[发明专利]车辆、电池控制系统以及操作牵引电池的方法

说明书

本发明提供一种车辆、电池控制系统以及操作牵引电池的方法。混合动力电动车辆和纯电动车辆包括由多个电池单元构成的牵引电池。控制电池系统可需要得知电池荷电状态和电池容量。可从估计的牵引电池模型参数获得所述荷电状态和电池容量值。所估计的模型参数的准确性取决于信号丰富性和估计方案的收敛性能。当满足持续激励条件和估计收敛条件时，可估计出准确的模型参数。如果不满足所述条件，则可以执行电池的主动激励，以提高满足所述条件的机会。

技术领域

本申请总体上涉及牵引电池荷电状态和容量估计。

背景技术

混合动力电动车辆和纯电动车辆依靠牵引电池来提供用于推进车辆的动力。为了确保车辆的优化操作，可监测牵引电池的各种特性。一个有用的特性是：电池功率容量，指示电池在给定的时间可以供应多少电力或者可以吸收多少电力。另一个有用的特性是：电池荷电状态，指示在电池中储存的电荷的量。对于在充电/放电、将电池保持在安全的操作极限内以及使电池单元平衡期间控制电池的操作而言，电池特性是重要的。

可以直接或间接测量电池特性。可以利用传感器直接测量电池电压和电流。其他的电池特定可能需要首先估计电池的一个或更多个参数。被估计的参数可包括与牵引电池相关联的电阻、电容以及电压。接着，可从所估计的电池参数中计算出电池特性。包括实现卡尔曼滤波器模型来递归地估计模型参数的许多现有技术方案适用于估计电池参数。

发明内容

一种用于车辆的电池控制系统包括具有多个电池单元的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：为牵引电池产生模型参数估计值；响应于满足持续激励条件和估计收敛条件，根据从所述模型参数估计值获得的荷电状态而操作牵引电池。

当满足了下面的条件式时，可满足持续激励条件：

其中，T_pe是积分间隔，V_t是端电压，V_oc是开路电压，i是电流，α₀和α₁是预定值。当模型参数估计值中的至少一个和相对应的模型参数测量值之间的误差幅值小于预定阈值持续预定时间段时，可满足估计收敛条件。所述至少一个控制器还可被配置为：响应于持续激励条件和估计收敛条件中的至少一个未被满足，使得电池功率需求的预定数量的频率分量幅度超出预定幅值，而不影响车辆的加速度。所述至少一个控制器还可被配置为：根据从第一荷电状态和第二荷电状态获得的电池容量而操作牵引电池，其中，在从估算第一荷电状态时起检测到至少预定量的电流吞吐量之后，估算第二荷电状态。可在通常的点火循环内估算第一荷电状态和第二荷电状态。当电池温度高于预定温度时，可估算第一荷电状态和第二荷电状态。所述至少一个控制器还可被配置为：调度第一荷电状态和第二荷电状态在预定的时间窗内被估算。所述至少一个控制器还可被配置为：调度所述预定的时间窗，使得接连的预定时间窗之间的时间随着牵引电池的年龄的增加而延长。所述至少一个控制器还可被配置为：响应于持续激励条件和估计收敛条件中的至少一个在预定的时间窗内没有被满足，使得电池功率需求的预定数量的频率分量幅度超出预定幅值，而不影响车辆的加速度。

一种车辆包括：具有多个电池单元的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：为牵引电池产生模型参数估计值；响应于不满足持续激励条件，使得电池功率需求的预定数量的频率分量幅度超出预定幅值，而不影响车辆的加速度。

当不满足下面的条件式时，不会满足持续激励条件：

其中，T_pe是积分间隔，V_t是端电压，V_oc是开路电压，i是电流，α₀和α₁是预定值。所述至少一个控制器还可被配置为：响应于不满足估计收敛条件，使得电池功率需求的预定数量的频率分量幅度超出预定幅值，而不影响车辆的加速度。当模型参数估计值中的至少一个和相对应的模型参数测量值之间的误差幅值大于预定阈值时，不会满足估计收敛条件。