用于車輛的動力傳動系控制系統(tǒng)、車輛及控制車輛的方法
【技術領域】
[0001] 本申請總體上涉及牽引電池模型參數(shù)識別。
【背景技術】
[0002] 混合動力電動車輛和純電動車輛依靠牽引電池來提供用于推進車輛的動力。為了 確保車輛的優(yōu)化操作，可監(jiān)測牽引電池的各種特性。一個有用的特性是：電池功率容量，指 示電池在給定的時間可以供應多少電力或者可以吸收多少電力。另一個有用的特性是：電 池荷電狀態(tài)，指示在電池中儲存的電荷的量。對于在充電/放電、將電池保持在安全的操作 極限內以及使電池單元平衡期間控制電池的操作而言，電池特性是重要的。
[0003] 可以直接或間接測量電池特性?？梢岳脗鞲衅髦苯訙y量電池電壓和電流。其他 的電池特定可能需要首先估計電池的一個或更多個參數(shù)。被估計的參數(shù)可包括與牽引電池 相關聯(lián)的電阻、電容以及電壓。接著，可從所估計的電池參數(shù)中計算出電池特性。包括實現(xiàn) 卡爾曼濾波器模型來遞歸地估計模型參數(shù)的許多現(xiàn)有技術方案適用于估計電池參數(shù)。

【發(fā)明內容】

[0004] 一種用于車輛的動力傳動系控制系統(tǒng)包括：至少一個控制器，被配置為：在電池 功率需求大致恒定的時間段期間，在不影響車輛的加速度的情況下，使頻率分量幅度中的 至少一個超出預定幅值，其中，在所述時間段期間，電池功率需求的預定范圍的頻率分量的 幅度小于預定幅值。頻率分量幅度中的所述至少一個的數(shù)量可比將被估計的電池參數(shù)的數(shù) 量的一半大。所述至少一個控制器還可被配置為：使頻率分量幅度中的所述至少一個超出 所述預定幅值持續(xù)預定時間段。所述預定范圍和預定幅值可由牽引電池阻抗參數(shù)限定。所 述至少一個控制器還可被配置為：通過控制發(fā)動機功率輸出與電機功率輸出之間的功率分 配，使頻率分量幅度中的所述至少一個超出所述預定幅值。所述至少一個控制器還可被配 置為：通過控制由電力負載消耗的功率，使頻率分量幅度中的所述至少一個超出所述預定 幅值。所述至少一個控制器還可被配置為：通過控制電機功率輸出并操作車輪制動器而補 償電機功率輸出的變化，使頻率分量幅度中的所述至少一個超出所述預定幅值。
[0005] -種控制車輛的方法包括：在電池功率需求大致恒定的時間段期間，在不影響車 輛的加速度的情況下，操作至少一個電力組件，使頻率分量幅度中的至少一個超出預定幅 值，從而激勵牽引電池以估計參數(shù)，其中，在所述時間段期間，電池功率需求的預定范圍的 頻率分量的幅度小于所述預定幅值。所述至少一個電力組件可以是被構造為消耗功率的電 力負載。所述至少一個電力組件可以是電機。所述方法還可包括：在發(fā)動機與電機之間分 配功率以滿足車輪功率需求，并且基于功率的分配而操作發(fā)動機和電機。所述至少一個電 力組件是電機。所述方法還可包括：當在超出車輪功率需求的功率水平下操作電機時，操作 至少一個車輪制動器，以減小車輪功率。
[0006] 一種車輛包括：牽引電池；至少一個控制器，被配置為：估計牽引電池的N個參數(shù)， 并且在電池功率需求的預定范圍的頻率分量的幅度小于預定幅值的時間段期間，在不影響 車輛的加速度的情況下，使多于N/2個的頻率分量幅度超出所述預定幅值，從而激勵牽引 電池，以進行參數(shù)估計。所述車輛還可包括電機，所述至少一個控制器還可被配置為：通過 控制電機的功率輸出，使多于N/2個的頻率分量幅度超出所述預定幅值。所述車輛還可包 括發(fā)動機，所述至少一個控制器還可被配置為：在不影響功率輸出的量的情況下，控制發(fā)動 機，以滿足車輪功率需求。所述車輛還可包括至少一個車輪制動器，所述至少一個控制器還 可被配置為：通過控制所述至少一個車輪制動器，以補償電機的功率輸出的變化。所述車輛 還可包括電力負載，所述至少一個控制器還可被配置為：控制由電力負載消耗的功率，以使 多于N/2個的頻率分量幅度超出所述預定幅值。所述預定范圍和預定幅值可由牽引電池阻 抗參數(shù)限定。所述至少一個控制器還可被配置為：響應于與牽引電池相關聯(lián)的溫度低于預 定溫度，使多于N/2個的頻率分量幅度超出所述預定幅值。所述至少一個控制器還可被配 置為：響應于牽引電池的荷電狀態(tài)處于預定范圍內，使多于N/2個的頻率分量幅度超出所 述預定幅值。所述至少一個控制器還可被配置為：響應于檢測到電池功率需求大致恒定的 時間段，使多于N/2個的頻率分量幅度超出所述預定幅值。
【附圖說明】
[0007] 圖1是示出了典型的動力傳動系和能量儲存組件的混合動力車輛的示意圖。
[0008] 圖2是示出了包括多個電池單元且由電池控制模塊監(jiān)測與控制的可能的電池組 布置的示意圖。
[0009] 圖3是示例性的電池單元等效電路的示意圖。
[0010] 圖4是示出了針對典型的電池單元的可能的開路電壓（Voc，open-circuit voltage)與電池荷電狀態(tài)（SOC，state of charge)的關系的曲線圖。
[0011] 圖5是結合牽引電池的主動激勵（active excitation)來計算電池容量的可能的 方法的流程圖。
[0012] 圖6是利用牽引電池的主動激勵來估計電池參數(shù)的可能的方法的流程圖。
[0013] 圖7是描繪了用于描述牽引電池的主動激勵的可能的功率流的示意圖。
[0014] 圖8是利用牽引電池的主動激勵來執(zhí)行單元平衡的可能的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015] 在此描述了本公開的實施例。然而，應理解的是，所公開的實施例僅為示例，并且 其它實施例可以以多種和替代形式實施。附圖不一定按比例繪制；可放大或縮小一些特征 以示出特定組件的細節(jié)。因此，在此所公開的具體結構和功能性細節(jié)不應解釋為限制，而僅 為用于教導本領域技術人員多樣地采用本發(fā)明的代表性基礎。如本領域的普通技術人員將 理解的是，參照任一附圖示出和描述的多個特征可與一個或更多個其它附圖中示出的特征 相組合，以產生未明確示出或描述的實施例。示出的特征的組合提供用于典型應用的代表 性實施例。然而，與本公開的教導一致的特征的多種組合和修改可被期望用于特定應用或 實施方式。
[0016] 圖1描繪了典型的插電式混合動力電動車輛（HEV)。典型的插電式混合動力電動 車輛12可包括機械地連接至混合動力變速器16的一個或更多個電機14。電機14可能夠 作為電動機或發(fā)電機而操作。此外，混合動力變速器16機械地連接至發(fā)動機18?；旌蟿恿?變速器16還機械地連接至驅動軸20,驅動軸20機械地連接至車輪22。當發(fā)動機18開啟 或關閉時，電機14可提供推進力或減速能力。電機14也用作發(fā)電機，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而提供燃料經濟性效益。通過允許發(fā)動機18在 更高效的轉速下運轉并允許混合動力電動車輛12在發(fā)動機18在特定狀況下關閉時按照電 動模式運轉，電機14還可以提供減少車輛排放物。
[0017] 牽引電池或電池組24儲存可以由電機14使用的能量。車輛電池組24通常提供 高壓直流（DC)輸出。牽引電池24可通過一個或更多個接觸器42電連接至一個或更多個 電力電子模塊（power electronics module) 26。當一個或更多個接觸器42斷開時，可使牽 引電池24與其他組件隔絕；當一個或更多個接觸器42閉合時，可使牽引電池24連接到其 他組件。電力電子模塊26還電連接至電機14,并且提供在牽引電池24與電機14之間雙向 傳輸能量的能力。例如，典型的牽引電池24可以提供DC電壓，而電機14可能需要三相交 流（AC)電流來運轉。電力電子模塊26可以將DC電壓轉換為電機14所需要的三相AC電 流。在再生模式下，電力電子模塊26可將來自用作發(fā)電機的電機14的三相AC電流轉換為 牽引電池24所需要的DC電壓。在此進行的描述同樣可應用于純電動車輛。對于純電動車 輛，混合動力變速器16可以是連接至電機14的齒輪箱，并且可不存在發(fā)動機18。
[0018] 牽引電池24除了提供用于推進的能量之外，還可以提供用于其它的車輛電氣系 統(tǒng)的能量。典型的系統(tǒng)可包括將牽引電池24的高壓DC輸出轉換為與其它的車輛負載兼容 的低壓DC電源的DC/DC轉換器模塊28。其它高壓負載（諸如壓縮機和電加熱器）可直接 連接至高壓，而不需要使用DC/DC轉換器模塊28。低壓系統(tǒng)電連接至輔助電池30 (例如， 12V電池）。
[0019] 車輛12可以是電動車輛或插電式混合動力車輛，在所述車輛中可以通過外部電 源36對牽引電池24進行再充電。外部電源36可以連接到電插座。外部電源36可以電連 接至電動車輛供應設備（EVSE)38。EVSE 38可提供電路，并進行控制以調節(jié)并管理在外部 電源36與車輛12之間的能量傳輸。外部電源36可以向EVSE 38提供DC或AC電力。EVSE 38可以具有充電連接器40,充電連接器40用于插入到車輛12的充電端口 34中。充電端 口 34可以是被配置為從EVSE 38向車輛12傳輸電力的任何類型的端口。充電端口 34可 以電連接至充電器或車載電力轉換模塊32。電力轉換模塊32可以調節(jié)從EVSE 38供應的 電力，以向牽引電池24提供適合的電壓和電流水平。電力轉換模塊32可以與EVSE 38進 行接口連接，以協(xié)調將電力傳輸至車輛12。EVSE連接器40可具有引腳，所述引腳與充電端 口 34的相對應的凹陷緊密配合?？蛇x地，被描述為電連接的多個組件可利用無線感應耦合 來傳輸電力。
[0020] 可以設置一個或更多個車輪制動器44,以用于對車輪12減速并防止車輛12的移 動。車輪制動器44可以液壓致動、電致