用于電池狀態(tài)評估的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及用于評估電池系統(tǒng)的狀態(tài)的系統(tǒng)和方法，該狀態(tài)包括電池系統(tǒng)的充電 狀態(tài)("S0C")和/或健康狀態(tài)("S0H")。更具體來說但不是排他地，本文中公開的系統(tǒng)和方 法涉及出于控制和/或診斷的目的而利用自適應(yīng)電池模型來評估電池系統(tǒng)的狀態(tài)。
【背景技術(shù)】
[0002] 客運運載工具通常包括電氣電池，用于操作運載工具的電氣和傳動系統(tǒng)的特征 件。例如，運載工具通常包括12V鉛酸汽車電池，該12V鉛酸汽車電池配置成向運載工具 起動機(jī)系統(tǒng)(例如，起動機(jī)馬達(dá))、照明系統(tǒng)和/或點火系統(tǒng)供應(yīng)電能。在電動、燃料電池 ("FC"）和/或混合動力運載工具中，可以使用高電壓("HV"）電池系統(tǒng)(例如，360VHV電池 系統(tǒng)）給運載工具的電氣傳動系統(tǒng)部件(例如，電氣傳動馬達(dá)等等）供電。例如，可以使用運 載工具中包括的HV可再充電能量儲存系統(tǒng)("ESS")給運載工具的電氣傳動系統(tǒng)部件供電。
[0003] 監(jiān)測電池系統(tǒng)的狀態(tài)可以允許基于這些信息作出更加準(zhǔn)確的電池系統(tǒng)控制和/ 或管理決策，從而改進(jìn)電池總體性能。而且，準(zhǔn)確地了解電池系統(tǒng)的狀態(tài)可以允許改進(jìn)診斷 和/或預(yù)診斷方法以便識別出電池系統(tǒng)潛在的問題。然而，用于確定電池系統(tǒng)的狀態(tài)的常 規(guī)方法可能不夠準(zhǔn)確，從而基于這些狀態(tài)信息對電池系統(tǒng)的控制、管理和診斷決策造成不 利的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本文中公開的系統(tǒng)和方法可以提供用于更加準(zhǔn)確地確定和/或評估電池系統(tǒng)的 狀態(tài)，從而改進(jìn)電池系統(tǒng)控制、管理和診斷決策。在某些實施例中，本文中公開的系統(tǒng)和方 法可以利用自適應(yīng)模型來確定和/或評估電池系統(tǒng)的狀態(tài)。在某些實施例中，自適應(yīng)模型 可以允許正確地對電池端子上的電壓建模。所述模型可以利用電壓源和多RC電路，所述電 壓源和多RC電路設(shè)計成表示實際電池系統(tǒng)的開路電壓和/或阻抗?？梢岳靡环N狀態(tài)觀 測器配合評估與電池系統(tǒng)的模型相關(guān)的參數(shù)(例如，多RC電路模型中的電阻)，所述狀態(tài)觀 測器利用頻域監(jiān)測技術(shù)(例如，近似實時傅里葉轉(zhuǎn)換頻域監(jiān)測技術(shù))。在某些實施例中，參數(shù) 評估器可以包括龍伯格（Luenberger)觀測器。本文中公開的系統(tǒng)和方法可以進(jìn)一步采用 一種混合技術(shù)，所述混合技術(shù)在評估電池系統(tǒng)的狀態(tài)時利用基于Ah的S0C確定和基于開路 電壓的S0C確定。
[0005] 本文中公開的某些實施例可以允許更加高效地使用處理資源(例如，電池控制單 元)，從而允許對單個電池單元(例如，分別地）執(zhí)行狀態(tài)確定和/或評估。本文中公開的方 法的實施例可以提供更加準(zhǔn)確的并且可調(diào)節(jié)的狀態(tài)確定和電池系統(tǒng)建模。在某些實施例 中，電池系統(tǒng)模型可以縮放(例如，可以調(diào)節(jié)RC元件的數(shù)目和時間常數(shù)）成特定建模頻率范 圍。在一些實施例中，可以通過典型的驅(qū)動/操作循環(huán)持續(xù)時間來給定這個頻率范圍的下 端，并且可以通過采樣頻率來給定上端。
[0006] 在某些實施例中，一種用于確定電池系統(tǒng)的狀態(tài)(例如，S0C)的方法可以包括：從 電池系統(tǒng)的細(xì)分部分（subdivision)(例如，電池單元或電池組）接收電流測量信號。還可 以接收與細(xì)分部分系統(tǒng)的測量到的端子電壓和電池細(xì)分部分的建模端子電壓之間的差值 相關(guān)的差值信號。
[0007] 可以通過電池細(xì)分部分的模型來提供電池系統(tǒng)的建模端子電壓。在某些實施例 中，細(xì)分部分的模型可以包括多RC電路模型，該多RC電路模型包括多個成對的電阻器和電 容器。每對電阻器和電容器可以具有預(yù)定義的時間常數(shù)。而且，所述多個電阻器中的每一 個可以具有在某種程度上基于測量到的端子電壓與建模端子電壓之間的差值而評估的電 阻。在某些實施例中，可以使用狀態(tài)觀測器來評估電阻，該狀態(tài)觀測器在一些實施例中可以 包括龍伯格觀測器。
[0008] 可以至少部分地基于測量到的端子電壓與建模端子電壓之間的差值，向接收的電 流測量信號應(yīng)用校正，以便進(jìn)行S0C校正。可以基于校正后的電流測量信號來評估細(xì)分部 分的狀態(tài)。
[0009] 本發(fā)明還公開了如下技術(shù)方案。
[0010] 1. 一種確定電池系統(tǒng)的細(xì)分部分的狀態(tài)的方法，所述方法包括： 從所述細(xì)分部分接收電流測量信號； 接收與所述細(xì)分部分的測量到的開路電壓和從所述細(xì)分部分的模型產(chǎn)生的建模開路 電壓之間的差值相關(guān)的差值信號； 至少部分地基于所述差值信號向接收到的電流測量信號應(yīng)用校正，以產(chǎn)生校正后的電 流測量信號；以及 基于所述校正后的電流測量信號評估所述細(xì)分部分的狀態(tài)。
[0011] 2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述細(xì)分部分的所述狀態(tài)包括所述細(xì)分部分的 充電狀態(tài)。
[0012] 3.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述細(xì)分部分包括所述電池系統(tǒng)的電池單元。
[0013] 4.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述細(xì)分部分包括所述電池系統(tǒng)的電池組。
[0014] 5.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述細(xì)分部分的所述模型包括多RC電路模型， 所述多RC電路模型包括多個電阻器和多個電容器。
[0015] 6.根據(jù)方案5所述的方法，其中，所述多個電容器中的每一個具有與預(yù)定義的時 間常數(shù)相關(guān)的電容。
[0016] 7.根據(jù)方案5所述的方法，其中，所述多個電阻器中的每一個具有基于所述細(xì)分 部分的測量到的參數(shù)而評估的電阻。
[0017] 8.根據(jù)方案7所述的方法，其中，使用狀態(tài)觀測器來評估所述電阻，所述電阻是 所述狀態(tài)觀測器的狀態(tài)參數(shù)。
[0018] 9.根據(jù)方案8所述的方法，其中，所述狀態(tài)觀測器包括龍伯格觀測器。
[0019] 10.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述方法還包括：在應(yīng)用所述校正之前向所述 差值信號應(yīng)用近似實時傅里葉變換。
[0020] 11. 一種非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，包括多個指令，所述指令在被處理器執(zhí)行時， 使得所述處理器執(zhí)行確定電池系統(tǒng)的細(xì)分部分的狀態(tài)的方法，所述方法包括： 從所述細(xì)分部分接收電流測量信號； 接收與所述細(xì)分部分的測量到的開路電壓和從所述細(xì)分部分的模型產(chǎn)生的建模開路 電壓之間的差值相關(guān)的差值信號； 至少部分地基于所述差值信號向接收到的電流測量信號應(yīng)用校正，以產(chǎn)生校正后的電 流測量信號；以及 基于所述校正后的電流測量信號評估所述細(xì)分部分的狀態(tài)。
[0021] 12.根據(jù)方案11所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述細(xì)分部分的所述狀 態(tài)包括所述細(xì)分部分的充電狀態(tài)。
[0022] 13.根據(jù)方案11所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述細(xì)分部分包括所述 電池系統(tǒng)的電池單元。
[0023] 14.根據(jù)方案11所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述細(xì)分部分包括所述 電池系統(tǒng)的電池組。
[0024] 15.根據(jù)方案11所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述細(xì)分部分的所述模 型包括多RC電路模型，所述多RC電路模型包括多個電阻器和多個電容器。
[0025] 16.根據(jù)方案15所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述多個電容器中的每 一個具有與預(yù)定義的時間常數(shù)相關(guān)的電容。
[0026] 17.根據(jù)方案15所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述多個電阻器中的每 一個具有基于所述細(xì)分部分的測量到的參數(shù)而評估的電阻。
[0027] 18.根據(jù)方案17所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，使用狀態(tài)觀測器來評估 所述電阻，所述電阻是所述狀態(tài)觀測器的狀態(tài)參數(shù)。
[0028] 19.根據(jù)方案18所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述狀態(tài)觀測器包括龍 伯格觀測器。
[0029] 20.根據(jù)方案11所述的非暫時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，指令進(jìn)一步配置成使得 所述處理器在應(yīng)用所述校正之前向所述差值信號應(yīng)用近似實時傅里葉變換。
【附圖說明】
[0030] 將說明本公開的非限制性并且非窮盡的實施例，包括