通过脉冲注入辨识电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 各种实施例设及一种电动车辆和一种用于确定电池状态的方法，具体地讲，所述 方法使用脉冲注入来估计电池状态，并且使用电池估计基于电池状态来控制车辆系统。
【背景技术】
[0002] 混合动力电动车辆（肥V)采用内燃发动机和电动马达的组合来提供动力。运种配 置提供提高的燃料经济性超过只有内燃发动机的车辆。一种在肥V中提高燃料经济性的方 法是在发动机运行低效并且不需要推进车辆期间关闭发动机。在运些情况下，电动马达用 于提供推进车辆的全部动力。当驾驶员动力需求增加从而导致电动马达不再能够提供充足 的动力W满足需求时，或者在其它情况下（比如当电池荷电状态（S0C)下降到低于某一水 平时），发动机为车辆提供动力。
[0003] 肥V包括估计表征电池组和/或电池单元当前运行状态的数值的电池管理系统。 电池组和/或电池单元运行状态包括电池S0C、功率衰减、容量衰减和瞬时可用功率。在由 于电池单元在电池组的寿命期间老化而导致电池单元特性改变的过程中，电池管理系统应 该能够估计所述数值。一些数值的准确估计可W提高性能和稳健性，并且可W最终延长电 池组的有效寿命。
【发明内容】
[0004] 一种车辆可包括牵引电池和至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为：根 据电池模型的电池电流限制来操作牵引电池，其中，从对于当所述电池没有正在被放电W 推进车辆或没有正在被充电时注入电池的电流脉冲的响应辨识所述电池模型。在示例中， 脉冲具有相关联的设定采样时间和幅值。所述响应可W是在设定持续时间期间在每个采样 时间测量的电池端电压的集合。在示例中，设定持续时间足够长，W收集用于辨识电池模型 的多个电压测量值。 阳〇化]在示例中，控制器被配置为产生牵引电池的离散空间模型并将所述离散空间模型 转换为连续状态空间模型。电池电流限制是基于连续状态空间模型的。控制器可W被配置 为：使用特征分解变换连续状态空间模型，W推导数学表达式，从而估计电池电流限制。
[0006] 在示例中，控制器可W被配置为：使用所述响应构建汉克尔矩阵，将汉克尔矩阵分 解为奇异值，从所述奇异值辨识离散状态空间矩阵，将离散空间矩阵转换为连续状态空间 矩阵，对连续状态空间矩阵执行特征分解W推导数学表达式，使用所述数学表达式计算电 池电流限制。
[0007] 一种车辆可W包括牵引电池和至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为： 当控制器没有正在对所述电池充电或者没有正在从所述电池吸取电流W推进车辆时并且 当牵引电池的输出电压稳定时，将具有一定持续时间和幅度的电流脉冲注入到牵引电池， 测量在一个时间段期间在设定时间步长的电压输出的脉冲响应，从脉冲响应辨识电池动态 特性模型，将电池动态特性模型变换为状态空间模型，基于状态空间模型估计电池电流限 审师可用功率限制，并且根据电池电流限制和可用功率限制操作牵引电池。
[0008] 一种车辆可W包括牵引电池和至少一个控制器，牵引电池包括多个电池单元，所 述至少一个控制器被配置为：当控制器没有正在对所述电池充电或者没有正在从所述电 池吸取电流W推进车辆时并且当牵引电池的输出电压稳定时，将具有一定持续时间和幅度 的电流脉冲注入到牵引电池，测量在一个时间段期间在设定时间步长的电压输出的脉冲响 应，从脉冲响应辨识电池动态特性模型，将电池动态特性模型变换为状态空间模型，基于状 态空间模型估计电池电流限制和可用功率限制，并且根据电池电流限制和可用功率限制操 作牵引电池。
[0009] 在示例中，可在离散状态空间模型中辨识电池动态特性模型，并且离散状态空间 模型被转换为连续状态空间模型。
[0010] 在示例中，状态空间模型可W包括对角系统矩阵，对角系统矩阵包括系统特征值， 并且其中，通过特征分解来变换电池动态特性模型。 W11] 在示例中，所述设定时间步长可W足够短，W解析电池系统动态特性信息。
[001引在示例中，所述时间段可W足够长，W辨识电池系统动态特性信息。
[0013] 在示例中，控制器被配置为：从脉冲响应构建汉克尔矩阵，将汉克尔矩阵分解为奇 异值，基于所述奇异值辨识状态空间矩阵，将状态空间矩阵转换为状态矩阵的连续形式，对 状态矩阵的连续形式执行特征分解，使用状态矩阵的特征分解形式或它们的组合计算电池 电流限制。
[0014] 一种电池状态估计方法可包括：当电池没有正在被放电W推进车辆或没有正在被 充电时将信号脉冲注入到牵引电池；感测牵引电池对于所述脉冲的响应；并且根据从所述 响应辨识的电池模型的电池电流限制来操作牵引电池。
[0015] 感测所述响应可包括：测量在一个时间段期间的每个时间步长的电压输出的脉冲 响应；从测量的脉冲响应辨识电池动态特性模型；通过特征分解将电池动态特性模型变换 为具有包括统特征值的对角系统矩阵的状态空间模型；从变换所得的系统动态特征模型估 计电池电流限制和可用功率限制。
[0016] 感测所述响应可包括：测量在一个时间段期间的每个时间步长的电压输出的脉冲 响应；从测量的脉冲响应辨识电池动态特性模型；通过特征分解将电池动态特性模型变换 为具有包括统特征值的对角系统矩阵的状态空间模型；从变换所得的系统动态特征模型估 计电池电流限制和可用功率限制；并且根据估计的电池电流限制和可用功率限制或它们的 组合操作牵引电池。
[0017] 牵引电池可包括多个电池单元，所述多个电池单元可储存电能，并且可受到运里 所描述的脉冲注入、测量和控制。
【附图说明】
[0018] 图1是可使用描述的系统和方法的混合动力电动车辆；
[0019] 图2是混合动力电动车辆的电池的详细示图；
[0020] 图3是根据各种示例的方法的流程图；
[0021] 图4是根据各种示例的方法的流程图；
[0022] 图5是根据示例的脉冲注入和响应的时间对齐的曲线图；
[0023] 图6A至图她是根据示例的电池输入电流和电池端电压的各种曲线图；
[0024] 图7A至图7B是根据示例的电池输入电流和电池端电压的各种曲线图；
[0025] 图8A至图8B是根据示例的电池最大放电电流和电池最大充电电流的各种曲线 图； 阳0%] 图9是用于车辆的计算装置的示意图。
【具体实施方式】
[0027] 在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其 它实施例可采用各种可替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征W示出 特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为用于教 导本领域技术人员W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将理解 的，参考任一【附图说明】和描述的各种特征可与一个或更多个其它附图中说明的特征组合W 产生未明确说明或描述的实施例。说明的特征的组合提供用于典型应用的代表实施例。然 而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。
[002引本公开的实施例总体上提供了多个电路或其它电子装置。当提及所述电路和其它 电子装置W及由它们中的每一个提供的功能时，都不意在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它电子装置，但是运样的标号不意在限 制所述电路和其它电子装置的操作范围。可基于所期望的特定类型的电实现方式，按照任 何方式将所述电路和其它电子装置彼此组合和/或分离。应该认识到，在此公开的任何电 路或其它电子装置可包括任意数量的微处理器、集成电路、存储装置（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牌ROM)、电可擦除可编程只读存 储器巧EPROM)或上述项的其它适当变型）和软件，它们彼此协作W执行在此公开的操作。 此外，任意一个或更多个电子装置可被配置为执行在非暂时性计算机可读介质中实现的计 算机程序，其中，计算机程序被编写为用于执行公开的任意数量的功能。
[0029] 总的来说，本公开描述了用于确定牵引电池的参数和控制车辆的系统和方法。电 池模型辨识在电气化车辆（诸如电动车辆巧V)、插电式混合动力电动车辆（P肥V)和全混合 动力电动车辆（FHEV))的应用中，对于电池管