基于频率的电池模型参数估计制造技术

本发明专利技术涉及基于频率的电池模型参数估计，公开了一种混合动力传动系统，所述混合动力系统包括电池和至少一个控制器。所述至少一个控制器被配置为在系统的运转期间使用过滤的电池电压信号和电流输入信号来确定瞬时电池功率限制。所述至少一个控制器还被配置为分离测量的电池电压的中高频动态特性。在特定示例中，使用低通滤波器或高通滤波器来实现过滤处理。所述至少一个控制器还被配置为关联中高频负载以估计电池参数，并且，在一示例中，使用扩展的卡尔曼滤波来确定电池动态特性。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及电池管理技术，其中，所述电池管理技术能够估计形成电池模型的组 件的参数，以用于提供对相关电池的控制。
技术介绍
混合动力电动车辆（HEV)利用内燃发动机与电动马达的组合来提供动力。与仅具 有内燃发动机的车辆相比，这种配置提高了燃料经济性。提高中的燃料经济性的一种 方法是在发动机低效运转且其他方面也不需要发动机驱动车辆的期间将发动机关闭。在这 些情况下，电动马达被用于提供驱动车辆所需要的所有动力。当驾驶员动力需求增加以至 于电动马达不再能够提供足够的动力以满足所述需求时，或者，在诸如电池荷电状态（SOC) 下降到特定水平之下的其他情况下，应起动发动机。
技术实现思路
一种车辆包括：电池包；至少一个控制器，被编程为：响应于基于电池包端电压的 参数值对电池包进行操作。电池包端电压具有比阈值大的频率成分或比阈值小的频率成 分。所述参数值指示（i)基于具有比阈值小的频率成分的端电压的电池包内电阻和（ii) 基于具有比阈值大的频率成分的端电压的电池包内阻抗。 提出一种基于电池端电压数据来控制电池包的电池管理方法。所述方法可响应 于，基于具有比阈值频率小的频率成分的端电压数据、指示电池包内电阻的参数值，来控制 电池包的操作。所述方法可响应于，基于具有比阈值频率大的频率成分的端电压数据、指示 电池包内阻抗的参数值，来控制电池包的操作。 或者说，根据本专利技术，一种电池管理方法包括：响应于，基于具有比阈值频率小的 频率成分的电池包端电压数据、指示电池包内电阻的参数值，来控制电池包的操作；响应 于，基于具有比阈值频率大的频率成分的电池包端电压数据、指示电池包内阻抗的参数值， 来控制电池包的操作。 根据本专利技术的一个实施例，所述内电阻可为电池包的活性电解质电阻。 根据本专利技术的一个实施例，所述内阻抗可包括电池包的充电电容和活性电荷转移 电阻。 根据本专利技术的一个实施例，所述阈值频率可基于电池包的电化学特性。 根据本专利技术的一个实施例，所述方法还可包括：应用频率选择滤波器以获得以下 项中的一个：（i)具有比阈值频率大的频率成分的电池包端电压数据或（ii)具有比阈值频 率小的频率成分的电池包端电压数据。 根据本专利技术的一个实施例，所述方法还可包括：基于电池包的输入电压与（a)具 有比阈值频率大的频率成分的电池包端电压数据或（b)具有比阈值频率小的频率成分的 电池包端电压数据中的一个之差，来产生（i)具有比阈值频率大的频率成分的电池包端电 压数据和（ii)具有比阈值频率小的频率成分的电池包端电压数据中的另一个。 根据本专利技术的一个实施例，所述方法还可包括：基于所述参数值输出在预定时间 段期间可用的最大放电功率，或者，基于所述参数值输出在预定时间段期间可用的最大充 电功率。 一种混合动力传动系统包括电池和至少一个控制器，其中，所述至少一个控制器 实现对电池包的建模。所述至少一个控制器将电池包端电压数据过滤为具有比阈值大的频 率的高频成分和具有比阈值小的频率的低频成分。所述至少一个控制器响应于预测的电池 可用功率来控制电池包的操作，其中，从基于低频成分、指示电池包内电阻的参数值和基于 高频成分、指示电池包内阻抗的参数值来得出预测的电池可用功率。 或者说，根据本专利技术，一种混合动力传动系统包括：电池包，具有一个或更多个电 池单元；至少一个控制器，被编成为：实现对电池包的建模；将电池包端电压数据过滤为具 有比阈值大的频率的高频成分和具有比阈值小的频率的低频成分；响应于预测的电池可用 功率来控制电池包的操作，其中，从（i)基于低频成分、指示电池包内电阻的参数值和（ii) 基于高频成分、指示电池包内阻抗的参数值来得出所述预测的电池可用功率。 根据本专利技术的一个实施例，所述内电阻可为活性电解质。 根据本专利技术的一个实施例，所述内阻抗可包括电容和活性电荷转移电阻。 根据本专利技术的一个实施例，所述预测的电池可用功率可包括在预定时间段期间可 用的最大放大功率。【附图说明】 图1是混合动力电动车辆的示意图，其示出了典型的动力传动系与能量储存组 件； 图2是电池的等效电路模型的示意图； 图3是示出根据实施例的用于描述电池的电化学阻抗谱奈奎斯特（Nyquist)曲线 的曲线图； 图4A至图4C是根据实施例的用于对测量的电池响应进行信号处理的滤波器的示 意图； 图5是根据实施例的用于确定在电池管理方法中使用的一个或更多个电池参数 的算法的流程图； 图6是示出根据实施例的在等效电路模型中的电池模型参数估计结果的比较的 曲线图。【具体实施方式】 在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，其他 实施例可采用各种和替代形式。附图无需按比例绘制；可放大或最小化一些特征以示出特 定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不会被解释为具有限制性，而仅仅作 为用于教导本领域技术人员以多种形式实施实施例的代表性基础。本领域普通技术人员将 理解的是，参照任一附图示出并描述的各种特征可与在一个或更多个其他附图中示出的特 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，可期望将与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改用于特定应用 或实现。 本公开的实施例总体上提供了多个电路或其他电装置。当提及所述电路和其他 电装置以及由它们中的每一个提供的功能时，都不意在受限于仅涵盖在此示出和描述的内 容。虽然特定标号可被分配给公开的各种电路或其他电装置，但是这样的标号不意在限制 所述电路和其他电装置的操作范围。可基于所期望的特定类型的电实现方案，按照任何方 式将所述电路和其他电装置彼此组合和/或分离。应该认识到，在此公开的任何电路或 其他电装置可包括任意数量的微处理器、集成电路、存储装置（例如，闪存、随机存取存储 器（RAM)、只读存储器（ROM)、电可编程只读存储器（EPROM)，电可擦除可编程只读存储器 (EEPR0M)或上述项的其他适当的变型）和软件，它们彼此协作以执行在此公开的操作。此 外，任意一个或更多个电子装置可被配置为运行在非暂时性计算机可读介质中包含的计算 机程序，其中，计算机程序被编写为用于执行公开的任意数量的功能。 HEV电池系统可实现电池管理策略，其中，所述电池管理策略估计描述电池和/或 一个或更多个电池单元的当前操作状况的值。电池包和/或一个或更多个单元的操作状况 包括：电池荷电状态、功率衰减、容量衰减和瞬时可用功率。电池管理策略能够在电池包的 整个使用期，随着电池单元老化对值进行估计。对一些参数的精确估计可提高性能和鲁棒 性，并可最终延长电池包的有效使用期。对于在此描述的电池系统，可按照下面的讨论来实 现对特定电池包和/或电池单元的参数的估计。 图1示出典型的混合动力电动车辆。典型的混合动力电动车辆2可包括被机械 连接到混合动力传动装置6的一个或更多个电动马达4。此外，混合动力传动装置6被机 械连接到发动机8。混合动力传动装置6还被机械连接到驱动轴10,其中，驱动轴10被机 械连接到车轮12。在另一个未在图例中示出的实施例中，混合动力传动装置可为非可选式 (non-selectable)的齿轮传动装置，其中，所述非可选式的齿轮传动装置可包括至少一个 电机。当发动机8被启动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆，包括：电池包；至少一个控制器，被编程为：响应于以下项来控制电池包的操作：(i)基于具有比阈值频率小的频率成分的电池包端电压数据、指示电池包内电阻的参数值，以及(ii)基于具有比阈值频率大的频率成分的电池包端电压数据、指示电池包内阻抗的参数值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李泰京，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US