用于在电化学系统中对扩散建模的方法和装置制造方法及图纸

用于在电化学系统中对扩散建模的方法和装置。一种在电化学电池（例如，结合机动车使用的电池）中确定扩散电压的方法包括：估算在前扩散电压，采用基于扩散电路模型和在前扩散电压的等式来计算新扩散电压，以及将在前扩散电压设置成等于新扩散电压。接着，计算新扩散电压的步骤可被重复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机动车领域，更确切地，涉及用于电化学系统中对扩散建模的 方法和装置，例如与机动车结合使用的电池系统。技术背景电池在机动车中得至'j广泛使用。例如，出于对节约燃料和减少车辆排放的期望，已开发出带有复杂电池系统的混合电动车(HEVS)。HEV有几种不同的，。并行HEV同时采用内燃机(ICE)和电动机驱动 车辆，而串行HEV采用电动机驱动车辆并采用ICE发电和驱动电动机。第三种 HEV，被称作"启动/停止"HEV，其中ICE驱动车辆且当^fi静止时采用电子 系统操作 。当ffi开始移动时所述ICE重启。所有类型的HEV的共同点是电池，当电池向 或车用部#$1供能量时经 历各种充电和放电循环。知道由电池的充电状态(SOC)表示的电池状态非常 重要。为了做出有关电池的决定，例如什么时候积极地给电池充电，知道电池 的SOC是非常重要的。目前已发展了不同的用于确定SOC的方法。 一种确定SOC的方法是基于 采用电池系统的等效电路来对电池建模。该对电池建模的等效电路说明了如电 池板上表面电荷等要素。这种方法和系统在2003年10月28日公布的名为"State of Charge Method and Apparatus "的美国专利NO.6,639,385和2003年2月8日申 请的名为"Method and Apparatus for Generalized Recursive Least-Squares Process for Battery State of Charge and State of Health"的美国申请US2004/0162683中公 开。虽然现有等效电路提供了确定电池SOC状态的有效模型，但该电路无法说明电池系统中的扩散。因此，希望提供在电化学系统中对扩散建模的方法和装置。此外，本方面 的必要的特征和特点将通过以下的详细说明、权利要求、并结合附图和前述技术fM^
技术介绍
来清楚描述。
技术实现思路
依据本专利技术的一个实施例，用于确定电化学电池中扩散电压的方法包括步 骤估算在前扩散电压，采用基于扩散电路模型的等式和在前扩散电压来计算 新扩散电压，和将在前扩散电压设置为等于新扩散电压。计算新扩散电压的步 骤可重复。依据本专利技术的另一实施例，车辆的能量管理控制器包括处理器和与其耦合 的存储器。该处理器配置为采用基于扩散电路模型的等式和估算的扩散电压来 确定初始扩散电压并计算扩散电压。该处理器经一步配置为采用扩散电压来确 定电池条件参数。该存储器配置为存储电池^f牛参数。依据另一实施例，混合电动车包括内燃机、配置为用作发电机以产生充电 电压的电动发电机、和与电动发电机耦合的电池。发动机控制计算机与内燃机、 电动发电机和电池耦合。该发动机控制计算机包括处理器，配置为估算初始扩 散电压和采用基于扩散电路模型的等式和初始扩散电压来计算扩散电压。该处 理器进一步配置为采用扩散电压来确定电池的充电状态。该发动机控制计算机 进一步包括与处理器都和的用于存储关于电池的多个参数的存储器。附图说明本专利技术在下文中将结合附图描述，其中相同的数字表示相同的元件，及图1描述了根据本专利技术教导的混合电动车的典型实施例的方框亂图2是根据本专利技术教导的带有扩散电路元件的等效电路的典型实施例电路图；图3是根据本专利技术教导的描述电容上电荷和时间常数之间关系的曲线图； 图4是根据本专利技术的教导描述扩散电压禾鹏逝时间之间关系的曲线图；和 图5是根据本专利技术的教导用于确定扩散电压(Vdiff)的典型方法的流程图。具体实施方式本专利技术以下的详细说明实质只是一种示范，而不是对本专利技术以及本专利技术应 用和4顿柳蹄'j。此外也不受本专利技术前述
技术介绍
或以下详细说明所公开的理 论的限制。图1是对描述本专利技术有用的混合电动力车辆(HEV) 100的典型实施例方 框图。在正文开始前，需要注意的是本专利技术可在多种车辆电池系统中实施，且 不限于在HEV中的应用。此外，虽然其它鄉的HEV在本专利技术的范围内，在 图1的典型实例中，HEV100描述为并纟于HEV。HEV 100包括与内it机(ICE) 102耦合的第一电动发电机(MOGEN) 104， 二者均与动力传动系统106耦合，动力传动系统与后轮101耦合。第一MOGEN 104经由第一DC到DC转换器110和第一功率逆变器模块108与电池组116耦 合。发动机控制计^m (ECC) 114经由第一DC到DC转换器110和第一功率 逆变器模块108与ICE 102和第一MOGEN 104耦合。在一个典型实施例中， 可选的第二MOGEN 122与前轮103耦合。该第二MOGEN 122与第二功率逆 变器模块120和第二 DC到DC转换器118耦合。第一MOGEN 104可作为电动miE行以驱动HEV100或作为发电机运^亍以 给电池组116充电。在图1中，第一MOGEN 104通过动力传动系统106操作 后轮101 。在典型实施例中，第二 MOGEN 122可Mil第二功率逆变器模块120 和第二 DC到DC转换器118用于驱动tm 103。虽然图1将第一 MOGEN 104 和第二 MOGEN 122描述为单机组，但也可分别为其提供與虫的电动机和发电 机。ICE102可用于驱动HEV100。此外，ICE102可操作第一MOGEN104产 生AC电压。该AC电压可通过第一功率逆变器模i央108转换成DC电压以向电 池组116充电。ICE 102可以是任何设计用于ffi的ICE 102。第一DC到DC转换器110可将由第一 MOGEN 104生成和由第一功率逆 变器模块108转换的AC电压转换成对电池组116充电所需的更高DC电压。当 电池组116用于运行第一 MOGEN 104时，織一DC到DC转换器110可逐步 降低来自电池组116的电压。ECC 114用作能量管理控制器以监测电池参数以朋作混合系统控制器以 控制车用部件如第一 MOGEN 104、第二 MOGEN 122、和ICE102的操作。在 一个实施例中，ECC 114监测参数如电池电流、电池电压、电池充电状态(SOC)、 内电阻、功率输出等。在一个典型实施例中，ECC 114包括用于在其它电池和 系统参数中确定扩散电压和SOC的，器113。存储器115与处理器113耦合 且可存储 例如多个电池条件参数。在本专利技术中，在ECC 114确定的扩散电 压可用于计算SOC或其它电池条件参数。ECC 114可是是单个控制^l或可以是 分布于HEV 100的两个或更多个控制器的组合。在一个典型实施例中，电池组116包括多个串联连接的电池。电池组116 可用于向第一 MOGEN 104 ^f共动力以操作动力传动系统106或驱动HEV 100。电池组116可fflil第一MOGEN 104主动充电和/^i!31再生制动系统(未示出) 被动充电。在一个典型实施例中，电池组116包括多个镍氢(NiMH)电池，尽 管也可被采用其它电池化学，例如铅酸、锂离子、锂聚离子等。图2描述了电池等效电路200的典型实施例，该等效电路包括扩散电路元 件202和传统的等效电路201 。该传统的等效电路201包括滞后电压源VH、串 联电池电压源V0、和串联电阻IW。在点204和206之间，定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在电化学电池中确定扩散电压的方法，该方法包括：估算在前扩散电压；采用基于扩散电路模型的等式和在前扩散电压来计算新扩散电压；将在前扩散电压设置为等于新扩散电压；和重复计算新扩散电压的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BJ科奇，DR弗里施，RS科内尔，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]