电池充电管理系统的制作方法

本公开总体上涉及用于对车辆中的电池的荷电状态进行控制和估计的系统和方法。

背景技术：

电动车辆、插电式车辆、电池车辆和混合动力电动车辆(hev)具有动力传动系统，所述动力传动系统除了其它组件外还包括内燃发动机、电机(或马达/发电机)和电池，所述内燃发动机、电机(或马达/发电机)和电池与一个或更多个控制器、电流传感器和电压传感器以及将所述电池与其它车辆组件连接和分离的开关组件连接。这些组件被配置为使用各种电流积分技术来估计电池的荷电状态(soc)，所述电流积分技术可能不期望地被具有零或接近零的幅值的电流信号中的噪声影响。hev可因更精确的soc估计能力而获益，这可进一步改善电池的使用寿命、耐用性和性能，并且可进而使电池的soc监测、调整与控制能够得到改进。

技术实现要素：

根据本公开的一种车辆和操作方法包括各种组件和系统，所述各种组件和系统还包括具有电池或其它电力储存装置的动力传动系统，所述电池或其它电力储存装置连接到至少一个控制器、电压传感器和电流传感器以及能够将电池连接到其它车辆组件或者将电池与其它车辆组件断开连接的开关组件。插电式电动车辆、电池电动车辆和混合动力电动车辆(hev)包括由控制器进行控制并管理的高电压电动牵引电池，所述控制器可包括电池能量控制模块(becm)。所述becm被配置为：对电池的充电和放电进行管理，并且监测、估计和传送电池的soc容量。

根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括控制器，所述控制器连接到电池并且被配置为响应于电力信号而执行以下操作：检测开路电压(ocv)、电流、微分电流(dfc)和近零电流(nzc)；通过所述ocv、电流、dfc和nzc的组合来生成预测的荷电状态(soc)，所述ocv、电流、dfc和nzc根据所述ocv、电流、dfc和nzc的各自的幅值并且利用噪声校准因子(ncf)被校准；根据所述预测的soc对所述电池进行充电和放电。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：将所述开路电压与预定的电池性能阵列进行比较，所述预定的电池性能阵列将所述开路电压的幅值与电池荷电状态、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联；通过包括根据关联的性能阵列确定的校准的开路电压的组合来预测所述荷电状态，并且通过所述噪声校准因子来排除噪声。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：通过包括初始的荷电状态和根据所述噪声校准因子校准的单位时间的积分电流的总和的组合，来生成所述预测的荷电状态。

根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括开关接触器和电压-电流传感器，所述开关接触器和电压-电流传感器连接到所述电池并且被配置为：当电力信号建立以下状况中的至少一种时检测并传送所述开路电压：(a)所述开关接触器断开时的车辆启动状况、(b)恒定非零电流和(c)恒定零电流。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：生成针对所述开路电压(ocv)的荷电状态和针对单位时间电流(ct)的荷电状态，利用ocv因子对所述针对所述开路电压的荷电状态进行校准，并且利用ct因子对所述针对单位时间电流的荷电状态进行校准，使得所述ocv因子和ct因子：(a)从所述噪声校准因子中被选择、(b)总和为100％以及(c)根据所述电流、微分电流和近零电流的幅值被调整；通过被组合且校准的针对所述开路电压的荷电状态以及针对单位时间电流的荷电状态来生成所述预测的荷电状态。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：当电力信号识别车辆启动状况时，将所述ocv因子生成为100％并且将所述ct因子生成为0，使得所述电池的预测的荷电状态通过校准的开路电压被建立。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：当电力信号识别非启动的车辆操作状况时，将所述ocv因子和ct因子生成为均小于100％且非零，使得所述电池的预测的荷电状态通过校准的针对所述开路电压的荷电状态和校准的针对单位时间电流的荷电状态的总和被建立。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：通过将先前的预测的荷电状态与新的预测的荷电状态进行比较来对所述ocv因子和ct因子进行调整，所述新的预测的荷电状态在启动状况期间通过预定的电池性能阵列被建立，所述预定的电池性能阵列将新的检测的开路电压与电池荷电状态、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。

根据本发明，提供一种车辆，所述车辆包括控制器，所述控制器被配置为：对连接到电压-电流传感器的电池的荷电状态(soc)进行调整，并且响应于电力信号执行以下操作：由所述传感器检测开路电压(ocv)、电流、微分电流(dfc)和近零电流(nzc)，并且根据基于所述ocv、dfc和nzc各自的幅值并利用ncf进行校准的所述ocv、dfc和nzc来调整所述soc。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：将所述ocv与预定的电池性能阵列进行比较，所述预定的电池性能阵列将所述ocv的幅值与电池soc、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联；通过包括根据关联的性能阵列确定的校准的ocv的组合来预测所述soc，并且通过ncf来排除噪声。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：通过包括初始的soc和根据ncf校准的单位时间积分电流的总和的组合来生成预测的soc。

根据本发明的一个实施例，所述车辆还包括连接到所述电压-电流传感器和电池的开关接触器，所述开关接触器被配置为：当电力信号建立(a)所述开关接触器断开时的车辆启动状况、(b)恒定非零电流和(c)恒定零电流中的至少一个时，检测并传送ocv。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：生成针对ocv的soc(ocv-soc)和针对单位时间电流(ct)的soc(ct-soc)，使用ocv因子对ocv-soc进行校准，并且使用ct因子对ct-soc进行校准，使得所述因子(a)从ncf中被选择，(b)总和为100％并且(c)根据电流、dfc和nzc的幅值而被调整；通过组合并校准的ocv-soc和ct-soc来生成预测的soc。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：当电力信号识别(a)车辆启动状况、(b)恒定非零电流和(c)恒定零电流中的至少一个时，将ocv因子生成为100％并且将ct因子生成为0，使得电池的预测的soc通过校准的ocv被建立。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：当电力信号识别非启动车辆操作状况时，将ocv因子和ct因子生成为均小于100％且非零，使得电池的预测的soc通过校准的ocv-soc和校准的ct-soc的总和被建立。

根据本发明的一个实施例，所述控制器被配置为：通过将先前的预测的soc与新的预测的soc进行比较来对所述ocv因子和ct因子进行调整，所述新的预测的soc在启动状况期间通过预定的电池性能阵列被建立，所述预定的电池性能阵列将新的检测的ocv与电池soc、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。

根据本发明，提供一种控制车辆的方法，所述方法包括响应于电力信号而执行以下操作：通过连接到电池的控制器检测开路电压(ocv)、电流、微分电流(dfc)和近零电流(nzc)；由所述控制器通过所述ocv、dfc和nzc来生成预测的荷电状态(soc)，所述ocv、dfc和nzc根据所述ocv、dfc和nzc各自的幅值并且利用ncf被校准；根据所述预测的soc对所述电池的soc进行调整。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：由所述控制器执行以下操作：将所述开路电压和预定的电池性能阵列进行比较，所述预定的电池性能阵列将所述开路电压的幅值与电池荷电状态、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联；通过包括根据关联的性能阵列确定的校准的开路电压的组合来预测所述荷电状态，并且通过所述噪声控制因子来排除噪声。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：由所述控制器执行以下操作：生成针对所述开路电压的荷电状态和针对单位时间电流(ct)的荷电状态，利用ocv因子对所述针对所述开路电压的荷电状态进行校准，并且利用ct因子对所述针对单位时间电流的荷电状态进行校准，使得所述ocv因子和ct因子：(a)从所述噪声控制因子中被选择，(b)总和为100％以及(c)根据所述电流、微分电流和近零电流的幅值被调整；通过组合并校准的针对所述开路电压的荷电状态和针对单位时间电流的荷电状态来生成所述预测的荷电状态。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：当电力信号识别车辆启动状况、恒定非零电流和恒定零电流中的至少一个时，由所述控制器将所述ocv因子生成为100％并且将所述ct因子生成为0，使得所述电池的预测的soc通过校准的ocv被建立。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：当电力信号识别非启动的车辆操作状况时，由所述控制器将所述ocv因子和ct因子生成为均小于100％且非零，使得所述电池的预测的荷电状态通过校准的针对所述开路电压的荷电状态和校准的针对单位时间电流的荷电状态的总和被建立。

根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：由所述控制器通过将先前的预测的荷电状态与新的预测的荷电状态进行比较来对所述ocv因子和ct因子进行调整，所述新的预测的荷电状态在启动状况期间通过预定的电池性能阵列被建立，所述预定的电池性能阵列将新的检测的开路电压与电池荷电状态、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。

两种主要方法通常被用于估计通常包含锂离子化学物质的hev高电压电池的soc。一种方法包括充电电流和放电电流的安时积分，所述方法使用传感器来检测电池电流。然而，在低电流或近零电流下或者在零电流状况期间，电流积分方法可能会受到信号噪声的影响，从而导致结果不够准确。

另一种方法包括电池开路电压(ocv)方法，所述方法利用电池的空载电压，并且对于hev锂离子电池应用尤其有用。在变型中，在诸如恒定电流(i)245的特定状况期间，所述ocv方法还可利用与电池的检测的电流和内阻进行组合的电池的端电压来确定ocv。当电池在负载状况下正在充电或放电时，所述ocv方法可能不是优选的并且可能不准确。在电池电流恒定或接近恒定和/或为零以及接近于零的特定车辆操作状况期间，本公开的主题使因电流积分导致的在soc估计中累积的误差最小化和/或防止因电流积分导致的在soc估计中累积的误差，所述电流积分受低电流噪声的影响，所述低电流噪声可被最小化和/或防止。

在本公开的一个配置中，车辆或hev除了包括其它组件外还包括连接到电池的至少一个控制器。控制器被配置为：对可指示车辆的操作状况的电力信号做出响应，并且可检测一个或更多个各种车辆参数和状况，所述车辆参数和状况包括ocv、电流、微分电流(dfc)和近零电流(nzc)。控制器还被配置为通过这样的参数和状况(诸如，ocv、电流、dfc和nzc)的组合来生成预测的soc。

这样的参数根据它们各自的幅值并且根据一个或更多个预定的或校准的噪声校准因子(ncf)被校准，所述一个或更多个预定的或校准的噪声校准因子被选择以根据瞬时车辆操作状况来调整和校准所述参数。hev或车辆以及控制器还被配置为根据预测的soc来对电池进行充电和放电。这种布置还预期：控制器还被配置为将ocv与预定的电池性能阵列进行比较，所述预定的电池性能阵列将ocv幅值与电池soc、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。这样的控制器随后可通过包括校准的ocv的组合来预测soc，所述校准的ocv根据关联的性能阵列被确定，并且从而可通过校准因子来排除噪声。

在变型中，本公开还包括：控制器还被配置为通过包括初始的soc和根据ncf校准的单位时间积分电流的总和的组合来生成预测的soc。所述车辆还可包括各种开关组件，所述开关组件被配置为断开和闭合电池电路触点，以将电池和其它车辆组件连接或断开连接。出于示例的目的，这样的组件可包括开关接触器、电压传感器和电流传感器以及组合的电压-电流传感器，所述开关接触器、电压传感器和电流传感器以及组合的电压-电流传感器连接到电池，并且被配置为当电力信号被控制器和/或传感器生成和编码并且电力信号建立特定的车辆操作状况时检测并传送ocv，所述特定的车辆操作状况诸如以下状况中的至少一个：(a)开关接触器断开且断开连接时的启动状况、(b)恒定非零电流状况和/或(c)恒定零电流。

在其它布置中，本公开预期：控制器被配置为生成针对各种车辆和电池状况的soc(包括例如针对ocv的soc和针对单位时间电流(ct)的soc)。每个soc可被校准，使得ocv-soc利用ocv因子被校准，并且ct-soc利用ct因子被校准。每个校准因子可从ncf中被选择，并且组合总和为100％。此外，校准因子根据检测的电流、dfc和nzc的幅值被调整。此外，控制器通过组合并校准的ocv-soc和ct-soc来生成预测的soc。

本公开包括其它适应性变型，其中，控制器被配置为：在电力信号识别启动状况、恒定非零电流和/或恒定零电流状况时的车辆状况期间，将ocv因子生成为100％并且将ct因子生成为0，使得电池的预测的soc通过校准的ocv被建立，而不受来自近零电流或零电流的电流时间积分的噪声的影响。在电力信号识别非启动车辆操作状况时的其它车辆状况期间，控制器被配置为将ocv因子和ct因子生成为均小于100％且非零，并且使得ocv因子和ct因子的总和为100％。此外，电池的预测的soc由控制器生成，并且通过校准的ocv-soc和校准的ct-soc的总和被建立。

在修改的布置中，控制器通过将先前的预测的soc与新的soc进行比较来对ocv因子和ct因子进行调整，所述新的soc在启动状况、恒定非零电流状况和/或恒定零电流状况期间被建立。新的soc通过预定的电池性能阵列被确定，所述预定的电池性能阵列将新的相应的ocv与所述预定的电池性能阵列的电池soc、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。

本公开预期响应于电力信号而根据预测的soc来控制车辆并调节电池的soc的方法。所述方法包括：由控制器来检测ocv、电流、dfc和nzc，并且还由控制器通过根据ocv、dfc和nzc的各自的幅值并利用ncf进行校准的ocv、dfc和nzc来生成预测的soc。所述方法还实现：将ocv与预定的电池性能阵列进行比较，并且将ocv的幅值与电池soc、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。与其它布置一样，所述方法通过包括根据相关联的性能阵列确定的校准的ocv的组合来预测soc，并且通过校准因子来减弱和/或排除噪声。

所述方法还可包括：由控制器生成针对ocv的soc和针对ct的soc，利用ocv因子对ocv-soc进行校准，并且利用ct因子对ct-soc进行校准。这里，所述因子也可从ncf中被选择，组合总和为100％，并且根据电流、dfc和nzc的幅值被调整，使得由控制器通过组合并校准的ocv-soc和ct-soc来生成预测的soc。

车辆控制的方法的变型还可包括：当电力信号识别(a)车辆启动状况、(b)恒定非零电流状况和/或(c)恒定零电流状况中的至少一个时，由控制器将ocv因子生成为100％并且将ct因子生成为0，使得电池的预测的soc通过校准的ocv被建立。如先前所描述的配置，所述方法包括：当电力信号识别非启动车辆操作状况时，由控制器将ocv因子和ct因子生成为均小于100％且非零，使得电池的预测的soc通过校准的ocv-soc和校准的ct-soc的总和被建立。所述方法还预期：由控制器通过将先前的预测的soc与在启动状况、恒定非零电流状况和/或恒定零电流状况期间从新的soc建立的soc进行比较，来对ocv因子和ct因子进行调整，所述新的soc通过预定的电池性能阵列被确定，所述预定的电池性能阵列使新的ocv与电池soc、电池单元电压、电池单元内阻、温度以及累积的充电-放电循环中的一个或更多个相关联。

与这些车辆和操作方法的实施方式和配置有关的本发明内容以较少技术细节变型的方式对本公开的实施例的几种示例性布置进行了描述，并且结合附带的图示和附图以及权利要求在下面的具体实施方式中进一步更详细地描述本公开的实施例的几种示例性布置。

本发明内容并不意在识别所要求保护的技术的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。在此讨论的特征、功能、能力和优点可以在各种示例性实施方式中被单独实现，或者可以在如本文的其它部分进一步描述的其它示例性配置中被组合，并且还可参照下面的描述和附图而被相关技术领域的技术人员所理解。

附图说明

在考虑下面的附图时可以通过参照具体实施方式和权利要求来获得对本公开的示例性实施方式的更完整的理解，其中，在整个附图中，相同的标号和相似的标号指示相似、相关和/或相同的元件。提供附图及其注释，以便于理解本公开而不限制本公开的广度、范围、规模或可应用性。附图不一定按比例绘制，并且附图可以是意在向相关技术领域的技术人员描述本公开的示意图。

图1是混合动力电动车辆及其系统、组件、传感器和操作方法的图示；

图2示出了图1的车辆、系统以及方法的其它方面和能力，其中，添加、移除、修改以及重新布置了特定组件和特征。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的具体实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可以以各种可替代形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。

如本领域普通技术人员应理解的，参照任一附图示出并描述的各种特征、组件和处理可与在一个或更多个其它附图中示出的特征、组件和处理组合，以形成可能未被明确地示出或描述但是对于本领域技术人员来说应当是明显的并且在本领域技术人员的知识范围内的实施例。这里示出的特征的组合为用于许多典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可被期望用于特定的应用或实施方式，并且应该容易地落入在相关技术领域中工作的技术人员的知识、技能和能力的范围内。

现在参照各种附图和图示以及图1和图2，并且具体参照图1，示出了电动车辆、电池车辆、插电式车辆和/或hev100的示意图，并且示出了hev100的组件之间的代表性关系。车辆100内的组件的物理布置和方位可变化。车辆100包括具有动力传动系统110的传动系105，动力传动系统110包括生成动力和扭矩以推进车辆100的内燃发动机(ice)115和/或电机(或电动马达/发电机/起动机(m/g))120中的一个或更多个。发动机115是由汽油、柴油、生物燃料、天然气或替代燃料驱动的发动机或者燃料电池，所述发动机或者燃料电池除了通过本文其它地方描述的前端发动机附件和附件装置(fead)生成其它形式的电、真空、压力和液压动力之外，所述发动机或者燃料电池还生成输出扭矩。发动机115利用分离离合器125连接到电机(或m/g)120。发动机115生成这样的动力和相关联的发动机输出扭矩，当分离离合器125至少部分地接合时，所述动力和相关联的发动机输出扭矩传递到m/g120。

m/g120可以是多种类型的电机中的任意一种，例如，m/g120可以是永磁同步马达、发电机和发动机起动机。例如，当分离离合器125至少部分地接合时，动力和扭矩可以从发动机115传递到m/g120以使m/g120能够作为发电机运转，并传递到车辆100的其它组件。类似地，在包括或不包括独立的发动机起动机135的车辆中，在分离离合器125部分地或完全地接合的情况下，m/g120可作为发动机115的起动机运转，以经由分离离合器驱动轴130将动力和扭矩传递到发动机115来起动发动机115。

此外，在“混合动力电动模式”或“电动辅助模式”下，m/g120可通过传递额外的动力和扭矩来转动驱动轴130和140以辅助发动机115。此外，m/g120可在纯电动模式下运转，在纯电动模式下，发动机115通过分离离合器125被断开连接并停止运转，使m/g120能够将正扭矩或负扭矩传递到m/g驱动轴140。在发电机模式下时，还可命令m/g120生成负扭矩，并因此生成用于给电池充电并为车辆电气系统供电的电力，而发动机115生成用于车辆100的推进动力。如以下更详细地描述的，m/g120还可通过将来自减速的动力传动系统110和/或车轮154的旋转能量转换为用于储存在一个或更多个电池175、180中的电能来实现再生制动。

分离离合器125可被分离，以使发动机115能够停止或单独运行以用于驱动发动机附件，而m/g120生成驱动动力和扭矩，以经由m/g驱动轴140、变矩器驱动轴145和变速器输出驱动轴150推进车辆100。在其它布置中，发动机115和m/g120两者可在分离离合器125完全地或部分地接合的情况下运转，以通过驱动轴130、140、150、差速器152和车轮154协同地推进车辆100。差速器152可向每个车轮154传送大致相等的扭矩，并且适应轻微的速度差，以使车辆能够转弯和操纵(maneuver)。不同类型的差速器或类似的装置可用于将来自动力传动系统110的相等和/或不等的扭矩分配给后轮驱动车辆、前轮驱动车辆以及全轮驱动车辆的车轮154。在一些车辆中，可控制并改变差速器扭矩分配，以启用期望的运转模式或状况，其中，每个车辆车轮154接收不同的扭矩。

对于包括多个、直列或以其它方式连接的m/g120构造的动力传动系统110而言，发动机115和m/g120的驱动轴130可以是m/g驱动轴140的一部分并与m/g驱动轴140集成在一起的单个连续贯穿的轴，或者可以是可被构造为独立于m/g驱动轴140而转动的分离的、独立的驱动轴130。图1的示意图还可预期具有可偏离驱动轴130和140的多于一个的发动机115和/或m/g120的替代构造，其中，一个或更多个发动机115和/或m/g120以串联和/或并联的方式被设置在传动系105的其它位置(诸如，在变矩器和变速器之间或作为变矩器和变速器的一部分、轴向偏离驱动轴和/或在其它装置内的其它位置)。在不脱离本公开的范围的情况下，还可预期其它变型。

传动系105和动力传动系统110还包括变矩器(tc)155，变矩器(tc)155将动力传动系统110的发动机115和m/g120与变速器160连接和/或将动力传动系统110的发动机115和m/g120连接到变速器160。变速器160可以是具有多个可选挡位的多级阶梯传动比和/或多个可变扭矩倍增器比率(torque-multiplier-ratio)的自动和/或手动变速器或齿轮箱160。tc155还可包括还可作为起步离合器运转的旁通离合器和离合器锁止装置(clutchlock)157，以能够进一步控制和调节从动力传动系统110传输到车辆100的其它组件的动力和扭矩。在一些变型中，变速器160可包括与变速器或齿轮箱160集成的tc155和旁通离合器157。

动力传动系统110和/或传动系105还包括一个或更多个电流传感器和电压传感器165、开关器件170(诸如，接触器)、电池性能数据阵列(bpda)173以及电池175和电池180。这样的电压传感器和电流传感器165可以是独立的器件和/或可结合为双重功能传感器165。开关器件可以是任何合适的机电的和/或固态的开关器件170(诸如，可在断开或分离构造与闭合或连接构造之间进行切换以使电池175的一个或更多个端子与hev100的其它组件连接和分离的接触器)。

一个或更多个这样的电池可以是在约48伏特至600伏特之间(有时在约140伏特至300伏特之间或者更大或更小)的范围内运转的较高电压的直流电池175，直流电池175被用于储存电能并为m/g120、其它车辆组件及附件供电。其它电池可以是在约6伏特至24伏特之间(或者更大或更小)的范围内运转的低电压直流电池180，低电压直流电池180被用于储存电能并为用于起动发动机115的起动机135供电，并且为其它车辆组件和附件供电。

如图1所描绘的，电池175和电池180分别通过各种机械接口和电气接口以及车辆控制器(如在本文的其它部分所描述的)连接到发动机115、m/g120和车辆100。高电压m/g电池175还通过马达控制模块(mcm)、电池能量控制模块(bcm或becm)和/或电力电子模块185中的一个或更多个连接到m/g120，马达控制模块(mcm)、电池能量控制模块(bcm或becm)和/或电力电子模块185被配置为对由高电压(hv)电池175提供给m/g120的直流(dc)电进行调节。mcm/bcm/becm185还被配置为将dc电池电力调节、逆变和变换为驱动电机(或m/g120)通常所需要的三相交流(ac)电。mcm/bcm/becm185还被配置为：利用由m/g120和/或fead组件所生成的能量对一个或更多个电池175和电池180进行充电，并根据需要向其它车辆组件供电。

车辆100还可包括连接到车轮154的一个或更多个制动器190以及制动系统控制模块(bscm)195。制动器190和bscm195可用于机械地和/或电动地使车轮154减速，并且可用于实现捕获来自车轮154的减速能量的再生制动，并且能够与mcm/becm185以及其它可能的控制器、m/g120和其它组件协作地给hv电池175、其它电池180和其它能量储存组件充电。

继续参照图1，车辆100还包括能够实现各种车辆能力的一个或更多个控制器以及计算模块和系统。例如，车辆100可包括车辆系统控制器(vsc)200以及车辆计算系统(vcs)和控制器205，所述车辆系统控制器(vsc)200以及车辆计算系统(vcs)和控制器205与mcm/becm185、bscm195、其它控制器以及车辆网络(诸如，控制器局域网(can)210以及包括在本文的其它部分描述的其它基于微处理器的控制器的更大的车辆控制系统和其它车辆网络)进行通信。can210除了包括控制器、传感器、致动器以及车辆系统和组件之间的通信链路之外，还可包括网络控制器。

虽然mcm/becm185、bscm195、vsc200和vcs205在此出于示例的目的而被示出为离散、独立的控制器，但mcm/becm185、bscm195、vsc200和vcs205可控制作为更大的车辆和控制系统及内部和外部网络的一部分的其它控制器以及其它传感器、致动器、信号器和组件，可被所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号器和组件控制，可与所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号器和组件来回传送信号，并且可与所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号器和组件通信。结合此处可预期的任意特定的基于微处理器的控制器描述的能力和配置还可以在一个或更多个其它控制器中实施，并且被分布在多于一个的控制器中，使得多个控制器能够独立地、合作地、组合地及协同地实现任何这样的能力和配置。相应地，“控制器”或“所述控制器”的表述意在以单数和复数两种含义独立地、共同地以及以各种合适的协同和分布式组合的方式来指代这样的控制器。

此外，通过网络和can210的通信意在包括在控制器与传感器、致动器、控制件以及车辆系统和组件之间对命令、信号、数据、控制逻辑和信息进行响应、共享、发送和接收。控制器与一个或更多个基于控制器的输入/输出(i/o)接口进行通信，所述输入/输出(i/o)接口可被实施为实现原始数据和信号的传送、和/或信号调节、处理和/或转换、短路保护、电路隔离以及类似能力的单个集成接口。可选地，一个或更多个专用硬件或固件装置、控制器和片上系统可用于在通信期间以及在传送特定信号之前和之后对该特定信号进行预调节和预处理。

在进一步的说明中，mcm/becm185、bscm195、vsc200、vcs205、can210和其它控制器可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质进行通信的一个或更多个微处理器或中央处理单元(cpu)。计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和非易失性或保活存储器(nvram或kam)中的易失性存储器和非易失性存储器。nvram或kam是可用于在车辆、系统、控制器和cpu未被供电或断电时存储操作车辆和系统所需的各种命令、可执行控制逻辑和指令以及代码、数据、常数和变量的持久性存储器或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用多种已知存储装置(诸如，prom(可编程只读存储器)、eprom(电可编程只读存储器)、eeprom(电可擦可编程只读存储器)、闪存或能够存储数据的任何其它电存储装置、磁存储装置、光学存储装置或组合存储装置)中的任何一种来被实现。

再次关注图1，车辆100还可包括作为由福特汽车公司制造的sync车载计算系统的vcs205(例如，参见第9080668号美国专利)。车辆100还可包括动力传动系统控制单元/模块(pcu/pcm)215，所述pcu/pcm215连接到vsc200或另一控制器，并连接到can210、发动机115、m/g120和tc155，以控制每个动力传动系统组件。变速器控制单元还可经由can210连接到vsc200和其它控制器，连接到变速器160，并且还可选地连接到tc155，以实现操作控制。还可以包括发动机控制模块(ecm)(或发动机控制单元(ecu))或能量管理系统(ems)220，所述发动机控制模块(ecm)(或发动机控制单元(ecu))或能量管理系统(ems)220与can210进行通信，并且连接到与pcu215以及其它控制器协作的vsc200和发动机115。

在该布置中，vsc200和vcs205协同地管理和控制车辆组件和其它控制器、传感器和致动器。例如，控制器可将控制命令、逻辑和指令以及代码、数据、信息和信号传送到发动机115、分离离合器125、m/g120、tc155、变速器160、电池175和180、mcm185、bscm195以及其它组件和系统，并且/或者从发动机115、分离离合器125、m/g120、tc155、变速器160、电池175和180、mcm185、bscm195以及其它组件和系统传送控制命令、逻辑和指令以及代码、数据、信息和信号。即使未在附图中示出，控制器也可以控制本领域技术人员已知的其它车辆组件并且与本领域技术人员已知的其它车辆组件进行通信。图1中的车辆100的实施例还描绘了与车辆网络和can210进行通信的示例性的传感器和致动器，所述传感器和致动器可向vsc200、vcs205和其它控制器发送信号并且从vsc200、vcs205和其它控制器接收信号。

例如，各种其它车辆功能、致动器和组件可由车辆系统和组件内的控制器控制，并且可从其它控制器、传感器和致动器接收信号，出于说明而非限制的目的，所述其它控制器、传感器和致动器可包括交流发电机(或发电机)、m/g120、高电压电池175和低电压电池180、用于再生制动、电池充电或放电的各种传感器(包括确定最大电量、荷电状态、放电功率限制、充电功率限制、温度、电压、电流的传感器165)以及其它组件。

如包括图1、图2和其它附图的各个附图所描绘的，这样的控制逻辑、可执行指令、信号和数据还可包括车辆电力信号(ps)225、从车辆控制器、组件和系统接收以及发送到车辆控制器、组件和系统的控制或命令信号(cs)230以及其它信号(os)235。这样的信号和命令可由任何车辆控制器、传感器、致动器、组件和系统生成，并从所述任何车辆控制器、传感器、致动器、组件和系统被传送。其它这样的控制器、传感器、致动器和组件也可接收这样的信号，并对这样的信号做出响应。这些信号中的任何一个或全部可以是原始的模拟信号或原始的数字信号，或者是预调节的信号、预处理的信号、组合信号和/或响应于其它信号而生成并将信息嵌入其中的衍生信号。ps225、cs230和os235可以由控制器和/或传感器生成和/或编码，并且可包括各种特定的信号以及嵌入这样的信号的数字数据和信息，出于说明而非限制的目的，所述特定的信号包括电流、电压、时间差分电流、时间积分电流、电池荷电状态以及各种限制信号(如在本文的其它部分更详细地描述的)。

通过各种预期的控制器、传感器、致动器和其它车辆组件进行的描述的信号和命令(225、230和235)、控制指令和逻辑以及数据和信息的传送和操作可如图1所示被示意性地表示，并且可通过图2中例示的流程图或类似的图示以及本文的其它部分来表示。这种流程图和图示示出了示例性的命令、控制处理、控制逻辑和指令以及可利用一种或更多种计算技术、通信技术和处理技术实现的操作策略(可包括实时、事件驱动、中断驱动、多任务、多线程及其组合)。示出的步骤和功能可以按描绘的顺序、并行地、重复地、按修改的顺序被执行、传送和完成，并且在一些情况下可以与其它处理相结合以及被省略。命令、控制逻辑和指令可以在描述的基于微处理器的控制器中的一个或更多个中被执行，并且可主要被实施为硬件、软件、虚拟化硬件、固件、虚拟化固件和它们的组合。

继续参照图1和图2，在车辆100的操作期间，hev100包括控制器(诸如，在本文的其它部分所描述的控制器中的连接到电池175的任何控制器)。控制器被配置为对ps225和/或cs230以及os235做出响应，并且检测各种车辆参数和状况(诸如，开路电压(ocv)240、电流(i)245、微分电流(dfc)250和近零电流(nzc)255)。利用这些参数和状况，控制器还通过检测到的ocv240、电流245、dfc250和nzc255的组合来生成预测的荷电状态(soc)260，所述检测到的ocv240、电流245、dfc250和nzc255根据各自的幅值并且利用噪声校准因子(ncf)265而被校准。然后控制器使用预测的soc260来对电池175进行调整、充电以及放电。

更具体地，通常，当开关器件(诸如，接触器170)断开并且使电池175与hev100的其它组件断开连接时，这样的控制器利用电压传感器165中的一个或更多个来检测电池175的新ocv240。在包括使用锂离子化学物质的hv电池175的hev100中，已经发现ocv240可用于预测相应的实际的soc260和/或预测的soc260。在这种能力的适应性变型中，控制器还可在特定的状况和情况(诸如，在电流(i)245恒定为零期间)下，利用检测电池175的端电压的传感器并且结合电流(i)245以及电池175的内阻来检测新的ocv240。

利用新检测的ocv240，控制器还可利用电池性能数据阵列(bpda)173来通过将新检测的ocv240与包含在bpda173中的一个或更多个数据元素和参数进行比较，从而预测新的soc260，出于示例而非限制的目的，所述一个或更多个数据元素和参数可包括先前预测的soc260和/或历史soc260、历史ocv和/或预定的ocv(与预期的、已知的或实验确定的电池和电池单元荷电状态(soc)总体上和/或线性地相对应)、电池单元内阻、电池单元电压、温度、累计的充电-放电循环以及与特定的电池175相关联的其它性能参数和数据元素。已经观察到，当电池175未连接时，ocv240是电池175的预测的soc260的优选指示器(preferableindicator)，在电池175经受操作负载状况之前，并且还可能在电池175已经摆脱先前的充电和放电的影响在电化学和热方面充分地松弛和稳定之后，ocv240可在以下状况中的一个或更多个期间实现soc260的精确预测：(a)hev100的启动状况、(b)恒定非零电流状况和/或(c)恒定零电流状况。

检测的电流(i)245和nzc255也由控制器利用电流传感器165和/或组合的电压-电流传感器165来检测。在hev100的标称操作期间，这样的电流i245和nzc255通常被检测并且被用作随时间估计预测的soc260的额外方法，这是由于在充电和放电期间，电池175的瞬时soc260和/或预测的soc260根据初始的soc260加上相对于时间的积分和/或积分电流而被调整。当检测的电流(i)245低(诸如，例如小于或等于大约0.5安培或者更大或更小)时，在hev100的滑行、缓慢行进和低速期间，电流(i)传感器165可受到固有的测量偏差或噪声的影响，所述固有的测量偏差或噪声可导致低于测量的实际电流的期望精度的精度。因此，检测的i245可需要校准以实现soc260的精确预测。如本领域技术人员可理解的，初始的soc260可在先前的操作期间由控制器存储，并且还可通过其它方法被确定，所述方法包括锂离子电池175的示例，其中，(a)预操作启动状况ocv240、(b)恒定非零电流状况和/或(c)恒定零电流状况中的至少一个被检测并被用于预测作为初始的soc的soc260。

电流(i)245可优先地利用自适应选择和调整的ncf265进行校准，所述ncf265可在制造hev100时被固定和/或可在实时操作期间或在服务和维护操作期间响应于hev100性能的变化而被调整。例如，一个这样的ncf265可被用于确定检测的电流(i)245是否会受到传感器165的测量偏差或噪声的影响。这样的ncf265可包括偏差噪声恒定电流ncf265(cc-ncf)，例如，cc-ncf可被调整和/或校准为大约0.3安培/秒。这种ncf265可被控制器用于对可受固有偏差/噪声影响的电流(i)状况进行检测。类似地，电流(i)245可相对于时间被求导，以实时地生成dfc250，还检测可接近恒定电流的电流(i)245的实例(诸如，dfc250的幅值小于大约0.3安培/秒或者更大或更小的cc-ncf265)。在该示例中，当通过cc-ncf265进行校准时，可确定电流(i)245受到传感器165中的固有的偏差/噪声和hev100的组件的其它物理属性所固有的偏差/噪声的影响，所述偏差/噪声可导致测量误差和检测误差。但是一旦使用cc-ncf265进行校准，则dfc250被调整为零，以反映恒定电流和/或接近恒定电流(i)245。在该示例中，根据固有测量传感器偏差/噪声，检测的基本上恒定的电流(i)245的微分将实际上为零和/或可接近于零。换言之，虽然由于这样的固有测量偏差或噪声，针对恒定和/或接近恒定的电流(i)245的dfc250应为零，但是测量的dfc250可能不为零，并且反而可反映变化的检测的电流，所述变化是由于这样的偏差和噪声造成的。

在进一步的示例中，另一个偏差噪声零电流ncf265(zc-ncf)可被校准为约0.5安培，可被用于进一步地与检测的电流(i)245的幅值进行比较并且可被用于对检测的电流(i)245的幅值进行校准，以确定电流(i)245是否接近于零并且本质上和/或可能实际上为零(如果没有固有的测量传感器噪声的话)。此外，zc-ncf265可被用于响应于这样的状况而生成nzc255，nzc255可以是在适当的状况下将检测的电流(i)245校准为零的布尔真/假或者零或一的校准值，使得这些ncf265被用于减弱和/或排除来自预测的soc260的噪声。控制器还被配置为通过初始的soc260和/或初始预测的soc260与根据ncf265进行校准的单位时间的积分电流的总和而生成预测的soc260。

在本公开的其它变型中，开关接触器170和电压-电流传感器165连接到电池175，并且被配置为：当开关接触器断开时，并且当接收到ps225并且ps255表明和/或建立(a)车辆启动状况、(b)恒定非零电流状况和/或(c)恒定零电流状况中的至少一个状况时，检测并传送ocv240。在进一步的布置中，控制器被配置为生成与ocv240对应的预测的soc260分量(ocv-soc)以及与单位时间的电流(i)245(ct)对应的另一soc260分量(ct-soc)。将这些soc分量进行组合以生成预测的soc260。在该布置中，控制器使用ocv因子265对ocv-soc进行校准，并且使用ct因子265对ct-soc进行校准，以在将soc分量进行组合以生成预测的soc260时调整每个soc分量以使噪声和偏差最小化或者消除噪声和偏差，并且提高预测的soc260的精度。

ocv因子和ct因子可以是用于提高soc分量的精度并用于校准soc分量的额外的ncf265，所述soc分量被组合以生成预测的soc260。在一个适应性变型中，ocv因子和ct因子可从一组预定的ncf265中被选择和/或响应于车辆100的性能和操作状况以及ps225而被调整。组合中的ocv因子和ct因子还可被配置为总和为百分之一百，并且被用于任一预期的布置中以校准各自的soc260分量，从而使来自每个soc分量的噪声和偏差最小化和/或消除来自每个soc分量的噪声和偏差。

这些ncf265(ocv因子和ct因子)还根据电流(i)245、dfc250和nzc255的幅值被预先确定和/或调整。例如，如果dfc250未超过cc-ncf265(建立恒定电流245)，并且i245未超过zc-ncf265(建立很可能为零的实际电流245)，则ct因子可被调整为零，而ocv因子可被调整为100％或1.0。当ps225被控制器编码和/或以其它方式建立和/或识别(a)启动预操作车辆状况、(b)恒定非零电流状况和/或(c)恒定零电流状况中的一个或更多个或者至少一个时，这种变型可以是合适的。该示例能够对预测的soc260进行校准，以将偏差和噪声从通过低的检测的电流(i)245确定的soc分量中排除，并且反而利用来自检测的ocv240的soc分量，这提高了预测的soc260的精度。

在另一个示例中，dfc250未超过cc-ncf265(建立校准的恒定电流245)，而电流(i)245超过zc-ncf265(确定可能存在校准的非零恒定电流245，而所述电流(i)245可受测量偏差的影响)，则ct因子可被调整为非零且小于ocv因子，使得例如ocv因子可被调整/重新校准为大约75％或0.75，而ct因子被调整/重新校准为大约25％或0.25。当ps225识别非启动车辆操作状况时(诸如，当hev100正在滑行或缓慢移动时)，这种特定的修正可以是优选的，使得检测的电流(i)245接近恒定。这种变型使预测的soc260能够被校准，使得来自检测的ocv240的soc分量被放大，而使得通过检测的电流(i)245预测的可能有噪声的soc分量被减小，而当这样的soc分量被组合以生成预测的soc260时，这减小或减弱了噪声或偏差的可能的影响，从而提高了预测的soc260的精度。

另外的示例包括dfc250超过cc-ncf265(建立可能的非恒定的变化的电流245)并且电流(i)245未针对zc-ncf265被测试(因为电流245是变化的而不是零)的布置。这里，ct因子可被调整为非零且大于ocv因子。对于该继续的示例，ocv因子也可被调整为非零且可能为约10％或0.10，而ct因子可被调整为非零且为约90％或0.90。这种变型使预测的soc260能够被校准，使得来自可能有噪声或较不精确的检测的ocv240的soc分量被减小，而使得通过检测的电流(i)245预测的可能更加精确的soc分量被放大。当ps225再次识别非启动车辆操作状况而其中检测的电流(i)245高于其它示例中的电流(i)245时，这种布置在标称车辆操作状况期间可以是优选的。此外，在hev100的各种变化的操作状况下，噪声或偏差的可能的影响可在通过组合的分量生成预测的soc260期间被减小或减弱，这还提高了预测的soc260的精度。

本公开还预期了其它操作方法，所述其它操作方法可由相关技术领域的技术人员参照各个附图(具体包括图2)所理解。在操作期间，在本文的其它部分所描述的控制器中的一个或更多个(例如但不限于，becm185)被包括在hev100中，并且被配置为在步骤300对ps225做出响应。

除了已经描述的其它元素外，ps225还可包括用于检测各种hev100的性能特性、参数和状况的信号、数据和命令，所述hev100的性能特性、参数和状况包括例如车辆启动预操作、恒定非零电流、恒定零电流以及非启动操作状况等。在步骤305，与接收和/或检测ps225同时和/或作为检测/接收ps225的一部分，控制器还可检测becm185的通电状况。在步骤310，控制器响应于ps225而检测电流(i)245和/或近零电流(nzc)255，近零电流(nzc)255还如在本文的其它部分所解释地被检测。另外，在步骤315，控制器被配置为检测ocv240，并且在步骤320，控制器被配置为通过利用bpda173来确定和/或预测soc260或ocv-soc分量260。

在步骤325，控制器中的一个或更多个还检测和/或生成dfc250。利用这些参数和车辆状况，在这些步骤中的任何步骤(并且还可能接下来在步骤330)，控制器接收和/或校准cc-ncf265，并且开始对恒定电流245状况进行测试。更具体地，还在步骤330，控制器测试dfc250的幅值是否低于cc-ncf265，其中，如果dfc250的幅值低于cc-ncf265，则确定存在恒定电流245，从而还应确定这样的恒定电流是否处于零或接近于零。如已经描述的，如果dfc250超过校准的cc-ncf265(建立恒定电流245)，则控制进行到步骤335，并且nzc255可被校准(例如，nzc255被校准为零或假)，这指示不存在恒定电流状况。

相反，如果dfc250低于cc-ncf265(恒定电流245被建立)，则在步骤340，nzc255可被不同地校准，例如，nzc255可被校准为非零、一或真或者另一合适的校准值。如果恒定电流状况被建立并且nzc255为真或非零，则在步骤345，控制器还可被配置为测试近零电流状况和/或零电流状况是否存在，从而使得将检测的电流(i)245的幅值与校准的zc-ncf265进行比较。如果检测的i245的幅值未超过zc-ncf265，则零电流状况被建立，并且控制转到步骤350，在步骤350，控制器被配置为减少或消除检测的电流(i)中的噪声或偏差，并且控制器还被配置为：将ocv因子265校准为最大值(诸如，如先前所解释的100％或1.0)，而将ct因子校准为最小值(诸如，零)。

如果在步骤330控制器未检测到恒定电流(i)245的状况并且在步骤335nzc255被校准为零，则控制可转到步骤355，使得控制器被配置为：将ocv因子265和ct因子265调整/校准为非零，并且更优地将ocv因子265校准为小于ct因子265，使得来自ocv-soc260分量的噪声和/或偏差被最小化，而使得ct-soc260分量在预测soc260时被放大。在另一个对比的示例中，如果在步骤345检测到非零电流状况，则在步骤360，控制器被配置为：再次将ocv因子265和ct因子265调整/校准为非零，并且更优地将ocv因子265校准为大于ct因子265，使得来自ct-soc260分量的噪声和/或偏差被最小化，而使得ocv-soc260分量在预测soc260时被放大。在这两个示例中，测量和检测的ocv240和电流(i)245中的噪声和/或偏差被减少和/或消除，这能够提高预测的soc260的精度。

在这些示例中的每个示例中，在步骤365和步骤370，控制器还被配置为利用校准的ocv因子265和校准的ct因子265来分别对ocv-soc260和ct-soc260进行进一步地校准和调整。在步骤375，控制器被配置为随后将校准的分量ocv-soc和校准的分量ct-soc组合以生成预测的soc260。在步骤380，控制器随后被配置为：根据预测的soc260对电池175的充电和放电进行调整，并且响应于进一步的ps225而继续操作方法。

在此的描述涉及“通信”和/或“连接”在一起的系统、方法、组件、元件、节点或特征。如在此使用的，除非另外有明确的说明，否则这些术语和词语的使用意在且必须被理解为表示一个系统/方法/传感器/致动器/组件/元件/模块/特征以电的方式、机械的方式、电与机械两者的方式以及某种类似的方式直接或间接地连接、结合到另外一个系统/方法/传感器/致动器/组件/元件/模块/特征和/或与另外一个系统/方法/传感器/致动器/组件/元件/模块/特征进行通信，所述某种类似的方式能够实现协作操作以及数据和信息的交换和互换。

此外，即使各种描述的实施方式、附图、说明和图形描绘了组件、元件、装置和特征的代表性示例和布置，许多不同的其它变型、布置、修改以及中间组件、元件、装置和特征也可存在于本公开预期的进一步的示例性实施方式中。

除非另有明确的说明，否则本文件中使用的术语、词语和短语及其变型必须被解释为开放式的而非限制性的。例如，术语“包括”应被理解为表示“包括但不限于”或类似含义；术语“示例”被用于宽松地描述所描述的项的说明性实例，而不是详尽的、排他性的或限制性的列表；诸如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”和具有类似含义的术语的形容词不应被解释为将描述限制为给定示例或者在特定日期和时间段的市场中商业可获得的示例性物品。

相反，这些描述意在被理解为包括根据在本公开中描述的创新以某种改进的和修改的形式可在现在和未来任何时间获得的常规的、传统的、正常的或标准的技术。类似地，被描述并且与连词“和”或连词“或”连接的词语的组必须被理解为仅仅是示例性和代表性的而非排他性的组，而不要求这些描述的项中仅有一个或每个必须存在于预期的组中或者必须不存在于预期的组中。更确切地，除非另有明确的说明，否则这样的连词的使用必须被理解为表示“和/或”。

虽然以上描述了示例性实施例，但是并不意在这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种改变。此外，可组合各种实现的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。