用于车辆的动力传动系控制系统、车辆及控制车辆的方法
【技术领域】
[0001] 本申请总体上涉及牵引电池模型参数识别。
【背景技术】
[0002] 混合动力电动车辆和纯电动车辆依靠牵引电池来提供用于推进车辆的动力。为了 确保车辆的优化操作，可监测牵引电池的各种特性。一个有用的特性是：电池功率容量，指 示电池在给定的时间可以供应多少电力或者可以吸收多少电力。另一个有用的特性是：电 池荷电状态，指示在电池中储存的电荷的量。对于在充电/放电、将电池保持在安全的操作 极限内以及使电池单元平衡期间控制电池的操作而言，电池特性是重要的。
[0003] 可以直接或间接测量电池特性。可以利用传感器直接测量电池电压和电流。其他 的电池特定可能需要首先估计电池的一个或更多个参数。被估计的参数可包括与牵引电池 相关联的电阻、电容以及电压。接着，可从所估计的电池参数中计算出电池特性。包括实现 卡尔曼滤波器模型来递归地估计模型参数的许多现有技术方案适用于估计电池参数。
【发明内容】
[0004] 一种用于车辆的动力传动系控制系统包括：至少一个控制器，被配置为：在电池 功率需求大致恒定的时间段期间，在不影响车辆的加速度的情况下，使频率分量幅度中的 至少一个超出预定幅值，其中，在所述时间段期间，电池功率需求的预定范围的频率分量的 幅度小于预定幅值。频率分量幅度中的所述至少一个的数量可比将被估计的电池参数的数 量的一半大。所述至少一个控制器还可被配置为：使频率分量幅度中的所述至少一个超出 所述预定幅值持续预定时间段。所述预定范围和预定幅值可由牵引电池阻抗参数限定。所 述至少一个控制器还可被配置为：通过控制发动机功率输出与电机功率输出之间的功率分 配，使频率分量幅度中的所述至少一个超出所述预定幅值。所述至少一个控制器还可被配 置为：通过控制由电力负载消耗的功率，使频率分量幅度中的所述至少一个超出所述预定 幅值。所述至少一个控制器还可被配置为：通过控制电机功率输出并操作车轮制动器而补 偿电机功率输出的变化，使频率分量幅度中的所述至少一个超出所述预定幅值。
[0005] -种控制车辆的方法包括：在电池功率需求大致恒定的时间段期间，在不影响车 辆的加速度的情况下，操作至少一个电力组件，使频率分量幅度中的至少一个超出预定幅 值，从而激励牵引电池以估计参数，其中，在所述时间段期间，电池功率需求的预定范围的 频率分量的幅度小于所述预定幅值。所述至少一个电力组件可以是被构造为消耗功率的电 力负载。所述至少一个电力组件可以是电机。所述方法还可包括：在发动机与电机之间分 配功率以满足车轮功率需求，并且基于功率的分配而操作发动机和电机。所述至少一个电 力组件是电机。所述方法还可包括：当在超出车轮功率需求的功率水平下操作电机时，操作 至少一个车轮制动器，以减小车轮功率。
[0006] 一种车辆包括：牵引电池；至少一个控制器，被配置为：估计牵引电池的N个参数， 并且在电池功率需求的预定范围的频率分量的幅度小于预定幅值的时间段期间，在不影响 车辆的加速度的情况下，使多于N/2个的频率分量幅度超出所述预定幅值，从而激励牵引 电池，以进行参数估计。所述车辆还可包括电机，所述至少一个控制器还可被配置为：通过 控制电机的功率输出，使多于N/2个的频率分量幅度超出所述预定幅值。所述车辆还可包 括发动机，所述至少一个控制器还可被配置为：在不影响功率输出的量的情况下，控制发动 机，以满足车轮功率需求。所述车辆还可包括至少一个车轮制动器，所述至少一个控制器还 可被配置为：通过控制所述至少一个车轮制动器，以补偿电机的功率输出的变化。所述车辆 还可包括电力负载，所述至少一个控制器还可被配置为：控制由电力负载消耗的功率，以使 多于N/2个的频率分量幅度超出所述预定幅值。所述预定范围和预定幅值可由牵引电池阻 抗参数限定。所述至少一个控制器还可被配置为：响应于与牵引电池相关联的温度低于预 定温度，使多于N/2个的频率分量幅度超出所述预定幅值。所述至少一个控制器还可被配 置为：响应于牵引电池的荷电状态处于预定范围内，使多于N/2个的频率分量幅度超出所 述预定幅值。所述至少一个控制器还可被配置为：响应于检测到电池功率需求大致恒定的 时间段，使多于N/2个的频率分量幅度超出所述预定幅值。
【附图说明】
[0007] 图1是示出了典型的动力传动系和能量储存组件的混合动力车辆的示意图。
[0008] 图2是示出了包括多个电池单元且由电池控制模块监测与控制的可能的电池组 布置的示意图。
[0009] 图3是示例性的电池单元等效电路的示意图。
[0010] 图4是示出了针对典型的电池单元的可能的开路电压（Voc，open-circuit voltage)与电池荷电状态（SOC，state of charge)的关系的曲线图。
[0011] 图5是结合牵引电池的主动激励（active excitation)来计算电池容量的可能的 方法的流程图。
[0012] 图6是利用牵引电池的主动激励来估计电池参数的可能的方法的流程图。
[0013] 图7是描绘了用于描述牵引电池的主动激励的可能的功率流的示意图。
[0014] 图8是利用牵引电池的主动激励来执行单元平衡的可能的方法的流程图。
【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。附图不一定按比例绘制；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描绘了典型的插电式混合动力电动车辆（HEV)。典型的插电式混合动力电动 车辆12可包括机械地连接至混合动力变速器16的一个或更多个电机14。电机14可能够 作为电动机或发电机而操作。此外，混合动力变速器16机械地连接至发动机18。混合动力 变速器16还机械地连接至驱动轴20,驱动轴20机械地连接至车轮22。当发动机18开启 或关闭时，电机14可提供推进力或减速能力。电机14也用作发电机，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。通过允许发动机18在 更高效的转速下运转并允许混合动力电动车辆12在发动机18在特定状况下关闭时按照电 动模式运转，电机14还可以提供减少车辆排放物。
[0017] 牵引电池或电池组24储存可以由电机14使用的能量。车辆电池组24通常提供 高压直流（DC)输出。牵引电池24可通过一个或更多个接触器42电连接至一个或更多个 电力电子模块（power electronics module) 26。当一个或更多个接触器42断开时，可使牵 引电池24与其他组件隔绝；当一个或更多个接触器42闭合时，可使牵引电池24连接到其 他组件。电力电子模块26还电连接至电机14,并且提供在牵引电池24与电机14之间双向 传输能量的能力。例如，典型的牵引电池24可以提供DC电压，而电机14可能需要三相交 流（AC)电流来运转。电力电子模块26可以将DC电压转换为电机14所需要的三相AC电 流。在再生模式下，电力电子模块26可将来自用作发电机的电机14的三相AC电流转换为 牵引电池24所需要的DC电压。在此进行的描述同样可应用于纯电动车辆。对于纯电动车 辆，混合动力变速器16可以是连接至电机14的齿轮箱，并且可不存在发动机18。
[0018] 牵引电池24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气系 统的能量。典型的系统可包括将牵引电池24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28。其它高压负载（诸如压缩机和电加热器）可直接 连接至高压，而不需要使用DC/DC转换器模块28。低压系统电连接至辅助电池30 (例如， 12V电池）。
[0019] 车辆12可以是电动车辆或插电式混合动力车辆，在所述车辆中可以通过外部电 源36对牵引电池24进行再充电。外部电源36可以连接到电插座。外部电源36可以电连 接至电动车辆供应设备（EVSE)38。EVSE 38可提供电路，并进行控制以调节并管理在外部 电源36与车辆12之间的能量传输。外部电源36可以向EVSE 38提供DC或AC电力。EVSE 38可以具有充电连接器40,充电连接器40用于插入到车辆12的充电端口 34中。充电端 口 34可以是被配置为从EVSE 38向车辆12传输电力的任何类型的端口。充电端口 34可 以电连接至充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可以调节从EVSE 38供应的 电力，以向牵引电池24提供适合的电压和电流水平。电力转换模块32可以与EVSE 38进 行接口连接，以协调将电力传输至车辆12。EVSE连接器40可具有引脚，所述引脚与充电端 口 34的相对应的凹陷紧密配合。可选地，被描述为电连接的多个组件可利用无线感应耦合 来传输电力。
[0020] 可以设置一个或更多个车轮制动器44,以用于对车轮12减速并防止车辆12的移 动。车轮制动器44可以液压致动、电致