用于估计电池元件的电压的方法及系统的制作方法

用于估计电池元件的电压的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于估计电池元件的电压的方法及系统。具体地，提供了一种估计电池系统的电池元件的电压的方法。在一个实施例中，该方法包括：提供平衡/感测电路，其具有与电池元件并联电连接的平衡开关和平衡电阻元件的串联组合，以及测量开关假定为处于"闭合"状态时在平衡开关/平衡电阻元件组合上的电压。该方法还包括通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导测量的电压的补偿值，其中补偿值补偿平衡开关处于"闭合"状态时出现在平衡/感测电路中的电压降，且代表电池元件电压的估值。还提供了一种电池系统，其包括电池元件、平衡/感测电路、传感器和构造成执行上文所述的方法的控制模块。
【专利说明】用于估计电池元件的电压的方法及系统

【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及车辆电池，并且更具体地涉及用于在电池元件上执行电荷平衡 操作期间估计车辆（如，插入式电动车辆）中的电池元件的电压的方法及系统。

【背景技术】
[0002] 公知的是，为了优化和最大限度地提高电动车辆电池的性能和寿命，电池的组成 构件或元件（例如，如电池组的独立单元或集合）的电荷水平必须周期性地平衡或补偿。在 下文中可称为"单元平衡"或"单元平衡操作"的此类平衡操作可使用任何数目的已知方 法或技术来执行。
[0003] -种此类技术为被动/电阻单元平衡技术，其中在一种实施方式中，电池组的各 个单元（或单元集合）电连接到相应的平衡/感测电路上，该电路构造成提供用于平衡对 应的单元和感测或测量与其相关的电参数（例如，单元电压）的器件。更具体而言，在一 个特定实施方式中，各个平衡/感测电路均包括平衡开关和平衡电阻元件（例如，电阻器） 的串联组合，电阻元件通过成对的感测线与对应的单元并联电连接。此外，出于诊断平衡开 关是否操作的目的，平衡/感测电路的感测线中的一者或两者可包括电阻元件（例如，电阻 器），其与单元和平衡开关和平衡电阻元件的串联组合两者串联电连接。感测线中包括一个 或多个串联电阻元件用于形成平衡/感测电路内的分压器（即，串联电阻元件和平衡电阻 元件的串联组合形成分压器），且结果，在平衡开关处于"闭合"或"接通"状态时引起压 降，且电流从单元流过平衡电阻元件。当电池控制模块或一些其它适合的车辆构件感测或 检测到此类压降时，可确定的是平衡开关实际上操作，否则可确定平衡开关存在问题。
[0004] 然而，这种特定的单元平衡技术并非没有其缺陷。例如，由于形成在平衡/感测 电路中的分压器，当对应于特定单元的平衡开关例如在单元平衡操作期间处于"闭合"或 "接通"状态时，在平衡开关和平衡电阻元件的串联组合上测量的电压低于单元的实际电 压。因此，在闭合平衡开关的同时可执行或进行任何电压测量，且因此，在单元平衡操作的 执行期间执行或进行的任何电压测量对于需要准确单元电压测量（例如，出于控制单元平 衡操作的目的）的任何目的实际上是无用的，且因此必须被舍弃。因此，有用的单元电压信 息的可用性和可获得此类信息的速度以及使用此信息的控制的技巧和速度由较低或降低 的电压测量结果不利地影响。


【发明内容】

[0005] 根据一个实施例，提供了一种用于估计车辆电池系统的电池元件的电压的方法。 在示例性实施例中，该方法可包括步骤：提供平衡/感测电路，其具有与电池元件并联电连 接的平衡开关和平衡电阻元件的串联组合。该方法还可包括步骤：在平衡开关假定为处于 〃闭合〃状态时测量在平衡开关和平衡电阻元件的组合上的电压。该方法可进一步包括通 过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导出测量的电压的补偿值的步骤，其中补偿值 补偿平衡开关处于"闭合"状态时出现在平衡/感测电路中的电压降，且代表电池元件的 实际电压的估值。在示例性实施例中，计算的补偿因数可从关于平衡/感测电路的一个或 多个电参数的测量结果推导出。
[0006] 根据另一个实施例，提供了一种用于估计车辆电池系统的电池元件的电压的方 法。在示例性实施例中，该方法包括步骤：提供平衡/感测电路，其具有与电池元件并联电 连接的平衡开关和平衡电阻元件的串联组合。该方法还可包括当平衡开关处于"闭合"状 态时计算应对出现在平衡/感测电路中的电压降的补偿因数的步骤。该方法还仍可包括步 骤：在平衡开关假定为处于"闭合"状态时测量在平衡开关和平衡电阻元件的组合上的电 压的步骤。该方法可进一步包括通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导出测量的 电压的补偿值的步骤，其中补偿值补偿平衡开关处于"闭合"状态时出现在平衡/感测电 路中的电压降，且代表电池元件的实际电压的估值。
[0007] 根据另一个实施例，提供了一种用于车辆的电池系统。在示例性实施例中，电池系 统可包括平衡/感测电路，其具有与电池元件并联电连接的平衡开关和平衡电阻元件的串 联组合。该系统还可包括传感器以及控制模块，该传感器与平衡开关和平衡电阻元件的组 合并联电连接，且构造成测量在平衡开关和平衡电阻元件的组合上的电压，。控制模块可构 造成接收代表在平衡开关假定为处于"闭合"状态时在平衡开关和平衡电阻元件的组合上 的由传感器测量的电压的电信号，且构造成通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推 导出测量的电压的补偿值，其中补偿值补偿在平衡开关处于"闭合"状态时平衡/感测电 路中出现的电压降，且代表电池元件的实际电压的估值。此外，在示例性实施例中，由控制 模块施加到测量的电压的计算的补偿因数可从关于平衡/感测电路的一个或多个电参数 的测量结果计算出。
[0008] 本发明还提供如下方案： 1. 一种用于估计车辆电池系统的电池元件的电压的方法，所述方法包括步骤： 提供平衡/感测电路，其具有与所述电池元件并联电连接的平衡开关和平衡电阻元件 的串联组合； 在所述平衡开关假定为处于〃闭合〃状态时测量在所述平衡开关和所述平衡电阻元件 的组合上的电压；以及 通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导所述测量的电压的补偿值，其中所述 补偿值补偿在所述平衡开关处于所述"闭合"状态时出现在所述平衡/感测电路中的电压 降，且代表所述电池元件的实际电压的估值，且进一步其中所述计算的补偿因数从与所述 平衡/感测电路有关的一个或多个电参数的测量结果推导。
[0009] 2.根据方案1所述的方法，其特征在于，所述计算的补偿因数为分别 在所述平衡开关处于〃断开〃状态和在所述〃闭合〃状态时在所述平衡开关和 平衡电阻元件的组合上得到的电压测量结果（〃V)、（〃v 2〃）的比，所述比包括 <1!;且进一步其中推导步骤包括通过使所述测量的电压乘以所述比来应用所述电压比。
[0010] 3.根据方案1所述的方法，其特征在于，还包括在推导所述测量的电压的补偿值 之前验证所述平衡开关处于所述"闭合"状态的步骤，且其中推导步骤仅在所述平衡开关 的〃闭合〃状态得到验证之后执行。
[0011] 4.根据方案3所述的方法，其特征在于，验证步骤在测量步骤之后和在推导步骤 之前执行，且包括评估所述测量的电压。
[0012] 5.根据方案1所述的方法，其特征在于，还包括确定邻近所述平衡/感测电路的 任何平衡/感测电路的平衡开关是否处于"闭合"状态的步骤，且进一步其中推导步骤仅 在没有相邻开关处于"闭合"状态时执行。
[0013] 6.根据方案1所述的方法，其特征在于，还包括通过从存储有补偿因数的存储器 装置检索补偿因数来获得所述计算的补偿因数的步骤。
[0014] 7. -种用于估计车辆电池系统的电池元件的电压的方法，所述方法包括步骤： 提供平衡/感测电路，其具有与电池元件并联电连接的平衡开关和平衡电阻元件的串 联组合； 当所述平衡开关处于〃闭合〃状态时计算应对出现在所述平衡/感测电路中的电压降 的补偿因数； 在所述平衡开关假定为处于〃闭合〃状态时测量在所述平衡开关和所述平衡电阻元件 的组合上的电压，以及 通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导测量的电压的补偿值，其中所述补偿 值补偿当所述平衡开关处于"闭合"状态时出现在所述平衡/感测电路中的电压降，且代 表所述电池元件的实际电压的估值。
[0015] 8.根据方案7所述的方法，其特征在于，还包括在推导所述测量的电压的补偿值 之前验证所述平衡开关处于"闭合"状态的步骤，且其中推导步骤仅在所述平衡开关的" 闭合〃状态得到验证之后执行。
[0016] 9.根据方案8所述的方法，其特征在于，验证步骤在测量步骤之后和在推导步骤 之前执行，且包括评估所述测量的电压来确定所述平衡开关是否处于〃闭合〃状态。
[0017] 10.根据方案8所述的方法，其特征在于，所述补偿因数包括电压比，以及应用步 骤包括使所述测量的电压乘以所述电压比。
[0018] 11.根据方案10所述的方法，其特征在于，计算步骤包括： 当所述平衡开关处于〃断开〃状态时获取在所述平衡开关和平衡电阻元件的组合上的 电压的测量结果（"V);以及 当所述平衡开关处于〃闭合〃状态时获取在所述平衡开关和平衡电阻元件的组合上的 电压的测量结果（"v2");以及 通过将L除以v2来计算获取的电压的比丨。
[0019] 12.根据方案11所述的方法，其特征在于，计算步骤在测量步骤之前执行。
[0020] 13.根据方案1所述的方法，其特征在于，还包括确定邻近所述平衡/感测电路的 任何平衡/感测电路的平衡开关是否处于"闭合"状态的步骤，且进一步其中推导步骤仅 在没有相邻开关处于所述"闭合"状态时执行。
[0021] 14. 一种用于车辆的电池系统，包括： 电池元件； 平衡/感测电路，其具有与电池元件并联电连接的平衡开关和平衡电阻元件的串联组 合； 传感器，其与所述平衡开关和所述平衡电阻元件的组合并联电连接，且构造成测量在 所述平衡开关和所述平衡电阻元件的所述组合上的电压；以及 控制模块，其构造成： 接收代表当所述平衡开关假定为处于"闭合"状态时由所述传感器测量的在所述 平衡开关和所述平衡电阻元件的组合上的电压的电信号；以及 通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导所述测量的电压的补偿值，其中 所述补偿值补偿在所述平衡开关处于所述"闭合"状态时出现在所述平衡/感测电路中的 电压降，且代表所述电池元件的实际电压的估值，且进一步其中计算的补偿因数从与所述 平衡/感测电路有关的一个或多个电参数的测量结果计算。
[0022] 15.根据方案14所述的系统，其特征在于： 所述计算的补偿因数为在所述平衡开关处于〃断开〃状态和在所述平衡开关处于所 述"闭合"状态时在所述平衡开关和平衡电阻元件的组合上得到的电压测量结果（〃'〃）， (〃V2〃）的比，所述比包括(|丨,且进一步其中： 所述控制模块构造成通过使用所述测量电压乘以所述电压比来应用所述电压比。
[0023] 16.根据方案14所述的系统，其特征在于，所述控制模块还构造成在推导所述测 量的电压的补偿值之前验证所述平衡开关处于所述"闭合"状态，以及进一步其中，所述控 制模块构造成仅在验证所述平衡开关处于所述"闭合"状态之后推导补偿值。
[0024] 17.根据方案14所述的系统，其特征在于，所述电池元件为第一电池元件，以及 所述平衡/感测电路为第一平衡/感测电路，以及进一步其中所述系统还包括第二电池元 件和对应于其的第二平衡/感测电路，所述控制模块还构造成： 确定所述第二平衡/感测电路的平衡开关的状态；以及 仅在所述第二平衡/感测电路的平衡开关处于"断开"状态时推导所述补偿值。
[0025] 18.根据方案14所述的系统，其特征在于，所述控制模块构造成从储存有补偿因 数的存储器装置检索计算的补偿因数。
[0026] 19.根据方案14所述的方法系统，其特征在于，所述控制模块构造成使用与所述 平衡/感测电路有关的一个或多个电参数的测量结果来计算补偿因数。
[0027] 20.根据方案19所述的系统，其特征在于，所述控制模块还构造成在测量在所述 平衡开关和所述平衡电阻元件的组合上的电压之前计算补偿因数。

【专利附图】

【附图说明】
[0028] 下文将连同附图来描述优选的示例性实施例，在附图中相同的标号表示相同的元 件，且在附图中： 图1为示例性插入式电动车辆的示意图； 图2为具有多个独立电池单元且可在多个不同车辆（如图1中所示的车辆）中使用的 示例性车辆电池系统的一部分的示意性框图； 图3为示出用于估计电池元件如独立电池单元的电压的示例性方法的一些步骤的流 程图，电池元件可结合电池系统使用，如图2中所示的电池系统； 图4为示出响应于图2中所示的采用了 〃闭合〃或〃接通〃状态的电池系统的平衡开 关的测量电压的图解示图，以便有助于示出图3中绘出的方法；以及 图5为示出用于估计电池元件的电压的示例性方法的一些步骤的另一个流程图，包括 图3中未示出的一些可选的步骤，该电池元件可结合电池系统使用，如图2中所示的电池系 统。

【具体实施方式】
[0029] 本文所述的方法及系统可用于例如在特定车辆元件的平衡或诊断测试期间估计 或以其它方式确定车辆的电池元件（例如，电池组的一部分、电池组内的单元集合、独立单 元等）的电压。技术人员将认识到，具有电池元件的准确电压估计可对于车辆如插入式电 动车辆中的某些功能或特征有用。例如，单元平衡操作为依靠电池元件电压估计且需要它 们具有所需的准确度水平的功能的实例。其它此类功能和特征当然也存在。
[0030] 出于图示和清楚的目的，以下描述大体上针对电池元件为电池组的独立单元的实 施例，且因此估计的电压为独立电池单元的电压。然而，将认识到的是，本发明和系统并非 意在限于此，因为它们还可用于估计其它电池元件的电压，如，电池组的区或部分、电池组 内的单元集合，或一些其它电池元件。因此，关于估计除独立电池单元外的电池元件的电压 的那些实施例仍在本公开内容的精神和范围内。在一个示例性实施例中，本系统及方法在 平衡开关处于〃闭合〃或〃接通〃状态时测量在平衡电阻元件和平衡开关的串联组合上由 与其并联连接的电池单元施加的电压。在示例性实施例中，该系统和方法然后可应用测量 或感测的电压的补偿因数来估计单元的实际电压。
[0031] 参看图1，示出了可使用本方法和系统的示例性插入式电动车辆10的一些构件。 尽管以下描述在图1中所示的特定插入式电动车辆10的背景下提供，但将认识到的是，此 车辆仅为示例性的，且其它车辆当然可替代使用。例如，本文所述的方法和系统可结合包括 电池组的任何类型的车辆使用，包括混合电动车辆（HEV)、插入式混合电动车辆（PHEV)、延 伸范围的电动车辆（EREV)或电池电动车辆（BEV)，这仅引用了一些可能性。根据示例性实 施例，车辆10大体上包括车辆电池系统12、电动马达14、逆变器/变换器16、发动机18、发 电机20和控制模块22。
[0032] 图1和图2示出了示例性车辆电池系统12的部分，其包括电池24、电池组26、一个 或多个平衡/感测电路28、电池控制模块30和电池传感器32。电池24可储存用于车辆推 进和/或满足车辆的其它电需要（例如，如，车辆的动力应用需要）的电能。根据示例性实 施例，电池24包括具有多个独立电池单元34( S卩，34、342. . . 34N)的高压电池组26(例如， 40V-600V)。这些单元34可串联连接、并联连接或两者的组合，以便输送期望的电压、电流 强度、电容、功率密度和/或其它性能特征。在图2中所示的实例中，四个电池单元34i-34 4 与彼此串联接线。将认识到的是，图2仅示出了电池组26的一个潜在实施例，因为其它布 置、连接和/或实施例也是可能的。
[0033] 电池组26可使用任何适合的电池化学制品，包括基于以下技术的那些：锂离子、 金属镍氢（NiMH)、镉镍（NiCd)、氯化镍钠（NaNiCl)或一些其它电池技术。根据一个实例， 电池组26的单元34为锂离子电池单元。电池组26应设计为经得起反复充电和放电循环， 且可结合其它储能装置使用，如电容器、超级电容器、电感器等。本领域的技术人员将认识 到的是，车辆电池组可根据任何数目的不同实施例提供，可以以任何数目的不同构造连接， 且可包括任何数目的不同子构件如传感器、控制单元和/或本领域中已知的任何其它适合 的构件。
[0034] 在示例性实施例中，电池系统12还包括一个或多个平衡/感测电路28。各个平 衡/感测电路28提供电通路，其允许例如诊断性能和/或其上的单元平衡操作期间对应的 电池单元的分流和/或电参数测量/感测。在示例性实施例中，电池系统12包括多个平衡 /感测电路28, 一个电路28用于一个单元34 (例如，在图2中所示的实施例中，各个电路 28^284对应于相应一个单元34-340。如图2中所示，各个平衡/感测电路28均包括平 衡开关36、与平衡开关36串联电连接的平衡电阻元件38、电压传感器40,以及一对感测线 42 (例如，感测线42p 422. . . 42N中的两条）。如图2中所示，感测线42使传感器40和平衡 开关36和平衡电阻元件38的串联组合与对应的单元34且与彼此并联电连接。
[0035] 例如，且参看图2,平衡/感测电路28i至少部分地包括平衡开关36i与电阻元件 38i (具有RB1的值）的串联组合和传感器4〇i，两者都连接在感测线42i，422之间。如果平衡 开关36i处于〃断开〃或〃切断〃状态，则电流不会从单元31流过平衡电阻器38i和平衡 开关36i，且传感器4〇i可操作成测量单元31的电压。另一方面，如果平衡开关36i例如在 单元31上执行的电池平衡操作期间处于〃闭合〃或〃接通〃状态时，电流从单元31流动 且穿过感测线42i、电阻元件38i、开关36i和感测线42 2的组合，从而从单元34放出多余电 荷，且降低单元的输出电压（即，降低单元34电压作为平衡操作的一部分）。在此情况下， 传感器4〇i可操作成测量在平衡开关36i和平衡电阻元件38i上由单元31施加的电压。同 样，电池平衡/感测电路28 2至少部分地包括传感器402和平衡开关362与电阻元件382 (具 有RB2的值）的串联组合，两者都连接在感测线422,423之间。如同开关36i，如果平衡开关 36 2处于〃断开〃或〃切断〃状态，则传感器402可操作成测量单元342的电压；而如果平 衡开关36 2处于〃闭合〃或〃接通〃状态，则电流从单元342流动且穿过感测线422、电阻元 件38 2、开关362和感测线423的组合，且传感器402操作成测量在平衡开关36 2和平衡电阻 元件382的组合上的电压。将认识到的是，相同构想适用于其它电池单元34和电池系统12 的单元平衡/感测电路28,以便在电池平衡操作期间，具有多余电荷的单元的电压可降低， 以便平衡电池组的单元。
[0036] 如图2中所示，将认识到的是，在某些实施例中，多个平衡/感测电路28可共用感 测线42。例如，在上文提供的实例中，电路28^2?共用感测线42 2。还将认识到的是，各个 感测线42均可包括用于将电池系统12的各种构件连接在一起的多个节段。例如，感测线 42的一个节段可使电池单元34与对应的平衡电阻元件/平衡开关组合连接，另一个节段可 将平衡电阻元件/平衡开关组合连接到传感器40上，等等。此外，尽管感测线42在本文中 称为"线"，但将认识到的是，本公开内容并非意味着限于传统线形式的感测线；相反，感测 线42可采用任何数目的电连接或连接器的形式，例如，如印刷电路板（PCB)上的电迹线，其 分别仍在本公开内容的精神和范围内。
[0037] 平衡开关36可包括构造成有选择地接通和断开电路的任何类型的电气构件。开 关36可在两种状态中的一种中操作，〃闭合〃或〃接通〃状态，其中电力在开关的端子之 间流动；或"断开"或"切断"状态，其中电力不会流动。如图2中所示的实施例中所示， 各个开关36均电连接到电池控制模块30或另一个适合的构件（例如，控制模块22)上，且 构造成从其接收控制信号，其控制开关的状态来将其〃接通〃或〃切断"。适合的开关的 实例包括但不限于各种类型的晶体管，例如，双极结晶体管（BJT)和所有类型的场效应晶 体管（FET)，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管（M0SFET)和结栅场效应晶体管（JFET)。 因此，将认识到的是，平衡开关36不限于任何特定开关或开关类型。然而，在一个示例性实 施例中，各个开关36均包括M0SFET类型的开关。
[0038] 平衡电阻元件38可包括具有适合的电阻值的任何适合的电气构件或构件组合。 在示例性实施例中，各个电阻元件38均包括单个电阻器；然而，在其它示例性实施例中，一 个或多个电阻元件38可包括两个或多个电阻器、电阻器和其它电气构件的组合，或除电阻 器之外的适合的电气构件。例如，电阻元件38的特定值可由平衡电流的期望大小规定，平 衡电流在对应的电池单元34上执行的平衡操作期间流过平衡/感测电路28。因此，将认识 到的是，平衡电阻元件38不限于任何特定构造或值。然而，在一个示例性实施例中，各个电 阻元件38均包括具有大约R b=0-100 Ω的额定值的单个电阻器，且在一个特定实施例中，Rb 的值=10 Ω。出于清楚和图示的目的，值Rb旨在不但代表电阻元件38的电阻，而且代表平 衡开关的电阻，其可为可忽略的。因此，出于本公开内容的目的，R B旨在代表平衡/感测电 路的有效平衡电阻。
[0039] 电压传感器40可包括任何种类的不同感测构件或元件。如上文所述，在示例性实 施例中，各个传感器40均为相应的平衡/感测电路28的一部分。然而，在其它实施例中， 传感器40可为电池系统12 (例如，电池控制模块30)的其它构件的部分，或可为电池系统 12的单独的和不同的构件。因此，传感器40可结合在电池系统12中，或电池组26(例如， 智慧或智能电池），可位于电池系统12或电池组26外，或可根据许多其它已知布置提供。 在图2中所示的示例性实施例中，各个传感器40均构造成监测、感测、检测、测量或以其它 方式确定由对应的独立电池单元34施加的电压。然而，将认识到的是，在仍在本公开内容 的精神和范围内的其它示例性实施例中，传感器40可构造成基于一个单元接一个单元或 基于集合来监测、感测、检测、测量或以其它方式确定由多个单元34施加的电压，这与专用 于一个特定单元34相反。在任何情况下，且如图2中所示，传感器40可电连接（例如，通 过有线或无线连接）到电池控制模块30上且构造成与电池控制模块30通信，使得由传感 器40得到或获得的测量结果可由电池控制模块30接收。在其它示例性实施例中，传感器 40可电连接到其它适合的构件且构造成与其它适合的构件通信，例如，控制模块22或其它 适合的装置，且此实施例仍在本公开内容的精神和范围内。
[0040] 除上文所述的电池系统12和平衡/感测电路28的构件之外，在示例性实施例中， 各个感测线42均包括具有R s值的电阻元件44 (〃串联电阻元件44〃）。正如上文所述的平 衡电阻元件38,串联电阻元件42可包括具有适合的电阻值Rs的任何适合的电气构件或构 件组合。在示例性实施例中，各个电阻元件44均包括单个电阻器；然而，在其它示例性实施 例中，一个或多个电阻元件44可包括两个或多个电阻器、电阻器和其它电气构件的组合， 或除电阻器之外的适合的电气构件。电阻元件44的特定值例如可由期望的压降规定，该压 降在对应的平衡开关36处于〃接通〃状态（这将在下文中将更详细描述）时发生，当其平 衡开关36处于"接通"状态时将流过平衡/感测电路28的平衡电路的期望大小规定，等 等。因此，将认识到的是，平衡电阻元件44不限于任何特定构造或值。然而，在一个示例性 实施例中，各个电阻元件44均包括具有大约馬=0-100〇(例如，5Ω)的值的单个电阻器。
[0041] 包括以图2中所示的方式的感测线42中的串联电阻元件44的一个目的在于允许 电池控制模块30或另一个适合的构件（例如，控制模块22)来诊断或确定电连接在给定的 一对感测线42之间的特定平衡开关36是否操作（即，当期望时开关处于〃断开〃或〃闭 合"状态）。
[0042] 更具体而言，当平衡开关36处于〃闭合〃或〃接通〃状态时，对应的平衡电阻元 件38和平衡开关36连接在其间的感测线42的串联电阻元件44的组合用于产生平衡/感 测电路28内的分压器。分压器导致相比于平衡开关36处于〃断开〃或〃切断〃状态时的 电路中的电压降，且引起连接在组合的平衡开关/平衡电阻元件上的对应传感器40来感测 或测量电压（"V_ sured")，其低于对应于闭合的平衡开关36的单元34的额定电压和实际电 压（即，在所示的实施例中，v_>UKlj vtd! ___________________________))。电压减小或降低的近似 大小由于已知的电路参数例如单元的额定电压和电阻元件38, 44的额定值而大体上可预 测。因此，例如在单元平衡或诊断操作期间命令特定平衡开关36采用"闭合"或"接通 "状态时，如果由对应的传感器40测量的电压充分低于平衡开关连接在其上的单元的额定 电压或实际电压（即，在额定或实际单元电压以下的可预测范围内），则可作出平衡开关36 操作的确定或诊断。作为备选，如果测量电压等于、大于单元的额定电压或在单元的额定电 压的预定范围内，则可作出平衡开关36未操作的确定或诊断。在此方案中，可设置诊断代 码或标志，或可提供潜在问题的一些其它指示。
[0043] 例如，当平衡开关36i处于"闭合"状态时，由传感器4〇i感测/测量的电压 (〃V__ d〃）将不会是单元31的实际电压（〃Vrall ac;tual〃）（由于由电阻单元38i (RB1)，41 (RS1) 和442(RS2)的串联组合产生的分压器）；而是其将为： y V * (_Efij_、 因此，例如当电池控制模块30接收代表此值的电压信号时，该值可鉴于单元的已知额 定电压和对应的平衡/感测电路的电阻元件的额定值反映预测压降，其可诊断或确定开关 36i操作；否则其可诊断或确定其不操作。
[0044] 如下文更详细描述的那样，系统的一个缺陷（如上文所述的缺陷）在于，由于平衡 /感测电路中的分压器的操作，在对应于其的平衡开关在"闭合"或"断开"状态下时得到 的特定单元的电压测量结果并未准确地反映单元的实际电压。因此，除使用用于诊断平衡 开关是否操作（如上文所述）的此类单元电压测量结果外，测得的单元电压不能用于事实 上任何其它有用的目的，例如，关于单元平衡操作的那些。如将认识到那样，鉴于以下描述， 本发明的一个目的在于解决该缺陷。
[0045] 电池控制模块30可包括任何种类的电子处理装置、存储器或储存装置、输入/输 出（I/O)装置和任何其它已知构件，且可执行各种控制、监测和/或通信相关的功能。例如， 电池控制模块30可构造成控制上文所述的平衡/感测电路28的平衡开关36的状态（即， 〃接通〃或〃切断〃）。电池控制模块30还可构造成从电压传感器40和/或其它各种电池 传感器32接收传感器信号，且评估、分析和/或处理那些信号以图控制或监测电池系统12 的一个或多个方面，例如，控制电池组26的单元34的平衡、诊断系统12的平衡开关36是 否操作等。在一个实例中，电池控制模块30接收和分组传感器信号为传感器消息，且在适 合的连接（如，CAN总线、系统管理总线（SMBus)、专有通信链路等）上将消息发送至控制模 块22或一些其它装置。有可能的是，电池控制模块30采集电池传感器读数且将它们与相关 电池特征和关于电池单元化学性质、电池容量、电池电压的上限和下限、电池电流极限、电 池温度极限、温度轮廓、电池阻抗、充电/放电事件的数目或历史等的背景信息一起储存在 本地存储器中。此外，在示例性实施例中，电池控制模块30构造成实现或执行下文更详细 描述的本方法的一个或多个步骤。应当认识到的是，电池控制模块30可为独立电子模块、 可结合或包括在车辆中的另一个电子模块（例如，控制模块22)内，可为大型网络或系统的 一部分，可位于车辆电池组26内，或可在电池组26外，这仅提出了一些可能性。此外，将认 识到的是，电池控制模块30不限于图1和图2中所示和上文所述的简图。此外，在示例性 实施例中，电压传感器不是如上文所述的电池系统的平衡/感测电路的组成构件，它们可 为电池控制模块的一部分，如下文所述的其它电池传感器那样。
[0046] 除上文所述的构件/装置外，在示例性实施例中，电池系统12还可包括一个或多 个电池传感器32。传感器32可包括任何类型的不同感测构件或元件，且可监测多种电池相 关的参数或状态，如电压、电流、S0C、健康状态（S0H)、电池组温度等。电池传感器32可包 括结合在电池系统12或电池组26 (例如，智慧或智能电池）内，可位于电池系统12或电池 组26外，或可根据一些其它已知布置提供的传感器。电池传感器32可一个单兀接一个单 元地监测、感测、检测、测量或以其它方式确定电池相关的参数或条件，作为电池组26的单 元或区的集合或块的平均值，作为整个电池组26的平均值，或根据本领域中一些其它已知 方法。在示例性实施例中，电池传感器32可包括用于感测独立电池单元电压的一个或多个 电压传感器，以及本领域中已知的任何数目的其它传感器（例如，温度传感器、电流传感器 等）。如同上述电压传感器40,电池传感器32可电连接（例如，通过有线或无线连接）到 电池控制模块30、控制模块22和/或任何其它适合装置上，且构造成与电池控制模块30、 控制模块22和/或任何其它适合装置通信。
[0047] 电动马达14可使用储存在车辆电池组26中的电能来驱动一个或多个车轮，其继 而又推进车辆。尽管图1将电动马达14示意性地绘制为单个单独的装置，但电动马达可与 发电机组合（所谓的〃mogen")，或其可包括多个电动马达（例如，前轮和后轮的单独马达、 各个轮的单独马达、不同功能的单独马达，等），仅列出了一些可能性。车辆10不限于任何 一个特定类型的电动马达，因为可使用许多不同的马达类型、尺寸、技术等。在一个实例中， 电动马达14包括AC马达（例如，多相感应马达等），以及可在再生制动期间使用的发电机。 电动马达14可根据任何数目的不同实施例提供（例如，AC马达或DC马达、有刷马达或无刷 马达、永磁马达等），其可以以任何数目的不同构造连接，且其可包括任何数目的不同构件， 如冷却特征、传感器、控制单元和/或本领域中已知的任何其它适合的构件。
[0048] 逆变器/变换器16可用作车辆电池系统12与电动马达14之间的中间件，因为这 两个装置有时设计成根据不同的操作参数来作用。例如，在车辆推进期间，逆变器/变换器 16可从电池系统12逐步升高电压，且将来自于DC的电流变换成AC，以便驱动电动马达14， 同时在再生制动期间，逆变器/变换器可逐步降低由制动事件生成的电压，且将电流从AC 转化成DC，以便其可由电池系统适当地储存。在某种意义上，逆变器/变换器16管理这些 不同操作参数（即，AC对DC、各种电压水平等）如何一起工作。逆变器/变化器16可包括 用于DC到AC变换的逆变器、用于AC到DC变换的整流器、用于升高电压的逐步上升的变换 器或变压器、用于降低电压的逐步降低的变换器或变压器、其它适合的能量管理构件，或其 一些组合。在所示的示例性实施例中，逆变器/变换器单元结合到单个双向装置中；然而， 其它实施例当然是可能的。应当认识到的是，逆变器/变换器16可根据任何数目的不同实 施例提供（例如，具有单独的逆变器和变换器单元、双向或单向的，等等），可以以任何数目 的不同构造连接，且可包括任何数目的不同构件，如，冷却系统、传感器、控制单元和/或本 领域中已知的任何其它适合的构件。
[0049] 发动机18可使用常规内燃技术来驱动发电机20,且可包括本领域中已知的任何 适合类型的发动机。适合的发动机的一些实例包括汽油、柴油、乙醇、灵活燃料、自然吸气、 涡轮增压、机械增压、旋转、奥托循环、阿特金森循环和米勒循环发动机，以及本领域中已知 的任何其它适合的发动机类型。根据本文所示的特定实施例，发动机18可为小型燃料有效 的发动机（例如，小排量涡轮增压四缸发动机），其使用其机械输出来使发电机20转动。技 术人员将认识到，发动机18可根据任何数目的不同实施例提供，可以以任何数目的不同构 造连接（例如，发动机18可为并联混合系统的一部分，其中发动机还机械地联接到车轮上， 代替了只用于发电），且可包括任何数目的不同构件，如，传感器、控制单元和/或本领域中 已知的任何其它适合的构件。
[0050] 发电机20机械地联接到发动机18上，以便发动机的机械输出引起发电机产生电 能，电能可提供给车辆电池系统12、电动马达14或两者。值得注意的是，发电机20可根据 任何数目的不同实施例提供（例如，马达14的发电机和发电机20可组合成单个单元），可 以以任何数目的不同构造连接，且可包括任何数目的不同构件，如，传感器、控制单元和/ 或本领域中已知的任何其它适合的构件。发电机20不限于任何特定的发电机类型或实施 例。
[0051] 控制模块22可用于控制、操纵或以其它方式管理车辆10和/或其一个或多个构 件或模块（例如，电池系统12)的某些操作或功能。在示例性实施例中，控制模块22包括 处理装置46和存储器装置48。处理装置46可包括任何类型的适合的电子处理器（例如， 微处理器、微控制器、专用集成电路（ASIC)等），其执行软件、固件、程序、算法、脚本等的指 令。该处理器不限于任一类型的构件或装置。存储器装置48可包括任何类型的适合的电子 存储器器件，且可存储多种数据和信息。例如，这包括：感测和/或测量的电池相关的状态； 电池相关的参数的值；查找表和其它数据结构；软件、固件、程序、算法、脚本和其它电子指 令；构件特征（例如，电池系统12的构件的值，例如，如，电池系统12的平衡/感测电路的 电阻元件的值）；等。本方法（以及此类任务所需的任何其它电子指令和/或信息）还可 储存或以其它方式保持在存储器装置48中，使得控制模块22可构造成执行下文更详细描 述的方法的一个或多个步骤。控制模块22可通过I/O装置和适合的连接（如，通信总线） 电连接到其它车辆装置和模块（例如，电池控制模块30)，以便它们可按要求交互。当然， 这些只是控制模块22的可能的布置、功能和能力中的一些，因为其它当然也是可能的。取 决于特定实施例，控制模块22可为独立电子模块（例如，车辆集成控制模块（VICM))、牵引 功率逆变器模块（TPIM)、电池功率逆变器模块（BPIM)，等），其可结合或包括在车辆的另一 个电子模块内（例如，传动系控制模块、发动机控制模块、混合控制模块、电池控制模块30 等），或其可为大型网络或系统（例如，电池管理系统（BMS)、车辆能量管理系统等）的一部 分，仅列举了一些可能性。
[0052] 再次，示例性混合电动车辆10的以上描述和图1中的示图仅旨在示出一个潜在车 辆布置，且以普通方式这样做。任何数目的其它车辆布置和构架，包括与图1中所示的一个 显著不同的那些，可被替代使用。
[0053] 转到图3,示出了用于估计电池元件的电压的示例性方法100,如，例如而不限于， 当对应于其的平衡开关处于〃闭合〃或〃接通〃状态时（例如，在电池元件上执行的平衡 操作或例如在平衡开关上执行的诊断操作期间）的电池系统的电池组的独立单元（例如， 上文所述的电池系统12的电池组26的单元34)。更具体而言，方法100针对用于估计具 有电连接到其上的平衡/感测电路的电池元件的电压的方法，该电路具有与电池元件并联 电连接的平衡开关和平衡电阻元件的串联组合，且其中在平衡开关处于〃闭合〃或〃接通 "状态时形成分压器。此类电路的非限制性实例为上文所述的平衡/感测电路28。
[0054] 将认识到的是，尽管以下描述主要相对于本发明的使用来估计包括独立电池单元 的电池元件的电压，但本公开内容并非意在受限于此。相反，本领域的普通技术人员将认识 到的是，本方法可用于估计任何数目的其它电池元件的电压，例如，如，电池组的一部分、电 池组中的单元集合、电池组中的单元块，等。因此，本公开内容不受限于任一种特定类型的 电池元件。
[0055] 此外，尽管方法在本文中主要描述为一个单元接一个单元执行，或〃一次一个单 元"上执行，但本公开内容并非意在限于此。相反，在各种实施例中，多单元的电压可通过 对各个期望的相关单元执行本方法来同时地估计。同时或大致同时估计多单元的电压的一 个可能的限制在于在某些实施例中，例如，如图2中所示，对应于相邻单元的平衡开关不应 当同时在"接通"状态下操作，以便避免一个单元的电压的估计受相邻单元的电压不利地 影响。因此，在示例性实施例中，例如，如其中平衡开关36i和36 3〃闭合〃且开关362和364〃 断开〃，仅非相邻的平衡开关应当同时处于〃闭合〃状态或〃接通〃状态。
[0056] 参看图3,在示例性实施例中，方法100包括作为单元平衡操作的一部分的确定相 关特定单元是否具有多余电荷且因此需要平衡的步骤102。步骤102可以以多种方式执行。 在一个实施例中，在平衡开关和对应于其的平衡/感测电路的平衡电阻元件的串联组合上 由单元施加的电压可在平衡开关处于〃断开〃或〃切断〃状态时测得。测量的电压然后可 用于确定单元是否需要平衡。
[0057] 例如且参看图2,其中单元3七被认作是相关的单元，在平衡开关36,断开〃或〃 切断"时在平衡开关36i和平衡电阻元件38i的串联组合上由单元34施加的电压可由传 感器4(^测量。然后，该测量电压可由电池控制模块30或另一个适合构件（例如，控制模块 22)使用，以便确定单元31是否具有多余电荷，且因此，单元31是否需要平衡。将认识到 的是，在其它示例性实施例中，可使用除上文所述外的技术来确定特定单元是否需要平衡， 且此类技术仍在本公开内容的精神和范围内。
[0058] 在另一个示例性实施例中，步骤102(即，图3中的步骤102 '）可包括识别将执行 诊断操作的相关的单元，而非确定相关特定单元是否需要平衡来作为单元平衡操作的一部 分。更具体而言，在示例性实施例中，方法1〇〇可至少部分地用于诊断目的，以便诊断对应 于特定单元的平衡开关是否操作（例如，平衡开关是否响应于命令"接通"或"闭合"来 这样做）。该识别步骤可以以多种方式来执行，例如，如：根据预定测试顺序，其中一个或多 个平衡开关在给定时间和/或以给定顺序测试；遵循特定单元的平衡开关可能未适当操作 的确定；或以本领域中已知的任何其它方式。
[0059] 不论确定相关特定单元需要平衡来放出多余电荷或作为备选识别为将执行诊断 操作的一者，方法1〇〇都还包括命令与该相关特定单元对应的平衡开关〃闭合〃或〃接通〃 或换言之采用〃闭合〃或〃接通〃状态的步骤104。例如且参看图2,电池控制模块30或 另一个适合的构件（例如，控制模块22)可构造成控制平衡开关36的状态。因此，电池控 制模块30可构造成提供触动或启用信号至适合的平衡开关36,例如，通过对应的开关控制 线路，该线路将电池控制模块30和开关36电连接在一起。此类触动或启用信号旨在命令 和引起适合的开关36采用〃接通〃或〃闭合〃状态。因此，在单元34被认作是相关单元 的示例性实施例中，电池控制模块30可向平衡开关36i提供触动信号，以引起其采用"闭 合"或"接通"状态。尽管以上描述针对可执行步骤104的特定方式，但将认识到的是，本 公开内容并非意在限于此。相反，技术人员将认识到步骤104可使用任何数目的装置或构 件以任何数目的方式来执行，且执行步骤104的此类其它方式仍在本公开内容的精神和范 围内。此外，还将认识到的是，在某些实施例中，步骤104可为可选的步骤。更具体而言，例 如，如果平衡和/或诊断操作已经在确定为需要平衡或在步骤102/102 '中识别为待执行 诊断操作的单元的单元上进行，则对应于相关单元的平衡开关可能已经处于〃闭合〃状态 或至少可假定为处于"闭合"状态。在此情况中，平衡开关可能不需要发命令来采用"闭 合〃状态，且因此可不需要步骤104,而是方法100可跳过步骤104。
[0060] 遵循步骤104中的开关命令的提供（或遵循在不需要步骤104的情况中的步骤 102/102'），方法还可包括测量在假定"闭合"的平衡开关上由相关单元施加的电压或在示 例性实施例中的在平衡开关和对应于相关单元的平衡/感测电路的平衡电阻元件的串联 组合上施加的电压的步骤106。该测量结果可由电压传感器得到或获得，电压传感器在平 衡开关和平衡电阻元件的组合上（并联）电连接，且可为或可不为对应于相关单元的平衡 /感测电路的部分。除与平衡开关/平衡电阻元件组合并联连接之外，在示例性实施例中， 电压传感器还可例如电连接（即，通过有线连接或无线连接）到电池控制模块或构造成接 收且在一些情况下使用由电压传感器获得或得到的电压测量结果的任何适合的构件上。
[0061] 例如且参看图2,在单元3七被认作是相关单元的示例性实施例中，步骤106可包 括使用电压传感器4〇i测量在平衡开关36i和平衡电阻元件38i的串联组合上由单元31施 加的电压。在所示的实施例中，电压传感器4〇i电连接到电池控制模块30上，且因此代表 测量的电压的电信号可传输至电池控制模块30且由电池控制模块30接收到。将认识到的 是，尽管在该示例性实施例中，电池控制模块30电连接到电压传感器4〇i上且从电压传感 器40 1接收测量的电压，但本公开内容并非意在受限于此。相反，在其它示例性实施例中， 除电池控制模块30之外的适合构件（例如，控制模块22)可构造成执行该功能，且此类实 施例仍在本公开内容的精神和范围内。
[0062] 如上文更完整描述的那样，在示例性电池系统中，如图2中所示的，当电池系统的 平衡/感测电路的平衡开关处于"闭合"或"接通"状态时，由于包括串联电阻元件或在 某些情况下设置在平衡/感测电路的一个或多个感测线中的多个串联电阻元件，故分压器 形成在感测电路中。因此，在平衡开关处于〃闭合〃或〃接通〃状态时在平衡开关/平 衡电阻元件组合上所测量的电压不代表单元的实际电压；相反，测量结果反映了由分压器 的操作引起的电压降，且因此测量的电压相比于实际单元电压是减小或降低的电压（即， VmeaSUrad尹Vall_aetUal，而是(~~)，其中如上文所述R B为有效平衡电阻 (即，平衡电阻元件和平衡开关的组合电阻），且Rs为平衡/感测电路的串联电阻元件的电 阻值，且进一步其中，在某些实施例中，如图2中所示，Rs等于给定平衡/感测电路中的串联 电阻元件的值的和）。
[0063] 该降低的电压值可对于某些目的有用，例如，如，诊断平衡开关是否操作（即，如 果电压充分低于单元的额定电压或实际电压（例如，在额定或实际单元电压以下的可预测 的范围内），则可作出平衡开关处于〃闭合〃或〃接通〃状态且因此操作的确定；相反，如 果电压等于、大于单元的额定或实际电压或在额定或实际单元以下的预定范围内，则可作 出平衡开关未处于〃闭合〃或〃接通〃状态且因此不操作的确定）。然而，如上文所述，其 还使得测量的电压对于其它目的例如在单元平衡操作的控制中实际上无效。更具体而言， 由于测量电压不是实际单元电压的准确表现，故有用信息的可用性和可获得此类信息的速 度，以及使用此类信息的控制的技巧和速度由降低的电压不利地影响，因为单元平衡操作 必须等待，直到平衡开关处于"断开"或"切断"状态来获得准确且有用的电压读数。
[0064] 鉴于此，方法100可提供在平衡开关处于〃闭合〃或〃接通〃状态时出现的平衡 /感测电路中的电压降的补偿来估计单元的实际电压。更具体而言，在示例性实施例中，方 法100可包括获得应对上文所述的平衡/感测电路中的电压降的补偿因数的步骤108,以及 使用获得的补偿因数来推导出步骤106中测得的电压的补偿值的步骤110,其中补偿值补 偿电压降，且代表单元的实际电压的估值。
[0065] 在示例性实施例中，在步骤108中获得的补偿因数为从对应于相关单元的平衡/ 感测电路的一个或多个电参数的测量结果计算出的所计算的补偿因数（与例如在电池系 统的制造期间经验地推导出相反），且其可以以多种方式获得。例如，在示例性实施例中， 补偿因数可通过每次期望或需要单元电压估值时对其计算来获得。在另一个示例性实施例 中，补偿因数可预先计算或预先确定（例如，在步骤104之后且在步骤106之前），且每当在 计算补偿因数的时间（例如，当平衡开关首先"闭合"）与平衡开关从"闭合"状态改变为 "断开"状态的时间之间期望或需要单元电压估值时，从储存有补偿因数的存储器装置检 索出或获取。因此，补偿因数可以以多种方式获得，包括除上文所述那些之外的适当方式， 各种方式仍在本公开内容的精神和范围内。在任何情况下且如下文更详细描述那样，一旦 获得补偿因数，则其可应用（步骤110)于在步骤106中测得的电压，以便估计相关单元的 电压。
[0066] 尽管补偿因数的特定形式可变化，但在示例性实施例中，补偿因数包括一个值，该 值在一个或多个不同时间点至少部分地使用由一个或多个传感器（例如，平衡/感测电路 或其它的传感器）获得或得到的对应于相关单元的平衡/感测电路的相关测量结果来计算 出。例如，在示例性实施例中，补偿因数可采用测量的电压比（〃电压比〃）的形式。更具体 而言，且参看图4,补偿因数可包括在平衡开关处于〃断开〃或〃切断〃状态时在相关单元 的平衡/感测电路的平衡开关/平衡电阻元件组合上施加的电压的测量结果（图4中表示 为时间处获得的"V)与在平衡开关处于〃闭合〃或〃接通〃状态时在平衡开关和电 阻元件上施加的电压的测量结果（图4中表示为t=h处获得的〃V 2〃）（其可包括步骤106 中测得的电压或早期测得的电压，例如在开关闭合之后立即获得的电压测量结果）之间的 t匕。因此，在该实施例中，步骤108可包括通过基于在平衡开关〃闭合〃的时间之前或之后 获得的电压测量结果算出和计算，或通过从该比储存在其中的存储器装置获取或检索在之 前的时间点（例如，如，当平衡开关首先采用"接通"或"闭合"状态）计算或确定的比来 获得电压比形式的补偿因数。
[0067] 一旦获得了补偿因数，则其可在步骤110中应用于步骤106中测得的电压，以推导 出测量的电压的补偿值，补偿值代表单元的实际电压的估值。正如获得步骤108那样，补偿 因数可以以任何方式应用于测量的电压。例如，在一个非限制性实例中，补偿因数通过使测 量电压乘以补偿因数来应用。因此，在补偿因数包括上文所述的电压比的实施例中，步骤 106中测量的电压可乘以步骤108中获得的比，以推导出电压的补偿值，且因此估计相关单 元的实际电压。
[0068] 例如，且参看图2至图4,假定电池单元31为相关单元，且待使用的补偿因数为上 文所述的特定电压比。在示例性实施例中，获得补偿因数的步骤108包括第一子步骤lOSi : 在平衡开关36i处于〃断开〃或〃切断〃状态时获取在平衡开关36i和平衡电阻元件38i的 组合上的电压的测量结果（即，图4中的〃V')，以及第二子步骤108 2 :在平衡开关36i处于 〃闭合〃或〃接通〃状态时获取在所述组合上的电压的测量结果（即，图4中的〃V2〃）。将 认识到的是，当平衡开关〃闭合〃（即，例如，步骤104中时间t=ti)时，在平衡开关36i和电 阻元件38i的组合上施加的电压由于通过平衡电阻元件38i和串联电阻元件44 1; 442在平衡 /感测电路中产生的分压器的操作而降低，且在平衡开关36i处于〃闭合〃或〃接通〃状态 时仍低于实际电池电压。因此，在子步骤lOSi中得到或获得的电压测量结果将高于在子步 骤108 2中得到或获得的电压测量结果。
[0069] 关于步骤lOSi，在平衡开关36i处于〃断开〃或〃切断〃状态时的电压测量结果可 以以多种方式获取。例如，测量结果可通过适合的传感器响应于上文所述的步骤102/102' 中作出的确定或识别来得到或获得，且在示例性实施例中，可仅在步骤104中命令平衡开 关36i闭合之前完成。在此实施例中，该测量结果例如可通过传感器4〇i完成或获得，且可 传输至电池控制模块30或另一个适合的构件（例如，控制模块22)，在该处，其可储存在其 存储器装置中或由此可存取。作为备选，在另一个示例性实施例中，测量结果可从测量结果 储存在其中的存储器装置获取。更具体而言，测量结果可为在早期时间点得到或获得的测 量结果，且其可通过电池控制模块30或另一个适合的构件（例如，控制模块22)从储存有 测量结果的存储器装置（例如，电池控制模块30或另一个适合的构件的存储器装置或可由 电池控制模块30或另一个适合的构件存取的存储器装置）获取。在此实施例中，步骤lOSi 可在命令平衡开关在步骤104中闭合之前或之后执行。
[0070] 关于子步骤1082，当平衡开关36i处于〃闭合〃或〃接通〃状态时电压的测量结 果可同样以多种方式获取。例如，测量结果可通过适合的传感器在命令平衡开关36i被命 令采用〃闭合〃或〃接通〃状态的步骤104之后且在测量在平衡开关36i和平衡电阻元件 38i上的电压的步骤106之前得到或获得。在此实施例中，该测量结果例如可通过传感器 4〇i完成或获得，且可传输至电池控制模块30或另一个适合的构件（例如，控制模块22)， 在该处，该测量结果可储存在其存储器装置中或由其可存取。在另一个示例性实施例中，不 是在子步骤1〇8 2和步骤106中得到或获得两个单独的电压测量结果，来自于步骤106的电 压测量结果可用于计算补偿因数的目的，且因此子步骤1〇8 2可包括从存储有测量结果的存 储器装置中获取步骤106中得到或获得的测量结果。更具体而言，来自于步骤106的测量 结果可通过电池控制模块30或另一个适合的构件（例如，控制模块22)从储存有测量结果 的存储器装置（例如，电池控制模块30或另一个适合构件的存储器装置或可由电池控制模 块30或另一个适合构件存取的存储器装置）获取。最后，在又一个示例性实施例中，在子 步骤1〇8 2中获取的测量结果可以为在早期时间点（例如，在平衡开关闭合时）得到或获得 的测量结果，且其可通过电池控制模块30或另一个适合的构件（例如，控制模块22)从储 存有测量结果的存储器装置（例如，电池控制模块30或另一个适合构件的存储器装置或可 由电池控制模块30或另一个适合构件存取的存储器装置）获取。
[0071] 一旦电压测量结果VJPV2已经在子步骤108^ 1082中获取，则步骤108还可包括使 用那些获取的电压测量结果计算补偿因数（例如，电压比）的另一个子步骤1〇8 3。更具体而 言，在示例性实施例中，补偿因数包括对应于平衡开关36i处于〃断开〃或〃闭合〃状态时 的电压测量结果与对应于平衡开关36i处于"闭合"或"接通"状态时的测量结果之间的 t匕。因此，步骤1〇83包括通过将电压测量结果％除以电压测量结果V2 ( S卩，& )来计算电压 比。然后，该比可用于通过使步骤106中测得的电压乘以比（即，1+%…w # )来估计单元31的实际电压（即，Vestimate)。因此，出于图示目的假定％=3.8￥和￥2=1.9￥， 则电压比将为2. 0,且其可应用于步骤106中测量的电压来估计实际单元电压。因此，如果 步骤106中测得的电压为1. 9V，则实际电池电压可估计为3. 8V(目卩，1. 9V*2=3. 8V)。在任何 情况下，比的计算和应用可通过例如任何适合的构件例如电池控制模块30、控制模块22或 另一适合构件来执行。
[0072] 将认识到的是，尽管可从以上实例中的步骤108的描述中看到每当在需要或期望 实际单元电压的估值时计算或再计算补偿因数（例如，电压比），但本公开内容并非意在受 限于此。相反，在另一个示例性实施例中，步骤108可包括从补偿因数储存在其中的存储器 装置（例如，电池控制模块30的存储器装置或可由电池控制模块30存取的存储器装置；控 制模块22的存储器装置48 ;等）获得之前计算的补偿因数，其然后可在步骤110中以上文 所述的相同方式应用于步骤106中测得的电压。此实施例可适用于一个情况，在该情况中， 补偿因数（例如，上文所述的电压比）刚好在平衡开关36,闭合〃之后计算出，但步骤106 在随后的一些时间但在开关36i的状态变为〃断开〃或〃切断〃状态之前执行。在此情况 下，之前计算出的补偿因数可从存储器装置获得，且在步骤110中应用。例如，使用上文所 述的电压比计算，如果在平衡开关闭合之前测得的电压 ' 为3. 8V，且刚好在平衡开关闭合 之后为1. 9V，则比将为2. 0。如果在平衡开关闭合之后的一些点且在开关保持闭合的同时， 执行步骤106且测量到1. 7V的电压，则实际单元电压可估计为3. 4V(目卩，1. 7V*2. 0=3. 4V)， 这将反映一定量的电荷已经放出单元34lt)
[0073] 尽管以上描述主要相对于从对应于相关单元的平衡/感测电路的一个或多个电 参数的测量结果推导出的补偿因数的实施例，且更具体地相对于补偿因数包括特定电压比 的实施例，但本公开内容并非意在受限于此实施例。相反，技术人员将认识到除上文所述外 和/或不同于上文所述的比和/或其它测量结果推导出的补偿因数可使用，且各个此类其 它补偿因数仍在本公开内容的精神和范围内。
[0074] 参看图5,方法100还可包括除上文所述的那些步骤之外的一个或多个步骤，例 如，包括下文所述的那些。将认识到的是，一个或多个这些附加步骤取决于方法100的特定 实施方式而是可选的。还将认识到的是，图3中示出的某些部分/步骤（例如，步骤108的 子步骤108^108^仅出于清楚的目的在图5中已经省略。
[0075] 例如，在某些实施例中，且如上文简要所述，当对应于相关单元的平衡开关处于〃 闭合"或"接通"状态且该单元的电压以上文所述的方式估计时，邻近相关单元的单元的 平衡开关将不会在"闭合"或"接通"状态中操作，以免相邻单元的电压干扰或不利地影 响相关单元的电压的测量和估计。更具体而言，具有共用感测线的平衡/感测电路的相邻 单元的平衡开关将不会同时在"闭合"或"接通"状态中操作。因此，在示例性实施例中， 且在执行任何一个或多个步骤104, 106, 108和/或110之前（例如，在图5中的步骤104 之前），方法100还可包括确定对应于邻近相关单元的电压单元的任何平衡开关是否当前 在〃闭合〃或〃接通〃状态中的步骤112(即，确定邻近对应于相关单元的平衡开关的任 何平衡开关是否处于"闭合"或"接通"状态）。如果确定一个或多个相邻平衡开关实际 上处于〃闭合〃或〃接通〃状态，则方法100可简单地结束，且不会前进到任何后续步骤。 作为备选，且取决于何时关于方法100的其它步骤执行步骤112,方法可回到之前执行的步 骤，且方法可至少部分地重复。相反，如果确定没有相邻平衡开关处于〃闭合〃或〃接通〃 状态，则方法100可前进至该过程的下一个步骤，其取决于执行步骤的顺序而可包括步骤 104,106,108 或 110。
[0076] 例如，且参看图2,其中单元3七被认作是相关单元，步骤112可包括确定邻近平衡 开关36i的任何平衡开关36是否目前在〃闭合〃或〃接通〃状态。在该特定实施例中，步 骤112将包括确定作为邻近开关36i的唯一开关的平衡开关36 2处于〃闭合〃或〃接通〃 状态。如果确定平衡开关362处于〃断开〃或〃切断〃状态，则方法100可前进至过程的 下一个步骤（例如，步骤104, 106, 108或110);否则，方法100结束或回到之前的步骤。
[0077] 在示例性实施例中，步骤112可通过构造成控制和监测电池系统的各个平衡开关 的状态且因此知道各个平衡开关的状态的车辆的任何构件执行。参照图1和图2中所示 的电池系统12,在示例性实施例中，步骤112可通过电池控制模块30或另一个适合的构件 (例如，如控制模块22)来执行。此外，本公开内容不限于执行步骤112的任何特定构件。
[0078] 方法100可包括的另一个步骤涉及响应于步骤104或其它发出的命令检查对应于 相关单元的平衡开关的状态，且假定处于"闭合"状态。更具体而言，尽管可假定对应于相 关单元的平衡开关处于〃闭合〃或〃接通〃状态，例如，遵循步骤104中发出的命令，但在 示例性实施例中，方法100可包括在前移至步骤100的后续步骤之前验证开关事实上处于 〃闭合〃或〃接通〃状态的步骤。更具体而言，在示例性实施例中，方法100包括确定在步 骤104中被命令处于"闭合"或在其它情况下被认作是"闭合"的平衡开关事实上是否处 于〃闭合〃或〃接通〃状态的步骤114。
[0079] 在示例性实施例中，在步骤106中测量的电压可用于作出此确定。例如且如本文 别处中所述，如果测量的电压充分地减小或低于单元的额定电压或单元的预期实际电压， 则可作出开关处于"闭合"或"接通"状态的确定；而如果测量的电压大致处于单元的预 期实际电压，或至少高于某一预定大小，则可作出开关未处于〃闭合〃或〃接通〃状态的确 定。因此，在此实施例中，步骤114在步骤106之后执行；然而，本公开内容并非意在限于 此。相反，技术人员将认识到任何数目的技术都可用于作出步骤114中所需的确定，且方法 100不限于步骤的任一个特定顺序。因此，用于执行除上文所述的这些/那些之外的步骤 114和方法100的顺序的技术仍在本公开内容的精神和范围内。
[0080] 不管步骤106中测得的电压或本领域中已知的一些其它技术是否用于确定或验 证平衡开关的状态，如果确定平衡开关处于〃闭合〃或〃断开〃状态，则方法1〇〇可前进至 该过程的下一个步骤，其例如可包括步骤108或110。否则，方法100可结束且不前进至任 何后续步骤，或作为备选，可返回到方法的之前执行的步骤，且方法可至少部分地重复。在 平衡开关未处于〃闭合〃或〃接通〃状态的情况下，步骤114还可包括设置指出开关可能 未被正确操作的诊断代码或标志。
[0081] 例如，且参看图2,其中单元3七被认作是相关单元，步骤114可包括在步骤104中 发出命令来闭合开关36i之后确定平衡开关36i是否处于〃闭合〃或〃接通〃状态。在此 实施例中，电池控制模块30或一些其它适合的构件（例如，控制模块22)可构造成评估步 骤106中测量的电压来确定平衡开关36i是否处于〃断开〃或〃闭合〃状态。如果确定平 衡开关事实上处于〃闭合〃状态，则方法1〇〇可前进至过程的下一个步骤（例如，步骤108 或110);否则，方法100可结束或回到方法的之前的步骤。
[0082] 除上文所述的步骤之外，方法100可包括的另一个步骤为确定单元电压的准确估 值是否是期望值的步骤116。更具体而言，如果在不需要实际单元电压执行操作的情况下执 行诊断操作，则可不需要执行步骤108和/或110,且方法100可结束或返回方法的之前的 步骤。例如，如果执行诊断操作仅确定平衡开关是否操作，则在平衡开关/平衡电阻元件组 合上测量的电压可仅用于确定开关是否正确地操作，且因此可能不需要知道实际或近似的 单元电压。在此情况下，不需要实际单元电压的估值，且因此该方法可结束或返回到之前的 步骤。作为备选，如果期望知道实际单元电压，例如，如，在执行单元平衡操作的情况下，则 可能需要方法100估计实际单元电压，且因此方法100可移至步骤108或110。
[0083] 例如且参看图2,其中单元3七被认作为相关单元，可通过电池控制模块30或另一 个适合的构件（例如，控制模块22)来作出关于是否期望知道单元3七的实际电压的确定。 如果是，则方法100可移至步骤108或110 ;如果否，则方法100可结束或返回之前的步骤。
[0084] 在上文所述的示例性实施例中，步骤116可在步骤106之后和在步骤108和/或 110之前执行。然而，将认识到的是，本公开内容并非意在限于此步骤顺序；相反，步骤116 可在步骤106之前的方法100执行期间的任何点处执行，且因此，方法100并未限于任一种 特定步骤顺序。
[0085] 本领域的普通技术人员将认识到的是，尽管以上描述主要相对于电池系统，但本 系统和方法还可应用于除上文所述的那些之外的多种能量储存或分送装置或系统。这些其 它装置或系统例如可包括而不限于：电容器组；超级电容器；1单元电池组；或利用电阻器 耗散能量且具有串联感测线/功率通路阻抗且还具有不可被始终测量来得到源电压的真 实值的"切断"状态和必须补偿电压来得到真实值的"接通"状态的任何其它装置或系统。
[0086] 将理解的是，以上描述并未限定本发明，而是本发明的一个或多个优选示例性实 施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅由以下权利要求限定。此外，以 上描述中包括的陈述涉及特定实施例，且不应被看作是限制本发明的范围或权利要求中使 用的用语的限制，除非用语或短语在上文中明确限定。各种其它实施例和公开的实施例的 各种变化和改型将对于本领域的技术人员变得清楚。例如，步骤的特定组合和顺序仅是一 种可能性，因为本方法可包括具有少于、多于或不同于这里所示的步骤的步骤组合。所有此 类其它实施例、变化和改型都旨在归入所附权利要求的范围内。
[0087] 如本说明书和权利要求中使用的用语〃例如（for example) 〃、〃例如（e. g.)〃、〃 比如（for instance) 〃、〃如（such as) 〃和〃如（like) 〃及动词〃包括〃、〃具有〃、〃包含 "和它们的其它动词形式在连同一个或多个构件或其它项目的列表使用时，分别看作是开 放的，意味着列表不被看作是排除其它附加的构件或项目。此外，用语"电连接"和其变体 旨在涵盖无线电连接和通过一个或多个线、线缆或导体作出的电连接（有线连接）两者。其 它用语被看作是使用其最宽的合理意义，除非它们在需要不同意义的背景下使用。
【权利要求】
1. 一种用于估计车辆电池系统的电池元件的电压的方法，所述方法包括步骤： 提供平衡/感测电路，其具有与所述电池元件并联电连接的平衡开关和平衡电阻元件 的串联组合； 在所述平衡开关假定为处于〃闭合〃状态时测量在所述平衡开关和所述平衡电阻元件 的组合上的电压；以及 通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导所述测量的电压的补偿值，其中所述 补偿值补偿在所述平衡开关处于所述"闭合"状态时出现在所述平衡/感测电路中的电压 降，且代表所述电池元件的实际电压的估值，且进一步其中所述计算的补偿因数从与所述 平衡/感测电路有关的一个或多个电参数的测量结果推导。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算的补偿因数为分别 在所述平衡开关处于〃断开〃状态和在所述〃闭合〃状态时在所述平衡开关和 平衡电阻元件的组合上得到的电压测量结果（'V)、（〃V 2〃）的比，所述比包括 ?;且进一步其中推导步骤包括通过使所述测量的电压乘以所述比来应用所述电压比。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在推导所述测量的电压的补偿值 之前验证所述平衡开关处于所述"闭合"状态的步骤，且其中推导步骤仅在所述平衡开关 的〃闭合〃状态得到验证之后执行。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，验证步骤在测量步骤之后和在推导步骤 之前执行，且包括评估所述测量的电压。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定邻近所述平衡/感测电路的 任何平衡/感测电路的平衡开关是否处于"闭合"状态的步骤，且进一步其中推导步骤仅 在没有相邻开关处于"闭合"状态时执行。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括通过从存储有补偿因数的存储器 装置检索补偿因数来获得所述计算的补偿因数的步骤。
7. -种用于估计车辆电池系统的电池元件的电压的方法，所述方法包括步骤： 提供平衡/感测电路，其具有与电池元件并联电连接的平衡开关和平衡电阻元件的串 联组合； 当所述平衡开关处于〃闭合〃状态时计算应对出现在所述平衡/感测电路中的电压降 的补偿因数； 在所述平衡开关假定为处于〃闭合〃状态时测量在所述平衡开关和所述平衡电阻元件 的组合上的电压，以及 通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导测量的电压的补偿值，其中所述补偿 值补偿当所述平衡开关处于"闭合"状态时出现在所述平衡/感测电路中的电压降，且代 表所述电池元件的实际电压的估值。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括在推导所述测量的电压的补偿值 之前验证所述平衡开关处于"闭合"状态的步骤，且其中推导步骤仅在所述平衡开关的" 闭合〃状态得到验证之后执行。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，验证步骤在测量步骤之后和在推导步骤 之前执行，且包括评估所述测量的电压来确定所述平衡开关是否处于〃闭合〃状态。
10. -种用于车辆的电池系统，包括： 电池元件； 平衡/感测电路，其具有与电池元件并联电连接的平衡开关和平衡电阻元件的串联组 合； 传感器，其与所述平衡开关和所述平衡电阻元件的组合并联电连接，且构造成测量在 所述平衡开关和所述平衡电阻元件的所述组合上的电压；以及 控制模块，其构造成： 接收代表当所述平衡开关假定为处于"闭合"状态时由所述传感器测量的在所述 平衡开关和所述平衡电阻元件的组合上的电压的电信号；以及 通过将计算的补偿因数应用于测量的电压来推导所述测量的电压的补偿值，其中 所述补偿值补偿在所述平衡开关处于所述"闭合"状态时出现在所述平衡/感测电路中的 电压降，且代表所述电池元件的实际电压的估值，且进一步其中计算的补偿因数从与所述 平衡/感测电路有关的一个或多个电参数的测量结果计算。
【文档编号】G01R19/00GK104049128SQ201410094900
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】A.C.鲍曼 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司