專利名稱：電動車輛及控制電動車輛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于估計電池電荷狀態(tài)(SOC)的非線性自適應(yīng)觀測方法。
背景技術(shù)：
混合動力車輛可以不同形式出現(xiàn)，也可以使用不同的能量存儲裝置，且滿足不同用戶需求?，F(xiàn)有的混合動力車輛包括將電池用作能量存儲系統(tǒng)的混合動力電動車輛(HEV)。插電式混合動力電動車輛(PHEV)是現(xiàn)有的混合動力電動車輛(HEV)技術(shù)的延伸。與標準混合動力車輛比較，PHEV利用更大容量電池組，并增加了從標準插座對電池再充電的能力，以在電驅(qū)動模式或混合驅(qū)動模式下降低燃料消耗并進一步提高燃料經(jīng)濟性。還存在電機完全替代內(nèi)燃發(fā)動機的純電動車輛(BEV)應(yīng)用。
電池電荷狀態(tài)(SOC)被定義為可用電荷與最大電荷容量的百分比。對于具有容量Q的電池，充電/放電效率n和電流I:
-JIi.(1)
dt Q通過轉(zhuǎn)換，電流在流出(放電)時是正的。例如，在充電操作中，電流是負的(流入)，且基于等式(I)，SOC值增加。計算SOC的現(xiàn)有方法是使用安培小時積分(amp-hour integration)。由于所述方法的特性，計算的SOC可能偏離實際的SOC?？稍赪006057468A1、EP1873542B1、US6534954 和 US20080054850A1 中找到背景信
肩、O

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種控制電動車輛的方法,所述電動車輛包括內(nèi)燃發(fā)動機以及具有電荷狀態(tài)(SOC)和開路電壓(OCV)的電池。所述方法包括建立用于估計電池SOC的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有用于估計電池OCV的自適應(yīng)觀測器的OCV估計子系統(tǒng)。估計的電池OCV通過非線性映射與估計的電池SOC相關(guān)?；诠烙嫷碾姵豐OC產(chǎn)生輸出。應(yīng)該理解，本發(fā)明的實施例可包括一個或多個單獨或各種組合的其它特點。同樣地，本發(fā)明的實施例可被用于包括例如混合動力電動車輛(HEV)、插電式混合動力電動車輛(PHEV)、純電動車輛(BEV)或其它電動車輛應(yīng)用的電動車輛。在一方面，電池OCV是電池SOC的單調(diào)增加、一對一函數(shù)。在另一方面，電池OCV對于電池SOC是可微分的。在另一方面，所述自適應(yīng)觀測器部分基于dVre/dS0C估計電池0CV，其中，Vre是電池開路電壓(OCV)。在本發(fā)明的另一方面，dVm/dSOC是Vtj。的非線性函數(shù)。在另一方面，dVre/dS0C是Voc的分段線性函數(shù)。所述自適應(yīng)觀測器可部分基于先前估計的電池OCV來估計電池0CV。此外，所述自適應(yīng)觀測器部分基于識別的電池參數(shù)來估計電池OCV。在另一實施例中，一種電動車輛包括內(nèi)燃發(fā)動機以及具有電荷狀態(tài)(SOC)和開路電壓(OCV)的電池。所述電動車輛還包括用于估計電池SOC的控制器，所述控制器包括具有用于估計電池OCV的自適應(yīng)觀測器的OCV估計子系統(tǒng)。估計的電池OCV通過非線性映射與估計的電池SOC相關(guān)。所述控制器被配置為基于估計的電池SOC產(chǎn)生輸出。在另一實施例中，一種電動車輛包括控制器，所述控制器被配置為估計電池電荷狀態(tài)(SOC)，并基于估計的電池SOC產(chǎn)生輸出。估計的電池SOC基于用于估計電池開路電壓(OCV)的自適應(yīng)觀測器。估計的電池OCV通過非線性映射與估計的電池SOC關(guān)聯(lián)。


圖I示出本發(fā)明的實施例中的SOC-OCV關(guān)系曲線；圖2示出本發(fā)明的實施例中的電池等效電路模型； 圖3是示出本發(fā)明的實施例中的開環(huán)對閉環(huán)操作的確定的框圖；圖4示出本發(fā)明的實施例中的通用觀測器結(jié)構(gòu)；圖5是示出本發(fā)明的實施例中的基于操作模式的增益調(diào)度(gain scheduling)的框圖；圖6示出本發(fā)明的實施例的仿真；圖7是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的混合動力電動車輛動力系(powertrain)的示意性代表。
具體實施例方式如所需要的，本發(fā)明的詳細實施例公開于此；但是，應(yīng)該理解，公開的實施例僅是以各種和可替代形式實施的本發(fā)明的示例。附圖不是必需按比例繪制；可夸大或縮小一些特征以示出特定部件的細節(jié)。因此，在此公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而是僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員不同地實施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。圖I至圖6示出本發(fā)明的示例實施例。下面描述的所有特征可根據(jù)應(yīng)用在本發(fā)明的其它實施例中改變。在本發(fā)明的實施例中，對于滿足以下特性的電池考慮了電荷狀態(tài)估計問題充電和放電效率已知；開路電壓(OCV)是SOC的單調(diào)增加、一對一、一階可微函數(shù)；soc-ocv曲線可依賴溫度和電池壽命；可由曲線族(基于溫度、電池老化)來表示SOC-OCV關(guān)系。對于示例性的實施例，假設(shè)知道或可以實時充分地學習SOC-OCV關(guān)系、充電/放電效率和電池容量的完整知識。圖I示出在實施例中的電池族的SOC-OCV關(guān)系曲線表示。由附圖標號10總體上表示所述關(guān)系曲線。電荷狀態(tài)與開路電壓可通過單調(diào)增加、一對一、一階可微函數(shù)相關(guān)Voc = f (SOC)(3)圖2示出本發(fā)明的實施例中的電池等效電路模型。由附圖標號20總體上表示電路模型。本發(fā)明的實施例不限于任何特定電路模型。在示出的實施例中的對于電池等效電路模型的狀態(tài)空間等式可如下展開。Vre對于時間的導(dǎo)數(shù)與SOC對于時間的導(dǎo)數(shù)可如下所示地相關(guān)
權(quán)利要求
1.一種電動車輛，所述電動車輛包括內(nèi)燃發(fā)動機以及具有電荷狀態(tài)SOC和開路電壓OCV的電池，所述電動車輛還包括 用于估計電池SOC的控制器，所述控制器包括具有用于估計電池OCV的自適應(yīng)觀測器的OCV估計子系統(tǒng)，其中，估計的電池OCV通過非線性映射與估計的電池SOC相關(guān)； 其中，所述控制器被配置為基于估計的電池SOC產(chǎn)生輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的電動車輛，其中，電池OCV是電池SOC的單調(diào)增加、一對一函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的電動車輛，其中，電池OCV是電池SOC的單調(diào)增加、一對一、可微函數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的電動車輛，其中，所述自適應(yīng)觀測器部分基于dVre/dS0C估計電 池0CV，其中，Voc是電池開路電壓OCV。
5.如權(quán)利要求4所述的電動車輛，其中，dVoc/dSOC是\c的非線性函數(shù)。
6.如權(quán)利要求5所述的電動車輛，其中，dVoc/dSOC是\c的分段線性函數(shù)。
7.如權(quán)利要求I所述的電動車輛，其中，所述自適應(yīng)觀測器部分基于先前估計的電池OCV來估計電池OCV。
8.如權(quán)利要求I所述的電動車輛，其中，所述非自適應(yīng)觀測器部分基于識別的電池參數(shù)來估計電池OCV。
9.一種控制電動車輛的方法，所述電動車輛包括內(nèi)燃發(fā)動機以及具有電荷狀態(tài)SOC和開路電壓OCV的電池，所述方法包括 建立用于估計電池SOC的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有用于估計電池OCV的自適應(yīng)觀測器的OCV估計子系統(tǒng)，其中，估計的電池OCV通過非線性映射與估計的電池SOC相關(guān)；以及基于估計的電池SOC產(chǎn)生輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述自適應(yīng)觀測器部分基于dVre/dS0C估計電池0CV，其中，Vtjc是電池開路電壓OCV。
全文摘要
公開了一種電動車輛及控制電動車輛的方法。所述電動車輛包括內(nèi)燃發(fā)動機以及具有電荷狀態(tài)SOC和開路電壓OCV的電池。所述方法包括建立用于估計電池SOC的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括具有用于估計電池OCV的自適應(yīng)觀測器的OCV估計子系統(tǒng)。估計的電池OCV通過非線性映射與估計的電池SOC相關(guān)?；诠烙嫷碾姵豐OC產(chǎn)生輸出。
文檔編號B60L11/18GK102848930SQ20121021390
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者李勇華 申請人:福特全球技術(shù)公司