CN106476641A - 电动车辆或混合动力车辆的电池组电压测量 - Google Patents

电动车辆或混合动力车辆的电池组电压测量 Download PDF

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Abstract

本公开涉及电动车辆或混合动力车辆的电池组电压测量。用于测量电气化车辆(诸如，电动车辆或混合动力车辆)的电池组电压的系统和方法包括：测量单独的电池单元电压并且使用单独的测量来周期性地更新应用于电池组测量的调整或偏移，以提高电池组测量的准确度。在预定操作状况下(诸如，当电压改变或变化小时)，单独的电池单元电压测量值可被周期性地采样，并与单独的电池单元电压测量值和电池组电压比较的结果进行组合。满足一个或更多个指定状况(诸如，在先前确定的值的范围内)的电压差值的滑动窗可被用于产生所述调整或偏移。

Description

电动车辆或混合动力车辆的电池组电压测量
技术领域
本公开的多个方面涉及用于提高电气化车辆(诸如，电动车辆和混合动力车辆)的电池组电压测量的准确度的系统和方法。
背景技术
电气化车辆(诸如，电动车辆和混合动力车辆)包括电池组(也称作牵引电池或牵引电池组)和电机以推进车辆。混合动力车辆包括内燃发动机，内燃发动机可被用于对电池组进行充电和/或与电机相结合推进车辆。牵引电池组包括彼此连接的多个单独的电池单元以向车辆提供电力。电气化车辆中的电池管理系统(BMS)测量牵引电池组的电压以及单独的电池单元的电压。电池组电压经常用在车辆和电池控制的很多方面，例如，电池在线功率容量估计、电池单元平衡、电池过充电和过放电保护、发动机起动可用性确定(在混合动力车辆中)、电池寿命终止判断、漏电流测量、接触器状态确定、电池充电等。
因为牵引电池相对于辅助电池具有更高的操作电压，所以典型牵引电池组电压的测量系统能够测量数百伏特的电压。然而，所需要的电池组电压测量范围通常导致关于测量准确度的妥协，以针对大规模生产提供系统的可接受的成本和复杂度。整个操作范围的电池组电压测量的准确度可能影响用于电池和车辆的各种控制功能。具有满刻度量程和期望的准确度以提供优质的控制功能的测量系统通常导致相对昂贵的硬件解决方案。以每个单元为基础，可以看到这种额外的硬件成本。
发明内容
根据本公开的多个实施例的用于电气化车辆中的电池组电压测量的系统和方法使用电池单元电压传感器来提高电池组电压测量的准确度。电池组电压传感器偏移校正基于在特定操作状况下的相对于电池组电压测量的单独的电池单元电压测量而被确定。
在根据本公开的多个实施例中，一种车辆包括电池组和电机，所述电池组具有单独的电池单元，所述电机由所述电池组供电以推进所述车辆。所述车辆包括控制模块或控制器，所述控制模块或控制器被配置为：响应于利用电池组电压偏移的发布的电池组电压而控制电池和/或车辆，所述电池组电压偏移在电池组电压的改变、变化或频率低或小时被更新并且是基于电池组电压与单独的电池单元的电压总和之间的差的。所述车辆还可包括连接到所述电机的内燃发动机。实施例可包括控制器，所述控制器被配置为：基于对电池组电压的采样来计算dV/dt。所述控制器还可被配置为：基于多个差值来计算所述电池组电压偏移，每个差值与针对对应的周期性测量或采样的单独的电池单元的电压总和与电池组电压之间的差相对应。电池组电压可被发布以供一个或更多个车辆或电池控制器使用，其中，发布的电池组电压是基于测量的电池组电压与所述电池组电压偏移的组合的。所述控制器可存储与针对对应的周期性测量的单独的电池单元的电压总和与电池组电压之间的差相对应的差值并计算所述差值的滑动窗平均值。
根据本发明提供一种车辆，所述车辆包括：电池组，具有单独的电池单元；电机，由所述电池组供电以推进车辆；控制器，被配置为：响应于包含了电池组电压偏移的发布的电池组电压而控制所述电池组和/或车辆，所述电池组电压偏移在电池组电压变化小于阈值之后被更新并且是基于测量的电池组电压与所述单独的电池单元的电压总和之间的差的。
在一个或更多个实施例中，一种车辆处理器或控制器被配置或编程为：基于存储的差值的滑动窗平均值来更新电池组电压偏移，其中，所述存储的差值与针对对应的周期性采样或测量的单独的电池单元的电压总和与电池组电压之间的差相对应。所述控制器可丢弃超过对应的差阈值的差值，所述对应的差阈值可基于所述存储的差值的标准差来计算。所述车辆处理器或控制器可将电池组电压与单独的电池单元的电压总和之间的差所对应的一个或更多个差值存储在持久性、非暂时性存储器中，以在随后的车辆点火开关接通事件之后使用。
根据本公开的实施例还包括一种用于具有包括电池单元的电池组的车辆的控制方法，所述电池组连接到控制模块，所述控制模块被配置为执行所述方法并控制所述车辆。所述控制方法可包括：通过所述控制模块调整电压偏移，并且将所述电压偏移与测量的电池组电压组合以用于控制电池或车辆，其中，所述电压偏移是基于测量的电池组电压与测量的电池单元电压的总和之间的平均差的。所述控制方法还可包括：仅当测量的电池组电压的变化或频率小或低于关联的阈值时，调整所述电压偏移。在多个实施例中，所述控制方法包括：基于由采样时间划分的相邻的样本之间的差来计算电池组电压变化，所述计算电池组电压变化的步骤可包括计算或估计电池组电压的时间导数。在一些实施例中，所述控制方法可包括：通过所述控制模块，仅使用预定范围内的差值来计算测量的电池组电压与测量的单独的电池单元的电压总和之间的平均差，所述预定范围可以是基于被用于确定当前平均差的差值的加/减三个标准差的。所述平均差可以是基于差值的滑动窗的，每个差值在基于先前的差值的标准差的范围内。
根据本发明，提供一种用于具有包括电池单元的电池组的车辆的控制方法，所述电池组连接到处理器，所述处理器被配置为执行所述方法，所述方法包括：通过所述处理器使用基于电压偏移的发布的电池组电压来控制所述电池组，所述电压偏移利用用测量的电池组电压与测量的电池单元电压的总和之间的平均差来被调整，所述发布的电池组电压是所述电压偏移与所述测量的电池组电压的组合。
根据本发明的一个实施例，所述控制方法还包括：仅当所述测量的电池组电压的变化低于关联的阈值时，调整所述电压偏移。
根据本发明的一个实施例，所述测量的电池组电压的变化通过所述处理器基于滤波后的电池组电压被计算，所述滤波后的电池组电压表示电池组电压相对于时间的导数。
根据本发明的一个实施例，所述控制方法还包括：通过所述处理器，仅使用在预定范围内的差值来计算所述平均差。
根据本发明的一个实施例，所述预定范围是基于用于确定当前平均差的差值的加/减三个标准差的。
根据本发明的一个实施例，所述控制方法还包括：基于差值的滑动窗来计算所述平均差，每个差值在基于先前的差值的标准差的范围内。
根据本公开的其它实施例包括一种在非暂时性计算机可读存储介质中实现的计算机程序产品，所述计算机程序产品具有用于将处理器配置为控制具有电池组的车辆的指令，所述电池组具有单独的电池单元。所述计算机程序产品可包括用于执行以下操作的指令：监测测量的电池组电压的变化，当所述变化低于阈值时，根据偏移来调整所述测量的电池组电压以提高电池组电压测量的准确度，所述偏移是基于所述测量的电池组电压与单独的电池单元的电压总和之间的差的。所述计算机程序产品还可包括：用于基于所述测量的电池组电压与单独的电池单元的电压总和之间的平均差来更新所述偏移的指令，以及用于计算所述测量的电池组电压与利用样本的滑动窗的电压的总和之间的平均差值的指令，所述样本仅包括在先前确定的差值的范围内的差值。所述计算机程序产品的一个或更多个实施例可包括用于计算所述测量的电池组电压的导数以监测所述测量的电池组电压的变化的指令。
根据本发明，提供一种在非暂时性计算机可读存储介质中实现的计算机程序产品，所述计算机程序产品具有用于将处理器配置为控制具有电池组的车辆的指令，所述电池组具有单独的电池单元，所述计算机程序产品包括用于执行以下操作的指令：监测测量的电池组电压的变化；当所述变化低于阈值时，根据偏移来调整测量的电池组电压，所述偏移基于所述测量的电池组电压与单独的电池单元的电压的总和之间的差而被更新。
根据本发明的一个实施例，所述计算机程序产品还可包括用于以下操作的指令：基于所述测量的电池组电压与单独的电池单元的电压的总和之间的平均差来更新所述偏移。
根据本发明的一个实施例，所述计算机程序产品还可包括用于以下操作的指令：计算所述测量的电池组电压与使用样本的滑动窗的电压的总和之间的平均差值，所述样本仅包括在先前确定的差值的范围内的差值。
根据本发明的一个实施例，所述计算机程序产品还可包括用于以下操作的指令：计算所述测量的电池组电压的导数以监测所述测量的电池组电压的变化。
根据本公开的实施例可提供一个或更多个优点。例如，根据本公开的实施例可提高在整个电动车辆(包括混合动力车辆)所遇到的操作电压的范围内的用于各种电池和车辆控制功能的电池组电压测量或确定的准确度。可通过编程的处理器或控制器使用现有的传感器或硬件来提供提高的准确度，从而不产生额外的硬件成本。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的具有利用基于电压偏移的发布的电池组电压来控制车辆的车辆处理器或控制器的代表性电动车辆的框图；
图2是示出根据本公开的实施例的具有电池组和单独的电池单元电压传感器模块的车辆牵引电池组的代表性实施例的框图；
图3是示出根据本公开的实施例的用于确定电压偏移的牵引电池组的代表性电池单元监测IC的功能的框图；
图4是示出根据本公开的实施例的包括更新电池组电压偏移的用于控制电动车辆的系统或方法的操作的框图。
具体实施方式
根据需要，在此公开具体实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅代表要求保护的主题，并且可采用各种和可替代形式来实现。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征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变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
本公开的实施例总体上提供了多个电路或其它电子装置。当提及所述电路和其它电子装置以及由它们中的每个提供的功能时，都不意在限于仅涵盖在此示出和描述的内容。虽然特定标号可被分配给公开的各种电路或其它电子装置，但是这样的标号不意在限制所述电路和其它电子装置的操作范围。可基于所期望的特定类型的电实现方式，按照任何方式将所述电路和其它电子装置彼此组合和/或分离。应该认识到，在此公开的任何电路或其它电子装置可包括任意数量的微处理器、集成电路、非暂时性存储装置(例如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或上述项的其它适当变型)和软件，它们彼此协作以执行在此公开的操作。此外，任意一个或更多个电子装置可被配置为执行在非暂时性计算机可读存储介质中实现的计算机程序，其中，所述计算机程序包括用于对计算机或控制器进行编程以执行公开的任意数量的功能的指令。
图1是根据本公开的实施例的具有车辆处理器或控制器的代表性电动车辆的框图，其中，所述车辆处理器或控制器利用基于电压偏移的发布的电池组电压来控制车辆。尽管在该代表性实施例中示出了具有内燃发动机的插电式混合动力车辆，但是本领域普通技术人员将理解的是所公开的实施例还可在传统的混合动力车辆、电动车辆或具有电池组(具有被用于在至少一些操作状况下推进车辆的单独的电池单元)的任何其它类型的车辆中实施。
插电式混合动力电动车辆12可包括机械地连接到混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14能够作为马达或发电机运转。对于混合动力车辆，传动装置16机械地连接到内燃发动机18。传动装置16还机械地连接到驱动轴20，驱动轴20机械地连接到车轮22。无论发动机18是否运转，电机14都可提供推进和减速能力。电机14还用作发电机，并且可通过回收在摩擦制动系统中通常作为热损失掉的能量来提供燃料经济效益。通过允许发动机18以更高效的速度运转并允许混合动力电动车辆12在特定状况下以发动机18关闭的电动模式运转，电机14还可减少车辆排放。利用不包括内燃发动机18的电动车辆可获得类似的优点。
牵引电池或牵引电池组24将可由电机14使用的能量储存在连接到一起的多个单独的电池单元中。车辆电池组24通常提供高电压DC输出，但是电压和电流可根据特定操作状况和负载而变化。牵引电池组24电连接到一个或更多个电力电子模块。一个或更多个接触器(未示出)可在断开时使牵引电池组24与其它组件隔离，并在闭合时使牵引电池组24连接到其它组件。电力电子模块26还电连接到电机14，并且在牵引电池组24和电机14之间提供双向传输能量的能力。例如，典型的牵引电池组24可提供DC电压，而电机14可能需要三相AC电流来运转。电力电子模块26可将DC电压转换为电机14所需要的三相AC电流。在再生模式下，电力电子模块26可将来自用作发电机的电机14的三相AC电流转换为牵引电池组24所需要的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆(BEV)，在纯电动车辆中，混合动力传动装置16可以是连接到电机14的齿轮箱，并且如前所述发动机18可被省略。
牵引电池组24除了提供用于推进的能量之外，还可为其它车辆电力系统提供能量。典型的系统可包括DC/DC转换器模块28，DC/DC转换器模块28将牵引电池组24的高电压DC输出转换为与其它车辆负载相兼容的低电压DC供电。其它高电压负载(诸如，压缩机和电动车厢或组件加热器)可不使用DC/DC转换器模块28而直接连接到高电压。低电压系统可电连接到辅助电池30(例如，12V、24V或48V电池)。
本公开的实施例可包括诸如车辆12的车辆，所述车辆可以是混合动力车辆或增程式混合动力车辆、或者电动车辆或插电式混合动力车辆，在插电式混合动力车辆中可通过外部电源36对牵引电池组24进行再充电。外部电源36可以是到连接到电网的电插座的连接。外部电源36可电连接到电动车辆供电设备(EVSE)38。EVSE 38可提供用于对电源36和车辆12之间的能量传输进行调节和管理的电路和控制。外部电源36可向EVSE 38提供DC电力或AC电力。EVSE 38可具有用于插入到车辆12的充电端口34的充电连接器40。充电端口34可以是被构造为将电力从EVSE 38传输到车辆12的任何类型的端口。充电端口34可电连接到充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可对从EVSE 38供应的电力进行调节，以向牵引电池24提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38进行接口连接，以协调对车辆12的电力传输。EVSE连接器40可具有与充电端口34的对应凹入紧密配合的插脚。可选地，被描述为电连接的各种组件可使用无线感应耦合来传输电力。
图1中示出的各种组件可具有一个或更多个关联的控制器，以控制和监测组件的操作。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由离散导体进行通信。如下面更详细地描述的，各种操作参数或变量可使用CAN或其它导体来被广播或发布以供其它车辆控制模块或子模块使用以控制车辆或车辆组件(诸如，牵引电池组24)。一个或更多个控制器可以以独立的方式进行操作，而不与一个或更多个其它控制器进行通信。如参照图2至图4更详细地描述的，控制器中的一个可由电池能量控制模块(BECM)46来实现以控制各种充电和放电功能、电池单元电荷平衡、电池组电压测量、单独的电池单元电压测量、电池过充电保护、电池过放电保护、电池寿命终止确定等。在一个实施例中，BECM 46被配置为：基于测量的电池组电压与测量的电池单元电压的总和之间的平均差来调节电压偏移，将电压偏移与测量的电池组电压组合，并且发布组合后的电压值以用于控制车辆。BECM 46可设置在牵引电池组24内，并且可与各种类型的非暂时性计算机可读存储介质(包括持久性存储装置和临时存储装置)进行通信，所述非暂时性计算机可读存储介质用于存储电池电压测量值以及相关的统计值，所述统计值可包括平均值、标准差和关联的阈值等。
车辆牵引电池组可使用各种物理布置或架构以及各种化学配方构成。典型的电池组化学成分包括铅酸、镍金属氢化物(NIMH)或锂离子。图2示出了由多个单独的电池单元42简单串联配置而成的典型的牵引电池组24。然而，其它的电池组可由以串联、并联或它们的某种组合形式连接的任意数量的单独的电池单元组成。如前所述，典型的系统可具有监测和控制牵引电池组24的各种功能的一个或更多个控制器(诸如，BECM 46和低电压主微处理器(LV Master Micro)47)。BECM 46、低电压主微处理器47和/或其它控制器或者控制模块可监测多个电池组的体特性(bulk characteristic)(诸如，电池组电流48、电池组电压52和电池组温度54)以及与单独的电池单元42关联的特性。如前所述，每个控制器或控制模块可具有非易失性存储器使得数据可在控制器处于关闭状况时被保存以在随后的点火开关接通事件之后使用。类似地，控制器可包括集成的非暂时性计算机可读存储器，所述集成的非暂时性计算机可读存储器包括用于对控制器或关联的处理器进行编程以控制电池组24和/或车辆12的指令，所述指令包括用于基于电池组电压测量52来监测测量的电池组电压变化的指令以及用于以下处理的指令：如参照图4更详细地描述的，当电池组电压改变或变化低于阈值时，根据偏移调整测量的电池组电压，所述偏移是基于单独的电池单元42的电压总和与测量的电池组电压之间的差的。
在多个实施例中，BECM 46以不同的采样率测量电池组电压和电池单元电压。电池组电压可比单独的电池单元电压被测量得更快或更频繁。由于采样率等的不同，电池组电压测量和单独的电池单元(或电池单元的组)的电压测量可具有不同的滤波器设计(硬件滤波器和数字滤波器两者)。然而，对于低频分量，尤其是电压的DC分量，这两种滤波器的输出值是彼此非常接近的。
例如，BECM 46可包括硬件和/或软件以控制各种电池功能(诸如，电池单元电荷平衡、电池热调节、单独的电池单元电压测量和电池组电压测量)。如本领域普通技术人员通常所理解的，电荷平衡对于一些电池化学成分而言可能比对于其它电池化学成分而言更重要，但是电荷平衡被执行以通过对充电超过期望的阈值水平的电池单元进行放电以及对具有低于期望的阈值水平的电荷的电池单元进行充电来平衡每个电池单元的单独的电荷。在很多应用中，电池单元电压传感器比电池组电压传感器具有更高的精度。本公开认识到N个电池单元的电池单元电压传感器误差的总和可显著小于相对昂贵的电池组电压传感器的误差。因此，根据本公开的多个实施例，当电池组电压改变或变化小时，测量的电池单元电压的总和是电池组电压的更好的指示。
BECM 46除了监测电池组的体特性以外，还可监测和/或控制电池单元水平的特性(诸如，可在电荷平衡期间使用的和/或被用于确定在此描述的发布的电池组电压的单独的或成组的电池单元电压)。例如，可测量每个电池单元的端电压、电流和温度。由该实施例中的BECM 46实现的电池控制器可包括电压监测电路或传感器模块44，以测量电池组24的N个电池单元42中的每个端子上的电压。如参照图4更详细地描述的，在一个实施例中，BECM 46被配置为：响应于利用电池组电压偏移的发布的电池组电压而控制车辆，所述电池组电压偏移在滤波后的电池组电压低于阈值时被更新，且基于电池组电压与单独的电池单元的电压总和之间的差。滤波后的电池组电压可被用于测量电池组电压经过预定时间段的改变或变化。
现在参照图3，示出了具有与一个或更多个单独的电池单元42关联的传感器模块44的代表性电池组24的框图，其中，传感器模块44被用于确定和/或发布电池组电压以用于各种电池控制或车辆控制。电池组24包括多个电池单元42。尽管只示出了三个连接到单个电池单元监测IC的电池单元，但是本领域普通技术人员将理解的是，牵引电池组通常包括数十个或数百个电池单元，所述数十个或数百个电池单元可布置成电池单元的一个或更多个组、堆(brick)或块，每个组、堆或块具有关联的电池单元监测IC或传感器模块44(如在图2中示出的)。同样地，尽管电池单元42被示出为串联连接的单独的电池单元82且具有电压感测引线84和86以及电荷平衡开关连接88，但是可根据特定应用和实施方式提供其它布置。因此，如在此描述的基于由电池控制器或车辆控制器计算的偏移的电池组电压确定可通过单独的电池单元82的各种其它类型的布置或分组来实现，或应用于单独的电池单元82的各种其它类型的布置或分组。
如前所述，BECM 46或者一个或更多个类似的控制器可位于电池组24内。可选地，BECM 46可位于电池组24之外，但是控制例如设置在电池组24内的一个或更多个电路装置90(诸如，电荷平衡电阻器或正温度系数装置)。每个电池单元82可包括关联的电池单元电压感测引线86和电荷平衡开关88，所述关联的电池单元电压感测引线86和电荷平衡开关88由通过电池单元监测集成电路(IC)96内的硬件和/或软件控制逻辑激活的晶体管或类似的装置来实现。电池单元监测IC 96测量单独的电池单元电压、向BECM 46内的控制逻辑报告电池单元电压并且周期性地执行电池单元平衡和/或热调节。如参照图4更详细地描述的，BECM 46可使用单独的电池单元电压的测量来确定电池组电压偏移，以提高整个操作范围的电池组电压测量的准确度。
现在参照图4，示出了示出根据本公开的实施例的包括更新电池组电压偏移的用于控制电动车辆的系统或方法的操作的框图。关于在此描述的处理、系统、方法、启发法等，应该理解的是，尽管这样的处理等的步骤可被描述为按照有序序列发生，但是可按照与在此描述的顺序不同的顺序完成所描述的步骤来执行这样的处理。还应该理解的是，在与本公开的教导保持一致且被所要求保护的主题涵盖的同时，可同时执行特定步骤、可添加其它步骤或者可省略在此描述的特定步骤。换句话说，方法或处理的描述出于示出特定实施例的目的而被提供，并且应该被理解为代表很多变型中的一个且不仅限于示出或描述的变型。
如在102示出的，各种电池和/或车辆状况可被监测以识别适于更新电池组电压偏移的操作状况，所述电池组电压偏移是基于取决于特定应用和实施方式的单独的电池单元的电压和/或电池单元的组或块的电压的。在图4中示出的代表性实施例中，在102监测进入条件的步骤可包括：在104测量电池组电压和使用BECM或其它车辆控制器或控制模块计算一个或更多个关联的统计值(诸如在106表示的电压的时间导数)。在一个实施例中，电池组电压改变或变化通过计算相对于时间的导数而被确定或表示。下面的萨维兹凯—戈雷(Savitzky-Golay)滤波器可被用作BECM软件内的数字滤波器，以估计或确定电池组电压相对于时间的导数：
其中：h是采样周期；k是对应的电压测量值或样本的时间索引；v是电池组电压测量值；dv/dt是电压的时间导数。
如由框108表示的，一个或更多个进入条件可与相应的标准或阈值进行比较。在时域内，低频电压变化将具有小的时间导数。如果经过了一段时间的电压变化低于相应的阈值，则框108的结果为“是”，“是”指示条件对于更新电池组电压偏移是可接受的。在一个实施例中，框108表示用于根据下面的逻辑操作设置或清除标记(称作OFFSET_CORRECT_ENABLE)的控制逻辑或软件：
其中：ε是与用于如框110表示的启用电池组电压偏移调整的关联的电压变化阈值或进入条件标准对应的小的正预定校准值。
如框112表示的，单独的电池单元或单独的电池单元的组/块的电压由相应的传感器周期性地测量或采样。如框114表示的，控制器随后计算单独的电池单元(或块)的电压测量值的总和与电池组电压测量值之间的差。在一个实施例中，在每个电池单元电压测量时间点k处，新的电压差VOLTAGE_DIFF的值根据以下逻辑被计算：
其中，CELLvi(k)是在时间点k处的电池单元(或块)i的电压测量值；PACKv(k)是在时间点k处的电池组电压测量值；M是电池组中单独的电池单元(或块)的总数。
如图4的框116示出的，电压差值与一个或更多个阈值进行比较以确定每个差值是否在适当的校准范围内。在一个实施例中，所述范围被设定为先前确定的差值的+/-3σ(标准差)。在一个实施例中，在时间点索引k处，如果新的电压差VOLTAGE_DIFF(k)是可用的，则滑动窗中的n个电压差样本根据以下通常由框118表示的逻辑来更新。
以上由框116和118表示的逻辑可被用于在新的测量值在最后更新的电压差的移动平均值(running average)的预定范围(该示例中为6σ)内的情况下通过向滑动窗测量值仅添加新的测量值来过滤掉异常或有噪声的测量值。否则，样本将被忽略或丢弃，并且将不用在电池组电压传感器的偏移更新中。逻辑通过排除任何异常大的电压差来提供更可靠的计算，所述任何异常大的电压差可能由测量噪声、瞬态状况或来自电池组电压偏移计算的其它异常现象所导致。
如框118表示的，各种统计值可使用满足由框116表示的纳入标准的预定数量的样本来计算。实施例可包括被用于计算电压差VOLTAGE_DIFF(k)的n个样本的统计值的、大小为n的滑动窗或移动窗。每个时间点k处的电压差的n个样本的移动平均值可如下被计算为VOLTAGE_DIFF_AVG：
其中，VOLTAGE_DIFFi(k)是时间点k处滑动窗中的第i个电压差样本。类似地，框118可包括根据下列等式计算由VOLTAGE_DIFF_DEV表示的时间点k处的电压差的n个样本的移动标准差：
如框120表示的，电池组电压偏移随后可基于测量的电池组电压与单独的电池单元的电压总和之间的平均差而被更新或调整。在一个实施例中，电池组电压传感器偏移VOLTAGE_OFFSET根据下列等式被更新：
VOLTAGE_OFFSET(k)＝VOLTAGE_DIFF_AVG(k) (5)
如框122表示的，电池组电压偏移随后与测量的电池组电压组合，并且如框124表示的，作为结果的参数被发布或广播以如框126表示地供各种电池和/或车辆控制功能或模块使用。发布的电池组电压可被用在各种电池组控制功能和/或车辆控制功能中。例如，发布的电池组电压可被用于电池在线功率容量估计、电池单元平衡、电池过充电和过放电保护、发动机启动可用性确定(在混合动力车辆中)、电池寿命终止判断、电流泄漏测量、接触器状态确定和电池充电等。
在一个实施例中，电池组电压根据下列等式被发布以用于电池控制用途：
PACK_VOLTAGE_PUBLISHED(k)＝PACKv(k)+VOLTAGE_OFFSET(k) (6)
本领域普通技术人员可认识到与等式(3)和等式(4)的计算类似的计算需要滑动窗中的n个样本被保存在非易失性或持久性存储器中以在随后的电力循环或点火开关接通、点火开关断开循环中用于计算。尽管持久性存储器适合于很多应用，但是持久性存储器可使用如下的移动平均值和标准差计算的近似或估计来进行保存：
针对由等式(7)和等式(8)表示的近似方法，只有两个变量VOLTAGE_DIFF_AVG(k-1)和VOLTAGE_DIFF_DEV(k-1)需要在电力循环期间被保存在非易失性存储器中以用于计算。
如上所述，根据本公开的实施例可使用单独的电池单元或者电池单元的组/块的电压测量，来提高在整个电动车辆(包括混合动力车辆)所遇到的操作电压范围内的用于各种电池和车辆控制功能的电池组电压测量或确定的准确度。可通过编程的处理器或控制器使用现有的传感器和硬件来提供提高的准确度，从而不产生额外的硬件成本。
尽管上面描述了代表性实施例，但并不意在这些实施例描述了在本公开或所要求保护的主题的范围内的所有可行的实施例。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，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种改变。此外，虽然未明确描述或示出特定组合，但是各个实施例的特征可被组合以形成进一步的实施例。在一个或更多个期望的特性方面，各个实施例可能已被描述为提供优点或者优于其它实施例或现有技术的实施方式。然而，如本领域普通技术人员认识到的，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，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、安全性、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。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的实施方式的实施例并不在本公开或权利要求的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (10)

1.一种车辆，包括：
电池组，具有单独的电池单元；
电机，由所述电池组供电以推进车辆；
控制器，被配置为：响应于包含了电池组电压偏移的发布的电池组电压而控制所述电池组和/或车辆，所述电池组电压偏移在电池组电压变化小于阈值之后被更新并且是基于测量的电池组电压与所述单独的电池单元的电压总和之间的差的。
2.如权利要求1所述的车辆，还包括：连接到所述电机的内燃发动机。
3.如权利要求1所述的车辆，控制器还被配置为：基于电池组电压的时间导数，计算所述电池组电压变化。
4.如权利要求1所述的车辆，控制器还被配置为：基于多个差值计算所述电池组电压偏移，每个差值与针对对应的周期性测量的所述单独的电池单元的电压总和与电池组电压之间的差相对应。
5.如权利要求1所述的车辆，控制器还被配置为：基于将测量的电池组电压与所述电池组电压偏移组合，发布电池组电压以用于控制车辆。
6.如权利要求1所述的车辆，控制器还被配置为：
存储与针对对应的周期性测量的所述单独的电池单元的电压总和与电池组电压之间的差相对应的差值；
计算所述差值的滑动窗平均值。
7.如权利要求6所述的车辆，控制器还被配置为：基于所述滑动窗平均值，更新所述电池组电压偏移。
8.如权利要求6所述的车辆，控制器还被配置为：丢弃超过对应的差阈值的差值。
9.如权利要求8所述的车辆，控制器还被配置为：基于存储的差值的标准差，计算所述对应的差阈值。
10.如权利要求1所述的车辆，控制器还被配置为：将所述测量的电池组电压与所述单独的电池单元的电压总和之间的差存储在持久性存储器中，以在随后的车辆点火开关接通事件之后使用。
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