车辆和用于估计电池的衰减的方法
【技术领域】
[0001] 本公开总体上涉及对电池的衰减和使用寿命的估计。
【背景技术】
[0002] 现代混合动力和电动车辆高度依赖高压电池来向电机提供能量以及储存来自电 机的能量。电池组的性能可能随着时间而降低。这一性能的降低会在电池中导致不可逆的 物理变化和化学变化，并且这一性能的降低可能是电池如何操作以及储存的函数。与当电 池是新电池时可能具有的能量储存容量和电力相比，这些性能的降低会导致电池具有更小 的能量储存容量和电力。由于老化和操作所导致的电池性能的降低和电力的减少会影响车 辆性能。
[0003] 可期望的是估计电池组的使用寿命的剩余量。电池组已经经历的衰减的预测可使 得控制器来相应地修改电池组操作极限。在设计阶段测量电池组的剩余寿命有助于确保电 池组可以满足特定的需求。此外，测量电池组的剩余寿命可能有助于维护方面。一般来说， 在开发和生产期间，电池组的剩余寿命的知识可有助于降低保修成本并减少维护问题。
【发明内容】
[0004] 一种车辆包括：牵引电池，经历交替的储存模式和循环模式；至少一个控制器。所 述控制器被配置为：根据表示牵引电池的总衰减的参数而操作牵引电池。响应于模式之间 的转变，根据与当前模式相关联的衰减分布，所述参数的值从依赖于先前模式的累计衰减 的初始衰减值开始增大。所述衰减分布可以限定随时间累计的衰减。所述初始衰减值可以 是针对当前模式的累计衰减与针对先前模式的一部分累计衰减的总和。所述一部分累计衰 减针对储存模式和循环模式可不同。所述一部分累计衰减可基于当前模式的累计衰减。所 述衰减分布可以与牵引电池温度相关。当在模式之间转变时，所述参数可增大。所述参数 可周期性地增大。
[0005] -种用于估计电池的衰减的方法，所述电池经历交替的储存模式和循环模式，所 述方法包括：通过至少一个控制器，根据与当前模式相关联的衰减分布，从依赖于先前模式 的累计衰减的初始衰减值增大代表电池的总衰减的参数。所述方法还包括：根据表示总衰 减的参数而操作电池。所述初始衰减值可以是针对当前模式的累计衰减与针对先前模式的 一部分累计衰减的总和。所述一部分累计衰减针对储存模式和循环模式可不同。所述一部 分累计衰减可以基于当前模式的累计衰减。所述方法还可包括：向操作者显示表示电池的 总衰减的参数。所述方法还可包括：基于与电池相关联的温度，选择与当前模式相关联的衰 减分布。
[0006] 一种车辆包括：牵引电池，经历变化的温度；至少一个控制器。所述控制器被配置 为：根据依据与温度相关的衰减分布而增加的衰减参数来操作牵引电池，其中，当由于温度 改变而从第一衰减分布转换至第二衰减分布时，在第二衰减分布上的起始值等于在第一衰 减分布上的结束值。与温度相关的衰减分布可针对多个牵引电池温度而限定随时间累计的 衰减。所述结束值可以等于表示总衰减的参数。当温度改变时，所述参数可增大。所述参 数可周期性地增大。
【附图说明】
[0007] 图1是示出了混合动力电动车辆中的一些典型的动力传动系和能量储存组件的 混合动力电动车辆的示意图。
[0008] 图2是针对由多个电池单元构成且由电池控制模块监测和控制的电池组的可能 的电池组布置的示意图。
[0009] 图3是示例性的针对循环状况与储存状况的衰减分布（profile)的曲线图。
[0010] 图4a是描绘了一种在不同温度下利用多个不同的储存衰减分布的公开的方法的 曲线图。
[0011] 图4b是与图4a相对应的温度关于时间的分布的曲线图。
[0012] 图5是示出了可用于随温度的变化而在相同的操作状况下确定衰减的通用算法 的流程图。
[0013] 图6是描绘了当电池在不同的操作状况之间改变时的公开的方法的曲线图。
[0014] 图7是示出了可以用于在不同的操作状况之间转变时确定衰减的通用算法的流 程图。
【具体实施方式】
[0015] 在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且 其它实施例可以以多种和替代形式实施。附图不一定按百分比绘制；可放大或缩小一些特 征以示出特定组件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而 仅为用于教导本领域技术人员多样地采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员 将理解的是，参照任一附图示出和描述的多个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特 征相组合，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，与本公开的教导一致的特征的多种组合和修改可被期望用于特定应用 或实施方式。
[0016] 图1描绘了典型的混合动力电动车辆。典型的混合动力电动车辆2可包括机械地 连接至混合动力变速器6的一个或更多个电动机4。此外，混合动力变速器6机械地连接至 发动机8。混合动力变速器6还可被机械地连接至驱动轴10,驱动轴10机械地连接至车轮 12。当发动机8开启或关闭时，电动机4可提供推进力或减速能力。电动机4也可用作发 电机，并且可通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量而提供燃料经济性效 益。由于混合动力电动车辆2可以在特定状况下按照电动模式运转，所以电动机4还可以 提供减少的污染物排放。
[0017] 电池组14储存可以由电动机4使用的能量。电池组14通常被称作牵引电池。车 辆电池组14通常提供高压直流（DC)输出。电池组14电连接到至少一个电力电子模块 (power electronics module) 16。电力电子模块16还电连接至电动机4,并且提供在电池 组14与电动机4之间双向传输能量的能力。例如，典型的电池组14可以提供DC电压，而 电动机4可能需要三相交流（AC)电流来运转。电力电子模块16可以将DC电压转换为电 机4所需要的三相AC电流。在再生模式下，电力电子模块16可将来自用作发电机的电动 机4的三相AC电流转换为电池组14所需要的DC电压。在此所描述的方法同样可应用于 纯电动车辆。
[0018] 电池组14除了提供用于推进的能量之外，还可以提供用于其它的车辆电力系统 的能量。典型的系统可包括将电池组14的高压DC输出转换为与其它的车辆负载兼容的低 压DC电源的DC/DC转换器模块18。可直接连接其它高压负载（诸如加热器和压缩机），而 不需要使用DC/DC转换器模块18。在典型的车辆2中，低压系统电连接至12V电池20。全 电动车辆可具有相似的结构，只是不具有发动机8。
[0019] 车辆2可以是插电式混合动力车辆，可以通过外部电源26对电池组14进行再充 电。外部电源26可以通过充电端口 24进行电连接而向车辆2提供AC或DC电力。充电端 口 24可以是被配置为从外部电源26向车辆2传输电力的任何类型的端口。充电端口 24 可以电连接至电力转换模块22。电力转换模块22可以调节来自外部电源26的电力，以向 电池组14提供适合的电压和电流水平。在一些应用中，外部电源26可以被配置为向电池 组14提供适合的电压和电流水平，而电力转换模块22可以不是必需的。下面的描述同样 适用于利用电池组14的任何车辆2。
[0020] 所讨论的各种组件可具有一个或者更多个相关联的控制器（未示出），以控制并 监测组件的操作。控制器可经由串行总线（例如，控制器局域网（CAN))或经由离散的导体 进行通?目。
[0021] 可以通过多种化学配方构建电池组14。典型的电池组的化学成分是铅酸、镍金属 氢化物（NIMH)或锂离子。图2示出了具有N个电池单元32串联连接的配置的典型的电池 组14。电池组14可由多个单独的电池单元32按照串联或并联或它们的特定组合连接而组 成。典型的系统可具有用于监测并控制电池组14的性能的电池控制模块（BCM) 36。BCM 36 可以监测多个电池组水平特性（诸如电池组电流38、电池组电压40以及电池组温度42)。
[0022] 除了测量和监测电池组水平特性外，还需要测量和监测电池单元32的特性。例 如，可以测量每个电池单元32的开路电压、电流和温