用于电池荷电状态估计的方法
【技术领域】
[0001] 本申请总体上设及用于车辆电池的荷电状态估计。
【背景技术】
[0002] 混合动力车辆和电动车辆包括由若干电池单元组成的牵引电池。牵引电池储存能 量，并将电力提供给用于推进和其它功能的电机。电池控制系统可监控牵引电池的操作，并 可基于各种输入来控制牵引电池。对于电池控制系统有用的值是电池荷电状态（SOC)。电 池SOC是牵引电池中的剩余能量的估计量。SOC可W从电池电流的积分推导出。因为即使 很小的测量误差也会随着很长一段时间进行积分，所W电池电流的积分需要使用高精度电 流传感器。运对于W可选的方式确定电池SOC可能是有益的。
【发明内容】
[0003] 一种电池管理系统包括：至少一个控制器，被配置为：响应于电池电流变为近似 于零，基于在时间间隔期间测量的一系列的电池端电压来输出开路电压，其中，在所述时间 间隔内，所述电池电流保持近似于零并且电荷极化电压正在下降。所述开路电压还可W基 于所述一系列的电池端电压的非线性回归。所述非线性回归可使得所述电池端电压和对应 的电池端电压估计值之间的均方误差最小化。所述开路电压可由最小电压和最大电压来限 审IJ。所述至少一个控制器还可被配置为：基于所述开路电压来输出电池的荷电状态。所述 至少一个控制器还可被配置为：根据所述开路电压来操作所述电池。所述至少一个控制器 还可被配置为：在所述时间间隔内命令所述电池电流为零。
[0004] 一种车辆包括：牵引电池和至少一个控制器。所述至少一个控制器被配置为：响 应于在时间间隔内电池电流变为近似于零并且保持近似于零，基于在所述时间间隔期间测 量的一系列的电池端电压来输出开路电压，并且根据所述开路电压来操作所述牵引电池， 其中，所述时间间隔至少持续到所述电池端电压的梯度的幅值小于预定值时为止。所述至 少一个控制器还可被配置为：在所述时间间隔内命令所述电池电流为零。所述开路电压还 可W基于所述一系列的电池端电压的非线性回归。所述非线性回归可使得所述电池端电压 和对应的电池端电压估计值之间的均方误差最小化。所述至少一个控制器还可被配置为： 基于所述开路电压来输出荷电状态。所述至少一个控制器还可被配置为：输出与所述电池 电流变为近似于零的时间相关联的电荷极化电压估计值。所述开路电压可被限制在最大电 压和最小电压之间。
[0005] 一种用于操作牵引电池的方法包括：通过控制器基于在时间间隔期间测量的一系 列的电池端电压来输出开路电压，其中，在所述时间间隔内电池电流变为近似于零并且保 持近似于零。所述方法还包括：通过所述控制器根据所述开路电压来操作所述牵引电池。 所述开路电压还可基于所述一系列的电池端电压的非线性回归。所述非线性回归可使得 所述电池端电压和对应的电池端电压估计值之间的均方误差最小化。所述方法还可包括： 通过控制器命令所述电池电流在所述时间间隔内近似于零。所述方法还包括：通过所述控 制器基于所述开路电压来输出所述电池的荷电状态，并且根据所述荷电状态来操作所述电 池。所述时间间隔可W为在所述电池电流变为近似于零时和电池端电压梯度变为小于预定 阔值时之间的时间量。
【附图说明】
[0006] 图1是示出典型的动力传动系统和储能组件的混合动力车辆的示图。
[0007] 图2是由多个电池单元组成并且由电池能量控制模块监测和控制的可能的电池 组布置的示图。
[0008] 图3是示例性电池单元的等效电路的示图。
[0009] 图4是示出了针对典型的电池单元的可能的开路电压（V。。）相对于电池荷电状态 (SOC)的关系的曲线图。
[0010] 图5A是示出了随着时间的可能的电池电压分布的曲线图。
[0011] 图5B是示出了选择的图5A的时间间隔内的曲线图，在所述时间间隔内电池电流 近似于零。
[0012] 图6是描述用于计算电池的开路电压的可能的一组操作的流程图。
【具体实施方式】
[0013] 在此描述了本公开的实施例。然而，应该理解的是，所公开的实施例仅仅是示例， 并且其它实施例可W采用各种替代形式。附图无需按比例绘制；一些特征可被夸大或缩小 W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应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W多种方式利用本发明的代表性基础。如本领域技术 人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可W与在一个或更多个其它附图中示 出的特征组合，W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变型用于特定 的应用或实施方式。
[0014] 图1描绘了典型的插电式混合动力电动车辆（P肥V)。典型的插电式混合动力电动 车辆12可W包括机械地连接到混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14可 W能够作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置16机械地连接到驱动轴20,驱动 轴20机械地连接到车轮22。当发动机18开启或关闭时，电机14可W提供推进和减速能 力。电机14还用作发电机，并且能够通过回收在摩擦制动系统中通常作为热损失掉的能量 来提供燃料经济效益。通过允许发动机18 W更为有效的速度运转并允许混合动力电动车 辆12在特定状况下W发动机18关闭的电动模式运转，电机14还可W减少车辆排放。
[0015] 牵引电池或电池组24存储可W被电机14使用的能量。车辆电池组24通常提供 高电压DC输出。牵引电池24电连接到一个或更多个电力电子模块26。一个或更多个接 触器42可在断开时使牵引电池24与其它组件隔离，并在闭合时使牵引电池24连接到其它 组件。电力电子模块26还电连接到电机14,并且在牵引电池24和电机14之间提供双向 传输能量的能力。例如，典型的牵引电池24可提供DC电压，而电机14可使用S相AC电来 运转。电力电子模块26可W将DC电压转换为用于电机14使用的S相AC电。在再生模式 下，电力电子模块26可W将来自用作发电机的电机14的S相AC电转换为与牵引电池24 兼容的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力传动装置 16可W是连接到电机14的齿轮箱，并且发动机18可W不存在。
[0016] 牵引电池24除了提供用于推进的能量之外，还可W提供用于其它车辆电力系统 的能量。典型的系统可包括DC/DC转换器模块28, DC/DC转换器模块28将牵引电池24的 高电压DC输出转换为与其它车辆负载相兼容的低电压DC供应。其它高电压负载46 (比如， 压缩机和电热器）可W在不使用DC/DC转换器模块28的情况下直接连接到高电压。低电 压系统可W电连接到辅助电池30 (例如，12V电池）。
[0017] 车辆12可W是可由外部电源36对牵引电池24再充电的电动车辆或插电式混合 动力车辆。外部电源36可连接到接收公用电力的电插座。外部电源36可电连接到电动车 辆供电设备（electric vehicle SU卵Iy equipment, EV沈）38。EVSE 38可提供电路和控 审IJ，W调节并管理电源36和车辆12之间的能量传输。外部电源36可向EVSE 38提供DC 或AC电力。EVSE 38可具有用于插入到车辆12的充电端口 34的充电连接器40。充电端 口 34可W是被构造为将电力从EVSE 38传输到车辆12的任何类型的端口。充电端口 34可 W电连接到充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可对从EVSE 38供应的电力 进行调节，W向牵引电池24提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38进行接口连接，W协调对车辆12的电力传输。EVSE连接器40可具有与充电端口 34的 相应凹入匹配的插脚。可选地，被描述为被电连接的各种组件可使用无线感应禪合来传输 电力。
[0018] 一个或更多个车轮制动器44可被提供用于使车辆12减速并阻止车辆12运动。 车轮制动器44可W W液压方式、电的方式或它们的某种组合方式被致动。车轮制动器44 可W是制动系统50的一部分。制动系统50可W包括用于操作车轮制动器44的其它组件。 为了简洁，附图描绘了制动系统50和一个车轮制动器44之间的单个连接。隐含了制动系 统50和其它车轮制动器44之间的连接。制动系统50可包括用于监控并协调制动系统50 的控制器。制动系统50可监控制动组件，并控制车轮