CN109760549A

CN109760549A - 用于电池组的最大电流计算和功率预测

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Publication number: CN109760549A
Application number: CN201811249658.0A
Authority: CN
Inventors: R·Y·应
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2019-05-17
Anticipated expiration: 2038-10-25
Also published as: CN109760549B; US20190143820A1; US10549649B2; DE102018127530A1

Abstract

一种用于预测系统中的电池组的功率容量的方法，包括：通过控制器确定电池组的开路电压，使用在充电或放电事件过程中测量的电压和电流计算电池组的电阻，以及使用开路电压和内部电阻计算电池组的最大电流。所述方法包括选择计算的最大放电电流和预定的电流限制中每个的绝对值的较低者，使用所选择的较低的绝对值计算电池组的放电功率容量，并使用计算的功率容量来控制系统的状态。所述方法还在DC快速充电操作过程中控制充电电流和参数。系统包括电池组、电机和控制器。系统可以是具有电动动力系的车辆，其中电机由电池组供电。

Description

用于电池组的最大电流计算和功率预测

引言

车辆动力系可包括一个或多个电机。由电机产生的马达转矩可用于推进车辆、转动曲轴和启动内燃机，和/或执行其他高压功能。功率逆变器可以用作这种动力系的电气系统的一部分。在功率逆变器内执行的受控切换和信号滤波操作最终产生适合于为电机的各个相绕组供电的交流(AC)输出电压。电池组可以通过外部电源再充电，例如可用的AC墙壁插座。或者，可以使用直流(DC)快速充电过程来减少相对于标准AC充电过程的总充电时间。

发明内容

本文公开了一种控制器执行的方法，用于与具有由直流(DC)电池组供电的电机的车辆或其他系统一起使用。使用所述方法，控制器计算最大电流，即电池组的最大充电和放电电流，然后预测系统内电池组的真实功率容量。控制器还使用预测的功率容量控制电池组和/或系统的操作。

多单元电池组的功率容量在很大程度上取决于电池组的电特性，例如其电流和电压水平、强制功率限制、温度和老化年龄。电流限制可以由电池组的制造商或供应商预先确定，其水平旨在防止过度的充电或放电速率。因此，电流限制或电池组的电压限制限制了电池组在特定时间窗口(例如10-20秒)内的连续功率输出。特别是在车辆中，给定的电机可以被配置为输出最终推进车辆的转矩的牵引马达。因此，对电池组进行这种限制有效地限制了最大可持续马达速度、加速度和/或转矩。

本文认识到，鉴于实际操作条件和/或电池组老化，上述制造商定义的限制可能过于保守或过于激进。结果，控制器可能高估或低估真实的电池功率容量，这反过来可能导致控制器逻辑内的系统控制决策不够理想。因此，本公开旨在通过将控制器配置为根据情况将计算的最大电流代入电池功率容量计算函数以便优化电池组性能来提供专用于预定/制造商定义的电池限制的替代方法。

在示例实施例中，一种用于计算系统中的电池组的最大电流和预测功率容量的方法包括：通过控制器确定电池组的开路电压，并且还使用测量的电压和电流计算电池组的内部电阻。所述方法包括使用开路电压和内部电阻计算最大电流，以及选择计算的最大电流的绝对值和预定的电流限制的绝对值中的较低者。此后，控制器使用所选择的较低的绝对值来预测功率容量，并使用计算的功率容量自动控制系统的状态。

确定开路电压可以包括测量和/或反向计算整个电池组或电池组的各个电池单元中的开路电压。计算最大电流可以在电池组的各种充电状态和温度下发生。类似地，可以在电池组的不同老化年龄下计算最大电流，使得计算的功率容量对应于电池组的实际老化年龄。以这种方式，所述方法可以适应老化的电池以提高预测精度。

所述系统可包括由电池组供电的电机。在这样的实施例中，控制系统的状态可以包括控制电机的速度、转矩和/或加速度。

电机可以在具有发动机的系统中由电池组供电，控制系统的状态包括使用电机曲轴转动和启动发动机。

系统(例如，车辆)可以被配置为通过DC快速充电过程在多个充电阶段中接收DC充电电流。这种实施例中的方法可以包括将开路电压和充电电压与电池组的相应充电状态相关联作为成组的相关数据，然后通过控制器使用相关数据预测每个DC充电阶段可达到的电池组的充电状态。控制器还可以预测用于实现目标SOC的充电时间。控制系统的状态可以包括使用预测的充电时间来控制DC快速充电过程的充电持续时间。在一些实施例中，可以随电池组老化计算测量的充电电压(并且因此计算充电电阻)，使得可以在整个电池组的操作中预测充电时间和可达到的充电状态。

在另一个实施例中，一种车辆或其他系统包括多电池高压电池组，电连接到电池组并由电池组驱动的电机，以及与电池组通信的控制器。控制器通过控制器的处理器执行指令来预测电池组的功率容量。执行指令使控制器确定电池组的开路电压、使用测量的电压和电流计算电池组的内部电阻、并使用开路电压和内部电阻计算最大电流。代码执行还使得控制器选择计算的最大电流的绝对值和预定的电流限制的绝对值中的较低值，以使用所选择的较低值计算电池组的功率容量，并使用计算的功率容量控制系统的状态。

还公开了一种车辆，其包括一组驱动轮、电池组、具有耦合到驱动轮的输出构件并且连接到电池组并由电池组驱动的电牵引马达，以及被编程为或被配置为执行上述方法的控制器。

通过以下结合附图对实现本公开的最佳模式的详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是具有电动动力系和控制器的示例性车辆的示意图，该控制器被配置为执行如本文所述的电流计算和电池功率容量预测方法。

图2是电流(竖直轴)与充电状态(水平轴)的示意性曲线图，示出了预定/制造商提供的最大电流和根据本方法计算的最大电流之间的可能变化。

图3A和图3B是在一组代表性条件下的电池组放电功率(竖直轴)与放电电流(水平轴)的示意性示例曲线图。

图4是描述本公开的电流计算和电池功率容量预测方法的示例实施例的流程图。

图5是DC快速充电电压(竖直轴)与百分比充电状态(水平轴)的示意性曲线图，示出了新的和老化的电池组之间的可能的变化。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记表示几个附图中的相同或相似的部件，在图1中示意性地示出电气系统10。电气系统10可以与示例性车辆20或具有高压电池组(B_HV)26的另一系统一起使用，例如，多电池锂离子、锌-空气、镍-金属氢化物或铅酸直流(DC)电池组。在一些实施例中，可以使用车外电源30选择性地对电池组26进行再充电。在插入式充电操作中通过充电路径A可以发生充电功率流，其中交流电压(VAC)以合适的电压水平输送，例如110/220VAC。电池组26可以在车辆20的操作过程中再充电，例如通过再生制动事件过程中的能量回收。或者，车外电源30可以体现为DC“快速充电”电源，其在较高DC电压(例如240-480伏(VDC)或更高)下提供充电电流。

电气系统10由控制器(C)50调节。作为其调节功能的一部分，控制器50可以用计算机可读指令100编程，该计算机可读指令100体现用于确定电池组26的最大充电或放电电流和相关功率容量的方法，以及用于此后控制电池组26和/或车辆20或使用电池组26的其他系统的操作。下面为了说明性的一致性参照图1-5描述车辆应用，更广泛的可能的电池应用可以从本公开的教导中受益，包括发电厂和移动平台、以及机器人和动力设备。

电池组26的电势，特别是当用在图1的车辆20中时，可以在60-360VDC或更高的范围内。然而，出于本公开的目的，术语“高压”是指超过典型的12-15VDC辅助电压水平的电压水平。在电压水平超过60VDC时，电池组26可用于通过功率逆变器模块(PIM)28为电机(M)29供电。PIM28是半导体开关设备，其被配置为将AC功率转换为DC功率，反之亦然，例如，通过脉冲宽度调制和滤波技术，使得通电的电机29通过输出构件32产生输出转矩(箭头T_O)。

输出构件32例如通过行星齿轮变速器或齿轮箱(未示出)联接到车辆20的驱动轮16。在一些操作模式中，产生的输出转矩(箭头T_O)可以被输送到驱动轮16，其中驱动轮16与路面19滚动接触，使得电机29最终推进车辆20。在“轻度混合动力”或扩展范围EV实施例中，车辆20可具有通过带式驱动装置15连接到电机29的内燃机(E)13，使得当电机29由电池组26供电时，电机29可操作用于转动曲轴和启动发动机13。尽管为了简化而示出被配置为牵引马达和带式交流发电机起动器的单个电机29，但在实际实现中，这些功能可能由具有各自尺寸并且被配置用于其相应任务的分开的电机29执行。

车辆20上使用的辅助电压(V_AUX)可以部分地通过辅助电池(B_AUX)126供应。辅助电池126可以通过辅助电源模块(APM)31(即可操作用于将来自电池组26的电压降低到适合于为车辆20上的辅助电气系统或部件供电的较低水平的DC的电压调节器)通电。在本公开的范围内，APM31和/或辅助电池126可以根据需要用作辅助电源。

车辆20的插入式实施例可包括电荷耦合设备22和AC-DC转换器24，其中AC-DC转换器24电连接在电荷耦合设备22和电池组26之间。在现有技术中可理解，AC-DC转换器，例如图1中示意性地示出的AC-DC转换器24，与PIM28一同，可以包括可控制的内部电子部件，它们一起工作以将AC电压(VAC)转换成DC电压(VDC)。尽管为了说明简单而从图中省略，但是这种内部结构通常包括输入和输出波形滤波器、无源二极管桥、诸如MOSFET或IGBT的半导体开关、链路电容器和一个或多个变压器。在这些组成部件中，半导体开关具有可由控制器50或另一专用处理器命令的快速可变的开/关状态，以提供所需的输出波形。

作为本方法的一部分，图1的控制器50被编程为确定一组输入值(箭头CC_I)，并使用所接收的输入值(箭头CC_I)，通过一组输出信号(箭头CC_O)控制车辆20和/或电池组26的操作。如下所述，输入值(箭头CC_I)可以包括电池组26的开路电压(V_o)和内部电阻(R)，其中开路电压(V_o)可能通过一个或多个传感器11测量和/或反向计算。在电池组26的充电或放电事件过程中可以使用相同的传感器11来测量充电/放电电压。传感器11还可以包括被配置为测量充电/放电电流的电流传感器。为了执行分配的功能，控制器50包括处理器(P)和存储器(M)。存储器(M)包括有形的非暂时性存储器，例如只读存储器，无论是光学的、磁性的、闪存的还是其它的。控制器50还包括足够量的随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器等、以及高速时钟、模数和数模转换电路以及输入/输出电路和设备、以及适当的信号调理和缓冲电路。

通常，控制器50使用输入值集(箭头CC_I)确定图1的电池组26的最大电流。使用简单的电池模型，V＝V_o+IR，其中V＝电池电压，V_o＝电池开路电压，I＝电池电流(放电为负值，充电为正)，并且R＝电池内部电阻，即其中P₂₆代表电池功率容量：

P₂₆＝IV＝I(V_O+IR)＝IV_O+I²R。

因此，电池组26的电压限制的功率容量P_26,VL可以数学表达，其中V_M＝V_MIN或V_MAX，这取决于控制器50是在考虑放电还是充电事件，如下：

电池组26的电流限制的功率容量P_26,CL可以类似地用I_M＝I_MIN或I_MAX表示，这再次取决于控制器50是在考虑放电还是充电事件，如下：

P_26,CL＝I_M(V_o+I_MR)

例如，使用这种关系，可以使用图1的控制器50计算最大放电电流，由下标d表示，即I_max,d，如下：

P₂₆＝IV_o+I²R_d

最大充电电流I_max,c受最大电压的限制，因此可以由控制器50计算为：

图2描绘了在竖直轴上以安培(A)计算的最大电流(I_max)与电池组26的百分比充电状态(SOC％)之间的关系的曲线图40。充电状态描述为从0％/完全耗尽至100％/完全充电的范围内。预定/制造商提供的电池组26的电流限制被描绘为迹线46和48，其中迹线46对应于示例20秒的最大充电电流(I_max,c,s)并且迹线48对应于20秒的最大放电电流(I_max,d,s)。也通过三角形(Δ)表示，迹线42C分别是由控制器50计算的最大充电电流I_max,c,calc和最小放电电流I_max,d,calc，以及由星形或星号(*)表示为迹线44的测量或测试的电流I_TST。

使用这样的数据，控制器50能够基于情况选择使用计算的最大充电/放电电流I_max,c,calc(迹线42C)或I_max,d,calc(迹线42D)或线46和48的预定/制造商提供的电流限制。从图2可以看出，计算的最大电流(迹线42D和42C)与低电荷和高电荷状态下的测量/测试电流(迹线44)紧密匹配。因此，在高置信度的情况下，控制器50可以选择性地使用计算的最大电流(迹线42D和42C)来代替线46和48的预定/制造商提供的电流限制，特别是在低电荷和高电荷状态下，以便计算电池组26的真实功率容量。

如图2中的数据旨在示出的，测试电流(迹线44)与在高电荷状态下计算的最大充电电流(迹线42C)以及在低电荷状态下计算的最大放电电流(迹线42D)紧密匹配。然而，对于位于其间的充电状态，控制器50不违反由图2中的线46和48表示的预定/制造商提供的电流限制。因此，图1的控制器50被配置为在有利的情况下根据情况或选择性地使用计算的迹线42C、42D的最大电流而不是线46和48的预定或制造商提供的电流限制。

图3A和图3B示出了图1的电池组26的两个示例单元的示例。在特定条件(例如-10℃)下，其中示出的迹线55和155通过等式P＝IV_o+I²R确定，用于P＝P_d的放电情况。对于3A，迹线55表示在17.8％的开始充电状态、开路电压(V_o)为3.515VDC以及10秒内平均电阻(R_d)为0.012Ω时图1的电池组26的第一代表性电池单元的放电功率。另一个单元的示例条件如图3B所示，对应于27.98％的更高的开始充电状态，开路电压(V_o)为3.572VDC以及平均10秒电阻(R_d)为0.0236Ω。

在图3A中，代表性的预定/供应商提供的最大放电电流(I_max,d,s)可以是大约-190A。然而，计算的最大放电电流(I_max,d,calc)可能稍微更低，例如在该示例中为-145.1A。类似地，在图3B中，预定/制造商提供的最大放电电流(I_max,d,s)可以是大约-157.5A，而计算的最大放电电流(I_max,d,calc)可以是-75.63A。因此，预定的最大电流(I_max,d,s)比计算的最大电流(I_max,c,calc)更激进并且低估了电池组26的放电功率容量。因此，当执行指令100时，控制器50可以根据情况忽略预定的最大放电电流(I_max,d,s)而偏向更低的计算的最大放电电流(I_max,d,calc)，或者可忽略计算的最大放电电流(I_max,d,calc)，而偏向绝对值更低的预定最大放电电流(I_max,d,s)，以优化图1的电池组26和/或车辆20的性能。

图4描述了可以被编码为图1所示的控制器50的存储器(M)内的指令100的示例方法。这些指令100可以通过控制器50的处理器(P)执行，以便计算最大电流、预测电池组26的功率容量、并最终使用预测的功率容量控制车辆20和/或电池组26的操作。由于指令100体现了图4中所示的方法，为了清楚起见，所述方法在下文中称为方法100。

方法100在步骤S102开始，通过测量或反向计算确定开路电压(V_o)。步骤S102可以通过例如通过电压传感器11单独地感测电池组26的给定单元来逐个单元地进行，使得测量到电池单元的正端子和负端子之间的电势差。电池组26的总开路电压(V_o)可以被确定为串联单元的单个开路电压的总和。一旦确定了电池组26的开路电压(V_o)，方法100就前进到步骤S104。

步骤S104包括例如在放电事件过程中计算电池组26的实时电阻。该值(R_d)可以在特定的时间窗口(例如10-20s)上确定为其中V和I分别是放电事件过程中的测量电压和电流。之后，方法100进入步骤S106。

在步骤S106中，控制器50接下来使用来自步骤S102的开路电压(V_o)和来自步骤S104的计算的电阻来计算最大电流(I_d,max)。在放电事件中，该值是放电电流(I_d,max)，因此该值暂时记录在存储器(M)中。最大电流的计算可以由控制器50在电池组26的各种充电状态和温度下执行，这些值可选地记录在查找表中以供以后访问。同样地，计算最大电流可以在电池组26的不同老化年龄下发生，使得下面最终计算的功率容量对应于电池组26的实际老化年龄。然后控制器50进行到步骤S108。

在步骤S108中，控制器50将在步骤S106中确定的最大电流(I_d,max)的绝对值与预定/制造商提供的最大电流(即I_d,max,s)的绝对值进行比较。预定的最大电流(I_d,max,s)可以预先记录在存储器(M)中，并且在执行步骤S108中可以由控制器50直接访问。如果计算的最大电流(I_d,max)的绝对值大于预定的最大电流(I_d,max,s)的绝对值，则控制器50进入步骤S110，或者如果。计算的最大电流(I_d,max)的绝对值小于预定的最大电流(I_d,max,s)的绝对值，则控制器50进入步骤S112。

步骤S110包括选择预定/制造商提供的最大电流(I_d,max,s)并前进到步骤S114。

步骤S112包括选择计算的最大电流(I_d,max)并进入步骤S114。也就是说，控制器50确定预定的最大电流(I_d,max,s)过于激进并且将低估电池组26的实际功率容量。结果，控制器50以计算的最大电流(I_d,max)继续。

在步骤S114中，控制器50使用所选择的最大电流值(I_M)计算电池组26的电流限制和电压限制的功率容量，其中I_M是计算的最大电流(I_d,max)或预定的最大电流(I_d,max,s)，这取决于步骤S108的结果。因此，步骤S114包括计算两个不同的功率限制，即P_d,CL和P_d,VL，其中下标“CL”和“VL”分别代表电流限制和电压限制的功率容量。

如上所述，电池组26的供应商或制造商分别指定在放电和充电电压限制功率计算中使用的最小和最大电压(V_min和V_max)。电池化学决定了热力学上V_min和V_max的绝对值可以是多少。电池供应商规定了工作电压限制，以便从电池组26中获得最多的能量和功率，而不会危及电池寿命或结构完整性。因此，最小电压(V_min)用于计算放电电压限制的功率，而最大电压(V_max)用于计算充电电压限制的功率。

在示例放电场景中，电流限制的功率容量(P_d,CL)和电压限制的功率容量(P_d,VL)可以计算为：

P_d,CL＝I_MV_O+I_M ²R_d

其中V_M等于V_min。当功率容量P_d,VL和P_d,CL由控制器50确定时，方法100前进到步骤S116。

步骤S116包括比较来自步骤S114的功率容量P_d,VL和P_d,CL以确定两个功率值中的哪一个更低。当电流限制的功率容量(P_d,CL)小于电压限制的功率容量(P_d,VL)时，方法100进入步骤S118，或者当电压限制的功率容量(P_d,VL)是两个功率值中较低的一个时，方法100进入步骤S120。

步骤S118和S120包括记录来自步骤S116的值并丢弃两个功率值中的较高者，然后进入步骤S122。

在步骤S122中，控制器50接下来确定来自步骤S118或S120的所选择的功率容量，即相应的电流限制或电压限制的功率容量P_d,CL或P_d,VL是否超过校准阈值(P_CAL)。可以基于对控制器50的控制输入和正在执行的特定电气任务来实时确定校准阈值(P_CAL)。

例如，在图1的电机29被配置为牵引马达用于推进车辆20的正常驱动操作过程中，步骤S122可能需要确定是否存在足够的功率容量以满足操作者请求的转矩、转速和/或加速度。这些请求可以通过控制器50使用各种方法确定，例如，制动输入的测量或计算、加速请求、转向角和/或速率、以及其他典型的动态控制输入。

或者，当电池组26驱动发动机曲轴转动/启动过程时，步骤S122可以包括确定电池组26中是否存在足够的冷曲轴转动功率，以在校准的时间量内完成发动机曲轴转动/启动过程。当功率容量P_d,VL或P_d,CL超过校准的阈值(P_CAL)时，方法100进入步骤S124，当校准的阈值(P_CAL)超过所选择的功率容量P_d,VL或P_d,CL时，方法100进入步骤S126。

步骤S124需要响应于在步骤S122中确定功率容量P_d,VL或P_d,CL超过校准的阈值(P_CAL)来执行控制动作，记录执行来自步骤S122的所请求的操作的控制决定(D1)。“控制动作”可以包括使用计算的功率容量来改变或调节/控制车辆20或具有电池组26的其他系统的状态。例如，步骤S124可能需要通过输送电机29的所请求的速度、转矩和/或加速度来执行车辆20的所请求的驱动操作，或者如上所述进行发动机13的冷曲轴转动操作。在完成该动作时完成方法100，在步骤S102重新开始。

步骤S126需要响应于步骤S122中确定校准的阈值(P_CAL)超过所选择的功率容量P_d,VL或P_d,CL来执行控制动作，即，做出另一个控制决定(D2)，不能完成车辆20的所请求的驱动操作或冷曲轴转动操作。控制决定D2可以包括命令转换到电池组26的降低功率输出模式，即，通过向图1的电机29输送比对于当前要求的转矩、加速度和/或速度水平可能是最佳水平更少的功率。方法100通过该动作完成，重新开始步骤S102。

DC快速充电

如本领域所公知的，当图1的车辆20被配置为能够通过DC快速充电过程对电池组26进行充电时，这种充电过程在分级充电阶段中进行。也就是说，电池组26被快速充电到阈值充电状态。一旦达到阈值充电状态，修改DC快速充电过程的参数，以便在一个或多个后续充电步骤中减慢充电速率，例如，通过在充电电压增加时减小充电电压。以这种方式，电池组26的电荷可以有效地“顶起”而不会损坏电池组26。

通过图5中的比较曲线图60将DC快速充电过程的充电阶段示意性地描绘为用于新电池组26的充电阶段62和64，以及用于老化电池组26的充电阶段62A和64A。在水平轴上描绘了充电状态(SOC％)，其中100％对应于满电池组电荷并且0％表示耗尽的电池组26，并且在竖直轴上示出了充电电压(V_c)。图5表示老化的电池组26需要比新电池组26更高的充电电压，以便实现给定的充电状态。因此，图1的控制器50可以随电池组26老化自适应地改变充电参数，包括充电电流，以补偿与电池电阻相关的老化相关的增加。

作为这种方法的一部分，控制器50可以确定开路电压(V_o)和充电状态(SOC)之间的关系，并且此后预测将电池组26充电到特定SOC所需的电流量。也就是说，控制器50可以确定在DC快速充电的每个阶段中可以用于将电池组26充电到上述充电状态(i)(即SOC_i)的最大充电电流。首先，控制器50可以确定每个充电状态(SOC_i)对应的开路电压，即，V_o,i＝f(SOC_i)并且基于测量的充电电压和电流变化从最近或先前的DC快速充电事件确定充电电阻R_c,i：

然后，控制器50可以对于每个步骤(i)预测充电到特定SOC_i和V_c,i所必须的充电电流(I_c,i)：

因此，随着R_c,i因电池组26的老化而增加，当充电到相同充电电压V_c,i和充电状态SOCi时，预期充电电流I_c,i减小。或者，然后控制器50可以预测给定充电电流可达到的充电状态(SOC_i)：

V_o,i＝V_c,i-I_c,iR_c,i＝f(SOC_i)

同样，随着电阻R_c,i因电池老化而增加，当以相同充电电流I_c,i充电到相同充电电压V_c,i.时，预期开路电压V_o,i和充电状态SOC_i会降低。

使用上述方法使控制器50知道各种信息。例如，控制器50可以将开路电压(V_o,i)与充电状态(SOC_i)相关联或关联为一组相关数据。控制器50可以使用这样的相关数据来预测电池组26对于每个DC充电阶段可达到的充电状态。控制器50还可以预测到达给定SOC所需的充电时间。

为此，控制器50可以预测每个充电步骤(i)中的充电容量(Ah_c,i)，即：

Ah_c,i＝(SOC_i-SOC_i-1)·Ah_tot

其中Ah_c,i和Ah_tot分别表示每个充电步骤的安培小时数和完全充电的总充电量。因此，总充电时间(t)可以由所有示例充电步骤中的充电时间的总和表示为：

使用上述方法，控制器50基于使用时电池组26的开路电压(V_o)和实时电阻(R)来计算出入电池组26的最大充电或放电电流。然后，控制器50根据控制器计算的电流验证预定的/供应商提供的最大电流，以评估供应商的值是否过于保守或过于激进，两种情况都可能导致低估电池组26的实际功率容量。使用方法100可以帮助控制器50避免低估放电脉冲功率和冷曲轴转动功率容量，特别是在电池电阻趋于高的低电荷状态和低温状态时更是如此。作为进一步的控制动作，控制器50可以自动校正在电池状态估计器逻辑中使用的最大放电电流值，即，预测用于范围预测、动力系控制调节和其他目的的电池功率容量的逻辑，特别是当电阻随电池组26的老化增加时更是如此。提高功率容量估计的准确度允许控制器50改进图1的车辆20或使用电池组26的其他系统在各种充电状态、温度和老化年龄下的现有性能。

虽然已经详细描述了用于执行本公开的最佳模式，但是熟悉本公开所涉及领域的技术人员将认识到用于在所附权利要求的范围内实践本公开的各种替代设计和实施例。

Claims

1.一种用于计算系统中的电池组的最大电流和预测功率容量的方法，所述方法包括：

通过控制器确定所述电池组的开路电压；

在所述电池组的充电或放电事件过程中测量电压和电流；

使用测量的电压和测量的电流计算所述电池组的内部电阻；

使用所述开路电压和所述内部电阻计算所述电池组的所述最大电流；

选择计算的最大电流的绝对值和预定的电流限制的绝对值中的较低者；

使用所选择的较低的绝对值预测所述电池组的所述功率容量；以及

使用计算的功率容量控制所述系统的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述开路电压包括测量所述开路电压。

3.根据权利要求1所述的方法，其中由所述控制器在所述电池组的多种充电状态和温度下执行计算所述最大电流。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：计算所述电池组的不同老化年龄下的最大电流，使得计算的功率容量对应于所述电池组的实际老化年龄。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统包括由所述电池组供电的电机，并且其中控制所述系统的状态包括控制所述电机的速度、转矩或加速度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统包括发动机和由所述电池组供电的电机，并且其中控制所述系统的状态包括使用所述电机曲轴转动和启动所述发动机。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述电池组被配置为通过直流(DC)快速充电过程在多个DC充电阶段中接收DC充电电流，所述方法还包括：

将所述开路电压与所述电池组的各个充电状态相关联作为成组的相关数据；

通过所述控制器使用所述相关数据预测所述多个DC充电阶段中的每个DC充电阶段可达到的所述电池组的充电状态；以及

预测用于实现目标SOC的充电时间；

其中控制所述系统的状态包括使用预测的充电时间来控制所述DC快速充电过程的充电持续时间。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述系统是具有电动动力系的车辆，并且其中使用计算的功率容量来控制所述系统的状态包括控制所述电动动力系的状态。

9.一种系统，包括：

电池组；

电机，电连接到所述电池组并且由所述电池组驱动；以及

与所述电池组通信的控制器，具有处理器并且被配置为通过由所述处理器执行指令来计算所述电池组的最大电流并且预测功率容量，其中所述指令的执行使得所述控制器：

确定所述电池组的开路电压；

在所述电池组的充电或放电事件过程中测量电压和电流；

使用测量的电压和测量的电流计算所述电池组的内部电阻；

使用所述开路电压和所述内部电阻计算所述最大电流；

使用所选择的较低的绝对值预测所述电池组的功率容量；以及

使用计算的功率容量控制所述系统的状态。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器被配置为计算所述电池组的不同老化年龄下的最大电流，使得计算的所述电池组的功率容量对应于所述电池组的实际老化年龄。