用于估计车辆中的电池单体的操作参数的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于估计车辆的电动推进系统中的电池单元的电池单体的操作参数的方法(100)，该操作参数指示电池单体的容量和阻抗中的一个，该方法包括：选择(110)电池单元中的至少一个电池单体，用于确定电池单体的操作参数；提供(120)一组充电状态(SOC)估计器，每个SOC估计器在给定时间段内具有所选择的操作参数值；以及使用(130)该组SOC估计器通过执行电压误差最小化来确定电池单体的操作参数的值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计车辆中的电池单体的操作参数的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于估计包括在车辆的电动推进系统中的电池单元的电池单体的操作参数的方法。
[0002]本专利技术可以应用于任何类型的混合动力车辆或电动车辆，诸如部分或完全电动车辆。尽管本专利技术将针对电动公交车进行描述，但是本专利技术不限于这种特定车辆，而是也可以用于其他混合动力或电动车辆，诸如电动卡车、电动建筑装备和电动汽车。本专利技术还可以应用于任何其他类型的电动车辆，诸如电动建筑装备、电动作业机械，例如轮式装载机、铰接式运输机、自卸卡车、挖掘机和挖掘装载机等。

技术介绍

[0003]电池正成为为车辆提供推进的更常见的功率源。这种电池通常是可充电电池，并且通常包括多个电池单体，这些电池单体可以串联或并联连接，从而形成用于车辆的完整电池组。通常，电池组包括多个电池单体。电池组的质量部分地取决于每个电池单体的质量，从而设置电池单体的生产质量方面的严格要求。然而，尽管具有高质量，电池单体仍然可能具有稍微不同的容量，并且还可能由于例如每个电池单体的不同操作温度而不同地老化。
[0004]为了确定充电状态(SOC)并提供串联单体的可配置电池组的容量估计，可以使用关于电池单体电压和电池组电流的平均值的数据。这些估计通常假设所有电池单体的电化学特性大致相同。然而，电池单体的SOC水平最终会偏离，从而导致不均匀的充电状态分布，这限制电池组的操作性能。此外，当由于老化和电池单体的不同电化学特性而在电池单体之间存在差别时，平均电池单体电压的变化可能不能以准确的方式表示每个单体的容量。此外，电池组组件的总容量通常受到具有最低容量的单个电池单体的限制。
[0005]而且，电池的SOC水平和其他操作条件通常使用电池组的一个或几个电池单体的模型来估计。常见类型的电池模型包括等效电路模型，通过该等效电路模型可以获得电池模型的电流
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电压特性。算法与模型一起使用，并且通常需要与电池相关的输入，例如电池的电池单体的容量和阻抗。然而，这种输入通常随着电池老化而改变，这使得估计更加复杂。另外，重要的是算法的输入是准确的，以便避免例如充电状态的不精确估计。
[0006]进一步，在混合动力车辆或电动车辆中，通常需要对针对各种操作条件的电池特性具有足够好的了解。因此，越来越需要在这种车辆中提供车载容量估计。
[0007]作为示例，电池单体的容量可以通过使用车辆空闲或操作时间期间的开路电压和SOC相关性的基于电压的估计方法来估计。在Farmann,A等人的“Critical review of on
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board capacity estimation techniques for lithium
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ion batteries in electric and hybrid electric vehicles(对电动和混合动力车辆中锂离子电池的车载容量估计技术的评论)”Journal of Power Sources 281(2015):114
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130中描述了用于电池单体的容量估计的可能方法的一些示例。然而，由于复杂的算法，用于估计电池单体的容量的可用方法中的至少一些需要较长的计算时间。
[0008]因此，期望的是提供一种用于有效估计操作参数(诸如电池单体的容量)的方法。特别地，期望的是提供一种用于估计车辆的操作期间的电池单体的操作参数的方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种用于估计操作参数(诸如包括在车辆的电动推进系统中的电池单元的电池单体的容量或阻抗)的改进方法。该目的至少部分通过根据权利要求1的方法来实现。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于估计车辆的电动推进系统中的电池单元的电池单体的操作参数的方法。操作参数指示电池单体的容量和阻抗中的一个。该方法包括以下步骤：选择电池单元中的至少一个电池单体，以确定电池单体的操作参数；提供一组充电状态(SOC)估计器，每个SOC估计器在给定时间段内具有所选择的操作参数值；以及使用该组SOC估计器通过执行电压误差最小化来确定电池单体的操作参数的值。
[0011]通过根据示例实施例的方法的步骤，可以提供用于估计操作参数(诸如车辆中的电池单元的电池单体的容量)的一种精确且计算有效的方法，特别地通过使用一组SOC估计器来确定操作参数的值(例如容量值)。换句话说，本专利技术基于这样的认识，即更准确地估计电池单体的操作参数值通过在具有不同容量设置的一些时间段内利用一组SOC估计器是可能的。因此，根据示例实施例的方法基于更正确的单体模型参数值来提供更好的SOC估计。
[0012]应当注意的是，本文提及的示例实施例和示例优点通常是在操作参数指电池单体的容量时描述的。精确的容量估计允许准确的行驶里程预测和车辆中电池的最大能量存储容量的精确计算。同时，准确的容量估计可以充当电池健康状态和剩余使用寿命估计的指示符。至少部分地由于寿命和健康状态之间的、电池单体的容量和健康状态之间的相关性，例如电池单体的容量随着年龄而降低。
[0013]然而，还可能的是在操作参数指的是电池单元的电池单体的阻抗时执行该方法。因此，本文提及的示例优点适用于当操作参数指的是电池单元的电池单体的容量和电池单体的阻抗两者时。
[0014]该方法的示例实施例对于在电动推进系统的正常操作期间估计电池单元的电池单体的容量特别有用。作为示例，根据示例实施例的方法可以用作电池单元管理系统的集成部分。因此，电池单元的一个或多个电池单体的容量可以在车辆上(或在线)加以估计，并且通常在车辆的操作期间加以估计。
[0015]换句话说，操作参数例如可以是电池单体容量参数或电池单体的阻抗(例如电阻或电容)。根据一个示例实施例，操作参数可以是电池单体的容量。根据另一示例实施例，操作参数可以是电池单体的阻抗。
[0016]在估计电池单体的容量的情况下，术语“容量”指的是一种度量，通常以由所选择的电池单体存储的电荷的安培小时(Ah)为单位。电池容量代表在某些给定条件下可以从电池单体中提取的最大量的能量。然而，电池单体的实际能量存储能力可能与“标称”额定容量相差很大，因为电池单体容量取决于电池的年龄和过去历史、电池的充电或放电方式以及温度。
[0017]作为示例，容量值是通过诸如标称电池单体容量的基础值获得的归一化容量值。容量值也可以是无量纲的相对容量值。
[0018]在估计电池单体的阻抗的情况下，操作参数可以是电池的电池单体的等效电路模型的参数。例如，这样的操作参数可以是内部电阻R0，或者等效电路模型的RC电路的电阻部分R1或电容C1。
[0019]根据一个示例实施例，使用该组SOC估计器通过执行电压误差最小化来确定电池单体的操作参数值的步骤包括执行曲线拟合的步骤。使用“曲线拟合”以便找到电压误差的最小值，并且然后找到电池单体的操作参数的值，例如电池单体的容量值。曲线拟合的一个优点是，该方法可以用该组中的较少量的SOC估计器来执行。作为示例，SOC估本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于估计车辆的电动推进系统中的电池单元的电池单体的操作参数(Q*)的方法(100)，所述操作参数指示所述电池单体的容量和阻抗中的一个，其中所述方法包括以下步骤：
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选择(110)所述电池单元中的至少一个电池单体，以确定所述电池单体的操作参数；
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提供(120)一组充电状态(SOC)估计器，每个SOC估计器在给定时间段内具有所选择的操作参数值；以及
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使用(130)所述一组SOC估计器通过执行电压误差最小化来确定所述电池单体的所述操作参数的值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述一组SOC估计器通过电压误差最小化来确定所述电池单体的操作参数的值的步骤包括执行曲线拟合的步骤。3.根据权利要求2所述的方法，其中，执行曲线拟合的步骤对应于多项式拟合。4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述电池单体的所述操作参数的值的步骤包括识别最小化所述多项式的操作参数的值的步骤。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述电池的所述操作参数的值对应于最小化所述电压误差的一些残差的SOC估计器。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述电压误差的残差是所述电压误差的均方根误差或L1范数。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过使用卡尔曼滤波来生成所述一组SOC估计器中的SOC估计器。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：通过使用滤波算法来降低所述操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃斯特班，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：