块18,其中，所述DC/DC转换器模块18将电池包14的高电压 DC输出转换为与其他车辆负载相匹配的低电压DC供电。其他高电压负载可无需使用DC/ DC转换器模块18而被直接连接。在典型的车辆中，低电压系统被电气连接到12V电池20。
[0025] 电池包可由车辆计算系统使用一个或更多个控制模块来控制。所述一个或更多个 控制模块可包括但不限于电池控制模块。可使用电池模型参数估计方法来校正所述一个或 更多个控制模块以控制电池包，其中，所述电池模型参数估计方法包括将一般意义上的运 转期间的有效电池内电阻用于计算/确定电池功率容量。功率容量预测使得电池包能够防 止过充电和过放电，其中，所述过充电和过放电会导致电池的寿命缩短、车辆动力传动系统 方面的性能问题等。
[0026] 可通过使用多重表格捕获影响电池包的阻抗及其关联动力学的宽频率范围来实 现用于控制电池包的校正。为了填充/校正所述多重表格，需要严格执行使用复杂算法的 在测试设施中对电池包的离线测试。对电池包的离线测试的示例为电化学阻抗谱（EIS)，其 中，所述电化学阻抗谱可被实施以捕获在宽频率范围上的电池系统特性，其中，所述电池系 统特性可包括电池温度、电池荷电状态和/或电池使用。
[0027] 可实施车辆电池测量方法以消除对大量离线测试的需求。车辆电池测量方法可使 用一个或更多个简单的等效电路来测量车辆中的电池包，以获取运转期间的电化学阻抗。 车辆电池测量方法与EIS相比会具有更高电平的噪声，然而，它可提供用于描述在车辆运 转期间的电池瞬时行为的特性的有价值的信息。
[0028] 图2A是用于模拟电池的简单等效电路的示意图。所述电路可模拟包括电池包和/ 或一个或更多个电池单体的电池。在该示例中，简单等效电路模型200包括Randles电路 模型。Randles电路（例如，RC电路）包括活性电解质电阻 Γι202、电容C 204和活性电荷 转移电阻r2206,其中，活性电解质电阻Γι202与活性电荷转移电阻r 2206和电容C 204的并 联相串联。Randles电路允许测量端电压vt 212、电池开路电压vDC 214、电池内电压Vl216 和R-C电路的电压v2210。Randles电路可在HEV电池管理系统中被实施以提供针对一个 或更多个电池参数的预测计算。
[0029] HEV电池管理系统可实施Randles电路模型以接收用于计算电化学阻抗的电池测 量值并基于阻抗来估计电池参数。估计的电池参数可包括波动轨迹，其中，所述波动轨迹在 车辆处于特定系统模式时增大，所述特定系统模式包括充电模式、保持模式或耗尽模式。当 使用Randles电路和/或其他RC电路配置来估计这些电池参数时，这些电池参数倾向于对 内部和外部噪声以及环境状况敏感。
[0030] 系统可接收电池测量值以使用模型参数估计来计算电池功率容量，其中，所述模 型参数估计可包括一般意义上的车辆运转（例如，实时运转）期间的有效电池内电阻估计。 电池功率容量受电池包的阻抗及其关联动力学影响。电池模型参数估计方法可包括在车辆 中进行电池测量以使用快速傅里叶变换和以下进一步详细描述的其他计算/算法来获取 电化学阻抗，从而计算电池功率容量。电池的功率容量可由内部状态决定，并可仅通过使用 外部系统输出来推导出电池的功率容量。可对所述计算进行改进，并且，通过将快速傅里叶 变换应用到电池测量值，估计的参数对噪声的敏感度会降低。
[0031] 电池管理系统可基于Randles电路模型的实施，从而在无需引入额外的硬件和/ 或增加系统复杂度的情况下，提供电池管理系统可管理的足够的计算速度。等效电路模型 200可允许计算预测的电池系统参数，其中，所述预测的电池系统参数包括电池包的阻抗、 内电阻及其关联动力学。
[0032] 包括EIS的一个或更多个离线测试的实施提供在宽频率范围上的电池系统特性。 EIS的实施会在HEV电池包的开发期间需要较长的应用开发时间和额外的硬件。使HEV在 车辆运转期间实时地进行电池功率容量预测有利于电池管理系统进一步防止由过充电和 过放电导致的电池损坏和失效模式，其中，所述由过充电和过放电导致的电池损坏和失效 模式无法使用离线开发测试来捕获。
[0033] 可借助于一个或更多个用于在HEV中进行直接电池测量的等效电路来使用简化 的方式计算电池系统的特性。所述系统可借助于一个或更多个RC电路（例如，Randles电 路）来测量电池电流输入和电池的端电压。可在包括电池能量控制模块的车辆计算系统中 的一个或更多个控制模块中记录、计算和存储测量值。
[0034] 由于测试仪器可包括用于从计算出的输入电流频率确定电池阻抗的调整特征，因 此，用于校正电池包的离线方法可不包括对快速傅里叶变换的使用。车辆电池测量方法可 借助于以下用于连续测量的等式来实施快速傅里叶变换，使得其被应用于电流输入和电池 电压两者：
【主权项】
1. 一种混合动力传动系统，包括： 电池单体；以及 至少一个控制器，被配置为：基于由电池单体输出的电压的快速傅里叶变换与输入到 电池单体的电流的快速傅里叶变换的商，输出电池单体在滑动窗口时间段的平均电阻抗， 并根据所述平均电阻抗来控制电池单体的运转。
2. 如权利要求1所述的混合动力传动系统，其中，所述至少一个控制器被进一步配置 为：如果所述平均电阻抗的虚分量与所述平均电阻抗的实分量的比率的量值小于或等于预 定值，则基于所述实分量的量值来输出电池单体在所述滑动窗口时间段的平均内电阻，并 根据所述平均内电阻来控制电池单体的运转。
3. 如权利要求2所述的混合动力传动系统，其中，所述至少一个控制器被进一步配置 为：如果所述比率的量值大于所述预定值，则基于校正因子与所述实分量的量值的乘积来 输出电池单体在所述滑动窗口时间段的平均内电阻，并根据所述平均内电阻来控制电池单 体的运转。
4. 如权利要求3所述的混合动力传动系统，其中，所述至少一个控制器被进一步配置 为：基于所述平均内电阻来输出在所述滑动窗口时间段可用的功率。
5. 如权利要求3所述的混合动力传动系统，其中，所述预定值大约为0. 45。
6. 如权利要求3所述的混合动力传动系统，其中，所述校正因子同所述平均电阻抗的 量值与所述实分量的比率成比例。
【专利摘要】本发明涉及一种混合动力传动系统及车辆，所述混合动力传动系统包括电池单体和至少一个控制器，其中，所述至少一个控制器被配置为输出电池单体在滑动窗口时间段的平均内电阻。平均电阻抗由控制器基于由电池单体输出的电压的快速傅里叶变换与输入到电池单体的电流的快速傅里叶变换的商而计算得到。平均内电阻由控制器基于平均电阻抗而计算得到。控制器可还根据平均内电阻来控制电池单体。
【IPC分类】B60W10-26, B60L11-18, B60W20-00
【公开号】CN104773083
【申请号】CN201510004822
【发明人】李泰京
【申请人】福特全球技术公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年1月6日
【公告号】DE102015100043A1, US20150197159