用于可再充电电池容量的实时估计的系统和方法技术方案

一种电池系统包括耦接到电气系统的电池。电池系统还包括电耦接到电池的电池控制模块。电池控制模块监测电池的至少一个监测参数，且电池控制模块使用基于至少一个等效电路模型、至少一个监测参数和卡尔曼滤波器的两个线性回归模型，递归地计算电池的第一容量估计值。递归地计算电池的第一容量估计值。递归地计算电池的第一容量估计值。

【技术实现步骤摘要】
用于可再充电电池容量的实时估计的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2016年8月2日、国际申请号为PCT/US2016/045084、国家申请号为201680082627.3、专利技术名称为“用于可再充电电池容量的实时估计的系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本公开总体上涉及电池和电池模块的领域。具体来说，本公开涉及估计可再充电电池的实时容量。

技术介绍

[0003]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本领域中的各个方面。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。
[0004]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被称为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继续向空气调节单元、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)也使用类似于轻度混合动力的“启
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停”系统，但微型混合动力系统可以向内燃机提供动力辅助或不提供动力辅助，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传动系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。
[0005]相对于仅使用内燃机和传统电力系统(通常是由铅酸电池供能的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可以完全不使用汽油，如同某些类型的EV或PEV一样。
[0006]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。本公开总体涉及估计在可再充电电池和/或xEV的工作期间可再充电电池的实时参数。

技术实现思路

[0007]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公开的范围。实际上，本公开可以涵盖下文未描述的多个方面。
[0008]本公开涉及一种电池系统，其包括耦接到电气系统的电池。电池系统还包括电耦接到电池的电池控制模块。电池控制模块监测电池的至少一个监测参数，且电池控制模块使用两个线性回归模型递归地计算所述电池的第一容量估计值。两个线性回归模型基于至少一个等效电路模型、至少一个监测参数和卡尔曼滤波器。
[0009]本公开还涉及一种确定耦接到电气系统的可再充电电池的实时容量的方法。该方法包括通过耦接到可再充电电池的一个或多个传感器，利用电池控制模块监测电池工作期间可再充电电池的至少一个监测参数。该方法还包括使用两个线性回归模型，通过电池控制模块递归地计算可再充电电池的第一实时容量。两个线性回归模型基于至少一个等效电路模型、至少一个监测参数和卡尔曼滤波器。
[0010]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。可再充电电池耦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，其监测所述能量存储部件的至少一个监测参数。电池控制模块还使用基于至少一个等效电路模型、至少一个监测参数和卡尔曼滤波器的两个线性回归模型，递归地计算能量储存部件的第一容量估计值。另外，电池控制模块至少部分地基于能量存储部件的两个弛豫开路电压测量值和能量存储部件的库仑计数，递归地计算能量存储部件的第二容量估计值。
附图说明
[0011]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：
[0012]图1是根据本方法的一个实施例的具有对车辆全部或部分电力作出贡献的电池系统的车辆(xEV)的立体图；
[0013]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；
[0014]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；
[0015]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
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RC等效电路模型；
[0016]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；
[0017]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；
[0018]图7A和7B是根据本方法的一个实施例的用于存储数据的环形缓冲器，该数据是使用图6A和6B的过程流程图计算出的；
[0019]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；
[0020]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值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；
[0021]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
[0022]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
[0023]下文将描述一个或多个具体实施例。为提供对这些实施例的简要描述，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，必须做出许多专门针对实施方式的决策，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，这些约本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池系统，其包括：电池，配置为耦接到电气系统；和电池控制模块，配置为电耦接到所述电池，其中所述电池控制模块配置为：监测所述电池的至少一个监测参数；和使用基于至少一个等效电路模型、所述至少一个监测参数和卡尔曼滤波器的两个线性回归模型，递归地计算所述电池的第一容量估计值。2.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述两个线性回归模型中的第一线性回归模型配置为计算所述电池的充电状态估计值，其中所述两个线性回归模型中的第二线性回归模型配置为至少部分地基于所述充电状态估计值来计算所述第一容量估计值。3.根据权利要求2所述的电池系统，其中基于所述电池的估计开路电压，通过开路电压
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充电状态查找表来计算所述第一线性回归模型的所述充电状态估计值。4.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述电池的至少一个监测参数包括端子电压、电流、温度或其任意组合。5.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述等效电路模型包括所述电池的1
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RC等效电路模型。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使用所述电池的两个弛豫开路电压测量值和所述电池的库仑计数来递归地计算所述电池的第二容量估计值。7.根据权利要求6所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为在所述电池超过一小时不活动之后接收所述两个弛豫开路电压测量值。8.根据权利要求6所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为相隔5小时内接收所述两个弛豫开路电压测量值。9.根据权利要求6所述的电池系统，其中所述电池控制模块配置为基于所述两个弛豫开路电压测量值计算两个弛豫充电状态值，其中所述第二容量估计值至少部分地基于所述两个弛豫充电状态值。10.根据权利要求1所述的电池系统，其中所述第一容量估计值存储在环形缓冲器中，并且所述电池控制模块配置为至少部分地基于在所述环形缓冲器的时间上较早的位置中存储的所述第一容量估计值的先前值来确定所述第一容量估计值的收敛。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被配置为对所述电池的所述至少一个监测参数使用比例因子，以能够在定点微处理器上递归计算所述电池的第一容量估计值。12.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测试所述电池的第一容量估计值的收敛。13.一种确定配置为耦接到电气系统的可再充电电池的实时容量的方法，其包括：通过耦接到所述可再充电电池的一个或多个传感器，利用电池控制模块监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆之，克里斯汀，
申请(专利权)人：柯锐世先进解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：