CN104977541A - 用于估算电池堆容量的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于估算电池堆容量的系统和方法。提出了用于估算电池的容量的系统和方法。可以由电池系统的端子电压测量量计算数据偏度的测量量。所述端子电压测量量的数据偏度中的拐点可以与电池系统相关联的转变点对准。这些转变点可以与由所述电池系统的测试和/或表征确定的已知SOC相关联。使用检测的转变和相关联的SOC、以及所述转变之间提供到所述电池或从所述电池提供的累积电荷的指示，可确定所述电池系统的估算容量。

Description

用于估算电池堆容量的系统和方法

技术领域

本公开涉及用于估算电池堆的容量的系统和方法。更具体地但是非排它地，在本文公开的所述系统和方法涉及通过统计地分析电池堆电压的动态测量量来估算电池堆的容量。

背景技术

载客交通工具通常包括用于操作交通工具的电气和动力传动系统的特征的电力电池。例如，交通工具通常包括12V的铅酸汽车电池，该铅酸汽车电池被配置为将电能提供给交通工具启动器系统（例如，启动器马达）、照明系统和/或点火系统。在电动、燃料电池单元（“FC”）和/或混合动力车辆中，高电压（“HV”）电池系统（例如，360V HV电池系统）可被用于为交通工具的电力动力传动系统部件（例如，电力驱动马达等）供能。例如，包括在交通工具中的HV可再充电的储能系统（“ESS”）可被用于为交通工具的电力动力传动系统部件供能。

监测电池系统的容量可允许基于这样的信息作出更精确的电池系统控制和/或管理决策，从而改进整体电池性能。精确地知道电池系统的容量可进一步允许改进的诊断和/或预知方法，以识别潜在的电池系统的问题。但是，用于估算电池系统的容量的常规方法对于估算利用混合阴极化学作用的电池系统（例如，镍锰钴和锂锰氧化物化学作用等等）的容量来说不是特别精确。

发明内容

本文公开的系统和方法可提供用于更精确地确定和/或估算电池系统的容量，从而改进电池系统的控制、管理和诊断决策。在某些实施例中，本文公开的所述系统和方法可通过统计地分析电池系统的电压的动态测量量来估算电池系统的容量。

根据本文公开的实施例，可以由电池系统的端子电压测量量计算数据偏度（data skewness）的测量量。所述端子电压测量量的数据偏度中的拐点可以与电池系统相关联的转变点对准。这些转变点可以与由所述电池系统的测试和/或表征确定的已知电荷状态（SOC）相关联。使用检测的转变和相关联的SOC、以及所述转变之间累积电荷的指示，可计算所述电池系统的估算容量。

在某些实施例中，估算电池堆的容量的方法可包括：接收电池堆的端子电压测量信息（例如，来自电压传感器等）。可基于电池堆的端子电压测量信息来计算偏度信息。第一拐点可以在所述偏度信息中被识别，且可以基于所述第一拐点（例如，基于与所述拐点相关联的端子电压）来确定所述电池堆的第一SOC。

所述电池堆的第二SOC可被确定。在某些实施例中，所述第一和第二SOC可被表示为所述电池堆的总SOC的百分比。在一些实施例中，所述第二SOC可以与充电终止和/或电荷耗尽水平相关联。在进一步的实施例中，可基于被识别的第二拐点来确定所述第二SOC。

所述电池堆在所述第一SOC和所述第二SOC之间的净电荷差可被确定。在某些实施例中，所述净电荷差可以是在充电/放电操作期间在所述第一和第二SOC之间提供到所述电池堆或从所述电池提供的电荷的量。可基于所述净电荷差、所述第一SOC和所述第二SOC来确定所述电池堆的估算容量。在某些实施例中，可通过以所述第一SOC和所述第二SOC的差来除所述净电荷差，确定所述估算的容量。在某些实施例中，上述的方法可通过与电池堆相关联的电池控制电子件来执行，和/或使用存储有相关联的可执行指令的非暂时性计算机可读介质来实施。

本发明还公开了以下技术方案。

1、一种用于估算电池堆的容量的方法，所述方法包括：

接收电池堆端子电压测量信息；

基于所述电池堆端子电压测量信息，计算偏度信息；

识别所述偏度信息中的第一拐点；

确定与所述第一拐点相关联的所述电池堆的第一电荷状态；

确定所述电池堆的第二电荷状态；

确定所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间的所述电池堆的净电荷差；以及

基于所述净电荷差、所述第一电荷状态以及所述第二电荷状态，确定所述电池堆的估算容量。

2、根据方案1所述的方法，其中所述第一电荷状态和所述第二电荷状态包括所述电池堆的总电荷状态的百分比。

3、根据方案2所述的方法，其中确定所述电池堆的估算容量包括：以所述第一电荷状态和所述第二电荷状态的差来除所述净电荷差。

4、根据方案1所述的方法，其中所述第二电荷状态包括与所述电池堆的充电终止水平相关联的电荷状态。

5、根据方案1所述的方法，其中所述第二电荷状态包括与耗尽的电池堆相关联的电荷状态。

6、根据方案1所述的方法，其中所述净电荷差包括在充电操作期间在所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间提供到所述电池堆的电荷的量。

7、根据方案1所述的方法，其中所述净电荷差包括在放电操作期间在所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间从所述电池堆放电的电荷的量。

8、根据方案1所述的方法，其中所述方法进一步包括：识别所述偏度信息中的第二拐点；以及

基于所述第二拐点，确定所述电池堆的所述第二电荷状态。

9、一种系统，包括：

电池堆；

电压传感器，其被配置为测量所述电池堆的端子电压；以及

电池控制电子件，其与所述电压传感器通信地联接，所述电池控制电子件被配置为：

　　从所述电压传感器接收电池堆端子电压测量信息；

　　基于所述电池堆端子电压测量信息，计算偏度信息；

　　识别所述偏度信息中的第一拐点；

　　确定与所述第一拐点相关联的所述电池堆的第一电荷状态；

　　确定所述电池堆的第二电荷状态；

　　确定所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间的所述电池堆的净电荷差；以及

　　基于所述净电荷差、所述第一电荷状态以及所述第二电荷状态，确定所述电池堆的估算容量。

10、根据方案9所述的系统，其中所述第一电荷状态和所述第二电荷状态包括所述电池堆的总电荷状态的百分比。

11、根据方案10所述的系统，其中确定所述电池堆的估算容量包括：以所述第一电荷状态和所述第二电荷状态的差来除所述净电荷差。

12、根据方案9所述的系统，其中所述第二电荷状态包括与所述电池堆的充电终止水平相关联的电荷状态。

13、根据方案9所述的系统，其中所述第二电荷状态包括与耗尽的电池堆相关联的电荷状态。

14、根据方案9所述的系统，其中所述净电荷差包括在充电操作期间在所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间提供到所述电池堆的电荷的量。

15、根据方案9所述的系统，其中所述净电荷差包括在放电操作期间在所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间从所述电池堆放电的电荷的量。

16、根据方案9所述的系统，其中所述电池控制电子件进一步被配置为：

识别所述偏度信息中的第二拐点；以及

基于所述第二拐点，确定所述电池堆的所述第二电荷状态。

17、一种非暂时性计算机可读介质，包括指令，所述指令在被处理器执行时使所述处理器执行用于估算电池堆的容量的方法，所述方法包括：

接收电池堆端子电压测量信息；

基于所述电池堆端子电压测量信息，计算偏度信息；

识别所述偏度信息中的第一拐点；

确定与所述第一拐点相关联的所述电池堆的第一电荷状态；

确定所述电池堆的第二电荷状态；

确定所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间的所述电池堆的净电荷差；以及

基于所述净电荷差、所述第一电荷状态以及所述第二电荷状态，确定所述电池堆的估算容量。

18、根据方案17所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述第一电荷状态和所述第二电荷状态包括所述电池堆的总电荷状态的百分比。

19、根据方案18所述的非暂时性计算机可读介质，其中确定所述电池堆的估算容量包括：以所述第一电荷状态和所述第二电荷状态的差来除所述净电荷差。

附图说明

参照附图描述了所述公开的非限制性和非穷尽的实施例，包括所述公开的各种实施例，其中：

图1阐明了根据本文公开的实施例的用于估算交通工具中的电池系统的容量的示例性系统；

图2阐明了根据本文公开的实施例的显示在驾驶条件期间电池堆的示例性测量的端子电压随时间的图表、以及测量的端子电压的相关联的偏度随时间的图表。

图3阐明了根据本文公开的实施例的显示在充电条件期间电池堆的测量的端子电压的示例性偏度作为堆的SOC的函数的图表。

图4阐明了根据本文公开的实施例的显示在充电条件期间电池堆的测量的端子电压的偏度随时间的示例性变化作为堆的SOC的函数的图表。

图5阐明了根据本文公开的实施例的显示在驾驶条件期间电池堆的测量的端子电压的示例性偏度作为堆的SOC的函数的图表。

图6阐明了根据本文公开的实施例的显示在驾驶条件期间电池堆的测量的端子电压的偏度随时间的示例性变化作为电池堆的SOC的函数的图表。

图7阐明了根据本文公开的实施例的用于估算电池堆的容量的示例性方法的流程图。

图8阐明了根据本文公开的实施例的显示电池堆的示例性的测量的端子电压随时间的图表、测量的端子电压的示例性偏度随时间的图表、以及测量的端子电压的偏度变化的示例性变化率随时间的图表。

图9阐明了用于实施本文公开的系统和方法的某些实施例的示例性系统。

具体实施方式

以下提供了根据本公开的实施例的系统和方法的详细描述。虽然描述了几个实施例，应该理解本公开不限于任何一个实施例，而是包含许多替换、修改和等同。此外，虽然在以下的描述中列出了许多特殊的细节以提供对本文公开的实施例的透彻理解，但是一些实施例能够被实施而不需要这些细节中的一些或全部。并且，为了清楚的目的，在相关技术中已知的某些技术材料没有被详细描述，以避免不必要地使本公开不清楚。

通过参照附图，本公开的实施例将会被最好地理解，其中类似的零件以类似的标号指代。所公开的实施例的部件，如大体在本文的附图中描述和阐明的，可以以各种各样的不同配置来设置和设计。因此对本公开的系统和方法的实施例的以下详细描述并不意图用于限制本公开的范围（如所要求的），而是仅仅代表本公开的可能实施例。此外，方法的步骤并不是必须需要按任何特定的顺序或者甚至依序地来执行，也不需要这些步骤仅被执行一次，除非另外指明。

关于电池的容量的信息可以在各种上下文中使用，包括但不限于，电池系统管理、操作、诊断和预知决策。这样的信息可被用于改进电池性能和/或确定电池系统的状态，包括SOC和相关联的交通工具的健康状态（“SOH”）和/或里程。在某些实施例中，电池系统的SOH可以是电池系统存储和输送电能的能力的定性测量量，而电池系统的SOC可以是电池系统中存储的电能的测量量。精确估算电池系统的容量可进一步提供用于跟踪电池系统随它的生命周期的性能下降的度量标准（metric）。

在某些实施例中，电池系统可包括一个或多个阳极和阴极半电池单元（half-cell）。随着能量充电到电池和/或从电池放电，每个半电池单元的电化学属性可呈现唯一的和/或可重复的行为，该行为在越过阳极和阴极半电池单元的基于动态时间的电压测量量中是可观察的。根据本文公开的实施例，通过统计地分析动态电压测量量，与某些行为相关联的转变点可以被识别。这些转变点可以与某些SOC对准和/或以其他方式相关联。当检测到转变点时，点之间的净电荷可被用于估算电池的容量。

根据本文公开的实施例，可以由电池系统端子电压测量量计算电荷的总累积和数据偏度的测量量（例如，实时数据偏度）。在某些实施例中，数据偏度可代表多少数据在端子电压测量数据的平均值的左侧和/或右侧的测量量。端子电压测量量的数据偏度中的斜率的改变可以与阴极和阳极半电池单元相关联的转变点对准。这些转变点可以与由所述电池系统的测试和/或表征确定的已知SOC相关联。使用检测的转变和累积电荷的指示，可计算电池系统的估算容量。

图1阐明了根据本文公开的实施例的用于估算交通工具100中的电池系统102的容量的示例性系统。交通工具100可以是机动车辆、海上交通工具、飞行器和/或任何其他类型的交通工具，且可包括内燃发动机（“ICE”）动力传动系统、电动马达动力传动系统、混合动力的发动机动力传动系统、FC动力传动系统和/或适于结合本文公开的系统和方法的任何其它类型的动力传动系统。交通工具100可包括电池系统102，电池系统102在某些实施例中可以是HV电池系统。HV电池系统可以被用于为电力动力传动系统部件（例如，如在电力、混合动力或者FC供能系统中的那些）供能。在进一步的实施例中，电池系统102可以是低电压电池（例如，12V的铅酸汽车电池），且可被配置为供应电能给交通工具100的各种系统，包括例如交通工具启动器系统（例如，启动器马达）、照明系统、点火系统等。

电池系统102可包括电池控制系统104。电池控制系统104可被配置为监测和控制电池系统102的某些操作。例如，电池控制系统104可被配置为监测和控制电池系统102的充电和放电操作。在某些实施例中，电池控制系统104可以与本文公开的方法结合使用，以估算电池系统的容量和/或确定电池系统的状态（例如，电池系统的SOC和/或SOH）。在某些实施例中，电池控制系统104可以与一个或多个传感器106（例如，电压传感器、电流传感器和/或类似传感器，等）和/或被配置为使得电池控制系统104监测和控制电池系统102的操作的其它系统通信联接。例如，传感器106可以为电池控制系统104提供信息，该信息被用于估算容量、SOC和/或SOH，估算电阻，测量电流，和/或测量电池系统102和/或它的构成部件的电压。

电池控制系统104可进一步被配置为提供信息至交通工具100中所包括的其它系统和/或从交通工具100中所包括的其它系统接收信息。例如，电池控制系统104可与内部交通工具计算机系统108和/或外部计算机系统110通信联接（例如，经无线电通信系统等）。在某些实施例中，电池控制系统104可以被配置为至少部分地将与电池系统102有关的信息（例如，传感器106测量的和/或控制系统104确定的信息）提供至交通工具100、交通工具计算机系统108和/或外部计算机系统110的用户。这样的信息可包括例如电池容量、SOC和/或SOH信息、电池操作时间信息、电池操作温度信息和/或与电池系统102有关的任何其它信息。

电池系统102可包括一个或多个电池堆112，电池堆112的大小适合为交通工具100提供电功率。每个电池堆112可包括一个或多个子部（subdivision）114（例如，电池单元）。子部114可包括子堆，每个子堆可包括利用任何合适的电池技术或者其组合的一个或多个电池的电池单元。合适的电池技术可包括，例如，铅酸、镍金属氢化物（“NiMH”）、锂离子（“Li-Ion”）、锂离子聚合物（“Li-Ion polymer”）、锂空气（“lithium-air”）、镍镉（“NiCad”）、包括吸附玻璃毡垫（“AGM”）的阀控铅酸（“VRLA”）、镍锌（“NiZn”）、熔盐（例如，ZEBRA电池）、镍锰钴（“NMC”）、磷酸铁锂（“LFP”）、锂锰氧化物（“LMO”）和/或其它合适的电池技术和/或其组合。在某些实施例中，本文公开的系统和方法可以与采用混合阴极化学（例如，NMC/LFT混合阴极电池系统等）来估算电池系统102的容量结合使用。

每个子部114可以与传感器106相关联，传感器106被配置为测量与每个电池子部114相关联的一个或多个电参数（例如，电压、电流、阻抗、SOC等）。虽然图1阐明了与每个电池子部114相关联的单独的传感器106，在一些实施例中，也可以使用被配置为测量与多个子部114相关联的各种电参数的传感器。

传感器106测量的电参数可以被提供至电池控制系统104和/或一个或多个其它系统。使用该电参数，电池控制系统104和/或任何其它合适的系统可调整电池系统102的操作（例如，充电操作、放电操作、平衡操作等）。在某些实施例中，一个或多个电参数可以被电池控制系统104和/或一个或多个传感器106提供至交通工具的计算机系统108和/或外部计算机系统110。基于某些测量的电参数，电池控制系统104、交通工具的计算机系统108和/或任何其它合适的系统可使用本文公开的方法估算电池系统102和/或任何它的构成子部114的容量和/或状态。

图2阐明了根据本文公开的实施例的显示在驾驶条件期间电池堆的示例性测量的端子电压随时间、以及测量的端子电压的相关联的偏度随时间的图表200、202。图表200示出了在驾驶条件（例如，高速公路驾驶条件或周期）期间电池堆的示例性测量的端子电压206随时间204的图表。图表202示出了图表200中测量的端子电压的相关联的偏度208随时间204的图表。

偏度可包括提供多少数据在平均值的左侧和/或右侧的测量量的数据的统计矩（statistical moment）。在某些实施例中，特殊组的数据（例如，测量的端子电压数据）的偏度可以根据下式来表示：

        方程式1

其中γ是该特殊组的数据的偏度，μ是该组数据的平均值，σ是该组数据的标准偏差，X是电池堆端子电压，以及E[…]是期望函数。将会明白，一组数据的偏度可以用与所公开的实施例结合的各种其他方式来表示。

与交通工具的电池堆的驾驶条件相关联的数据（例如，表征数据）可指示所测量的端子电压的最小值/最大值的范围（spread）会随着电池堆的SOC降低而变宽。这种变化可影响测量的电压的偏度。偏度行为和/或相关联的拐点的变化（在图2中由210-214指示）可以与在此处电池堆转变到不同的化学电压行为区域（例如，在混合LFP和/或NMC电池中，电压行为由LFP支配且/或电压行为由NMC支配）的点相关联。根据本文公开的实施例，拐点210-214可被用来估算相关联的电池堆的容量。在某些实施例中，这样的拐点贯穿电池堆的SOC和/或电池堆的温度是连续的。在一些实施例中，本文公开的系统和/或方法可利用与特定的SOC/OCV关系相独立的技术，其可随着时间漂移。

图3阐明了根据本文公开的实施例的显示在充电条件期间电池堆的测量的端子电压的示例性偏度302作为堆的SOC 304的函数的图表300。在某些实施例中，图表300所示的堆的SOC 304可以是相关联的电池堆的总SOC容量的百分比的指示。图表300的偏度曲线阐明了使用电池堆端子电压测量获得的示例性偏度信息，在电池堆在多个操作温度（例如，-20℃、 0℃和/或20℃等）充电期间执行电池堆端子电压测量。如图所示，图表300的偏度曲线可呈现电压偏度拐点306，而不管操作温度如何。这样的拐点306和相关联的SOC 304可以与估算相关联的电池堆的容量结合使用。

图4阐明了根据本文公开的实施例的显示在充电条件期间电池堆的测量的端子电压的偏度随时间（即，dγ/dt）的示例性变化402作为堆的SOC 404的函数的图表。在某些实施例中，图表400所示的堆的SOC 404可以是相关联的电池堆的总SOC容量的百分比的指示。图表400的偏度随时间曲线中阐明的变化可以与使用电池堆端子电压测量获得的示例性的偏度信息相关联，在电池堆在多个操作温度（例如，-20℃、0℃、20℃等）处充电期间执行电池堆端子电压测量。

如所阐明的，偏度随时间曲线中的变化可以穿过406处的零点，该零点与图3中的图表300结合阐明的曲线的拐点306相关联。如以下将更详细地讨论的，点406处的堆的SOC 404可以与充电期间提供给电池堆（例如，以Ah等测量）的已知电荷量结合使用来确定充电终止处的容量。

图5阐明了根据本文公开的实施例的显示在驾驶条件期间电池堆的测量的端子电压的示例性偏度502作为堆的SOC 504的函数的图表500。图表500所示的堆的SOC 504可以是相关联的电池堆的总SOC容量的百分比的指示。图表500的偏度曲线阐明了使用电池堆端子电压测量获得的示例性偏度信息，在电池堆在多个操作温度（例如，-10℃、0℃、10℃、20℃和/或30℃等）操作的驾驶操作期间执行电池堆端子电压测量。

如所阐明的，图表500的偏度曲线可呈现电压偏度拐点506，而不管操作温度如何。这样的拐点506和相关联的SOC 504可以与估算相关联的电池堆的容量结合使用。图表500的偏度曲线可进一步呈现在操作温度上变化的峰值508。在一些实施例中。这些峰值508可以与混合化学电池堆的特殊组分的活化相关联。例如，在混合NMC/LFP化学电池堆中，峰值508可以与电池堆内的LFP活化相关联。

图6阐明了根据本文公开的实施例的显示在驾驶条件期间电池堆的测量的端子电压的偏度随时间的示例性变化602作为堆的SOC 608的函数的图表。在某些实施例中，图表600所示的堆的SOC 604可以是相关联的电池堆的总SOC容量的百分比的指示。图表600的偏度曲线阐明了使用电池堆端子电压测量获得的示例性偏度信息，在电池堆在多个操作温度（例如，-10℃、0℃、10℃、20℃和/或30℃等）操作的驾驶操作期间执行电池堆端子电压测量。

如所阐明的，偏度随时间曲线中的变化可以穿过608处的零点，该零点与图5中的图表500结合阐明的曲线的拐点506相关联。图表600的偏度随时间曲线中的变化可进一步呈现穿过608处的零点，该零点与图5中的图表500中所阐明的在操作温度上变化（例如，由于电池堆内的LFP活化）的峰值508相关联。

图7阐明了根据本文公开的实施例的用于估算电池堆的容量的示例性方法700的流程图。在某些实施例中，方法700可用于估算电池堆的容量和/或状态（例如，SOC和/或SOH）。在702，方法700可以开始。在704，可以确定与电池堆相关联的控制系统（例如，交通工具集成或接口控制模块（“VICM”）、电池管理系统（“BMS”等））是否被唤醒和/或以其他方式处于启动或唤醒状态。如果否，则方法700可循环直至控制系统处于启动或唤醒状态。如果控制系统处于启动或唤醒状态，则该方法可以推进至706。

在706，可确定电池系统的接触器（例如，高电压接触器）是否闭合。如果接触器闭合，方法可推进至708。否则，方法700可循环直至接触器闭合。

在708，可做出确定，电池堆是否电力充沛（rested）。如果电池堆电力充沛，方法700推进至714。如果否，方法700可推进至710，其中做出确定，是否已经满足某些延续标准（例如，电池堆是否已经休眠小于某些阈值时间段）。在某些实施例中，延续标准可包括与电池组相关联的交通工具被关闭之后的时间量。如果足够短，方法700可推进以计算从它在上次驾驶/充电中关停（left off）处的偏度；否则本周期的计算可以中止，并且不再被尝试，直至下一个周期。如果延续标准没有被满足，方法700可推进至712，其中可开始等待控制系统改变到非启动或者睡眠状态。712之后，方法700可循环回到704中的确定步骤。

在某些实施例中，步骤702-712可包括在电池堆被使用（例如，与驾驶操作结合使用，充电，等）之前、当与电池堆相关联的交通工具被开启时可进行检查。例如，不会从电池堆中抽取能量直至相关联的公共汽车接触器闭合（例如，将电池堆连接到电动马达和/或充电设备）。因此，偏度确定可不被执行，直至电流开始被充电到电池堆和/或从电池堆放电（例如，在接触器闭合后）。

如果与电池堆相关联的交通工具已经有一段时间没有被操作，电池堆可能是电力充沛的。在某些实施例中，电力充沛的电池堆可以与任何设立的极化相关联，该极化在电压测量中从正达到平衡状态的电池堆是明显的。极化可发生在电池堆的充电和/或放电操作期间，可以是随时间改变的且/或很难在特殊的时间进行测量。因此，确定电池堆已经电力充沛可帮助确保本文公开的系统和方法不会被电池堆中的不确定的极化水平显著影响。

如果在710中已经满足了延续标准，则方法可推进至714。在714，可计算测量的电池堆端子电压信息的偏度（即，γ）。基于所计算的偏度，在716中可计算偏度的变化率（即，dγ/dt）。接下来方法700可推进至718。

在718，可确定电池堆是否处于充电条件（例如，插入充电条件）。如果否，则在722，可计算偏度的变化率的方差（variance）。在726，可确定所计算的方差是否低于某些阈值。在某些实施例中，可通过模拟驾驶周期和选择使得能够计算电池堆的精确容量的方差，来确定阈值。如果方差低于阈值，则方法700可推进至728。否则，方法700可循环直至所计算的方差低于阈值。

在728，可确定偏度的变化率的斜率是否为正。如果斜率为正（指示可以与估算电池堆的容量结合使用的偏度拐点），则方法700可推进至736。如果否，则方法700可循环直至斜率被确定为正。

在736，可确定、跟踪和/或以其他方式测量从电池堆放电的净电荷量。在738，可确定偏度的变化率的斜率是否转变为负。如果斜率为正，则方法700可循环直至斜率被确定为负，从而继续确定从电池堆放电的净电荷量。如果斜率转变为负（指示可以与估算电池堆的容量结合使用的偏度拐点），则方法可推进至734。在734，可基于与在728和738识别的拐点相关联的SOC、以及在736确定的净电荷量，使用本文公开的方法来估算电池堆的容量。

如果在718的确定指示电池堆处于充电条件，则方法700可推进至720。在720，可确定电池堆的测量的起始端子电压是否低于某些阈值。如果是，则方法可推进至724。如果否，则方法可回到712。

在724，可确定偏度的变化率的斜率是否为正。如果斜率为正（指示可以与估算电池堆的容量结合使用的偏度拐点），则方法700可推进至730。如果否，则方法700可循环直至斜率被确定为正。

在730，可确定、跟踪和/或以其他方式测量提供给电池堆的净电荷量。在732，可以确定电池堆充电周期是否完成。如果否，则直至充电周期完成，作为充电操作的一部分，方法700继续确定提供给电池堆的净电荷量。如果完成，则方法700可推进至734。在734，可基于与724中识别的拐点相关联的SOC和在730中确定的净电荷量，使用本文公开的方法来估算电池堆的容量。

图8阐明了图表800-804，其显示根据本文公开的实施例的电池堆的示例性的测量的端子电压808随时间806的图表（即，图表800）、测量的端子电压的示例性偏度810随时间806的图表（即，图表802）、以及测量的端子电压的偏度的示例性变化率812随时间806的图表（即，图表806）。在某些实施例中，图表800-804可以与相关联的电池堆的充电操作期间的示例性的端子电压测量相关联。

如图表800所阐明的，随着电池堆充电，它的测量端子电压808可增加。参照与图7结合阐明的方法，可确定（即，图7中的720）电压（例如，点814处的电压）是否低于某些阈值，这可指示电池开始完全的再充电周期（full recharge cycle）。

随着电池充电，测量的端子电压的偏度中的拐点可被识别，该拐点发生在图表800中的测量的端子电压曲线的点816处。基于将测量的端子电压与电池堆的SOC相关联的表征信息，与点816处的电压对应的SOC（例如，总SOC的百分比）可以被识别。在点818，图表800中的测量的端子电压曲线可指示电池堆被充电。可使用各种信息来估算电池堆的容量，该信息包括在充电操作期间（例如，从点814充电至点818）提供给电池堆的电荷的量（使用测量的充电电流计算）、从充电操作的起始至被识别的偏度拐点（例如，介于点814和816之间）和/或终止充电操作至被识别的偏度拐点（例如，介于点816和818之间）提供给电池堆的电荷量、和/或与各个点（例如814、816和818）和相关联的净电荷量相关联的SOC。在某些实施例中，可以在充电操作期间使用在充电周期期间提供给电池堆的总电荷量、从被识别的测量的电压的偏度拐点至充电终止水平（例如，对应于100%SOC的水平）提供给电池堆的电荷量、以及与被识别的拐点相关联的SOC，根据下式计算估算的电池堆的容量：

           方程式2

将会明白，估算的电池堆的容量可以用与所公开的实施例结合的各种其它方式表示。例如，在以些实施例中（例如，在驾驶和/或电池堆放电条件期间），在计算电池堆的估算容量时，所公开的系统和方法可以利用在被识别的电压偏度拐点和与拐点相关联的SOC之间从电池堆放电的净电荷量。类似地，将会明白，方程式2可以被适当地修改，以结合所确定的电池堆的估算容量与其它充电端子水平（例如，70%的SOC水平等）一起使用。

作为实例，电池堆在从初始充电点到充电终止点的充电操作期间可接收85.2921 Ah的电荷。在充电期间，测量的端子电压的偏度的拐点可以被识别。被识别的拐点处的电压可以与电池系统的特殊SOC（例如，从端子电压/SOC表征数据和/或曲线等确定的）相关联。例如拐点可以与电池堆的57%的总SOC相关联。电池堆在充电操作期间可以被提供47.4312 Ah的电荷，以达到与被识别的拐点相关联的电压。根据本文公开的实施例，在以上的实例中，电池堆的估算容量可以被计算为88.0486 Ah。

图9阐明了用于实施本文公开的系统和方法的某些实施例的示例性系统。在某些实施例中，计算机系统900可以是个人计算机系统、服务器计算机系统、机载交通工具计算机、电池控制系统和/或适于实施所公开的系统和方法的任何其它类型的系统。在进一步的实施例中，计算机系统900可以是任何便携式电子计算机系统或者电子设备，包括例如笔记本电脑、智能手机和/或平板电脑。

如所阐明的，计算机系统900可包括，除了其它以外，一个或多个处理器902、随机存取存储器（“RAM”）904、通信接口906、用户接口908以及非暂时性计算机可读存储介质910。处理器902、RAM 904、通信接口906、用户接口908以及计算机可读存储介质910通过共用数据总线912彼此通信联接。在某些实施例中，计算机系统900的各种部件可使用硬件、软件、固件和/或其任何组合来实施。

用户接口908可包括允许用户与计算机系统900交互的任何数量的设备。例如，用户接口908可被用于向用户显示交互接口。用户接口908可以是与计算机系统900通信联接的分开的接口系统，或者替代性地，可以是集成的系统，例如膝上电脑或者其它类似设备的显示接口。在某些实施例中，用户接口908可以在触摸屏显示器上产生。用户接口908还可以包括任何数量的其它输入设备，包括例如键盘、轨迹球和/或光标设备。

通信接口906可以是能够与其它计算机系统、周边设备和/或与计算机系统900通信联接的其它设备通信的任何接口。例如，通信接口906可允许计算机系统900与其它计算机系统（例如，与外部数据库和/或因特网相关联的计算机系统）通信，以允许从这样的系统传输以及接收数据。通信接口906可包括，除了其它的之外，调制解调器、卫星数据传输系统、以太网卡和/或使得计算机系统900能够连接到数据库和网络（例如，LAN、MAN、WAN和因特网）的任何其它合适的设备。

处理器902可包括一个或多个通用处理器、专用处理器、可编程微处理器、微控制器、数字信号处理器、FPGA、其它可定制的或者可编程的处理设备和/或能够实施本文公开的系统和方法的任何其它设备或者设备的设置。

处理器902可被配置为执行存储在非暂时性计算机可读存储介质910上的计算机可读指令。计算机可读存储介质910可按需要存储其它数据或信息。在一些实施例中，计算机可读指令可包括计算机可执行的功能模块914。例如计算机可读指令可包括被配置为实施以上描述的系统和方法的全部或部分功能的一个或多个功能模块。可存储在计算机可读存储介质910上的特定的功能模块可包括被配置为执行根据本文公开的实施例的电池容量和/或状态估算方法和/或相关联的计算的模块、和/或被配置为实施本文公开的系统和方法的任何其它一个或多个模块。

本文描述的系统和方法可以独立于用于创建计算机可读指令的程序设计语言和/或在计算机系统900上操作的任何操作系统而实施。例如，计算机可读指令可以用任何合适的程序设计语言编写，其实例包括但不限于C、C++、Visual C++和/或Visual Basic、Java、Perl或任何其它合适的程序设计语言。此外，计算机可读指令和/或功能模块可以是分开的程序或者模块的集合的形式和/或更大程序中的程序模块或者程序模块的一部分的形式。计算机系统900的数据处理可以响应用户的命令、之前的处理的结果、或者由另一个处理机器作出的请求。将会明白，计算机系统900可利用任何合适的操作系统，包括例如Unix、DOS、Android、Symbian、Windows、iOS、OSX和/或Linux等。

虽然为了清楚的目的，前述已经在一些细节上进行了描述，但是很显然可以作出某些改变和修改而不脱离其原理。注意到有许多可替代的方式来实施本文描述的过程和系统两者。因此，本实施例被认为是阐述性的而不是限制性的，本发明不应限于本文给出的细节，而可能在所附的权利要求的范围和等同物内作出修改。

前述的说明书已经参照各个实施例进行了描述。但是本领域的技术人员将会明白，可以作出各种修改和改变而不脱离本公开的范围。例如，各种操作步骤以及用于执行操作步骤的部件可以根据特殊的应用或者考虑到与系统的操作相关联的任何数量的价值函数以替换的方式实施。因此，任何一个或多个步骤可以被删除、修改或者与其它步骤合并。此外，这份公开被认为是阐述性的而不是限制性的，所有这样的修改都意图被包括在其范围内。同样地，关于各个实施例的益处、其它优点和问题的解决方案已经在以上被描述。但是，益处、优点、问题的解决方案、以及可导致任何益处、优点或者解决方案发生或者变得更显著的任何要素不会被解释为关键的、必需的或者必要的特征或要素。

如本文所使用的，术语“包括”和“包含”及其任何其他的变形意图用于涵盖非排它的包含物，使得包括一列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括这些要素，还可以包括没有明确地列出的或者对这样的过程、方法、系统、物品或者装置来说固有的其他要素。并且，如本文所使用的，术语“联接的”、“联接”及其任何其它的变型意图用于涵盖物理连接、电连接、磁连接、光学连接、通信连接、功能连接和/或任何其它连接。

本领域的技术人员将会明白，可以对以上描述的实施例的细节作出各种改变而不脱离本发明的在下面的原则。因此本发明的范围应该仅由以下的权利要求来确定。

Claims (10)

1.一种用于估算电池堆的容量的方法，所述方法包括：

接收电池堆端子电压测量信息；

基于所述电池堆端子电压测量信息，计算偏度信息；

识别所述偏度信息中的第一拐点；

确定与所述第一拐点相关联的所述电池堆的第一电荷状态；

确定所述电池堆的第二电荷状态；

确定所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间的所述电池堆的净电荷差；以及

基于所述净电荷差、所述第一电荷状态以及所述第二电荷状态，确定所述电池堆的估算容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电荷状态和所述第二电荷状态包括所述电池堆的总电荷状态的百分比。

3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述电池堆的估算容量包括：以所述第一电荷状态和所述第二电荷状态的差来除所述净电荷差。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电荷状态包括与所述电池堆的充电终止水平相关联的电荷状态。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电荷状态包括与耗尽的电池堆相关联的电荷状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述净电荷差包括在充电操作期间在所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间提供到所述电池堆的电荷的量。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述净电荷差包括在放电操作期间在所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间从所述电池堆放电的电荷的量。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括：识别所述偏度信息中的第二拐点；以及

基于所述第二拐点，确定所述电池堆的所述第二电荷状态。

9.一种系统，包括：

电池堆；

电压传感器，其被配置为测量所述电池堆的端子电压；以及

电池控制电子件，其与所述电压传感器通信地联接，所述电池控制电子件被配置为：

　　从所述电压传感器接收电池堆端子电压测量信息；

　　基于所述电池堆端子电压测量信息，计算偏度信息；

　　识别所述偏度信息中的第一拐点；

　　确定与所述第一拐点相关联的所述电池堆的第一电荷状态；

　　确定所述电池堆的第二电荷状态；

　　确定所述第一电荷状态和所述第二电荷状态之间的所述电池堆的净电荷差；以及

　　基于所述净电荷差、所述第一电荷状态以及所述第二电荷状态，确定所述电池堆的估算容量。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一电荷状态和所述第二电荷状态包括所述电池堆的总电荷状态的百分比。