本公開涉及用于車輛電池系統(tǒng)的功率容量。

背景技術(shù)：

混合動(dòng)力電動(dòng)車輛和純電動(dòng)車輛依靠牽引電池來提供用于推進(jìn)的電力。牽引電池通常包括以各種構(gòu)造連接的多個(gè)電池單元。為了確保車輛的優(yōu)化操作，可監(jiān)測(cè)牽引電池的各種性能。一種有用的性能是指示儲(chǔ)存在電池中的電荷量的電池荷電狀態(tài)(soc)?？舍槍?duì)整個(gè)牽引電池和針對(duì)每個(gè)電池單元來計(jì)算soc。牽引電池的soc提供對(duì)剩余電荷的指示。每個(gè)單獨(dú)的電池單元的soc提供用于平衡電池單元之間的soc的信息。除了soc以外，電池允許的充電和放電功率限制可被用于確定電池操作的范圍并用于防止電池過度操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種車輛可包括控制器，所述控制器被配置為對(duì)電池進(jìn)行充電和放電。所述控制器可根據(jù)電池的荷電狀態(tài)對(duì)電池進(jìn)行充電和放電?？赏ㄟ^模型參數(shù)來得到所述荷電狀態(tài)，其中，所述模型參數(shù)限定一系列rc電路中的一個(gè)rc電路，所述一系列rc電路表征電池對(duì)輸入電流的頻率響應(yīng)。所述一系列rc電路中的每個(gè)可具有與另一時(shí)間常數(shù)成比例的時(shí)間常數(shù)。所述一系列rc電路中的每個(gè)rc電路的時(shí)間常數(shù)可與所述一系列rc電路中的另一rc電路的時(shí)間常數(shù)成比例。指示時(shí)間常數(shù)之間的比例關(guān)系的比例參數(shù)也可支持得到所述荷電狀態(tài)。所述比例參數(shù)可使得所述一系列rc電路的電阻的比值等于所述一系列rc電路的電容的比值。所述一系列rc電路包括不多于兩個(gè)rc電路。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種控制器，所述控制器包括：輸入通道，被配置為：接收模型參數(shù)和比例參數(shù)，其中，所述模型參數(shù)限定一系列rc電路中的一個(gè)rc電路，所述一系列rc電路表征電池對(duì)輸入電流的頻率響應(yīng)，并且每個(gè)rc電路均具有與另一時(shí)間常數(shù)成比例的時(shí)間常數(shù)，所述比例參數(shù)指示時(shí)間常數(shù)之間的比例關(guān)系；輸出通道，被配置為提供電池的電流限制；控制邏輯單元，被配置為基于所述模型參數(shù)和比例參數(shù)來產(chǎn)生所述電流限制。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述比例參數(shù)使得所述一系列rc電路的電阻的比值等于所述一系列rc電路的電容的比值。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述一系列rc電路中的另一rc電路的電阻與電池的內(nèi)電阻和比例參數(shù)的乘積成比例。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述一系列rc電路中的另一rc電路的電容是基于所述比例參數(shù)和所述一系列rc電路中的所述一個(gè)rc電路的時(shí)間常數(shù)的乘積與所述一系列rc電路中的所述一個(gè)rc電路的電阻的比值的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述一系列rc電路包括不多于兩個(gè)rc電路。

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：使用具有雅可比矩陣的擴(kuò)展卡爾曼濾波器來估計(jì)所述模型參數(shù)，其中，所述雅可比矩陣包括所述比例參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種方法，所述方法包括：由控制器根據(jù)通過模型參數(shù)得到的功率限制來控制牽引電池，使得一系列rc電路的電阻的比值等于所述一系列rc電路的電容的比值，其中，所述模型參數(shù)限定所述一系列rc電路中的一個(gè)rc電路，所述一系列rc電路表征所述牽引電池對(duì)輸入電流的頻率響應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述功率限制還根據(jù)指示所述一系列rc電路的時(shí)間常數(shù)之間的比例關(guān)系的比例參數(shù)被得到。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述一系列rc電路中的另一rc電路的電阻與電池的內(nèi)電阻和所述比例參數(shù)的乘積成比例。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述一系列rc電路中的另一rc電路的電容是基于所述比例參數(shù)和所述一系列rc電路中的所述一個(gè)rc電路的時(shí)間常數(shù)的乘積與所述一系列rc電路中的所述一個(gè)rc電路的電阻的比值的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：使用具有雅可比矩陣的擴(kuò)展卡爾曼濾波器來估計(jì)所述模型參數(shù)，其中，所述雅可比矩陣包括所述比例參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述一系列rc電路包括不多于兩個(gè)rc電路。

附圖說明

圖1是車輛的示意圖；

圖2是電池系統(tǒng)的示意圖；

圖3電池的等效電路的示意圖；

圖4是表示電池的等效電路的頻率響應(yīng)的曲線圖；

圖5是具有兩個(gè)rc電路部分的電池的等效電路的示意圖；

圖6是用于估計(jì)電池的模型參數(shù)、電流限制和功率限制的算法；

圖7是描繪在不包括通過soc估計(jì)的電池開路電壓的情況下的等效電路的電池電流輸入和端電壓的曲線圖；

圖8是描繪使用現(xiàn)有的方法以及使用利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器的等效電路模型的r0估計(jì)值的曲線圖，其中，所述卡爾曼濾波器用于單rc電路和雙rc電路；

圖9是描繪使用現(xiàn)有的方法以及利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器的等效電路模型的r1、r2、c1和c2估計(jì)值的曲線圖，其中，所述卡爾曼濾波器用于單rc電路和雙rc電路；

圖10是描繪持續(xù)一秒鐘的放電操作和充電操作的電流限制的曲線圖；

圖11是描繪持續(xù)一秒鐘的放電操作和充電操作的功率限制的曲線圖；

圖12是描繪持續(xù)十秒鐘的放電操作和充電操作的電流限制的曲線圖；

圖13是描繪持續(xù)十秒鐘的放電操作和充電操作的功率限制的曲線圖。

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)施例可采用各種形式和替代形式。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實(shí)施例的代表性基礎(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個(gè)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)一致的特征的各種組合和變型可被期望用于特定的應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?/p>

本公開的實(shí)施例總體上提供了多個(gè)電路或其它電子裝置。當(dāng)提及所述電路和其它電子裝置以及由它們中的每個(gè)提供的功能時(shí)，都不意在限于僅涵蓋在此示出和描述的內(nèi)容。雖然特定標(biāo)號(hào)可被分配給公開的各種電路或其它電子裝置，但是這樣的標(biāo)號(hào)不意在限制所述電路和其它電子裝置的操作范圍?？苫谒谕奶囟愋偷碾妼?shí)現(xiàn)方式，按照任何方式將所述電路和其它電子裝置彼此組合和/或分離。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在此公開的任何電路或其它電子裝置可包括任意數(shù)量的微處理器、集成電路、存儲(chǔ)裝置(例如，閃存、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、電可編程只讀存儲(chǔ)器(eprom)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(eeprom)或上述項(xiàng)的其它適當(dāng)變型)和軟件，它們彼此協(xié)作以執(zhí)行在此公開的操作。此外，任意一個(gè)或更多個(gè)電子裝置可被配置為執(zhí)行在非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)程序，其中，計(jì)算機(jī)程序被編寫為用于執(zhí)行公開的任意數(shù)量的功能。

圖1描繪了典型的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(phev)。典型的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛112可包括連接至混合動(dòng)力傳動(dòng)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)來運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置116連接至發(fā)動(dòng)機(jī)118?；旌蟿?dòng)力傳動(dòng)裝置116還連接至驅(qū)動(dòng)軸120，驅(qū)動(dòng)軸120連接至車輪122。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)118開啟或關(guān)閉時(shí)，電機(jī)114能提供推進(jìn)和減速能力。電機(jī)114還用作發(fā)電機(jī)并且能通過回收在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)中通常將作為熱損失掉的能量而提供燃料經(jīng)濟(jì)性效益。電機(jī)114還可通過允許發(fā)動(dòng)機(jī)118在更高效的條件(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷)下操作和允許混合動(dòng)力電動(dòng)車輛112在特定條件下以發(fā)動(dòng)機(jī)118關(guān)閉的電動(dòng)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，來降低車輛排放。

牽引電池或電池組124儲(chǔ)存電機(jī)114可以使用的能量。車輛電池組124通常提供高電壓dc輸出。牽引電池124電連接至一個(gè)或更多個(gè)電力電子模塊。一個(gè)或更多個(gè)接觸器142可在斷開時(shí)將牽引電池124與其它組件隔離，并且可在閉合時(shí)將牽引電池124連接到其它組件。電力電子模塊126還電連接至電機(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，典型的牽引電池124可提供dc電壓，而電機(jī)114可使用三相ac電流來運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子模塊126可將dc電壓轉(zhuǎn)換成電機(jī)114所使用的三相ac電流。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)換為牽引電池124所使用的dc電壓。在此的描述同樣適用于純電動(dòng)車輛。對(duì)于純電動(dòng)車輛，混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置116可以是連接至電機(jī)114的齒輪箱，并且發(fā)動(dòng)機(jī)118可以不存在。

牽引電池124除了提供用于推進(jìn)的能量之外，還可提供用于其它車輛電力系統(tǒng)的能量。車輛可以包括dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128，dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128將牽引電池124的高電壓dc輸出轉(zhuǎn)換為與其它車輛負(fù)載兼容的低電壓dc供應(yīng)。其它高電壓電負(fù)載146(諸如壓縮機(jī)和電熱器)可在不使用dc/dc轉(zhuǎn)換器模塊128的情況下直接連接至高電壓。電負(fù)載146可具有適時(shí)地運(yùn)轉(zhuǎn)電負(fù)載146的關(guān)聯(lián)的控制器。低電壓系統(tǒng)可電連接至輔助電池130(例如，12v電池)。

車輛112可以是電動(dòng)車輛或插電式混合動(dòng)力車輛，其中，牽引電池124可通過外部電源136進(jìn)行再充電。外部電源136可連接至電插座。外部電源136可電連接至電動(dòng)車輛供電設(shè)備(evse)138。evse138可提供電路和控制以調(diào)節(jié)和管理電源136和車輛112之間的能量的傳輸。外部電源136可向evse138提供dc或ac電力。evse138可具有充電連接器140，充電連接器140用于插入到車輛112的充電端口134中。充電端口134可以是被配置為從evse138向車輛112傳輸電力的任何類型的端口。充電端口134可電連接至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，以向牽引電池124提供適合的電壓和電流水平。電力轉(zhuǎn)換模塊132可與evse138接口連接，以協(xié)調(diào)至車輛112的電力傳輸。evse連接器140可具有與充電端口134的相應(yīng)凹入匹配的插腳?？蛇x地，被描述為被電連接的各種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(dòng)器144可被提供用于使車輛112減速并防止車輛112運(yùn)動(dòng)。車輪制動(dòng)器144可以以液壓方式、電的方式或其某種組合的方式被致動(dòng)。車輪制動(dòng)器144可以是制動(dòng)系統(tǒng)150的一部分。制動(dòng)系統(tǒng)150可包括協(xié)同工作以運(yùn)轉(zhuǎn)車輪制動(dòng)器144的其它組件。為了簡(jiǎn)潔，附圖描繪了制動(dòng)系統(tǒng)150和車輪制動(dòng)器144中的一個(gè)之間的一個(gè)連接。隱含了制動(dòng)系統(tǒng)150和其它車輪制動(dòng)器144之間的連接。制動(dòng)系統(tǒng)150可包括用于監(jiān)測(cè)并協(xié)調(diào)制動(dòng)系統(tǒng)150的控制器。制動(dòng)系統(tǒng)150可監(jiān)測(cè)制動(dòng)組件并控制車輪制動(dòng)器144以使車輛減速或控制車輛。制動(dòng)系統(tǒng)150可對(duì)駕駛員命令做出響應(yīng)并且還可自主運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)諸如穩(wěn)定性控制的功能。制動(dòng)系統(tǒng)150的控制器可實(shí)現(xiàn)在被另一控制器或子功能請(qǐng)求時(shí)施加所請(qǐng)求的制動(dòng)力的方法。

所討論的各種組件可具有用于控制并監(jiān)測(cè)所述組件的操作的一個(gè)或更多個(gè)關(guān)聯(lián)的控制器。所述控制器可經(jīng)由串行總線(例如，控制器局域網(wǎng)(can))或經(jīng)由離散導(dǎo)體進(jìn)行通信。此外，系統(tǒng)控制器148可存在以協(xié)調(diào)各種組件的操作。牽引電池124可由各種化學(xué)配方(chemicalformulation)構(gòu)造而成。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n個(gè)電池單元202處于簡(jiǎn)單串聯(lián)形態(tài)的典型的牽引電池組200。電池組200可包含以串聯(lián)方式或并聯(lián)方式或者其某種組合的方式連接的任意數(shù)量的單個(gè)電池單元。典型的系統(tǒng)可具有監(jiān)測(cè)并控制牽引電池200的性能的一個(gè)或更多個(gè)控制器，諸如，電池能量控制模塊(becm)204。becm204可監(jiān)測(cè)多個(gè)電池組水平特性，諸如可由電池組電流測(cè)量模塊208監(jiān)測(cè)的電池組電流206、可由電池組電壓測(cè)量模塊212監(jiān)測(cè)的電池組電壓210以及可由電池組溫度測(cè)量模塊214監(jiān)測(cè)的電池組溫度。becm204可具有非易失性存儲(chǔ)器，使得在becm204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)可在下一點(diǎn)火循環(huán)時(shí)被利用。電池管理系統(tǒng)可包括電池單元之外的其它組件，并且可包括becm204、測(cè)量傳感器和模塊(208、212、214)以及傳感器模塊216。電池管理系統(tǒng)的功能可用于以安全且高效的方式運(yùn)轉(zhuǎn)牽引電池。

除了測(cè)量和監(jiān)測(cè)電池組水平特性之外，還可測(cè)量和監(jiān)測(cè)電池單元220的水平特性。例如，可測(cè)量每個(gè)電池單元220的電壓、電流和溫度。系統(tǒng)可利用傳感器模塊216來測(cè)量單個(gè)電池單元220的特性。取決于容量，傳感器模塊216可測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電池單元220的特性。電池組200可利用多達(dá)nc個(gè)傳感器模塊216來測(cè)量每個(gè)電池單元220的特性。每個(gè)傳感器模塊216可將測(cè)量值傳輸至becm204以進(jìn)行進(jìn)一步的處理和協(xié)調(diào)。傳感器模塊216可將模擬或數(shù)字形式的信號(hào)傳輸至becm204。在一些實(shí)施例中，傳感器模塊216的功能可被合并到becm204的內(nèi)部。也就是說，傳感器模塊216的硬件可被集成為becm204中的電路的一部分，其中，becm204可進(jìn)行原始信號(hào)的處理。

可使用電池組電壓測(cè)量模塊212中的電路測(cè)量電池單元220的電壓和電池組電壓210。傳感器模塊216中的電壓傳感器電路和電池組電壓測(cè)量電路212可包含用于衡量電壓信號(hào)和對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣的各種電子元件。測(cè)量信號(hào)可被傳送到傳感器模塊216、傳感器模塊216和becm204中的模數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換器的輸入，以轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。這些組件可能會(huì)短路或開路，從而導(dǎo)致電壓測(cè)量不準(zhǔn)確。另外，這些問題會(huì)隨著時(shí)間的推移而間歇地發(fā)生并表現(xiàn)在測(cè)量的電壓數(shù)據(jù)中。傳感器模塊216、電池組電壓傳感器212和becm204可包含用于確定電壓測(cè)量組件的狀態(tài)的電路。另外，becm204或傳感器模塊216中的控制器可基于預(yù)期的信號(hào)操作水平來執(zhí)行信號(hào)邊界檢查。

電池單元可以以各種方式被建模。例如，電池單元可被建模為等效電路。圖3示出了一種可行的電池單元等效電路模型(ecm)300(被稱為簡(jiǎn)化的蘭德爾斯(randles)電路模型)。電池單元可被建模為具有開路電壓(voc)304并具有關(guān)聯(lián)的阻抗的電壓源302。所述阻抗可包括一個(gè)或更多個(gè)電阻(306和308)以及電容310。voc304表示電池的開路電壓(ocv)，其中，所述ocv被表示為電池荷電狀態(tài)(soc)和溫度的函數(shù)。所述模型可包括內(nèi)電阻r0306、電荷轉(zhuǎn)移電阻r1308和雙電層電容c1310。電壓v0312是由于電流314從電壓源302流出而產(chǎn)生的內(nèi)電阻306兩端的電壓降。電壓v1316是由于電流314流過r1308和c1310的并聯(lián)組合而產(chǎn)生的所述并聯(lián)組合兩端的電壓降。電壓vt320是電池端子之間的電壓(端電壓)。參數(shù)值r0、r1和c1可以是已知的或未知的。所述參數(shù)值可取決于電池單元設(shè)計(jì)和電池化學(xué)成分。

由于電池單元的阻抗，使得端電壓vt320可能與開路電壓voc304不同。通常，只有電池單元的端電壓320可易于測(cè)量，開路電壓voc304可能不易于測(cè)量。當(dāng)在足夠長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)沒有電流314流動(dòng)時(shí)，端電壓320可能與開路電壓304相等，然而，通?？赡苄枰銐蜷L(zhǎng)的時(shí)間段來使得電池的內(nèi)部動(dòng)態(tài)特性達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。通常，電流314是流動(dòng)的，在這種情況下，voc304可能不易于測(cè)量，并且由于不能捕捉電池的快速動(dòng)態(tài)性能和慢速動(dòng)態(tài)性能兩者而使得基于等效電路模型300推斷的值可能存在誤差。所述動(dòng)態(tài)性能或動(dòng)態(tài)特性通過頻率響應(yīng)來表征，其中，所述頻率響應(yīng)是系統(tǒng)或裝置(電池、電池單元、電極或子組件)響應(yīng)于激勵(lì)(電流、電流分布或關(guān)于電池電流的其它歷史數(shù)據(jù)的變化)的輸出頻譜的定量測(cè)量。所述頻率響應(yīng)可被分解為頻率分量，諸如，對(duì)給定輸入的快速響應(yīng)和對(duì)給定輸入的慢速響應(yīng)。相對(duì)術(shù)語“快速響應(yīng)”和“慢速響應(yīng)”可被用于描述：響應(yīng)時(shí)間小于預(yù)定時(shí)間(快)或者響應(yīng)時(shí)間大于預(yù)定時(shí)間(慢)。為了提高電池性能，需要一種捕捉快速電池單元?jiǎng)討B(tài)特性和慢速電池單元?jiǎng)討B(tài)特性兩者的模型。目前的電池單元模型是復(fù)雜的并且對(duì)于現(xiàn)代電子控制系統(tǒng)而言不實(shí)用。降階電池單元模型降低了復(fù)雜性以使得其可在微控制器、微處理器、asic或其它控制系統(tǒng)中被執(zhí)行，并且對(duì)電池單元的快速動(dòng)態(tài)特性和慢速動(dòng)態(tài)特性兩者進(jìn)行捕捉以提高電池系統(tǒng)的性能。

圖4是示出電池阻抗相對(duì)于頻率的eis奈奎斯特圖的曲線圖400。eis奈奎斯特圖400示出了使用等效電路的電池系統(tǒng)的直接物理解釋。eis奈奎斯特圖400具有表示實(shí)阻抗404的x軸和表示虛阻抗402的y軸。曲線406示出了在頻率響應(yīng)范圍中的電池的測(cè)量的阻抗。系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的范圍可揭示電池的能量?jī)?chǔ)存和耗散性能。

eis奈奎斯特圖400可揭示與電池的電化學(xué)處理的反應(yīng)機(jī)制有關(guān)的信息，所述反應(yīng)機(jī)制包括在特定頻率處占主導(dǎo)的不同的反應(yīng)步驟，并且頻率響應(yīng)可有助于識(shí)別速率限制步驟。曲線406可表示由電極活性材料的固體顆粒處的擴(kuò)散過程以及跨電池單元厚度的極化過程引起的慢速電池動(dòng)態(tài)響應(yīng)。通過電池的等效電路模型的內(nèi)電阻項(xiàng)r0410來確定瞬時(shí)響應(yīng)。由中到高頻率部分408表示的電池動(dòng)態(tài)特性主要在考慮電池動(dòng)態(tài)特性的情況下確定功率容量。由低頻率部分412(例如，瓦爾堡(warburg)阻抗項(xiàng))表示的慢速動(dòng)態(tài)特性和由r0表示的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)特性部分410在等效電路模型中被建模為實(shí)時(shí)調(diào)整的內(nèi)電阻。曲線圖400捕捉可被用于估計(jì)電池系統(tǒng)的瞬時(shí)電池功率容量的電池動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

圖5是根據(jù)實(shí)施例的使用兩個(gè)rc電路來對(duì)電池進(jìn)行建模的簡(jiǎn)單等效電路模型500的示意圖。兩個(gè)rc電路可通過向模型引入附加動(dòng)態(tài)特性來改進(jìn)對(duì)電池組和/或一個(gè)或更多個(gè)電池單元的建模500。例如，可使用附加rc電路對(duì)慢速動(dòng)態(tài)特性項(xiàng)412進(jìn)行建模。rc電路模型可包括附加rc電路，所述附加rc電路具有并聯(lián)的電阻器r2522和電容器c2524，并聯(lián)的電阻器r2522和電容器c2524與圖3中示出的等效電路模型300中的rc電路串聯(lián)。等效電路模型可具有其它配置，而不限于一個(gè)或兩個(gè)rc電路。等效電路模型可包括但不限于用于對(duì)電池進(jìn)行建模的兩個(gè)或更多個(gè)rc電路。

例如，由從rc電路(即，r1和c1)產(chǎn)生的部分408來表示中速到快速動(dòng)態(tài)特性，內(nèi)電阻與r0306相關(guān)。通過具有附加rc電路(即，r2和c2)的等效電路模型來捕捉慢速動(dòng)態(tài)特性(被稱作瓦爾堡項(xiàng)412)。因此，在使用兩個(gè)或更多個(gè)rc電路的等效電路模型中展現(xiàn)慢速動(dòng)態(tài)特性(在此被稱作瓦爾堡項(xiàng)412)。

車輛電池測(cè)量方法可實(shí)現(xiàn)使用兩個(gè)rc電路的簡(jiǎn)單等效電路模型500來獨(dú)立地捕捉快速動(dòng)態(tài)特性和慢速動(dòng)態(tài)特性。兩個(gè)rc電路可改善對(duì)于低溫度和/或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)充電狀況的預(yù)測(cè)能力。圖3所示的蘭德爾斯電路模型300不可捕捉與瓦爾堡阻抗項(xiàng)有關(guān)的慢速電池動(dòng)態(tài)特性。在電池模型中并入瓦爾堡阻抗項(xiàng)i可能由于所需的附加項(xiàng)和參數(shù)(即，r2、c2、τ2)而需要額外的計(jì)算能力或輸入容量。

兩個(gè)rc電路可通過使用以下等式捕捉慢速頻率響應(yīng)和中速到高速頻率響應(yīng)來改進(jìn)對(duì)電池動(dòng)態(tài)特性的建模：

其中，v1316是由電阻器r1和電容器c1組成的rc電路兩端的電壓，電阻r1308是有效電荷轉(zhuǎn)移電阻，i314是電路中激勵(lì)出的電流。由電阻器r1和電容器c1組成的rc電路表示在車輛操作期間變化的電池動(dòng)態(tài)特性。由電阻器r2和電容器c2組成的rc電路使用以下等式來表示車輛操作期間的電池慢速動(dòng)態(tài)特性(即，低頻)：

其中，v2526是由r2522和c2524組成的rc電路兩端的電壓，i314是電路中激勵(lì)出的電流。具有電阻器r2522和電容器c2524的附加rc電路表示車輛操作期間的低頻。具有兩個(gè)rc電路的等效電路可允許使用以下等式來計(jì)算電池端電壓：

vt＝voc-v1-v2-r0i(3)

其中，vt320是端電壓，voc302是通過soc確定的電池開路電壓，v1316是由電阻器r1和電容器c1組成的rc電路兩端的電壓，v2526是由r2522和c2524組成的rc電路兩端的電壓，r0306是電池內(nèi)電阻。可使用以下等式來計(jì)算rc電路兩端的電壓：

利用多個(gè)rc等效電路模型的電池端電壓估計(jì)被推導(dǎo)為以下等式：

其中，t是時(shí)間。

系統(tǒng)可將當(dāng)前時(shí)間to(例如，t等于0)的電池端電壓響應(yīng)線性化，以獲得用于根據(jù)以下等式估計(jì)電池電流限制的通用狀態(tài)反饋結(jié)構(gòu)：

其中，等式(7)如下：

其中，等式(8)表示電壓變化率，并且等式(8)是通過在以下等式中設(shè)置t＝0而得到的：

對(duì)等式(7)中描繪的兩個(gè)rc電路系統(tǒng)的的確定需要計(jì)算七個(gè)參數(shù)(例如，v1、v2、r0、r1、r2、c1、c2)。當(dāng)與單個(gè)rc電路比較時(shí)，七個(gè)參數(shù)的計(jì)算需要控制器的額外的計(jì)算能力來確定端電壓vt?？梢酝ㄟ^以下等式中示出的中間參數(shù)將七個(gè)參數(shù)減少到五個(gè)：

k1＝r1/r0(10)

τ1＝r1c1＝k1r0c1(11)

τ2＝r²τ1＝r²r1c1＝rr1rc1＝r2c2(12)

r2＝rr1(13)

c2＝rc1(14)

使用模型參數(shù)r，可在r1與r2之間形成比例關(guān)系。相同的參數(shù)r可在c1與c2之間形成比例關(guān)系。電阻的比值r可與電容的比值r相等。相同的比例關(guān)系可將每個(gè)rc電路的時(shí)間常數(shù)彼此相關(guān)。r1c1的時(shí)間常數(shù)τ1與r2c2的時(shí)間常數(shù)τ2相關(guān)。τ2與τ1具有二次關(guān)系。參數(shù)k1是內(nèi)電阻r0與電荷轉(zhuǎn)移阻抗r1的電阻項(xiàng)的商。參數(shù)τ1是與電荷轉(zhuǎn)移阻抗關(guān)聯(lián)的時(shí)間常數(shù)，用于減小觀察到的參數(shù)的可變性。

使用假設(shè)來形成這些關(guān)系。通過關(guān)聯(lián)r2的瓦爾堡項(xiàng)來形成所述假設(shè)。取決于電池狀態(tài)或狀況，當(dāng)r0增大時(shí)，r2也增大。在特定操作狀況下，諸如當(dāng)r2增大時(shí)，假設(shè)r1由于其中的固有關(guān)系而相對(duì)地增大。這種假設(shè)可降低電壓等式的復(fù)雜度，并且可降低用r和τ1代替τ2和r2所需要的計(jì)算能力。

其中，等式(15)表示電路r1c1兩端的電壓的變化率，等式(16)表示電路r2c2兩端的電壓的變化率。如等式(17)所示，限定一系列rc電路中的一個(gè)rc電路(r1c1)的模型參數(shù)可具有與另一時(shí)間常數(shù)(r2c2)成比例的時(shí)間常數(shù)。意味著，模型參數(shù)可表征電池對(duì)于輸入電流的頻率響應(yīng)。

此外，v1和v2是作為時(shí)間索引k處的時(shí)間的函數(shù)的電路中的元件兩端的電壓降，所述電壓降表示電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。可被用于通過使用電流積分方法或其它估計(jì)方法來估計(jì)voc。因此，以下變量可在時(shí)間索引k處被設(shè)置并且在k+1處被估計(jì)，給出以下等式：

yk＝voc,k-vt,k＝v1,k+v2,k+r0,kik(21)

其中，yk是rc電路兩端的估計(jì)的電壓。模型參數(shù)r0和引入的模型參數(shù)k1和τ1增廣狀態(tài)變量v1和v2。因此，在以下轉(zhuǎn)置矩陣中示出增廣狀態(tài)向量：

x＝[v1v2r0k1τ1](22)

增廣狀態(tài)向量不限于是電池動(dòng)態(tài)響應(yīng)的參數(shù)v1和v2以及在等式(8)中公開的表征電池動(dòng)態(tài)性能的其它模型參數(shù)r0、k1、v1和τ1。例如，如果等效電路模型包括附加rc電路和/或電池模型具有其它形式的電池動(dòng)態(tài)表示，則一個(gè)或更多個(gè)增廣狀態(tài)向量參數(shù)可變化。

利用增廣狀態(tài)向量x的等式(8)的新表達(dá)式在下面的雅可比矩陣等式中被示出，所述雅可比矩陣等式是表示狀態(tài)等式的幾乎線性化的矩陣：

其中，fk是用于描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和模型參數(shù)變化的系統(tǒng)矩陣。

其中，hk是用于計(jì)算系統(tǒng)響應(yīng)的輸出矩陣。例如，該輸出矩陣可將電池端電壓vt計(jì)算為實(shí)時(shí)估計(jì)的系統(tǒng)響應(yīng)。在以下等式中表示系統(tǒng)矩陣fk(雅可比矩陣)和輸出矩陣hk：

hk＝[11ik00](26)

當(dāng)在時(shí)間(t)期間施加恒定電流(i)時(shí)，模型參數(shù)被用于預(yù)測(cè)電壓響應(yīng)，如以下等式所示：

可通過以下等式來計(jì)算電池電流限制：

其中，i＝imin|vlim＝vmax，i＝imax|vlim＝vmin,td是圖10至圖13中示出的估計(jì)的持續(xù)時(shí)間。

可通過以下等式或其它等式來計(jì)算電池充電和放電功率容量pcap：

pcap_ch(td)＝|imin|{vmax}(31)

pcap_dis(td)＝|imax|{vmin}(32)

其中，等式(30)中的vlim是放電時(shí)的電池端電壓的下限電壓，等式(31)中的vmax是充電時(shí)的電池端電壓的上限電壓。例如，在電池放電事件期間，通過等式(30)來計(jì)算時(shí)間段δtd期間的電池放電電流限制。使用來自等式(30)的計(jì)算的電池放電電流限制，通過用于放電事件的等式(31)來計(jì)算電池可用功率。

電池模型參數(shù)可被離線校準(zhǔn)或?qū)崟r(shí)估計(jì)。如果使用實(shí)時(shí)模型參數(shù)估計(jì)，則可使用擴(kuò)展卡爾曼濾波器(ekf)。通過在以下等式中表示的以下過程來用公式表示用于估計(jì)模型參數(shù)和狀態(tài)變量的ekf：

其中，是增廣狀態(tài)向量，uk-1是輸入電流。

在特定操作點(diǎn)處將輸入電流uk傳輸?shù)剿惴?，以允許系統(tǒng)預(yù)測(cè)該時(shí)間變量處的電池參數(shù)。模型參數(shù)被用于預(yù)測(cè)在時(shí)間段期間施加恒定電流時(shí)的電壓響應(yīng)?；谝陨系牡仁?，ekf獲知變量，更新的濾波器等式現(xiàn)在可使用如下的預(yù)測(cè)協(xié)方差等式來預(yù)測(cè)電池功率容量的下一個(gè)狀態(tài)：

使用以下等式來計(jì)算新的測(cè)量值yk與預(yù)測(cè)值之間的差：

以下等式是用于確定如在下面的等式中表示的卡爾曼增益kk的中間等式：

在以下等式中表示用于確定卡爾曼增益kk的等式：

其中，如在以下等式中表示的，卡爾曼增益通過來確定更新狀態(tài)向量

以下等式中是狀態(tài)估計(jì)誤差的協(xié)方差：

pk|k＝(i-kkhk)pk|k-1(43)

通過等式(23)來估計(jì)模型參數(shù)。改進(jìn)的電池參數(shù)計(jì)算方法在使得能夠減小電池使用的安全裕度的同時(shí)允許電池功率容量的增強(qiáng)的估計(jì)，從而可在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中更激進(jìn)地應(yīng)用電池硬件?；诟倪M(jìn)的方法，hev控制變得更靈活，從而產(chǎn)生改善的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)性能和效率。

圖6是用于識(shí)別在電池管理方法中使用的一個(gè)或更多個(gè)電池模型參數(shù)的算法的流程圖?？墒褂冒ㄔ谲囕v控制模塊中的軟件代碼來實(shí)現(xiàn)所述方法。在其它實(shí)施例中，方法600可在其它車輛控制器中被實(shí)現(xiàn)，或者可被分布在多個(gè)車輛控制器中。

再次參照?qǐng)D6，圖1和圖2中示出的車輛及其組件在整個(gè)方法的討論中被引用，以有助于理解本公開的各個(gè)方面?？赏ㄟ^被編程于合適的車輛的可編程邏輯裝置(諸如，車輛控制模塊、混合動(dòng)力控制模塊、與車輛計(jì)算系統(tǒng)通信的其它控制器或者它們的組合)中的計(jì)算機(jī)算法、機(jī)器可執(zhí)行代碼或軟件指令來實(shí)現(xiàn)控制混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中的電池參數(shù)預(yù)測(cè)的方法。盡管流程圖600中示出的各個(gè)步驟呈現(xiàn)為按照時(shí)間順序發(fā)生，但是所述步驟中的至少一些可按照不同的順序發(fā)生，并且一些步驟可同時(shí)執(zhí)行或者根本不執(zhí)行。

在步驟602，在允許車輛通電的點(diǎn)火開關(guān)接通事件期間，車輛計(jì)算系統(tǒng)可開始對(duì)一個(gè)或更多個(gè)模塊上電。在步驟604，一個(gè)或更多個(gè)模塊的上電可使得與電池管理系統(tǒng)有關(guān)的變量在啟用用于控制電池的一個(gè)或更多個(gè)算法之前進(jìn)行初始化。

初始化的參數(shù)可以是預(yù)定值或上一點(diǎn)火開關(guān)斷開事件時(shí)的存儲(chǔ)的值。在點(diǎn)火開關(guān)接通事件時(shí)啟用算法之前，應(yīng)該對(duì)參數(shù)進(jìn)行初始化。例如，電池管理方法可初始化多個(gè)變量(包括但不限于電池端電壓、電流限制和/或其它與電池有關(guān)的參數(shù))。

在606，系統(tǒng)可使用多種類型的傳感器實(shí)時(shí)地測(cè)量電池電壓輸出和電流輸入。一旦系統(tǒng)接收到電池電壓響應(yīng)和電流測(cè)量值，則系統(tǒng)可對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理以計(jì)算電池狀態(tài)變量，其中，所述電池狀態(tài)變量由基于電池的快速和慢速動(dòng)態(tài)特性的電壓響應(yīng)來表示。

在步驟608，可使用等效電路模式中的兩個(gè)或更多個(gè)rc電路來測(cè)量快速動(dòng)態(tài)電壓響應(yīng)和慢速動(dòng)態(tài)電壓響應(yīng)的模型參數(shù)估計(jì)值。ekf可被用于模型參數(shù)估計(jì)。使用等式(34)至等式(43)來實(shí)現(xiàn)基于ekf的模型參數(shù)估計(jì)。如果可實(shí)時(shí)地識(shí)別模型參數(shù)，則可使用其它在線參數(shù)估計(jì)方法。如果在電池管理系統(tǒng)中未使用在線參數(shù)估計(jì)方法，則可使用離線校準(zhǔn)模型參數(shù)映射。

在步驟610，系統(tǒng)可估計(jì)狀態(tài)變量。狀態(tài)變量包括電池開路電壓voc302，由快速動(dòng)態(tài)特性電壓響應(yīng)組成的rc電路兩端的電壓v1316以及由慢速動(dòng)態(tài)特性電壓響應(yīng)組成的第二rc電路兩端的電壓v2526?？苫陔姵睾呻姞顟B(tài)來估計(jì)開路電壓voc302，可通過電流積分或其它算法來計(jì)算所述電池荷電狀態(tài)。

在另一實(shí)施例中，步驟608和步驟610可被組合成由系統(tǒng)完成的單個(gè)步驟。例如，估計(jì)處理可將電池模型參數(shù)和狀態(tài)變量包括在一個(gè)估計(jì)結(jié)構(gòu)中，因此被稱為“參數(shù)狀態(tài)共同估計(jì)”。在該實(shí)施例中，參數(shù)變化和狀態(tài)變化的不同的時(shí)間尺度可能導(dǎo)致估計(jì)性能的某種劣化，但是估計(jì)結(jié)構(gòu)可以是通過系統(tǒng)計(jì)算的更簡(jiǎn)單的模型。然而，將狀態(tài)變量估計(jì)過程與模型參數(shù)的估計(jì)相分離可允許系統(tǒng)提高每個(gè)狀態(tài)變量和模型參數(shù)的估計(jì)準(zhǔn)確度。

在步驟612，如在等式(30)中表示的，系統(tǒng)可使用針對(duì)快速動(dòng)態(tài)特性、慢速動(dòng)態(tài)特性和電池開路電壓的狀態(tài)反饋結(jié)構(gòu)來計(jì)算電流限制。

在步驟614，系統(tǒng)可使用等式(31)來計(jì)算功率限制。計(jì)算的功率限制可被用于確定從電池控制器到電池組的電池電流命令。

在步驟616，如果系統(tǒng)檢測(cè)到點(diǎn)火開關(guān)斷開事件，則系統(tǒng)可結(jié)束用于管理電池組和/或一個(gè)或更多個(gè)電池單元的一個(gè)或更多個(gè)算法。在步驟618，車輛計(jì)算系統(tǒng)可具有車輛點(diǎn)火開關(guān)斷開模式，以允許系統(tǒng)在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)，從而使得這些參數(shù)可被系統(tǒng)用于下一個(gè)點(diǎn)火開關(guān)接通事件。

圖7是顯示在車輛中測(cè)量的或者通過電池測(cè)試測(cè)量的電池電流輸入分布和電壓輸出分布的曲線圖700。電池電流輸入曲線圖702具有表示時(shí)間706的x軸和表示電流704的y軸。電池組的電流輸入708基于車輛駕駛模式718而波動(dòng)，其中，所述車輛駕駛模式718包括系統(tǒng)的電荷消耗(cd)駕駛模式與電荷維持(cs)駕駛模式之間的轉(zhuǎn)換。

通過具有表示時(shí)間714的x軸和表示電壓712的y軸的端電壓曲線圖710來描繪電壓輸出分布。端電壓是電池組的內(nèi)部電池電壓716，并且基于車輛駕駛模式718而波動(dòng)，其中，所述車輛駕駛模式718包括系統(tǒng)的電荷消耗(cd)駕駛模式與電荷維持(cs)駕駛模式之間的轉(zhuǎn)換。

在車輛中測(cè)量的或通過電池測(cè)試測(cè)量的電池電流輸入曲線圖和電壓輸出曲線圖展現(xiàn)了電池系統(tǒng)參數(shù)的波動(dòng)。波動(dòng)的參數(shù)可導(dǎo)致與電池性能、混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)功能和/或由電池供電的其它系統(tǒng)有關(guān)的不準(zhǔn)確的計(jì)算。

圖8是顯示基于識(shí)別的電池模型參數(shù)的計(jì)算的電池電阻的比較的曲線圖800。使用ekf來測(cè)量電池電壓和/或電流的先前的方法在電池管理系統(tǒng)中被實(shí)現(xiàn)；然而，預(yù)測(cè)的電池參數(shù)趨向于示出輕微波動(dòng)的軌跡。例如，在混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中，當(dāng)車輛駕駛模式在電荷消耗模式和電荷維持模式之間變化(808)時(shí)，電池參數(shù)趨向于示出波動(dòng)的軌跡。

使用ekf來估計(jì)電池管理系統(tǒng)中的電池參數(shù)的先前的方法趨向于對(duì)由蘭德爾斯電路參數(shù)的弱可觀察性引起的內(nèi)部噪聲和外部噪聲敏感。使用先前的ekf方法的蘭德爾斯電路參數(shù)在每個(gè)參數(shù)之間具有弱的電化學(xué)關(guān)系。

例如，可通過車輛系統(tǒng)或電池測(cè)試微弱地觀察到的對(duì)電池組和/或電池單元的內(nèi)電阻r0的先前的估計(jì)801在圖8中的曲線圖800上被示出。通過具有表示時(shí)間806的x軸和表示歐姆804的y軸的曲線圖來表示電池組/電池單元的內(nèi)電阻801的估計(jì)值。該曲線圖展現(xiàn)了當(dāng)車輛駕駛模式在電池電荷消耗模式與電池電荷維持模式之間轉(zhuǎn)換(808)時(shí)對(duì)測(cè)量值的敏感度。示出了一個(gè)rc電路802與兩個(gè)rc電路803之間的差異。

在圖8中的曲線圖上示出了通過使用ekf的所提出的算法估計(jì)的r0802，其中，所述ekf具有基于一個(gè)rc電路的具有電池組和/或電池單元的引入的變量的基本方程組。與先前的用于估計(jì)內(nèi)電阻801、802的方法相比，所提出的對(duì)內(nèi)電阻的估計(jì)803示出了對(duì)系統(tǒng)可觀察性和估計(jì)的改進(jìn)。所提出的對(duì)內(nèi)電阻r0的估計(jì)803通過高效地追蹤取決于從cd到cs的駕駛模式變化808的變化的時(shí)間常數(shù)來消除噪聲。通過具有表示時(shí)間811的x軸和表示時(shí)間常數(shù)810的y軸的曲線圖來表示電池組/電池單元的時(shí)間常數(shù)的估計(jì)值。如上所述，通過將模型電阻參數(shù)關(guān)聯(lián)在一起以及將系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)812、814、816和818設(shè)置為用于系統(tǒng)識(shí)別的獨(dú)立變量，參數(shù)可對(duì)噪聲較不敏感。

圖9包括顯示電池等效電路模型的rc電路中的估計(jì)的電池模型參數(shù)的比較的曲線圖。曲線圖900表示電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電阻項(xiàng)906和電容項(xiàng)910，其中，所述電荷轉(zhuǎn)移阻抗由電池管理系統(tǒng)的rc電路來表示。如在曲線圖中所描繪的，先前的估計(jì)值901和912與所提出的估計(jì)值進(jìn)行比較，以示出使用調(diào)整的ekf方法的電池參數(shù)902、903、904、913、914和915的可觀察性的提高。示出了中到高頻電池動(dòng)態(tài)特性。

在具有表示時(shí)間908的x軸和表示歐姆906的y軸的曲線圖中，描繪了由rc電路表示的電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電阻項(xiàng)的先前的估計(jì)。電池管理系統(tǒng)中的電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電阻項(xiàng)r1的先前的估計(jì)901基于對(duì)蘭德爾斯電路的內(nèi)部噪聲和外部噪聲的敏感度而波動(dòng)。使用具有rc電路的ekf的電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電阻項(xiàng)r1的估計(jì)902通過將模型電阻參數(shù)關(guān)聯(lián)在一起以及將系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)設(shè)置為用于系統(tǒng)識(shí)別的獨(dú)立變量來消除噪聲。電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電阻項(xiàng)r1的所提出的估計(jì)903和電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電阻項(xiàng)r2的所提出的估計(jì)904捕捉較大范圍的電池頻率響應(yīng)。

例如，在電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電阻項(xiàng)的先前的估計(jì)901中，系統(tǒng)將具有當(dāng)車輛駕駛模式在cd與cs之間轉(zhuǎn)換(907)時(shí)的波動(dòng)軌跡。具有中間參數(shù)和邊界條件的兩個(gè)rc電路能夠充分地抑制波動(dòng)，并且提供改進(jìn)的估計(jì)。使用兩個(gè)rc電路配置的估計(jì)還提高了超過一個(gè)rc電路估計(jì)902的準(zhǔn)確度。在基于調(diào)整的ekf方法的電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電阻項(xiàng)的所提出的估計(jì)903和904中，所述估計(jì)得到改進(jìn)并且顯著地消除了對(duì)系統(tǒng)中的噪聲的敏感度。

電荷轉(zhuǎn)移阻抗的電容項(xiàng)c1確定在車輛操作期間變化的電池動(dòng)態(tài)特性。通過波動(dòng)的軌跡示出了車輛操作期間的電池動(dòng)態(tài)特性的先前的估計(jì)912，其中，x軸是時(shí)間911，y軸是法拉910。如以上針對(duì)電阻所描述的，電池動(dòng)態(tài)特性的所提出的估計(jì)914和915被示出為電池系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的顯著改進(jìn)的測(cè)量計(jì)算。

圖10、11、12和13描繪了根據(jù)先前方法估計(jì)、單個(gè)rc電路估計(jì)和雙rc電路估計(jì)的功率限制估計(jì)和電流限制估計(jì)。現(xiàn)在參照?qǐng)D10，曲線圖1000表示當(dāng)電池被充電或放電持續(xù)一秒鐘時(shí)的估計(jì)的電流限制。每個(gè)曲線圖具有指示隨著x軸上的時(shí)間1010而變化的電流1008的y軸。先前的方法1002被指示為：不論系統(tǒng)的駕駛模式是系統(tǒng)的電荷消耗(cd)駕駛模式還是系統(tǒng)的電荷維持(cs)駕駛模式(1003)，先前的方法1002均具有波動(dòng)的電流限制估計(jì)。單個(gè)rc電路1004使用利用ekf的中到高頻的電池頻率響應(yīng)來估計(jì)電流限制。雙rc電路1006使用利用具有中間參數(shù)的ekf的更寬范圍的電池頻率響應(yīng)來估計(jì)電流限制。雙rc電路1006的估計(jì)中對(duì)低頻、中頻和高頻的包括可改善電流限制估計(jì)。

現(xiàn)在參照?qǐng)D11，曲線圖1100表示當(dāng)電池被充電或放電持續(xù)一秒鐘時(shí)的估計(jì)的功率限制。每個(gè)曲線圖具有指示隨著x軸上的時(shí)間1110而變化的功率1108的y軸。先前的方法1102被指示為：不論系統(tǒng)的駕駛模式是系統(tǒng)的電荷消耗(cd)駕駛模式還是系統(tǒng)的電荷維持(cs)駕駛模式(1103)，先前的方法1102均具有波動(dòng)的功率限制估計(jì)。單個(gè)rc電路1104使用利用ekf的中到高頻的電池頻率響應(yīng)來估計(jì)功率限制。雙rc電路1106使用利用具有中間參數(shù)的ekf的更寬范圍的電池頻率響應(yīng)來估計(jì)功率限制。雙rc電路1106的估計(jì)中對(duì)低頻、中頻和高頻的包括可改善功率限制估計(jì)。

現(xiàn)在參照?qǐng)D12，曲線圖1200表示當(dāng)電池被充電或放電持續(xù)十秒鐘時(shí)的估計(jì)的電流限制。每個(gè)曲線圖具有指示隨著x軸上的時(shí)間1210而變化的電流1208的y軸。先前的方法1202被指示為：不論系統(tǒng)的駕駛模式是系統(tǒng)的電荷消耗(cd)駕駛模式還是系統(tǒng)的電荷維持(cs)駕駛模式(1203)，先前的方法1202均具有波動(dòng)的電流限制估計(jì)。單個(gè)rc電路1204使用利用ekf的中到高頻的電池頻率響應(yīng)來估計(jì)電流限制。雙rc電路1206使用利用具有中間參數(shù)的ekf的更寬范圍的電池頻率響應(yīng)來估計(jì)電流限制。雙rc電路1206的估計(jì)中對(duì)低頻、中頻和高頻的包括可改善電流限制估計(jì)。

現(xiàn)在參照?qǐng)D13，曲線圖1300表示當(dāng)電池被充電或放電持續(xù)十秒鐘時(shí)的估計(jì)的功率限制。每個(gè)曲線圖具有指示隨著x軸上的時(shí)間1310而變化的功率1308的y軸。先前的方法1302被指示為：不論系統(tǒng)的駕駛模式是系統(tǒng)的電荷消耗(cd)駕駛模式還是系統(tǒng)的電荷維持(cs)駕駛模式(1303)，先前的方法1302均具有波動(dòng)的功率限制估計(jì)。單個(gè)rc電路1304使用利用ekf的中到高頻的電池頻率響應(yīng)來估計(jì)功率限制。雙rc電路1306使用利用具有中間參數(shù)的ekf的更寬范圍的電池頻率響應(yīng)來估計(jì)功率限制。雙rc電路1306的估計(jì)中對(duì)低頻、中頻和高頻的包括可改善功率限制估計(jì)。

用于電池管理系統(tǒng)的準(zhǔn)確的電池參數(shù)估計(jì)方法提供電池組/電池單元的設(shè)計(jì)中的性能、可靠性和密度，和/或通過具有較小電池系統(tǒng)來提供經(jīng)濟(jì)性。準(zhǔn)確的電池參數(shù)估計(jì)方法可在ekf方法中包括調(diào)整的狀態(tài)向量，所述ekf方法改善與操作狀況(包括但不限于，荷電狀態(tài)、功率衰減、容量衰減和瞬時(shí)可用功率)有關(guān)的電池控制。電池參數(shù)的估計(jì)方法可最終延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命。

說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)理解的是，可在不脫離本公開的精神和范圍的情況下作出各種改變。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(shí)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，期望的整體系統(tǒng)屬性取決于具體的應(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。