用于电池管理的系统和方法
【技术领域】
[0001 ] 本公开涉及用于提供对关联的电池的控制的能够估计形成电池模型的元件的参 数的电池管理技术。
【背景技术】
[0002] 混合动力电动车辆（HEV)利用内燃发动机与电动马达的结合来提供动力。这种布 置相对于仅具有内燃发动机的车辆提供了提高的燃料经济性。提高在HEV中的燃料经济性 的一种方法是在发动机无效率地运转而不需要另外推进车辆的时间期间关闭发动机。在这 些情况下，电动马达被用于提供推进车辆所需的所有电力。当驾驶员电力需求增大使得电 动马达不再能够提供足够的电力以满足需求时，或者在其他情况下，诸如当电池荷电状态 (S0C)下降到低于特定级别时，发动机应以对于驾驶员几乎显而易见的方式快速且平稳地 启动。
[0003]HEV包括估计描述电池包和/或电池单元当前操作状况的值的电池管理系统。电 池包和/或电池单元操作状况包括电池S0C、功率衰减、容量衰减和瞬时可用功率。在电池 包的寿命当中，电池管理系统应能够估计在电池单元特性随着电池单元老化而变化期间的 值。
【发明内容】
[0004] 根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆包括：电池包；至少一个控制器，所述至 少一个控制器被配置为向模型提供注入电流输入，所述模型被配置为响应于注入电流输入 对所述电池包的端电压输出进行仿真，并且所述至少一个控制器基于注入电流输入和端电 压输出的回归分析来输出针对电池包的功率限制。
[0005] 根据本发明，提供了一种电池管理方法，所述方法包括：由在控制器中实现的代表 牵引电池包的模型来响应于注入电流输入而产生端电压输出；基于注入电流输入和端电压 输出的回归分析来输出针对牵引电池包的电流限制；基于电流限制来输出针对牵引电池包 的功率限制。
[0006] 根据本发明的一个实施例，所述方法还可包括：将扩展卡尔曼滤波器应用于端电 压输出，以估计所述模型的参数。
[0007] 根据本发明的一个实施例，可在控制器控制电池包的相同时间步长或采样时间步 长计算得到所述电流限制。
[0008] 根据本发明的一个实施例，注入电流输入的幅度可落入与端电压输出的上限和下 限对应的限制内。
[0009] 根据本发明的一个实施例，端电压输出的上限和下限可为电池操作电压限制或落 在电池操作电压限制内的预定值。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述电流限制可包括放电电流限制或充电电流限制。
[0011] 一种混合动力传动系统包括具有一个或更多个电池单元的电池包以及至少一个 控制器。控制器向电池包的模型提供代表一组注入电流的输入，以使得所述模型产生代表 电池包的端电压的输出。所述控制器还基于所述输入和输出的回归分析来产生针对电池包 的电流限制。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述至少一个控制器还可被配置为：基于电流限制产 生针对电池包的功率限制。
[0013] 根据本发明的一个实施例，端电压的上限和下限可为电池操作电压限制或落在电 池操作电压限制内的预定值。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述电流限制可包括放电电流限制或充电电流限制。
【附图说明】
[0015] 图1是示出典型的动力传动系统和能量存储组件的混合动力电动车辆的示意图；
[0016] 图2是具有电流输入和电压输出的电池模型的示意图；
[0017] 图3A是示出用于利用具有预定义持续时间和电流幅度的脉冲电流输入来确定电 池模型的输入-输出关系的曲线图；
[0018] 图3B是示出关于一组电流输入的一组预测的电池模型电压响应以确定电池模型 动态的曲线图；
[0019] 图4A是示出关于一组输入电流的预测的电池电压响应的曲线图；
[0020] 图4B是示出在放电事件期间预测关于电流输入和估计的电流限制的电池电压响 应的回归曲线的曲线图；
[0021] 图5是示出在充电事件期间预测关于电流输入和估计的电流限制的电池电压响 应的回归曲线的曲线图；
[0022] 图6A和图6B是示出基于关于被注入电池模型的一组电流输入的一组电池模型的 预测的电池电压响应来估计电流限制的曲线图；
[0023] 图7A和图7B是示出基于预测的电池电压响应的估计的电流限制的曲线图；
[0024] 图8是用于估计电池管理系统中的电池电流限制和功率限制的算法的流程图。
【具体实施方式】
[0025] 在此描述本公开的实施例。然而，应该理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，并 且，其他实施例可采用各种替代形式。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，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅 仅是作为用于教导本领域技术人员以多种方式利用实施例的代表性基础。本领域普通技术 人员将理解的是，参照任一附图示出并描述的各种特征可与在一个或更多个其他附图中示 出的特征相结合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应 用的代表性实施例。然而，针对特定应用或实现，可期望对与本公开的教导一致的特征进行 各种组合和修改。
[0026] 本公开的实施例总体上提供了多个电路或其他电装置。对电路和其他电装置以 及由它们中的每一个提供的功能的所有参考，都不意在受限于仅涵盖在此示出和描述的内 容。虽然特定标号可被分配给公开的各种电路或其他电装置，但是这样的标号并不意在限 制所述电路和其他电装置的操作的范围。可基于所期望的特定类型的电实施方案，按照任 何方式将所述电路和其他电装置彼此组合和/或分离。将认识到的是，在此公开的任何电 路或其他电装置可包括任意数量的微处理器、集成电路、存储器装置（例如，闪存、随机存 取存储器（RAM)、只读存储器（ROM)、电可编程只读存储器（EPROM)、电可擦除可编程只读存 储器（EEPR0M)或上述项的其他适当变型）和软件，它们彼此协作以执行在此公开的操作。 此外，任意一个或更多个电装置可被配置为执行在非暂时性计算机可读介质中实施的计算 机程序，其中，所述计算机程序被编写为用于执行公开的任意数量的功能。
[0027] 具有一个或更多个控制器的车辆计算系统可实现估计描述电池和/或一个或更 多个电池单元的当前操作状况的值的电池管理策略。电池包和/或一个或更多个电池单元 操作状况可包括电池荷电状态、功率衰减、容量衰减和瞬时可用功率。在电池包的寿命当 中，电池管理策略能够估计随着电池单元老化而变化的值。一些参数的精确估计可提高性 能和鲁棒性，并可最终延长电池包的使用寿命。
[0028] 车辆计算系统可管理包括电池管理系统的一个或更多个系统/子系统和/或与包 括电池管理系统的一个或更多个系统/子系统进行通信。电池管理系统可在不给系统增加 过度的计算工作量的情况下从复杂的电池模型中估计电池电流限制和功率限制。该系统可 将一系列电流输入注入到电池模型中，从而以简化的函数的形式确定针对电流限制预测的 电池动态响应。虽然该系统可包括精确的电池模型以预测电池响应，但该模型可能不能够 给出用于计算可用电流限制的显式表达式。例如，黑盒类型模型不具有关于输入和输出的 显式表达式，使得该模型响应不被表达为数学表达式。电池包的可用电流限制的直接预测 在车辆操作环境下可能是不可能的。因此，基于来自一组电池模型输入和输出的统计回归