[发明专利]在电池连接到多个负载的同时确定电池的荷电状态的方法

说明书

技术领域

一个实施例大体上涉及确定运输车辆内的电池的荷电状态。

背景技术

荷电状态(SOC)是指相对于电池充满电之后可用的电荷可用来做功的储存的电荷。荷电状态可视为热力学量，其使得人们能够评估系统的潜在能量。

开路电压被用来确定SOC；然而，开路电压的准确度对于确定荷电状态是关键的并且在电池使用期间是难以估计的。如果存在测量误差，那么荷电状态估计将会根据测量误差的因子而出错。此外，对于常规车辆和电池系统来说，在可以获得开路电压之前，电池必须静止(即，无负载或再充电)相应的时间长度。试图在电池使用的同时估计开路电压的现有技术系统是有缺陷的，因为它未能考虑诸如内阻、电容和将根据电池的寿命和温度变化的其它电池参数的参数不确定性。

发明内容

一个实施例设想出一种在电池连接到多个负载的同时确定电池的荷电状态的方法。测量电池的端电压。测量与测量端电压一致的电池的温度。将端电压测量值输入到第一线性时不变无穷观测器滤波器。第一线性时不变无穷观测器滤波器在车外设计过程中开发。第一线性时不变无穷观测器滤波器将输出能量信号对电池的输入能量信号的增益最小化。响应于到第一线性时不变无穷观测器滤波器的测量端电压输入来估计开路电压。确定作为开路电压的函数的电池的荷电状态。响应于荷电状态而调节电池。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1. 一种在电池连接到多个负载的同时确定电池的荷电状态的方法，所述方法包括以下步骤：

测量所述电池的端电压；

测量与所述测量端电压一致的所述电池的温度；

将所述端电压测量值输入到所述第一线性时不变无穷观测器滤波器，所述第一线性时不变无穷观测器滤波器在车外设计过程中开发，其中所述第一线性时不变无穷观测器滤波器将输出能量信号对所述电池的输入能量信号的增益最小化；

响应于输入到所述第一线性时不变无穷观测器滤波器的所述测量端电压而估计开路电压；

确定作为所述开路电压的函数的所述电池的所述荷电状态；以及

响应于所述荷电状态而调节所述电池。

技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，还包括以下步骤：

确定电流传感器是否可用于测量所述电池的端电流消耗；

响应于所述电流传感器可用而测量与所述测量端电压一致的所述电池的端电流消耗；

响应于所述端电流传感器可用而将所述测量端电流消耗和所述测量端电压输入到第二线性时不变无穷观测器滤波器；以及

通过所述第二线性时不变无穷观测器估计作为所述测量端电压和所述测量电流消耗的函数的所述开路电压。

技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中，所述电池系统模型利用双RC对等效电路模型，其中所述电路模型由下式表示：

其中，V_oc为所述开路电压，V_dl为双层电压，V_df为扩散电压，I为电池端电流，并且R为欧姆电阻。

技术方案4. 根据技术方案3所述的方法，其中，所述电池系统模型被变换为离散的对应形式。

技术方案5. 根据技术方案4所述的方法，其中，所述变换的电池系统模型由以下矩阵表示：

其中，μ描述V_oc和I之间的关系，C_dl为双层电容，V_dl为所述电池系统模型的双层电压，R_ct为所述电池系统模型的电荷转移电阻，V_df为所述电池系统模型的扩散电压，C_df为所述电池系统模型的扩散电容，R_df为所述电池系统模型的扩散电阻，R为所述欧姆电阻，T为采样时间，V为所述电池端电压，并且I为所述电池端电流，并且其中参数R_ct、C_dl、R_dl、C_dl、μ和R为时变的。

技术方案6. 根据技术方案5所述的方法，其中，所述电池系统模型的所述参数为有界的并且由下式表示：

其中，，，，，并且。

技术方案7. 根据技术方案6所述的方法，还包括生成由下式表示的所述电池系统模型的所述状态向量的步骤：