专利名称：用于车辆蓄电池的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及车辆蓄电池，并且更具体地涉及用于估计或以其他方式确定特定车辆蓄电池参数(例如单独蓄电池单元电阻)的方法和系统。
背景技术：
在具有大量单独蓄电池单元的车辆蓄电池中，有时会难以准确且有效地收集基于电池单元水平(cell-level)的数据。例如，计算限制和数据同步问题会阻止车辆能够针对每个蓄电池单元以准确且经济可行的快速方式直接计算单独电池单元电阻。对于这些挑战的一种可能方案是频繁测量基于蓄电池组水平(pack-level)的蓄电池参数，并且之后将测量值推断到以电池单元水平为基础。不过，当基于蓄电池组数据估计电池单元数据时，通常需要保守估计，这包括缓冲器来考虑到单独蓄电池单元之间的差异。保守估计会降低系统的整体效率，因为不能完全利用每个蓄电池单元的能力。
发明内容
根据一种实施例，提供用于具有多个蓄电池单元的车辆蓄电池组的方法。该方法可以包括步骤(a)测量多个蓄电池单元温度(Tm11) ；(b)测量蓄电池组电压(Vpadt)和蓄电池组电流(Ipadt) ; (C)使用所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt)来确定蓄电池组电阻(Qpadt);并且(d)使用多个蓄电池单元温度(Tm11)和所述蓄电池组电阻(Qpadt)来估计一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11)。根据另一实施例，提供用于具有多个蓄电池单元的车辆蓄电池组的方法。该方法可以包括步骤(a)收集电池单元水平的读数，其中所述电池单元水平的读数包括与车辆蓄电池组上的温度分布有关的信息；(b)收集蓄电池组水平的读数；(C)使用所述电池单元水平的读数和所述蓄电池组水 平的读数来估计一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11);以及Cd)当控制蓄电池充电、放电或电池单元平衡过程时使用所述蓄电池单元电阻(Ωμ11)。本发明还提供以下技术方案。方案1. 一种用于具有多个蓄电池单元的车辆蓄电池组的方法，包括步骤
Ca)测量多个蓄电池单元温度(Tm11)；
(b)测量蓄电池组电压(Vpadt)和蓄电池组电流(Ipadt)；
(c)使用所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt)来确定蓄电池组电阻(Qpadt);以及
Cd)使用所述多个蓄电池单元温度(Tm11)和所述蓄电池组电阻(Qpadt)来估计一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11)。方案2.根据方案I所述的方法，其中步骤(a)还包括测量多个蓄电池单元温度(Τεε11)和多个蓄电池单元电压(Vrall);并且步骤(d)还包括使用所述多个蓄电池单元温度(Trall)、所述多个蓄电池单元电压(Vm11)和所述蓄电池组电阻(Qpadt)来估计一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11)。
方案3.根据方案I所述的方法，其中步骤(a)还包括测量多个蓄电池单元温度(Trall),其中每个蓄电池单元温度(Trall)代表包括并联连接的多个单独蓄电池单元的电池单元块。方案4.根据方案I所述的方法，其中步骤(a)还包括以第一速率测量所述多个蓄电池单元温度(Trall);并且步骤(b)还包括以第二速率测量所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt),其中所述第二速率快于所述第一速率。方案5.根据方案I所述的方法，其中步骤(b)还包括以同步方式测量所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt)。方案6.根据方案I所述的方法，其中步骤(C)还包括在使用所述蓄电池组电压(Vpack)和所述蓄电池组电流(Ipadt)来确定蓄电池组电阻(Qpadt)之前去除磁滞分量和/或极化分量。方案7.根据方案I所述的方法，其中步骤(C)还包括使用回归技术以及所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt)的先前读数来确定所述蓄电池组电阻(Qpack)0方案8.根据方案I所述的方法，其中步骤(d)还包括使用第一和第二估计来确定电池单元电阻，所述第一估计使用所述蓄·电池组电阻(Qpadt)来提供电池单元电阻的基线估计，并且所述第二估计使用一个或更多个蓄电池单元温度(Teell)来向上或向下调节所述基线估计。方案9.根据方案8所述的方法，其中所述第二估计使用查找表以及电池单元温度与所述车辆蓄电池上的平均电池单元温度之间的温度差来确定用于向上或向下调节所述基线估计的偏移值。方案10.根据方案9所述的方法，其中对于比所述车辆蓄电池上的所述平均电池单元温度大的电池单元温度而言，所述偏移值是负的；并且对于比所述车辆蓄电池上的所述平均电池单元温度小的电池单元温度而言，所述偏移值是正的。方案11.根据方案9所述的方法，其中所述偏移值被存储在查找表中并且被表达成百分数。方案12.根据方案9所述的方法，其中所述偏移值和所述温度差之间的关系是非线性的。方案13.根据方案I所述的方法，其中步骤(d)还包括使用所述多个蓄电池单元温度(Tm11)和所述蓄电池组电阻(Qpadt)来估计最小蓄电池单元电阻(ΩΜ ωη)和最大蓄电池单元电阻(Ωμ11μχ)而不估计其间的所有蓄电池单元电阻。方案14.根据方案I所述的方法，还包括步骤
(e)使用所述一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11)来诊断所述蓄电池组并且识别损坏的蓄电池单元。方案15.根据方案I所述的方法，还包括步骤
Ce)使用所述一个或更多个蓄电池单元电阻(Qrall)来确定用于充电和/或放电所述蓄电池组的控制信号。方案16. —种用于具有多个蓄电池单元的车辆蓄电池组的方法，包括步骤
(a)收集电池单元水平的读数，其中所述电池单元水平的读数包括与所述车辆蓄电池组上的温度分布有关的信息；(b)收集蓄电池组水平的读数；
(c)使用所述电池单元水平的读数和所述蓄电池组水平的读数来估计一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11);以及
Cd)当控制蓄电池充电、放电或电池单元平衡过程时使用所述蓄电池单元电阻
(Q cell)。
下文将结合附图描述优选示例性实施例，其中同样的附图标记指代同样的元件，并且其中
图1是示例性插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意 图2是示例性车辆蓄电池组的一部分的示意框图，该车辆蓄电池组具有多个单独蓄电池单元并且可以被用于大量不同车辆中，例如图1所示的车辆中；以及
图3是示出了用于车辆蓄电池组的示例性方法的步骤中的一些步骤的流程图，其中该车辆蓄电池组具有多个单独蓄电池单元，例如图2所示。
具体实施例方式这里描述的方法和系统可以用于具有多个单独蓄电池单元的车辆蓄电池组，并且更具体地它们可以被用于估计、推断或以其他方式确定单独(各个)电池单元电阻。如上所述，有时不能容易直接测量或者甚至计算基于不同电池单元的电阻和/或其他参数；这种过程会是过于计算密集型的，特别是当其需要以高速或高频重复时。本方法和系统可以使用蓄电池组水平和电池单元水平数据的组合来估计单独蓄电池单元中每个的电池单元电阻。根据示例性实施例，该方法和系统使用针对单独蓄电池单元中的每个的电压和温度读数以及针对总体蓄电池组的电压和电流读数，来确定一个或更多个电池单元电阻值，例如蓄电池组中最小和最大电池单元电阻。这种方法可以依赖于蓄电池组中的温度偏差以便做出关于单独蓄电池单元电阻(温度能够影响电池单元电阻)的假定或估计。通过使用单独电池单元电阻值(而不是使用总体蓄电池组电阻值并且被构建于缓冲器中以便考虑到电池单元变化)，能够获得更好且更准确的电池单元水平的数据，这又能够改进充电、放电、电池单元平衡和/或其他与蓄电池相关的过程。参考图1，示出了示例性插电式混合动力电动车辆(PHEV) 10的一些部件，该车辆可以用于这里描述的方法和系统。虽然在这个具体PHEV的背景下提供下述说明，不过应该意识到这种车辆仅是示例性的并且当然可以替代地使用其他车辆。例如，下面描述的方法和系统能够用于具有高电压车辆蓄电池组的任意类型车辆，包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、增程式电动车辆(EREV)或蓄电池电动车辆(BEV)，这里仅列举一些可能性。根据示例性实施例，车辆10总体上包括车辆蓄电池30、电动马达32、变换器/转换器34、发动机36、发电机38和控制�？�40。图1和图2示出了示例性车辆 蓄电池30的部分，其可以存储用于车辆推进的电能，以及满足车辆的其他电力需求。根据示例性实施例，蓄电池30包括高压蓄电池组50(例如40V-600V)，其具有多个单独的蓄电池单元52-56、多个电池单元块62-66以及蓄电池控制�？�70。蓄电池组50包括可以串联、并联或二者组合方式被连接以便传输所需电压、电流量、电容、功率密度和/或其他性能特征的单独蓄电池单元52-56的集合。在图2所示的示例中，三个蓄电池单元52a、52b和52c被并联布线以便形成电池单元块62 ;类似地，蓄电池单元54a、54b和54c形成电池单元块64，并且蓄电池单元56a、56b和56c形成电池单元块66。电池单元块62-66又串联布线以形成蓄电池组50的部分。图2仅示出了蓄电池组50的一种可能实施例，不过其他设置、连接和/或实施例也是可能的。例如，多于或少于三个的蓄电池单元可以形成电池单元块，或者电池单元块能够使用并联和串联连接的组合方式被连线在一起，而不是仅被串联地连线在一起。蓄电池组50可以利用任意适当的蓄电池化学，包括基于如下技术的蓄电池化学锂离子、金属氢化物-镍(NiMH)、镍镉(NiCd)、氯化镍-钠(NaNiCl)或一些其他蓄电池技术。根据一种示例，蓄电池组50包括多个锂离子蓄电池单元。蓄电池组50应该被设计成经受重复的充电和放电循环并且可以与其他能量存储装置(例如电容、超级电容、电感等)结合使用。本领域的技术人员将意识到可以根据许多不同实施例提供车辆蓄电池，可以以许多不同构造来连接车辆蓄电池，并且车辆蓄电池可以包括许多不同子部件，例如传感器、控制单元和/或本领域已知的任意其他合适部件。蓄电池控制�？�70可以包括任意各种电子处理装置、存储装置、输入/输出(I/O)装置和其他已知部件，并且可以执行各种控制和/或通信相关的功能。例如，蓄电池控制�？�70可以从各种蓄电池传感器100接收传感器信号并评估、分析和/或处理传感器信号以便控制蓄电池30的一个或更多个方面。在一种示例中，蓄电池控制�？�70从蓄电池传感器100接收传感器信号并将其打包成传感器信息，并且之后将该传感器信息经由适当连接(例如CAN总线、系统管理总线(SMBus)、专有的通信链路等)发送到控制�？�40或一些其他装置。对于蓄电池控制�？�70可能的是收集蓄电池传感器读数并将它们与相关蓄电池特征和与蓄电池的电池单元化学、电池单元电容、蓄电池电压上下限、蓄电池电流限制、蓄电池温度限制、温度分布、蓄电池阻抗、充电/放电事件的次数和历史等等有关的背景信息一同存储在本地存储器中。应该意识到，蓄电池控制�？�70可以是独立电子�？椋梢员唤岷显诨虬ㄔ诔盗灸诘钠渌缱幽？�(例如控制�？�40)内，可以是较大的网络或系统的一部分，可以位于车辆蓄电池内，或者可以在蓄电池外部，这里仅列出一些可能性。蓄电池控制�？�70不限于图2所示和如上所述的示例。在一种实施例中，蓄电池控制模块70包括一个或更多个蓄电池传感器100。蓄电池传感器100可以包括任意各种不同的感测部件或元件，并且可以监测各种各样的蓄电池条件，例如电压、电流、充电状态(S0C)、健康状态(S0H)、温度等。蓄电池传感器100可以包括被集成在车辆蓄电池30 (例如智能型或智能蓄电池)内、位于蓄电池外部或者根据一些其他已知设置被提供的传感器。蓄电池传感器100可以监测、感测或以其他方式逐个电池单元地确定蓄电池条件，作为电池单元的集合或块或者蓄电池组的区域的平均值、作为整个蓄电池组的平均值、或者依据本领域的一些其他已知方法。在示例性实施例中，蓄电池传感器100包括用于感测单独蓄电池单元或电池单元块电压的电压传感器102-108、用于感测通过蓄电池组的电流的电流传感器110、用于感测总体蓄电池组电压的电压传感器(未示出)以及许多其他传感器，如用于感测单独电池单元或块的温度的温度传感器122-126等等。传感器102-126可以被连接到蓄电池控制�？�70、控制�？�40和/或任意其他适当装置。
电动马达32可以使用存储在车辆蓄电池30内的电能来驱动一个或更多个车轮，其继而推进车辆。虽然图1示意性示出了作为单个离散装置的电动马达32，不过电动马达可以与发电机结合(所谓的“摩根型”)或者其可以包括多个电动马达(例如用于前轮和后轮的独立马达、用于每个轮的独立马达、用于不同功能的独立马达，等等)，这里仅列出一些可能性。车辆10不限于任意一种具体类型的电动马达，因为可以使用许多不同的马达类型、尺寸、技术等。在一种示例中，电动马达32包括AC马达(例如三相AC感应马达、多相AC感应马达等)以及能够在再生制动期间使用的发电机。电动马达32可以根据许多不同实施例(例如AC或DC马达、电刷或无刷马达、永磁体马达等)被提供，可以被连接成许多不同构造，并且可以包括许多不同部件，例如冷却特征、传感器、控制单元和/或本领域已知的任意其他适当部件。变换器/转换器34可以用作车辆蓄电池30和电动马达32之间的中间物，因为这两个装置通常被设计成根据不同的工作参数来起作用。例如，在车辆推进期间，变换器/转换器34可以从蓄电池30构建电压并且将电流从DC转变成AC以便驱动电动马达32，而在再生制动期间，转换器/变换器可以减小由制动事件生成的电压并且将电流从AC转变成DC以致其能够被蓄电池适当地存储。在某种意义上，变换器/转换器34管理这些不同工作参数(即AC与DC、各种电压水平等)怎样在一起工作。变换器/转换器34可以包括用于DC到AC转换的变换器、用于AC到DC转换的整流器、用于增加电压的升压转换器或转变器、用于降低电压的降压转换器或转变器、其他适当的能量管理部件或者其一些组合。在所示的示例性实施例中，变换器和转换器单元被集成到单个双向装置中；不过其他实施例当然是可能的。应该意识到变换器/转换器34可以根据许多不同实施例被提供(例如具有独立的变换器和转换器单元、双向或单向等等)，可以被连接成许多不同构造，并且可以包括许多不同部件，例如冷却系统、传感器、控制单元和/或本领域已知的任意其他适当部件。发动机36可以使用常规内燃技术来驱动发电机38，并且可以包括本领域已知的任意适当发动机类型。适当发动机的一些示例包括汽油、柴油、乙醇、柔性燃料、自然吸气、涡轮增压、增压、旋转、奥托(Otto)循环、阿特斯金(Atkins)循环和米勒(Miller)循环发动机，以及本领域已知的任意其他适当发动机类型。根据这里所示的特定实施例，发动机36是小型燃料高效发动机(例如小排量涡轮增压四缸发动机)，其使用其机械输出来转动发动机38。技术人员将意识到发动机36可以根据许多不同实施例被提供，可以被连接成许多不同构造(例如发动机36可以是并行混合动力系统的一部分，该系统中发动机还被机械联接至IJ车轮而不是排他地用于发电)，并且可以包括许多不同部件，例如传感器、控制单元和/或本领域已知的任意其他适当部件。发电机38被机械联接到发动机36以使发动机的机械输出导致发电机产生可以提供给车辆蓄电池30、电动马达32或二者的电能。值得注意的是发电机38可以根据许多不同实施例被提供(例如马达32的发电机，且发电机38可以被结合到单个单元内)，可以被连接成许多不同构造，并且可以包括许多不同部件，例如传感器、控制单元和/或本领域已知的任意其他适当部件。发电机38不限于任意特定发电机类型或实施例。控制�？�40可以被用于控制、支配或以其他方式管理车辆10的某些操作或功能，并且根据一种示例性实施例，其包括处理装置46和存储装置48。处理装置46可以包括任意类型的适当电子处理器(例如微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)等等)，其执行用于软件、固件、程序、算法、脚本等的指令。这种处理器不限于任意一种类型的部件或装置。存储装置48可以包括任意类型的适当电子存储器件并且可以存储各种数据和信息。这例如包括感测的蓄电池条件；查找表和其他数据结构；软件、固件、程序、算法、脚本和其他电子指令；部件特征和背景信息等。本方法以及这些任务所需的任意其他电子指令和/或信息也可以被存储或以其他方式保持在存储装置48中。控制�？�40可以经由I/O装置和适当连接(例如通信总线)被电子地连接到其他车辆装置和�？椋允顾悄芄桓菪枰薪换�。当然，这些仅是控制模块40的一些可能的设置、功能和能力，当然其他情形也是可能的。根据具体实施例，控制�？�40可以是独立电子�？�(例如车辆集成控制�？�(VICM)、牵引动力变换器模块(TPIM)、蓄电池动力变换器�？�(BPIM)等等)，其可以被结合到或包括在车辆内的其他电子模块(例如动力系控制模块、发动机控制�？�、混合动力控制�？榈�)内，或者其可以是较大网络或系统(例如蓄电池管理系统(BMS)、车辆能量管理系统等)的一部分，这里仅列出一些可能性。而且，对于示例性插电式电动车辆10的前述描述以及图1中的附图仅试图以大体方式示出一种可能的车辆设置。可以代替地使用许多其他车辆设置和架构，包括明显不同于图1所示的那些。现在转向图3，示出了示例性方法200的一些步骤，该方法200用于与具有多个单独蓄电池单元的车辆蓄电池一起使用，例如图1和图2所示。方法200可以被用于估计、推断和/或以其他方式确定单独蓄电池单元的电池单元电阻，这继而能够提供更准确的电池水平数据并且能够改进各种与蓄电池有关的过程，例如充电、放电和电池单元平衡。如下所述，电池单元温度能够以显著方式影响电池单元电阻；在低温情况尤其如此，在低温时电阻与温度的关系曲线更加陡峻。本方法使用电池单元水平和蓄电池组水平的数据的组合，包括单独电池单元温度，以便进行关于单独电池单元电阻的准确估计，这之后可以用于改进电池单元水平的控制和过程。开始于步骤210，所述方法针对蓄电池组内的一个或更多个电池单元确定蓄电池单元电压Vm11和蓄电池单元温度Trall。步骤210可以按大量不同的方式获取这些读数。例如，蓄电池控制�？�70可以周期性地(例如每200ms)请求来自适当传感器的传感器读数，不同的传感器可以被编程以便在不请求的情况下周期性地发送传感器读数给控制�？�70,或者当感测到底层电池单元参数的特定变化(例如特定温度升高或下降、电压增加或减小等)时传感器可以向控制�？�70提供传感器读数70，这里仅列出一些可能性。根据一种实施例，电压传感器102-104、104-106和106-108分别针对电池单元52a-52c、54a_54c和56a-56c测量蓄电池单元电压Veell，并且温度传感器122、124和126分别针对电池单元52a-52c、54a-54c和56a_56c测量蓄电池单元温度Teell。电压和温度传感器可以测量或以其他方式获得蓄电池组50内的每个电池单元的电池单元参数,或者它们可以仅测量蓄电池单元中的一个样本或子集的电池单元参数。当然其他设置是可能的，例如所有蓄电池单元均彼此串联连接，而不是如图2所示的具有并联连接的电池单元块。应该意识到，采样或收集传感器读数的频率可以根据大量蓄电池特征(例如蓄电池化学、电池单元数量、蓄电池是否处于充电或放电模式，等等)而变化。例如，如果电池单元温度或电压随着时间没有非常显著的变化，则采样速率可以低于更快速变化的参数的采样速率。这解释了为什么以第一速率(例如步骤210每200ms收集一次传感器读数)采样或收集一些电池单元水平的数据，而以更快的第二速率收集一些蓄电池组水平的数据(例如步骤220每25ms收集一次传感器读数)。即使这里结合电池单元水平的数据(例如电池单元温度、电池单元电压等)提供了描述，不过步骤210可以仅是容易地基于块水平(block-level)来工作，其中参数代表了整个电池单元块，例如电池单元块62-66。在一些情况下，电池单元水平和块水平的数据将是相同的。本领域技术人员将意识到使用成块的并联连接的电池单元会是有成本效益的，因为这将最小化所用传感器的数量以及所需的处理和存储源。之后，步骤220确定蓄电池组电压Vpadt和蓄电池组电流Ipadt,并且可以以各种方式来实现。可以通过测量整个蓄电池组50上的总体压降来确定蓄电池组电压，而使用电流传感器110或一些其他适当的传感器元件来测量蓄电池组电流。如前一步骤那样，步骤220可以周期性地、非周期性地、响应来自控制�？�70的请求、在控制�？槊挥星肭蟮那榭鱿禄蚋荼玖煊蛞阎娜我馄渌实鄙柚美词占畹绯刈樗降牟饬恐�。上面与步骤210结合所公开的所有可能技术和实施例也可以应用于步骤220。根据步骤220的示例性实施例，电压传感器测量蓄电池组电压Vpadt,而电流传感器110同步地测量蓄电池组电流Ipadt。可以以比步骤210所用更快的速率(例如每25ms)来获取这些测量值。不同地，步骤220可以以比步骤210收集电池单元水平的测量值或读数更快的速率来收集蓄电池组水平的测量值或读数。对于不同速率的一种可能解释是由于连接在一起的所有电池单元的合成效应，某些蓄电池组水平的读数会比电池单元水平的读数变化得更快。针对电压和电流而言，蓄电池组水平的传感器读数需要以同步方 式被获得，以便适当地用在蓄电池组电阻计算中。步骤230对于一个或更多个传感器读数(例如蓄电池组电压(Vpaek)和/或蓄电池组电流(Ipadt))做出调整或修改，以便考虑到例如磁滞和极化的现象。为了实现步骤230而存在许多不同的技术，包括通过使用查找表、计算算法(例如Nernst等式)、建模算法等对数据做出调整。在这个步骤中可以使用任意适当技术来去除磁滞、极化或任意其他会使得传感器读数或数据偏离的不理想分量的影响。蓄电池化学、电池单元数量、蓄电池使用年限以及其他因素的总和会影响磁滞和/或极化的程度。例如，当收集开路电压(OCV)测量值时，锂离子或NiMH蓄电池会受到磁滞的影响，这会是热动力熵效应、机械应力、微观畸变等的结果。类似地，由于非常快速和/或非常慢速的充电或放电速率，极化或其他宏观效应会影响蓄电池。这些效应会导致包括许多叠加效应的蓄电池数据，每个效应可能涉及或可能不涉及感兴趣的电阻评估。应该意识到步骤230是任选的并且不是强制的，因为对于从传感器读数主动地去除这些分量而言这不总是必须的。之后，步骤240使用一个或更多个传感器读数来确定蓄电池组电阻Qpaek。蓄电池组电阻大体代表了整个蓄电池组50的总体电阻，并且因此包括单独蓄电池单元的结合或总共电阻。执行步骤240的一种可能实施例包括控制�？�70通过将蓄电池组电压'-的值和蓄电池组电流Ipaek的值代入欧姆定律的数学表达式(V=I*R)中来计算或估计蓄电池组电阻Ω_。可以使用涉及VpajP Ipadt的先前值(例如几分钟前的值或数据)的回归技术来实现这种计算。技术人员将意识到这种回归技术通常需要被高度同步化并且涉及快速测量的传感器读数。这种技术会适用于确定单个总体蓄电池组电阻，不过通常对于确定所有单独蓄电池单元的电阻而言是过于计算密集的。其他技术可以用于执行步骤240，因为该步骤不限于上面公开的回归蓄电池组电阻计算。
步骤250确定一个或更多个单独蓄电池单元电阻，例如最小电池单元电阻Qrellniin和/或最大电池单元电阻Qrallmax。在一种示例性实施例中，步骤250估计或以其他方式确定蓄电池组50内每个单独蓄电池单元的蓄电池单元电阻；在另一实施例中，步骤250仅确定某些电池单元(例如被认为具有最大和最小电阻值的电池单元)的蓄电池单元电阻。与估计所有电池单元的电阻相比，仅估计最大和最小电池单元电阻值能够减小所需的复杂性、处理时间和处理资源。对于执行步骤250存在多种可能方式，包括使用第一估计和第二估计。根据第一估计，所述方法简单地用总体蓄电池组电阻Qpadt除以所包含的蓄电池组单元的数量(为了确定单独蓄电池单元电阻，蓄电池组电阻Ω pack可以被蓄电池组内的电池单元数量所除；为了确定电池单元块电阻，蓄电池组电阻Qpadt能够被蓄电池组内的电池单元块数量所除)。第一估计可以提供电池单元电阻的基线型估计，之后这可以通过使用其他蓄电池参数来改进。例如，可以通过基于在步骤210取回的单独蓄电池单元电压Vm11向上或向下调节蓄电池组的平均电池单元电阻来改进蓄电池单元电阻Qrall的第一估计，或者使其更准确。其他技术可以被用于调节或改进第一估计的准确度，或者在另一实施例中，第一估计可以简单地是总体蓄电池组电阻Qpadt除以蓄电池单元数量。第一估计能够提供对单独蓄电池单元电阻的稍准确的估计，不过其没有考虑到蓄电池组上的温度分布；可以通过第二估计来解决温度分布。根据第二估计，所述方法通过使用蓄电池组上的温度分布来确定一个或更多个蓄电池单元电阻0。611。第一和第二估计可以被分别地或独立地使用，或者如下述示例性实施例的情况那样，第一和 第二估计可以在改进电池单元电阻估计的准确度的两级或两阶段过程中一同使用。根据这种两级过程的一种可能实施例，第一估计是初始基线估计，并且第二估计是后续修正估计，该第二估计通过将各个电池单元的温度关联于其电阻来进一步改进蓄电池单元电阻Ωμ11的准确度。第二估计可以使用一个或更多个查找表、乘数、偏移值和/或基于实验或其他温度/电阻数据的其他工具从而向上或向下调节蓄电池单元电阻的基线估计。考虑如下示例，其中总体蓄电池组的平均蓄电池单元电阻Qrall是1. O Ω(第一估计所确定的)，蓄电池组上的平均蓄电池单元温度Tm11是30°C，并且所述方法试图确定具有32 0C温度的第一电池单元的以及具有29 V温度的第二电池单元的电池单元电阻。使用查找表或其他数据结构，步骤250可以确定因为第一蓄电池单元比平均电池单元温度高或暖2°C，所以其应该被指定一偏移值-O. 25 Ω或-25%，这将导致估计的电池单元电阻Qeell是
O.75 Ω。大体而言，更暖的蓄电池单元比更冷的蓄电池单元具有更低的电池单元电阻值。相反地，第二蓄电池单元具有比平均电池单元温度低或冷l°c的温度并且因此可以被指定一偏移值+0. 15 Ω或+15%，这将导致估计的电池单元电阻Qeell是1. 15 Ω。被第二估计使用来向上或向下调节电池单元电阻的偏移值能够是绝对值(例如O. 25 Ω、0. 15 Ω等)，其能够是百分比、比值或分数(例如25%、15%等)，或者其能够是正值或负值，这里仅列出一些可能性。此外，偏移值和温度差之间的关系可以不是线性的，因为该关系可以随着蓄电池单元温度从平均值进一步偏离开或者进入更加极端的温度范围而成为指数型的。这在温度谱较低或较冷的一端特别如此。如上所述，对于步骤250不必要估计蓄电池组50内的每个蓄电池单元的电池单元电阻，因为其可以替代地仅估计某些电池单元的电池单元电阻。例如，步骤250可以分别使用最高和最低温度(Trellhigh和Tm111ot)基于蓄电池单元来估计蓄电池组的最小和最大电池单元电阻(Qeellmin和Qeellmax),并且其可以使用任意一种上述技术来实现这点。在一种实施例中，步骤250选择最热和最冷蓄电池单元、使用查找表或类似手段来确定偏移值、以及之后使用得到的偏移值来确定最大和最小电池单元电阻。知道蓄电池组内的最小和最大电池单元电阻会是有用的，特别是当控制流入或流出蓄电池组的电力流动时或者当诊断蓄电池组以查明问题时。为了图释目的，许多车辆蓄电池控制可以以蓄电池组水平而不是电池水平来设计，并且通常使用缓冲器或构建成其充电阈值的死区(dead-band)来保护具有上述平均电阻的那些电池单元。在没有这些缓冲器的情况下，在充电过程期间，较高电阻的蓄电池单元可被过度充电并损坏，不过这种保护牺牲了性能。本方法能够通过将阈值上推直至岫最小和最大电池单元电阻(ΩΜ ωη和Ωμ11_)所建立的限制而不是必须用保守的缓冲器过度补偿从而更有效地控制蓄电池充电和/或放电过程。在蓄电池诊断领域还可能有额外益处，因为电池单元间的电压变化能够指示出蓄电池组的失效。不过，由于蓄电池组上的温度分布所导致的电池单元电阻的变化，有些电池单元电压变化是固有的。因此，本方法可以提供对于蓄电池组的健康或状态的更真实的指示，并且避免了不必要的蓄电池组更换成本。本方法可以如上所述基于单独电池单元或基于电池单元块被使用。在如下示例中，蓄电池组被设置成具有电池单元块形式的并联连接的电池单元，如图2所示，一个块的电池单元可以被看作彼此具有相同电阻值。用于确定并联和/或串联连接的电池单元的结合电阻的适当技术是本领域公知的并且可以被使用。偏移值或乘数可以施加到电池单元块的结合电阻以便确定更准确的电池单元块电阻值，如果需要这种值的话。蓄电池组50上的温度分布能够是用于本方法的很好的参数，因为其具有缓慢改变的特性，这允许在减少处理器成本的情况下对单独电池单元电阻的近似。在步骤260，所述方法可以返回并重复步骤220-250。这个过程可以继续，只要车辆“接通(on)”即可，因 为所述方法针对一个或更多个蓄电池单元电阻值持续地更新其估计。在一种实施例中，与蓄电池组电压和电流读数Vpaek和Ipaek(例如每IOms,每25ms)相比，以更慢的速率(例如每100ms，每200ms，等)测量电池单元电压和温度读数Vcell和Teell。这可以导致每次读取Vm11和Trall均测量多次Vpadt和Ipadt,并且这能够得到
Q cellmin 矛口 ^ cellmax
的最新值，因为它们的值将在每次最新地测量Vpad^P Ipadt时被更新(如果必要的话)。技术人员将意识到特别是在低温时，蓄电池电阻与温度的关系可具有陡峻关系(即小的温度变化能够导致大的电阻变化)。更新ΩΜ ωη和Ωμ11_通常能够有益于准确地设定蓄电池组水平的控制点或阈值(提高燃料效率)以及将实际电池单元偏差区别于基于温度的偏差(减少蓄电池更换成本)，这里仅列出一些可能的优点。步骤270在与车辆蓄电池关联的一个或更多个操作中使用最小和最大电池单元电阻0。。11—和Ωα ι_。如已经解释过的，电池单元电阻估计可以用于充电、放电、电池单元平衡和/或其他的存在动力或能量流动流入或流出车辆蓄电池的蓄电池控制过程。电池单元电阻估计还可以用于诊断车辆蓄电池。最小和最大电池单元电阻ΩΜ ωη和Qrallmax的其他可能使用或应用也是可能的。步骤270可以中断性地(例如当车辆接通再生制动操作时)、周期性地或以一些其他适当方式被执行。
应该理解，上述描述不是对于本发明的限定，而是对于本发明一种或更多个优选示例性实施例的描述。本发明不限于这里公开的具体实施例，而是仅由所附权利要求限定。此外，前述描述中的声明涉及具体实施例并且不看作是对本发明范围的限定或者是对于权利要求中所用术语的限定，除非上文中明确地限定了术语或词语。对于所公开实施例的各种其他实施例和各种改变和改型对于本领域技术人员是明显的。例如，特定的步骤组合和次序仅是一种可能，因为本方法可以包括具有比所示更少、更多或不同步骤的步骤组合。所有这样的其他实施例、改变和改型旨在落入所附权利要求范围内。如本说明书和权利要求中所用，术语“例如”、“如”、“举例而言”、“诸如”、“类似于”以及词“包括”、“具有”、“包含”及它们的其他动词形式在与一个或更多个部件或其他项目的列举相结合使用时均被看作是开放式的，从而意味着所述列举不被看作排除其他、附加的部件或项目。除非在需要不同解释的背景下使用，否则其他术语将被看作是用于其最广的合理含义。
权利要求
1.一种用于具有多个蓄电池单元的车辆蓄电池组的方法，包括步骤 Ca)测量多个蓄电池单元温度(Tm11)； (b)测量蓄电池组电压(Vpadt)和蓄电池组电流(Ipadt)； (c)使用所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt)来确定蓄电池组电阻(Qpadt);以及 Cd)使用所述多个蓄电池单元温度(Tm11)和所述蓄电池组电阻(Qpadt)来估计一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)还包括测量多个蓄电池单元温度(Tm11)和多个蓄电池单元电压(Vrall);并且步骤(d)还包括使用所述多个蓄电池单元温度(TMll)、所述多个蓄电池单元电压(Vcell)和所述蓄电池组电阻(Ω pack)来估计一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)还包括测量多个蓄电池单元温度(TMll)，其中每个蓄电池单元温度(Tm11)代表包括并联连接的多个单独蓄电池单元的电池单元块。
4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)还包括以第一速率测量所述多个蓄电池单元温度(Tm11);并且步骤(b)还包括以第二速率测量所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt),其中所述第二速率快于所述第一速率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(b)还包括以同步方式测量所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)还包括在使用所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt)来确定蓄电池组电阻(Qpadi)之前去除磁滞分量和/或极化分量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)还包括使用回归技术以及所述蓄电池组电压(Vpadt)和所述蓄电池组电流(Ipadt)的先前读数来确定所述蓄电池组电阻(Ω_)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)还包括使用第一和第二估计来确定电池单元电阻，所述第一估计使用所述蓄电池组电阻(Qpadt)来提供电池单元电阻的基线估计，并且所述第二估计使用一个或更多个蓄电池单元温度(Teell)来向上或向下调节所述基线估计。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二估计使用查找表以及电池单元温度与所述车辆蓄电池上的平均电池单元温度之间的温度差来确定用于向上或向下调节所述基线估计的偏移值。
10.一种用于具有多个蓄电池单元的车辆蓄电池组的方法，包括步骤 (a)收集电池单元水平的读数，其中所述电池单元水平的读数包括与所述车辆蓄电池组上的温度分布有关的信息； (b)收集蓄电池组水平的读数； (c)使用所述电池单元水平的读数和所述蓄电池组水平的读数来估计一个或更多个蓄电池单元电阻(Ωμ11);以及 Cd)当控制蓄电池充电、放电或电池单元平衡过程时使用所述蓄电池单元电阻(Q cell)。
全文摘要
本发明涉及用于车辆蓄电池的方法和系统，具体是用于具有多个单独蓄电池单元的车辆蓄电池组的方法和系统，其中该方法估计、推断或以其他方式确定单独电池单元电阻。根据示例性实施例，方法和系统使用单独蓄电池单元中每一个的电压和温度读数及总体蓄电池组的电压和电流的读数来确定一个或更多个电池单元电阻值，例如蓄电池组的最小和最大电池单元电阻。该方法依赖于蓄电池组中的温度偏差以便做出与单独电池单元电阻有关的假定或估计。通过使用单独电池单元电阻值，而不是使用总体蓄电池组电阻值和在缓冲器中构建以考虑电池单元变化，能够获得更好且更准确的电池单元水平数据，这又能够改进充电、放电、电池单元平衡和/或其他与蓄电池有关的过程。
文档编号G01R27/08GK103048543SQ20121032905
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月7日 优先权日2011年9月9日
发明者J.C.吉布斯, J.比斯冰, K.M.约翰逊, D.R.弗里施, B.J.科赫 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司
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