CN107150599A - 存在电压测量不确定性情况下的电池单元荷电状态初始化 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及存在电压测量不确定性情况下的电池单元荷电状态初始化。一种车辆包括牵引电池和控制器。所述控制器被配置为检测与电池单元关联的电压测量误差。所述控制器还被配置为：响应于检测到电池单元的电压测量误差，根据储存容量在电力循环之间的平均变化来对所述电池单元的荷电状态进行初始化。

Description

存在电压测量不确定性情况下的电池单元荷电状态初始化
技术领域
本申请总体上涉及对车辆中的牵引电池的荷电状态进行估计。
背景技术
电气化车辆包括混合动力电动车辆(HEV)和电池电动车辆(BEV)。电气化车辆包括储存用于推进和其它目的的能量的牵引电池。通常使用在开发阶段定义的各种参数来操作牵引电池。随着时间推移，牵引电池的操作参数发生变化，从而导致牵引电池的性能发生变化。
发明内容
一种车辆包括电池，其中，所述电池包括多个电池单元。所述车辆还包括控制器，其中，所述控制器被配置为：响应于连续的电力循环之间的持续时间在预定范围内并且所述多个电池单元中的一个电池单元在所述持续时间期间的安培小时变化比所述多个电池单元在所述持续时间期间的平均安培小时变化小预定量，基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
一种电池管理系统包括控制器，其中，所述控制器被配置为：响应于连续的电力循环之间的持续时间大于预定持续时间并且多个电池单元中的一个电池单元在所述持续时间期间的安培小时变化比所述多个电池单元在所述持续时间期间的平均安培小时变化大预定量，基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于所述多个电池单元中的所述一个电池单元的安培小时变化处于在所述平均安培小时变化附近的预定范围内，基于在当前电力循环期间的测量的电池单元电压来输出所述一个电池单元的荷电状态。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：基于根据所述测量的电池单元电压输出荷电状态的电池单元，生成所述平均安培小时变化。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为估计所述多个电池单元的安培小时变化的标准差，并且所述预定量是基于所述多个电池单元的安培小时变化的标准差的。
根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：响应于所述安培小时变化比所述平均安培小时小另一预定量并且所述持续时间在预定范围内，基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
一种方法包括：响应于电力循环之间的持续时间在预定范围内并且多个电池单元中的一个电池单元在所述持续时间期间的安培小时变化比在所述持续时间期间的平均安培小时变化小预定量，通过控制器基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于所述安培小时变化比所述平均安培小时变化大另一预定量，通过控制器基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于所述安培小时变化处于在所述平均安培小时变化附近的由所述预定量和所述另一预定量定义的范围内，通过控制器基于与所述多个电池单元中的所述一个电池单元关联的测量的电压来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：响应于所述持续时间小于所述预定范围的最小值，通过控制器基于来自于紧接在前的电力循环的先前的荷电状态值来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
附图说明
图1是示出典型的动力传动系统和能量储存组件的混合动力车辆的示图。
图2是由多个电池单元组成并且由电池能量控制模块监测和控制的可行电池组布置的示图。
图3是描绘电池开路电压与电池荷电状态之间的可能关系的曲线图。
图4是描绘用于估计牵引电池荷电状态的可行操作序列的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种可替代形式。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本发明的代表性基础。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种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应用或实施方式。
图1描绘可被称作插电式混合动力电动车辆(PHEV)的电气化车辆112。插电式混合动力电动车辆112可包括机械地连接到混合动力传动装置116的一个或更多个电机114。电机114能够作为马达或发电机运转。另外，混合动力传动装置116机械地连接到发动机118。混合动力传动装置116还机械地连接到驱动轴120，其中，驱动轴120机械地连接到车轮122。当发动机118被开启或关闭时，电机114可提供推进和减速能力。电机114还可用作发电机，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来提供燃料经济性效益。电机114还可通过允许发动机118以更高效的转速运行并允许混合动力电动车辆112在特定条件下以发动机118关闭的电动模式运行，来减少车辆排放。电气化车辆112还可以是电池电动车辆(BEV)。在BEV构造中，可不存在发动机118。在其它构造中，电气化车辆112可以是不具备插电能力的全混合动力电动车辆(FHEV)。
牵引电池或电池组124储存能被电机114使用的能量。车辆电池组124可提供高电压直流(DC)输出。牵引电池124可电连接到一个或更多个电力电子模块126。当一个或更多个接触器142断开时，所述一个或更多个接触器142可将牵引电池124与其它组件隔离，而当一个或更多个接触器142闭合时，所述一个或更多个接触器142可将牵引电池124与其它组件连接。电力电子模块126还电连接到电机114，并且在牵引电池124和电机114之间提供双向传输能量的能力。例如，牵引电池124可提供DC电压，而电机114可使用三相交流电(AC)来运转以起作用。电力电子模块126可将DC电压转换为三相AC电流以操作电机114。在再生模式下，电力电子模块126可将来自用作发电机的电机114的三相AC电流转换为与牵引电池124兼容的DC电压。
车辆112可包括可变电压转换器(VVC)152，其中，可变电压转换器152电连接在牵引电池124和电力电子模块126之间。VVC 152可以是被配置为增大或提升由牵引电池124提供的电压的DC/DC升压转换器。通过增大该电压，可降低电流要求，从而减小电力电子模块126和电机114的接线尺寸。此外，可以以更高的效率和更低的损耗操作电机114。
牵引电池124除了提供用于推进的能量之外，还可为其它车辆电气系统提供能量。车辆112可包括DC/DC转换器模块128，其中，DC/DC转换器模块128将牵引电池124的高电压DC输出转换为与低电压车辆负载兼容的低电压DC供电。DC/DC转换器模块128的输出可电连接到辅助电池130(例如，12V电池)，以用于给辅助电池130充电。低电压系统可电连接到辅助电池130。一个或更多个电力负载146可连接到高电压总线。电力负载146可具有适时地操作和控制电力负载146的关联控制器。电力负载146的示例可以是风扇、电加热器元件和/或空气调节压缩机。
电气化车辆112可被配置为通过外部电源136对牵引电池124进行再充电。外部电源136可连接到电插座。外部电源136可电连接到充电器或电动车辆供电设备(EVSE)138。外部电源136可以是由公共电力公司提供的配电网络或电网。EVSE 138可提供电路和控制，以调节和管理在电源136和车辆112之间的能量传输。外部电源136可将DC电力或AC电力提供给EVSE 138。EVSE 138可具有用于插入到车辆112的充电端口134的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从EVSE 138传输到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可电连接到充电器或车载电力转换模块132。电力转换模块132可调节从EVSE 138供应的电力，以将合适的电压水平和电流水平提供给牵引电池124。电力转换模块132可与EVSE 138接口连接，以协调对车辆112的电力输送。EVSE连接器140可具有与充电端口134的对应凹入紧密配合的插脚。可选地，被描述为电耦合或电连接的各个组件可使用无线感应耦合来传输电力。
一个或更多个车轮制动器144可被提供用于使车辆112减速并且防止车辆112的运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或它们的某种组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可包括操作车轮制动器144的其它组件。为简单起见，附图描绘制动系统150和车轮制动器144中的一个之间的单个连接。制动系统150和其它车轮制动器144之间的连接是隐含的。制动系统150可包括用于监测和协调制动系统150的控制器。制动系统150可监测制动组件，并控制用于车辆减速的车轮制动器144。制动系统150可对驾驶员命令作出响应，并且还可自主运行，以实现诸如稳定性控制的功能。当被其它控制器或子功能请求时，制动系统150的控制器可实现应用被请求的制动力的方法。
车辆112内的电子模块可经由一个或更多个车辆网络进行通信。车辆网络可包括多个用于通信的信道。车辆网络的一个信道可以是串行总线(诸如，控制器局域网(CAN))。车辆网络的信道中的一个信道可包括由电气与电子工程师协会(IEEE)802标准族定义的以太网。车辆网络的其它信道可包括模块之间的离散连接，并且可包括来自辅助电池130的电力信号。可通过车辆网络的不同信道传输不同信号。例如，可通过高速信道(例如，以太网)传输视频信号，而可通过CAN或离散信号传输控制信号。车辆网络可包括帮助在模块之间传输信号和数据的任何硬件组件和软件组件。在图1中未示出车辆网络，但是可隐含了车辆网络可连接到在车辆112中存在的任何电子模块的意思。可存在车辆系统控制器(VSC)148，以协调各种组件的操作。
牵引电池124可根据各种化学配方被构造。典型的电池组化学成分可以是铅酸、镍金属氢化物(NIMH)或锂离子。图2示出了作为N个电池单元202简单串联配置的牵引电池组124。然而，牵引电池组124可由串联连接或并联连接或以它们的某种组合进行连接的任何数量的单独的电池单元组成。车辆电池管理系统可具有一个或更多个控制器，诸如，监测和控制牵引电池124的性能的电池能量控制模块(BECM)206。牵引电池124可包括用于测量多个电池组水平特性的传感器。牵引电池124可包括一个或更多个电池组电流测量传感器208、电池组电压测量传感器210和电池组温度测量传感器212。BECM 206可包括用于与电池组电流测量传感器208、电池组电压测量传感器210以及电池组温度测量传感器212接口连接的电路。BECM 206可具有非易失性存储器，使得当BECM 206处于关闭状态时数据可被保存。保存的数据在下一个点火开关循环时可以是可用的。
除了电池组水平特性之外，还可存在被测量和监测的电池单元202的水平特性。例如，可测量每个电池单元202的端电压、电流和温度。系统可使用一个或更多个传感器模块204来测量电池单元202的特性。取决于性能，传感器模块204可测量电池单元202中的一个或多个电池单元的特性。牵引电池124可利用多达Nc个传感器模块204来测量所有电池单元202的特性。每个传感器模块204可将测量值传输给BECM 206，以进行进一步的处理和协调。传感器模块204可将信号以模拟或数字形式传输至BECM 206。在一些配置中，传感器模块204的功能可被整合到BECM 206内。也就是说，传感器模块204的硬件可被集成为BECM 206中的电路的一部分，并且BECM 206可负责原始信号的处理。BECM 206还可包括与一个或更多个接触器142进行接口连接以使接触器142断开和闭合的电路。
计算电池组的各种特性会是有用的。诸如电池功率容量、电池容量和电池荷电状态的量对于控制牵引电池124以及从牵引电池124接收电力的任何电力负载而言会是有用的。电池功率容量是牵引电池124可提供的最大功率量或牵引电池124可接收的最大功率量的量度。获知电池功率容量允许电力负载被管理，使得被请求的功率在牵引电池124可处理的限制内。
电池容量是可储存在牵引电池124内的能量总量的度量。电池容量(通常由变量Q表示)可以以安培小时为单位进行表示。与电池容量有关的值可被称作安培小时值。牵引电池124的电池容量会在牵引电池124的寿命期间减小。牵引电池124可由表示充满电时的电池容量(例如，100％荷电状态时的容量)的最大电池容量来表征。牵引电池124可由表示在当前时刻使用的电池容量的当前或瞬时电池容量来表征。
荷电状态(SOC)给出在牵引电池124中剩余多少电荷的指示。SOC可被表示为牵引电池124中剩余的总的可能的电荷的百分比。当SOC处于百分之一百时，牵引电池可被充电到电池容量。与燃料表类似，可输出SOC值以通知驾驶员牵引电池124中剩余多少电荷。SOC还可被用于控制电动车辆或混合动力电动车辆的操作。可通过各种方法来完成SOC的计算。一种可行的计算SOC的方法是执行牵引电池电流在时间上的积分。这是本领域所公知的安培小时积分。
车辆电池管理系统可被配置为操作牵引电池124以管理牵引电池124的荷电状态。可根据与当前荷电状态比较的目标荷电状态对牵引电池124充电或放电。例如，在当前荷电状态大于目标荷电状态时，可对牵引电池124进行放电。可通过控制电机114的扭矩从牵引电池124汲取电流或向牵引电池124提供电流来实现牵引电池124的操作。牵引电池124的操作还可包括控制发动机118向电机114提供电力以对牵引电池124进行充电的操作。
可使用多种方法来估计电池单元和/或牵引电池的SOC。典型的方法是库仑(Coulomb)计数或安培小时积分。使用库仑计数方法，SOC被估计为：
其中，SOCk，0是第k个电池单元在初始时刻的初始SOC值，Ck是第k个电池单元的最大容量，i是流过该电池单元的电流。电池单元的最大容量可随着电池老化而变化，并且控制器206可包括用于估计在电池寿命期间内的最大容量的算法。
初始SOC值SOCk，0确定安培小时积分的起始值。因此，期望以准确值开始积分过程。容易观察到，起始值中的任何不准确将贯穿整个过程。因此，期望对初始SOC值进行准确估计或测量。
对于锂离子电池单元而言，通常基于电池单元连接到负载之前的开路电压(OCV)测量值来估计初始SOC值。在休眠时间段之后，电池单元的端电压和所述开路电压在无负载情况下将是相等的。在电池单元的SOC与开路电压之间存在关系。可能的关系在图3中被描绘为将SOC与开路电压(Voc或OCV)关联的特性曲线300。可在电池单元测试期间获得特性曲线300，并且可将特性曲线300转换成表以存储在BECM 206的非易失性存储器中。可通过测量电池单元的端电压并且将初始SOC设置为来自特性曲线300的与测量的电压值对应的SOC值，来确定初始SOC。
这样的过程通常对于得到初始SOC值有效。然而，在一些情况下，电压测量可能是不准确的或不可用的。例如，电压测量电路可能具有断开连接的导体或者电阻值可能不准确。此外，可能存在信号噪声，这可能导致电压测量不准确。不准确的电压测量值可能导致初始SOC值不准确。
电压感测电路可能经历误差状况。所述误差状况可能是超范围误差(out-of-range error)。电压信号可被设计为在预定电压范围内进行操作。当电压信号落在预定电压范围以外时，可能出现超范围误差。例如，电压信号可短接到地或电路参考电压。所述预定范围通常被配置为标识这些短路状况。其它误差状况可包括由于模数(A/D)转换器误差和通信损耗而导致的不规则。例如，在一些配置中，可经由通信链路从传感器模块接收电压测量值。通信链路上的任何通信损耗导致实时电压测量值的损耗。
在一些状况下，可能存在电压测量误差，即使所述误差可能不能被超范围误差检测逻辑检测到。电压测量值可能在预定范围内，但是出于各种原因而仍然可能不准确。可使用基于模型的方法针对范围内的传感器误差来诊断电压传感器测量电路。BECM 206可被配置为具有预测电池单元电压的电池单元模型。可将模型电池电压与测量的电池单元电压进行比较。如果模型电压与测量的电压彼此相差超过预定量，则可检测到范围内的传感器误差。当检测到范围内的传感器误差时，可将关联的电池单元电压测量值排除在电池控制策略的进一步使用之外。
当电压传感器电路经历误差状况时，关联的电池单元的电压测量值可能不再可用。然而，电池单元可能仍然能够正常地运转。因此，在存在电压测量误差的情况下，通过替代手段对电池单元的SOC进行估计会是有帮助的。
正常的电压传感器测量值在接触器闭合之前可遵循高斯分布。电压传感器可能输出显著偏离真实电压值的相对高或相对低的值的概率比较小。在电池处于休眠状态的时间段期间获取的样本可能变化。也就是说，由于噪声和测量误差，电压测量值可能在预期的值的范围内变化。在一些情况下，电压传感器可能具有偏移。所述偏移是在测量值中始终存在的常数值。由于可能不存在可用于与所述偏移进行比较的参考信号，所以可能难以估计所述偏移。
电池单元202是并联连接的、串联连接的或是以它们的某种组合连接的。在牵引电池124内，电池单元202通常由相同的化学成分(例如，锂离子)构成。电池单元202通常暴露于相同的环境条件(例如，温度和湿度)。电池单元202通常在类似的负载下操作。此外，电池单元202通常被设计为具有一致的属性(诸如，自放电曲线和特性曲线)。在类似的条件下，可预期电池单元202以类似的方式操作。因此，当电池单元电压测量值与其它电池单元电压测量值显著不同时，可怀疑电压传感器误差。
BECM 206可被配置为检测电池单元电压测量值中的异常电池单元电压。在闭合接触器142之前当系统上电时，可基于开路电压测量值(如果可用的话)得到第i个电池单元的SOC(SOCi，OCV)。在接触器142闭合之后，主要基于安培小时积分来计算电池单元SOC。电池单元SOC值可在系统掉电时被保存在非易失性存储器中并且表示先前的电力循环(powercycle)结束时的SOC值。上一行驶周期结束时的SOC可被表示为SOCi，LAST。由于存在安培小时积分误差、电压测量误差和电池自放电，所以电力循环开始时的电压估计的SOC值SOCi，OCV可能与存储的SOC值SOCi，LAST不同。差值SOCi，delta可被定义为SOCi，OCV与SOCi，LAST之间的差，如下：
SOCi，delta＝SOCi，OCV-SOCi，LAST；i＝1，2，...N (2)
这表示当前电池电力循环开始时的电压估计的SOC与先前的电力循环结束时的SOC之间的差。相应的安培小时积分误差或安培小时变化可被计算为：
AHi，error＝SOCi，deltaCi；i＝1，2，...N (3)
可预期每个电池单元的安培小时积分误差与由相同的电池化学成分构成且工作在相同环境中的电池单元类似。安培小时值有助于对关于电池容量的值进行标准化，其中，所述值可能针对每个电池单元而略有不同。安培小时变化表示在连续的电力循环之间的持续时间期间储存在电池单元中的电荷量的变化。
安培小时积分误差或变化的平均值可被计算为：
并且，相应的标准差可被计算为：
在正常情况下，预期每个电池单元的安培小时积分误差接近所述平均值。显著偏离所述平均值的安培小时积分误差可指示电池单元的异常电压测量和/或异常自放电损耗。
统计平均值和标准差可被用于分析每个电池单元。如果在与电池单元关联的持续时间期间的安培小时变化与所述持续时间期间的平均安培小时变化相差超过预定量，则可能存在电压传感器误差。可分析安培小时积分误差，以确定值是否落入以下范围之一：
AHi，error＞AHmean error+K*AHstd (6)
AHmean error-K*AHstd≤AHi，error≤AHmean error+K*AHstd (7)
AHi，error＜AHmean error-K*AHstd (8)
安培小时积分误差是基于紧接在前的电力循环结束时的SOC值和当前电力循环开始时的基于电压的SOC值的。电池单元的平均电压可能在电力循环之间的持续时间期间由于自放电或其它漏电而降低。由于电池单元的弛豫过程(relaxation process)，平均电压可能在电力循环之间的持续时间期间增大。在任一情况下，在正常条件下，可预期每个电池单元的电池单元电压以类似的方式上升或下降。此外，电池单元电压的行为可取决于电力循环之间的持续时间。
当安培小时积分误差的幅值超过特定阈值时，可能存在电压传感器误差。所述阈值可被定义为所有电池单元的持续时间期间的平均安培小时变化加上因子与安培小时变化标准差的乘积。所述因子K可与预定置信水平相关。当测量的电池单元电压大于其它电池单元电压时，可检测到这种状况。所述状况可能由过多的测量噪声或电路中的一些误差所导致。在这种状况下，可指示电压传感器的误差状况。
当在所述持续时间期间的电池单元的安培小时变化落入预定范围内时，可推断出电压感测电路正在正常运转。因此，关联的电压测量值可被认为是可靠的，并且可被用于进一步的控制策略。
平均安培小时积分误差为正指示SOC已经从上一电力循环开始上升。这样的结果可能是由于在电力循环之间的时间期间的电池单元的弛豫过程引起的。平均安培小时积分误差为负指示SOC已经从上一电力循环开始衰减。电池单元具有安培小时积分误差(安培小时积分误差是大于平均安培小时变化的程度的预定量或小于平均安培小时变化的程度的预定量)可指示电池单元的电压测量误差。
当电池单元的安培小时积分误差比平均值大预定量时，可检测到电压测量误差。比平均值小预定量的电池单元的安培小时积分误差可指示电池单元的大的自放电损耗或电压测量误差。因为可能存在不同的问题根源，所以开发出一种在误差源之间进行区分的方法会是有益的。控制系统可对异常电池单元和电压感测误差做出不同的响应。通过检测误差的原因，控制系统可以以适当的方式进行响应。
如果电力循环之间的持续时间相对短，则SOC不应该显著减小。锂离子电池的正常自放电速率可以是大约每个月百分之一至百分之二。自放电速率也可作为时间、环境温度和电池存在时间的函数而变化。例如，自放电速率可随着SOC增大、温度升高和/或电池存在时间增大而增大。
控制器可监测电池处于电力循环之间的持续时间。电力循环可从操作者启动车辆(例如，点火开关接通循环)时开始。电力循环还可以以预定时间间隔开始(例如，电池控制器唤醒以执行监测)。电力循环还可对应于对牵引电池124充电的操作。可定义最大断电时间参数，以确定电池弛豫时间是否足够短以推测电压测量误差。
可将电力循环之间的持续时间与被选择以确保已经发生足够的休眠时间的最小时间参数(Tmin)进行比较。如果休眠时间不足，则端电压可能不能准确地反映开路电压。在这种情况下，从电压测量值得到的SOC将是不准确的，并且不应该被依赖。在这种情况下，可将SOC初始化为所存储的来自紧接在前的电力循环的SOC值。可将所述最小时间参数选为电池单元的端电压弛豫到电池单元的开路电压所经历的预期时间量。
可将电力循环之间的持续时间与最大断电时间参数(Tmax)进行比较。如果电力循环之间的持续时间小于所述最大断电时间参数，则预期由于自放电而产生的安培小时积分误差小。可定义SOC减小阈值参数(KSOC decr)。SOC减小阈值参数与最大电池单元容量的乘积可定义从平均安培小时积分误差开始的用于推测电压测量误差的最小量的安培小时积分偏差。如果满足以下表达式，则控制器206可推断该电池单元的电压测量值具有高置信水平的误差。
AHi，error＜AHmeanerror-max(K*AHstd，CiKSOC decr) (9)
在相对短的断电循环之后，由自放电引起的安培小时积分误差应该是非常小的。如果由等式(9)表示的条件被满足，则可建立电压测量误差。可设置诊断标志，以启动牵引电池的替代操作策略。另外，可通过不依赖于电压测量值的替代方法来初始化电池单元的SOC。
如果电力循环之间的持续时间大于最大断电时间参数并且安培小时积分误差条件被满足，则难以确定导致安培小时积分误差的实际条件。在这种情况下，可假设电池单元电压测量值是正确的。电池单元电压测量值可被用于操作电池单元。因为在存在显著的自放电并且电池单元SOC实际上较低的情况下这种方法将防止电池的过放电，所以这种方法是合理的。在存在过度自放电的情况下，随着时间推移的自放电将引入电池单元不平衡状况。可检测电池单元不平衡状况，并且可启动电池单元均衡。例如，可对其它电池单元进行放电直到所有的电池单元电压均衡时为止。
当指示电压测量误差的条件被满足时，可对牵引电池应用替代操作策略。由于受影响的电池单元的电压测量值存在误差，所以不可依赖于该电压测量值来控制电池单元。问题变为如何在启动电力循环时对受影响的电池单元的SOC进行初始化。
在初始确定阶段，可执行以上所描述的逻辑。针对初始确定阶段，平均安培小时积分误差包括每个电池单元的值。该全平均值用于针对每个电池单元确定是否存在电压误差。可在初始确定阶段识别具有电压误差的每个电池单元。例如，N1个电池单元可被认为具有有效的电压测量值，而N2个电池单元可被怀疑具有电压测量误差。
在SOC确定阶段，可确定每个电池单元的SOC。可根据电压测量值得到所述N1个具有有效的电压测量值的电池单元的SOC。控制器206可被配置为输出每个电池单元的荷电状态。
可基于平均安培小时积分误差来计算所述N2个具有电压测量误差的电池单元的SOC。在一些配置中，可使用在初始确定阶段计算的平均值。在一些配置中，可期望仅使用那些具有有效的电压测量值的电池单元来重新计算平均安培小时积分。
可针对每个电池单元计算SOC误差SOCi，delta。可计算N1个非可疑电池单元的平均安培小时积分误差。该平均值可仅包括那些未被怀疑具有电压测量误差的电池单元的安培小时积分误差。可将那些满足电压测量误差条件的电池单元排除在所述平均值计算之外。
其中，N1为未被怀疑具有电压测量误差的电池单元的数量。所述平均值仅包括那些具有有效的开路电压测量值的电池单元。具有疑似电压测量误差的电池单元的SOC可被估计为：
其中，j表示被怀疑具有电压测量误差的N2个那些电池单元的编号。SOCj。last值为电池单元在上一电力循环结束时的SOC。
所描述的系统可被实现在控制器(例如，BECM 206)中。图4描绘用于在控制器实现所描述的电压测量误差检测和SOC初始化方法的可行操作序列的流程图400。执行可在操作402开始。在操作404，可计算电力循环之间的持续时间(Toff)，并且将所述电力循环之间的持续时间(Toff)与最小时间参数(Tmin)进行比较。如果电力循环之间的持续时间小于或等于最小时间参数，则可执行操作424。在操作424，可将电池单元的SOC初始化为来自紧接在前的电力循环的关联SOC值。
如果电力循环之间的持续时间大于最小时间参数，则可执行操作406。在操作406，每个电池单元的电压测量值会是可用的，并且从所述电压测量值得到每个电池单元的SOC。在操作408，可使用基于电压的SOC值和上一电力循环结束时的SOC来计算每个电池单元在所述持续时间期间的安培小时变化。在操作410，可计算平均安培小时变化和安培小时变化的标准差。
在操作412，可将每个电池单元的安培小时变化与上限进行比较。如上所述，可通过预定因子与电池单元的安培小时变化的标准差的乘积来部分地定义所述上限。如果电池单元的安培小时变化大于所述上限，则可执行操作418。在操作418，可针对电池单元设置电压测量误差标志。然后，可执行操作422，以如上所述地基于平均安培小时变化来计算电池单元的SOC。
如果电池单元的安培小时变化小于或等于所述上限，则可执行操作426。在操作426，可将每个电池单元的安培小时变化与第一下限进行比较。所述第一下限可如在等式(8)中所定义的。如果安培小时变化大于或等于第一下限，则可执行操作420。在操作420，从电压测量值得到电池单元的SOC。
如果电池单元的安培小时变化小于第一下限，则可执行操作414。在操作414，可将电力循环之间的持续时间与最大断电时间参数(Tmax)进行比较。最大断电时间可被定义为预期安培小时变化未大于预定量的时间量。如果电力循环之间的持续时间大于最大断电时间参数，则可执行操作420。在操作420，基于电压测量值得到电池单元的SOC。
如果电力循环之间的持续时间小于或等于最大断电时间参数，则可执行操作416。在操作416，将每个电池单元的安培小时变化与第二下限进行比较。如果安培小时变化大于或等于第二下限，则可执行操作420。第二下限可如在等式(9)中所定义的。在操作420，可从电压测量值得到电池单元的SOC。
如果电池单元的安培小时变化小于第二下限，则可执行操作418。在操作418，可针对电池单元设置电压测量误差标志。控制器206还可输出与被怀疑具有电压测量误差的那些电池单元关联的诊断指示符。然后，可执行操作422，以如上所述地基于平均安培小时变化来计算电池单元的SOC。
在针对每个电池单元计算SOC之后，可根据SOC值来操作牵引电池。初始化的值可以是电力循环期间的安培小时积分的起始值。所描述的用于对电池单元的SOC进行初始化的技术允许在存在电压测量误差的情况下准确地监测SOC。此外，可通过描述的过程来识别电压测量误差。结果是更准确地控制牵引电池。
在此公开的处理、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，其中，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电子控制单元。类似地，所述处理、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，其中，所述多种形式包括但不限于信息永久地存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上以及信息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。所述处理、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选择地，所述处理、方法或算法可使用合适的硬件组件(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、软件和固件组件的组合被整体或部分地实现。
尽管在上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述权利要求所涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被组合，以形成可能未被明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者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的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，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，这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的实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (12)

1.一种车辆，包括：
电池，包括多个电池单元；
控制器，被配置为：响应于连续的电力循环之间的持续时间在预定范围内并且所述多个电池单元中的一个电池单元在所述持续时间期间的安培小时变化比所述多个电池单元在所述持续时间期间的平均安培小时变化小预定量，基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于所述安培小时变化比所述平均安培小时变化大另一预定量，基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
3.如权利要求2所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于所述安培小时变化在所述平均安培小时变化的包括所述预定量和所述另一预定量的范围内，基于在当前电力循环期间测量的电池单元电压来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
4.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为估计所有电池单元上的安培小时变化的标准差，并且其中，所述预定量是基于所述标准差的。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述预定量至少是预定的最大变化量。
6.如权利要求1所述的车辆，其中，所述预定范围包括最小值，其中，所述最小值是所述多个电池单元的端电压弛豫到所述多个电池单元的开路电压所经过的预期时间量。
7.如权利要求1所述的车辆，其中，所述预定范围包括最大值，其中，所述最大值是预期所述安培小时变化不大于所述预定量的时间量。
8.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于电力循环之间的持续时间小于最小持续时间，基于来自于紧接在前的电力循环的先前的荷电状态来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
9.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：基于来自于紧接在前的电力循环的先前的荷电状态以及所述多个电池单元中的所述一个电池单元的最大容量，输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
10.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置为：响应于基于所述平均安培小时变化输出了所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态，输出与所述一个电池单元关联的指示电压测量误差的诊断指示符。
11.一种电池管理系统，包括：
控制器，被配置为：响应于连续的电力循环之间的持续时间大于预定持续时间并且多个电池单元中的一个电池单元在所述持续时间期间的安培小时变化比所述多个电池单元在所述持续时间期间的平均安培小时变化大预定量，基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
12.一种方法，包括：
响应于电力循环之间的持续时间在预定范围内并且多个电池单元中的一个电池单元在所述持续时间期间的安培小时变化比在所述持续时间期间的平均安培小时变化小预定量，通过控制器基于所述平均安培小时变化来输出所述多个电池单元中的所述一个电池单元的荷电状态。
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