CN104820190A - 用于确定车辆能量源的特征的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于确定车辆能量源的特征的方法和系统。一种示例性方法涉及使用电流传感器获得与能量源相关的测量出的电流并且获得与能量源相关的测量出的电压。响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的异常状态的不存在，该方法至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流确定用于特征的电流补偿值。响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的异常状态，该方法至少部分地基于测量出的电压确定用于特征的未补偿值。

Description

用于确定车辆能量源的特征的方法和系统

技术领域

本文描述的主题的实施例一般涉及车辆系统，并且更具体来说，涉及用于确定车辆能量源的电气特征（诸如电荷状态（SOC））的系统和方法。

背景技术

近年来，技术的发展导致机动车辆的设计的实质性改变。具体来说，由于汽车驱动系统的电气化，电动机（或电机）正在寻求越来越多地应用于汽车工业中。电动和/或混合动力车辆使用电动机作为汽车驱动系统中的主要或辅助扭矩源。在电动和/或混合动力车辆中，电动机通常由可充电能量源（诸如电池）供电，所述可充电能量源使用一个或多个功率转换模块来横跨电动机的定子绕组产生所需的交流电信号。此外，电池可以为其他车辆部件提供功率，诸如像发动机控制单元（ECU）、牵引控制系统、动力转向系统、制动系统、气候控制系统、导航系统、信息娱乐系统等。

在电动和/或混合动力车辆的操作过程中，通常需要与常规车辆中的燃油表类似地监控或者以其他方式追踪能量源的剩余能量潜能。实践中，流到车辆电池/从车辆电池流出的电流通常用来确定电池的剩余电荷状态（SOC）。然而，车辆操作过程中大范围的可能电流通常需要使用具有大测量范围的电流传感器，这又会增加成本和/或危害保真度。因此，需要提供用于精确地确定SOC同时减少成本的系统和方法。其他所需特性和特征将从结合附图和以上技术领域和背景进行的随后详细描述和随附权利要求变得显而易见。

发明内容

在各种示例性实施例中的一个中，提供确定能量源的特征的方法。该方法涉及使用电流传感器获得用于能量源的测量出的电流并且获得与能量源相关的测量出的电压。响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的状态的不存在，该方法至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流确定用于特征的电流补偿值。响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的状态，该方法至少部分地基于测量出的电压确定用于特征的未补偿值。

在另一个实施例中，提供一种确定车辆中的能量源的特征的方法。该方法涉及：获得用于能量源的第一电压测量；使用电流传感器获得与能量源相关的第一电流测量；至少部分地基于第一电流测量识别电流传感器的饱和状态；以及至少部分地基于第一电压测量确定用于特征的未补偿值。在识别出饱和状态之后，该方法获得用于能量源的第二电压测量、使用电流传感器获得与能量源相关的第二电流测量以及至少部分地基于第二电流测量确定饱和状态的不存在。在识别出饱和状态的不存在之后，该方法至少部分地基于第一值和第二电流测量确定用于特征的第一值、至少部分地基于第二电压测量确定用于特征的第二值以及至少部分地基于第一值和第二值确定用于特征的电流补偿值。

根据各种示例性实施例中的另一个实施例，提供一种用于车辆的装置。该车辆包括有待联接到能量源的界面、配置成获得与能量源相关的测量出的电流的电流传感器以及联接到界面和电流传感器的控制模块。控制模块被配置成：从界面获得与能量源相关的测量出的电压；响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的状态的不存在，至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流确定用于能量源特征的电流补偿值；以及响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的状态，至少部分地基于测量出的电压确定用于特征的未补偿值。

本发明包括以下方案：

1. 一种确定能量源的特征的方法，所述方法包括：

使用电流传感器获得与能量源相关的测量出的电流；

获得与能量源相关的测量出的电压；

响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的状态的不存在，至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流确定用于所述特征的电流补偿值；以及

响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的所述状态，至少部分地基于测量出的电压确定用于所述特征的未补偿值。

2. 如方案1所述的方法，其中确定用于所述特征的电流补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电流确定用于所述特征的第一值；

至少部分地基于测量出的电压确定用于所述特征的第二值；以及

根据第一值与第二值的加权和来确定电流补偿值。

3. 如方案2所述的方法，其中根据所述加权和来确定电流补偿值包括基于测量出的电流将第一值相对于第二值进行加权。

4. 如方案2所述的方法，其中确定所述未补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流来确定估计的电压；以及

基于估计的电压来确定所述未补偿值。

5. 如方案1所述的方法，其中确定用于所述特征的未补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流来确定估计的电压；以及

基于估计的电压来确定所述未补偿值。

6. 如方案5所述的方法，其中确定用于所述特征的电流补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电流来确定用于所述特征的第一值；以及

根据第一值与所述未补偿值的加权和来确定电流补偿值。

7. 如方案1所述的方法，其进一步包括在识别出电流传感器的所述状态之后：

使用电流传感器获得与能量源相关的第二测量出的电流；

获得与能量源相关的第二测量出的电压；

响应于基于第二测量出的电流识别出电流传感器的所述状态的不存在，至少部分地基于第二测量出的电压、第二测量出的电流以及所述未补偿值来确定用于所述特征的更新的补偿值。

8. 如方案7所述的方法，其中确定用于所述特征的未补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流来确定估计的电压；以及

基于估计的电压来确定所述未补偿值。

9. 如方案8所述的方法，其中确定更新的补偿值包括：

至少部分地基于第二测量出的电流和所述未补偿值来确定用于所述特征的第一值；

至少部分地基于第二测量出的电压和第二测量出的电流来确定第二估计的电压；

基于第二估计的电压来确定用于所述特征的第二值；以及

根据第一值与第二值的加权和来确定更新的补偿值。

10. 如方案1所述的方法，其进一步包括监控针对饱和状态的测量出的电流，其中：

确定用于所述特征的电流补偿值包括响应于当测量出的电流在电流传感器的测量范围之内时识别出电流传感器的饱和状态的不存在来确定用于所述特征的电流补偿值；以及

确定用于所述特征的未补偿值包括响应于当测量出的电流不在电流传感器的测量范围之内时识别出电流传感器的饱和状态来确定用于所述特征的未补偿值。

11. 如方案10所述的方法，其中当测量出的电流不在电流传感器的测量范围之内时识别出电流传感器的饱和状态包括当测量出的电流等于测量范围的极限时识别出饱和状态。

12. 一种确定车辆中的能量源的特征的方法，所述方法包括：

获得用于能量源的第一电压测量；

使用电流传感器获得与能量源相关的第一电流测量；

至少部分地基于第一电流测量识别出电流传感器的饱和状态；

至少部分地基于第一电压测量确定用于所述特征的未补偿值；以及

在识别出饱和状态之后：

　　获得用于能量源的第二电压测量；

　　使用电流传感器获得与能量源相关的第二电流测量；

　　至少部分地基于第二电流测量识别出饱和状态的不存在；以及

　　在识别出饱和状态的不存在之后：

　　　　至少部分地基于第一值和第二电流测量确定用于所述特征的第一值；

　　　　至少部分地基于第二电压测量确定用于所述特征的第二值； 以及

　　　　至少部分地基于第一值和第二值确定用于所述特征的电流补偿值。

13. 如方案12所述的方法，所述能量源包括配置成操作车辆中的电动机的电池，其中：

确定所述未补偿值包括至少部分地基于第一电压测量来确定电池的未补偿的电荷状态；

确定第一值包括至少部分地基于电池的未补偿的电荷状态和第二电流值来确定电池的基于电流的电荷状态；

确定第二值包括至少部分地基于第二电压测量来确定电池的第二未补偿的电荷状态；以及

确定电流补偿值包括确定电池的基于电流的电荷状态与电池的第二未补偿的电荷状态的加权和。

14. 如方案12所述的方法，其中识别出饱和状态包括识别出第一电流测量等于电流传感器的测量范围的极限。

15. 一种车辆，包括：

有待联接到能量源的界面；

用于获得与能量源相关的测量出的电流的电流传感器；以及

联接到界面和电流传感器的控制模块，用于：

　　从界面获得与能量源相关的测量出的电压；

　　响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的状态的不存在，至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流确定用于能量源的特征的电流补偿值；以及

　　响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的所述状态，至少部分地基于测量出的电压确定用于所述特征的未补偿值。

16. 如方案15所述的车辆，其进一步包括：

电动机；以及

联接在界面与电动机之间以将来自能量源的功率提供到电动机以操作电动机的功率转换模块，其中在电动机的操作过程中在能量源与电动机之间流动的电流超出电流传感器的测量范围。

17. 如方案16所述的车辆，其中所述控制模块被配置成：

响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的饱和状态的不存在来确定电流补偿值；以及

响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的饱和状态来确定所述未补偿值。

18. 如方案16所述的车辆，其中：

能量源包括电池；以及

所述特征包括电池的电荷状态。

19. 如方案15所述的车辆，其中所述电流传感器的测量范围能够在车辆的操作过程中被超出。

20. 如方案15所述的车辆，其中在识别出电流传感器的所述状态之后，所述控制模块被配置成：

从电流传感器获得与能量源相关的第二测量出的电流；

从界面获得与能量源相关的第二测量出的电压；以及

响应于基于第二测量出的电流识别出电流传感器的所述状态的不存在，至少部分地基于第二测量出的电压、第二测量出的电流以及所述未补偿值来确定用于所述特征的更新的补偿值。

附图说明

下文将结合以下附图来描述示例性实施例，其中相同数字指代相同元件，并且其中：

图1是根据一个或多个实施例的示例性车辆电气系统的方框图；

图2是示出根据一个或多个实施例的适用于由图1的车辆电气系统实施的示例性电荷状态（SOC）确定过程的流程图；以及

图3示出根据一个示例性实施例的适用于结合图2的SOC确定过程用于图1的车辆电气系统中的示例性控制模块的方框图。

具体实施方式

以下详细描述实质上仅是说明性的而并不意欲限制主题的实施例或这些实施例的应用和使用。如本文所使用，词语“示例性”意味着“用作实例、示例或说明”。本文描述为示例性的任何实施方式不必解释为比其他实施方式优选或有利。此外，并不意欲受以上技术领域、背景、发明内容或以下详细描述中呈现的任何明确或暗示理论约束。

本文描述的主题的实施例涉及以考虑到测量流到能量源/从能量源流出的电流的电流传感器的异常状态的方式确定车辆中的能量源的特征。就此而言，在不存在电流传感器的异常状态的情况下，至少部分地基于从电流传感器获得的测量出的电流和与能量源相关的测量出的电压来确定用于特征的电流补偿值。另一方面，响应于识别出电流传感器的异常状态，在无需利用来自电流传感器的测量出的电流的情况下，至少部分地基于与能量源相关的测量出的电压确定用于特征的未补偿值。在示例性实施例中，当异常状态是暂时或瞬时的时候，使用在存在异常状态时确定的用于特征的最新近的未补偿值，用于至少部分地基于从电流传感器获得的更新的测量出的电流来确定用于特征的更新的电流补偿值。

为了解释的目的，本文在确定电池（或其组合）的电荷状态（SOC）的背景下描述主题，然而，本文描述的主题不必限于电池或仅确定能量源的SOC。就此而言，本文描述的主题可以等效的方式用来确定其他类型的能量源的SOC或另一个电气特征。此外，虽然本文在响应于电流传感器的饱和状态来动态地启用和/或停用电流补偿的背景下描述主题，但是本文描述的主题不必限于饱和状态。就此而言，本文描述的主题可以等效的方式用来响应于电流传感器的任何异常状态来动态地启用和/或停用电流补偿。例如，当电流传感器正在输出无效的测量值或者在电流传感器的测量范围之外的其他测量值时，或者当与电流传感器的通信被中断或者以其他方式被干扰时，可以停用电流补偿。

如以下更详细描述，在示例性实施例中，从电流传感器获得流到电池/从电池流出的测量出的电流，并且基于测量出的电池电流识别出电流传感器的饱和状态。就此而言，当测量出的电池电流在电流传感器的测量范围内时，识别出饱和状态的不存在。相反，当测量出的电池电流等于测量范围的上限或下限时，识别出饱和状态。在饱和状态不存在的情况下，基于测量出的电池电流计算或者以其他方式确定基于电流的SOC值，并且根据基于测量出的电池电流和测量出的电池电压确定的基于电流的SOC值和基于电压的SOC值的加权和来确定用于电池的电流补偿的SOC值。当识别出饱和状态时，仅使用基于电压的SOC值来确定未补偿的SOC值（例如，通过将与基于电流的SOC值相关的加权因数设置为零）。在识别出饱和状态之后，当饱和状态消失并且电池电流返回到电流传感器的测量范围时，使用基于未补偿的电压的SOC值作为用于基于更新的电池电流测量计算更新的基于电流的SOC值的初始参考SOC值。随后，根据基于更新的电池电流测量和更新的电池电压测量确定的更新的基于电流的SOC值与更新的基于电压的SOC值的加权和来确定用于电池的更新的电流补偿的SOC值。

现在转向图1，适用于机动车辆150中的示例性电气系统100包括（而非限制）适配成联接到能量源102的输入界面101、功率转换模块104、电动机106、至少一个电流传感器108以及控制模块110。在所示实施例中，控制模块110联接到功率转换模块104并且产生用于操作功率转换模块104的命令，其方式为使得响应于从车辆150的驾驶者接收（例如，通过加速踏板）的命令产生电动机106的所需操作。电流传感器108联接在输入界面101的节点112与功率转换模块104之间以便感测、检测、测量或者以其他方式量化流到能量源102/从能量源102流出的电流。然而，应理解，图1是用于解释目的的车辆电气系统100的简化表示而并不意欲以任何方式限制本文描述的主题的范围或适用性。就此而言，在替代实施例中，电流传感器108可以联接在功率转换模块104与电动机106之间以便感测、检测、测量或者以其他方式量化与流到能量源102/从能量源102流出的电流相关或者以其他方式对应的电机电流（或电机相电流），在此状况下，可以基于电流传感器108所测量出的电机电流来计算或者以其他方式确定流到能量源102/从能量源102流出的电流。

如下文在图2至3的背景下更详细描述，在示例性实施例中，控制模块110联接到输入界面101以获得指示输入界面101的节点112、114之间的电压差的电压测量（例如，能量源102的电压），并且控制模块110还联接到电流传感器108以获得指示流到能量源102/从能量源102流出的电流的电流测量。至少部分地基于所获得的能量源电压测量和所获得的能量源电流测量，控制模块110以考虑到电流传感器108的异常操作状态的方式确定能量源102的电气特征。就此而言，基于电流测量，控制模块110可以检测或者以其他方式识别电流传感器108的饱和状态、故障状态或者一些其他异常操作状态，这些状态使得能量源电流测量不可靠。当电流传感器108出现异常状态时，控制模块110不使用来自电流传感器108的电流测量来确定能量源102的特征。随后，在异常状态不存在的情况下，控制模块110使用来自电流传感器108的更新的能量源电流测量来确定能量源102的特征。换言之，在电流传感器108未出现异常操作状态时控制模块110确定用于能量源特征的电流补偿值，并且在电流传感器108出现异常操作状态时确定用于特征的未补偿值。就此而言，当电流传感器108在出现异常操作状态之后恢复到正常操作时，控制模块110可以在受到电流传感器108出现异常状态时确定的最新近的未补偿值影响的方式确定电流补偿值。

仍参照图1，在示例性实施例中，能量源102（或电源）通常代表车辆150中能够向功率转换模块104提供直流（DC）电压以用于操作电动机106的部件。取决于实施例，能量源102可以实现为电池、燃料电池、可再充电高压电池组、超级电容器或者本领域中已知的另一种适合的能量源来实现。也就是说，在示例性实施例中，能量源102被用作配置成提供用于操作电动机106的所需DC电压的一个或多个可再充电电池。因此，为了解释而非限制的目的，能量源102在本文替代地称为电池。在本文描述的示例性实施例中，电池102具有大于约80伏的额定开路电压和大于约4.5安培小时的电池容量以用于具有大于约10千瓦的额定功率（或功率容量）的电动机106。通常，对于其中电动机106具有在约15千瓦至约45千瓦的范围内的额定功率（或功率容量）的汽车应用而言，电池102具有在约280伏至约370伏的范围内的额定开路电压和在约30安培小时至约60安培小时的范围内的电池容量。例如，在一个实施例中，电池102具有约345伏的额定开路电压和在约45安培小时的电池容量。

功率转换模块104通常代表车辆150中联接在能量源102与电动机106之间以便将来自能量源102的DC功率转换成交流（AC）功率以用于驱动电动机106的部件。就此而言，在示例性实施例中，功率转换模块104包括具有一个或多个相脚的功率变换器，其中每个相脚对应于电动机106中的相应相位。通常，相脚的切换在特定切换频率下被调节（打开或关闭）以便跨电动机106的定子绕组的其相应相位产生AC电压，这又在那些定子绕组中产生扭矩产生电流并且操作电动机106。另外，为了解释而非限制的目的，功率转换模块104在本文被替代地称为变换器模块104。

在一个示例性实施例中，电动机106被实现为感应电机，然而，本文描述的主题不应解释为限于用于任何特定类型的电动机。在其他实施例中，电动机106可以被实现为内部永磁（IPM）电机、同步磁阻电机或者本领域中已知的另一种适合的电机。尽管图1中未示出，但是电机106可以包括集成在其中的变速器以使得电机106和变速器通过一个或多个驱动轴机械地联接到车辆150的至少一些车轮，从而使得电机106的速度（例如，转子的旋转速度）影响车辆150的速度。

在示例性实施例中，车辆150被实现为汽车，并且取决于实施例，车辆150可以是多种不同类型的汽车中的任一种，诸如像轿车、货车、卡车或运动型多用途车（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（4WD）或全轮驱动（AWD）。在示例性实施例中，车辆150被实现为全电动车辆、插电式混合动力车辆等。然而，在各种实施例中，车辆150可以实现为燃料电池车辆（FCV）或另一种适合的替代燃料车辆，和/或车辆150也可以并入若干不同类型的发动机中的任一个或其组合，诸如像汽油或柴油燃料的燃烧发动机、“弹性燃料车辆”（FFV）发动机（即，使用汽油与乙醇的混合物）、气体化合物（例如，氢气或天然气）燃料的发动机和/或燃烧/电动机混合动力发动机。

如图1中所示，车辆电气系统100包括联接在电池102（例如，在输入界面101的节点112处）与变换器模块104之间的至少一个电流传感器108以便感测、测量或者以其他方式量化流到电池102/从电池102流出的电流。为了解释的目的，由电流传感器108测量或量化的电流在本文替代地称为电池电流。在示例性实施例中，电流传感器108被实现为霍尔效应传感器或者能够以约0.1安培的分辨率测量在约-100安培至约50安培的范围内的电流的一些其他类型的电流传感器。在具有约15千瓦至约45千瓦的范围内的输出功率以便在再生制动过程中提供推进扭矩和/或电功率的电动机106的操作过程中，其中电池102具有280伏至约370伏的范围内的额定开路电压，电池电流的范围可以是从约-300安培至约100安培。因此，在电动机106的一些操作周期中，电池电流可能饱和或者以其他方式超出电流传感器108的测量范围，由此使得在那些操作周期中来自电流传感器108的电池电流测量潜在地不精确和/或不可靠。如下文在图2至3的背景中更详细描述，响应于识别出饱和状态，取代确定电流补偿的SOC，控制模块110确定电池102的未补偿的SOC直到电池电流返回到电流传感器108的测量范围内。

仍参照图1，控制模块110通常代表适当地配置成从电流传感器108获得电池电流测量和从输入界面101获得电池电压测量的电气系统100的硬件，并且以考虑到电流传感器108的饱和状态或另一个异常状态的方式确定用于电池102的SOC。在一些实施例中，控制模块110可以通过电压传感器（未示出）间接联接到输入界面101，该电压传感器被配置成测量、感测或者以其他方式量化输入界面101的节点112、114之间的电压差。在其他实施例中，控制模块110可以直接联接到输入界面101的节点112、114并且包括或者以其他方式实施能够测量、感测或者以其他方式量化节点112、114之间的电压差的电压感测元件。

取决于实施例，控制模块110可以被实施或实现有通用处理器、内容可寻址内存、数字信号处理器、特定应用集成电路、场可编程门阵列、任何适合的可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或者设计成执行本文描述的功能、任务、操作和/或过程的其任何组合。就此而言，控制模块110可以实现为微处理器、控制器、微控制器、状态机等。控制模块110还可以实施为计算设备的组合，例如数字信号处理器与微处理器的组合、多个微处理器、结合数字信号处理器核芯的一个或多个微处理器或者任何其他此类配置。在实践中，控制模块110包括处理逻辑，该处理逻辑可以被配置成执行与车辆电气系统100的操作相关的功能、技术和处理任务，如下文在图2至3的背景中更详细描述。此外，结合本文披露的实施例描述的方法或算法的步骤可以在硬件中、固件中或者由控制模块110执行的软件模块中或者在其任何实践组合中直接实施。在示例性实施例中，控制模块110包括或者以其他方式访问数据存储元件或内存，包括任何种类的随机存取内存（RAM）、只读内存（ROM）、闪存、寄存器、硬盘、可换式磁盘、磁性或光学大容量存储器或者任何短程或长程存储介质或者能够存储编程指令以供由控制模块110执行的其他永久计算机可读介质。计算机可执行编程指令在由控制模块110读取和执行时使得控制模块110执行本文描述的各种任务、操作、功能和过程。

在一个或多个实施例中，控制模块110还可以配置成通过至少部分地基于来自电流传感器108的测量出的电池电流和/或经由电机相电流传感器（未示出）通过电动机106的定子绕组的其他测量出的电流控制和/或操作变换器模块104以便将来自电池102的命令的电压提供到电动机106来实施电动机106的面向场的控制或电流调节的控制。例如，控制模块110可以通过控制从电池102提供到电机106的电压来将穿过电机106的电流调节到命令的值。因此，命令的电压配置成将电动机106的定子绕组中的电流调节到特定值的电流调节的电压。

如图1中所示，控制模块110可以联接到车辆电气系统100中的一个或多个额外的模块120以便将用于电池102的当前SOC输出或者以其他方式提供到额外的模块120。例如，一个额外的模块120可以是基于电池102的当前SOC来控制由电池102供电的其他车辆模块和/或系统的操作的电子控制单元（ECU）。例如，如果由控制模块110确定和提供的用于电池102的SOC小于阈值，则ECU 120可以调整或者以其他方式改变可以联接到输入界面101和/或电池102的其他车辆模块的操作以便保存功率和/或消耗较少电流，由此在再充电之前保持电池102的电荷状态。额外地和/或替代地，ECU 120可以联接到将电池102的当前SOC实时图形地呈现给车辆150的驾驶者的显示器设备或仪表板指示器，其中ECU 120动态地刷新和/或更新SOC的图形指示以反映由控制模块110提供的当前或最近的SOC。例如，ECU 120可以呈现或者以其他方式提供指示电池102的实时（或当前）SOC的SOC仪表显示。在替代实施例中，额外模块120可以实现为直接联接到控制模块110的显示器设备或仪表板指示器，其中控制模块110动态地刷新和/或更新由显示器模块120呈现的SOC的图形指示（例如，SOC仪表）以便反映由控制模块110确定的当前或最近的SOC。

图2描绘用于确定电气系统中的能量源在操作过程中（诸如图1的车辆电气系统100中的电池102在车辆150的操作过程中）的实时（或当前）SOC的SOC确定过程200的示例性实施例。结合所示过程200执行的各种任务可以由硬件、适当配置的模拟电路、由处理电路执行的软件、由处理电路执行的固件或者其任何组合来执行。为了说明目的，以下描述可以指代以上结合图1所提及的元件。在实践中，SOC确定过程200的部分可以由车辆电气系统100的不同元件（诸如像电流传感器108、控制模块110和/或模块120）来执行。应了解，SOC确定过程200的实践实施例可以包括任何数量的额外或替代任务，所述任务无需以所示次序执行和/或所述任务可以同时执行，和/或SOC确定过程200可以并入到具有本文未详细描述的额外功能性的更综合的程序或过程中。此外，可以从SOC确定过程200的实践实施例省略在图2的背景中示出和描述的一个或多个任务，只要预期的总体功能性保持完整即可。

在示例性实施例中，SOC确定过程200通过获得指示能量源的电压的电压测量和获得指示流到能量源/从能量源流出的电流的电流测量来开始（任务202、204）。就此而言，控制模块110从输入界面101获得对应于输入界面101的节点112、114之间测量出的瞬时电压的电池电压测量。此外，控制模块110从电流传感器108获得对应于流到节点112/从节点112流出的瞬时电流的电池电流测量。在一些实施例中，控制模块110同时地获得电池电压测量和电池电流测量。例如，控制模块110可以每100毫秒周期性地轮询输入界面101和电流传感器108以获得新的（或更新的）瞬时电池电压测量和新的（或更新的）瞬时电池电流测量（例如，通过以100毫秒间隔周期性地重复SOC确定过程200）。

在所示实施例中，SOC确定过程200通过至少部分地基于所获得的电压测量确定能量源的基于电压的SOC来继续（任务206）。就此而言，控制模块110至少部分地基于从输入界面101最近获得的电池电压测量来估计电池102的SOC。例如，控制模块110可以存储或者以其他方式维持用于电池102的先前确定的放电曲线（例如，使用查找表），该曲线将开路电池电压与电池102的对应SOC相关联。基于所获得的电池电压测量和所获得的电池电流测量，控制模块110计算或者以其他方式估计当前开路电池电压，并且随后利用放电曲线来确定对应于所估计出的开路电池电压的用于电池102的估计的SOC。

在示例性实施例中，SOC确定过程200通过基于所获得的电池电流测量来检测或者以其他方式识别电流传感器是否出现饱和状态来继续（任务208）。控制模块110将所获得的电池电流测量与用于电流传感器108的测量范围进行比较以确定电池电流测量是否在该测量范围内。当所获得的电池电流测量值基本上等于电流传感器测量范围的端点（即，阈值容限内的测量范围的上限或下限）时，控制模块110识别出电流传感器108的饱和状态。响应于识别出饱和状态，SOC确定过程200通过输出或者以其他方式提供基于估计的开路电压确定的基于电压的电池SOC作为用于能量源的当前SOC来继续（任务220）。就此而言，当电池电流在电流传感器108的测量范围之外时，不补偿或者以其他方式调整电池SOC的基于电压的估计来虑及电池电流测量。控制模块110可以向车辆150中的一个或多个模块120输出或者以其他方式提供电池SOC的未补偿的基于电压的估计作为实时（或当前）SOC来更新呈现给车辆150的驾驶者的SOC仪表和/或影响联接到电池102和/或输入界面101的其他模块的操作。

仍参照图2，在示例性实施例中，由任务202、204、206、208和220定义的循环在车辆150的整个操作过程中重复以便持续地监控电池电流测量和检测或以其他方式识别电池电流何时返回到电流传感器108的测量范围内的值。例如，如以上所描述，每100毫秒，控制模块110可以从输入界面101获得新的或更新的瞬时电池电压测量、从电流传感器108获得新的或更新的瞬时电池电流测量、基于更新的电池电压测量确定用于电池102的更新的估计的SOC以及确定电流传感器108是否仍出现饱和状态。当电流传感器108保持饱和时，控制模块110继续向车辆150中的其他模块120输出或者以其他方式提供用于电池102的更新的未补偿的估计的SOC作为用于电池102的实时SOC。

当SOC确定过程200确定所获得的电池电流测量在电流传感器测量范围内时，SOC确定过程200通过获得用于能量源的参考SOC值并至少部分地基于参考SOC值和所获得的电池电流测量来计算或者以其他方式确定用于能量源的基于电流的SOC值来继续（任务210、212）。如下文在图3的背景中更详细描述，在示例性实施例中，当电池电流返回到电流传感器108的测量范围时，用于电池102的最近未补偿的基于电压的估计的SOC被反馈、存储或者以其他方式维持以用作用于电池102的参考SOC值。当通过将电池电流求积分来计算更新的SOC值时，控制模块110利用参考SOC值作为电池102的初始SOC值。例如，如果每100毫秒获得新的电池电流测量，则控制模块110可以将最新近获得的电池电流测量乘以100毫秒以确定由电池102在之前的100毫秒内传递的估计的电荷量。基于总电池容量，控制模块110将所传递的估计的电荷量转换为所传递的对应SOC（从参考SOC值减去该对应SOC），从而得到用于电池102的更新的基于电流的SOC值。例如，对于40千瓦电动机106和具有约350伏的额定开路电压的能量源102而言，如果电池容量是约60安培小时并且测量出的电池电流等于100安培，则控制模块110确定在之前的100毫秒时间间隔期间传递0.00277安培小时的电荷，这对应于将从参考SOC值减去的在之前的100毫秒内传递的0.000055% SOC。

在示例性实施例中，SOC确定过程200通过基于电动机的当前操作确定或者以其他方式识别用于基于电流的SOC值的加权标准和根据使用加权标准的基于电流的SOC值与基于电压的估计的SOC值的加权和来确定用于能量源的电流补偿的SOC值来继续（任务214、216）。就此而言，基于用于电动机106和/或车辆150的特定操作模式，基于电流的SOC值会有可能比基于电压的SOC值更精确，或者反之亦然。例如，在较低电流下，基于电压的SOC值比基于电流的SOC值更可靠，而在较高电流下，基于电流的SOC值可能比基于电压的SOC值更可靠。因此，在一个或多个实施例中，控制模块110基于电池电流测量的量值（例如，通过使用将电池电流与相应加权标准相关联的查找表）来确定或者以其他方式识别加权标准。在确定用于基于电流的SOC值的加权标准之后，可以使用方程式                                                来确定电流补偿的SOC值，其中是代表用于基于电流的SOC值的加权因数的零与一之间的值，代表基于电流的SOC值，代表基于电压的SOC值，并且代表所得的电流补偿的SOC值。

在确定电流补偿的SOC值之后，SOC确定过程200通过向车辆中的一个或多个模块输出或者以其他方式提供电流补偿的SOC值来继续（任务218）。以与以上描述的方式类似的方式，控制模块110向车辆150中的一个或多个模块120输出或者以其他方式提供用于电池102的电流补偿的SOC值以用于更新呈现给车辆150的驾驶者的SOC仪表和/或影响联接到电池102和/或输入界面101的其他模块的操作。在示例性实施例中，SOC确定过程200在车辆150的整个操作过程中重复以便周期性地获得用于电池102的更新的SOC值并更新呈现给车辆150的驾驶者的SOC仪表和/或动态地调整联接到电池102和/或输入界面101的其他模块的操作。就此而言，在电池电流在电流传感器108的测量范围内时不存在识别出饱和状态的情况下，控制模块110利用从电流传感器108获得的电池电流测量以提供基于电池电压测量估计出的用于SOC值的电流补偿。当控制模块110识别出电流传感器108的潜在饱和状态时，控制模块110停止利用从电流传感器108获得的电池电流测量来提供电流补偿并且仅输出基于在电流传感器108出现饱和状态时获得的电池电压测量估计出的未补偿SOC值。随后，在不存在识别出饱和状态的情况下，控制模块110恢复利用从电流传感器108获得的电池电流测量来计算基于电流的SOC值和提供电流补偿。如以上所描述，当控制模块110恢复电流补偿时，控制模块110利用基于之前的电池电压测量估计出的之前未补偿SOC值作为用于确定更新的基于电流的SOC值的初始参考值。

图3描绘适用于结合图2的SOC确定过程200用作图1的车辆电气系统100中的控制模块110的控制模块300的示例性实施例。控制模块300包括（而非限制）：配置成存储或者以其他方式维持用于电池102的放电曲线的第一数据存储元件302；基于电压的SOC确定模块304；基于电流的SOC确定模块306；联接到SOC确定模块304、306的输出的SOC补偿模块308，其用以在不存在电流传感器108的饱和状态的情况下计算或者以其他方式确定用于电池102的电流补偿SOC值；以及配置成存储或者以其他方式维持用于电流补偿的加权因数的第二数据存储元件310。

参照图3并继续参照图1至2，第一数据存储元件302可以使用能够存储或者以其他方式维持用于电池102的放电曲线的任何适合的内存或其他永久计算机可读介质来实现。在示例性实施例中，第一数据存储元件302提供将用于电池102的开路电压与电池102的对应SOC相关联的查找表。为解释的目的，第一数据存储元件302在本文替代地称为放电曲线查找表。

类似地，第二数据存储元件310是使用能够存储或者以其他方式维持用于基于电流的SOC值的加权因数的任何适合的内存或其他永久计算机可读介质来实现。在示例性实施例中，第二数据存储元件310提供将电池电流的量值与用于基于电流的SOC值的对应加权因数相关联的查找表。为解释的目的，数据存储元件302在本文替代地称为加权因数查找表。

在示例性实施例中，基于电压的SOC确定模块304联接到输入界面101（直接地或者通过电压感测装置间接地）以获得对应于输入界面101的节点112、114之间的电压差的电池电压测量。另外，基于电压的SOC确定模块304联接到电流传感器108以获得对应于流到电池102/从电池102流出的电流的电池电流测量。为了确定电池102的SOC，基于电压的SOC确定模块304基于电池电压测量和电池电流测量（例如，通过调整测量出的电池电压值以补偿电池电流）来估计电池102的当前开路电压。基于电池102的估计的开路电压，基于电压的SOC确定模块304访问放电曲线查找表302以获得或者以其他方式识别对应于估计的开路电池电压的用于电池102的SOC。基于电压的SOC确定模块304向SOC补偿模块308输出或者以其他方式提供用于电池102的基于电压的SOC以用于电流补偿。

在示例性实施例中，基于电流的SOC确定模块306联接到电流传感器108以获得对应于流到电池102/从电池102流出的电流的电池电流测量。为了确定电池102的SOC，基于电流的SOC确定模块306将电池电流求积分以确定由电池102传递的电荷量、将所传递的电荷转换为所传递的SOC并且从电池102的之前SOC减去所传递的SOC。就此而言，基于电流的SOC确定模块306联接到SOC补偿模块308的输出以接收用于电池102的之前确定的SOC作为对基于电流的SOC确定模块306的输入参考SOC。为了对电池电流求积分，基于电流的SOC确定模块306将测量出的电池电流值乘以从SOC确定过程200的之前迭代开始经过的持续时间以获得在之前的持续时间内由电池102传递的估计的电荷量。基于总电池容量，控制模块110将所传递的估计的电荷量转换为所传递的对应SOC，随后从自SOC补偿模块308的输出接收到的参考SOC减去所传递的SOC以获得用于电池102的更新的SOC。随后，基于电流的SOC确定模块306向SOC补偿模块308输出或者以其他方式提供用于电池102的基于电流的更新的SOC以用于电流补偿。

仍参照图1至3，SOC补偿模块308联接到电流传感器108以接收或者以其他方式获得电池电流测量并且基于测量出的电池电流值确定电流传感器108是否出现饱和状态。在不存在饱和状态的情况下，SOC补偿模块308基于测量出的电池电流的量值来确定用于基于电流的SOC值和基于电压的SOC值的适当加权因数。例如，使用通过电流传感器108接收到的测量出的电池电流值，SOC补偿模块308可以访问加权因数插座表310以识别对应于电池电流的该水平的用于基于电流的SOC值的加权因数。如以上所描述，在示例性实施例中，基于电流的SOC值和基于电压的SOC值的加权因数的和等于一，这样使得用于基于电压的SOC值的加权因数可以通过从用于从加权因数查找表310获得的基于电流的SOC值的加权因数减去一来确定。在基于测量出的电池电流的量值确定加权因数之后，SOC补偿模块308根据来自基于电流的SOC确定模块306的基于电流的SOC值与来自基于电压的SOC确定模块304的基于电压的SOC值的加权和来计算或者以其他方式确定用于电池102的电流补偿的SOC值，并且向车辆150中的一个或多个其他模块120输出或者以其他方式提供电流补偿的SOC值。另外，电流补偿的SOC值被反馈到基于电流的SOC确定模块306以用作用于在SOC确定过程200的随后迭代时计算更新的基于电流的SOC值的初始参考SOC值。

如以上所描述，响应于识别出饱和状态，SOC补偿模块308基于测量出的电池电流值不是实际电池电流的可靠表示的可能性来停用或者以其他方式停止提供电流补偿。当从电流传感器108获得的测量出的电池电流值等于测量范围的端点时，SOC补偿模块308检测或者以其他方式识别所述测量出的电池电流值不在电流传感器108的测量范围之内。例如，如果电流传感器108测量范围处于从-50安培到50安培，则当测量出的电池电流值等于-50安培或50安培时，SOC补偿模块308检测或者以其他方式识别电流传感器108的饱和状态。响应于识别出饱和状态，SOC补偿模块308输出或者以其他方式提供来自基于电压的SOC确定模块304的基于电压的SOC值作为用于电池102的输出SOC值。例如，响应于识别出饱和状态，SOC补偿模块308可以将用于基于电流的SOC值的加权因数设置为等于零并且将用于基于电压的SOC值的加权因数设置为等于一，这样使得不使用基于电流的SOC值来调整或补偿输出SOC值。因此，当电流传感器108饱和时，SOC补偿模块308输出未补偿的基于电压的SOC值作为实时（或当前）电池SOC。

如图3中所示，未补偿的基于电压的SOC值被反馈到基于电流的SOC确定模块306以用作用于在SOC确定过程200的随后迭代时计算更新的基于电流的SOC值的初始参考SOC值。因此，当测量出的电池电流值返回到用于电流传感器108的测量范围内时，基于电流的SOC确定模块306从来自SOC确定过程200的先前迭代的未补偿的基于电压的SOC值减去所传递的SOC以获得用于电池102的更新的基于电流的SOC值。换言之，在饱和状态结束之后，基于电流的SOC确定模块306基于电池电流测量和先前由SOC补偿模块308输出的未补偿的基于电压的SOC值来确定更新的基于电流的SOC值。随后，SOC补偿模块308利用该更新的基于电流的SOC值来调整或者以其他方式补偿来自基于电压的SOC确定模块304的更新的基于电压的SOC值以获得更新的电流补偿的SOC值，该更新的电流补偿的SOC值随后被输出到车辆150中的其他模块120。以此方式，通过能够在输出未补偿的SOC值与通过反馈未补偿的SOC值以在电池电流返回到电流传感器108的测量范围时计算更新的基于电流的SOC值时用作初始参考SOC值来提供电流补偿之间过渡的控制模块300，电流补偿在电池电流在电流传感器108的测量范围之内时被实施并且在电流传感器108饱和时被停用。

本文描述的主题的一个益处在于可以在电池电流传感器饱和之后通过反馈在电池电流传感器饱和时确定的未补偿的SOC值来计算电流补偿的SOC值。可以减少电流传感器的测量范围，由此提高电流传感器的分辨率和/或降低成本。例如，测量范围可以被选择成使得借助于反馈在电池电流在测量范围之外时确定的未补偿的SOC值作为用于在电池电流返回到测量范围时恢复电流补偿的参考SOC值，在不损害提供电流补偿的能力的情况下电池电流在大多数操作状态期间处于测量范围之内。

为了简要起见，涉及通信网络、验证、软件更新、汽车电子和/或电气系统以及主题的其他功能方面在本文中可能未详细描述。此外，某些技术在本文中也可能仅用于参考目的，且因此并不意欲限制。例如，术语“第一”、“第二”以及指代结构的其他这类数字术语并不暗示顺序或次序，除非上下文明确指示。此外，以上描述还提及被“连接”或“联接”在一起的元件或节点或特征。如本文所使用，除非另有明确说明 ，否则“连接”意味着一个元件直接地接合到另一个元件（或者直接地与其通信），而不必是机械地连接。同样，除非另有明确说明 ，否则“联接”意味着一个元件直接或间接地接合到另一个元件（或者直接或间接地与其通信），而不必是机械地联接。如本文所使用，“节点”意味着任何内部或外部参考点、连接点、接合点、终端、信号线、传导元件等，在其上存在给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或数量。

虽然在以上详细描述中呈现至少一个示例性实施例，但是应了解，存在大量变体。还应了解，一个示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，而并不意欲以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，以上详细描述将为本领域技术人员提供用于实施一个示例性实施例或多个示例性实施例的方便的指导说明。应理解，在不脱离如随附权利要求和其法律等效物中阐述的本公开的范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。因此，在不存在明确的相反意图的情况下，以上描述的示例性实施例的细节或其他限制不应被用于对权利要求的曲解。

Claims (10)

1.一种确定能量源的特征的方法，所述方法包括：

使用电流传感器获得与能量源相关的测量出的电流；

获得与能量源相关的测量出的电压；

响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的状态的不存在，至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流确定用于所述特征的电流补偿值；以及

响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的所述状态，至少部分地基于测量出的电压确定用于所述特征的未补偿值。

2.如权利要求1所述的方法，其中确定用于所述特征的电流补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电流确定用于所述特征的第一值；

至少部分地基于测量出的电压确定用于所述特征的第二值；以及

根据第一值与第二值的加权和来确定电流补偿值。

3.如权利要求2所述的方法，其中根据所述加权和来确定电流补偿值包括基于测量出的电流将第一值相对于第二值进行加权。

4.如权利要求2所述的方法，其中确定所述未补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流来确定估计的电压；以及

基于估计的电压来确定所述未补偿值。

5.如权利要求1所述的方法，其中确定用于所述特征的未补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流来确定估计的电压；以及

基于估计的电压来确定所述未补偿值。

6.如权利要求5所述的方法，其中确定用于所述特征的电流补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电流来确定用于所述特征的第一值；以及

根据第一值与所述未补偿值的加权和来确定电流补偿值。

7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在识别出电流传感器的所述状态之后：

使用电流传感器获得与能量源相关的第二测量出的电流；

获得与能量源相关的第二测量出的电压；

响应于基于第二测量出的电流识别出电流传感器的所述状态的不存在，至少部分地基于第二测量出的电压、第二测量出的电流以及所述未补偿值来确定用于所述特征的更新的补偿值。

8.如权利要求7所述的方法，其中确定用于所述特征的未补偿值包括：

至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流来确定估计的电压；以及

基于估计的电压来确定所述未补偿值。

9.一种确定车辆中的能量源的特征的方法，所述方法包括：

获得用于能量源的第一电压测量；

使用电流传感器获得与能量源相关的第一电流测量；

至少部分地基于第一电流测量识别出电流传感器的饱和状态；

至少部分地基于第一电压测量确定用于所述特征的未补偿值；以及

在识别出饱和状态之后：

　　获得用于能量源的第二电压测量；

　　使用电流传感器获得与能量源相关的第二电流测量；

　　至少部分地基于第二电流测量识别出饱和状态的不存在；以及

　　在识别出饱和状态的不存在之后：

　　　　至少部分地基于第一值和第二电流测量确定用于所述特征的第一值；

　　　　至少部分地基于第二电压测量确定用于所述特征的第二值； 以及

　　　　至少部分地基于第一值和第二值确定用于所述特征的电流补偿值。

10.一种车辆，包括：

有待联接到能量源的界面；

用于获得与能量源相关的测量出的电流的电流传感器；以及

联接到界面和电流传感器的控制模块，用于：

　　从界面获得与能量源相关的测量出的电压；

　　响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的状态的不存在，至少部分地基于测量出的电压和测量出的电流确定用于能量源的特征的电流补偿值；以及

　　响应于基于测量出的电流识别出电流传感器的所述状态，至少部分地基于测量出的电压确定用于所述特征的未补偿值。