用于估計(jì)電池系統(tǒng)能量容量的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及用于估計(jì)電池系統(tǒng)的能量容量的系統(tǒng)和方法。更具體來(lái)說(shuō)，但是非排他地，本文披露的系統(tǒng)和方法涉及基于電池系統(tǒng)的剩余電荷狀態(tài)、與電池系統(tǒng)相關(guān)的開(kāi)路電壓曲線和/或先前從電池系統(tǒng)移除電荷所處的電壓來(lái)估計(jì)電池系統(tǒng)的能量容量。
【背景技術(shù)】
[0002]客用車(chē)輛通常包括用于操作車(chē)輛的電氣和傳動(dòng)系系統(tǒng)的零件的電池。例如，車(chē)輛通常包括配置成將電能供應(yīng)到車(chē)輛起動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(例如，起動(dòng)機(jī)電機(jī))、照明系統(tǒng)和/或點(diǎn)火系統(tǒng)的12V鉛酸汽車(chē)電池。在電動(dòng)、燃料電池(“FC”)和/或混合動(dòng)力車(chē)輛中，可以使用高壓(“HV”)電池系統(tǒng)(例如，360V HV電池系統(tǒng))來(lái)對(duì)車(chē)輛的電動(dòng)傳動(dòng)系部件(例如，電驅(qū)動(dòng)電機(jī)等)供電。例如，可以使用包括在車(chē)輛中的HV可再充電的能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)(“ESS”)來(lái)為車(chē)輛的電動(dòng)傳動(dòng)系部件供電。
[0003]與儲(chǔ)存在電池系統(tǒng)中的能量有關(guān)的信息可以用于建模電池系統(tǒng)性能和/或用于電池系統(tǒng)控制和/或管理決定。例如，與儲(chǔ)存在包括在車(chē)輛中的電池系統(tǒng)中的能量有關(guān)的信息可以用于估計(jì)車(chē)輛的范圍。電池狀態(tài)估計(jì)(“BSE”)系統(tǒng)可以用來(lái)預(yù)測(cè)與儲(chǔ)存在電池系統(tǒng)中的能量有關(guān)的某些信息，這些信息可以用于估計(jì)車(chē)輛的范圍。用于估計(jì)車(chē)輛范圍的常規(guī)方法可以使用電池系統(tǒng)的電荷狀態(tài)(“S0C”)的百分比和/或在全電荷下的估計(jì)車(chē)輛范圍用來(lái)估計(jì)特定電池系統(tǒng)SOC下的車(chē)輛范圍。然而，這些方法可能未考慮與在電池系統(tǒng)的較低估計(jì)SOC下的電荷單元相關(guān)的較低能量。此外，這些方法可能未考慮可能影響電池系統(tǒng)的估計(jì)SOC的外形剛度和/或溫度變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文披露的系統(tǒng)和方法可以提供關(guān)于電池系統(tǒng)能量容量的信息的改進(jìn)的估計(jì)。關(guān)于電池系統(tǒng)的能量容量的信息可以用于多種應(yīng)用，包括而不限于建模電池系統(tǒng)性能和/或電池系統(tǒng)控制和/或管理決定。例如，在某些實(shí)施例中，關(guān)于與車(chē)輛相關(guān)的電池系統(tǒng)的能量容量的信息可以用于估計(jì)車(chē)輛范圍。
[0005]根據(jù)本文披露的實(shí)施例，可以至少部分地基于電池系統(tǒng)的剩余S0C、與電池系統(tǒng)相關(guān)的開(kāi)路電壓(“0CV”)曲線和/或先前從電池系統(tǒng)移除電荷所處的電壓來(lái)確定電池系統(tǒng)的能量狀態(tài)(“S0E”)。在某些實(shí)施例中，SOE可以代表電池系統(tǒng)中剩余的能量與可由電池系統(tǒng)儲(chǔ)存的總能量的比率。
[0006]本文披露的系統(tǒng)和方法可以特別考慮電池系統(tǒng)的最近工作電壓連同估計(jì)電池系統(tǒng)的未來(lái)工作條件和/或S0E。實(shí)施例可以進(jìn)一步允許順應(yīng)將用于確定電池系統(tǒng)的能量容量的與電池系統(tǒng)相關(guān)的OCV曲線。例如，在一些實(shí)施例中，可以考慮到隨著電池系統(tǒng)老化對(duì)OCV曲線的改變來(lái)確定電池系統(tǒng)的剩余S0C。
[0007]—種確定車(chē)輛中的電池系統(tǒng)的能量容量的方法可以包括基于電池系統(tǒng)的估計(jì)OCV與電池系統(tǒng)的測(cè)量出的電壓的比較來(lái)確定電池系統(tǒng)的電壓偏移。在某些實(shí)施例中，電壓偏移可以基于電池系統(tǒng)的估計(jì)OCV與電池系統(tǒng)的測(cè)量出的電壓之間的差來(lái)確定。
[0008]可以基于電壓偏移來(lái)確定電池系統(tǒng)的估計(jì)的總組能量和剩余組能量。例如，在某些實(shí)施例中，可以基于電池系統(tǒng)的庫(kù)侖與將從電池系統(tǒng)從全SOC釋放庫(kù)侖到空所處的電壓的乘積的積分結(jié)果來(lái)確定電池系統(tǒng)的估計(jì)的總組能量。在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)將與電池系統(tǒng)相關(guān)的OCV曲線(例如，將電池系統(tǒng)的特征化OCV與特征化SOC相關(guān)的曲線)與電壓偏移積分來(lái)確定估計(jì)的總組能量。在某些實(shí)施例中，積分可以使用恒定的SOC步進(jìn)值(例如，內(nèi)插值)。在其他實(shí)施例中，積分可以使用基于包括在OCV曲線中的特征化數(shù)據(jù)點(diǎn)確定的可變SOC步進(jìn)值。
[0009]類(lèi)似地，可以通過(guò)將與電池系統(tǒng)相關(guān)的OCV曲線與和特定SOC (例如，當(dāng)前S0C)的電壓偏移積分來(lái)確定估計(jì)的剩余組能量。例如，在某些實(shí)施例中，確定電池系統(tǒng)的估計(jì)的剩余組能量可以基于電池系統(tǒng)的庫(kù)侖與將從電池系統(tǒng)從當(dāng)前SOC釋放庫(kù)侖到空所處的電壓的乘積的積分結(jié)果。在一些實(shí)施例中，積分可以使用恒定的SOC步進(jìn)值(例如，內(nèi)插值)。在其他實(shí)施例中，積分可以使用基于包括在OCV曲線中的特征化數(shù)據(jù)點(diǎn)確定的可變SOC步進(jìn)值。
[0010]在某些實(shí)施例中，估計(jì)的總組能量和估計(jì)的剩余組能量可以包括與電池系統(tǒng)的可用SOC相關(guān)的估計(jì)的可用總組能量和剩余組能量。基于估計(jì)的剩余組能量和估計(jì)的總組能量，可以通過(guò)例如確定估計(jì)的剩余組能量與估計(jì)的總組能量的比率來(lái)確定系統(tǒng)的能量容量(例如，可用能量容量)。
[0011 ] 在某些實(shí)施例中，方法可以進(jìn)一步包括基于確定的能量容量實(shí)施與電池系統(tǒng)相關(guān)的車(chē)輛中的控制動(dòng)作。例如，可以基于確定的能量容量確定車(chē)輛的估計(jì)范圍，并且可以基于估計(jì)的范圍來(lái)執(zhí)行與車(chē)輛的操作有關(guān)的控制動(dòng)作。
[0012]在某些實(shí)施例中，上述方法可以由BSE系統(tǒng)和/或其他計(jì)算系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行和/或使用存儲(chǔ)相關(guān)的可執(zhí)行指令的永久計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)實(shí)施。在一些實(shí)施例中，本文披露的系統(tǒng)和方法可以在較大的工作條件窗內(nèi)增加用于電池系統(tǒng)控制和/或管理決定的可用電池電量。
[0013]本發(fā)明包括以下方案:
1.一種確定電池系統(tǒng)的能量容量的方法，包括:
基于所述電池系統(tǒng)的估計(jì)開(kāi)路電壓(“0CV”)與所述電池系統(tǒng)的測(cè)量出的電壓的比較來(lái)確定所述電池系統(tǒng)的電壓偏移；
基于所述電壓偏移來(lái)確定所述電池系統(tǒng)的估計(jì)的總組能量；
基于所述電壓偏移來(lái)確定所述電池系統(tǒng)的估計(jì)的剩余組能量；以及基于所述估計(jì)的剩余組能量和所述估計(jì)的總組能量來(lái)確定所述電池系統(tǒng)的能量容量。
[0014]2.如方案I所述的方法，其中確定所述電壓偏移包括確定所述電池系統(tǒng)的所述估計(jì)OCV與所述電池系統(tǒng)的測(cè)量出的電壓之間的差。
[0015]3.如方案I所述的方法，其中確定所述電池系統(tǒng)的估計(jì)的總組能量包括將與所述電池系統(tǒng)相關(guān)的OCV曲線與所述電壓偏移積分。
[0016]4.如方案3所述的方法，其中所述OCV曲線將所述電池系統(tǒng)的特征化OCV與所述電池系統(tǒng)的特征化的電荷狀態(tài)(“S0C”)相關(guān)并且積分所述OCV曲線包括基于恒定的SOC步進(jìn)來(lái)積分所述OCV曲線。
[0017]5.如方案3所述的方法，其中所述OCV曲線將所述電池系統(tǒng)的特征化OCV與所述電池系統(tǒng)的特征化的電荷狀態(tài)(“S0C”)相關(guān)并且積分所述OCV曲線包括基于根據(jù)包括在所述OCV曲線中的特征化數(shù)據(jù)點(diǎn)確定的可變SOC步進(jìn)來(lái)積分所述OCV曲線。
[0018]6.如方案I所述的方法，其中確定所述電池系統(tǒng)的估計(jì)的剩余組能量進(jìn)一步包括將與所述電池系統(tǒng)相關(guān)的OCV曲線的一部分與所述電壓偏移積分。
[0019]7.如方案6所述的方法，其中所述OCV曲線將所述電池系統(tǒng)的特征化OCV與所述電池系統(tǒng)的特征化的電荷狀態(tài)(“S0C”)相關(guān)并且積分所述OCV曲線包括基于恒定的SOC步進(jìn)來(lái)積分所述OCV曲線。
[0020]8.如方案6所述的方法，其中所述OCV曲線將所述電池系統(tǒng)的特征化OCV與所述電池系統(tǒng)的特征化的電荷狀態(tài)(“S0C”)相關(guān)并且積分所述OCV曲線包括基于根據(jù)包括在所述OCV曲線中的特征化數(shù)據(jù)點(diǎn)確定的可變SOC步進(jìn)來(lái)積分所述OCV曲線。
[0021]9.如方案I所述的方法，其中確定所述電池系統(tǒng)的能量容量包括確定所述估計(jì)的剩余組能量與所述估計(jì)的總組能量的比率。
[0022]10.如方案I所述的方法，其中確定所述電池系統(tǒng)的估計(jì)的總組能量包括確定所述電池系統(tǒng)的庫(kù)侖與將從所述電池系統(tǒng)從全電荷狀態(tài)(“S0C”)釋放所述庫(kù)侖到空所處的電壓的乘積的積分結(jié)果。
[0023]11.如方案I所述的方法，其中確定所述電池系統(tǒng)的估計(jì)的剩余組能量包括確定所述電池系統(tǒng)的庫(kù)侖與將從所述電池系統(tǒng)從當(dāng)前電荷狀態(tài)(“S0C”)釋放所述庫(kù)侖到空所處的電壓的乘積的積分結(jié)果。
[0024]12.如方案I所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:
基于所述確定的能量容量實(shí)施與所述電池系統(tǒng)相關(guān)的車(chē)輛中的控制動(dòng)作。
[0025]13.如方案I所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:
基于所述確定的能量容量確定所述車(chē)輛的估計(jì)范圍，
其中控制動(dòng)作是基于所述車(chē)輛的估計(jì)范圍。
[0026]14.如方