用以获得和使用电池系统中的温度信息的系统及方法

用以获得和使用电池系统中的温度信息的系统及方法
【专利摘要】本文公开了用于获得和使用电池组中的温度信息的各种系统和方法。电测量系统可构造成确定与一个或多个分部相关联的分部电参数，且热测量系统构造成确定和跟踪与一个或多个分部相关联的热参数。电池模型可使用热参数和电参数来估计一个或多个电池分部的特征。在一个实施例中，电池模型还可基于电池组内的第二分部的定位和基于第一分部的估计特征来估计第二分部的第二热参数。一些实施例可进一步至少部分地基于分部电参数和热参数来估计一个或多个分部的寿命评定。
【专利说明】用以获得和使用电池系统中的温度信息的系统及方法
【技术领域】
[0001]本文公开的系统及方法涉及获得电池系统中的温度变化和使用此信息来控制电池系统。更具体而言，本公开内容的系统和方法涉及监测电池系统和使用关于温度变化的信息来估计电池参数和/或状态和通过使用此信息来实施控制系统。
【背景技术】
[0002]乘用车辆通常包括用于操作车辆的电气系统和传动系统的电池。例如，车辆通常包括12V铅酸车用电池，其构造成向车辆起动机系统(例如，起动机马达)、照明系统和/或点火系统提供电能。在电动车辆、燃料电池("FC")车辆和/或混合动力车辆中，高压("HV")电池系统可用于向车辆的电传动系构件(例如，电传动马达等)供能。
[0003]包括在电动车辆(〃EV〃)和插入式混合电动车辆(〃PHEV〃)中的电池系统的容量可约束车辆的行程。电池系统的健康状态("S0H")为对电池储存和输送电能的能力的定性量度，而电池系统的充电状态("S0C")为储存在电池中的电能的估计。电池诊断和预报方法可用于保持适当的电池操作，且向使用者提供电池何时将变得耗尽的指示。电池诊断可跟踪电池的性能下降，以估计电池S0H，且可跟踪S0C。电池系统的操作是动态的，且电池系统的性能随年限和操作状态变化。例如，电池的容量可在电池的寿命内下降。

【发明内容】

[0004]本文公开了用于获得和使用电池组中的温度信息的各种系统。电测量系统可构造成确定与一个或多个分部相关联的分部电参数，且热测量系统可构造成确定和跟踪与一个或多个分部相关联的热参数。电池模型可使用热参数和电参数来估计一个或多个电池分部的特征。在一些实施例中，电池模型还可基于电池组内的第二分部的位置和基于第一分部的估计的特征来估计另一个分部的附加的第二热参数。一些实施例还可至少部分地基于分部电参数和热参数估计一个或多个分部的寿命评定。
[0005]本文还公开了用于获得和使用包括多个分部的电池组的温度信息的各种方法。此方法可包括确定与选自多个分部的第一分部相关联的分部电参数，以及确定与第一分部相关联的热参数。基于分部电参数和热参数，可生成第一分部的特征的估计。
[0006]根据一些实施例，一种用以获得和使用电池组中的温度信息的系统可包括构造成接收电参数输入、控制变量输入和噪音变量输入的电池模型。基于这些输入，电池模型可构造成生成用于多个分部的至少一个分部的电池模型输出，其包括端子电压、端子功率、温度和充电状态中的至少一者。该系统还可包括电池寿命模型，其构造成接收电池模型输出，且生成电池寿命模型输出，其包括在所述至少一个分部的多个充电循环和放电循环上的容量变化、温度变化和电阻变化中的至少一者。此外，电池寿命模型输出可提供为电池模型的输入。
[0007]本发明还提供如下方案:
1.一种用以获得和使用包括多个分部的电池组中的温度信息的系统，所述系统包括:
包括多个分部的电池组；
构造成确定与从所述多个分部中选择出的第一分部相关联的分部电参数的电测量系
统；
构造成在所述电池组的多个充电和放电循环内确定和跟踪与所述第一分部相关联的热参数的热测量系统；以及
构造成至少部分地基于所述分部电参数和所述热参数来估计所述第一分部的特征的电池模型。
[0008]2.根据方案I所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成基于所述电池组内的第二分部的定位和基于所述第一分部的估计的特征来估计所述第二分部的第二热参数。
[0009]3.根据方案2所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成估计所述第一分部与所述第二分部之间的分部寿命变化。
[0010]4.根据方案I所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成估计所述第一分部的单元电压极性响应。
[0011]5.根据方案I所述的系统，其特征在于，所述热参数包括与所述电池组的多个充电和放电循环相关联的数据。
[0012]6.根据方案I所述的系统，其特征在于，所述模型包括蒙特卡罗模拟。
[0013]7.根据方案6所述的系统，其特征在于，所述蒙特卡罗模拟包括具有多个样本的单个单元模型。
[0014]8.根据方案I所述的系统，其特征在于，所述第一分部的温度升高至少部分地在两个电阻器-电容器热网络模型上被模拟。
[0015]9.根据方案I所述的系统，其特征在于，所述特征包括所述第一分部的充电状态、分部温度和分部端子电压中的一者。
[0016]10.根据方案I所述的系统，其特征在于，还包括电池寿命模型，其构造成至少部分地基于所述分部电参数和所述热参数来估计所述第一分部的寿命评定。
[0017]11.根据方案9所述的系统，其特征在于，所述寿命评定包括所述分部的电阻增大和所述分部的容量减小的估计。
[0018]12.根据方案9所述的系统，其特征在于，电阻增大包括容量的年度增大和年度减小。
[0019]13.根据方案I所述的系统，其特征在于，所述多个分部中的各个均包括一个或多个电池单元。
[0020]14.一种获得和使用包括多个分部的电池组中的温度信息的方法，所述方法包括:
确定与选自所述多个分部的第一分部相关联的分部电参数；
确定与所述第一分部相关联的热参数；以及
基于所述分部电参数和所述热参数来估计所述第一分部的特征。
[0021]15.根据方案14所述的方法，其特征在于，还包括基于所述电池组内的第二分部的定位和基于所述第一分部的估计的特征来确定所述第二分部的热参数。[0022]16.根据方案14所述的方法，其特征在于，还包括估计一个或多个所述第一分部的单元电压极性响应。
[0023]17.根据方案14所述的方法，其特征在于，还包括收集包括所述电池组的多个充电和放电循环上的所述热参数的数据。
[0024]18.根据方案14所述的方法，其特征在于，基于所述分部电参数和所述热参数来生成所述第一分部的特征的估计包括使用蒙特卡罗模拟来模拟具有多个样本的单个单元模型。
[0025]19.根据方案14所述的方法，其特征在于，还包括至少部分地基于所述分部电参数和所述热参数来估计所述第一分部的寿命评定。
[0026]20.一种计算机系统，包括:
处理器；以及
与所述处理器通信地联接的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储指令，所述指令在由所述处理器执行时引起所述处理器:
模拟构造成接收电参数输入、控制变量输入和噪音变量输入的电池模型，所述电池模型还构造成生成用于所述多个分部的至少一个分部的电池模型输出，所述电池模型输出包括端子电压、端子功率、温度和充电状态中的至少一者；以及
模拟电池寿命模型，其构造成接收所述电池模型输出，并且生成电池寿命模型输出，所述电池寿命模型输出包括所述至少一个分部的多个充电循环和放电循环上的容量变化、温度变化和电阻变化中的至少一者；
其中所述电池寿命模型输出包括对所述电池模型的输入。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]描述了本公开内容的非限制性和非详尽的实施例，包括参照附图的本公开内容的各种实施例，在附图中:
图1示出了按照本文公开的实施例的车辆中的示例性电池系统和控制系统。
[0028]图2为按照本文公开的实施例的用以获得和使用电池系统中的温度信息的系统的原理图示。
[0029]图3示出了按照本文公开的实施例的用以获得和使用电池系统中的温度信息的系统的原理图示。
[0030]图4示出了可结合本文公开的各种实施例使用的热模型的原理图示。
[0031]图5示出了按照本文公开的各种实施例的用于获得和使用包括多个分部的电池组中的温度信息的示例性方法的流程图。
[0032]图6示出了按照本文公开的各种实施例的可用于模拟电池分部的热响应的两个电阻器-电容器电路。
[0033]图7为示出按照本文公开的各种实施例的在多个温度下示例性电池分部的电阻随时间的图表。
[0034]图8示出了用于实施本公开内容的某些实施例的计算机系统的框图。
【具体实施方式】[0035]下文提供的按照本公开内容的实施例的系统和方法的详细描述。尽管描述了若干实施例，但应当理解的是，本公开内容不限于任何一个实施例，而是改为涵盖许多备选方案、改型和等同方案。此外，尽管在以下描述中阐述了许多具体细节，以便提供本文公开的实施例的彻底理解，但一些实施例可在没有一些或所有这些细节的情况下实施。此外，出于清楚的目的，相关技术中已知的某些技术材料并未被详细描述，以免不必要地使本公开内容模糊。
[0036]用于混合动力车辆和纯电动车辆的电池组可包括多个分部。例如，车辆电池系统可包括电池组，电池组包括一个或多个子组或电池单元。如本文使用的用语分部可表示子组或电池单元，或表示一起构成电池组的多个子组或电池单元。
[0037]具有多个分部的电池可提供封装效率、可制造性和耐用性。在包括多个分部的电池组中，此类分部可经历操作传导中的差异，如温度，这可影响分部的性能和/或寿命。在电池组的性能和/或寿命的估计中，可能有利的是考虑此类温度变化的长期影响和对应的在个体分部上的影响。
[0038]温度为影响电池系统的整体性能和电池系统中的个体分部的性能的一个因素。系统的性能可表示电池系统的寿命和涉及电池系统特征的其它性能量度，如，储能容量、电池系统电压、可由电池系统生成的电流的量、电池系统的充电状态，等。此外，温度可影响由电池系统使用的预报、平衡和诊断操作。
[0039]温度可短期(例如，在少量充电/放电循环内)和长期(例如，大量充电/放电循环内)影响电池系统。例如，与在较低温度范围中操作的电池系统相比，如果电池系统在延长的时间周期中在升高的温度范围中操作，则系统的性能将不同。在较热的环境中操作的电池系统可显示出相对于在较冷的环境操作的电池系统提高的能力。此外，温度还可在短期内影响性能。例如，电池系统可取决于电池系统是否在30°C或0°C的环境温度下操作而显示出不同的性能特征，如，储能容量。在该实例中，电池系统在25°C的环境温度下操作时比其在0°C的环境温度下操作时可呈现出更好的性能和更大的容量。
[0040]除环境温度外，多种其它因素可影响电池分部的温度。此类因素可包括分部空气流量、空气流温度、空气流通路中的分部位置、分部定位、分部类型(例如，电池系统化学性质)、分部几何形状、制造变化、空气流通路中的碎片，等。
[0041]按照本文公开的实施例，电池系统可包括构造成监测与多个分部中的一个或多个相关联的一个或多个分部电参数和一个或多个热参数的测量系统。此类电参数可包括电流、电压、电阻抗等。热参数可包括温度的量度。
[0042]关于电池系统和个体电池分部的容量的信息可提供给构造成控制电池系统的各种方面的控制系统。例如，控制系统可防止电池系统的过放电和/或电池系统的一个或多个个体分部的过放电。电池的过放电可导致电池的永久破坏，且因此减轻和/或防止电池的过放电是期望的。此外，给定电池中的个体分部可呈现出容量的差异，一些分部可在其它区段过放电之前且甚至电池作为整体过放电之前变为过放电的。控制系统还可进一步构造成控制电池系统的充电、电池系统的平衡、设置诊断参数等。
[0043]本文公开的系统和方法可构造成基于与分部相关联的电参数和与分部相关联的热参数来生成一个或多个电池分部的性能评定。例如，电参数可包括电流测量结果，且热参数可包括环境温度。这些参数可为用于可操作成确定分部的温度的模型的输入。[0044]假定各个电池分部独立于其它分部生成和传递热，单个分部的蒙特卡罗模拟可用于获得电池组中的分部之间的温度变化。分部之间的变化可归因于电池组内的分部的定位。例如，在空气冷却的电池系统中，分部的温度可基于离空气入口的距离而变化。根据各种实施例，本文公开的系统和方法可用于说明不同分部间的温度变化。
[0045]电参数和热参数还可用于估计或计算其它参数。例如，根据一些实施例，可计算单元电压极性响应。根据一些实施例，电池寿命模型可构造成估计寿命评定。寿命评定也可称为电池的S0H。更进一步，根据一些实施例，可确定分部的电阻和/或分部的容量降低。
[0046]图1示出了按照本文公开的实施例的车辆100中的示例性电池系统和控制系统。交通工具100可为机动车辆、船舶、飞行器和/或任何其它类型的交通工具，且可包括内燃机("ICE")传动系、电动机传动系、混合动力发动机传动系、FC传动系和/或适用于结合本文公开的系统和方法的任何其它类型的传动系。车辆100可包括电池系统102，在某些实施例中，电池系统102可为HV电池系统。HV电池系统可用于向电传动系构件(如,在电动系统、混合动力系统或FC动力系统中)供能。在其它实施例中，电池系统102可为低电压电池(例如，铅酸12V车用电池)，且可构造成将电能供应至多种车辆100系统，例如，包括车辆起动机系统(例如，起动机马达)、照明系统、点火系统和/或类似的系统。
[0047]电池系统102可包括电池控制系统104。电池控制系统104可构造成监测和控制电池系统102的某些操作。例如，电池控制系统104可构造成监测和控制电池系统102的充电操作和放电操作。在某些实施例中，电池控制系统104可与一个或多个传感器106 (例如，电压传感器、电流传感器、温度传感器和/或类似的，等)和/或构造成使电池控制系统104能够监测和控制电池系统102的操作的其它系统通信联接。例如，传感器106可向电池控制系统104提供与一个或多个分部114相关联的电信息和/或热信息。
[0048]电池控制系统104可进一步构造成向包括在车辆100中的其它系统提供信息和/或从其接收信息。例如，电池控制系统104可与内部车辆计算机系统108和/或外部计算机系统110(例如，通过无线远程通信系统等)通信联接。在某些实施例中，电池控制系统104可至少部分地构造成将关于电池系统102的信息提供至车辆100用户、车辆计算机系统108和/或外部计算机系统110。例如,此类信息可包括电池充电状态信息、电池操作时间信息、电池操作温度信息和/或关于电池系统102的任何其它信息。
[0049]电池系统102可包括尺寸适于提供电功率至车辆100的一个或多个电池组112。各个电池组112均可包括一个或多个分部114。分部114可包括子组，各个子组均可包括使用任何适合的电池技术的一个或多个电池单元。例如，适合的电池技术可包括铅酸、镍-金属氢化物("NiMH")、锂离子("Li离子〃)、Li离子聚合物、锂-空气、镍-镉("NiCad")、包括吸收玻璃垫("AGM")的阀调节的铅酸("VRLA")、镍-锌("NiZn")、熔盐(例如，ZEBRA电池)和/或其它适合的电池技术。
[0050]各个分部114均可与传感器106相关联，传感器106构造成测量与各个电池分部114相关联的一个或多个电参数(例如，电压、电流、阻抗、充电状态等)和/或热参数(例如，温度)。附加传感器可提供为构造成提供关于其它参数的信息，如，空气冷却的电池系统中的空气入口的温度。尽管图1示出了与各个电池区段114相关联的单独的传感器106，但在一些实施例中，也可使用构造成测量与多个分部114相关联的各种电参数的传感器。由传感器106测量的电参数可提供给电池控制系统104。使用电参数、电池控制系统104和/或任何其它适合的系统可协调电池系统102的操作。
[0051]在某些实施例中，关于电池充电、放电、平衡、预报和/或诊断操作的信息可由电池控制系统104提供给车辆计算机系统108和/或外部计算机系统110。例如，可提供关于各种分部114之间的差异的指示。例如，此类差异可包括各个分部114的电压或温度的变化、可源于各个分部114的电流量的差异、各个分部114的容量的差异，等。利用此信息，车辆100的用户和/或外部计算机系统110可诊断电池系统102的潜在问题。此外，此类信息可由电池控制系统104使用来优化电池系统102的操作。呈现出非期望的特征的分部114可被替换，以便延长作为整体的电池系统102的使用寿命。
[0052]图2为用于获得和使用电池系统中的温度信息的系统200的原理图示。具体而言，图2示出了电池模型206、电池寿命模型210和单元电阻和热传递系数模型214的输入和输出。
[0053]电池模型206可接收作为输入的控制变量202、输入204和噪音变量216。电池模型206可构造成生成代表电池系统对所示输入的响应的一个或多个输出208。根据一些实施例，控制变量202可包括标称空气流速。输入204可包括关于电流轮廓的信息。根据一些实施例，此类信息可由电测量系统提供。噪音变量216可包括说明系统200中的噪音的多种测量或计算的值。根据一些实施例，噪音变量216可包括分部电阻值和/或热传递系数。
[0054]电池模型206可生成代表一个或多个电池参数的输出208。此类输出208可包括端子电压、端子功率和/或温度。根据一些实施例，输出208可代表仅一个电池分部，而根据其它实施例，输出208可代表电池系统的所有分部。电池模型206可体现在多种物理建模和/或模拟平台中。根据一些实施例，电池模型206可为专有模型，其构造成使用由车辆的车载计算机提供的可用计算资源来操作。根据其它实施例，电池模型206可体现为通用的建模和模拟模型。可从California的Mountain View的Synopsys, Inc.获得的Saber平台可用作用于实施电池模型206的平台。
[0055]根据某些实施例，电池模型206可包括颗粒过滤器法和/或连续蒙特卡罗法。基于连续蒙特卡罗法的实施例可依靠用于模拟电池系统的参数的重复任意采样。使用用于比较的电池系统的测量结果，连续的迭代可产生逐渐精确的电池系统估计。估计的准确度的改善可归因于在算法的连续迭代中对多种电池参数的调节。连续蒙特卡罗法可使用多个样本来模拟单个分部，且可构造成模拟分部的热响应。根据一些实施例，分部可被模拟为两个电阻器-电容器热网络。两个电阻器-电容器热网络的示例性实施例在图6中示出，且在下文中更详细描述。
[0056]回到图2的论述，电池寿命模型210可接收作为输入的来自于电池模型206的输出208。电池寿命模型210可生成作为输出的电池系统的寿命或SOH的一个或多个指不。类似于电池寿命模型206，电池寿命模型210可体现在多种物理建模和/或模拟平台中。根据一些实施例，电池寿命模型210可为专有模型，其构造成使用由车辆的车载计算机提供的可用计算资源来操作。根据其它实施例，电池寿命模型210可体现为通用的建模和模拟模型。例如，可从 Massachusetts 的 Natick 的 MathWorks, Inc.获得的 Simulink 平台可用作用于实施电池寿命模型210的平台。
[0057]电池寿命模型210可向电阻升高和容量降低模型212提供电池系统的寿命和/或SOH的指示。电阻升高和容量降低模型212可生成输出，该输出代表一个或多个分部的电阻的升高和/或分部的容量的降低。
[0058]电阻升高和容量降低模型212的输出可提供给单元电阻和热传递系数模型214。单元电阻热传递系数模型214可生成分部电阻和热传递系数的估计。热传递系数可源于特定电池分部的几何形状、冷却剂流速和冷却剂温度。容量降低和电阻增大可源于电池的一个或多个分部的独立或整合的寿命模型。在一个实施例中，寿命模型可使用查找表，以便估计电池分部的容量降低和电阻增大。用于确定电池分部的容量降低和电阻增大的备选技术还可并入按照本公开内容的各种实施例中。单元电阻和热传递系数模型214的输出可构成噪音变量216。
[0059]图3示出了根据一些实施例的用以获得和使用电池系统中的温度信息的系统300的原理图示。系统300结合了热模型302，热模型302可用于生成热传递系数304。
[0060]电池模型306可接收作为输入的热传递系数304、负载轮廓314和容量和电阻值312中的一者或多者。电池模型306可构造成模拟电池系统对输入304，312，314的响应。电池模型306可生成作为输出的单元电压SOC和诊断极限316，其可结合电池系统的预报和/或诊断评定来使用。此外，电池模型306可生成输出308，输出308可包括电池分部的温度和功率估计。如上文结合电池模型206所述，电池模型306可使用多种模拟和/或建模技术和程序来实施。
[0061]来自于电池模型306的输出308可用作对电池分部寿命模块310的输入。电池分部寿命模型310可生成输出312和318。输出312可反馈到电池模型306中来作为闭环系统的一部分。输出312可包括一个或多个电池分部的容量的估计，以及一个或多个电池分部的电阻的估计。此外，输出318可包括在其寿命内的电池分部的容量、电阻和/或温度变化的估计。
[0062]图4示出了可结合本文公开的各种实施例使用的热模型400的原理图示。热模型400可考虑任何数目的电池分部，但图4中仅示出了两个。模型400的第一阶段410可接收作为输入的由独立单元分部提供的电流，且可根据等式I生成与各个分部相关联的功率的输出。
[0063]power= I2Rohmn+ 反应热等式 I
在等式I中，为电池分部的欧姆电阻。反应热可包含电池分部内的所有热生成
源，包括由电池分部中的电化学反应生成的热能。根据等式I计算的功率可输入模型400的第二级420中，其还可考虑环境温度。
[0064]分部η的温度T可计算为等式2中所示的参数的函数。
[0065]Tn=f(RntItRohmfCn)等式 2
使温度与输入相关的函数可基于分部的类型、分部的几何形状、分部的化学性质等变化。如果可假定各个电池系统分部独立于其它电池系统分部生成和传递热，则单个分部上的蒙特卡罗模拟可用于获得电池组中的分部之间的温度变化。如果独立不是明显的，则多个分部的模拟可根据某些实施例执行。
[0066]图5示出了用于获得和使用包括多个分部的电池组中的温度信息的示例性方法500的流程图。方法500可在502处开始。在504处，方法500可确定与电池分部相关联的分部电参数。电池分部可选自电池组中的多个分部。根据一些实施例，电参数可包括电压测量结果、电流测量结果、阻抗测量结果等。
[0067]在506处，可确定与分部相关联的热参数。可测量或计算热参数。例如，根据一些实施例，热参数可由与分部相关联的温度传感器确定。根据其它实施例，热参数可基于一个或多个参数计算。例如，此类参数可包括欧姆电阻、电流、空气流等。
[0068]在510处，方法500可基于分部的电参数和热参数来生成分部的估计电池特征。根据各种实施例，特征可包括充电状态、温度和/或端子电压。特征可适用于单个分部，可适用于多个分部，或可适用于电池组中的所有分部。
[0069]方法500可选地可以在512处确定电池组中的一个或多个分部的空间温度变化。换言之，方法500可确定电池组中的分部间的变化。例如，在空气冷却的电池系统中，分部的温度可基于离空气入口的距离变化。在其它实例中，电池组内的分部的定位或空间构造可导致不同分部之间的不均匀的温度分布。
[0070]在514处，寿命评定可至少部分地基于分部电参数和热参数生成。寿命评定可代表电池组的SOH和/或电池组内的一个或多个分部。SOH或寿命评定可以以一定数目的方式表示。例如，寿命评定可表示为代表电流储能容量相对于最大能量容量或电池组的百分t匕。此外，寿命评定可表示为分部的内电阻的增大。在某些实施例中，分部的内电阻与分部的储能容量之间可能存在反比关系。方法500可在516处终止。
[0071]图6示出了可用于模拟电池分部的热响应的两个电阻器-电容器电路600。电路600可包括电阻器-电容器电路610和电阻器-电容器电路620。电阻器-电容器电路610包括电阻器612和电容器614,且电阻器-电容器电路620包括电阻器622和电容器624。电容器614和624的电容值和电阻器612和622的电阻值可调节，以便使电路600的物理参数匹配和/或近似于被模拟的系统的物理响应。根据一些实施例，多个模拟可使用电容器614和624和电阻器612和622的不同值进行，以便调节电路600的响应。在某些实施例中，连续蒙特卡罗法可用于调节参数。
[0072]图7为示出在多种温度下示例性电池分部的电阻随时间的图表。电阻被表示为当前电阻与初始电阻的比率。根据图7所示的图表，以年示出了时间。各条线710，712，714，716和718代表不同的平均操作温度。较高的平均温度可导致随时间的较低的内部电阻(例如，线718)，而较低的平均温度可导致随时间的较高的内部电阻(例如，线710)。电池组或电池分部可在电池系统在温暖气候中操作时具有较高的平均温度，且可在电池系统在较冷的气候中操作时具有较低的平均温度。
[0073]根据一个实施例，图7中所示的随时间的温度变化可通过构造成控制电池系统的操作的各种方面的控制系统来考虑。温度数据可在一定时间内被收集到，且由控制系统使用，以便估计电池系统或电池分部的特征和/或参数。根据一些实施例，例如，温度数据可在包括多个充电和放电循环的一定时间周期内被收集到。根据一些实施例，温度数据可在电池或电池分部的整个寿命内被收集。
[0074]图8示出了用于实施本文公开的系统和方法的某些实施例的计算机系统800的框图。在某些实施例中，计算机系统800可为个人计算机系统、服务器计算机系统和/或适用于实施公开的系统和方法的其它类型的系统。在其它实施例中，计算机系统800可为任何便携式电子计算机系统或电子装置，例如，包括笔记本计算机、智能电话和/或平板计算机。
[0075]如图所示，计算机系统800除其它外可包括一个或多个处理器802、随机存取存储器(RAM) 804、通信接口 806、用户接口 808和/或非暂时性计算机可读储存介质810。处理器802、RAM804、通信接口 806、用户接口 808和计算机可读储存介质810可通过普通数据总线812通信地联接到彼此上。在一些实施例中，计算机系统800的各种构件可使用硬件、软件、固件和/或它们的任何组合实施。
[0076]用户接口 808可包括允许用户与计算机系统800交互的任何数目的装置。例如，用户接口 808可用于将交互界面显示给使用者，包括本文公开的任何可视界面。用户接口808可为与计算机系统800通信联接的单独的接口系统，或作为备选，可为整合系统，如用于笔记本计算机或其它类似装置的显示界面。在某些实施例中，用户接口 808可在触摸屏显示器上产生。用户接口 808还可包括任何数目的其它输入装置，例如，包括键盘、轨迹球和/或指针装置。
[0077]通信接口 806可为能够与通信地联接到计算机系统800上的其它计算机系统和/或其它设备(例如，远程网络设备)通信的任何接口。例如，通信接口 806可允许计算机系统800与其它计算机系统(例如，与外部数据库和/或因特网相关联的计算机系统)通信，允许了传输数据以及从此系统接收数据。通信接口 806除其它外还可包括调制解调器、以太网卡和/或使计算机系统800能够连接到数据库和网络如LAN、MAN、WAN和因特网上的任何其它适合的装置。
[0078]处理器802可包括一个或多个通用处理器、专用处理器、可编程序微处理器、微控制器、数字信号处理器、FPGA、其它可定制或可编程的处理装置，和/或能够实施本文公开的系统和方法的任何其它装置或装置的布置。
[0079]处理器802可构造成执行储存在非暂时性计算机可读储存介质810上的计算机可读指令。计算机可读储存介质810可按期望储存其它数据或信息。在一些实施例中，计算机可读指令可包括计算机可执行的功能模块。例如，计算机可读指令可包括构造成实施上文所述的系统和方法的所有或部分功能的一个或多个功能模块。特定的功能模块可包括在内，其对应于电池模型、热网络模型、电池寿命模型、单元电阻和热传递系数模型，电阻升高和电容降低模型等。
[0080]本文描述的系统和方法可独立于用来产生计算机可读指令的编程语言和/或在计算机系统800上操作上的任何操作系统来实施。例如，计算机可读指令可以以任何适合的编程语言写入，其实例包括但不限于C、C++、Visual C++和Visual Basic、Java、Perl或任何其它适合的编程语言。此外，计算机可读指令和/或功能模块可为单独的程序或模块的集合和/或较大的程序或程序模块的一部分内的程序模块的形式。由计算机系统800处理数据可响应于用户命令、前述处理的结果或由另一个处理机器产生的请求。将认识到的是，计算机系统800可使用任何适合的操作系统,例如,包括Unix、DOS、Android、Symbian、Windows、iOS、OSX、Linux 和 / 或类似的。
[0081]尽管已经出于清楚的目的详细地描述了前述内容，但将清楚的是，可在不脱离其原理的情况下制作出某些变化和改型。例如，在某些实施例中，充电状态传感器可构造成还结合允许测量内部电池区段电阻的特征。同样，电池控制系统可构造成结合单元平衡系统的某些特征和/或功能。同样，本文公开的实施例的某些特征可以以任何适合的构造或组合来构造和/或组合。此外，本文公开的某些系统和/或方法可在未包括在车辆中的电池系统(例如，备用电源电池系统等)中使用。将注意的是，存在实施本文所述的过程和设备两者的许多备选方式。因此，本实施例将认作是示范性而非限制性的，且本发明不限于本文给出的细节，而是可在所附权利要求的范围和等同物内改变。
[0082]已经参照各种实施例描述了前述说明书。然而，本领域的普通技术人员将认识到可在不脱离本公开内容的范围的情况制作的各种改型和变化。例如，各种操作步骤和用于执行操作步骤的构件可以以备选方式取决于特定应用或考虑与系统的操作相关联的任何数目的成本函数来实施。因此，任何一个或多个步骤可被删除、改变或与其它步骤组合。此夕卜，本公开内容将被看作是示范性的而非限制性的意义，且所有改型都旨在包括在其范围内。同样，上文参照各种实施例来描述了利益、其它优点和问题的解决方案。然而，利益、优点、问题的解决方案或可引起任何利益、优点或解决方案发生或变得更明显的任何元件不应被看作是关键的、必需的或基本的特征或元件。
[0083]如本文使用的用语"包括"和〃包含〃和其任何其它变型旨在涵盖非排他的包括，使得过程、方法、制品或包括元件列表的设备不仅包括那些元件，而且可包括未清楚地列出的其它元件，或此类过程、方法、系统、制品或设备固有的元件。
[0084]本领域的技术人员将认识到的是，可在不脱离本发明的基本原理的情况下制作出上述实施例的细节的许多改变。因此，将仅通过以下权利要求来确定本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用以获得和使用包括多个分部的电池组中的温度信息的系统，所述系统包括: 包括多个分部的电池组； 构造成确定与从所述多个分部中选择出的第一分部相关联的分部电参数的电测量系统； 构造成在所述电池组的多个充电和放电循环内确定和跟踪与所述第一分部相关联的热参数的热测量系统；以及 构造成至少部分地基于所述分部电参数和所述热参数来估计所述第一分部的特征的电池模型。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成基于所述电池组内的第二分部的定位和基于所述第一分部的估计的特征来估计所述第二分部的第二热参数。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成估计所述第一分部与所述第二分部之间的分部寿命变化。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池模型还构造成估计所述第一分部的单元电压极性响应。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热参数包括与所述电池组的多个充电和放电循环相关联的数据。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模型包括蒙特卡罗模拟。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述蒙特卡罗模拟包括具有多个样本的单个单元模型。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一分部的温度升高至少部分地在两个电阻器-电容器热网络模型上被模拟。
9.一种获得和使用包括多个分部的电池组中的温度信息的方法，所述方法包括: 确定与选自所述多个分部的第一分部相关联的分部电参数； 确定与所述第一分部相关联的热参数；以及 基于所述分部电参数和所述热参数来估计所述第一分部的特征。
10.一种计算机系统，包括: 处理器；以及 与所述处理器通信地联接的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储指令，所述指令在由所述处理器执行时引起所述处理器: 模拟构造成接收电参数输入、控制变量输入和噪音变量输入的电池模型，所述电池模型还构造成生成用于所述多个分部的至少一个分部的电池模型输出，所述电池模型输出包括端子电压、端子功率、温度和充电状态中的至少一者；以及 模拟电池寿命模型，其构造成接收所述电池模型输出，并且生成电池寿命模型输出，所述电池寿命模型输出包括所述至少一个分部的多个充电循环和放电循环上的容量变化、温度变化和电阻变化中的至少一者； 其中所述电池寿命模型输出包括对所述电池模型的输入。
【文档编号】H01M10/48GK103915659SQ201410007953
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2013年1月8日
【发明者】J.T.格林, S.因古瓦, R.S.拉巴, S.K.马哈简, R.雷巴 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司