CN107179510A

CN107179510A - 电池端电压预测

Info

Publication number: CN107179510A
Application number: CN201710140473.5A
Authority: CN
Inventors: 李泰京
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2017-09-19
Anticipated expiration: 2037-03-10
Also published as: DE102017105073A1; US10040366B2; CN107179510B; US20170259685A1

Abstract

本发明公开了电池端电压预测。一种车辆可包括：控制器，被配置为根据预测的电池端电压值来使电池放电和充电，所述电池端电压值基于代表电池的电阻参数和电容参数以及可选时间段的持续时间针对具有所述可选时间段的时间滑动窗口的前沿经过的未来时刻而被预测。所述电池端电压值还基于电池的荷电状态而被预测。所述电阻参数可包括内部电阻。所述电阻参数和电容参数中的一些可限定RC电路。所述电池端电压值还可基于RC电路上的电压降而被预测。

Description

电池端电压预测

技术领域

本公开涉及用于车辆的电池端电压预测。

背景技术

混合动力电动车辆和纯电动车辆依靠牵引电池提供动力用以推进。牵引电池通常包括以各种构造连接的多个电池单元。为了确保车辆的最佳操作，可以监测牵引电池的各种性质。其中一个有用的性质是电池端电压。电池端电压可以用于确定允许的充电极限和放电极限，以提供信息用于确定电池操作的范围和防止电池过度操作。

发明内容

一种车辆可以包括控制器，所述控制器被配置为根据预测的电池端电压值来使电池放电和充电，所述电池端电压值基于代表电池的电阻参数和电容参数以及可选时间段的持续时间针对具有所述可选时间段的时间滑动窗口的前沿经过的未来时刻而被预测。电池端电压值还基于电池的荷电状态而被预测。电阻参数可以包括内部电阻。此外，电阻参数和电容参数中的一些限定RC电路。所述电池端电压值还基于RC电路上的电压降而被预测。

根据本发明，提供一种方法，所述方法包括：根据预测的电池端电压值来通过控制器使车辆的电池放电和充电，所述电池端电压值基于代表电池的电阻参数和电容参数以及可选时间段的持续时间针对具有所述可选时间段的时间滑动窗口的前沿经过的未来时刻而被预测。

根据本发明的一个实施例，所述电池端电压值还基于电池的荷电状态而被预测。

根据本发明的一个实施例，所述电阻参数包括内部电阻。

根据本发明的一个实施例，所述电阻参数和电容参数中的一些限定RC电路。

根据本发明的一个实施例，所述电池端电压值还基于RC电路上的电压降而被预测。

根据本发明，提供一种控制器，包括：输入通道，被配置为从车辆网络接收电力需求；输出通道，被配置为向车辆网络提供预测的电池端电压值；控制逻辑单元，被配置为基于代表电池的电阻参数和电容参数以及可选时间段的持续时间，针对具有所述可选时间段的时间滑动窗口的前沿经过的未来时刻而产生所述预测的电池端电压值。

根据本发明的一个实施例，所述控制逻辑单元还被配置为基于RC电路上的电压降预测所述电池端电压值。

附图说明

图1是电动车辆或混合动力电动车辆的示意图；

图2是车辆电池系统的示意图；

图3是用于对电池建模的等效电路的示意图；

图4是用于确定与电池模型相关联的参数的流程图；

图5A是描绘功率需求的曲线图；

图5B是描绘与预测电池的端电压相关联的一秒估计窗的曲线图；

图5C是描绘功率需求的曲线图；

图5D是描绘与预测电池的端电压相关联的十秒估计窗的曲线图。

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形式和替代形式。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，在此公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制，而仅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，参考任一附图说明和描述的各种特征可与在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各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。

图1示出了典型的插电式混合动力电动车辆(PHEV)。典型的插电式混合动力电动车辆112可包括连接至混合动力传动装置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。此外，混合动力传动装置116连接至发动机118。混合动力传动装置116还被连接至驱动轴120，驱动轴120连接至车轮122。电机114能在发动机118启动或关闭时提供推进和减速能力。电机114还用作发电机，并且能够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效益。电机114还可通过允许发动机118以更有效的状况(发动机转速和负载)运转并允许混合动力电动车辆112在特定状况下关闭发动机118而以电动模式运转来减少车辆排放。

牵引电池或电池包124储存可被电机114使用的能量。车辆电池包124通常提供高电压直流(DC)输出。牵引电池124电连接至一个或更多个电力电子模块。一个或更多个接触器142可在断开时将牵引电池124与其它组件隔离，并且在闭合时将牵引电池124连接到其它组件。电力电子模块126还电连接至电机114，并在牵引电池124与电机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可能使用三相交流(AC)电流来运转。电力电子模块126可将DC电压转换为电机114使用的三相AC电流。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电流转换为牵引电池124使用的DC电压。这里的描述同样可用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力传动装置116可以是连接至电机114的变速箱，并且发动机118可不存在。

除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可为其它车辆电力系统提供能量。车辆可包括DC/DC转换器模块128，DC/DC转换器模块128将牵引电池124的高电压DC输出转换成与其他车辆负载兼容的低电压DC供应。其它高电压电负载146(诸如压缩机和电加热器)可被直接连接至高电压而无需使用DC/DC转换器模块128。电负载146可具有适时地操作电负载146的相关联的控制器。低电压系统可电连接到辅助电池130(例如12V电池)。

车辆112可以是电动车辆或插电式混合动力车辆，其中牵引电池124可通过外部电源136再充电。外部电源136可以连接到电源插座。外部电源136可电连接至电动车辆供电设备(EVSE)138。EVES 138可提供电路和控制，以调节和管理电源136与车辆112之间的能量传输。外部电源136可向EVSE 138提供DC或AC电力。EVSE 138可具有用于插入到车辆112的充电端口134中的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为从EVSE 138向车辆112传输电力的任意类型的端口。充电端口134可被电连接至充电器或车载电力转换模块132。电力转换模块132可对从EVSE 138供应的电力进行调节，以向牵引电池124提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块132可与EVSE 138进行接口连接，以协调对车辆112的电力传输。EVSE连接器140可具有与充电端口134的相应凹槽匹配的引脚。可选地，被描述为被电连接的各种组件可使用无线感应耦合来传输电力。

可提供一个或更多个车轮制动器144，以使车辆112减速并阻止车辆112运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的一些组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可包括用于操作车轮制动器144的其它组件。为简单起见，附图中示出了制动系统150与其中一个车轮制动器144之间的一个连接。制动系统150和其它车轮制动器144之间的连接被隐含。制动系统150可包括控制器，以监测和协调制动系统150。制动系统150可监测制动组件并控制车轮制动器144以使车辆减速或控制车辆。制动系统150可对驾驶员命令做出响应并且还可以自主运转以实现诸如稳定性控制的功能。当被另一控制器或子功能请求时，制动系统150的控制器可实施施加被请求的制动力的方法。

所讨论的各种部件可以具有一个或更多个相关联的控制器以控制和监视部件的操作。控制器可以经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由离散导体进行通信。此外，可以存在系统控制器148以协调各个部件的操作。牵引电池124可以由各种化学配方构造而成。典型的电池包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N个电池单元202的简单串联结构的典型的牵引电池包200。电池包200可由串联连接或并联连接或者它们的一些组合连接的任意数量的单个电池单元组成。典型的系统可具有监测并控制牵引电池200的性能的一个或更多个控制器(诸如电池能量控制模块(BECM)204)。BECM 204可监测若干个电池包水平特征，诸如可由电池包电流测量模块208监测的电池包电流206、可由电池包电压测量模块212监测的电池包电压210和可由电池包温度测量模块214监测的电池包温度。BECM 204可以具有非易失性存储器，使得当BECM204处于关闭状态时可以保留数据。保留的数据可在下一个点火循环时使用。电池管理系统可以由除了电池单元之外的组件构成，并且可以包括BECM 204、测量传感器和模块(208、212、214)以及传感器模块216。电池管理系统的功能可以是以安全有效的方式操作牵引电池。

除了电池包水平特征之外，还可测量和监测电池单元220的水平特征。例如，可测量每个电池单元220的电压、电流和温度。系统可使用传感器模块216来测量各个电池单元220的特征。根据容量，传感器模块216可测量一个或多个电池单元220的特征。电池包200可利用多达N_c个传感器模块216来测量每个电池单元220的特征。每个传感器模块216可将测量结果传输至BECM 204，用以进一步处理和协调。传感器模块216可将信号以模拟形式或数字形式传输至BECM 204。在一些实施例中，传感器模块216的功能可被并入BECM 204内部。即，传感器模块216的硬件可被集成为BECM 204中的电路的一部分，其中BECM 204可对原始信号进行处理。

可以使用电池包电压测量模块212中的电路来测量电池单元202和电池包的电压210。传感器模块216和电池包电压测量电路212内的电压传感器电路可以包含各种电子组件以缩放和采样电压信号。测量信号可以被路由到传感器模块216和BECM 204内的模数(A/D)转换器的输入以转换为数字值。这些组件可能会短路或断开，导致电压测量不正确。另外，这些问题可能随时间间歇地发生并出现在测量的电压数据中。传感器模块216、电池包电压传感器212和BECM 204可以包含用于确定电压测量组件的状态的电路。另外，传感器模块216或BECM 204内的控制器可以基于预期的信号操作水平执行信号边界检查。

等效电路模型和参数估计

可以以各种方式对电池单元建模。例如，电池单元可以被建模为等效电路。图3示出了一种可能的电池单元的等效电路模型(ECM)300，称为简化Randles电路模型。电池单元可以被建模为具有带有相关阻抗的开路电压(V_oc)304的电压源302。所述阻抗可以包括一个或更多个电阻(306和308)和电容310。V_oc 304表示电池的开路电压(OCV)，其表示为电池荷电状态(SOC)和温度的函数。该模型可以包括内部电阻R₀ 306、电荷转移电阻R₁ 308和双层电容C₁ 310。电压V₀ 312是内部电阻306上的电压降，该电压降是由于从电压源302流出的电流314造成的。电压V₁ 316是R₁ 308和C₁ 310的并联组合上的电压降，该电压降是由于电流314流过所述并联组合造成的。电压V_t 320是电池端子之间的电压(端电压)。参数值R₀、R₁和C₁可以是已知的或未知的。所述参数的值可以取决于电池单元设计和电池化学成分。

由于存在电池单元阻抗，端电压V_t 320可能与开路电压V_oc 304不相同。由于通常只有电池单元的端电压320可以被测量，因此开路电压V_oc 304可能不易于被测量。当在足够长的时间段内没有电流314流动时，端电压320可能与开路电压304相同，然而通常需要足够长的时间段来允许电池的内部动态性能达到稳定状态。通常，在电流314正在流动的情况下，V_oc 304可能不易于被测量，并且基于等效电路模型300推断的值可能由于没有捕获到电池的快速动态特性和慢速动态特性而具有误差。动态特性或动态性能通过频率响应进行表征，频率响应是系统或装置(电池、电池单元、电极或子组件)响应于刺激(电流、电流分布或关于电池电流的其它历史数据的变化)的输出频谱的定量测量。频率响应可以被分解为多个频率分量，诸如对给定输入的快速响应和对给定输入的慢速响应。作为相对项的快速响应和慢速响应可以用于描述小于预定时间(快速)或大于预定时间(慢速)的响应时间。为了改善电池性能，需要捕获快速和慢速的电池单元动态性能的模型。当前的电池单元模型是复杂的，并且对于现代电子控制系统来说不实用。这里，公开了降低复杂度的降阶电池单元模型，使得电池模型可以在微控制器、微处理器、ASIC或其它控制系统上运行并且捕获电池单元的快速和慢速动态性能，以提高电池系统的性能。

HEV电池管理系统可以使用扩展卡尔曼滤波器来实现Randles电路模型以估计电池参数。电池参数可以包括但不限于电池电阻、电容和/或电池模型的其它状态。估计的电池参数可以包括波动轨迹，当车辆处于某些系统模式(包括电池充电、电池维持电荷或电池消耗电荷)时波动轨迹加剧。当使用Randles电路估计这些电池参数时，这些电池参数倾向于对内部和外部噪声以及环境条件敏感。

系统可以通过使用动态模型来消除一个或更多个电池参数的波动轨迹，所述动态模型将模型电阻参数关联在一起并将系统时间常数设置为独立变量用于系统识别。系统可观测性是对通过仅使用外部系统输出可以推断出内部状态的效果的度量。然而，可以改进可观测性，并且所估计的参数可以在使用动态模型的情况下对噪声较不敏感。

电池管理系统和方法可以基于Randles电路模型，以在不增加系统复杂性的情况下提供系统的改进的可观测性和随后的电池参数估计方法的鲁棒性。等效电路模型300可以允许计算预测的电池系统参数。Randles电路模型的一部分由以下等式表示：

其中，v₁ 316是作为时间的函数的RC电路的电压，RC电路包括R₁ 308和C₁ 310，i314是激励RC电路的电流，并且R₁ 308和C₁ 310表示在车辆操作期间的电池动态性能的变化。等效电路模型可以允许使用以下等式计算电池端电压：

v_t＝v_OC-v₁-R₀i (2)

其中，v_t 320是端电压，v_OC 304是电池开路电压，R₀ 306是内部电池电阻。用于计算/预测/估计电池参数的电池系统动态控制可以包括来自电化学电池模型的材料特性的函数。因此，每个参数可以与以下等式中所示的关系相关：

τ₁＝R₁C₁＝k₁R₀C₁ (3)

R₁＝k₁R₀ (4)

其中，k₁是引入的在车辆操作期间实时识别的参数，τ₁是电路实时的动态响应项。参数k₁是内部电阻R₀和电荷转移阻抗R₁的电阻项的商。参数τ₁是与电荷转移阻抗相关联的时间常数，以减少观测到的参数的变化性。基于等式(3)和(4)，从等式(1)推导出以下等式：

其中，v₁ 316是在时间索引k₁处作为时间的函数的RC电路两端的电压，以表示电路的动态响应项。因此，在时间索引k处设置以下变量：

v₁＝v_1,k (5c)

i＝i_k (5d)

在时间索引处设置变量使得等式(5a)能够被重新整理如下：

y_k＝v_OC,k-v_t,k-R₀i_k＝v_1,k (7)

其中，y_k是RC电路两端的电压。模型参数R₀和引入的模型参数k₁及τ₁扩充状态变量v₁ 316。因此，增广状态向量在以下等式中被示出：

X＝[v₁ R₀ k₁ τ₁]^T (8)

增广状态向量不限于在等式(8)中公开的电池动态响应的参数v₁和表征电池动态性能的其它模型参数R₀、k₁和τ₁。例如，如果等效电路模型包括额外的RC电路和/或电池模型具有其它形式的电池动态表示法，则一个或更多个增广状态向量参数可以改变。

使用增广状态向量X的等式(8)的新表达式在以下雅可比矩阵等式中被示出：

其中，F_k是描述系统动态性能和模型参数变化的系统矩阵。

使用增广状态向量X的等式(7)的新表达式在以下等式中被示出：

其中，H_k是用于计算系统响应的输出矩阵。例如，该输出矩阵可以实时地计算作为估计的系统响应的电池端电压v_t。系统矩阵F_k和输出矩阵H_k用以下等式来被表示：

H_k＝[1 i_k 0 0] (10b)

当在时间(t)期间施加恒定电流(i)时，模型参数用于预测电压响应，如以下等式所示：

电池电流极限可以通过以下等式来被计算：

电池功率容量P_cap可以通过以下等式来被计算：

P_cap＝|i_lim|v_lim (14)

其中，等式(13)和等式(14)中的v_lim是放电时的电池端电压的下限电压，等式(13)和等式(14)中的v_lim是充电时的电池端电压的上限电压。例如，在电池放电事件期间，在时间段Δt_d期间的电池放电电流极限根据等式(13)来被计算。使用根据等式(13)计算的电池放电电流极限，对于放电事件，从等式(14)计算电池可用功率。

改进的电池参数计算方法允许增强对电池功率容量的估计，同时能够减少电池使用的安全裕度，使得电池硬件可以更激进地应用在动力传动系统中。基于改进的方法，HEV控制变得更灵活，从而使得动力系性能和效率得以提高。

图4是用于识别在电池管理方法中使用的一个或更多个电池模型参数的算法的流程图。可以使用包含在车辆控制模块内的软件代码来实现该方法。在其它实施例中，方法400可以在其它车辆控制器中实现，或者分布在多个车辆控制器中。

再次参照图4，在方法的整个讨论中参考图1和图2所示的车辆及其组件，以便于理解本公开的各个方面。控制混合动力电动车辆中的电池参数预测的方法可以通过计算机算法、机器可执行代码或编程到车辆的合适的可编程逻辑装置(诸如车辆控制模块、混合动力控制模块、与车辆计算系统通信的其它控制器或其组合)中的软件指令来实现。虽然流程图400所示的各个步骤看起来是按时间顺序发生，但是至少一些步骤可以按不同的顺序发生，并且一些步骤可以被同时执行或根本不被执行。

在步骤402处，在允许车辆启动的点火开关接通事件期间，车辆计算系统可以开始为一个或更多个模块供电。在步骤404处，对一个或更多个模块供电可以在使一个或更多个算法在车辆计算系统内执行之前使得与电池管理系统相关的变量进行初始化。

例如，由于静置的电池单元的动态性能具有自放电/电荷耗尽状态，因此电池参数可能需要在点火开关接通事件期间被初始化。电池管理方法可以在预测和更新电池端电压、电流极限和/或其它电池相关参数之前初始化增广状态向量，以确保在电池包经历电荷耗尽状态之后的系统可观察性和估计鲁棒性。电池电荷耗尽状态可以基于若干因素而变化，若干因素包括在没有电荷的情况下车辆断电的时间长度、电池的寿命和/或环境条件。

在步骤406处，一旦电池管理系统已经对一个或更多个参数进行初始化，则系统可以预测电池功率容量。预测电池功率容量允许系统确定车辆计算系统可能在那一时刻从电池转移多少功率。在电池电动车辆和/或混合动力电动车辆中，使用精确的预测算法提高了电池的寿命、动力传动系统的性能以及由电池包供电的其它系统/子系统的性能。

用于电池管理系统的预测等式可以包括使用如上面等式所示的引入的参数的扩展卡尔曼滤波器。基于模型的等式如下：

其中，是增广状态向量，u_k-1是输入电流，f是表示系统动态性能的非线性函数。

在步骤408处，在特定操作点处将输入电流u_k传输到所述算法中，以允许系统预测该时间变量处的电池参数。模型参数用于预测在某一时间段期间施加恒定电流时的电压响应。基于上述等式和扩展卡尔曼滤波器(EKF)的已知变量，更新的滤波器等式现在可以使用如下等式预测下一状态的电池功率容量：

其中，(16a)是从函数f导出的雅可比矩阵，k-1是计算雅可比矩阵时的时间，P是状态估计误差的协方差矩阵，F_k-1包括在电池参数和系统动态性能之间具有物理关系的新参数。

在步骤410处，在电池管理系统已经预测电池功率容量之后，系统可以用新的电池测量值更新电池管理系统。新的测量值基于预测的电池功率容量和以下等式：

其中，是步骤410中的测量的估计值。在步骤412处，接收和发送电池系统的测量值y_k，以用于更新新的电池测量预测值。

以下等式是用于确定卡尔曼增益K_k的中间步骤：

用于确定卡尔曼增益K_k的等式如下：

其中，卡尔曼增益根据确定更新状态向量如下所示：

状态估计误差的协方差在以下等式中：

P_k|k＝(I-K_kH_k)P_k|k-1 (22)

在步骤414处，系统可以接收基于预测的和更新的卡尔曼方程的电池包和/或电池单元的增广状态向量，并且可以计算电池模型的电压响应。增广状态向量由表示内部电阻和电荷转移阻抗的电阻项之间的比例的变量来部分地限定。在步骤416处，如果电池管理系统被启用，例如车辆仍然处于点火开关接通状态，则系统可以继续使用具有引入的变量的更新的卡尔曼滤波器来实时预测和更新电池的功率容量。

在步骤418处，如果系统检测到可以禁用对车辆计算系统的供电的点火开关断开事件，则系统可以结束用于管理电池包和/或一个或更多个电池单元的一个或更多个算法。车辆计算系统可以具有车辆点火开关断开模式，以允许系统将一个或更多个参数存储在非易失性存储器中，使得这些参数可以被系统用于下一个点火开关接通事件。

用于电池管理系统的精确的电池参数估计方法通过具有较小的电池系统来提供电池包/电池单元设计的性能、可靠性、密度和/或经济性。精确的电池参数估计方法可以包括改进与操作条件相关的电池控制的EKF方法中的调整的状态向量，所述操作条件包括但不限于荷电状态、功率衰减、容量衰减和瞬时可用功率。电池参数的估计方法可以最终延长电池系统的使用寿命。

端电压估计

对于持续预定时间段的给定的恒定功率需求，可以估计电池的端电压。车辆电池可以根据电池端电压进行充电和放电。如在等式(23)中重述的，等式(13)提供了电池电流极限。

其中，可以根据上述方法估计参数R₀、R₁、v₁、C₁，并且可以根据荷电状态确定v_OC。荷电状态可以根据库仑计数法或其它方法被导出。

等式(23)的v_lim是电池端子处的代表性电压极限。功率需求P(任意输入值)等于电池端电压v_t和电池电流i的乘积，如等式(24)所示。

P＝v_ti (24)

可以建立关于等式(23)和(24)的关系。通过使用等式(25)和(26)并将v_lim设置为v_t，确定α和β的代表性方程。

将等式α和β代入等式(24)中的i，得到等式(27)。

P＝v_t(-αv_t+β) (27)

其中求解v_t使得在等式(28)中得出功率需求P和端电压v_t之间的关系。

等式(28)针对任意功率需求水平而预测未来的电池端电压。可以基于许多输入来设置预测间隔。例如，车辆模式可以确定预测间隔。混合动力车辆模式可以保证未来一秒的端电压预测。纯电动车辆模式可以保证未来十秒的端电压预测。作为另一示例，电池荷电状态也可以影响预测时间。可以基于如上所述的等效电路的参数，依据给定时间段的时间滑动窗口的前沿(leading edge)来预测v_t。时间滑动窗口的前沿可以被设置为一秒，并且针对整个时间滑动窗口执行计算，以指示预测的端电压。

现在参考图5A，指示功率需求502的输入值或命令的曲线图500由控制器接收。功率需求502被示出，y轴506以千瓦为单位，x轴504的时间以秒为单位。功率需求可以是正的或负的，指示电池的充电或放电。图5A与图5B相关联。图5B包括指示使用上述技术提前一秒预测的端电压的曲线图510。当前端电压512被示出，y轴518以伏特为单位，x轴516的时间以秒为单位。使用上述方法示出了预测的端电压。在当前端电压512处，一秒时间滑动窗口511具有前沿513。时间滑动窗口511随时间移动以从前沿513预测端电压值514。随着时间的推移，时间滑动窗口511继续提前给出预测的端电压值514。例如，在时间517处获得的当前端电压512可以导致时间滑动窗口511具有在时间515处的前沿513。如图5B所示，时间滑动窗口511可以具有一秒的时间跨度。

现在参考图5C，指示功率需求522的输入值或命令的曲线图520由控制器接收。功率需求522被示出，y轴526以千瓦为单位，x轴524的时间以秒为单位。功率需求可以是正的或负的，指示电池的充电或放电。图5C与图5D相关联。图5D包括指示使用上述技术提前十秒预测的端电压的曲线图530。当前端电压532被示出，y轴538以伏特为单位，x轴536的时间以秒为单位。使用上述方法示出预测的端电压。在当前端电压532处，十秒时间滑动窗口531具有前沿533。时间滑动窗口531随时间移动以从前沿533预测端电压值534。随着时间的推移，时间滑动窗口531继续提前给出预测的端电压值534。例如，在时间537处获得的当前端电压532可以导致时间滑动窗口531具有在时间535处的前沿533。如图5D所示，时间滑动窗口531可以具有十秒的时间跨度。

如图5A至图5D所示，滑动窗口可以具有不同的长度。滑动窗口可以是静态的或动态调整的。滑动窗口的动态调整可以根据车辆的不同操作模式被确定。例如，混合动力电动车辆可以根据纯电动模式或混合动力模式而具有不同的时间滑动窗口。

说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各个实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各个实施例已经被描述为提供优点或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认识到，根据特定应用和实施方式，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。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，针对一个或更多个特性，被描述为不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims

1.一种车辆，包括：

电池；和

控制器，被配置为：根据预测的电池端电压值来使电池放电和充电，所述电池端电压值基于代表电池的电阻参数和电容参数以及可选时间段的持续时间针对具有所述可选时间段的时间滑动窗口的前沿经过的未来时刻而被预测。

2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述电池端电压值还基于电池的荷电状态而被预测。

3.如权利要求1所述的车辆，其中，所述电阻参数包括内部电阻。

4.如权利要求1所述的车辆，其中，所述电阻参数和电容参数中的一些限定RC电路。

5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述电池端电压值还基于RC电路上的电压降而被预测。

6.一种方法，包括：

根据预测的电池端电压值来通过控制器使车辆的电池放电和充电，所述电池端电压值基于代表电池的电阻参数和电容参数以及可选时间段的持续时间针对具有所述可选时间段的时间滑动窗口的前沿经过的未来时刻而被预测。

7.一种控制器，包括：

输入通道，被配置为从车辆网络接收电力需求；

输出通道，被配置为向车辆网络提供预测的电池端电压值；和

控制逻辑单元，被配置为：基于代表电池的电阻参数和电容参数以及可选时间段的持续时间，针对具有所述可选时间段的时间滑动窗口的前沿经过的未来时刻而产生所述预测的电池端电压值。

8.如权利要求7所述的控制器，其中，所述控制逻辑单元还被配置为基于电池的荷电状态预测所述电池端电压值。

9.如权利要求7所述的控制器，其中，所述电阻参数包括内部电阻。

10.如权利要求7所述的控制器，其中，所述电阻参数和电容参数中的一些限定RC电路。