CN104723895B - 车辆和用于估计电池的衰减的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆和用于估计电池的衰减的方法。所述车辆包括牵引电池和控制器，牵引电池经历交替的储存模式和循环模式。所述控制器被配置为：基于牵引电池的衰减分布，为牵引电池计算累计衰减。所述衰减分布限定了随时间累计的衰减，并且可基于模式与温度而不同。初始衰减值包括当前模式的累计衰减和其它模式的至少一部分累计衰减。衰减是根据衰减分布从初始衰减值开始累计的。来自所包括的其它模式的累计衰减的量可基于模式和累计衰减而变化。

Description

车辆和用于估计电池的衰减的方法
技术领域
本公开总体上涉及对电池的衰减和使用寿命的估计。
背景技术
现代混合动力和电动车辆高度依赖高压电池来向电机提供能量以及储存来自电机的能量。电池组的性能可能随着时间而降低。这一性能的降低会在电池中导致不可逆的物理变化和化学变化，并且这一性能的降低可能是电池如何操作以及储存的函数。与当电池是新电池时可能具有的能量储存容量和电力相比，这些性能的降低会导致电池具有更小的能量储存容量和电力。由于老化和操作所导致的电池性能的降低和电力的减少会影响车辆性能。
可期望的是估计电池组的使用寿命的剩余量。电池组已经经历的衰减的预测可使得控制器来相应地修改电池组操作极限。在设计阶段测量电池组的剩余寿命有助于确保电池组可以满足特定的需求。此外，测量电池组的剩余寿命可能有助于维护方面。一般来说，在开发和生产期间，电池组的剩余寿命的知识可有助于降低保修成本并减少维护问题。
发明内容
一种车辆包括：牵引电池，经历交替的储存模式和循环模式；至少一个控制器。所述控制器被配置为：根据表示牵引电池的总衰减的参数而操作牵引电池。响应于模式之间的转变，根据与当前模式相关联的衰减分布，所述参数的值从依赖于先前模式的累计衰减的初始衰减值开始增大。所述衰减分布可以限定随时间累计的衰减。所述初始衰减值可以是针对当前模式的累计衰减与针对先前模式的一部分累计衰减的总和。所述一部分累计衰减针对储存模式和循环模式可不同。所述一部分累计衰减可基于当前模式的累计衰减。所述衰减分布可以与牵引电池温度相关。当在模式之间转变时，所述参数可增大。所述参数可周期性地增大。
一种用于估计电池的衰减的方法，所述电池经历交替的储存模式和循环模式，所述方法包括：通过至少一个控制器，根据与当前模式相关联的衰减分布，从依赖于先前模式的累计衰减的初始衰减值增大代表电池的总衰减的参数。所述方法还包括：根据表示总衰减的参数而操作电池。所述初始衰减值可以是针对当前模式的累计衰减与针对先前模式的一部分累计衰减的总和。所述一部分累计衰减针对储存模式和循环模式可不同。所述一部分累计衰减可以基于当前模式的累计衰减。所述方法还可包括：向操作者显示表示电池的总衰减的参数。所述方法还可包括：基于与电池相关联的温度，选择与当前模式相关联的衰减分布。
一种车辆包括：牵引电池，经历变化的温度；至少一个控制器。所述控制器被配置为：根据依据与温度相关的衰减分布而增加的衰减参数来操作牵引电池，其中，当由于温度改变而从第一衰减分布转换至第二衰减分布时，在第二衰减分布上的起始值等于在第一衰减分布上的结束值。与温度相关的衰减分布可针对多个牵引电池温度而限定随时间累计的衰减。所述结束值可以等于表示总衰减的参数。当温度改变时，所述参数可增大。所述参数可周期性地增大。
附图说明
图1是示出了混合动力电动车辆中的一些典型的动力传动系和能量储存组件的混合动力电动车辆的示意图。
图2是针对由多个电池单元构成且由电池控制模块监测和控制的电池组的可能的电池组布置的示意图。
图3是示例性的针对循环状况与储存状况的衰减分布(profile)的曲线图。
图4a是描绘了一种在不同温度下利用多个不同的储存衰减分布的公开的方法的曲线图。
图4b是与图4a相对应的温度关于时间的分布的曲线图。
图5是示出了可用于随温度的变化而在相同的操作状况下确定衰减的通用算法的流程图。
图6是描绘了当电池在不同的操作状况之间改变时的公开的方法的曲线图。
图7是示出了可以用于在不同的操作状况之间转变时确定衰减的通用算法的流程图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可以以多种和替代形式实施。附图不一定按百分比绘制；可放大或缩小一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员多样地采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出和描述的多个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征相组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和修改可被期望用于特定应用或实施方式。
图1描绘了典型的混合动力电动车辆。典型的混合动力电动车辆2可包括机械地连接至混合动力变速器6的一个或更多个电动机4。此外，混合动力变速器6机械地连接至发动机8。混合动力变速器6还可被机械地连接至驱动轴10，驱动轴10机械地连接至车轮12。当发动机8开启或关闭时，电动机4可提供推进力或减速能力。电动机4也可用作发电机，并且可通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量而提供燃料经济性效益。由于混合动力电动车辆2可以在特定状况下按照电动模式运转，所以电动机4还可以提供减少的污染物排放。
电池组14储存可以由电动机4使用的能量。电池组14通常被称作牵引电池。车辆电池组14通常提供高压直流(DC)输出。电池组14电连接到至少一个电力电子模块(powerelectronics module)16。电力电子模块16还电连接至电动机4，并且提供在电池组14与电动机4之间双向传输能量的能力。例如，典型的电池组14可以提供DC电压，而电动机4可能需要三相交流(AC)电流来运转。电力电子模块16可以将DC电压转换为电机4所需要的三相AC电流。在再生模式下，电力电子模块16可将来自用作发电机的电动机4的三相AC电流转换为电池组14所需要的DC电压。在此所描述的方法同样可应用于纯电动车辆。
电池组14除了提供用于推进的能量之外，还可以提供用于其它的车辆电力系统的能量。典型的系统可包括将电池组14的高压DC输出转换为与其它的车辆负载兼容的低压DC电源的DC/DC转换器模块18。可直接连接其它高压负载(诸如加热器和压缩机)，而不需要使用DC/DC转换器模块18。在典型的车辆2中，低压系统电连接至12V电池20。全电动车辆可具有相似的结构，只是不具有发动机8。
车辆2可以是插电式混合动力车辆，可以通过外部电源26对电池组14进行再充电。外部电源26可以通过充电端口24进行电连接而向车辆2提供AC或DC电力。充电端口24可以是被配置为从外部电源26向车辆2传输电力的任何类型的端口。充电端口24可以电连接至电力转换模块22。电力转换模块22可以调节来自外部电源26的电力，以向电池组14提供适合的电压和电流水平。在一些应用中，外部电源26可以被配置为向电池组14提供适合的电压和电流水平，而电力转换模块22可以不是必需的。下面的描述同样适用于利用电池组14的任何车辆2。
所讨论的各种组件可具有一个或者更多个相关联的控制器(未示出)，以控制并监测组件的操作。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由离散的导体进行通信。
可以通过多种化学配方构建电池组14。典型的电池组的化学成分是铅酸、镍金属氢化物(NIMH)或锂离子。图2示出了具有N个电池单元32串联连接的配置的典型的电池组14。电池组14可由多个单独的电池单元32按照串联或并联或它们的特定组合连接而组成。典型的系统可具有用于监测并控制电池组14的性能的电池控制模块(BCM)36。BCM 36可以监测多个电池组水平特性(诸如电池组电流38、电池组电压40以及电池组温度42)。
除了测量和监测电池组水平特性外，还需要测量和监测电池单元32的特性。例如，可以测量每个电池单元32的开路电压、电流和温度。系统可使用传感器模块34来测量电池单元32的特性。根据性能，传感器模块34可以测量一个或多个电池单元32的特性。电池组14可利用多达Nc个传感器模块34来测量所有电池单元32的特性。每个传感器模块34可将测量值传输至BCM 36，以进行进一步处理和协调。传感器模块34可将模拟形式或数字形式的信号传输至BCM 36。
在开发期间或者在车辆寿命期间，对电池寿命进行测量是有利的。电池特性可能随着电池的寿命而改变。响应于由于老化而导致电池特性改变，可能需要调整在电池寿命的早期所使用的操作策略。确定在电池寿命内已经出现的衰减(degradation)的量的方法可有助于随着电池老化而设置性能极限。还可以用作向车辆所有者指示可能需要电池维护。
由于电池组14在其寿命内可能发生衰减，所以表征出可能发生的衰减的类型将会是有用的。可以考虑与电池组14的操作相关联的两种类型的衰减。第一类型的衰减可能由于电池的储存而发生。电池的储存是电池处于休眠(即，电池不供应电流，也没有电流供应至电池)的状况。这一类型的衰减可被称为日历寿命衰减或老化。所储存的电池可能基于电池的内部过程随着时间而衰减。
另一类型的电池衰减是由电池的循环而导致的。电池的循环可被定义为当电流从电源流向电池时或者当电池将电流传递给负载时。可将电力从电力转换模块22或电力电子模块16提供至电池组14。在操作期间，电池温度可能会受到流经电池的电流的量的影响。电池的温度会影响衰减特性。此外，在操作期间，电池内的物理过程可能导致电池的容量随着时间而降低，并且导致电池的内阻抗随着时间而增大。
存在可以在混合动力车辆和电动车辆中使用的多个电池化学配方。每个化学配方可具有不同的衰减特性。由于锂离子电池组的提高的能量储存性能，所以对锂离子电池组有很多关注。可能由多个机理引起锂离子电池的衰减，所述衰减包括：由于锂镀层和固体电解质界面(SEI)层在阳极的变化所导致的衰减；两个电极中的导电损耗所导致的衰减；溶剂减少所导致的衰减；阳极、阴极或电解液的化学改变和结构改变所导致的衰减。在休眠与循环之间衰减的机理不同，并且衰减的量取决于温度、荷电状态水平、循环电流以及在循环期间经历的荷电状态范围。电池衰减的影响可包括增大的内阻抗和降低的能量储存容量。
在休眠期间，溶剂减少是造成日历寿命衰减的重要因素。SEI层在休眠期间影响溶剂减少的速率，SEI层的结构受循环状况与休眠状况两者的影响。显而易见的是，电池日历寿命衰减取决于电池的储存历史和循环历史两者。同样，电池循环衰减取决于电池的循环历史和储存历史两者。基于这些发现，可以开发一种考虑这些特性而累计电池衰减的方法。
可以采用定义随时间累计衰减的衰减分布来表征电池。可选地，可以采用定义累计电阻随时间增大的电池电阻分布。衰减分布可以被表示为一个或者更多个曲线图或等式。可以在测试期间采集电池衰减数据，以得出曲线或函数。图3示出了针对储存状况的衰减分布Ds 50以及针对循环状况的随时间的示例性衰减分布Dc 52。图3是简单的示例，实际上，可能存在基于不同的温度或一些其它所选择的特性的其它曲线。可绘制曲线，从而在给定的操作状况下，衰减的量取决于时间。可基于处于那一操作状况下的时间的量来确定所导致的衰减的量。在循环状况下，可以基于电流吞吐量或者循环数量来确定所导致的衰减。在那一操作状况下，已知起始衰减量与所经过的时间(或电流吞吐量或循环数量)，从而确定总的衰减量。测试数据还可被简化为等价方程式，等价方程式可更便利地在控制器实现方式中被使用。出于描述的目的，曲线可以更能说明将要使用的方法。
更简单的情形是只存在一种类型的衰减，即，储存衰减或者循环衰减。在这种情形下，衰减分布可以是基于温度或其它特性的一组曲线或函数。作为示例，如图4a中所示，考虑到针对储存衰减存在不同温度下的衰减分布(一组曲线或等价函数)。可选地，可存在基于荷电状态水平、循环电流以及由荷电状态的波动所引起的循环的深度的一组衰减分布。另外，假设温度分布如图4b中所示。在本示例中，假设初始电池衰减为零，但这不是必需的。第一步可以是确定在第一温度T160下由于储存所导致的衰减的量。从图4b中的温度分布中可以看出，处于第一温度T160下的时间的量可被确定为t162。与第一温度T160相关联的衰减曲线是曲线D164。在点P168处，在第一温度T160下的时间量t162内，由于储存所导致的衰减的量可确定为d166。到达点P168，电池已经累计的衰减为d166。
在时间t162处，温度变为T270，并且直到时间t272，温度保持为T270。这意味着：现在，图4a中的曲线D274适用于确定这一时间段期间的衰减。为了找到在温度T270下产生的正确的衰减的量，必须确定曲线D274上的起始点。为了找到起始衰减量，可使用当前累计的衰减值d166。所述起始点可以是D274上的衰减量为d166的点。在图4a上对应的时间t1’76处示出了点P1’100。在时间t162至时间t272之间，电池可处于温度T270。为了找到所产生的其它衰减的量，可以确定在曲线D274上距t1’76的时间量为t2-t178的点。该点可以是在时间t2’102处的点P280，在时间t2’102处，累计的衰减量是d282。累计衰减量从t162至t272期间的增量可为Δd12104。
在时间t272处，温度变为T384，并且直到时间t386，温度保持为T384。在该温度下，可适用曲线D388。可确定D388上的正确的起始点。D388上的起始点可以是累计衰减量为d282的点。这发生在如点P392所指示的时间t2”90处。可以通过从时间t386减去时间t272来确定处于该温度的时间。可通过在曲线D388上寻找距t2”90的时间量为t3-t294的点P496来找到衰减量，在点P496处，累计衰减量是d398。从时间t272至时间t386期间累计衰减量的增量可为Δd23106。
可以在不同的温度下连续重复该过程，以确定累计的储存衰减的量。虽然用图形呈现了示例，但是可以用函数来近似曲线，并且可以用数学函数来执行该过程。将曲线表示为函数可允许更有效地在控制器中实现。在某温度下，增量衰减是时间的函数，起始时间是先前累计衰减的函数。
概括地说，所述方法包括在每个温度下估计因时间导致的衰减。随着温度改变，可以调整与温度相对应的曲线上的起始点，以反映总的累计衰减。这针对当前的温度调整起始时间。
可改变曲线或函数的数量。一个实施方式可以具有针对两个极限温度值的曲线。在两个极限温度之间的值可以被内插(interpolate)在两条曲线之间。随着限定的温度曲线的数量增加，相邻曲线之间的插值仍然可以用于表示未被限定曲线的温度值。
图5是示出了仅存在一种类型的操作状况的方法的一个可能的实施例。可通过测量电池组的当前的温度Ti(如框122所示)来开始所述方法。可以将当前的温度Ti与先前测量的温度Tp进行比较(如框124所示)。可执行比较，以查看温度是否已经改变(如框126所示)。注意：精确的等值可以不是必要的。可以比较温度，以查看它们是否在彼此的特定的范围内。温度变化的分辨率可取决于被使用的曲线或函数的数量。如果温度没有改变，则时间累加器ttotal可将反映采样之间的时间增加(如框128所示)。接着，在检测到温度变化以前，可以重复温度测量(如框122所示)过程。
如果温度已经改变，则可以计算由于先前的温度所导致的衰减。必须选择在先前的温度下的适合的曲线或函数(如框130所示)。假设存在被表示为fx(t)而定义的x个衰减函数或曲线。必须基于先前累计的衰减而确定所选择的曲线上的适合的时间(如框132所示)。如果使用了函数，则可以基于fx -1(Dtotal)来确定初始时间ti。下一个步骤可以是：通过将累计的时间ttotal添加到初始时间ti来确定最终的时间tf(如框134所示)。接着，可以将所选择的曲线上时间tf处的衰减值确定为fx(tf)(如框136所示)。这样就产生了到达当前时间为止的总衰减。接着，可将先前的温度值更新为最新的温度值(如框138所示)，然后，可以将总时间tf重新设置为零(如框140所示)。接下来，可以重复测量温度(如框122所示)的过程。
上面描述的方法会在储存状态下运行很长的时间段，在储存状态下，控制器可不运转以监测衰减。然而，在控制器运转的时间段期间，更期望其它的实施方式。可选地，可无需等待温度的变化而累计衰减。在当前的温度下，可以随着采样间隔递增地累计衰减。用于累计衰减的步骤保持不变，只是持续时间会更短。
在这种情况下，前面的分析仅仅考虑了针对电池的储存的一种操作状况。一种更加实用的方法可考虑储存状况和循环状况两者。在考虑储存状况和循环状况两者的情况下，存在针对两种操作状况的衰减特性。为储存状况和循环状况两者累计衰减可需要针对两种操作状况单独累计衰减。如前面所讨论的，储存衰减对循环衰减有一些影响。然而，仅仅一部分储存衰减影响循环衰减。同样地，一定百分比的循环衰减影响储存衰减。这意味着：总的累计衰减并不是纯粹的单独累计的循环衰减与储存衰减的总和。
图6示出了针对储存状况的累计衰减分布Ds 160以及针对循环状况的累计衰减分布Dc 162的示例。在正常操作期间，电池可以在循环周期与储存周期下交替地操作。类似于仅仅在一种操作状况下操作的先前示例，计算总的累计衰减可包括：当在曲线之间转变时，在新的曲线上找到合适的起始时间。将要描述的方法试图将由于循环导致的衰减与由于储存导致的衰减分开。当在操作模式之间切换时，使用由于每个操作状况所导致的累计衰减，以确定用于确定其它衰减的起始点。累计在每个操作模式期间所产生的衰减，从而为电池计算总衰减。注意：可以定义其它模式的衰减，并且可以将所描述的系统扩展至多于两个操作模式。
通过确定当前的操作模式来开始所述方法。所考虑的操作模式可以是循环模式或储存模式。出于举例的目的，假设电池在起始时为零衰减，并且最初处于循环模式。在循环模式下，循环曲线Dc 162可以是相关的衰减分布。假设电池保持处于循环模式持续时间t1164。在初始衰减166处开始，在这种情形下，衰减值是零，可以在曲线Dc 162上找到在时间t1164处的衰减是点P1168。点P1168对应于衰减值d1170。这一量d1170可以添加到总的累计衰减。由在这一状况下操作所导致的衰减的变化被表示为Δd1172，并且可以从衰减值d1170与前一个点处的衰减值(在该情形下,是零166)之间的差而得出。此外，这一量d1170还可以添加到可被称为伪循环衰减(pseudo cycling degradation)的累计值。伪循环衰减表示由于电池的循环所导致的累计衰减的量。
按照类似的方式，可保持累计的伪日历衰减(pseudo calendar degradation)的值。如前所述，循环衰减会对日历衰减有一些影响。为了考虑这一影响，一定百分比的循环衰减可添加到伪日历衰减。转入到日历寿命衰减的所述一定百分比的循环衰减可以用因子β来表示。在这一第一循环周期结束时，如表1中所示可存在累计的总衰减d1、伪循环衰减d1和伪日历衰减β×d1。
接着，假设电池操作状况转变为休眠或储存周期。现在，可以利用曲线Ds 160来确定在该时间内的其它的衰减。为了确定曲线Ds 160上的起始点，可以使用伪日历衰减。伪日历衰减的当前值可以是β×d1。在时间t1’174处曲线Ds 160上衰减值为β×d1的点可以是P1’200。这一时间t1’174可以用作累计储存衰减的起始时间。假设在时间t2176之前，电池处于休眠周期，在该休眠周期产生的衰减可以是在曲线上从时间t1’174开始经过时间t2-t1182所衰减的量。在曲线Ds 160上距时间t1’174隔开时间t2-t1182的曲线上的点可以被标示为时间t2’190处的P2178。点P2178所对应的累计衰减为d2。添加到总的累计衰减的衰减量可以是Δd2＝d2-β×d1(标号180)。增量衰减可以是结束点P2178处的衰减与起始点P1’200处的衰减之间的差。添加到伪日历衰减的衰减量也可以是Δd2＝d2-β×d1(标号180)。
现在，可将一定百分比的日历衰减添加到伪循环衰减。可以用因子γ来表示百分比。伪循环衰减可以限定曲线Dc 162上的用于确定衰减的起始点。注意：总的衰减累计由于储存和循环两者所产生的所有的衰减。伪循环衰减与伪储存衰减可不同于总的累计衰减。在该示例中，添加到伪循环衰减的衰减量可以是γ(Δd2)。在表1中概括了添加到每个累计衰减的衰减量。此外，伪循环衰减与伪储存衰减的总和不等于总衰减。
现在，假设从时间t2176一直到时间t3184，电池再次循环。有效曲线将再一次是循环曲线Dc 162。为了找到该时间内的衰减，可以确定曲线上的起始点。为了找到所述起始点，可以使用伪循环衰减值。可以在曲线Dc 162上找到与所述伪循环衰减值相对应的衰减量的点是P2’186。这可发生在时间t2”188处。可以确定在时间t2176至时间t3184之间产生的衰减的量。这意味着曲线Dc 162上距t2”188隔开时间t3–t2192的点将对应于最终的循环衰减的量。这出现在时间t3’196处的点P3194。在该时间段期间，衰减量Δd3198可添加到总的累计衰减和伪循环衰减。衰减量β(Δd3)可添加到伪储存衰减。
可针对交替的储存周期和循环周期重复所述过程。每个操作状况下的衰减量可以添加到总的累计衰减值，以指示截至当前时间所产生的衰减的量。所产生的衰减的一部分可以添加到针对其它衰减状况的伪衰减值。表1示出了针对示例的衰减值的累计。
表1示例的累计的衰减值
时间 总衰减 伪循环衰减 伪储存衰减
t0 0 0 0
t1 Δd1 Δd1 β(Δd1)
t2 Δd1+Δd2 Δd1+γ(Δd2) β(Δd1)+Δd2
t3 Δd1+Δd2+Δd3 Δd1+γ(Δd2)+Δd3 β(Δd1)+Δd2+β(Δd3)
…… …… …… ……
利用曲线图形化地示出了用于累计衰减的方法，然而，更加实用的实施例可以使用从所述曲线得到的函数。利用针对曲线Dc 162与Ds 160的函数，可以得到数学求解。在所示出的示例中，可以将曲线定义为时间的函数：Ds＝fs(t)以及Dc＝fc(t)。如有必要，也可以使用每个函数的反函数，从而可通过fs -1(Ds)和fc -1(Dc)得出时间值。对先前的示例应用这些等式，时间t1164处的衰减可以被确定为Δd1＝fc(t1)172。接着，可以如上所述来执行用于累计总衰减和伪衰减的计算。
从时间t1164直到时间t2176，系统可处于储存模式，从而可以使用针对曲线Ds 160的函数。可以通过函数t1’＝fs -1(βΔd1)来确定衰减开始的时间t1’174。可以得到在该储存期间产生的衰减为Δd2＝fs(t1’+(t2–t1))-fs(t1’)180。接着，可以将该量Δd2180添加到总的累计衰减和伪储存衰减。可将量γ(Δd2)添加到伪循环衰减。
从时间t2176直到时间t3184，系统再次处于循环模式，因此，可以使用针对曲线Dc162的函数。可以得到将要开始衰减计算的时间t2”188为t2”＝fc -1(Δd1+γ(Δd2))188。可以得到在循环期间产生的衰减为Δd3＝fc(t2”+(t3–t2))-fc(t2”)198。接着，可以将量Δd3198添加到总的累计衰减和伪循环衰减。可将量β(Δd3)添加到伪储存衰减。可以连续地重复这一交替过程，以跟踪电池的总衰减。
图7中的流程图描绘了用于随着时间累计电池衰减的方法的示例。所述方法可首先检测当前的操作状况(如框300所示)。前面的示例仅考虑了两个操作状况：循环状况与储存状况，然而，也可以考虑其它的操作状况。操作状况还可以包括：在不同的温度、荷电状态水平、荷电状态波动范围或循环电流下操作。一旦确定了当前的操作状况，则可以与先前采样的操作状况进行比较，以确定操作状况是否改变(如框302所示)。如果操作状况没有改变，则时间计数器可增加(如框304所示)，以反映当前的操作状况下的总时间。等于采样时间(Ts)的量可添加到时间计数器，使得Δt(k)＝Δt(k-1)+Ts。
如果操作状况已经改变，则可以确定由于先前操作状况所导致的衰减。可以通过在先前操作状况下累计的当前的伪衰减来计算在当前操作状况下的有效起始时间(如框306所示)。这可以通过函数ts＝fx -1(Dpoc)来确定，其中，Dpoc是当前操作状况的累计伪衰减。接着，可以计算当前操作状况下的有效结束时间(如框308所示)。可以通过将操作状况下的总时间Δt(k-1)添加到有效起始时间ts，得到结束时间tf＝ts+Δt(k-1)。注意：在采样间隔k-1的先前时间自当前的采样间隔k起被使用，由于操作状况已经改变，所以不用更新时间。
接着，可以计算由于在先前操作状况下操作所导致的电池增量衰减(如框310所示)。电池增量衰减可以是在先前操作状况下从有效起始时间到有效结束时间所导致的衰减的量。可以将所述衰减的量计算为Δd＝fx(tf)–fx(ts)，其中，fx表示在先前操作状况下的衰减曲线或函数。
电池增量衰减Δd可以添加到总衰减(如框312所示)，并且存储总衰减，供以后使用(如框322所示)。还可将电池增量衰减Δd添加到针对先前操作状况的伪衰减(如框314所示)，并存储伪衰减，供以后使用(如框324所示)。电池增量衰减的一部分βΔd或γΔd可添加到除了先前操作状况之外的其它操作状况的伪衰减值，并且存储伪衰减值，供以后使用(如框326所示)。所添加的电池增量衰减的一部分可以取决于要更新的伪衰减。取决于系统，累计的衰减值可以被存储在非易失性存储器中，从而即使在断电状态下这些值也可以被使用。
时间计数器Δt可被重新设置为零(如框318所示)，以便针对当前的操作状况累计时间。先前操作状况可以被更新为当前改变的操作状况(如框320所示)，供以后比较。最后，可以在下一个采样时间期间通过检测操作状况(如框300所示)重复上述过程。按照这种方式，可以随着电池的寿命而累计电池衰减。应该注意的是，图7仅仅是方法的一个可能的示例，并且其它实施例也是可行的。
一种用于计算伪衰减的可选的方法是：单独保持由于各个操作状况所引起的衰减的总和。当转换至不同的操作状况时，起始衰减可以是在新的操作状况下累计的伪衰减加上在其它操作状况下一定百分比的累计伪衰减。接着，计算的其它衰减可添加到新的操作状况下的总衰减和伪衰减。
此外，可以周期性地计算伪衰减，而不仅仅在操作状况改变时计算伪衰减。这可能需要更多的执行时间，但是会得到更频繁更新的衰减。要遵循的方法是类似的，而且结果会相同。
必须注意的是，示例仅使用了两条曲线来演示所述方法。实际上，可能存在针对储存衰减和循环衰减的多条曲线。可能由于不同的操作或储存温度、荷电状态水平、循环电流以及荷电状态波动的深度而导致不同的曲线。所述方法将类似地运行，并且可以基于当前的电池温度来选择适合的曲线。
可以通过实验数据确定衰减转变因子β和γ，或者可以从电池物理特性与化学特性来推导出衰减转变因子β和γ。这些因子可能不是恒定的，并且可能随着电池寿命而变化。可期望使用可变因子，以补偿随时间由不同的因子所导致的改变。
一旦确定了累计的电池衰减，那么累计的电池衰减就可以用于确定电池剩余的使用寿命。可以选择阈值，以确定电池的使用寿命何时期满。该阈值可以通过实验数据而被确定，并且可指示电池无法有效地执行其目的功能的时间。衰减量还可以用于设置维护指示器。例如，可以向驾驶者发出维护指示，以指示电池可能无法在高电平下运行。
此外，可将衰减量提供至其它控制功能。衰减量会影响电池荷电状态确定。当电池衰减时，衰减量可被转换为荷电状态逻辑，以计算更准确的荷电状态。衰减量也可以由电池热控制使用，以在衰减状况下确定有效的热策略。最后，可以基于衰减值调整电池模型参数。
上述示例使用与随着时间累计的容量衰减有关的函数与曲线。所描述的方法可以与随着时间累计电池电阻变化的曲线和函数一起使用。
根据所需的应用，可通过控制器离线或实时执行所述方法。离线控制器可以使用所述方法来处理所测量的数据并分析电池衰减。实时控制器可以测量并处理数据，以产生电池衰减从而用于控制和显示。可以将累计衰减值和伪衰减值存储在非易失性存储器中，供以后使用。当通过电池寿命仿真以研究各种参数改变的影响时，可离线执行所述方法。
在此公开的程序、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机/通过处理装置、控制器或计算机实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或者专用的电子控制单元。类似地，所述程序、方法或算法可以以多种形式被存储为可被控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括(但不限于)信息被永久地存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上以及信息被可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁介质和光学介质)上。所述程序、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，所述程序、方法或算法可利用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的结合被整体或部分地实施。
虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语，而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可做出各种改变。如上所述，可组合多个实施例的特征以形成本发明的可能未明确描述或示出的进一步的实施例。虽然多个实施例已被描述为提供优点或者可在一个或更多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应该认识到，一个或更多个特征或特点可被折衷，以实现期望的整体系统属性，所述期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括(但不限于)成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特殊的应用。

Claims (8)

1.一种车辆，包括：
牵引电池，经历交替的储存模式和循环模式，储存模式表示牵引电池不供应电流且没有电流供应至牵引电池的状况，循环模式表示牵引电池供应电流或电流供应至牵引电池的状况；
至少一个控制器，被配置为：根据表示牵引电池的总衰减的参数而操作牵引电池，其中，响应于模式之间的转变，根据与当前模式相关联的衰减分布，所述参数的值从依赖于先前模式的累计衰减的初始衰减值开始增大。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述衰减分布限定随时间累计的衰减。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述初始衰减值是当前模式的累计衰减与先前模式的一部分累计衰减的总和。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述一部分累计衰减针对储存模式和循环模式而不同。
5.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述一部分累计衰减基于先前模式的当前的累计衰减。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述衰减分布与牵引电池温度相关。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中，当在模式之间转变时，所述参数增大。
8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述参数周期性地增大。
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