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专利名称：基于电池寿命和性能优化的电池极限校准的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及车辆电池领域，并且更具体地，涉及用于校准车辆的电池的充电状态和/或功率极限的方法和系统，例如在电动或混合动カ电动车辆中。
背景技术：
某些车辆，尤其是电动车辆和混合动カ电动车辆，利用电池(例如，电池组)产生动力。电池包括其中的各种电池组电池。电池典型地在为车辆预先设置的充电状态和功率极限内工作。为了确保在所有情况下的电池寿命，充电状态和功率极限典型地基于环境和エ作条件的最坏情况方案预先设置。然而，在某些情况下这样的典型技术不能为车辆提供最佳的电池性能或节省燃料，例如在相对温和的气候或适度的使用情况下。

因此，需要为校准电池的充电状态或功率极限提供改进的方法，例如为混合动カ车辆或混合动カ电动车辆。还需要为校准电池的充电状态或功率极限提供改进的程序产品和系统，例如为混合动カ车辆或混合动カ电动车辆。此外，结合附图和上述技术领域和背景技术，从随后的详细说明和所附的权利要求中本发明的其它所需的特色和特性将会显而易见。

发明内容
根据示例性实施例，提供了一种用于校准车辆电池的极限的方法，该电池具有充电状态极限和功率极限。该方法包括步骤获得车辆的环境条件的历史，以及使用处理器基于环境条件的历史和关于化学故障模型的使用强度调整一个或多个充电状态极限，ー个或多个功率极限，或两者。根据另ー示例性实施例，提供了一种用于校准车辆电池的极限的程序产品，该电池具有充电状态极限和功率极限。程序产品包括程序和非瞬时性、计算机可读存储介质。该程序构成为获得车辆的环境条件的历史，以及基于环境条件的历史调整一个或多个充电状态极限，ー个或多个功率极限，或两者。非瞬时性、计算机可读存储介质承载程序。根据另ー示例性实施例，提供了一种用于校准车辆电池的极限的系统，该电池具有充电状态极限和功率极限。该系统包括存储器和控制器。存储器构成为存储车辆的环境条件的历史。处理器连接到存储器上，并且构成为基于环境条件的历史调整ー个或多个充电状态极限，ー个或多个功率极限，或两者。本发明还提供了以下方案
I. 一种用于校准车辆的电池的极限的方法，所述电池具有充电状态极限和功率极限，该方法包括步骤
获得车辆的环境条件的历史；以及
使用处理器基于环境条件的历史，调整一个或多个充电状态极限，ー个或多个功率极限，或两者。2.如方案I所述的方法，还包括步骤使用传感器测量电池的当前容量和当前电阻；以及 基于环境条件的历史和使用強度估计电池的期望的容量和期望的电阻；
其中调整ー个或多个充电状态极限，ー个或多个功率极限，或两者的步骤包括基于将当前容量与期望容量和当前电阻与期望电阻的比较，调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤。3.如方案2所述的方法，还包括步骤
估计当前容量的变化率；
估计期望容量的变化率；
估计当前电阻的变化率；以及 估计期望电阻的变化率； 其中调整ー个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤包括基于当前容量的变化率与期望容量的变化率的比率，当前电阻的变化率与期望电阻的变化率的比率，或两者调整ー个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤。4.如方案I所述的方法，其中
获得环境条件的历史的步骤包括确定温度条件的历史的步骤；以及调整ー个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤包括基于温度条件的历史和使用强度调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤。5.如方案4所述的方法，其中调整ー个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤包括步骤
如果温度条件的历史表示平均温度小于第一预定阈值，建立第一下充电极限状态和第一上充电极限状态；以及
如果温度条件的历史表示平均温度大于第一预定阈值，建立第二下充电极限状态和第ニ上充电极限状态，其中第二下充电极限状态大于第一下充电极限状态以及第ニ上充电极限状态大于第一上充电极限状态。6.如方案4所述的方法，其中获得温度条件的历史的步骤包括步骤
在车辆随时间工作期间经由传感器测量电池的环境温度值；以及 将环境温度值存储在存储器中。7.如方案4所述的方法，其中获得温度条件的历史的步骤包括步骤
经由全球定位系统装置接收关于车辆的ー个或多个地理位置的地理数据；以及 获得与ー个或多个地理位置相关的关于温度的温度数据。8. 一种用于校准车辆的电池的极限的程序产品，所述电池具有充电状态极限和功率极限，该程序产品包括
程序，其配置为
获得车辆的环境条件的历史；以及
基于环境条件的历史调整一个或多个充电状态极限，ー个或多个功率极限，或两者；以
及
承载程序的非瞬时性、计算机可读存储介质。9.如方案8所述的程序产品，其中程序还配置为
获得关于电池的当前容量和电阻的测量值；基于环境条件的历史估计电池的期望的容量和期望的电阻；以及基于当前容量，期望容量，当前电阻和期望电阻的比较，调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者。10.如方案9所述的程序产品，其中程序还配置为
估计当前容量的变化率；
估计期望容量的变化率；
估计当前电阻的变化率；
估计期望电阻的变化率；以及
基于当前容量的变化率与期望容量的变化率的比率，当前电阻的变化率与期望电阻的变化率的比率，或两者，调整ー个或多个充电状态极限，功率极限，或两者。 11.如方案8所述的程序产品，其中程序还配置为
确定温度条件的历史；以及
基于温度条件的历史调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者。12.如方案11所述的程序产品，其中程序还配置为
如果温度条件的历史表示平均温度小于第一预定阈值，建立第一下充电极限状态和第一上充电极限状态；以及
如果温度条件的历史表示平均温度大于第一预定阈值，建立第二下充电极限状态和第ニ上充电极限状态，其中第二下充电极限状态大于第一下充电极限状态以及第ニ上充电极限状态大于第一上充电极限状态。13.如方案11所述的程序产品，其中程序还配置为
在车辆随时间工作期间接收电池的环境温度值的测量值；以及
将环境温度值存储在存储器中用于在随后的调整ー个或多个充电状态极限，功率极限，或两者中使用。14.如方案11所述的程序产品，其中程序还配置为
经由全球定位系统装置接收关于车辆的ー个或多个地理位置的地理数据；以及 获得与ー个或多个地理位置相关的关于温度的温度数据。15. 一种用于校准车辆的电池的极限的系统，所述电池具有充电状态极限和功率极限，该系统包括
构成为存储车辆的环境条件的历史的存储器；以及
处理器，其连接到存储器上并且构成为基于环境条件的历史和使用强度调节ー个或多个充电状态极限，ー个或多个功率极限，或两者。16.如方案15所述的系统，还包括
传感器，其測量用于确定电池的当前容量和当前电阻的基于传感器的算法中使用的电池的电流值，电压值，或两者；
其中处理器连接到传感器和基于传感器的算法上并且构成为
基于环境条件的历史估计电池的期望的容量和期望的电阻；以及基于当前容量与期望容量的比较，当前电阻与期望电阻的比较，或两者调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者。17.如方案16所述的系统，其中处理器还构成为估计当前容量的变化率；
估计期望容量的变化率；
估计当前电阻的变化率；
估计期望电阻的变化率；以及
基于当前容量的变化率与期望容量的变化率的比率，当前电阻的变化率与期望电阻的变化率的比率，或两者，调整ー个或多个充电状态极限，功率极限，或两者。18.如方案15所述的系统，其中
环境条件的历史包括温度条件的历史；以及 处理器还构成为
如果温度条件的历史表示平均温度严重小于第一预定阈值，建立第一下充电极限状态和第一上充电极限状态；以及
如果温度条件的历史表示平均温度大于第一预定阈值，建立第二下充电极限状态和第ニ上充电极限状态，其中第二下充电极限状态大于第一下充电极限状态并且第二上充电极限状态大于第一上充电极限状态。19.如方案15所述的系统，还包括
传感器，其构成为在车辆随时间工作期间测量用于存储在存储器中并且在调整ー个或多个充电状态极限，功率极限，或两者中使用的电池的环境温度值。20.如方案15所述的系统，还包括
全球定位系统装置，其构成为提供关于车辆的ー个或多个地理位置的地理数据；
其中处理器连接到全球定位系统装置上并且还构成为获得关干与ー个或多个地理位置相关的温度的温度数据。


结合以下附图，在下文中将会描述本发明，其中相同的数字表示相同的元件，并且其中
图I是根据示例性实施例的车辆，例如电动车辆或混合动カ电动车辆的功能方框图，包括电池和用于调整电池的充电状态和功率极限的系统；
图2是根据示例性实施例的用于调整车辆的电池，例如图I的车辆的电池的充电状态和功率极限的处理的流程图，并且可以结合图I的系统使用；
图3是根据示例性实施例的图2的处理的子处理的流程图，即，用于估计电池的当前容量的子处理；
图4是根据示例性实施例的图2的处理的子处理的流程图，即，用于修正电池的充电极限曲线的上下状态的子处理；
图5是根据示例性实施例的图2的处理的子处理的流程图，即，用于修正电池的充电极限曲线的上下状态的子处理；
图6根据示例性实施例包括可以结合图2的处理，图2-5的子处理，以及图I的系统利用的示例性容量曲线和容量极限曲线的图解表示；以及
图7根据示例性实施例包括可以结合图2的处理，图2-5的子处理，以及图I的系统利用的示例性电阻曲线和电阻极限曲线的图解表示。
具体实施例方式以下详细说明实质上仅仅是示例性的并且并不g在限制其公开或应用和使用。此夕卜，并不存在通过以上背景技术或以下详细说明中存在的任何理论的任何限制。图I示出了根据示例性实施例的车辆100，或汽车。如在下文中更详细地描述的，车辆100构成为基于环境条件和使用強度，例如车辆已经工作一段时间的地理位置的平均温度值，调整车辆的电池122的功率极限的状态。车辆100包括底盘112，车身114，四个车轮116，以及电子控制系统118。车身114布置在底盘112上并且实质上包括车辆100的其它部件。车身114和底盘112可以共同地形成车架。车轮116每个都可转动地在接近车身114的各个角落的位置连接到底盘112上。车辆100可以是许多不同类型的汽车中的任ー种，例如，轿车，货车，卡车，或运动型多用途车辆(SUV)，并且可以是两轮驱动(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)，四轮驱动(4评0)或全轮驱动(410)。车辆100还可以合并任何ー个，或组合多种不同类型的电动カ装 置，例如，汽油或柴油燃料燃烧发动机，“灵活燃料车辆”(FFV)发动机(即，使用汽油和こ醇的混合物)，气体化合物(例如，氢和/或天然气)燃料发动机，燃烧/电动马达混合发动机，燃料电池以及电动机。在图I所示的示例性实施例中，车辆100是混合电动车辆(HEV)，并且此外包括致动器组件120，上述电池122，电池控制系统124，功率逆变器组件(或逆变器)126，以及散热器128。致动器组件120包括燃烧发动机130和电动马达/发电机(或马达)132。如将被本领域技术人员理解的，电动机132包括其中的变速器，并且，尽管未示出，还包括定子组件(包括导电线圏)，转子组件(包括铁磁心)，以及冷却液(即，冷却剤)。如通常理解的，电动机132内的定子组件和/或转子组件可以包括多个电磁磁极(例如，十六个磁极)。仍然參照图1，燃烧发动机130和电动机132为一体的从而ー个或两者通过ー个或多个传动轴134连接到至少ー些车轮116上。在一个实施例中，车辆100是“串联HEV”，其中燃烧发动机130不是直接连接到变速器上，而是连接到发电机(未示出)上，其用于驱动电动机132。在其它实施例中，车辆100是“并联HEV”，其中燃烧发动机130直接连接到变速器上，例如通过将电动机132的转子转动地连接到燃烧发动机130的传动轴上。电池122电カ地连接到逆变器126上。在一个实施例中，电池122包括可以由多种化学成分构成并且具有各种阳极和阴极材料的组合的ー组电池组电池，例如锂离子电池。如下所述，电池122在由电池控制系统124提供的充电和功率极限的上下状态内工作。如图I所描述的，电池控制系统包括全球定位系统(GPS)装置140，传感器阵列168，以及控制器146。GPS装置140随时间接收关于车辆地理位置的信息(优选地车辆是开动的，例如一个或多个卫星通信连接)，并且为控制器146提供关于产生的地理位置的信息。传感器阵列168包括温度传感器148，电流传感器150以及电压传感器152。每个传感器148，150，以及152优选地布置为邻接或最接近电池122。温度传感器148测量电池122外部(优选地邻接)的环境温度并且为控制器146提供用于处理或在调整电池122的充电状态和功率极限中使用的那里的信号和/或信息。电流传感器150测量电池122的电流，并且为控制器146提供用于处理或在调整电池122的充电状态和功率极限中使用的那里的信号和/或信息。电压传感器152测量电池122的电压，并且为控制器146提供用于处理或在调整电池122的充电状态和功率极限中使用的那里的信号和/或信息。控制器146连接到GPS装置140，传感器阵列168，电池122，以及电子控制系统118。控制器146在确定充电状态和功率极限中利用来自GPS装置140的地理数据定位数据和来自传感器阵列168的測量值并且基于电池122和/或车辆100的环境条件和使用强度，优选地包括车辆100已经行驶的地理位置的平均温度值，为电池122进行调整。在优选实施例中，控制器126根据结合图2-6在下文中描述的处理200和其子处理完成这些功能。在某些实施例中，控制器146直接地控制电池122的充电状态和功率极限。在某些其它的实施例中，控制器146经由提供至电子控制系统118的指令和/或信息间接地控制电池122的充电状态和功率极限。此外，尽管未这样地示出，但电池控制系统124 (和/或其ー个或多个部件)可以与电子控制系统118为一体并且还可以包括一个或多个功率源。如图I所描述的，控制器146包括计算机系统。在某些实施例中，控制器146还可以包括一个或多个传感器148，150，152，GPS装置140，电子控制系统118和/或其部分，和 例。例如，控制器146可以连接到或否则可以利用一个或多个远程计算机系统和/或其它控制系统。在描述的实施例中，控制器146的计算机系统包括处理器154，存储器156，接ロ158，存储装置160，以及总线162。处理器154完成控制器146的计算和控制功能，并且可以包括任意类型的处理器或多个处理器，例如微处理器的单个集成电路，或任意适当数目的集成电路装置和/或协作工作的电路板以完成处理单元的功能。工作期间，处理器154执行包含在存储器156内的一个或多个程序164,并且这样控制控制器146的总体工作以及控制器146的计算机系统，优选地在执行在此描述的处理的步骤时，例如在下文中描述的处理器200的步骤，子处理，以及与图2相关的图解吋。存储器156可以是任意类型的适当的存储器。这将包括诸如SDRAM的各种类型的动态随机存储器(DRAM)，各种类型的静态随机存储器(SRAM)，以及各种类型的非易失性存储器(PROM，EPR0M,以及闪存)。总线162起到在控制器146的计算机系统的各个部件之间传输程序，数据，状态以及其它信息或信号的作用。在优选的实施例中，存储器156存储随同有ー个或多个存储值166的上述程序164，包括关于车辆也许随时间已经运行过的各种地理位置的温度值和/或其它环境条件的信息的各种数据库。在某些例子中，存储器156位于和/或共同位于作为处理器154的相同的计算机芯片中。接ロ 158允许通讯至控制器146的计算机系统，例如从系统驾驶员和/或另ー计算机系统，并且可以使用任意适当的方法和设备进行实现。其可以包括一个或多个网络接ロ以与其它系统或部件通讯。接ロ 158还可以包括一个或多个网络接ロ以与技术员通讯，和/或一个或多个存储器接ロ以连接至存储设备，例如存储装置160。存储装置160可以是任意适当类型的存储装置，包括直接存取存储设备，例如硬盘驱动器，闪存系统，软盘驱动器和光盘驱动器。在一个示例性实施例中，存储装置160包括程序产品，从该程序产品中存储器156可以接收执行本发明的一个或多个处理的ー个或多个实施例的程序164，例如在下文中描述的处理200的步骤以及各种步骤，子处理，以及关于图2的图解。在其它示例性实施例中，程序产品可以直接存储在存储器156和/或例如在下文中标号的盘(例如,盘168)中存取。
总线162可以是连接计算机系统与部件的任意适当的物理或逻辑工具。这包括，但并不限于，直接硬接线连接，光纤，红外和无线总线。工作期间，程序164存储在存储器156中并且由处理器154执行。将要理解的是，尽管该示例性实施例在上下文中描述的是完全功能计算机系统，但本领域技术人员将要理解本发明的机构能够分配为具有支承用来存储其程序和指令并且执行其分配的一个或多个类型的非临时计算机可读信号的程序产品，例如支承程序并且包含存储在其中的用于使得计算机处理器(例如处理器154)完成和执行程序的计算机指令的非临时计算机可读介质。这样的程序产品可以采用各种形式，并且本发明同样地适用于无论哪种承载用来执行分配的介质的特别类型的计算机可读信号。承载介质的信号的例子包括可记录的介质，例如软盘，硬盘，存储卡和光盘，以及传输介质，例如数字和模拟通信连接。类似地将要理解，控制器146的计算机系统还可以不同于图I描述的实施例，例如控制器146的计算机系统可以连接到或否则可以利用ー个或多个远程计算机系统和/或其它控制系统。散热器128在其外部连接到车架上并且尽管未详细地示出，其中包括包含诸如水和/或こニ醇(即，“防冻剂”)的冷却液(即，冷却剤)的多个冷却通道并且连接到发动机130和逆变器126上。根据示例性实施例，图2是用于调整车辆，例如电动车辆或混合动カ电动车辆的电池的充电状态和功率极限的处理200的流程图。根据示例性实施例，结合车辆100，电池112，以及电池控制系统124，和/或其各种部件可以利用处理200。如图2所述的，在预定天数或车辆的预定点火循环后开始处理200(步骤202)。获得各种数据输入(步骤204)。数据输入优选地包括关于电池的各种參数，例如电池附近的环境温度，RMS功率，充电状态，充电摆动状态，工作循环以及影响电池老化的其它因素的时间平均值。此外，数据输入优选地包括测量的电池容量和电阻，充电值的缺省状态，充电上限 的当前状态，充电下限的当前状态，充电设定点的状态，电池的功率上限，功率下限，电池的充电状态，电池的充电摇摆状态，以及电池的工作循环。数据输入基于由图I的传感器阵列142获得的测量值在由图I的传感器阵列142測量和/或由图I的处理器154计算出后优选地作为其存储值166存储在图I的存储器156中。识别或获得ー个或多个地理位置(步骤206)。在一个实施例中，地理位置包括车辆购买的地理区域，并且存储在图I的存储器156中由图I的处理器154使用。在另ー实施例中，地理位置包括车辆已经运行的ー个或多个地理区域，优选地由图I的GPS装置140识别或获得并且提供给图I的处理器154。在还有的另ー个实施例中，根据从图I的温度传感器148获得的温度測量值由处理器图I的处理器154确定地理区域的温度特征。在还有的其它实施例中，可以利用两个或多个这样的地理区域的识别的结合。作出地理位置是否表示高温环境的决定(步骤208 )。在优选实施例中，如果其大致与由算法限定的高温气候的分布，例如凤凰，亚利桑那州相匹配，地理位置确定为表示高温环境。该决定优选地由图I的处理器154作出。如果确定地理位置表示高温环境，则将电池的充电状态和功率限制保持在相对保守的水平(步骤210)。具体地，在这种情况下，上下充电状态和功率极限保持在为电池寿命准备的以在“最坏情况方案”(即，假定比较高的温度值和/或其它潜在的复杂气象条件)下延续时间的预定目标量的各自的第一水平(优选地，エ厂预设水平)。该处理还优选地在步骤210期间退出。充电状态决定和步骤210的实施(即，现有的或エ厂预设水平的保持)优选地由图I的处理器154完成。如果地理位置不表示高温环境，则获得用于容量的电池寿命下限模型或曲线并且获得用于电阻的电池寿命上限模型或曲线(步骤211)。用于电池寿命下限模型或曲线和电池寿命上限模型或曲线优选地表示在关于环境(例如温度)和使用严重度(例如相关变量的各种充电状态)的各种情况下，随着时间期望具有相对较高的肯定度(例如，具有百分之九十的置信间隔)的电池老化的估计的或计划的量。电池寿命下限模型或曲线和电池寿命上限模型或曲线优选地作为其存储值166存储在图I的存储器156中并且由图I的处理器154检索出。然后估计电池的当前容量和电阻(步骤212)。具体地，在优选实施例中，在使用电池寿命模型的步骤212期间由图I的处理器154估计当前容量和电阻。參照图3，根据示例性实施例，为步骤211的子处理(估计电池的当前容量和电阻) 提供了步骤。计算充电状态设定点的平均值，优选地对应于随时间的各个点火循环的充电状态的平均设定点(步骤302)。还计算充电状态摆动的平均值，优选地对应于随时间的各个点火循环的充电状态的平均摆动(步骤304)。此外，还计算或确定区域基础温度分布(步骤306)，优选地对应于在以上步骤206中识别的地理位置或地区的平均温度值。基于由图I的传感器阵列142提供给其的测量值(优选地从由图I的ー个或多个传感器150，152测量的电流和/或电压值)优选地由图I的处理器154计算出步骤302和304的平均值。在一个实施例中，基于从图I的GPS装置140获得的与地理位置相关的温度值计算出或否则由图I的处理器154确定出步骤306的温度分布(和/或平均温度值)。在另ー个实施例中，由图I的处理器154从图I的存储器156中从图I的GPS装置140获得的关于地理位置数据的存储值166检索出步骤306的温度分布(和/或平均温度值)。在还有的另ー实施例中，基于从图I的温度传感器148获得的温度值由图I的处理器154计算出步骤306的温度分布(和/或平均温度值)。然后估计日程容量衰退和电阻增加(步骤308)。优选地基于步骤302-306的平均值由图I的处理器154估计日历容量衰退和电阻增加。此外，确定了平均温度值，优选地对应于围绕电池的平均温度(步骤310)。还计算出平均RMS功率，优选地对应于随时间的各个点火循环的平均RMS功率。还计算或确定出平均充电状态(步骤312 )，充电状态摆动(步骤314)，以及工作循环(步骤316)，优选地对应于随时间的车辆的各个点火循环的各个值。基于由图I的传感器阵列142提供给其的測量值(优选地从由图I的一个或多个传感器150，152测量的电流和/或电压值)优选地由图I的处理器154计算出步骤310-316的平均值。然后估计出估计的循环容量衰退和电阻增加(图3中的引用作为组合的步骤318)。优选地基于步骤310-316的平均值由图I的处理器154估计出循环容量衰退和电阻増加。最后，然后估计组合的电池寿命模型当前容量，容量衰退，当前电阻和电阻增加(图3中的引用作为组合的步骤318)。优选地使用步骤308和310中计算出的中间值由图I的处理器154估计组合的电池寿命模型当前容量，容量衰退，当前电阻和电阻增加。返回到图2，作出电池寿命模型当前容量是否小于电池的測量容量并且电池寿命模型当前电阻是否大于电池的测量电阻的決定。该决定优选地基于使用从图I的传感器阵列142获得的測量值执行的计算由处理器154作出。如果决定电池寿命模型当前容量大于或等于电池的測量容量或如果电池寿命模型当前电阻小于或等于电池的测量电阻，则电池寿命衰退比率优选地由图I的处理器154设定为等于ー(步骤216)。相反地，如果决定电池寿命模型当前容量小于电池的測量容量或如果电池寿命模型当前电阻大于电池的测量电阻的，则计算电池寿命衰退比率(步骤216)。在步骤216期间，基于最初测量的容量(优选地，如由步骤204中的图I的传感器阵列142測量出的)和电池寿命预测容量计算出电池寿命衰退比率，并且基于最初测量的电阻和电池寿命预测电阻(优选地，如由步骤212中图I的处理器154估计出的)计算出另ー电池寿命衰退比率。具体地，电池寿命衰退比率优选地根据以下公式由图I的处理器154计算出
对于容量
BLFRC = (min (I, IMC) - MC) / (min (I, IMC) - BLMPC) -Slopemeasured / Slopepredicted(公式 I)，
对于电阻
BLFRR = (MR - max (I, IMR)) / ( BLMPR - max (I, IMR))
-Slopemeasured / Slopepredicted(公式 2)，
其中BLFRC表示对于容量的电池寿命衰退比率，BLFRR表示对于电阻的电池寿命衰退比率,IMC表示最初测量的容量,IMR表示最初测量的电阻，MC表示测量的容量,MR表示测量的电阻，BLMPC表示电池寿命模型预测容量，BLMPR表示电池寿命模型预测电阻，Slopemeasured表示测量的斜率，以及Slopepraiic^d表示预测的斜率。然后计算预测的容量函数或曲线和预测的电阻函数(步骤217)。具体地，预测的容量函数或曲线和预测的电阻函数或曲线优选地使用步骤211的电池寿命模型，同时使用当前日期和电池的当前测量的容量和测量的电阻(优选地使用安培小时积分法和结合来自图I的传感器阵列142的加权系统的开路电压读数由图I的处理器154确定出)由图I的处理器154计算出。作出电池寿命衰退比率是否大于ー的决定(步骤218)。该决定优选地由图I的处理器154作出。如在下文中直接描述的，该决定在步骤219，220中计算修正的、预测的容量曲线和修正的、预测的阻力曲线中使用。如果在步骤218中决定容量的电池寿命衰退比率大于一，则计算出修正的、预测的容量曲线(步骤219)。如果在步骤218中决定电阻的电池寿命衰退比率大于一，则计算出修正的、预测的电阻曲线(步骤219)。具体地，修正的、预测的容量曲线和修正的、预测的阻力曲线优选地根据以下公式由图I的处理器154在步骤219中计算出
MPCC = I- (I- PCC)* BLFRC (公式 3)，
MPRC = 1+(PRC-1)* BLFRR (公式 4)，
其中MPCC表示修正的、预测的容量曲线以及MPRC表示在步骤219中计算出的修正的、预测的阻力曲线，PCC表示预测的容量曲线以及PRC表示步骤217的预测的阻カ曲线，以及BLFRC和BLFRR表示步骤215，216的电池寿命衰退比率。相反地，如果在步骤218中确定容量的电池寿命衰退比率小于或等于一，则修正的、预测的容量曲线设定为等于预测的容量曲线或如果电阻的电池寿命衰退比率小于或等于ー，则修正的、预测的阻力曲线设定为等于步骤217的预测的阻カ曲线(步骤220)。修正的、预测的容量曲线和修正的、预测的阻力曲线优选地由图I的处理器154以这种方式设定出。作出关于步骤219，220的修正的、预测的容量曲线是否在时间上的任意点上小于步骤211的电池寿命下限曲线或步骤219，220的修正的、预测的阻力曲线是否在时间上的任意点上大于步骤211的电池寿命上限曲线的决定(步骤221)。该决定优选地由图I的处理器154作出。如果在步骤221中决定步骤219，220的修正的、预测的容量曲线在时间上的任意点上小于步骤211的电池寿命下限曲线和/或步骤219，220的修正的、预测的阻力曲线在时间上的任意点上大于步骤211的电池寿命上限曲线，则充电状态极限和功率窗ロ由校准量关闭(步骤222)。充电状态极限和功率窗ロ优选地由图I的处理器154关闭。參照图4，提供了关闭充电状态极限和功率窗ロ的用于步骤222的示例性子处理。如图4中描述的，充电状态的上限通过校准量递减。此外，充电状态设定点也通过校准量递减(步骤404)。充电状态的下限的上限通过校准量增加(步骤406)。步骤402- 406的每ー 值优选地由图I的处理器154计算出和/或实施并且不超过预定极限。此外，步骤402的上限作为充电上限的临时状态被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤408)。类似地，步骤404的设定点作为充电设定点的临时状态被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤410)，以及步骤406的下限作为充电下限的临时状态被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤412)。在一个实施例中，变化率可能约为每月百分之几(或百分点)并且调整量可能约为同样的完整的百分之十。然而，值可以变化，例如在不同的车辆和/或应用中。此外，在优选实施例中，电池的上功率极限通过校准量递减(步骤414)。此外，电池的下功率极限通过不同的校准量増加(步骤416)。步骤414，416的每ー值优选地由图I的处理器154计算出和/或实施并且不超过预定极限。此外，步骤414的上限作为临时上功率极限被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤418)。类似地，步骤416的下限作为临时下功率极限被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤420)。在一个实施例中，变化率可能约为每月初始功率极限的百分之几(例如，百分之三)，其翻译为约一千瓦。因此，在一个实施例中，日调整量可以约为百分之十，100瓦特。然而，值可以变化，例如，取决于车辆或应用。再次參照图2，作出关于步骤219，220的修正的、预测的容量曲线是否大于或小于步骤211的电池寿命下限曲线加上预定静区值或步骤219，220的修正的、预测的阻カ曲线是否大于或小于步骤211的电池寿命上限曲线减去预定静区值的决定(步骤224)。在ー个实施例中，静区值约为几个百分点(例如，百分之三)。然而，在其它实施例中这可以变化。该决定优选地由图I的处理器154作出。如果在步骤224中决定步骤219，220的修正的、预测的容量曲线大于步骤211的电池寿命下限曲线加上预定静区值和/或步骤219，220的修正的、预测的阻力曲线小于步骤211的电池寿命上限曲线减去预定静区值，则充电状态极限和功率窗ロ打开(步骤225)。充电状态极限和功率窗ロ优选地由图I的处理器154打开并且并不超过预定极限。參照图5，提供了打开充电极限和功率窗ロ的状态的用于步骤225的示例性子处理。如图5中描述的，充电状态的上限通过校准量増加(步骤502)。此外，充电状态设定点也通过校准量增加(步骤504)。充电状态的下限通过校准量递减(步骤506)。步骤502-506的每ー值优选地由图I的处理器154计算出和/或实施并且不超过预定极限。此外，步骤502的上限作为充电上限的临时状态被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤508)。类似地，步骤504的设定点作为充电设定点的临时状态被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤510)，以及步骤506的下限作为充电下限的临时状态被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤512)。此外，在优选实施例中，电池的上功率极限通过校准量増加(步骤514)。此外，电池的下功率极限通过不同的校准量递减(步骤516)。步骤514，516的每ー值优选地由图I的处理器154计算出和/或实施。此外，步骤514的上限作为临时上功率极限被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤518)。类似地，步骤516的下限作为临时下功率极限被存储(优选地在图I的存储器156中)(步骤520)。再次參照图2，重新计算步骤217的预测的容量曲线和预测的阻カ曲线(步骤226)。具体地，使用临时的充电状态上限，临时的充电状态下限，临时的充电状态设定点，临时的功率上限，以及临时的功率下限重新计算预测的容量曲线和预测的阻力曲线。优选地， 在从图I的存储器156检索这各种值后由图I的处理器154重新计算预测的容量曲线和预测的阻力曲线。此外，还重新计算步骤219，220的修正的、预测的容量曲线和修正的、预测的阻力曲线。具体地，使用临时的充电状态上限，临时的充电状态下限，临时的充电状态设定点，临时的功率上限，以及临时的功率下限重新计算修正的、预测的容量曲线和修正的、预测的阻力曲线。优选地，在从图I的存储器156检索这些各种值后由图I的处理器154重新计算修正的、预测的容量曲线和修正的、预测的阻力曲线。然后作出关于修正的、预测的容量曲线在任意点上是否小于电池寿命下限曲线和/或修正的、预测的阻カ曲线在任意点上是否大于电池寿命上限曲线的决定(步骤230)。该决定优选地由图I的处理器154作出。如果在步骤230中决定修正的、预测的容量曲线在任意点上小于电池寿命下限曲线和/或修正的、预测的阻カ曲线在任意点上大于电池寿命上限曲线，则不调整充电状态极限，并且处理退出(步骤232)。相反地，如果在步骤230中决定修正的、预测的容量曲线在每个点上大于或等于电池寿命下限曲线和/或修正的、预测的阻カ曲线在任意点上小于电池寿命上限曲线，则处理反而进行至将直接在下文中描述的步骤234。在步骤234期间，然后作出关于修正的、预测的容量曲线是否在所有点上大于电池寿命下限曲线加上静区值和/或修正的、预测的阻力曲线是否在任意点上小于电池寿命上限曲线减去静区值的決定。静区值优选地对应于与图225相关的如上所述的静区值。该决定优选地由图I的处理器154作出。如果在步骤234中决定修正的、预测的容量曲线在所有点上大于电池寿命下限曲线加上静区值和/或修正的、预测的阻力曲线做任意点上小于电池寿命上限曲线减去静区值，则充电状态上限设定为等于充电上限的临时状态(步骤236)，充电状态下限设定为等于临时充电状态下限(步骤238)，并且充电状态设定点设定为等于临时充电状态设定点(步骤240)。此外，在这些条件下，电池的上功率极限设定为等于临时上功率极限(步骤242)，并且下功率极限设定为等于临时下功率极限(步骤244)。因此，当车辆已经在相对温和的气候和/或有助于电池的寿命的环境和/或工作条件下工作时，充电状态极限和功率极限增加。在这样的情况下，在仍然维持至少期望的、预定的电池寿命的同时，可以提供提高的发动机性能和燃料经济性。相反地，当车辆已经在相对热的气候和/或较少地助于电池的寿命的环境和/或工作条件下工作吋，使用相对更保持的充电状态极限和功率极限。在这样的情况下，电池充电状态和功率设定被设定将电池寿命最大化，以帮助确保在这样的相对不利条件下获得至少期望的、预定的电池寿命。參照图6和7，根据示例性实施例，提供了各种示例性图示以示出如上所述的与图2-5相关的处理200的各种曲线和关系，并且与图I的车辆100，电池122，和电池控制系统124相关的实施。具体地，图6描述了(i)示例性的预测的容量曲线602 (对应于图2的步骤217) ;(ii)示例性测量的容量曲线604 (对应于图2的步骤204)测量的容量曲线604与预测的容量曲线602的示例性比率606 (对应于图2的步骤215，216) ; (iv)测量的容量曲线604与预测的容量曲线602的示例性改变的比率608 (对应于图2的步骤219，220);以及(V)下限电池寿命曲线610 (对应于图2的步骤211)。图6包括以年为测量值的X轴600，以及以百分容量为测量值的Y轴601。
此外，图7描述了(i)示例性的预测电阻曲线702 (对应于图2的步骤217); (ii)示例性测量的电阻曲线704 (对应于图2的步骤204); (iii)测量的电阻曲线704与预测的电阻曲线702的示例性比率706 (对应于图2的步骤215,216) ; (iv)测量的电阻曲线604与预测的电阻曲线702的示例性改变的比率708 (对应于图2的步骤219，220);以及(V)上限电池寿命曲线710(对应于图2的步骤211)。图7包括以年为测量值的X轴700，以及以百分电阻为测量值的Y轴701。图6的曲线602-610以及图7的曲线702- 710在最优化电池的充电状态极限(并且优选地，还有功率极限)时由图I的电池控制系统124和图2-4的处理200 (以及其子处理)使用。为了获得至少预定年限数目的电池寿命(其设定为在图6和7的示例性实施例中设定为约12年，尽管在其它实施例这可以改变)，这些极限根据环境和工作条件(并且优选地包括关于其的地理区域和温度条件)酌情进行调整。在该框架内，并且只要合理地获得该最小年限数目，充电状态和功率极限可以在温和条件下最优化以当仍然至少维持电池寿命的所需的最短时间的同时提供最优化的电池性能和燃料经济性。因此，如上所述的系统，程序产品，处理准备了对车辆电池的充电状态和功率极限的潜在的改进的设定。应当理解，公开的系统，方法和程序产品可以不同于附图中描述和在此的描述。例如，车辆100，电池控制系统124，和/或其各种部件可以不同于图I中以及与其相关的描述。此外，将要理解处理200 (和/或子处理和/或关于其的图示)的某些步骤可以不同于图2-6中的描述和/或与其相关的描述。类似地将要理解，如上所述的处理和/或子处理的某些步骤可以同时或与图2-5中的描述和/或与其相关的描述以不同的顺序发生。类似地将要理解，公开的方法，系统，和程序产品可以结合任意数目的不同类型的汽车，轿车，运动型多用途车，卡车，任意许多其它不同类型的车辆实施和/或利用。此外，公开的系统，方法，和程序产品还可以结合各种其它应用，例如备用动力源，例如用于无线电通讯或建筑备用动カ使用。尽管在上述具体实施方式
中已经存在至少ー个示例性实施例，但应当理解还存在许许多多的变化。还应当理解，示例性的一个或多个实施例仅仅是示例性的，并且并不旨在以任何方式限制本发明的范围，可应用性，或结构。相反地，上述发明内容和具体实施方式
将为本领域技术人员提供实施ー个或多个示例性的实施例的便利路径。应当理解，在不背离所附权利要求及其法律上的等同形式的范围的情况下，在元件的功能和布置上可以作出 各种变化。
权利要求
1.一种用于校准车辆的电池的极限的方法，所述电池具有充电状态极限和功率极限，该方法包括步骤 获得车辆的环境条件的历史；以及 使用处理器基于环境条件的历史，调整一个或多个充电状态极限，一个或多个功率极限，或两者。
2.如权利要求I所述的方法，还包括步骤 使用传感器测量电池的当前容量和当前电阻；以及 基于环境条件的历史和使用强度估计电池的期望的容量和期望的电阻； 其中调整一个或多个充电状态极限，一个或多个功率极限，或两者的步骤包括基于将当前容量与期望容量和当前电阻与期望电阻的比较，调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，还包括步骤 估计当前容量的变化率； 估计期望容量的变化率； 估计当前电阻的变化率；以及 估计期望电阻的变化率； 其中调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤包括基于当前容量的变化率与期望容量的变化率的比率，当前电阻的变化率与期望电阻的变化率的比率，或两者调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤。
4.如权利要求I所述的方法，其中 获得环境条件的历史的步骤包括确定温度条件的历史的步骤；以及调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤包括基于温度条件的历史和使用强度调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者的步骤包括步骤 如果温度条件的历史表示平均温度小于第一预定阈值，建立第一下充电极限状态和第一上充电极限状态；以及 如果温度条件的历史表示平均温度大于第一预定阈值，建立第二下充电极限状态和第二上充电极限状态，其中第二下充电极限状态大于第一下充电极限状态以及第二上充电极限状态大于第一上充电极限状态。
6.如权利要求4所述的方法，其中获得温度条件的历史的步骤包括步骤 在车辆随时间工作期间经由传感器测量电池的环境温度值；以及 将环境温度值存储在存储器中。
7.如权利要求4所述的方法，其中获得温度条件的历史的步骤包括步骤 经由全球定位系统装置接收关于车辆的一个或多个地理位置的地理数据；以及 获得与一个或多个地理位置相关的关于温度的温度数据。
8.一种用于校准车辆的电池的极限的程序产品，所述电池具有充电状态极限和功率极限，该程序产品包括 程序，其配置为获得车辆的环境条件的历史；以及 基于环境条件的历史调整一个或多个充电状态极限，一个或多个功率极限，或两者；以及 承载程序的非瞬时性、计算机可读存储介质。
9.如权利要求8所述的程序产品，其中程序还配置为 获得关于电池的当前容量和电阻的测量值； 基于环境条件的历史估计电池的期望的容量和期望的电阻；以及基于当前容量，期望容量，当前电阻和期望电阻的比较，调整一个或多个充电状态极限，功率极限，或两者。
10.一种用于校准车辆的电池的极限的系统，所述电池具有充电状态极限和功率极限，该系统包括 构成为存储车辆的环境条件的历史的存储器；以及 处理器，其连接到存储器上并且构成为基于环境条件的历史和使用强度调节一个或多个充电状态极限，一个或多个功率极限，或两者。
全文摘要
本发明涉及基于电池寿命和性能优化的电池极限校准。具体地，提供了一种校准车辆的电池的一个或多个极限的方法和系统，所述电池具有充电状态极限和功率极限。获得车辆的环境条件的历史并且存储在存储器中。使用处理器基于环境条件的历史和使用强度调整一个或多个充电状态极限，一个或多个功率极限，或两者。
文档编号G01R31/36GK102818997SQ20121018791
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者A.A.塞伊德, S.因古瓦, J.M.罗格拉索, C.R.诺伊曼, R.B.穆利埃 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司