。这些电压状态包括平衡电势、由滞后效应导致的电压、由欧姆电阻导致的电压降、以及由电池中动态学导致的电压降(双层和/或扩散电压)。可以通过代数函数、微分方程或卷积积分来描述这些电压的每一个。
[0006]在使用(通过驾驶或者插入充电)期间，电池电阻、平衡电势、由滞后效应导致的电压、由欧姆电阻导致的电压降、双层电压、以及扩散电压不是直接可测的。这些数值影响了SOC以及指明电池的SOH的参数。因为它们不是直接可测量的，所以通常难以精确地确定电池的SOC和S0H。因此，难以将电池维持在最优SOC下或者难以确定SOH何时退化至明显影响电池性能的点。
[0007]已经开发出不同方法以确定S0C。确定SOC的一种方法是基于使用电池系统的等效电路以模拟电池。模拟电池的等效电路考虑诸如电池的极板上表面电荷的因素。尽管这样的方法提供了用于确定电池的SOC的模型，但是这些电路无法考虑到电池系统中的扩散。
【发明内容】
[0008]在第一实施例中，公开了一种电池管理系统。该系统包括多个传感器，其中，传感器可以是电联接至电池包的电压传感器、电联接至电池包的电流传感器、以及热联接至电池包的温度传感器。电池管理控制器可以电联接至所述多个传感器，并且配置以感测一个或多个电池特性，包括电池包的温度、电池包的电压、以及电池包的电流，并且电池管理控制器包括处理器和配置成运行算法的计算机可读媒介。算法进一步可以包括存储在计算机可读媒介中的一个或多个状态，存储在计算机可读媒介中的至少一个等效电路模型参数，以及使用电池包的电压、电池包的电流、电池状态和电路模型参数在处理器中执行以计算开路电压。或OCV)的扩展卡尔曼滤波器。查找表存储在计算机可读媒介中并且由电池管理控制器使用以基于开路电压和电池包的温度来确定电池包的充电状态，其中，充电状态用于管理电池包的功率输出。
[0009]在另一实施例中，公开了一种估计车辆中电池包的充电状态的方法。该方法包括感测电联接至电池包的多个传感器，其中，传感器可以是电联接至电池包的电压传感器、电联接至电池包的电流传感器、以及热联接至电池包的温度传感器。该方法包括在处理器中执行算法，电池管理控制器中的计算机可读媒介电联接至多个传感器并且配置以感测一个或多个电池特性，包括电池包的温度、电池包的电压、和电池包的电流。算法包括存储在计算机可读媒介中的一个或多个状态，存储在计算机可读媒介中的至少一个等效电路模型参数，以及使用电池包的电压、电池包的电流、电池状态和电路模型参数在处理器中执行以计算开路电压的扩展卡尔曼滤波器。该方法包括使用存储在计算机可读媒介中并且由电池管理控制器使用的查找表以基于开路电压和电池包的温度而确定电池包的充电状态，其中，充电状态用于管理电池包的功率输出。
[0010]一种计算电池的固态扩散电压效应的方法，包括:
使用电联接至所述电池的至少一个传感器；以及
在电池管理控制器中执行算法，所述电池管理控制器包括处理器和配置成运行所述算法的计算机可读媒介，并且电联接至所述至少一个传感器，所述至少一个传感器配置成感测包括所述电池的电压和所述电池的电流的一个或多个电池特性，所述算法进一步包括:固态扩散电压效应模型，以及
适应性估计技术，在所述处理器中使用所述电池的电压、所述电池的电流、以及所述固态扩散电压效应模型来执行所述适应性估计技术以计算固态扩散电压效应。
[0011]根据方案I所述的方法，其中，所述适应性估计技术选自扩展的卡尔曼滤波器、递归最小平方估计器、滑模观测器和卡尔曼滤波器。
[0012]根据方案I所述的方法，其中，启动温度和关断温度记录在所述计算机可读媒介中并且用于改变启动时所述固态扩散电压效应模型。
[0013]根据方案I所述的方法，其中，关断时间记录在所述计算机可读媒介中并且用于补偿启动时所述固态扩散电压效应模型。
[0014]一种电池管理系统,包括:
多个传感器，其包括:
电压传感器，电联接至电池包，
电流传感器，电联接至所述电池包，以及温度传感器，热联接至所述电池包；以及
电池管理控制器，电联接至所述多个传感器并且配置成感测一个或多个电池特性，包括所述电池包的温度、所述电池包的电压和所述电池包的电流，以及所述电池管理控制器包括处理器和计算机可读媒介，配置所述电池管理控制器以运行算法来使用开路电压和所述电池包的温度估计所述电池包的充电状态，所述算法进一步包括:
至少一个状态，存储在所述计算机可读媒介中，包括固态扩散电压效应， 至少一个等效电路模型参数，存储在所述计算机可读媒介中，以及扩展卡尔曼滤波器，在所述处理器中使用所述电池包的电压、所述电池包的电流、所述至少一个状态和电路模型参数执行扩展卡尔曼滤波器以计算所述开路电压。
[0015]根据方案5所述的系统，其中，所述至少一个等效电路模型参数选自欧姆电阻、电荷转移阻抗和双层电容。
[0016]根据方案5所述的系统，其中，查找表存储在所述计算机可读媒介中并且由所述电池管理控制器使用以确定所述电池包的充电状态。
[0017]根据方案5所述的系统，其中，启动温度和关断温度记录在所述计算机可读媒介中并且用于启动时改变存储在所述计算机可读媒介中的所述至少一个等效电路模型参数。
[0018]根据方案5所述的系统，其中，关断时间记录在所述计算机可读媒介中并且用于在启动时补偿所述至少一个等效电路模型参数。
[0019]根据方案5所述的系统，其中，在温度范围上计算所述开路电压。
[0020]一种估计车辆中电池包的充电状态的方法，包括:
使用电联接至所述电池包的多个传感器，所述多个传感器包括:
电压传感器，电联接至所述电池包，
电流传感器，电联接至所述电池包，以及温度传感器，热联接至所述电池包；
在电池管理控制器中执行算法，所述电池管理控制器电联接至所述多个传感器并且配置以感测一个或多个电池特性，所述一个或多个电池特性包括所述电池包的温度、所述电池包的电压和所述电池包的电流，所述算法进一步包括:
至少一个状态，存储在计算机可读媒介中，包括固态扩散电压效应，
至少一个等效电路模型参数，存储在所述计算机可读媒介中，以及适应性估计技术，在处理器中使用所述电池包的电压、所述电池包的电流、所述至少一个状态和电路模型参数来执行所述适应性估计技术以计算开路电压；以及使用所述开路电压和所述电池包的温度估计所述电池包的充电状态。
[0021]根据方案11所述的方法，其中，所述电路模型参数包括欧姆电阻、电荷转移阻抗和双层电容。
[0022]根据方案11所述的方法，其中，查找表存储在所述计算机可读媒介中并且由所述电池管理控制器使用以确定所述电池包的充电状态。
[0023]根据方案11所述的方法，其中，所述适应性估计技术选自扩展卡尔曼滤波器、递归最小平方估计器、滑模观察器和卡尔曼滤波器。
[0024]根据方案11所述的方法，其中，启动温度和关断温度记录在所述计算机可读媒介中并且用于启动时改变存储在所述计算机可读媒介中的所述电路模型参数。
[0025]根据方案11所述的方法，其中，关断时间记录在所述计算机可读媒介中并且用于在启动时补偿所述电路模型参数。
[0026]根据方案11所述的方法，其中，在温度范围上计算所述开路电压。
[0027]由于下面的详细描述、结合附图，在本文描述的实施例所提供的这些和额外的特征将得到更完整的理解。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]附图中阐述的实施例本质上是说明性的和示例性的，并且没有意图限制由权利要求所限定的主题。当结合以下附图阅读时可以理解说明性实施例的以下详细描述，其中，相同结构用相同附图标记来标注，以及其中:
图1描绘了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的具有混合动力推进系统的车辆；
图2示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的电池等效电路的示例性实施例；
图3示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的电池管理系统；以及图4示出了根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的电池状态估计器。
【具体实施方式】
[0029]电池管理控制器可以从多个传感器感测电池特性，并且使用适应性估计技术(AET)以估计电池系统中电池包的各种状态，包括固态扩散电压效应。AET可以是扩展卡尔曼滤波器(EKF)或滑模观察器，并且另外称作电池状态估计器。电池状态估计器使用代表电池包的电学特性的等效电路模型(ECM)，并且适应性地尝试基于精确估计至少一个ECM电压状态和/或参数以及电池包的固态扩散电压效应来确定开路电压。可以从OCV确定电池包的SOC和电源容量，允许精确预测电池的操作参数。
[0030]首先参照图1，车辆10可以包括形式为电池包15和传统内燃机(ICE) 20的混合动力推进系统。这种车辆也可以已知为HEV。电池包15利用布置成模块(未不出)的众多电池单元，通常布置为重复阵列。在一个典型示例中，电池包15可以包含在约两百至三百个之间的单独电池单元，尽管本领域技术人员将知晓的是可以取决于功率或能量需求而需要附加或更少的单元。本领域技术人员将进一步知晓的是车辆10可以不需要ICE20 ;在这种情况下，车辆不是HEV，而是电动车辆；每种形式均落入本发明的范围内。
[0031]电池包15可以如图2所示使用ECM 200来模拟。电池包15也可以是单个电池单元或电池。图2示出了 ECM 200的示例性实施例，包括扩散电路元件205和传统等效电路210。传统等效电路210包括与电池电压源Vo串联的磁滞电压源Vh，以及串联电阻Ro。在负端子点215和正端子点220之间，限定了开路电压Vre。开路电压等于磁滞电压源Vh和电池电压源\的总和。第一电容器C1与第一电阻R1并联联接(第一状态235)，并且限定了第一电压V1。
[0032]传统等效电路210的元件是已知传统等效电路的部分，其可以用于模拟图1的电池包15行为、并且考虑诸如一个或多个电池单元(未示出)的极板上的表面电荷的因素。传统等效电路210及其行为公开在2003年10月28日提交的主题为“State of Charge Methodand Apparatus”的美国专利N0.6639385、以及2003年2月8日提交的主题为“Method andApparatus for Generalized Recursive Least-Squares Process for Battery State ofCharge and State of Health”的美国专利公开N0.US2004/0162683中，出于所有目的它们被结合到本文。
[0033]本发明的示例性ECM 200包括扩散电路元件205 (其公开在主题为“Methodand Apparatus for Modeling Diffus1n in an Electrochemical System，，的美国专利N0.7646166中，并且该专利通过引用全部结合到本文中)以模拟电池中的固态扩散电压效应。以下描述的电路元件没有意图限制用在本文件中的所述电池状态估计器中的固态扩散电压效应的模拟和特征化。扩散电路元件205包括与扩散电阻器255 Rdiff并联联接的扩散电容器250 Cdiff0扩散电路兀件205模拟电化学电池中的固态扩散过程。电化学电池对于本公开的目的也可以称作电池单元。扩散是离子响应于浓度梯度的移动。换言之，扩散离子运输的发生以直接正比于离子扩散率和梯度幅值的速率从高浓度区域至低浓度区域。在电化学过程中，梯度由反应物在电极处转变至产物而形成。电极可以是电池单元的电池正极端子和/或电池负极端子。
[0034]电池状态估计器可以基于ECM，并且使用可以适应地估计一个或多个状态230 (并且可以包括第一状态235)的扩展卡尔曼滤波器(EKF)和ECM参数以模拟电池包15。例如，第一状态235包括与第一电阻器R1并联联接的第一电容器C1,并且限定第一电压Vp —个或多个状态230可以与第一状态235具有相同形式，具有用于电阻和/或电容的不同值，并且有助于模拟电池包15的额外特性。本公开不是仅限于第一状态235，或者一个或多个状态230。此外，固态扩散电压效应的扩散电路元件205可以在ECM KEF框架(如下面所讨论的，其用在所述电池状态估计器中)内模拟，或者单独使用第二 EKF框架或其他AET (例如递归最小平方估计器、滑模观察器、或其他各种卡尔曼滤波器——取决于ECM和车辆应用的需求)来模拟。
[0035]参照图3，示出了电池管理系统303。电池管理控制器300可以用于执行电池状态估计器。电池状态估计器可以是用于使用AET精确估计SOC和电源容量的算法。电池管理控制器300可以具有处理器305和计算机可读媒介310以及输入/输出端口 315，以将电池管理控制器300电联接至多个传感器320。电池管理控制器300通过多个传感器320感测一个或多个电池包15特性。
[0036]在一个实施例中，例如，电池管理控制器300可以直接电联接至多个传感器320。例如，电池管理控制器300可以电联接至所述一个或多个传感器320的电压传感器、电流传感器、以及温度传感器。电压传感器和电流传感器可以电联接至电池包15的端子(未示出)，并且温度传感器可以热联接至电池包15 (未示出)。电池管理控制器300可以使用一个或多个传感器320感测电池包15的一个或多个电池特性。该一个或多个电池特性可以包括电池包15的温度、电池包15的电压、以及电池包15的电流。
[0037]在另一个实施例中，电池管理控制器300可以通过一个或多个车辆模块325而间接地电联接至多个传感器。电池管理控制器300可以电联接至所述一个或多个车辆模块325，并且所述一个或多个车辆模块325可以电联接至所述一个或多个传感器320。在又一实施例中，电池管理控制器300可以电联接至OCM 330，并且OCM 330可以电联接至一个或多个车辆模块325，而一个或多个车辆模块进而电联接至一个或多个传感器320。OCM 330是控制许多车辆功能的车辆模块。在如图3所示两个间接的实施例中，电池管理系统300从如下所述那样被使用的所述一个或多个传感器320获得所述一个或多个电池特性。该一个或多个电池特性可以包括电池包15的温度、电池包15的电压、以及电池包15的电流。
[0038]参照图4，电池状态估计器可以是算法400，由处理器305执行并且使用图3的计算机可读媒介310，以使用开路电压(Vre)和至少一个ECM参数精确估计电池包15的SOC和电源容量。ECM参数可以包括但是不限于电池包15的欧姆电阻、电池包15的电荷转移电阻、电池包15的双层电容、以及电池包15和/或电池单元的其他模型参数。可以在温度范围上计算开路电压，因为电池包15的温度影响性能。温度范围可以是车辆10的操作温度。温度范围也可以是由制造商规定的电池额定操作范围的温度。ECM也可以施加至电池包15的个体电池单元，一组或一串电池单元和/或平均电池单元数值。电池包15的欧姆电阻是电池包15中电导体的表观电阻，并且表示为电压对电流的改变的瞬时响应。电池包15的电荷转移电阻代表电子转移跨过电极和电介质之间的界面的电阻，并且是电化学反应动力学的度量。双层电容代表非感应电流电荷累积和耗散在电极界面处以与电介质电容器中发生的过程同样的方式可以发生的程度。AET的使用大大提高了在电池包15的充电和放电循环期间赋给前述ECM参数的数值的精确度和保真度，因为它能够在它们中结合老化效应、温度和SOC。可以估计ECM参数和一个或多个状态230以模拟电池包15的SOC和电源容量。
[0039]图3的电池管理控制器300可以在405处唤醒，这时车辆处于预定状态下。预定状态可以包括并且不限于开启状态、运行状态、空闲状态或类似状态。预定状态也可以包括OCM 330需要电池包15的SOC的任何车辆状态。唤醒步骤405可以忽略，如果电池管理控制器300已经处于就绪状态下，即电池管理控制器300即将开始运行算法400并且感测一个或多个电池特性。电池管理控制器300可以随后检查以了解计算机可读媒介310是否已经在步骤410初始化。如果计算机可读媒介310在步骤400处尚未初始化，则电池管理控制器300可以在步骤415处将一个或多个状态230和至少一个ECM参数存储到计算机可读媒介310中。如果电池管理控制器300在步骤410处已经初始化(即一个或多个状态230和至少一个ECM参数已经在步骤415处存储到计算机可读媒介310中)，则电池管理控制器300将在步骤420处从一个或多个传感器320感测电池特性。
[0040]算法400可以在步骤425处基于电池包15的温度和关断时间对在步骤415处存储到计算机可读媒介310中的所述一个或多个状态230和所述至少一个ECM参数进行补偿。当车辆10关断时，记录关断时间以调整在步骤415处存储到计算机可读媒介310中的所述一个或多个状态230和所述至少一个ECM参数。例如，随着关断时间的长度增大，状态230开始放电，这时电池包15的电流为零。因为当车辆10在启动处开启时，与每个状态230相关的电压可以更低，算法400必须在步骤425处补偿以确保由算法400计算的SOC和电源容量的精确度。有重大意义的是，扩散电压动态学可以在扩展车辆10关断之后充分地持续以实际上具有非零数值。在另一实施例中，关断时间可以仅是控制器没有执行如图4所述算法400的时间。此外，可以基于电池包15的温度调整所述一个或多个状态230和所述至少一个ECM参数。记录电池包15的温度可以是在于步骤415处存储到计算机可读媒介310中的所述一个或多个状态230和所述至少一个ECM参数在步骤415处被记录的时候和/或在于步骤405处唤醒(启动)控制器的时候。可以在关断和唤醒(启动)温度下以寿命开始数值的比来缩放所述一个或多个状态230和所述至少一个ECM参数。寿命开始(beginning-of-life)数值可以存储在查找表(LUT)中。因为算法400随着车辆10操作而迭代地处理所述一个或多个状态230和所述至少一个ECM参数，所述算法400将使所述一个或多个状态230和所述至少一个ECM参数“漫游”到正确数值，但是在步骤425处的补偿允许算法400在步骤405处唤醒控制器之后更快的预测电池包15的SOC和电源容量。
[0041]电池管理控制器300可以电联接至接触传感器，或者替代地电联接至至少一个接触器，以在步骤430处感测或确定是否闭合了至少一个接触器。所述至少一个接触器可以是高电压总线接触器。如果它们闭合了，则电池连接至可用于向电动马达供电的高电压总线。电池的使用要求对SOC估计。如果所述至少一个接触器断开，就没有电荷离开电池，因此不需要计算S0C，并且不需要运行算法400。如果在步骤430处所述至少一个接触器未闭合，算法400在步骤435处将确定是否关断控制器300。如果在步骤435处关断电池管理控制器300，算法400将在步骤440处结束。当算法400在440处结束时，在步骤415处存储到计算机可读媒介310中的所述一个或多个状态230和所述至少一个ECM参数将被保存至非易失性存储器以便算法400稍后使用。如果在步骤435处未关断电池管理控制器300，算法400将返回以在步骤430处感测或确定是否闭合所述至少一个接触器。
[0042]当算法400在步骤430处感测或确定闭合了所述至少一个接触器时，算法400可以使用固态扩散效应模型计算固态扩散电压效应。在步骤455处从在电池包15端子处感测到的电池包15的电压减去固态扩散电压效应(如果在工作期间电池化学展现出足够的扩散效应)，并且差值用于估计作为电池包15处观察到的输出。完成该步骤以便于确保电压的分布在图2的估计状态230上是精确的。如果在递归之前去除了固态扩散效应，递归得到的ECM参数和导致的开路电压将不具有嵌入在结果内的固态扩散效应的任何部分。换言之，算法400不必决定当去除固态扩散效应时改变递归的ECM参数到什么程度。
[0043]在预测阶段460 (预测量)，计算双层电压和电路参数估计值，以及每一个的协方差。对于每个EKF公式，可以使用估计得到的过程协方差(相对于其他状态估计不确定性，例如第一电压相对于第一电阻变化的程度)以及双层电压和电路参数的非线性状态方程的线性化近似来确定预测量的协方差。在步骤470处基于预测量协方差和线性化输出函数(意在模拟输出)计算校正增益。此外，在步骤475处，使用预测量的双层电压和电路参数从预测阶段计算模拟的输出，即端子电压(如果合适的话，减去扩散效应)。电池管理控制器300在步骤420处如上所述再次通过多个传感器感测一个或多个电池包15特性。随后可以在步骤480处从感测到的电池包15特性计算输出模型误差。在更新阶段485，基于480处的输出模型误差，在步骤490处更新计算机可读媒介310中的状态230和ECM参数。
[0044]算法400随后可以在步骤495处对状态230和ECM参数滤波，导致了滤波得到的状态230和滤波器ECM参数。完成滤波以平滑算法400的输出，这时这些输出用在用于车辆10操作的其他计算。下游算法可以对快速改变的输入敏感。使用滤波得到的状态230在步骤497计算S0C。在步骤499使用滤波的状态230和滤波的ECM参数计算电池包15的电源容量。算法400在步骤497处可以输出SOC并且在步骤499处输出电源容量以便于OCM使用，并且返回以在步骤430处感测或检测是否至少一个接触器闭合。Vtj。估计作为所感测到和/或测量到的电池包15的电压、电池包15的电流、和/或电池包15的平均温度的函数。SOC是开路电压和电池包15的温度的非线性函数。因为SOC的非线性，电池管理控制器300可以使用存储在计算机可读媒介中的查找表以确定电池包15的S0C。电池管理控制器300使用Vre和电池包15的温度以确定查找表的哪个单元是代表SOC的正确数值。SOC可以用于管理电池包15的功率输出。
[0045]所公开的EKF框架允许将作为电池包15寿命的通常接受的模拟参数与算法中后续计算的大大降低的复杂性做直接比较，诸如例如步骤497处的恒流SOC计算(充电和/或放电)和步骤499处的电源容量。电池状态估计器400可以使用电池包15的估计得到的开路电压以模拟SOC。扩展卡尔曼滤波器是状态空间估计器，设计用于明确地考虑噪声和过程中缺乏激励以及输出动态，这使得它们与诸如最小平方估计法的其他AET相比是有利的。扩展卡尔曼滤波器设计用于当测量更新可用时校正预测以可靠地估计系统动态。
[0046]当算法400在步骤430处感测或确定至少一个接触器闭合时，算法400可以使用AET采用一个或多个可变参数并联RC电路元件(状态230)来经验地计算固态扩散电压。例如，在一个实施例中，固态扩散模型可以包括在非线性状态方程中，这些方程适应性地使用以上所公开的EKF框架(framework)更新,或者分立地采用EKF或不同AET更新。使用所公开的EKF框架可以提高固态扩散模型对传感器噪声、模拟误差、和/或电池退化的强健性。
[0047]传感器噪声可以是电信号中随机波动，其部分或者完全扭曲了电信号并且模糊了有用信息。传感器噪声可以是电池包15和/或电联接在电池系统中的电学部件的制造公差的函数。电信号可以是多个传感器320与电池管理控制器300之间的传感器信号。模拟误差可以是估计和/或计算电池包15的内在特性的不精确的结果。例如，电池包15的内在特性可以但是不限于欧姆电阻、双层电容、和/或电荷转移阻抗。电池退化可以是电池包15的内部化学物击穿的函数。随着估计固态扩散模型的精确性增大，充电状态的精确性提闻。
[0048]应该注意的是术语“基本上”和“大约”可以在本文使用以代表可以归因于任何定量比较、数值、测量或其他表示法的不确定性的固有程度。这些术语也在本文用于代表定量表示法可以从规定参考变化而不导致在此讨论主题的基本功能变化的程度。
[0049]本公开可以实施在硬件和/或软件(包括固件、常驻软件、微代码或类似物)中。系统控制器可以具有至少一个处理器和计算机可读媒介。计算机可用或计算机可读媒介可以是任何媒介，可以包含、存储、通信、传播或传输用于使用或与指令执行系统、设备、或装置相关的程序。
[0050]计算机可用或计算机可读媒介可以是，例如但是不限于电子、磁性、光学、电磁、红夕卜、或半导体系统、设备、装置或传播媒介。计算机可读媒介的更具体示例(非穷举列表)可以包括以下:具有一个或多个电线的电连接，便携式计算机软盘，随机访问存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光纤，以及便携式小型盘只读存储器(CD-ROM)。注意到的是计算机可用或计算机可读媒介甚至可以是纸张或其上印刷程序的其他合适的媒介，因为程序可以经由例如对纸张或其他媒介的光学扫描、随后编译、翻译、或以合适方式另外处理，(如果需要的话)，并且随后存储在计算机存储器中。
[0051]用于执行本公开的操作的计算机程序代码可以以高级编程语言编写，诸如C或C++，以便于开发。此外，用于执行本公开的操作的计算机程序代码也可以以其他编程语言编写，诸如但是不限于翻译语言。一些模块或方法可以以汇编语言或甚至微代码编写以增强性能和/或存储器使用。然而，本公开的软件实施例不取决于采用特性编程语言的实施方式。将进一步知晓的是，也可以使用分立硬件元件、一个或多个专用集成电路(ASIC)、或已编程的数字信号处理器或微控制器来实施程序模块的任一或所有功能。
[0052]尽管已经在本文示出和描述了特定实施例，但是应该理解的是可以不脱离所请求保护的主题的精神和范围而做出各种其他改变和修改。此外，尽管已经在本文描述了所请求保护主题的各个方面，这些方面无需组合利用。因此意在所附权利要求覆盖落入请求保护主题的范围内的所有这些改变和修改。
【权利要求】
1.一种计算电池的固态扩散电压效应的方法，包括: 使用电联接至所述电池的至少一个传感器；以及 在电池管理控制器中执行算法，所述电池管理控制器包括处理器和配置成运行所述算法的计算机可读媒介，并且电联接至所述至少一个传感器，所述至少一个传感器配置成感测包括所述电池的电压和所述电池的电流的一个或多个电池特性，所述算法进一步包括:固态扩散电压效应模型，以及 适应性估计技术，在所述处理器中使用所述电池的电压、所述电池的电流、以及所述固态扩散电压效应模型来执行所述适应性估计技术以计算固态扩散电压效应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，启动温度和关断温度记录在所述计算机可读媒介中并且用于改变启动时所述固态扩散电压效应模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，关断时间记录在所述计算机可读媒介中并且用于补偿启动时所述固态扩散电压效应模型。
4.一种电池管理系统,包括: 多个传感器，其包括: 电压传感器，电联接至电池包， 电流传感器，电联接至所述电池包，以及 温度传感器，热联接至所述电池包；以及 电池管理控制器，电联接至所述多个传感器并且配置成感测一个或多个电池特性，包括所述电池包的温度、所述电池包的电压和所述电池包的电流，以及所述电池管理控制器包括处理器和计算机可读媒介，配置所述电池管理控制器以运行算法来使用开路电压和所述电池包的温度估计所述电池包的充电状态，所述算法进一步包括: 至少一个状态，存储在所述计算机可读媒介中，包括固态扩散电压效应， 至少一个等效电路模型参数，存储在所述计算机可读媒介中，以及扩展卡尔曼滤波器，在所述处理器中使用所述电池包的电压、所述电池包的电流、所述至少一个状态和电路模型参数执行扩展卡尔曼滤波器以计算所述开路电压。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，启动温度和关断温度记录在所述计算机可读媒介中并且用于启动时改变存储在所述计算机可读媒介中的所述至少一个等效电路模型参数。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，关断时间记录在所述计算机可读媒介中并且用于在启动时补偿所述至少一个等效电路模型参数。
7.根据权利要求4所述的系统，其中，在温度范围上计算所述开路电压。
8.一种估计车辆中电池包的充电状态的方法，包括: 使用电联接至所述电池包的多个传感器，所述多个传感器包括: 电压传感器，电联接至所述电池包， 电流传感器，电联接至所述电池包，以及 温度传感器，热联接至所述电池包； 在电池管理控制器中执行算法，所述电池管理控制器电联接至所述多个传感器并且配置以感测一个或多个电池特性，所述一个或多个电池特性包括所述电池包的温度、所述电池包的电压和所述电池包的电流，所述算法进一步包括:至少一个状态，存储在计算机可读媒介中，包括固态扩散电压效应， 至少一个等效电路模型参数，存储在所述计算机可读媒介中，以及适应性估计技术，在处理器中使用所述电池包的电压、所述电池包的电流、所述至少一个状态和电路模型参数来执行所述适应性估计技术以计算开路电压；以及使用所述开路电压和所述电池包的温度估计所述电池包的充电状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电路模型参数包括欧姆电阻、电荷转移阻抗和双层电容。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，查找表存储在所述计算机可读媒介中并且由所述电池管理控制器使用以 确定所述电池包的充电状态。
【文档编号】B60L11/18GK104049215SQ201410089176
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2013年3月12日
【发明者】P.弗罗斯特, B.J.科赫, D.R.弗里施, B.B.斯塔温斯基, P.M.拉斯科夫斯基, K.M.约翰逊, R.C.巴拉苏 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司