用于可再充电电池的方向容量估计的系统和方法技术方案

一种电池系统包括联接到电气系统的电池。电池系统还包括电联接到电池的电池控制模块。电池控制模块使用电池的实际容量和候选容量对初始充电状态执行并联电流积分过程。另外，电池控制模块执行电池的估计充电状态与并联电流积分过程的结果之间的方向比较。此外，电池控制模块至少部分地基于估计的电池充电状态与并联电流积分过程的结果之间的方向比较来确定估计充电状态的有效性。

A System and Method for Estimating Directional Capacity of Rechargeable Batteries

A battery system includes a battery connected to an electrical system. The battery system also includes a battery control module electrically connected to the battery. The battery control module uses the actual capacity and candidate capacity of the battery to perform the parallel current integration process for the initial charging state. In addition, the battery control module performs the direction comparison between the estimated charging state of the battery and the results of the parallel current integration process. In addition, the battery control module determines the validity of the estimation of the charging state based at least in part on the direction comparison between the estimated battery charging state and the results of the shunt current integration process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可再充电电池的方向容量估计的系统和方法
技术介绍
本公开总体上涉及电池和电池模块的领域。具体来说，本公开涉及估计和验证可再充电电池的实时参数。本节旨在向读者介绍可能涉及下述的本公开的各个方面的该领域中的各个方面。据信，此论述有助于为读者提供背景信息，以便于更好地理解本专利技术的各个方面。因此，应理解，这些表述应当从这个角度来阅读，而不是作为对现有技术的承认。使用一个或多个电池系统来为车辆提供全部或一部分动力的车辆能够称为xEV，其中术语“xEV”在本文中被定义成包括所有以下车辆或者其任何变型或组合,其将电力用作其车辆动力的全部或一部分。例如，xEV包括使用电力作为全部动力的电动车辆(EV)。如本领域中的技术人员应了解，也被视作xEV的混合动力电动车辆(HEV)将内燃机推进系统与电池供能的电动推进系统，例如48伏(V)或130V系统相组合。术语HEV可以包括混合动力电动车辆的任何变型。例如，全混合动力系统(FHEV)可以使用一个或多个电动机、仅使用内燃机，或者使用这两者向车辆提供动力和其他电力。相比之下，轻度混合动力系统(HMEV)在车辆怠速时停用内燃机，并且使用电池系统来持续向空气调节单元、无线电或者其他电子设备供电，以及在需要推进时重新起动发动机。轻度混合动力系统还可以应用一定程度的动力辅助，例如在加速期间，以作为对内燃机的补充。轻度混合动力通常在96V到130V，并且通过皮带或曲柄集成式起动器发电机回收制动能量。此外，微型混合动力电动车辆(mHEV)还使用类似于轻度混合动力的“启-停”系统，但微型混合动力系统可以或者向内燃机提供或不提供动力辅助，并且在60V以下的的电压下操作。为了本论述的目的，应认识到，mHEV通常在技术上不使用直接提供到曲轴或变速器的电力作为车辆的任何部分的动力，但是mHEV仍然可以视作xEV，因为它在车辆怠速(其中内燃机停用)时的确使用电力来作为对车辆动力需求的补充，并且通过集成式起动器发电机来回收制动能量。此外，插电式电动车辆(PEV)是能够从外部电源，例如壁式插座充电的任何车辆，并且储存在可再充电电池组中的能量驱动或者帮助驱动车轮。PEV是EV的一个子类，包括全电动或电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)以及混合动力电动车辆和传统内燃机车辆的改装型电动车辆。相对于仅使用内燃机和传统电动系统(通常是由铅酸电池模块供能的12V系统)的更传统的气动车辆而言，上述xEV可提供若干优势。例如，相对于传统内燃车辆，xEV可以产生更少的不良排放产物，并且可以呈现更高的燃料效率，并且在一些情况下，此类xEV可以完全消除汽油的使用，如同特定类型的EV或PEV一样。随着技术的不断发展，需要为这种车辆的电池模块提供改进的状态指示器。例如，xEV使用的电力可以由可再充电电池提供。在可再充电电池工作时，可能难以准确地描绘可再充电电池的充电状态或容量。本公开一般涉及在可再充电电池和/或xEV的工作期间估计和验证可再充电电池的实时参数。
技术实现思路
下文概述了本文中所公开的特定实施例。应了解，这些方面仅向读者提供关于这些特定实施例的概述，并且这些方面并不旨在限制本专利技术的范围。实际上，本公开可以包括下文未描述的多个方面。本公开涉及一种电池系统，其包括联接到电气系统的电池。电池系统还包括电联接到电池的电池控制模块。电池控制模块使用电池的实际容量和候选容量对初始充电状态执行并联电流积分过程。另外，电池控制模块执行电池的估计充电状态与并联电流积分过程的结果之间的方向比较。此外，电池控制模块至少部分地基于电池的估计充电状态与并联电流积分过程的结果之间的方向比较来确定估计充电状态的有效性。本公开还涉及一种验证联接到电气系统的可再充电电池的容量估计的方法。该方法包括使用可再充电电池的实际容量和可再充电电池的候选容量，经由可再充电电池的电池控制模块对初始充电状态执行并联电流积分过程。另外，该方法包括通过电池控制模块将可再充电电池的估计充电状态与并联电流集成过程的结果进行方向比较。此外，该方法包括通过电池控制模块至少部分地基于估计充电状态与并联电流积分过程的结果之间的方向比较来确定估计充电状态的有效性。本公开还涉及一种用于车辆的能量存储部件。能量存储部件包括壳体、第一端子和第二端子、以及设置在壳体中的可再充电电池。可再充电电池联接到第一端子和第二端子。能量存储部件还包括电池控制模块，其确定确定能量存储部件的估计容量的方法的结果的有效性。电池控制模块通过使用能量存储部件的实际容量和能量存储部件的候选容量对初始充电状态执行并联电流积分过程来确定有效性。另外，电池控制模块通过将能量存储部件的估计充电状态与并联电流积分过程的结果进行方向比较来确定有效性。附图说明通过阅读以下详细描述并参考附图，可以更好地理解本公开的各个方面，其中：图1是根据本方法的一个实施例的具有贡献车辆全部或部分电力的电池系统的车辆(xEV)的透视图；图2是根据本方法的一个实施例的混合动力电动车辆(HEV)形式的图1的xEV的剖面示意图；图3是根据本方法的一个实施例的图1的xEV的电池系统的示意图；图4是根据本方法的一个实施例的图1的xEV的能量存储部件的1-RC等效电路模型；图5是根据本方法的一个实施例的图1的xEV的能量存储部件的开路电压(OCV)和充电状态(SOC)之间关系的图表；图6A和6B是描述根据本方法的实施例的用于计算能量存储部件参数和确定能量存储部件的参数收敛性的方法的过程流程图；图7A和7B是根据本方法的一个实施例的用于存储使用图6A和6B的过程流程图计算的数据的环形缓冲器；图8A和8B是描述根据本方法的一个实施例的使用两个线性回归模型计算能量存储部件的容量的方法的过程流程图；图9A和9B是描述根据本方法的一个实施例的使用两个弛豫开路电压测量和库仑计数来计算能量存储部件的容量的方法的过程流程图；图10是描述根据一实施例的用于对能量存储部件的容量估计进行方向验证的方法的过程流程图；以及图11是根据一实施例来描绘图10的过程流程图的实施例的图表。具体实施方式下文将描述一个或多个具体实施例。为简要描述这些实施例，本说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。应了解到，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施方式的决定，以实现开发人员的具体目标，例如符合系统相关和业务相关的约束条件，这些约束条件可能会随实施方式的不同而有所不同。此外，应了解到，此类开发工作可能较为复杂并且耗时，但是尽管如此，这也应当是受益于本专利技术的普通技术人员在设计、制作和制造中的常规任务。本文描述的电池系统可用于向各种类型的电动车辆(xEV)和其他高压能量存储/消耗应用(例如，电网电力存储系统)提供电力。这种电池系统可以包括一个或多个电池模块，每个电池模块具有多个电池单元(例如，锂离子(Li-ion)电化学电池)，其布置并电互连以提供对电力有用的特定电压和/或电流，例如，xEV的一个或多个组件。作为另一个例子，根据本实施例的电池模块可以与固定电力系统(例如，非汽车系统)结合或提供电力。基于优于传统燃气动力车辆的优点，通常生产传统气动车辆的制造商可能希望在其车辆生产线内使用改进的车辆技术(例如，再生制动技术)。通常，这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池系统，其包括：电池，配置为联接到电气系统；和电池控制模块，配置为电联接到所述电池，其中所述电池控制模块配置为：使用电池的实际容量和候选容量对初始充电状态执行并联电流积分过程；在估计电池充电状态和并联电流积分过程的结果之间进行方向比较；以及至少部分地基于所述电池的估计充电状态与并联电流积分过程的结果之间的方向比较来确定估计充电状态的有效性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.19 US 15/048,8531.一种电池系统，其包括：电池，配置为联接到电气系统；和电池控制模块，配置为电联接到所述电池，其中所述电池控制模块配置为：使用电池的实际容量和候选容量对初始充电状态执行并联电流积分过程；在估计电池充电状态和并联电流积分过程的结果之间进行方向比较；以及至少部分地基于所述电池的估计充电状态与并联电流积分过程的结果之间的方向比较来确定估计充电状态的有效性。2.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述并联电流积分过程包括使用所述电池的实际容量的所述初始充电状态的电流积分和使用比所述实际容量少百分之五的电池的候选容量的所述初始充电状态的电流积分。3.根据权利要求2所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为响应于确定在超过两个月内未接收到所述电池的有效容量估计值而执行所述并联电流积分过程。4.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为响应于超过10％变化的容量变化的指示来执行所述并联电流积分过程。5.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为使用卡尔曼滤波器方法、开路电压至充电状态查找表或两者来计算所述电池的估计充电状态。6.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为在所述初始充电状态下开始所述并联电流积分过程，并且所述电池控制模块配置为在一段足以使充电摆动状态超过20％的时间内执行所述并联电流积分过程。7.如权利要求6所述的电池系统，其中所述初始充电状态由所述电池控制模块使用开路电压测量值和开路电压至充电状态查找表来计算。8.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为响应于在所述电池控制模块获得估计充电状态时接收落入所述并联电流积分的值内的估计充电状态的值来验证所述估计充电状态。9.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池控制模块被配置为响应于所述估计充电状态大于实际容量的并联电流积分的结果，以及候选容量的并联电流积分的结果小于实际容量的并联电流积分的结果，将随后的估计充电状态与并联电流积分过程的结果进行比较。10.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为重复有效性确定，直到所述估计充电状态的值落入所述并联电流积分过程的结果内。11.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为当所述电池控制模块验证所述估计充电状态时更新所述实际容量。12.根据权利要求11所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为通过在计算所述估计充电状态时计算有效容量估计来更新所述实际容量。13.一种验证配置为联...

【专利技术属性】
技术研发人员：帖木儿·L·阿里耶夫，克里斯汀·库珀，郭庆之，
申请(专利权)人：江森自控科技公司，江森自控先进能源动力系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US