車(chē)輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)總體上涉及對(duì)電池荷電狀態(tài)及功率容量的計(jì)算。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛與純電動(dòng)車(chē)輛依賴于牽引電池為車(chē)輛推進(jìn)提供動(dòng)力。由于儲(chǔ)存 在牽引電池中的電力并不是無(wú)窮盡的，所以必須監(jiān)測(cè)牽引電池的特性，以跟蹤牽引電池當(dāng) 前的容量。一個(gè)重要的量是電池功率容量，電池功率容量指示電池在給定的時(shí)間可供應(yīng)或 接收多少電力。另一個(gè)重要的量是電池荷電狀態(tài)，電池荷電狀態(tài)指示儲(chǔ)存在電池中的電荷 的量。存在許多用于估計(jì)這些量的已知方案。
[0003] 牽引電池系統(tǒng)通常將測(cè)量與牽引電池相關(guān)聯(lián)的電壓和電流。在理想世界中，用于 測(cè)量這些電壓和電流的傳感器將會(huì)提供準(zhǔn)確的信息。遺憾的是，汽車(chē)中的環(huán)境可能是電子 噪聲環(huán)境。傳感器通常會(huì)出現(xiàn)一些測(cè)量偏差。電池組由許多電池單元構(gòu)成?？衫貌煌?傳感器以不同的采樣頻率來(lái)測(cè)量電池的物理特性（諸如電流、電壓和溫度）。由于傳感器可 能被順序地采樣并被不同地過(guò)濾，所以可能出現(xiàn)異步問(wèn)題（asynchronization issue)。接 著，有偏差的信號(hào)用于計(jì)算，從而導(dǎo)致不準(zhǔn)確的值。這些不準(zhǔn)確的值和異步現(xiàn)象可能導(dǎo)致電 池參數(shù)的不正確的估計(jì)。
[0004] 補(bǔ)償測(cè)量偏差的現(xiàn)有技術(shù)包括：當(dāng)沒(méi)有施加負(fù)載時(shí)，測(cè)量傳感器；接著，將操作期 間所測(cè)量的值加上或者減去無(wú)負(fù)載狀況期間所測(cè)量的值，從而產(chǎn)生校正的傳感器值。這一 方法需要存在一些可預(yù)測(cè)的無(wú)負(fù)載操作間隔。對(duì)于牽引電池系統(tǒng)，可在閉合主接觸器之前 執(zhí)行無(wú)負(fù)載測(cè)量，主接觸器用于將牽引電池連接到電負(fù)載。這將導(dǎo)致延遲閉合主接觸器以 及不準(zhǔn)確的測(cè)量偏差。該方法也無(wú)法對(duì)改變延長(zhǎng)操作周期期間的偏差進(jìn)行補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 一種車(chē)輛包括牽引電池和至少一個(gè)控制器，所述牽引電池包括多個(gè)電池單元。所 述至少一個(gè)控制器被配置為：實(shí)現(xiàn)狀態(tài)估計(jì)器，所述狀態(tài)估計(jì)器被構(gòu)造為對(duì)每個(gè)電池單元 基于針對(duì)電池單元的電流測(cè)量偏差而輸出電壓參數(shù)，所述電流測(cè)量偏差取決于每個(gè)電池單 元的電流測(cè)量值與電壓測(cè)量值之間的時(shí)間差。所述至少一個(gè)控制器還被配置為：根據(jù)由狀 態(tài)估計(jì)器的輸出所限定的電池功率極限而操作牽引電池，其中，所述電流測(cè)量偏差中的至 少一些具有不同的值。所述電壓參數(shù)還可基于測(cè)量的電池單元端電壓與估計(jì)的電池單元端 電壓之間的誤差。所述至少一個(gè)控制器還可被配置為：根據(jù)由狀態(tài)估計(jì)器的輸出所限定的 電池荷電狀態(tài)而操作牽引電池。所述電壓參數(shù)可包括電池單元的開(kāi)路電壓。所述狀態(tài)估計(jì) 器還可被構(gòu)造為：對(duì)于每個(gè)電池單元，基于針對(duì)電池單元的電流測(cè)量偏差而輸出阻抗參數(shù)。 所述阻抗參數(shù)可包括與電池單元相關(guān)聯(lián)的電阻。所述電流測(cè)量偏差可基于測(cè)量的電池單元 端電壓和測(cè)量的牽引電池電流。所述狀態(tài)估計(jì)器還可被構(gòu)造為：對(duì)電流測(cè)量偏差應(yīng)用遺忘 因子。
[0006] 一種車(chē)輛包括牽引電池和至少一個(gè)控制器，所述牽引電池包括多個(gè)電池單元。所 述至少一個(gè)控制器被配置為：實(shí)現(xiàn)狀態(tài)估計(jì)器，所述狀態(tài)估計(jì)器被構(gòu)造為對(duì)每個(gè)電池單元 基于針對(duì)電池單元的電流測(cè)量偏差而輸出電壓參數(shù)，所述電流測(cè)量偏差取決于每個(gè)電池單 元的電流測(cè)量值與電壓測(cè)量值之間的時(shí)間差。所述至少一個(gè)控制器還被配置為：根據(jù)由狀 態(tài)估計(jì)器的輸出所限定的荷電狀態(tài)而操作牽引電池。所述至少一個(gè)控制器還可被配置為： 根據(jù)由狀態(tài)估計(jì)器的輸出所限定的電池功率極限而控制牽引電池。所述電流測(cè)量偏差中的 至少一些可具有不同的值。所述電壓參數(shù)可包括電池單元的開(kāi)路電壓。所述狀態(tài)估計(jì)器還 可被構(gòu)造為：對(duì)于每個(gè)電池單元，基于針對(duì)電池單元的電流測(cè)量偏差而輸出阻抗參數(shù)。所述 阻抗參數(shù)可包括與電池單元相關(guān)聯(lián)的電阻。所述狀態(tài)估計(jì)器還可被構(gòu)造為：對(duì)電流測(cè)量偏 差應(yīng)用遺忘因子。
[0007] 一種用于控制包括多個(gè)電池單元的牽引電池的方法包括：通過(guò)至少一個(gè)控制器實(shí) 現(xiàn)狀態(tài)估計(jì)器，所述狀態(tài)估計(jì)器被構(gòu)造為對(duì)每個(gè)電池單元基于針對(duì)電池單元的電流測(cè)量偏 差而輸出電壓參數(shù)，所述電流測(cè)量偏差取決于每個(gè)電池單元的電流測(cè)量值與電壓測(cè)量值之 間的時(shí)間差。所述方法還包括：根據(jù)從所述電壓參數(shù)推導(dǎo)出的電池功率極限而操作牽引電 池。所述電流測(cè)量偏差可基于測(cè)量的電池單元端電壓和測(cè)量的牽引電池電流。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是示出了典型的動(dòng)力傳動(dòng)系和能量?jī)?chǔ)存組件的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛的 示意圖；
[0009] 圖2是示出了包括多個(gè)電池單元且由電池控制模塊監(jiān)測(cè)與控制的可能的電池組 布置的示意圖；
[0010] 圖3是示例性的電池單元等效電路的示意圖；
[0011] 圖4是示出了針對(duì)典型的電池單元的可能的開(kāi)路電壓（Voc)與電池荷電狀態(tài) (SOC)的關(guān)系的曲線圖；
[0012] 圖5是示出了擴(kuò)展卡爾曼濾波器（Extended Kalman Filter)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 在此描述了本公開(kāi)的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解的是，所公開(kāi)的實(shí)施例僅為示例，并且 其它實(shí)施例可以以多種和替代形式實(shí)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(xì)節(jié)。因此，在此所公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，而僅 為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員多樣地采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將 理解的是，參照任一附圖示出和描述的多個(gè)特征可與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征 相組合，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(kāi)的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和修改可被期望用于特定應(yīng)用或 實(shí)施方式。
[0014] 圖1描繪了典型的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛（HEV)。典型的插電式混合動(dòng)力電動(dòng) 車(chē)輛12可包括機(jī)械地連接至混合動(dòng)力變速器16的一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)14。電機(jī)14可能夠 作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)而操作。此外，混合動(dòng)力變速器16機(jī)械地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)18?；旌蟿?dòng)力 變速器16還被機(jī)械地連接至驅(qū)動(dòng)軸20,驅(qū)動(dòng)軸20機(jī)械地連接至車(chē)輪22。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)18開(kāi) 啟或關(guān)閉時(shí)，電機(jī)14可提供推進(jìn)力或減速能力。電機(jī)14也用作發(fā)電機(jī)，并且可通過(guò)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。由于混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē) 輛12可以在特定狀況下按照電動(dòng)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，電機(jī)14還可以提供減少的污染物排放。
[0015] 牽引電池或電池組24儲(chǔ)存可以由電機(jī)14使用的能量。車(chē)輛電池組24通常提供 高壓直流（DC)輸出。牽引電池24可以通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)接觸器42電連接至一個(gè)或更多 個(gè)電力電子模塊（power electronics module) 26。當(dāng)一個(gè)或更多個(gè)接觸器42斷開(kāi)時(shí)，使?fàn)?引電池24與其他組件隔絕；當(dāng)一個(gè)或更多個(gè)接觸器42閉合時(shí)，使?fàn)恳姵?4連接到其他 組件。電力電子模塊26還電連接至電機(jī)14,并且提供在牽引電池24與電機(jī)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(jī)14可能需要三相交流 (AC)電流來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子模塊26可以將DC電壓轉(zhuǎn)換為電機(jī)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(lái)自用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)14的三相AC電流轉(zhuǎn)換為牽引 電池24所需要的DC電壓。在此進(jìn)行的描述同樣可應(yīng)用于純電動(dòng)車(chē)輛。對(duì)于純電動(dòng)車(chē)輛， 混合動(dòng)力變速器16可以是連接至電機(jī)14的齒輪箱，并且不會(huì)存在發(fā)動(dòng)機(jī)18。
[0016] 牽引電池24除了提供用于推進(jìn)的能量之外，還可以提供用于其它的車(chē)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(zhuǎn)換為與其它的車(chē)輛負(fù)載兼容 的低壓DC電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28。其它高壓負(fù)載（諸如壓縮機(jī)和電加熱器）可直接 連接至高壓，而不需要使用DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28。在典型的車(chē)輛中，低壓系統(tǒng)電連接至輔助 電池30(例如，12V電池）。
[0017] 車(chē)輛12可以是電動(dòng)車(chē)輛或插電式混合動(dòng)力車(chē)輛，在所述車(chē)輛中可以通過(guò)外部電 源36對(duì)牽引電池24進(jìn)行再充電。外部電源36可以連