本申請總體上涉及對車輛中的牽引電池的荷電狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。

背景技術(shù)：

電氣化車輛包括混合動力電動車輛(hev)和電池電動車輛(bev)。電氣化車輛包括儲存用于推進(jìn)和其它目的的能量的牽引電池。通常使用在開發(fā)階段定義的各種參數(shù)來操作牽引電池。隨著時(shí)間推移，牽引電池的操作參數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致牽引電池的性能發(fā)生變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種車輛包括電池，其中，所述電池包括多個(gè)電池單元。所述車輛還包括控制器，其中，所述控制器被配置為：響應(yīng)于連續(xù)的電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間在預(yù)定范圍內(nèi)并且所述多個(gè)電池單元中的一個(gè)電池單元在所述持續(xù)時(shí)間期間的安培小時(shí)變化比所述多個(gè)電池單元在所述持續(xù)時(shí)間期間的平均安培小時(shí)變化小預(yù)定量，基于所述平均安培小時(shí)變化來輸出所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

一種電池管理系統(tǒng)包括控制器，其中，所述控制器被配置為：響應(yīng)于連續(xù)的電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)定持續(xù)時(shí)間并且多個(gè)電池單元中的一個(gè)電池單元在所述持續(xù)時(shí)間期間的安培小時(shí)變化比所述多個(gè)電池單元在所述持續(xù)時(shí)間期間的平均安培小時(shí)變化大預(yù)定量，基于所述平均安培小時(shí)變化來輸出所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為：響應(yīng)于所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元的安培小時(shí)變化處于在所述平均安培小時(shí)變化附近的預(yù)定范圍內(nèi)，基于在當(dāng)前電力循環(huán)期間的測量的電池單元電壓來輸出所述一個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為：基于根據(jù)所述測量的電池單元電壓輸出荷電狀態(tài)的電池單元，生成所述平均安培小時(shí)變化。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為估計(jì)所述多個(gè)電池單元的安培小時(shí)變化的標(biāo)準(zhǔn)差，并且所述預(yù)定量是基于所述多個(gè)電池單元的安培小時(shí)變化的標(biāo)準(zhǔn)差的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為：響應(yīng)于所述安培小時(shí)變化比所述平均安培小時(shí)小另一預(yù)定量并且所述持續(xù)時(shí)間在預(yù)定范圍內(nèi)，基于所述平均安培小時(shí)變化來輸出所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

一種方法包括：響應(yīng)于電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間在預(yù)定范圍內(nèi)并且多個(gè)電池單元中的一個(gè)電池單元在所述持續(xù)時(shí)間期間的安培小時(shí)變化比在所述持續(xù)時(shí)間期間的平均安培小時(shí)變化小預(yù)定量，通過控制器基于所述平均安培小時(shí)變化來輸出所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：響應(yīng)于所述安培小時(shí)變化比所述平均安培小時(shí)變化大另一預(yù)定量，通過控制器基于所述平均安培小時(shí)變化來輸出所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：響應(yīng)于所述安培小時(shí)變化處于在所述平均安培小時(shí)變化附近的由所述預(yù)定量和所述另一預(yù)定量定義的范圍內(nèi)，通過控制器基于與所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元關(guān)聯(lián)的測量的電壓來輸出所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：響應(yīng)于所述持續(xù)時(shí)間小于所述預(yù)定范圍的最小值，通過控制器基于來自于緊接在前的電力循環(huán)的先前的荷電狀態(tài)值來輸出所述多個(gè)電池單元中的所述一個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

附圖說明

圖1是示出典型的動力傳動系統(tǒng)和能量儲存組件的混合動力車輛的示圖。

圖2是由多個(gè)電池單元組成并且由電池能量控制模塊監(jiān)測和控制的可行電池組布置的示圖。

圖3是描繪電池開路電壓與電池荷電狀態(tài)之間的可能關(guān)系的曲線圖。

圖4是描繪用于估計(jì)牽引電池荷電狀態(tài)的可行操作序列的流程圖。

具體實(shí)施方式

在此描述本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解的是，所公開的實(shí)施例僅為示例，并且其它實(shí)施例可采用各種可替代形式。附圖不必按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的各種特征可與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征組合以產(chǎn)生未明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和變型可被期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

圖1描繪可被稱作插電式混合動力電動車輛(phev)的電氣化車輛112。插電式混合動力電動車輛112可包括機(jī)械地連接到混合動力傳動裝置116的一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)114。電機(jī)114能夠作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，混合動力傳動裝置116機(jī)械地連接到發(fā)動機(jī)118?；旌蟿恿鲃友b置116還機(jī)械地連接到驅(qū)動軸120，其中，驅(qū)動軸120機(jī)械地連接到車輪122。當(dāng)發(fā)動機(jī)118被開啟或關(guān)閉時(shí)，電機(jī)114可提供推進(jìn)和減速能力。電機(jī)114還可用作發(fā)電機(jī)，并且可通過回收在摩擦制動系統(tǒng)中通常將作為熱損失掉的能量來提供燃料經(jīng)濟(jì)性效益。電機(jī)114還可通過允許發(fā)動機(jī)118以更高效的轉(zhuǎn)速運(yùn)行并允許混合動力電動車輛112在特定條件下以發(fā)動機(jī)118關(guān)閉的電動模式運(yùn)行，來減少車輛排放。電氣化車輛112還可以是電池電動車輛(bev)。在bev構(gòu)造中，可不存在發(fā)動機(jī)118。在其它構(gòu)造中，電氣化車輛112可以是不具備插電能力的全混合動力電動車輛(fhev)。

牽引電池或電池組124儲存能被電機(jī)114使用的能量。車輛電池組124可提供高電壓直流(dc)輸出。牽引電池124可電連接到一個(gè)或更多個(gè)電力電子模塊126。當(dāng)一個(gè)或更多個(gè)接觸器142斷開時(shí)，所述一個(gè)或更多個(gè)接觸器142可將牽引電池124與其它組件隔離，而當(dāng)一個(gè)或更多個(gè)接觸器142閉合時(shí)，所述一個(gè)或更多個(gè)接觸器142可將牽引電池124與其它組件連接。電力電子模塊126還電連接到電機(jī)114，并且在牽引電池124和電機(jī)114之間提供雙向傳輸能量的能力。例如，牽引電池124可提供dc電壓，而電機(jī)114可使用三相交流電(ac)來運(yùn)轉(zhuǎn)以起作用。電力電子模塊126可將dc電壓轉(zhuǎn)換為三相ac電流以操作電機(jī)114。在再生模式下，電力電子模塊126可將來自用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)114的三相ac電流轉(zhuǎn)換為與牽引電池124兼容的dc電壓。

車輛112可包括可變電壓轉(zhuǎn)換器(vvc)152，其中，可變電壓轉(zhuǎn)換器152電連接在牽引電池124和電力電子模塊126之間。vvc152可以是被配置為增大或提升由牽引電池124提供的電壓的dc/dc升壓轉(zhuǎn)換器。通過增大該電壓，可降低電流要求，從而減小電力電子模塊126和電機(jī)114的接線尺寸。此外，可以以更高的效率和更低的損耗操作電機(jī)114。

牽引電池124除了提供用于推進(jìn)的能量之外，還可為其它車輛電氣系統(tǒng)提供能量。車輛112可包括dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128，其中，dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128將牽引電池124的高電壓dc輸出轉(zhuǎn)換為與低電壓車輛負(fù)載兼容的低電壓dc供電。dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128的輸出可電連接到輔助電池130(例如，12v電池)，以用于給輔助電池130充電。低電壓系統(tǒng)可電連接到輔助電池130。一個(gè)或更多個(gè)電力負(fù)載146可連接到高電壓總線。電力負(fù)載146可具有適時(shí)地操作和控制電力負(fù)載146的關(guān)聯(lián)控制器。電力負(fù)載146的示例可以是風(fēng)扇、電加熱器元件和/或空氣調(diào)節(jié)壓縮機(jī)。

電氣化車輛112可被配置為通過外部電源136對牽引電池124進(jìn)行再充電。外部電源136可連接到電插座。外部電源136可電連接到充電器或電動車輛供電設(shè)備(evse)138。外部電源136可以是由公共電力公司提供的配電網(wǎng)絡(luò)或電網(wǎng)。evse138可提供電路和控制，以調(diào)節(jié)和管理在電源136和車輛112之間的能量傳輸。外部電源136可將dc電力或ac電力提供給evse138。evse138可具有用于插入到車輛112的充電端口134的充電連接器140。充電端口134可以是被配置為將電力從evse138傳輸?shù)杰囕v112的任何類型的端口。充電端口134可電連接到充電器或車載電力轉(zhuǎn)換模塊132。電力轉(zhuǎn)換模塊132可調(diào)節(jié)從evse138供應(yīng)的電力，以將合適的電壓水平和電流水平提供給牽引電池124。電力轉(zhuǎn)換模塊132可與evse138接口連接，以協(xié)調(diào)對車輛112的電力輸送。evse連接器140可具有與充電端口134的對應(yīng)凹入緊密配合的插腳?？蛇x地，被描述為電耦合或電連接的各個(gè)組件可使用無線感應(yīng)耦合來傳輸電力。

一個(gè)或更多個(gè)車輪制動器144可被提供用于使車輛112減速并且防止車輛112的運(yùn)動。車輪制動器144可以是液壓致動的、電致動的或它們的某種組合。車輪制動器144可以是制動系統(tǒng)150的一部分。制動系統(tǒng)150可包括操作車輪制動器144的其它組件。為簡單起見，附圖描繪制動系統(tǒng)150和車輪制動器144中的一個(gè)之間的單個(gè)連接。制動系統(tǒng)150和其它車輪制動器144之間的連接是隱含的。制動系統(tǒng)150可包括用于監(jiān)測和協(xié)調(diào)制動系統(tǒng)150的控制器。制動系統(tǒng)150可監(jiān)測制動組件，并控制用于車輛減速的車輪制動器144。制動系統(tǒng)150可對駕駛員命令作出響應(yīng)，并且還可自主運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)諸如穩(wěn)定性控制的功能。當(dāng)被其它控制器或子功能請求時(shí)，制動系統(tǒng)150的控制器可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用被請求的制動力的方法。

車輛112內(nèi)的電子模塊可經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)車輛網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。車輛網(wǎng)絡(luò)可包括多個(gè)用于通信的信道。車輛網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)信道可以是串行總線(諸如，控制器局域網(wǎng)(can))。車輛網(wǎng)絡(luò)的信道中的一個(gè)信道可包括由電氣與電子工程師協(xié)會(ieee)802標(biāo)準(zhǔn)族定義的以太網(wǎng)。車輛網(wǎng)絡(luò)的其它信道可包括模塊之間的離散連接，并且可包括來自輔助電池130的電力信號?？赏ㄟ^車輛網(wǎng)絡(luò)的不同信道傳輸不同信號。例如，可通過高速信道(例如，以太網(wǎng))傳輸視頻信號，而可通過can或離散信號傳輸控制信號。車輛網(wǎng)絡(luò)可包括幫助在模塊之間傳輸信號和數(shù)據(jù)的任何硬件組件和軟件組件。在圖1中未示出車輛網(wǎng)絡(luò)，但是可隱含了車輛網(wǎng)絡(luò)可連接到在車輛112中存在的任何電子模塊的意思?？纱嬖谲囕v系統(tǒng)控制器(vsc)148，以協(xié)調(diào)各種組件的操作。

牽引電池124可根據(jù)各種化學(xué)配方被構(gòu)造。典型的電池組化學(xué)成分可以是鉛酸、鎳金屬氫化物(nimh)或鋰離子。圖2示出了作為n個(gè)電池單元202簡單串聯(lián)配置的牽引電池組124。然而，牽引電池組124可由串聯(lián)連接或并聯(lián)連接或以它們的某種組合進(jìn)行連接的任何數(shù)量的單獨(dú)的電池單元組成。車輛電池管理系統(tǒng)可具有一個(gè)或更多個(gè)控制器，諸如，監(jiān)測和控制牽引電池124的性能的電池能量控制模塊(becm)206。牽引電池124可包括用于測量多個(gè)電池組水平特性的傳感器。牽引電池124可包括一個(gè)或更多個(gè)電池組電流測量傳感器208、電池組電壓測量傳感器210和電池組溫度測量傳感器212。becm206可包括用于與電池組電流測量傳感器208、電池組電壓測量傳感器210以及電池組溫度測量傳感器212接口連接的電路。becm206可具有非易失性存儲器，使得當(dāng)becm206處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)可被保存。保存的數(shù)據(jù)在下一個(gè)點(diǎn)火開關(guān)循環(huán)時(shí)可以是可用的。

除了電池組水平特性之外，還可存在被測量和監(jiān)測的電池單元202的水平特性。例如，可測量每個(gè)電池單元202的端電壓、電流和溫度。系統(tǒng)可使用一個(gè)或更多個(gè)傳感器模塊204來測量電池單元202的特性。取決于性能，傳感器模塊204可測量電池單元202中的一個(gè)或多個(gè)電池單元的特性。牽引電池124可利用多達(dá)nc個(gè)傳感器模塊204來測量所有電池單元202的特性。每個(gè)傳感器模塊204可將測量值傳輸給becm206，以進(jìn)行進(jìn)一步的處理和協(xié)調(diào)。傳感器模塊204可將信號以模擬或數(shù)字形式傳輸至becm206。在一些配置中，傳感器模塊204的功能可被整合到becm206內(nèi)。也就是說，傳感器模塊204的硬件可被集成為becm206中的電路的一部分，并且becm206可負(fù)責(zé)原始信號的處理。becm206還可包括與一個(gè)或更多個(gè)接觸器142進(jìn)行接口連接以使接觸器142斷開和閉合的電路。

計(jì)算電池組的各種特性會是有用的。諸如電池功率容量、電池容量和電池荷電狀態(tài)的量對于控制牽引電池124以及從牽引電池124接收電力的任何電力負(fù)載而言會是有用的。電池功率容量是牽引電池124可提供的最大功率量或牽引電池124可接收的最大功率量的量度。獲知電池功率容量允許電力負(fù)載被管理，使得被請求的功率在牽引電池124可處理的限制內(nèi)。

電池容量是可儲存在牽引電池124內(nèi)的能量總量的度量。電池容量(通常由變量q表示)可以以安培小時(shí)為單位進(jìn)行表示。與電池容量有關(guān)的值可被稱作安培小時(shí)值。牽引電池124的電池容量會在牽引電池124的壽命期間減小。牽引電池124可由表示充滿電時(shí)的電池容量(例如，100％荷電狀態(tài)時(shí)的容量)的最大電池容量來表征。牽引電池124可由表示在當(dāng)前時(shí)刻使用的電池容量的當(dāng)前或瞬時(shí)電池容量來表征。

荷電狀態(tài)(soc)給出在牽引電池124中剩余多少電荷的指示。soc可被表示為牽引電池124中剩余的總的可能的電荷的百分比。當(dāng)soc處于百分之一百時(shí)，牽引電池可被充電到電池容量。與燃料表類似，可輸出soc值以通知駕駛員牽引電池124中剩余多少電荷。soc還可被用于控制電動車輛或混合動力電動車輛的操作?？赏ㄟ^各種方法來完成soc的計(jì)算。一種可行的計(jì)算soc的方法是執(zhí)行牽引電池電流在時(shí)間上的積分。這是本領(lǐng)域所公知的安培小時(shí)積分。

車輛電池管理系統(tǒng)可被配置為操作牽引電池124以管理牽引電池124的荷電狀態(tài)?？筛鶕?jù)與當(dāng)前荷電狀態(tài)比較的目標(biāo)荷電狀態(tài)對牽引電池124充電或放電。例如，在當(dāng)前荷電狀態(tài)大于目標(biāo)荷電狀態(tài)時(shí)，可對牽引電池124進(jìn)行放電?？赏ㄟ^控制電機(jī)114的扭矩從牽引電池124汲取電流或向牽引電池124提供電流來實(shí)現(xiàn)牽引電池124的操作。牽引電池124的操作還可包括控制發(fā)動機(jī)118向電機(jī)114提供電力以對牽引電池124進(jìn)行充電的操作。

可使用多種方法來估計(jì)電池單元和/或牽引電池的soc。典型的方法是庫侖(coulomb)計(jì)數(shù)或安培小時(shí)積分。使用庫侖計(jì)數(shù)方法，soc被估計(jì)為：

其中，sock，0是第k個(gè)電池單元在初始時(shí)刻的初始soc值，ck是第k個(gè)電池單元的最大容量，i是流過該電池單元的電流。電池單元的最大容量可隨著電池老化而變化，并且控制器206可包括用于估計(jì)在電池壽命期間內(nèi)的最大容量的算法。

初始soc值sock，0確定安培小時(shí)積分的起始值。因此，期望以準(zhǔn)確值開始積分過程。容易觀察到，起始值中的任何不準(zhǔn)確將貫穿整個(gè)過程。因此，期望對初始soc值進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)或測量。

對于鋰離子電池單元而言，通常基于電池單元連接到負(fù)載之前的開路電壓(ocv)測量值來估計(jì)初始soc值。在休眠時(shí)間段之后，電池單元的端電壓和所述開路電壓在無負(fù)載情況下將是相等的。在電池單元的soc與開路電壓之間存在關(guān)系?？赡艿年P(guān)系在圖3中被描繪為將soc與開路電壓(voc或ocv)關(guān)聯(lián)的特性曲線300?？稍陔姵貑卧獪y試期間獲得特性曲線300，并且可將特性曲線300轉(zhuǎn)換成表以存儲在becm206的非易失性存儲器中?？赏ㄟ^測量電池單元的端電壓并且將初始soc設(shè)置為來自特性曲線300的與測量的電壓值對應(yīng)的soc值，來確定初始soc。

這樣的過程通常對于得到初始soc值有效。然而，在一些情況下，電壓測量可能是不準(zhǔn)確的或不可用的。例如，電壓測量電路可能具有斷開連接的導(dǎo)體或者電阻值可能不準(zhǔn)確。此外，可能存在信號噪聲，這可能導(dǎo)致電壓測量不準(zhǔn)確。不準(zhǔn)確的電壓測量值可能導(dǎo)致初始soc值不準(zhǔn)確。

電壓感測電路可能經(jīng)歷誤差狀況。所述誤差狀況可能是超范圍誤差(out-of-rangeerror)。電壓信號可被設(shè)計(jì)為在預(yù)定電壓范圍內(nèi)進(jìn)行操作。當(dāng)電壓信號落在預(yù)定電壓范圍以外時(shí)，可能出現(xiàn)超范圍誤差。例如，電壓信號可短接到地或電路參考電壓。所述預(yù)定范圍通常被配置為標(biāo)識這些短路狀況。其它誤差狀況可包括由于模數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換器誤差和通信損耗而導(dǎo)致的不規(guī)則。例如，在一些配置中，可經(jīng)由通信鏈路從傳感器模塊接收電壓測量值。通信鏈路上的任何通信損耗導(dǎo)致實(shí)時(shí)電壓測量值的損耗。

在一些狀況下，可能存在電壓測量誤差，即使所述誤差可能不能被超范圍誤差檢測邏輯檢測到。電壓測量值可能在預(yù)定范圍內(nèi)，但是出于各種原因而仍然可能不準(zhǔn)確?？墒褂没谀Ｐ偷姆椒ㄡ槍Ψ秶鷥?nèi)的傳感器誤差來診斷電壓傳感器測量電路。becm206可被配置為具有預(yù)測電池單元電壓的電池單元模型。可將模型電池電壓與測量的電池單元電壓進(jìn)行比較。如果模型電壓與測量的電壓彼此相差超過預(yù)定量，則可檢測到范圍內(nèi)的傳感器誤差。當(dāng)檢測到范圍內(nèi)的傳感器誤差時(shí)，可將關(guān)聯(lián)的電池單元電壓測量值排除在電池控制策略的進(jìn)一步使用之外。

當(dāng)電壓傳感器電路經(jīng)歷誤差狀況時(shí)，關(guān)聯(lián)的電池單元的電壓測量值可能不再可用。然而，電池單元可能仍然能夠正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在存在電壓測量誤差的情況下，通過替代手段對電池單元的soc進(jìn)行估計(jì)會是有幫助的。

正常的電壓傳感器測量值在接觸器閉合之前可遵循高斯分布。電壓傳感器可能輸出顯著偏離真實(shí)電壓值的相對高或相對低的值的概率比較小。在電池處于休眠狀態(tài)的時(shí)間段期間獲取的樣本可能變化。也就是說，由于噪聲和測量誤差，電壓測量值可能在預(yù)期的值的范圍內(nèi)變化。在一些情況下，電壓傳感器可能具有偏移。所述偏移是在測量值中始終存在的常數(shù)值。由于可能不存在可用于與所述偏移進(jìn)行比較的參考信號，所以可能難以估計(jì)所述偏移。

電池單元202是并聯(lián)連接的、串聯(lián)連接的或是以它們的某種組合連接的。在牽引電池124內(nèi)，電池單元202通常由相同的化學(xué)成分(例如，鋰離子)構(gòu)成。電池單元202通常暴露于相同的環(huán)境條件(例如，溫度和濕度)。電池單元202通常在類似的負(fù)載下操作。此外，電池單元202通常被設(shè)計(jì)為具有一致的屬性(諸如，自放電曲線和特性曲線)。在類似的條件下，可預(yù)期電池單元202以類似的方式操作。因此，當(dāng)電池單元電壓測量值與其它電池單元電壓測量值顯著不同時(shí)，可懷疑電壓傳感器誤差。

becm206可被配置為檢測電池單元電壓測量值中的異常電池單元電壓。在閉合接觸器142之前當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，可基于開路電壓測量值(如果可用的話)得到第i個(gè)電池單元的soc(soci，ocv)。在接觸器142閉合之后，主要基于安培小時(shí)積分來計(jì)算電池單元soc。電池單元soc值可在系統(tǒng)掉電時(shí)被保存在非易失性存儲器中并且表示先前的電力循環(huán)(powercycle)結(jié)束時(shí)的soc值。上一行駛周期結(jié)束時(shí)的soc可被表示為soci，last。由于存在安培小時(shí)積分誤差、電壓測量誤差和電池自放電，所以電力循環(huán)開始時(shí)的電壓估計(jì)的soc值soci，ocv可能與存儲的soc值soci，last不同。差值soci，delta可被定義為soci，ocv與soci，last之間的差，如下：

soci，delta＝soci，ocv-soci，last；i＝1，2，...n(2)

這表示當(dāng)前電池電力循環(huán)開始時(shí)的電壓估計(jì)的soc與先前的電力循環(huán)結(jié)束時(shí)的soc之間的差。相應(yīng)的安培小時(shí)積分誤差或安培小時(shí)變化可被計(jì)算為：

ahi，error＝soci，deltaci；i＝1，2，...n(3)

可預(yù)期每個(gè)電池單元的安培小時(shí)積分誤差與由相同的電池化學(xué)成分構(gòu)成且工作在相同環(huán)境中的電池單元類似。安培小時(shí)值有助于對關(guān)于電池容量的值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，其中，所述值可能針對每個(gè)電池單元而略有不同。安培小時(shí)變化表示在連續(xù)的電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間期間儲存在電池單元中的電荷量的變化。

安培小時(shí)積分誤差或變化的平均值可被計(jì)算為：

并且，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差可被計(jì)算為：

在正常情況下，預(yù)期每個(gè)電池單元的安培小時(shí)積分誤差接近所述平均值。顯著偏離所述平均值的安培小時(shí)積分誤差可指示電池單元的異常電壓測量和/或異常自放電損耗。

統(tǒng)計(jì)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差可被用于分析每個(gè)電池單元。如果在與電池單元關(guān)聯(lián)的持續(xù)時(shí)間期間的安培小時(shí)變化與所述持續(xù)時(shí)間期間的平均安培小時(shí)變化相差超過預(yù)定量，則可能存在電壓傳感器誤差?？煞治霭才嘈r(shí)積分誤差，以確定值是否落入以下范圍之一：

ahi，error＞ahmeanerror+k*ahstd(6)

ahmeanerror-k*ahstd≤ahi，error≤ahmeanerror+k*ahstd(7)

ahi，error＜ahmeanerror-k*ahstd(8)

安培小時(shí)積分誤差是基于緊接在前的電力循環(huán)結(jié)束時(shí)的soc值和當(dāng)前電力循環(huán)開始時(shí)的基于電壓的soc值的。電池單元的平均電壓可能在電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間期間由于自放電或其它漏電而降低。由于電池單元的弛豫過程(relaxationprocess)，平均電壓可能在電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間期間增大。在任一情況下，在正常條件下，可預(yù)期每個(gè)電池單元的電池單元電壓以類似的方式上升或下降。此外，電池單元電壓的行為可取決于電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間。

當(dāng)安培小時(shí)積分誤差的幅值超過特定閾值時(shí)，可能存在電壓傳感器誤差。所述閾值可被定義為所有電池單元的持續(xù)時(shí)間期間的平均安培小時(shí)變化加上因子與安培小時(shí)變化標(biāo)準(zhǔn)差的乘積。所述因子k可與預(yù)定置信水平相關(guān)。當(dāng)測量的電池單元電壓大于其它電池單元電壓時(shí)，可檢測到這種狀況。所述狀況可能由過多的測量噪聲或電路中的一些誤差所導(dǎo)致。在這種狀況下，可指示電壓傳感器的誤差狀況。

當(dāng)在所述持續(xù)時(shí)間期間的電池單元的安培小時(shí)變化落入預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)，可推斷出電壓感測電路正在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，關(guān)聯(lián)的電壓測量值可被認(rèn)為是可靠的，并且可被用于進(jìn)一步的控制策略。

平均安培小時(shí)積分誤差為正指示soc已經(jīng)從上一電力循環(huán)開始上升。這樣的結(jié)果可能是由于在電力循環(huán)之間的時(shí)間期間的電池單元的弛豫過程引起的。平均安培小時(shí)積分誤差為負(fù)指示soc已經(jīng)從上一電力循環(huán)開始衰減。電池單元具有安培小時(shí)積分誤差(安培小時(shí)積分誤差是大于平均安培小時(shí)變化的程度的預(yù)定量或小于平均安培小時(shí)變化的程度的預(yù)定量)可指示電池單元的電壓測量誤差。

當(dāng)電池單元的安培小時(shí)積分誤差比平均值大預(yù)定量時(shí)，可檢測到電壓測量誤差。比平均值小預(yù)定量的電池單元的安培小時(shí)積分誤差可指示電池單元的大的自放電損耗或電壓測量誤差。因?yàn)榭赡艽嬖诓煌膯栴}根源，所以開發(fā)出一種在誤差源之間進(jìn)行區(qū)分的方法會是有益的?？刂葡到y(tǒng)可對異常電池單元和電壓感測誤差做出不同的響應(yīng)。通過檢測誤差的原因，控制系統(tǒng)可以以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行響應(yīng)。

如果電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間相對短，則soc不應(yīng)該顯著減小。鋰離子電池的正常自放電速率可以是大約每個(gè)月百分之一至百分之二。自放電速率也可作為時(shí)間、環(huán)境溫度和電池存在時(shí)間的函數(shù)而變化。例如，自放電速率可隨著soc增大、溫度升高和/或電池存在時(shí)間增大而增大。

控制器可監(jiān)測電池處于電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間。電力循環(huán)可從操作者啟動車輛(例如，點(diǎn)火開關(guān)接通循環(huán))時(shí)開始。電力循環(huán)還可以以預(yù)定時(shí)間間隔開始(例如，電池控制器喚醒以執(zhí)行監(jiān)測)。電力循環(huán)還可對應(yīng)于對牽引電池124充電的操作?？啥x最大斷電時(shí)間參數(shù)，以確定電池弛豫時(shí)間是否足夠短以推測電壓測量誤差。

可將電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間與被選擇以確保已經(jīng)發(fā)生足夠的休眠時(shí)間的最小時(shí)間參數(shù)(tmin)進(jìn)行比較。如果休眠時(shí)間不足，則端電壓可能不能準(zhǔn)確地反映開路電壓。在這種情況下，從電壓測量值得到的soc將是不準(zhǔn)確的，并且不應(yīng)該被依賴。在這種情況下，可將soc初始化為所存儲的來自緊接在前的電力循環(huán)的soc值?？蓪⑺鲎钚r(shí)間參數(shù)選為電池單元的端電壓弛豫到電池單元的開路電壓所經(jīng)歷的預(yù)期時(shí)間量。

可將電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間與最大斷電時(shí)間參數(shù)(tmax)進(jìn)行比較。如果電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間小于所述最大斷電時(shí)間參數(shù)，則預(yù)期由于自放電而產(chǎn)生的安培小時(shí)積分誤差小?？啥xsoc減小閾值參數(shù)(ksocdecr)。soc減小閾值參數(shù)與最大電池單元容量的乘積可定義從平均安培小時(shí)積分誤差開始的用于推測電壓測量誤差的最小量的安培小時(shí)積分偏差。如果滿足以下表達(dá)式，則控制器206可推斷該電池單元的電壓測量值具有高置信水平的誤差。

ahi，error＜ahmeanerror-max(k*ahstd，ciksocdecr)(9)

在相對短的斷電循環(huán)之后，由自放電引起的安培小時(shí)積分誤差應(yīng)該是非常小的。如果由等式(9)表示的條件被滿足，則可建立電壓測量誤差。可設(shè)置診斷標(biāo)志，以啟動牽引電池的替代操作策略。另外，可通過不依賴于電壓測量值的替代方法來初始化電池單元的soc。

如果電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間大于最大斷電時(shí)間參數(shù)并且安培小時(shí)積分誤差條件被滿足，則難以確定導(dǎo)致安培小時(shí)積分誤差的實(shí)際條件。在這種情況下，可假設(shè)電池單元電壓測量值是正確的。電池單元電壓測量值可被用于操作電池單元。因?yàn)樵诖嬖陲@著的自放電并且電池單元soc實(shí)際上較低的情況下這種方法將防止電池的過放電，所以這種方法是合理的。在存在過度自放電的情況下，隨著時(shí)間推移的自放電將引入電池單元不平衡狀況?？蓹z測電池單元不平衡狀況，并且可啟動電池單元均衡。例如，可對其它電池單元進(jìn)行放電直到所有的電池單元電壓均衡時(shí)為止。

當(dāng)指示電壓測量誤差的條件被滿足時(shí)，可對牽引電池應(yīng)用替代操作策略。由于受影響的電池單元的電壓測量值存在誤差，所以不可依賴于該電壓測量值來控制電池單元。問題變?yōu)槿绾卧趩与娏ρh(huán)時(shí)對受影響的電池單元的soc進(jìn)行初始化。

在初始確定階段，可執(zhí)行以上所描述的邏輯。針對初始確定階段，平均安培小時(shí)積分誤差包括每個(gè)電池單元的值。該全平均值用于針對每個(gè)電池單元確定是否存在電壓誤差?？稍诔跏即_定階段識別具有電壓誤差的每個(gè)電池單元。例如，n1個(gè)電池單元可被認(rèn)為具有有效的電壓測量值，而n2個(gè)電池單元可被懷疑具有電壓測量誤差。

在soc確定階段，可確定每個(gè)電池單元的soc。可根據(jù)電壓測量值得到所述n1個(gè)具有有效的電壓測量值的電池單元的soc?？刂破?06可被配置為輸出每個(gè)電池單元的荷電狀態(tài)。

可基于平均安培小時(shí)積分誤差來計(jì)算所述n2個(gè)具有電壓測量誤差的電池單元的soc。在一些配置中，可使用在初始確定階段計(jì)算的平均值。在一些配置中，可期望僅使用那些具有有效的電壓測量值的電池單元來重新計(jì)算平均安培小時(shí)積分。

可針對每個(gè)電池單元計(jì)算soc誤差soci，delta?？捎?jì)算n1個(gè)非可疑電池單元的平均安培小時(shí)積分誤差。該平均值可僅包括那些未被懷疑具有電壓測量誤差的電池單元的安培小時(shí)積分誤差?？蓪⒛切M足電壓測量誤差條件的電池單元排除在所述平均值計(jì)算之外。

其中，n1為未被懷疑具有電壓測量誤差的電池單元的數(shù)量。所述平均值僅包括那些具有有效的開路電壓測量值的電池單元。具有疑似電壓測量誤差的電池單元的soc可被估計(jì)為：

其中，j表示被懷疑具有電壓測量誤差的n2個(gè)那些電池單元的編號。socj。last值為電池單元在上一電力循環(huán)結(jié)束時(shí)的soc。

所描述的系統(tǒng)可被實(shí)現(xiàn)在控制器(例如，becm206)中。圖4描繪用于在控制器實(shí)現(xiàn)所描述的電壓測量誤差檢測和soc初始化方法的可行操作序列的流程圖400。執(zhí)行可在操作402開始。在操作404，可計(jì)算電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間(toff)，并且將所述電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間(toff)與最小時(shí)間參數(shù)(tmin)進(jìn)行比較。如果電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間小于或等于最小時(shí)間參數(shù)，則可執(zhí)行操作424。在操作424，可將電池單元的soc初始化為來自緊接在前的電力循環(huán)的關(guān)聯(lián)soc值。

如果電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間大于最小時(shí)間參數(shù)，則可執(zhí)行操作406。在操作406，每個(gè)電池單元的電壓測量值會是可用的，并且從所述電壓測量值得到每個(gè)電池單元的soc。在操作408，可使用基于電壓的soc值和上一電力循環(huán)結(jié)束時(shí)的soc來計(jì)算每個(gè)電池單元在所述持續(xù)時(shí)間期間的安培小時(shí)變化。在操作410，可計(jì)算平均安培小時(shí)變化和安培小時(shí)變化的標(biāo)準(zhǔn)差。

在操作412，可將每個(gè)電池單元的安培小時(shí)變化與上限進(jìn)行比較。如上所述，可通過預(yù)定因子與電池單元的安培小時(shí)變化的標(biāo)準(zhǔn)差的乘積來部分地定義所述上限。如果電池單元的安培小時(shí)變化大于所述上限，則可執(zhí)行操作418。在操作418，可針對電池單元設(shè)置電壓測量誤差標(biāo)志。然后，可執(zhí)行操作422，以如上所述地基于平均安培小時(shí)變化來計(jì)算電池單元的soc。

如果電池單元的安培小時(shí)變化小于或等于所述上限，則可執(zhí)行操作426。在操作426，可將每個(gè)電池單元的安培小時(shí)變化與第一下限進(jìn)行比較。所述第一下限可如在等式(8)中所定義的。如果安培小時(shí)變化大于或等于第一下限，則可執(zhí)行操作420。在操作420，從電壓測量值得到電池單元的soc。

如果電池單元的安培小時(shí)變化小于第一下限，則可執(zhí)行操作414。在操作414，可將電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間與最大斷電時(shí)間參數(shù)(tmax)進(jìn)行比較。最大斷電時(shí)間可被定義為預(yù)期安培小時(shí)變化未大于預(yù)定量的時(shí)間量。如果電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間大于最大斷電時(shí)間參數(shù)，則可執(zhí)行操作420。在操作420，基于電壓測量值得到電池單元的soc。

如果電力循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間小于或等于最大斷電時(shí)間參數(shù)，則可執(zhí)行操作416。在操作416，將每個(gè)電池單元的安培小時(shí)變化與第二下限進(jìn)行比較。如果安培小時(shí)變化大于或等于第二下限，則可執(zhí)行操作420。第二下限可如在等式(9)中所定義的。在操作420，可從電壓測量值得到電池單元的soc。

如果電池單元的安培小時(shí)變化小于第二下限，則可執(zhí)行操作418。在操作418，可針對電池單元設(shè)置電壓測量誤差標(biāo)志?？刂破?06還可輸出與被懷疑具有電壓測量誤差的那些電池單元關(guān)聯(lián)的診斷指示符。然后，可執(zhí)行操作422，以如上所述地基于平均安培小時(shí)變化來計(jì)算電池單元的soc。

在針對每個(gè)電池單元計(jì)算soc之后，可根據(jù)soc值來操作牽引電池。初始化的值可以是電力循環(huán)期間的安培小時(shí)積分的起始值。所描述的用于對電池單元的soc進(jìn)行初始化的技術(shù)允許在存在電壓測量誤差的情況下準(zhǔn)確地監(jiān)測soc。此外，可通過描述的過程來識別電壓測量誤差。結(jié)果是更準(zhǔn)確地控制牽引電池。

在此公開的處理、方法或算法可被傳送到處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)/通過處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，其中，所述處理裝置、控制器或計(jì)算機(jī)可包括任何現(xiàn)有的可編程電子控制單元或者專用電子控制單元。類似地，所述處理、方法或算法可以以多種形式被存儲為可被控制器或計(jì)算機(jī)執(zhí)行的數(shù)據(jù)和指令，其中，所述多種形式包括但不限于信息永久地存儲在非可寫存儲介質(zhì)(諸如，rom裝置)上以及信息可變地存儲在可寫存儲介質(zhì)(諸如，軟盤、磁帶、cd、ram裝置以及其它磁介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì))上。所述處理、方法或算法還可被實(shí)現(xiàn)為軟件可執(zhí)行對象。可選擇地，所述處理、方法或算法可使用合適的硬件組件(諸如，專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、狀態(tài)機(jī)、控制器或其它硬件組件或裝置)或者硬件、軟件和固件組件的組合被整體或部分地實(shí)現(xiàn)。

盡管在上面描述了示例性實(shí)施例，但是這些實(shí)施例并不意在描述權(quán)利要求所涵蓋的所有可能的形式。說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，應(yīng)該理解的是，在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變。如前所述，各個(gè)實(shí)施例的特征可被組合，以形成可能未被明確描述或示出的本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。盡管各個(gè)實(shí)施例可能已被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或者在一個(gè)或更多個(gè)期望的特性方面優(yōu)于其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，一個(gè)或更多個(gè)特征或特性可被折衷，以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性，這取決于具體的應(yīng)用和實(shí)施方式。這些屬性可包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐久性、生命周期成本、可銷售性、外觀、包裝、尺寸、維護(hù)保養(yǎng)方便性、重量、可制造性、裝配容易性等。因此，被描述為在一個(gè)或更多個(gè)特性方面不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式合意的實(shí)施例并不在本公開的范圍之外，并且可被期望用于特定的應(yīng)用。