动或其特定组合。车轮制动器44可以是制动系统 50的一部分。制动系统50可包括操作车轮制动器44所需的其他组件。为了简化，附图仅 描绘了车轮制动器44中的一个与制动系统50之间的单个连接（single connection)。暗 含了制动系统50与其他车轮制动器44之间的连接。制动系统50可包括控制器，以监测并 调节制动系统50。制动系统50可监测制动组件并控制车轮制动器44,以实现期望的操作。 制动系统50可对驾驶者命令做出响应，并且可以自主操作，以实现诸如稳定控制的功能。 制动系统50的控制器可实现一种在另一控制器或子功能请求制动力时施加所请求的制动 力的方法。
[0021] 一个或更多个电力负载46可连接至高压总线。电力负载46可具有相关联的控制 器，所述控制器用于在适当时操作电力负载46。电力负载46的示例可以是加热模块或空调 丰旲块。
[0022] 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，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信。 此外，可存在系统控制器48,以调节各种组件的操作。
[0023] 可以通过多种化学配方构建牵引电池24。典型的电池组的化学成分可以是铅酸、 镍金属氢化物（NIMH)或锂离子。图2示出了 N个电池单元72简单串联配置的典型的牵引 电池组24。然而，其它电池组24可由任何数量的单独的电池单元按照串联或并联或它们 的特定组合连接而组成。典型的系统可具有一个或更多个控制器（诸如用于监测并控制牵 引电池24的性能的电池能量控制模块（BECM) 76)。BECM 76可以监测多个电池组水平特性 (诸如电池组电流78、电池组电压80以及电池组温度82)。BECM 76可具有非易失性存储 器，使得当BECM 76处于关闭状态时，数据也可被保留。所保留的数据可以在下一个点火循 环时被使用。
[0024] 除了测量和监测电池组水平特性外，还可测量和监测电池单元72的水平特性。例 如，可以测量每个单元72的端电压（terminal voltage)、电流和温度。系统可使用传感器 模块74来测量电池单元72的特性。根据性能，传感器模块74可以测量一个或多个电池单 元72的特性。电池组24可利用多达Nc个传感器模块74来测量所有电池单元72的特性。 每个传感器模块74可将测量值传输至BECM 76,以进行进一步处理和协调。传感器模块74 可将模拟形式或数字形式的信号传输至BECM 76。在一些实施例中，传感器模块74的功能 可以被集成到BECM 76中。即，传感器模块74的硬件可以被集成作为BECM 76中的电路的 一部分，并且BECM 76可以进行原始信号的处理。
[0025] 计算电池组的各种特性将会是有用的。诸如电池功率容量和电池荷电状态的量可 有用于控制电池组以及从电池组接收电力的任何电负载的操作。电池功率容量是电池能够 提供的功率的最大量或者电池可以接收的功率的最大量的测量值。得知电池功率容量，以 管理电负载，使得所请求的功率在电池能够处理的极限内。
[0026] 电池组荷电状态（SOC)给出电池组中剩余多少电荷的指示。电池组SOC可以是通 知驾驶者在电池组中剩余多少电荷的输出（类似于燃料计）。电池组SOC也可用于控制电 动车辆或混合动力电动车辆的操作。可以通过多种方法来实现电池组SOC的计算。计算电 池 SOC的一种可能的方法是：执行电池组电流关于时间的积分。这是本领域公知的安培-小 时积分。这一方法的一个可能的缺点是：电流测量可能存在噪声。由于这一噪声信号关于 时间的积分而可能导致荷电状态的可能的不准确。
[0027] 电池单元可被建模为电路。图3示出了一个可能的电池单元等效电路模型（ECM)。 电池单元可被建模为电压源（V。。）100,电压源（VJlOO具有相关联的电阻（102和104)和 电容106。V。。100表示电池的开路电压。所述模型包括内电电荷转移电阻r 2104 和双电层电容C 106。电压VJ12是由于电流114流经电路所引起的内电阻A102两端的 电压降。电压V2IlO是由于电流114流经r 2104和C 106的并联组合所引起的所述并联组 合两端的电压降。电压Vt 108是电池的端子之间的电压（端电压）。
[0028] 由于电池单元阻抗，所以端电压Vt 108可不与开路电压V。。100相同。开路电压 V。。100不容易被测量，而只有电池单元的端电压108易于被测量。当在足够长的时间段内 没有电流114流动时，端电压108可与开路电压100相同。需要足够长的时间段来使电池 的内部动态达到稳定状态。当电流114流动时，V。。100不能被容易地测量，并且需要基于 电路模型来推测V。。100的值。阻抗参数!^、巧和C的值可能是已知的或未知的。所述参 数的值可取决于电池的化学特性。
[0029] 对于典型的锂离子电池单元来说，SOC与开路电压（V。。）之间存在使得V。。= f(SOC)的关系。图4示出了作为SOC的函数的开路电压V。。的典型的曲线124。可以从电 池特性的分析或者从电池单元的测试来确定SOC与V。。之间的关系。所述函数可以使得SOC 可被计算为rHv。。）。可以通过控制器内的查找表或等效方程式实现所述函数或反函数。曲 线124的精确形状可基于锂离子电池的特定配方而变化。电压V。。可随着电池充电和放电 的结果而变化。项"df (soc)/dsoc"表示曲线124的斜率。
[0030] 电池参数估计
[0031] 电池阻抗参数A、1*2和C的值可随着电池的操作状况而变化。所述值可作为电池 温度的函数而变化。例如，电阻值rdP r 2可随着温度升高而减小，电容C可随着温度升高 而增大。所述值也可取决于电池的荷电状态。
[0032] 电池阻抗参数的值也可随着电池的使用寿命而变化。例如，在电池的使 用寿命期间，电阻值可增大。在电池的使用寿命期间，电阻的增大可以变化而作为温度和荷 电状态的函数。较高的电池温度会导致电池电阻随着时间而较大的增加。例如，在一段时 间内，在80 °C下操作的电池的电阻会比在50 °C下操作的电池的电阻增大更多。在恒定温度 下，在50 %荷电状态下操作的电池的电阻会比在90 %荷电状态下操作的电池的电阻增大 更多。这些关系可依靠电池化学特性。
[0033] 利用电池阻抗参数的恒定值的车辆动力率系统可能不准确地计算其他电池特性 (诸如荷电状态）。实际上，可期望在车辆操作期间估计阻抗参数值，从而连续地分析参数 的变化。可利用模型来估计电池的各种阻抗参数。
[0034] 所述模型可以是图3中的等效电路模型。所述等效电路模型的控制方程可书写如 下：
【主权项】
1. 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。
2. 根据权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中，频率分量幅度中的所述至少一 个的数量比将被估计的电池参数的数量的一半大。
3. 根据权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中，所述至少一个控制器还被配置 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。
4. 根据权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中，所述预定范围和预定幅值由牵 引电池阻抗参数限定。
5. 根据权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中，所述至少一个控制器还被配置 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。
6. 根据权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中，所述至少一个控制器还被配置 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。
7. 根据权利要求1所述的动力传动系控制系统，其中，所述至少一个控制器还被配置 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。
【专利摘要】本发明提供一种用于车辆的动力传动系控制系统、车辆及控制车辆的方法。混合动力电动车辆和纯电动车辆包括牵引电池。在车辆运行期间，可以估计牵引电池的阻抗参数。为了确保准确的估计结果，特定的持续激励标准可被满足。在这些条件不被满足的情况下，可以启动牵引电池功率需求的主动激励。在电池功率需求大致恒定的时间段期间，可期望主动激励。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。控制器可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。电机和电力负载的操作可影响电池功率需求。可操作发动机和车轮制动器以补偿电池功率需求的变化，从而不影响主动车轮输出功率。
【IPC分类】B60W20-00, B60W10-08, B60W10-06, B60W10-26, B60L11-18
【公开号】CN104859472
【申请号】CN201510087748
【发明人】于海, 李勇华
【申请人】福特全球技术公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年2月25日
【公告号】DE102015202514A1, US20150232083