DE102018131245A1

DE102018131245A1 - Batterieleistungsvorhersage für ereignisse mit hohen lasten

Info

Publication number: DE102018131245A1
Application number: DE102018131245.8A
Authority: DE
Inventors: Rutooj DESHPANDE; Satish CHIKKANNANAVAR; Bhaskara Boddakayala; Kevin Vander Laan; Xu Wang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-06-13
Also published as: US10389143B2; US20190181657A1; CN109895653A

Abstract

Ein System für ein Fahrzeug beinhaltet einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, die jeweils konfiguriert sind, um das Fahrzeug anzutreiben, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass ein Widerstand einer Traktionsbatterie und eine Änderung des Widerstands während der Batterieentladung größer als jeweilige Schwellenwerte sind, Leistung an die elektrische Maschine zu reduzieren und den Verbrennungsmotor zu aktivieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Analysieren einer verfügbaren Leistungsmenge einer Traktionsbatterie während eines vordefinierten Zeitraums anhaltender Entladung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Der Begriff „Elektrofahrzeug“ kann verwendet werden, um Fahrzeuge zu beschreiben, die mindestens einen Elektromotor zum Fahrzeugantrieb aufweisen, wie zum Beispiel Batterieelektrofahrzeuge (Battery Electric Vehicles - BEV), Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles - HEV) und Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (Plug-in Hybrid Electric Vehicles - PHEV). Ein BEV beinhaltet mindestens einen Elektromotor, wobei die Energiequelle für den Elektromotor eine Batterie ist, die von einem externen Stromnetz wiederaufladbar ist. Ein HEV beinhaltet einen Verbrennungsmotor und einen oder mehrere Elektromotoren, wobei die Energiequelle für den Verbrennungsmotor Kraftstoff ist und die Energiequelle für den Elektromotor eine Batterie ist. In einem HEV ist der Verbrennungsmotor die Hauptenergiequelle für den Fahrzeugantrieb, wobei die Batterie ergänzende Energie für den Fahrzeugantrieb bereitstellt (die Batterie puffert Kraftstoffenergie und gewinnt kinetische Energie in elektrischer Form zurück). Ein PHEV ähnelt einem HEV, dabei weist das PHEV jedoch eine Batterie mit einer größeren Kapazität auf, die aus dem externen Stromnetz wiederaufladbar ist. In einem PHEV ist die Batterie die Hauptenergiequelle für den Fahrzeugantrieb, bis die Batterie bis zu einem niedrigen Energieniveau entleert ist, wobei das PHEV ab diesem Zeitpunkt wie ein HEV für den Fahrzeugantrieb betrieben wird.
KURZDARSTELLUNG
Ein System für ein Fahrzeug beinhaltet einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, die jeweils konfiguriert sind, um das Fahrzeug anzutreiben, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass ein Widerstand einer Traktionsbatterie und eine Änderung des Widerstands während der Batterieentladung größer als jeweilige Schwellenwerte sind, Leistung an die elektrische Maschine zu reduzieren und den Verbrennungsmotor zu aktivieren.
Ein Verfahren für ein Fahrzeug beinhaltet, durch eine Fahrzeugsteuerung, das Reduzieren von Leistung an eine elektrische Maschine von einer Traktionsbatterie und das Aktivieren eines Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass Widerstand der Traktionsbatterie und Änderung des Widerstands während der Batterieentladung größer als jeweilige Schwellenwerte sind, wobei jedes von der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben.
Ein System für ein Fahrzeug beinhaltet einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, die jeweils konfiguriert sind, um das Fahrzeug anzutreiben, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Größe des Batterieentladestroms größer als ein Stromschwellenwert ist und eine Reduzierungsrate der Batterieentladespannung größer als ein Änderungsratenschwellenwert ist, Batterieleistung zu reduzieren, die der elektrischen Maschine bereitgestellt wird und den Verbrennungsmotor zu aktivieren.
Figurenliste

1A-1B sind Verläufe, die eine Änderung der gemessenen Batteriespannung veranschaulichen;
1C ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes Plug-in-Hybridelektrofahrzeug veranschaulicht;
1D ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Batteriezellenkonfiguration veranschaulicht;
2A-2C sind Verläufe, die beispielhafte vorhergesagte Leistung während eines Batterieentladeereignisses veranschaulichen;
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zum Reagieren auf einen nichtlinearen Rückgang der gemessenen Spannung veranschaulicht;
4A-4D sind Verläufe, die eine beispielhafte Änderung des Widerstands auf Grundlage von gemessener Spannung und gemessenem Strom veranschaulichen;
5A-5B sind Verläufe, die beispielhafte Änderung der gemessenen Spannung während eines Antriebszyklus veranschaulichen;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zum Vorhersagen verfügbarer Batterieantriebsleistung veranschaulicht;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zum Vorhersagen der verfügbaren Leistung auf Grundlage nichtlinearer Änderung der gemessenen Spannung veranschaulicht; und
8A-8B sind Verläufe, die prognostizierte verfügbare Batterieleistung veranschaulichen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Für den PHEV-Betrieb mit Ladeentleerung können unter Bedingungen anhaltender Entladung hohe Ströme oder Leistungsbedarfe zu schneller Erhöhung des offensichtlichen Zellwiderstands führen, d. h. die Änderungsrate ist größer als eine Schwellenrate, und die Zellspannung kann auf eine Spannung von weniger als einer vordefinierten Spannung fallen.
Unter derartigen Bedingungen kann die nichtlineare Erhöhung des offensichtlichen Zellwiderstands bewirken, dass die Zellentladeleistungsfähigkeit reduziert wird. Die Nichtlinearität einer derartigen Spannungsreaktion kann zu Schwierigkeiten führen, die tatsächlich verfügbare Batterieleistung akkurat zu schätzen und mit ausreichend Schnelligkeit zu reagieren, wenn die Änderung der Spannung größer als ein vordefinierter Schwellenwert ist. Als ein Beispiel kann sich während eines Überholvorgangs auf der Autobahn ein Leistungsbedarf von moderat auf hoch erhöhen, wenn sich das Fahrzeug bereits bei einer hohen Dauergeschwindigkeit bewegt. Während eines derartigen Szenarios kann verfügbare Entladeleistung der Batterie zurückgehen, wenn der Leistungsbedarf eine nichtlineare Spannungsänderungsrate innerhalb der Batteriezellen bewirkt.
Als ein Beispiel veranschaulicht 1C ein Fahrzeugsystem 10 für ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 12. Das Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 umfassen, die mechanisch an ein Hybridgetriebe 16 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 14 können dazu in der Lage sein, als Motor oder Generator zu arbeiten. Außerdem kann das Hybridgetriebe 16 mechanisch an einen Verbrennungsmotor 18 gekoppelt sein. Das Hybridgetriebe 16 kann auch mechanisch an eine Achse 20 gekoppelt sein, die mechanisch an die Räder 22 gekoppelt ist. Während 1C ein typisches Plug-in-Hybridelektrofahrzeug abbildet, ist die Beschreibung hier ebenso auf ein rein elektrisches Fahrzeug oder ein Hybridelektrofahrzeug mit einer anderen Konfiguration, wie zum Beispiel unter anderem einem Serienhybrid, anwendbar. Für ein rein elektrisches Fahrzeug, z. B. ein Batterieelektrofahrzeug (BEV), kann das Hybridgetriebe 16 ein Getriebekasten sein, der mit den elektrischen Maschinen 14 verbunden ist, und der Verbrennungsmotor 18 kann nicht vorhanden sein.
Die elektrischen Maschinen 14 können eine Antriebs- und Verzögerungsfunktion bereitstellen, entweder wenn der Verbrennungsmotor 18 betrieben wird oder wenn er ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 14 können als Generatoren betrieben werden und Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 14 können zusätzlich ein Gegendrehmoment zu dem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 18 bereitstellen, um Strom zum Wiederaufladen einer Traktionsbatterie 24 zu erzeugen, während das Fahrzeug in Betrieb ist. Die elektrischen Maschinen 14 können ferner Fahrzeugemissionen verringern, indem sie den Verbrennungsmotor 18 in der Nähe der effizientesten Drehzahl- und Drehmomentbereiche laufen lassen. Wenn der Verbrennungsmotor 18 ausgeschaltet ist, kann das Fahrzeug 12 im reinen Elektromodus, z. B. EV-Modus, unter Verwendung der durch die Traktionsbatterieleistung angetriebenen elektrischen Maschinen 14 als einzige Antriebsquelle betrieben werden.
Die Traktionsbatterie 24 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 24 stellt typischerweise einen Hochspannungs- und Gleichstromausgang (Direct Current - DC) bereit. In einigen Fällen können ein oder mehrere Schütze 42 die Traktionsbatterie 24 von einem DC-Hochspannungsbus 54A isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 24 an den DC-Hochspannungsbus 54A koppeln, wenn sie geschlossen sind. Während der Schütz 42 als separate Komponente veranschaulicht ist, können der eine oder die mehreren Schütze 42 in einigen Beispielen ein elektrisches Leitungszentrum (Bussed Electrical Center - BEC) 44 umfassen, das konfiguriert ist, mit einer Batteriesteuerung 50 zu kommunizieren, die das Zuführen und Entnehmen von elektrischer Energie zu und aus der Traktionsbatterie 24 ermöglicht. Die Batteriesteuerung 50 kann einen Befehl an das BEC 44 ausgeben, eine Vielzahl von Schaltern zu bedienen, z. B. Schütze oder Relais zu öffnen oder zu schließen, oder anderweitig eine oder mehrere elektrische Komponenten zu betätigen, die die Übertragung von Energie zur Traktionsbatterie 24 steuern, als Reaktion darauf, dass einer oder mehrere mit der Traktionsbatterie 24 verbundene Betriebsparameter einen vordefinierten Schwellenwert erreicht haben.
Die Traktionsbatterie 24 ist über den DC-Hochspannungsbus 54A elektrisch an eine oder mehrere Leistungselektroniksteuerungen 26 gekoppelt. Die Leistungselektroniksteuerung 26 ist zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 14 gekoppelt und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen dem Hochspannungsbus 54B mit Wechselstrom (Alternating Current - AC) und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Beispielsweise kann die Traktionsbatterie 24 einen DC-Ausgang bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 unter Verwendung eines Dreiphasen-AC betrieben werden können, um zu funktionieren. Die Leistungselektroniksteuerung 26 kann den DC-Ausgang der Traktionsbatterie 24 in einen Dreiphasen-AC-Eingang umwandeln, der erforderlich sein kann, um die elektrischen Maschinen 14 zu betreiben. In einem Regenerationsmodus kann die Leistungselektroniksteuerung 26 den Dreiphasen-AC-Ausgang von den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in den DC-Eingang umwandeln, der mit der Traktionsbatterie 24 kompatibel ist.
In einigen Fällen, während des Betriebs bei kaltem Klima mit einem sich höher entwickelnden Zellwiderstand (1-2 Ordnungen höher als bei Normaltemperaturen), kann der nichtlineare Rückgang der Zellentladeleistungsfähigkeit häufiger auftreten. Dies kann zumindest teilweise aufgrund von Diffusionsbegrenzungen in der Elektrolyten- und Elektrodenphase innerhalb einer Zelle auftreten. Derartige Vorfälle können sich auf die Leistung, Fahrbarkeit und Kraftstoffeffizienz des PHEV-Fahrzeugs auswirken. Eine frühe Erkennung eines möglichen Vorfalls der nichtlinearen Leistungsfähigkeitsreduzierung kann die Batterieleistungsfähigkeitsvorhersage verbessern, indem zusätzliche Zeit für die Reaktion des Steuersystems mit einer graduelleren Leistungsbegrenzung bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann das Anfangen einer graduellen Reduzierung der vorhergesagten Batterieleistungsfähigkeit als Reaktion auf das Erfassen, dass die Spannungsrückgangsrate größer als ein vordefinierter Schwellenwert ist, dem Steuersystem ermöglichen, die Änderung der vorhergesagten verfügbaren Leistung auf eine lineare anstelle einer nichtlinearen Leistung umzusetzen und kann das Aktivieren von Batterieleistungsgrenzen zu unerwünschten Zeiten verhindern.
Die Batteriesteuerung 50 kann Leistungsvorhersage und -prognose für PHEVs während anhaltender Fahrereignisse während der Ladeentleerung durchführen. Die Batteriesteuerung 50 kann mit einem oder mehreren Sensoren verbunden sein und kann Signale empfangen, die Spannung, Strom, Widerstandsänderungsrate und anderen Parametern von einer oder mehreren aus einer Vielzahl von Batteriezellen innerhalb der Traktionsbatterie 24 entsprechen, wie in Bezug zumindest auf 1D beschrieben. In einigen Beispielen kann eine Systemsteuerung 48 vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren, darunter derjenigen, die sich auf nichtlineare Leistungsfähigkeitsreduzierung beziehen. Obwohl sie jeweils als einzelne Steuerung dargestellt sind, können die Systemsteuerung 48 und die Batteriesteuerung 50 als eine oder mehrere Steuerungen ausgeführt sein. Die Systemsteuerung 48 kann zum Beispiel Betriebsbedingungen der Traktionsbatterie 24, eine Leistungsumwandlungssteuerung 32 und die elektrische Maschine 14 überwachen. Die Systemsteuerung 48 und/oder die Batteriesteuerung 50 können konfiguriert sein, Signale zu empfangen, die eine Größe und Richtung eines durch die Traktionsbatterie 24 fließenden Stroms, einen Spannungspegel an den Klemmen der Traktionsbatterie 24 und so weiter angeben.
Die Batteriesteuerung 50 kann die Erfassung von Ereignissen in Bezug auf einen nichtlinearen Rückgang der Spannung während des Betriebs mit anhaltender Entladung ermöglichen. Die Batteriesteuerung 50 kann eine vorhergesagte verfügbare Batterieleistung bestimmen, die weniger als die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung ist, die unter Verwendung von vorhandenen Steueralgorithmen bestimmt wurde, wodurch die Aktivierung einer Batterieleistungsgrenze aufgrund eines erhöhten Leistungsbedarfs verhindert (oder verzögert oder graduell gemacht) wird. In Übereinstimmung mit PCP/PLT-Leistungsverteilungsstrategien kann die Batteriesteuerung 50 die geringere vorhergesagte verfügbare Batterieleistung prognostizieren, sodass die Aktivierung der Leistungsbegrenzung für das Fahrzeug 12 gradueller ist und der Betrieb im EV-Modus beibehalten werden kann.
Beispielsweise veranschaulicht 1D ein Blockdiagramm einer beispielhaften Anordnung 60 für einen oder mehrere Abschnitte der Traktionsbatterie 24. Die Traktionsbatterie 24 kann eine Vielzahl von Mono-Zellen 61 beinhalten, die jeweils eine Kathodenschicht 62 und eine Anodenschicht 66 aufweisen, auch als positive beziehungsweise negative Elektrode bezeichnet, die durch einen Separator 64 getrennt werden. Der Separator 64 ermöglicht Stromfluss zwischen den Kathoden- und Anodenschichten 62, 66 der Mono-Zellen 61. Jede der Mono-Zellen 61 kann ferner eine vordefinierte Nennspannung aufweisen.
Die vordefinierte Anzahl an Mono-Zellen 61, z. B. 20, kann in Bezug zueinander in Reihe oder parallel verbunden sein, um eine Batteriezelle 68 zu definieren, die eine positive Klemme 70 und eine negative Klemme 72 beinhaltet. Bei den Mono-Zellen 61 und den Batteriezellen 68 kann es sich zum Beispiel um elektrochemische Zellen, Kondensatoren oder andere Arten von Umsetzungen von Energiespeichervorrichtungen handeln. Die Mono-Zellen 61 und die Batteriezellen 68 können in einer beliebigen geeigneten Konfiguration angeordnet und konfiguriert sein, um elektrische Energie zur Verwendung beim Betrieb des Fahrzeugs 12 aufzunehmen und zu speichern. Jede Zelle 68 kann einen gleichen oder anderen Schwellenwert der Nennspannung bereitstellen. Obwohl die Traktionsbatterie 24 der Beschreibung nach zum Beispiel elektrochemische Batteriezellen beinhaltet, werden auch andere Arten von Umsetzungen von Energiespeichervorrichtungen, wie etwa Kondensatoren, in Betracht gezogen.
Die Batteriezellen 68 können ferner in einem oder mehreren Reihenverbänden, Abschnitten oder Modulen angeordnet werden, die ferner in Reihe oder parallel verbunden sind. Eine Vielzahl von in Reihe verbundenen Batteriezellen 68 kann zum Beispiel ein Batteriemodul 74 umfassen. Das Batteriemodul 74 kann eine Datenverbindung 76 beinhalten, die es einer oder mehreren Steuerungen des Fahrzeugs 12, z. B. der BEC 44, ermöglicht, den Energiestrom zu und von dem Batteriemodul 74 zu aktivieren und zu deaktivieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenverbindung 76 einen oder mehrere Zellsensoren beinhalten, die mit der einen oder den mehreren Steuerungen des Fahrzeugs 12, z. B. der Batteriesteuerung 50, verbunden sind. Die Zellsensoren können zum Beispiel einen oder mehrere von Temperatursensoren, Spannungssensoren, Stromsensoren und so weiter beinhalten.
Eine vordefinierte Anzahl der in Reihe oder parallel verbundenen Batteriemodule 74 kann einen Batteriepack 78 definieren. Der Batteriepack 78 kann ein Batterieverwaltungssystem (battery management system - BMS) 80 beinhalten, das konfiguriert ist, eine oder mehrere Unterkomponenten des Batteriepacks 78, etwa über die Datenverbindung 76, zu überwachen und zu verwalten. In einem Beispiel kann das Batterieverwaltungssystem 80 konfiguriert sein, die Temperatur, Spannung und/oder den Strom der Mono-Zellen 61, der Batteriezellen 68, der Batteriemodule 74 und so weiter zu überwachen. Das Batterieverwaltungssystem 80 kann in Kommunikation mit einem oder mehreren der BEC 44 und der Batteriesteuerung 50 stehen und kann den Energiefluss zu dem und aus dem Batteriepack 78 als Reaktion auf ein Signal oder einen Befehl von der BEC 44 und/oder der Batteriesteuerung 50 ermöglichen. Die Traktionsbatterie 24 kann in einem Beispiel eine oder mehrere Komponenten definieren, die den in Bezug auf 1D beschriebenen ähnlich sind. Ferner wird auch das Definieren zusätzlicher und/oder anderer Komponenten, auf in Bezug auf 1D nicht spezifisch Bezug genommen wird, durch die Traktionsbatterie 24 ebenfalls in Betracht gezogen.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie für den Antrieb kann die Traktionsbatterie 24 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 12 kann eine DC/DC-Wandlersteuerung 28 beinhalten, die elektrisch an den Hochspannungsbus 54 gekoppelt ist. Die DC/DC-Wandlersteuerung 28 kann elektrisch an einen Niederspannungsbus 56 gekoppelt sein. Die DC/DC-Wandlersteuerung 28 kann den Hochspannungs-DC-Ausgang der Traktionsbatterie 24 und/oder der Leistungselektroniksteuerung 26 in eine Niederspannungs-DC-Zufuhr umwandeln, die mit Niederspannungsfahrzeugverbrauchern, die mit dem Niederspannungsbus 56 verbunden sind, kompatibel ist. In einem Beispiel kann der Niederspannungsbus 56 elektrisch an eine Hilfsbatterie 30 (z. B. eine 12V-Batterie) gekoppelt sein. In einem weiteren Beispiel können Niederspannungssysteme 52, wie etwa unter anderem Zubehör, Beleuchtung und so weiter, ebenfalls elektrisch an den Niederspannungsbus 56 gekoppelt sein.
Ein oder mehrere elektrische Hochspannungsverbraucher 46 können an den Hochspannungsbus 54A gekoppelt sein. Die Hochspannungsverbraucher 46 können eine zugeordnete Steuerung aufweisen, die die elektrischen Hochspannungsverbraucher 46 gegebenenfalls betreibt und steuert. Die Hochspannungsverbraucher 46 können Verdichter und elektrische Heizvorrichtungen beinhalten. Die unterschiedlichen erläuterten Komponenten können eine oder mehrere zugeordnete Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. ein Controller Area Network (CAN)) oder über separate Leiter kommunizieren.
Während des Betriebs mit durchgehender Entladung, d. h. Ladeentleerung, kann das Anlegen eines großen Entladestroms/Leistungsbedarfs nach einem Vorgang anhaltender Entladung einen Spannungsabfall der Spannung der Zelle 68 und/oder Batterie 24 auf eine Spannung von weniger als einem vordefinierten Spannungsschwellenwert bewirken. 1A veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf 100-A einer Änderung gemessener Spannung 102 in Bezug auf eine Antriebszykluszeit 104. In einem Beispiel kann gemessene Spannung 106 eine erste Spannung 106a zu einer ersten Zeit t₁ 108 und eine zweite Spannung 106b zu einer zweiten Zeit t₂ 110 im Anschluss an die erste Zeit t₁ 108 sein. In einigen Fällen können die erste und zweite Zeit 108, 110 jeweils erste und zweite von der Batteriesteuerung 50 empfangene Spannungsmessungen veranschaulichen, sodass ein Unterschied zwischen der ersten und zweiten Zeit 108, 110 eine Zeit sein kann, die zwischen zwei konsekutiven Messungen der Spannung 106 vergangen ist.
1B veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf 110-B einer Änderung gemessener Spannung 102 in Bezug auf eine Antriebszykluszeit 104. In einigen Fällen kann die Kurve der gemessenen Spannung 106, wie in 1B gezeigt, eine detaillierte Ansicht eines oder mehrerer Abschnitte der Kurve der gemessenen Spannung 106 darstellen, die in 1A veranschaulicht ist. Die Batteriesteuerung 50 kann konfiguriert sein, um zu erfassen, dass ein nichtlinearer Spannungsabfall auf Grundlage eines Rückgangs der Spannung 106 zwischen bestimmten Fällen der Zeit und/oder zwischen konsekutiven Messungen größer als ein vordefinierter Spannungsschwellenwert ist. Als ein Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 einen nichtlinearen Spannungsabfall erfassen, wenn sich Spannung 106 von einem zur Zeit 112 gemessenen ersten Spannungswert zu einem zur Zeit 114 gemessenen zweiten Spannungswert ändert. Der Unterschied zwischen den Zeiten 112, 114 kann einen vordefinierten Zeitraum angeben, der zwischen konsekutiven Messungen vergangen ist. Als ein anderes Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 erfassen, dass ein Rückgang der Spannung zwischen den Zeiten 116 und 118 und/oder Zeiten 120 und 122 weniger als ein vordefinierter Spannungsschwellenwert ist und daher linear (oder nicht nichtlinear) ist. Ein zwischen den Zeiten 116 und 118 vergangener Zeitraum kann gleich dem oder anders sein als derjenige der Zeiten 120 und 122 und Zeiten 112 und 114.
Ein Spannungsunterschied V_diff kann ein Unterschied zwischen der ersten und zweiten Spannung 106a, 106b sein. Die Batteriesteuerung 50 kann den Spannungsunterschied V_diff mit einem vordefinierten Spannungsschwellenwert vergleichen. In einigen Fällen kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion darauf, dass der Spannungsunterschied V_diff größer als der Spannungsschwellenwert ist, konfiguriert sein, um vorhergesagte verfügbare Batterieleistung zu senken (oder zu reduzieren). Die Batteriesteuerung 50 kann auf Grundlage des Spannungsunterschieds V_diff , bestimmen, dass der Spannungswert während des Impulses in Richtung eines vordefinierten Spannungswertes zurückgehen kann, obwohl vorhergesagt wurde, dass die Zelle 68 und/oder die Traktionsbatterie 24 in ihrer Gesamtheit eine Spannung aufweist, die größer als die tatsächliche Spannung für einen gegebenen Stromimpuls bei einem vorhandenen SOC-Niveau ist. Normalerweise kann die Reaktion der Batteriespannung für moderate Stromimpulse von kurzer Dauer linear sein. Aber die Batterie kann beim Fahren bei moderaten bis hohen Geschwindigkeiten (z. B. Überholvorgang auf den Autobahnen) einen nichtlinearen Spannungsabfall mit Routinebeschleunigungen erleben. Die verfügbare Batterieentladeleistung kann unter derartigen Bedingungen weniger als eine vorhergesagte verfügbare Batterieleistung werden, die einem derzeitigen SOC-Niveau mit einem gegebenen Stromimpuls entspricht, wenn die Batterie 24 nicht unter Bedingungen anhaltender Entladung arbeiten würde.
Die Stromsensor- und Spannungssensorausgaben der Traktionsbatterie 24 werden der Batteriesteuerung 50 bereitgestellt. Die Batteriesteuerung 50 kann konfiguriert sein, den SOC auf Grundlage von Signalen von einem oder mehreren Sensoren, wie etwa Strom- und Spannungssensoren der Traktionsbatterie 24, zu überwachen. Es können verschiedene Techniken verwendet werden, um den SOC zu bestimmen. Es kann zum Beispiel eine Amperstunden-Integration ausgeführt werden, bei der der Strom durch die Traktionsbatterie 24 im Laufe der Zeit integriert wird. Der SOC kann zum Beispiel auf Grundlage des Ausgangs eines Traktionsbatteriespannungssensors geschätzt werden. Die genaue angewendete Technik kann von der chemischen Zusammensetzung und den Eigenschaften der bestimmten Batterie abhängen.
Für die Traktionsbatterie 24 kann ein SOC-Betriebsbereich definiert werden. Die Betriebsbereiche können obere und untere SOC-Schwellenwerte der Traktionsbatterie 24 definieren, z. B. SOC_max und SOC_min . Die Traktionsbatterie 24 des Fahrzeugs 12 kann durch eine externe Leistungsquelle 36 wiederaufgeladen werden, die elektrisch an eine Elektrofahrzeugversorgungseinrichtung (Electric Vehicle Supply Equipment - EVSE) 38, d. h. ein Ladegerät oder eine Ladestation, gekoppelt ist. Bei der externen Leistungsquelle 36 kann es sich um ein elektrisches Leistungsverteilungsnetzwerk oder -netz handeln, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Das EVSE 38 kann Schaltungen und Steuerungen zum Regulieren und Verwalten der Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 bereitstellen. Die externe Leistungsquelle 36 kann der EVSE 38 elektrische Leistung als Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Die EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeport 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Bei dem Ladeport 34 kann es sich um eine beliebige Art von Anschluss handeln, der dazu konfiguriert ist, Leistung von der EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen, und er kann elektrisch an eine fahrzeuginterne Leistungsumwandlungssteuerung 32 gekoppelt sein, die die von der EVSE 38 zugeführte Leistung konditioniert, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann das Fahrzeug 12 konfiguriert sein, drahtlose Leistungsübertragung über eine Drahtlosverbindung zu der EVSE 38 zu empfangen, wie etwa unter anderem induktives Laden über den Luftspalt.
Aus physikalischer Perspektive der Batterie bestimmen Lithiumionentransport zu der Reaktionsstelle und die Rate der Reaktionen den offensichtlichen Widerstand der Batterie. Die Raten des Ionentransports und die Raten von Reaktionen variieren während des Batteriegebrauchs und hängen auch von dem vorherigen Gebrauchsverlauf innerhalb desselben Fahrprofils ab. Wenn es während eines Betriebs mit anhaltender Entladung einen Bedarf an viel Leistung/Strom von der Batterie gibt, können Li-Ionentransport zu den Reaktionsstellen an der Elektrodenoberfläche und/oder die Reaktionsraten an der Elektrodenoberfläche ihre jeweiligen maximalen Werte erreichen, bevor der Leistungs-/Strombedarf erfüllt ist. Ein derartiger Vorfall kann zu nichtlinearer Erhöhung des offensichtlichen Zellwiderstands führen. Dies kann bewirken, dass die tatsächliche verfügbare Leistung der Batterie weniger als die Menge der angeforderten Leistung ist.
Die Traktionsbatterie 24 kann eine Vielzahl von Zellen beinhalten, die in Reihen- und/oder paralleler Konfiguration angeordnet sind. In einigen Beispielen kann jede Zelle der Traktionsbatterie den nichtlinearen Abfall der Spannung erleben und die Packspannung kann weniger als ein vordefinierter Spannungsschwellenwert werden, wodurch wiederum eine nichtlineare Reduzierung der verfügbaren Batterieentladeleistung bewirkt wird. In einigen anderen Beispielen kann nur die schwächste Zelle (Zelle, die die kleinste Kapazität und/oder den höchsten Widerstand aufweist) nichtlineare Erhöhung des offensichtlichen Widerstands erleben und/oder Zellspannung von weniger als einer Schwellenspannung erreichen. Obwohl dies gegebenenfalls auf dem Packspannungsniveau nicht einfach beobachtbar ist, kann dies bewirken, dass das Leistungsverwaltungssystem die projizierte Batterieentladeleistungsfähigkeit abrupt reduziert, um Überentladung dieser bestimmten Zelle zu vermeiden, da eine derartige Zelle die zulässige Mindestspannung V_min erreichen kann. In noch anderen Beispielen können mehrere Zellen, aber nicht alle Zellen in dem Pack den nichtlinearen Rückgang der Spannung während hohen Leistungs-/Strombedarfs bei einem Betrieb mit anhaltender Entladung erleben. Dieser Spannungsabfall bestimmter Zellen kann an dem Packspannungsniveau einfach beobachtbar sein oder nicht, abhängig von der Anzahl an Zellen, die diesen Zustand erleben. Erneut kann dies bewirken, dass das Leistungsverwaltungssystem die Batterieentladeleistungsfähigkeit reduziert, um Überentladung der Zellen mit größerem Spannungsabfall zu vermeiden.
Während des Fahrzeugbetriebs kann die Batteriesteuerung 50 konfiguriert sein, um vorhergesagte Batterieleistung P_{pack_predicted} auf Grundlage von zumindest einem von Leistungsgrenzentabellen (power limit tables - PLT) und Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus (power capability processing - PCP) zu bestimmen. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 einen kleineren der Werte der vorhergesagten verfügbaren Batterieleistung P_{pack_predicted} auswählen, der sich aus den Leistungsgrenzentabellen und dem Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus ergibt. 2A veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf 200-A einer Änderung der vorhergesagten Packleistung 202 in Bezug auf die Zeit 204 während eines Betriebs mit durchgehender Entladung der Batterie 24. Eine Leistungskurve 206 kann eine langfristig vorhergesagte Batterieleistung P_{pack_long_PLT} angeben, bestimmt unter Verwendung der Leistungsgrenzentabellen. Eine Leistungskurve 208 kann eine kurzfristig vorhergesagte Batterieleistung P_{pack_shrt_PLT} angeben, bestimmt unter Verwendung der Leistungsgrenzentabellen. Eine Leistungskurve 210 kann eine kurzfristig vorhergesagte Batterieleistung P_{pack_shrt_PCP} angeben, bestimmt unter Verwendung des Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus.
Eine oder mehrere Zellen 68 in dem Batteriepack können während des Betriebs mit Entladung eine Leistungsfähigkeitsreduzierung erleben. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 die kurzfristig vorhergesagte Batterieleistung P_{pack_shrt_PCP} 210 von einer ersten vorhergesagten Leistung 210a auf eine zweite vorhergesagte Leistung 210b zwischen einer Anfangszeit t_b 212 und einer Endzeit t_e 214 reduzieren. Wenn ein Unterschied zwischen der ersten und zweiten vorhergesagten Leistung 210a und 210b einen vordefinierten Leistungsreduzierungsratenschwellenwert übersteigt, kann die Spannung des gesamten Packs zur oder ungefähr zur gleichen Zeit wie die vorhergesagte Leistungsreduzierung fallen. 2B veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf 200-B einer Änderung der Zell-/Packspannung 216 in Bezug auf die Zeit 204 während eines Betriebs mit durchgehender Entladung der Batterie 24 und zur oder ungefähr zur gleichen Zeit wie die Änderung der vorhergesagten Packleistung 206, die in 2A veranschaulicht ist. Eine Spannungskurve 217 gibt die von einer ersten Spannung 217a auf eine zweite Spannung 217b zurückgegangenen Zell-/Packspannungswerte zwischen der Anfangszeit t_b 212 und der Endzeit t_e 214 an.
Da der PCP-Algorithmus die Packspannungsmessung als eine seiner Eingaben für den erweiterten Kalman-Filter (Extended Kalman Filter - EKF) verwendet, kann er die Leistungsverfügbarkeitsreduzierung während eines linearen Spannungsrückgangs vorhersagen. Dennoch kann, da die PCP-Vorhersage eine momentane Vorhersage von Leistung auf Grundlage der Spannungs- und Strommessungen ist, die Rate der Leistungsreduzierung $\frac{d P}{d t}$
in bestimmten Fällen beträchtlich sein, wenn die Batteriespannungsreduzierung größer als ein vordefinierter Spannungsschwellenwert ist; z. B. kann, wenn die Spannungsreduzierung nichtlinear ist, eine Rate der Leistungsreduzierung zum Beispiel 30 kW/Sek. sein.
2C veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf 200-C zum Beginnen einer Reduzierung der vorhergesagten Leistung durch die Batteriesteuerung 50. Der Verlauf 200-C kann eine Änderung der vorhergesagten Packleistung 202 in Bezug auf die Zeit 204 und ferner eine Änderung der Spannung 216 zur oder ungefähr zur gleichen Zeit wie die Änderung der vorhergesagten Packleistung beinhalten. Die Leistungskurven 218 und 220 können jeweils zeitgleiche Änderungen der vorhergesagten Batterieleistung der Leistungsgrenzentabellen P_{pack_long_PLT} und der Leistung des Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus P_{pack_shrt_PCP} , angeben. Eine Spannungskurve 226 kann eine Änderung der Zell-/Packspannung zur oder ungefähr zur gleichen Zeit wie die Änderungen der vorhergesagten Packleistung angeben. In einigen Beispielen kann der Verlauf 200-C eine detaillierte Ansicht eines oder mehrerer Abschnitte des Verlaufs 200-A und/oder des Verlaufs 200-B angeben. Die Leistungskurve 218 kann zum Beispiel einen Abschnitt der Leistungskurve 206 darstellen, die Leistungskurve 220 kann einen Abschnitt der Leistungskurve 210 darstellen und die Spannungskurve 226 kann einen Abschnitt der Spannungskurve 217 darstellen.
Während des Betriebs mit durchgehender Entladung kann die Batterieleistungsfähigkeitsreduzierungsrate $\frac{d P}{d t}$
größer als eine vordefinierte Schwellenrate der Reduzierung sein, z. B. eine Schwellenrate von 5 kW/s. Die Batteriesteuerung 50 kann als Reaktion auf das Erfassen, dass die Leistung des Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus P_{pack_shrt_PCP} weniger als die vorhergesagte Batterieleistung der Leistungsgrenzentabellen P_{pack_long_PLT} ist, damit anfangen, die vorhergesagte Leistung P_predicted zu einer Reduzierungszeit t_r 222 zu reduzieren. Wenn die Batteriesteuerung 50 weiterhin vorhergesagte Batterieleistung P_predicted bereitstellt, wenn eine Rate der Leistungsfähigkeitsreduzierung $\frac{d P}{d t}$
größer als die Schwellenrate ist, kann sich eine Leistungsbeeinträchtigung ergeben.
Wenn andererseits die Batteriesteuerung 50 berücksichtigt, dass die Leistungsreduzierungsrate $\frac{d P}{d t}$
größer als eine vordefinierte Schwellenreduzierungsrate während des Betriebs mit durchgehender Entladung ist, können die Leistungsbeeinträchtigung und Unzufriedenheit des Kunden vermieden werden. In einem Beispiel kann die Berücksichtigung der Reduzierungsrate $\frac{d P}{d t}$
verfügbarer Batterieleistung der Batteriesteuerung 50 ermöglichen, mit dem Reduzieren der vorhergesagten Batterieleistung zu beginnen, wodurch Batterieantriebsleistungsbeitrag reduziert wird und der Verbrennungsmotor 18 aktiviert wird, um dabei zu helfen, einen Leistungsbedarf zu erfüllen. Somit kann eine derartige Berücksichtigung der Leistungsreduzierungsrate $\frac{d P}{d t}$
durch die Batteriesteuerung 50 beim Bestimmen vorhergesagter verfügbarer Batterieleistung P_predicted , Fälle des Hervorrufens von Leistungsbegrenzungszuständen während des Betriebs mit durchgehender Entladung reduzieren und/oder die Zeitdauer erhöhen, während der das Fahrzeug 12 durchgehend im reinen Elektromodus, d. h. EV-Modus arbeitet.
In dem Fall, in dem nur eine schwächste Zelle 68, z. B. die Zelle 68, die einen kleinsten Kapazitätswert und/oder größten Widerstand relativ zu einer oder mehreren anderen Zellen 68 aufweist, in dem Pack 24 die nichtlineare Erhöhung des offensichtlichen Widerstands während des PHEV-Betriebs erlebt, kann der resultierende nichtlineare Spannungsabfall dieser Zelle 68 eine nicht erfassbare Auswirkung auf die Spannung des gesamten Packs 24 haben. Somit können Leistungsfähigkeitsverarbeitungsberechnungen, die auf der Packspannung basieren, die Reduzierung der Leistungsfähigkeit des Packs 24 nicht reflektieren, bis die Spannung dieser bestimmten Zelle 68 auf die Betriebsbegrenzungsspannung fällt. Zum Beispiel, wie in 2C gezeigt, kann die Pack-/Zellspannung 226 von einer ersten Spannung V _a 226a zur Reduzierungszeit t_r 222 auf eine zweite Spannung V_b 226b zu einer Zeit t_m 224 zurückgehen, wobei die zweite Spannung V_b 226b innerhalb eines vordefinierten Schwellenwerts der Mindestspannung V_min der Zelle/des Packs sein kann.
Wenn somit die Batteriespannung 50 die vorhergesagte Batterieleistung P_predicted unter Verwendung des Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus bestimmt und sich keiner nichtlinearer Spannungsänderungen für eine einzelne Zelle 68 bewusst ist, kann sich die Batteriesteuerung 50 auf alternative Sicherheitsmechanismen verlassen, z. B. Leistungsgrenzen, um die Überentladung dieser bestimmten Zelle 68 zu vermeiden. In einigen Fällen kann die Batteriesteuerung 50 die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung bei einer Rate reduzieren, die größer als eine vordefinierte Schwellenrate ist, z. B. bei einer Rate, die größer ist als für den effizienten Betrieb der Batterie 24 erforderlich. Dies kann sich wiederum auf die Fahrzeugleistung und/oder das Kundenerlebnis auswirken. Als Reaktion auf eine frühe Erfassung eines nichtlinearen Abfalls der Spannung einzelner Zellen 68 während der durchgehenden Entladung kann die Batteriesteuerung 50 eher mit einer Reduzierung der vorhergesagten verfügbaren Batterieleistung P_predicted beginnen, um einen reibungslosen Fahrzeugbetrieb sicherzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann eine derartige frühe Erfassung vorteilhaft für die Fahrzeuge 10 sein, die in Bereichen mit kalten Klimabedingungen betrieben werden, wo hohe Zellwiderstände die Entladeleistung begrenzen können.
Wenn mehrere, aber nicht alle Batteriezellen 68 einen nichtlinearen Spannungsabfall während des Entladebetriebs erleben, kann die Batteriesteuerung 50 eine Erhöhung des offensichtlichen Widerstands aus den Spannungsmessungen der Batterie 24 erfassen. Wenn die Batteriesteuerung 50 die vorhergesagte Batterieleistung P_predicted unter Anwendung von Rechenmethoden auf Grundlage der Spannungs- und Strommessungen ändert, wie z. B. dem PCP-Algorithmus, kann die Reduzierungsrate der vorhergesagten Leistung $\frac{d P}{d t}$
dennoch größer als ein vordefinierter Reduzierungsratenschwellenwert sein, in Szenarien, bei denen eine Gesamtanzahl der Zellen 68, die nichtlinearen Spannungsabfall erleben, kleiner ist als ein Schwellenspannungsabfall, z. B. nichtlinearer Spannungsabfall, der durch die Batteriesteuerung 50 erfassbar ist. Somit kann auch in diesem Fall eine frühe Erfassung des nichtlinearen Abfalls in Spannungen der Zelle 68 wünschenswert sein und kann den Betrieb des Fahrzeugs 10 und das Kundenerlebnis verbessern.
Wenn die Zellspannungsreduzierungsrate größer als eine vordefinierte Schwellenreduzierungsrate ist, z. B. die Reduzierungsrate nichtlinear ist, kann sich der offensichtliche Widerstand der Zelle schnell erhöhen. Während eines derartigen Vorfalls kann die Rate der Erhöhung des Widerstands einen vordefinierten Schwellenwert übersteigen. Die Batteriesteuerung 50 kann konfiguriert sein, um anstehende exzessive Spannungsabfallbedingungen zu erfassen.
Die Batteriesteuerung 50 kann konfiguriert sein, um vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted während Ereignissen des nichtlinearen Spannungsabfalls zu bestimmen und/oder anzupassen. Die Batteriesteuerung 50 kann ferner konfiguriert sein, um eine erhöhte Möglichkeit des nichtlinearen Rückgangs der Zell-/Batteriespannung vorherzusagen. Bei Erfassen der erhöhten Möglichkeit kann die Batteriesteuerung 50 damit beginnen, die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted zu senken, sodass eine Reduzierungsrate vorhergesagter Leistung $\frac{d P}{d t}$
weniger als ein vordefinierter Reduzierungsratenschwellenwert ist, z. B. weniger als die Reduzierungsrate, die Aktivierung von Leistungsgrenzen der Batterie 24 bewirkt. Während des Entladebetriebs kann die Batteriesteuerung 50, sobald eine derartige Möglichkeit erfasst ist, konfiguriert sein, um die Leistungsfähigkeitsvorhersagen zu reduzieren, um den Betrieb der Batterie 24 unter Beanspruchung zu verhindern und/oder zu reduzieren.
In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 den Strombedarf und die Spannungsreaktion einiger oder aller Batteriezellen 68 während der Entladung durchgehend überwachen. Die Batteriesteuerung 50 kann ferner konfiguriert sein, um den Widerstand der Zellen 68 (oder des Packs 24) und die Änderungsrate des Widerstands der Zellen 68 (oder des Packs 24) auf Grundlage der erfassten Werte der Spannung und/oder des Stroms zu schätzen. In einem anderen Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 bestimmen, dass der Spannungsabfall der Zelle/des Packs nichtlinear ist, als Reaktion auf zwei konsekutiv vorgenommene Messungen, z. B. Messungen, deren Unterschied in der Zeitdomäne dt = 0,1 Sek. beträgt, was dazu führt, dass der Entladestrom über einem Schwellenstrom liegt, die Spannung der Zelle 68 zurückgeht oder sich in Richtung einer vordefinierten Mindestspannung V_min entwickelt, der Widerstand der Zelle 68 über einem vordefinierten Widerstandsschwellenwert liegt, die Änderungsrate des Widerstands über einem bestimmten Widerstandsratenschwellenwert liegt. In noch einem anderen Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion auf das Erfassen von reduziertem Batterieleistungszustand konfiguriert sein, um damit zu beginnen, vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted zu senken, sodass die Rate der Leistungsänderung $\frac{d P}{d t}$
graduell ist, d. h. die Rate der Leistungsänderung $\frac{d P}{d t}$
weniger als ein vordefinierter Leistungsratenschwellenwert ist.
Die Batteriesteuerung 50 kann als Reaktion darauf, dass die Spannung der Batterie 24 unter einem vordefinierten Spannungsschwellenwert ist, d. h. V(t + Δt) < V(t), ein offensichtlicher Widerstand der Zelle über einem vordefinierten Widerstandsschwellenwert ist, d. h. R > R_critical, die Rate der Widerstandserhöhung über einem vordefinierten Widerstandsratenschwellenwert ist, d. h. $\frac{d R}{d t} > {\frac{d R}{d t}}_{c r i t i c a l},$
Entladestrom, z. B. gemäß einer Batteriestromvorzeichenkonvention des Entladestroms als negativer Wert, größer als ein vordefinierter Stromschwellenwert ist, d. h. I < I_min < 0, erfassen, dass ein reduzierter Leistungszustand vorhanden ist. In einigen Fällen kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion auf das Erfassen aller vorstehend genannten Bedingungen für zwei oder mehr konsekutive Messungen während des Betriebs mit durchgehender Entladung bestimmen, dass ein reduzierter Leistungszustand vorhanden ist.
Die Batteriesteuerung 50 kann offensichtlichen Widerstand R der Zelle auf Grundlage von Leerlaufspannung Vocv, bestimmen, die wiederum auf dem aktuellen Batterie-SOC und der durch die Batteriezelle/das Pack gemessenen Klemmspannung V_t basieren kann, oder $R = \frac{V_{t} - V_{O C V}}{I} .$
Die Batteriesteuerung 50 kann konfiguriert sein, um die Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
auf Grundlage der Gleichung (2) wie folgt zu bestimmen: $\frac{d R}{d t} = \frac{R (t + Δ t) - R (t)}{Δ t} .$
3 veranschaulicht einen beispielhaften Prozess 300 zum Bestimmen geschätzter verfügbarer Batterieleistung. Der Prozess 300 kann bei Vorgang 302 beginnen, wo die Batteriesteuerung 50 bestimmt, ob die Größe des Entladestroms größer als ein vordefinierter Stromschwellenwert ist. Wenn der Ladestrom weniger als der Stromschwellenwert ist, kann die Batteriesteuerung 50 bei Vorgang 310 bestimmen, dass die geschätzte verfügbare Batterieleistung eine kleinere der Leistungswerte auf Grundlage der Leistungsgrenzentabelle und des Leistungsfähigkeitsvorhersagealgorithmus ist.
Die Batteriesteuerung 50 kann als Reaktion darauf, dass die Größe des Entladestroms größer als ein vordefinierter Stromschwellenwert ist, zu Vorgang 304 übergehen. Bei Vorgang 304 kann die Batteriesteuerung 50 bestimmen, ob der Spannungsrückgang oder die Spannungsänderungsrate größer als ein vordefinierter Spannungsschwellenwert ist. Wenn die Spannungsänderungsrate weniger als der Spannungsschwellenwert ist, kann die Batteriesteuerung 50 zu Vorgang 310 übergehen, wo sie die geschätzte verfügbare Batterieleistung auf Grundlage eines kleineren der Leistungswerte der Leistungsgrenzentabelle und des Leistungsfähigkeitsvorhersagealgorithmus bestimmt.
Die Batteriesteuerung 50 kann als Reaktion darauf, dass die Spannungsänderungsrate größer als der Spannungsschwellenwert ist, zu Vorgang 306 übergehen. Bei Vorgang 306 kann die Batteriesteuerung 50 bestimmen, ob offensichtlicher Widerstand der Zelle/des Batteriepacks größer als ein vordefinierter Widerstandsschwellenwert ist. Wenn der Widerstand weniger als der Widerstandsschwellenwert ist, kann die Batteriesteuerung 50 zu Vorgang 310 übergehen. Außerdem kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion auf das Erfassen, dass der Widerstand größer als der Widerstandsschwellenwert ist, bei Vorgang 308 bestimmen, ob die Widerstandsänderungsrate größer als ein vordefinierter Schwellenwert der Widerstandsänderungsrate ist. Wenn die Widerstandsänderungsrate weniger als der entsprechende Änderungsratenschwellenwert ist, kann die Batteriesteuerung 50 zu Vorgang 310 übergehen.
Als Reaktion auf das Bestimmen, bei Vorgang 308, dass die Widerstandsänderungsrate den entsprechenden Schwellenwert der Änderungsrate übersteigt, bestimmt die Batteriesteuerung 50 bei Vorgang 312, ob der Vorfall für eine zweite konsekutive Messung erfasst wird. Falls nicht, kann die Batteriesteuerung 50 den ersten Messvorfall bei Vorgang 314 in einem Datenspeicher speichern und die geschätzte verfügbare Batterieleistung auf Grundlage eines kleineren der Leistungswerte der Leistungsgrenzentabelle und des Leistungsfähigkeitsvorhersagealgorithmus bestimmen.
Wenn der Vorfall für eine zweite konsekutive Messung erfasst wird, kann die Batteriesteuerung 50 bei Vorgang 316 die geschätzte verfügbare Batterieleistung auf Grundlage eines kleineren der Leistungswerte der Leistungsgrenzentabelle, des Leistungsfähigkeitsvorhersagealgorithmus und einer vordefinierten Betriebsmindestspannungsgrenze (operation minimum voltage limit - OMVL) bestimmen. In einem Beispiel kann geschätzte verfügbare Batterieleistung auf Grundlage der Betriebsmindestspannungsgrenze weniger als diejenige der Leistungsgrenzentabelle und/oder des Leistungsfähigkeitsalgorithmus sein. Somit kann die Batteriesteuerung 50 von der Traktionsbatterie 24 beizutragende geschätzte verfügbare Batterieleistung reduzieren, um Stromleistungsbedarf zu erfüllen und kann den Verbrennungsmotor aktivieren, um die Bereitstellung erforderlicher Antriebsleistung zu unterstützen. Der Prozess 300 kann dann enden. In einigen Fällen kann der Prozess 300 als Reaktion auf den Empfang von einem oder mehreren von Strom- und Spannungswerten oder als Reaktion auf den Empfang eines anderen Parameterwertes wiederholt werden.
4A-4D veranschaulichen jeweils Verläufe 400-A, 400-B, 400-C und 400-D, die Parameterwerte einer beispielhaften Zelle 68 während eines vordefinierten Antriebszyklus bei Raumtemperatur darstellen. Eine Korrelation zwischen dem offensichtlichen Widerstand R und einer Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
kann ferner von gemessenen Werten der Spannung V und des Stroms / der beispielhaften Zelle 68 beeinflusst werden. Die Verläufe 400-A, 400-B, 400-C und 400-D können das Filtern der Widerstandsänderung $\frac{d R}{d t}$
402 in Bezug auf Widerstand R 404 als Reaktion darauf, dass eine oder mehrere Bedingungen erfüllt sind, durch die Batteriesteuerung 50 veranschaulichen. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion auf das Erfassen, dass eine oder mehrere andere Bedingungen erfüllt sind, einen oder mehrere Werte der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
und des Widerstands R entsprechend vordefinierter Schwellenwerte filtern (auswählen).
Wie in 4A gezeigt, kann die Batteriesteuerung 50 eine Vielzahl von Werten der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
auswählen, als Reaktion darauf, dass sowohl die zurückgehende Zell-/Packspannung, z. B. V(t + Δt) < V(t), als auch der Entladestrom, z. B. gemäß einer Batteriestromvorzeichenkonvention des Entladestroms, die ein negativer Wert sind, größer als ein vordefinierter Stromschwellenwert sind, d. h. I < I_min < 0 . Die Batteriesteuerung 50, wie in 4B gezeigt, kann die Werte der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
sowohl als Reaktion darauf, dass der offensichtliche Widerstand R größer als ein vordefinierter Widerstandsschwellenwert ist als auch, dass die Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
größer als ein vordefinierter Widerstandsratenschwellenwert ist, auswählen.
In Bezug auf 4C kann die Batteriesteuerung 50 die Werte der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
und die entsprechenden Werte des Widerstands R als Reaktion auf das Erfassen auswählen, dass die Filterbedingungen aus 4A-4B für eine vordefinierte Anzahl an konsekutiven Messungen gewesen sind. 4D veranschaulicht Werte der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
408, d. h. Werte der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
die die Filterbedingungen der Verläufe 400-A, 400-B und 400-C erfüllen, die in Bezug auf die Zeit 406 auftreten. In einigen Fällen kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion auf das Erfassen von Vorfällen der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
408 zu einer Zeit t₀ 410 bestimmen, dass zu der oder ungefähr zu der Zeit t₀ 410 ein Rückgang der Spannung, z. B. Spannungsänderungsrate, größer als ein vordefinierter Spannungsratenschwellenwert ist. Somit kann die Batteriesteuerung 50 Vorfälle nichtlinearer Spannungsänderungsrate zu einem Wert von weniger als einem vordefinierten Spannungsschwellenwert auf Grundlage der Werte der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
408 bestimmen, die sich aus den Filterstufen ergibt, die in den Verläufen 400-A, 400-B und 400-C veranschaulicht sind.
Während die in Bezug zumindest auf 4A-4D beschriebenen beispielhaften Berechnungen in Bezug auf eine einzelne Batteriezelle 68 durchgeführt werden können, ist die Wertauswahl nicht darauf begrenzt. Somit kann die Batteriesteuerung 50 konfiguriert sein, um ähnliche Berechnungen für eine Vielzahl von Zellen 68, Zellmodulen 74 und/oder die gesamte Traktionsbatterie 24 durchzuführen. Beim Bestimmen von Parameterwerten einer Kombination aus Zellen kann die Batteriesteuerung 50 Schwellenwerte anpassen, sodass sie einer Anzahl an Zellen 68 entsprechen, die ausgewertet werden, vor dem Vergleichen von jedem der Werte der Spannung V, des Widerstands R und der Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
mit ihren jeweiligen Schwellenwerten. Die Batteriesteuerung 50 kann den angepassten Schwellenwert unter Verwendung algebraischer Berechnungen und/oder auf Grundlage der internen Verbindungen, z. B. Reihe, parallel und so weiter, zwischen der ausgewerteten Vielzahl von Zellen 68 bestimmen. Wenn zum Beispiel der Algorithmus auf n Zellen angewandt wird, die in Reihe miteinander verbunden sind, kann der effektive Widerstand berechnet werden als $R_{n_c e l l s} = \sum_{i = 1}^{n} R_{c e l l, i} + R_{h a r n e s s} .$
Zusätzlich oder alternativ kann die Batteriesteuerung 50 die Spannung der Traktionsbatterie 24 auf Grundlage der Gleichung (3) bestimmen, oder: $V_{p a c k} = \sum_{i = 1}^{n} V_{i} .$
5a veranschaulicht einen Verlauf 500-A der Zellspannung 502 in Bezug auf eine Antriebszykluszeit 504. Die Änderung der Zellspannung V_cell 506 kann hohen Stromimpulsen entsprechen, wie zum Beispiel unter anderem hohen Leistungsbedarfen und so weiter. In einem oder mehreren Fällen 514, 516, 518 und 520 während des beispielhaften Fahrzyklustests kann die Rückgangsrate in den Zellspannungen V_cell größer als ein vordefinierter Spannungsrückgangsschwellenwert sein. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 Leistungsfähigkeitsreduzierungsereignisse bestimmen.
Da die Zellspannung V_cell im Laufe der Zeit zurückgeht und sich Werte der offensichtlichen Zellspannung R und/oder Zellwiderstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
entsprechend erhöhen, kann ein Schwellensignalwert (sowohl für den offensichtlichen Widerstand R als auch für die Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
) ausgewählt werden, sodass die Vorhersage eines möglichen Vorkommens der Reduzierung der Zellleistungsfähigkeit mit Leistungsgrenzen in Verbindung mit dem Betrieb der Traktionsbatterie 24 übereinstimmt. In einem Beispiel kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion darauf, dass die Zellspannung V_cell weniger als eine vordefinierte Mindestspannung V_min , ist, eine oder mehrere Leistungsgrenzen in Verbindung mit dem Betrieb der Traktionsbatterie 24 aktivieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Batteriesteuerung 50 Schwellenwerte sowohl für den offensichtlichen Widerstand R als auch für die Widerstandsänderungsrate $\frac{d R}{d t}$
auswählen, um zu verhindern, dass die entsprechende Leistungsgrenze ausgelöst wird.
6 veranschaulicht einen beispielhaften Prozess 600 zum Vorhersagen verfügbarer Batterieleistung P_predicted (nachfolgend P_pred ) und kann durch die Batteriesteuerung 50 durchgeführt werden, wie in Bezug zumindest auf 1C beschrieben. Der Prozess 600 kann bei Vorgang 602 beginnen, wo die Batteriesteuerung 50 einen oder mehrere Werte von Entladestrom, Entladespannung und geschätztem SOC empfängt. Die Parameterwerte von Strom, Spannung, SOC und so weiter können denjenigen einer einzelnen Batteriezelle, einer Kombination aus Batteriezellen oder einem vollständigen Batteriepack entsprechen. Bei Vorgang 604 kann die Batteriesteuerung 50 vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_pred bestimmen, indem ein kleinerer der Leistungswerte ausgewählt wird, der unter Verwendung der Leistungsgrenzentabelle und des Leistungsfähigkeitsvorhersagealgorithmus erhalten wird.
Die Batteriesteuerung 50 kann bei Vorgang 606 einen angeforderten Leistungswert P_req empfangen. Die Batteriesteuerung 50 kann bei Vorgang 608 bestimmen, ob der angeforderte Leistungswert P_req größer als die geschätzte verfügbare Batterieleistung P_pred ist. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der angeforderte Leistungswert P_req weniger als die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_pred , ist, kann die Batteriesteuerung 50 bei Vorgang 610 den Stromleistungsbedarf P_req unter Verwendung der Traktionsbatterie erfüllen. Bei Vorgang 612 kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion darauf, dass der angeforderte Leistungswert P_req größer als die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_pred , ist, den Stromleistungsbedarf P_req unter Verwendung einer Kombination aus von der Traktionsbatterie und dem Verbrennungsmotor bereitgestellter Leistung erfüllen. Der Prozess 600 kann dann enden. In einigen Fällen kann der Prozess 600 als Reaktion auf den Empfang eines oder mehrerer Werte von Entladestrom, Entladespannung und geschätztem SOC der Zelle/des Batteriepacks wiederholt werden.
7 veranschaulicht einen beispielhaften Prozess 700 zum Schätzen verfügbarer Batterieleistung auf Grundlage von Widerstandsänderungsrate der Zelle/des Batteriepacks. Der Prozess 700 kann bei Vorgang 702 beginnen, wo die Batteriesteuerung 50 einen oder mehrere Werte von Entladestrom, Entladespannung und geschätztem SOC empfängt. Die Parameterwerte von Strom, Spannung, SOC und so weiter können denjenigen einer einzelnen Batteriezelle, einer Kombination aus Batteriezellen oder einem vollständigen Batteriepack entsprechen. Bei Vorgang 704 kann die Batteriesteuerung 50 die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_pred bestimmen, indem ein kleinerer der Leistungswerte ausgewählt wird, der unter Verwendung von Spannungsabfallanalyse, der Leistungsgrenzentabelle und des Leistungsfähigkeitsvorhersagealgorithmus erhalten wird.
Die Batteriesteuerung 50 kann bei Vorgang 706 einen angeforderten Leistungswert P_req empfangen. Die Batteriesteuerung 50 kann bei Vorgang 708 bestimmen, ob der angeforderte Leistungswert P_req größer als die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_pred ist. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass der angeforderte Leistungswert P_req weniger als die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_pred , ist, kann die Batteriesteuerung 50 bei Vorgang 710 den Stromleistungsbedarf P_req unter Verwendung der Traktionsbatterie erfüllen. Bei Vorgang 712 kann die Batteriesteuerung 50 Stromleistungsbedarf P_req unter Verwendung einer Kombination aus von der Traktionsbatterie und dem Verbrennungsmotor bereitgestellter Leistung erfüllen, als Reaktion darauf, dass der angeforderte Leistungswert P_req größer als die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_pred ist. Der Prozess 700 kann dann enden. In einigen Fällen kann der Prozess 700 als Reaktion auf den Empfang eines oder mehrerer Werte von Entladestrom, Entladespannung und geschätztem SOC der Zelle/des Batteriepacks wiederholt werden.
8A-8B veranschaulichen jeweils beispielhafte Verläufe 800-A und 800-B zum Vorhersagen verfügbarer Batterieleistung. 8A veranschaulicht einen beispielhaften Verlauf 800-A zum Beginnen einer Reduzierung der vorhergesagten verfügbaren Leistung durch die Batteriesteuerung 50. Der Verlauf 800-A kann eine Änderung der vorhergesagten Packleistung 806 in Bezug auf die Zeit 808 und ferner eine Änderung der Spannung 812 zur oder ungefähr zur gleichen Zeit wie die Änderung der vorhergesagten Packleistung beinhalten. Die Leistungskurven 804 und 802 können jeweils zeitgleiche Änderungen der vorhergesagten Batterieleistung der Leistungsgrenzentabellen P_{pack_long_PLT} und der Leistung des Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus P_{pack_shrt_PCP}, angeben. Während die in Bezug auf 8A beschriebenen Leistungskurven 804 und 802 jeweils Änderungen der PLT- und PCBbasierten Leistungsvorhersagen angeben können, ist die Beschreibung nicht darauf begrenzt. In einigen Fällen kann die Leistungskurve 804 langfristige Leistungsvorhersagen auf Grundlage der Leistungsgrenzentabelle angeben und kann die Leistungskurve 802 kurzfristige Leistungsvorhersagen auf Grundlage einer Kombination aus der Leistungsgrenzentabelle und dem PCP-Algorithmus angeben.
Eine Spannungskurve 810 kann eine Änderung der Zell-/Packspannung zur oder ungefähr zur gleichen Zeit wie die Änderung der vorhergesagten Packleistung angeben. In einigen Beispielen kann der Verlauf 800-C einem oder mehreren Abschnitten des Verlaufs 200-C und/oder der Verläufe 200-A und 200-B entsprechen. Die Leistungskurve 804 kann zum Beispiel einen Abschnitt der Leistungskurve 206 darstellen, die Leistungskurve 802 kann einen Abschnitt der Leistungskurve 210 darstellen und die Spannungskurve 810 kann einen Abschnitt der Spannungskurve 217 darstellen.
Die Batteriesteuerung 50 kann als Reaktion auf das Erfassen, dass die Leistung des Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus P_{pack_shrt_PCP} 802 weniger als die vorhergesagte Batterieleistung der Leistungsgrenzentabellen P_{pack_long_PLT} 804 ist, damit anfangen, die vorhergesagte Leistung P_predicted zu einer Reduzierungszeit t_r 814 zu reduzieren. Die Batteriesteuerung 50 kann zum Beispiel die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung auf einen Leistungswert P' oder einen kleineren der Werte der Leistungskurven 802 und 804 festlegen. Die Zell-/Packspannung 810 kann zu einer Zeit t_m 816 einen vordefinierten Mindestspannungsschwellenwert erreichen, sodass eine vergangene Zeit817 zwischen der Zeit t_r 814 und der Zeit t_m 816. Die Batteriesteuerung 50 kann die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted von einer ersten verfügbaren Leistung 818a zur Zeit t_r 814 auf eine zweite verfügbare Leistung 818b zur Zeit t_m 816 reduzieren. Ein Unterschied d 815 zwischen der ersten und zweiten vorhergesagten Leistung 818a und 818b kann einen Wert des Rückgangs von P_predicted angeben und eine vorhergesagte Leistungsreduzierungsrate $\frac{d R}{d t}$
kann auf Grundlage des Unterschieds 815 in Bezug auf die vergangene Zeit 817 bestimmt werden.
8B veranschaulicht den Verlauf 800-B zum Bestimmen der langfristigen Leistungsvorhersage auf Grundlage eines kleinsten von dem Leistungsgrenzentabellenwert, dem PCP-Algorithmuswert und der Widerstandsänderungsrate. Der Verlauf 800-B kann eine Änderung der vorhergesagten Packleistung 824 in Bezug auf die Zeit 826 und ferner einen Zustand eines Betriebsmindestspannungssignals 830 zur oder ungefähr zur gleichen Zeit wie die Änderung der vorhergesagten Packleistung 824 beinhalten. Die Leistungskurven 822 und 820 können jeweils relative Werte der vorhergesagten Batterieleistung der Leistungsgrenzentabellen P_{pack_long_PLT} und der Leistung des Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus P_{pack_shrt_PCP}, angeben. In einem Beispiel, vor dem Erfassen einer Zustandsänderung in dem Betriebsmindestspannungssignal 828 zur Zeit t_OMVL 832, kann die Batteriesteuerung 50 die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted festlegen, sodass sie der kurzfristigen vorhergesagten Leistung P_{pack_shrt_PCP} 820 entspricht.
Als Reaktion auf das Erfassen einer Zustandsänderung (z. B. von inaktiv zu aktiv) in dem Betriebsmindestspannungssignal 828 zur Zeit t_OMVL 832 kann die Batteriesteuerung 50 die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted festlegen, sodass sie einer kleineren von der in den Leistungsgrenzentabellen vorhergesagten Batterieleistung P_{pack_long_PLT} 822 und der Leistung des Leistungsfähigkeitsverarbeitungsalgorithmus P_{pack_shrt_PCP} 820 entspricht. In einigen Beispielen kann die Zustandsänderung des Betriebsmindestspannungssignals 828 von inaktiv zu aktiv einer oder mehreren vordefinierten Betriebsbedingungen entsprechen, wie zum Beispiel unter anderem Batteriespannung, die weniger als ein vordefinierter Spannungsschwellenwert ist, d. h. V(t + Δt) < V(t) offensichtlicher Widerstand der Zelle/des Packs ist über einem vordefinierten Widerstandsschwellenwert, d. h. R > R_critical, die Widerstandsanstiegsrate ist über einem vordefinierten Widerstandsratenschwellenwert, d. h. $\frac{d R}{d t} > {\frac{d R}{d t}}_{c r i t i c a l}$
Entladestrom, z. B. gemäß einer Batteriestromvorzeichenkonvention des Entladestroms mit negativem Wert, ist größer als ein vordefinierter Stromschwellenwert, d. h. I < I_min < 0 In einigen anderen Fällen kann die Zustandsänderung des Betriebsmindestspannungssignals 828 von inaktiv zu aktiv als Reaktion auf das Erfassen sein, dass alle vorstehend genannten Zustände für zwei oder mehr konsekutive Messungen während durchgehenden Entladebetriebs auftraten. Die Batteriesteuerung 50 kann konfiguriert sein, um vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted auf Grundlage von einem oder mehreren von Spannungsmessung des gesamten Packs, Spannungsmessung jeder einzelnen Zelle in dem Pack und Spannungsmessung von Zellmodulen oder ausgewählten Zellen zu bestimmen.
Die Batteriesteuerung 50 kann vor dem Erfassen einer Zustandsänderung des Signals 828 von aktiv zu inaktiv die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted weiterhin festlegen, sodass sie einer kleineren von der in den Leistungsgrenzentabellen vorhergesagten Batterieleistung P_{pack_long_PLT} 822 und der Leistung des Leistungsverfügbarkeitsverarbeitungsalgorithmus P_{pack_shrt_PCP} 820 entspricht, darunter die Änderung zwischen Vorhersagestrategien, wenn vorhergesagte Werte gemäß P_{pack_long_PLT} 822 größer als vorhergesagte Werte gemäß P_{pack_shrt_PCP} 820 werden und umgekehrt. Das Betriebsmindestspannungssignal 828 kann zu einer Zeit t_m 834 den Zustand von aktiv zu inaktiv ändern. In einigen Fällen kann die Zustandsänderung des Betriebsmindestspannungssignals 828 von aktiv zu inaktiv Zell-/Packentladespannung entsprechen, die weniger als eine Schwellenmindestzell-/-packspannung V_min ist. Eine vergangene Zeit 836 zwischen den Zeiten t_OMVL 832 und t_m 834 kann größer sein als die vergangene Zeit 817 aus 8A.
Die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted kann von der ersten verfügbaren Leistung 818a zur Zeit _OMVL 832 auf die zweite verfügbare Leistung 818b zur Zeit t_m 834 reduziert werden. Da die vergangene Zeit 836 größer als die vergangene Zeit 817 ist, kann die vorhergesagte Leistungsänderungsrate $\frac{d P}{d t}$
in 8B, z. B. bestimmt auf Grundlage einer Neigung der Linie 842, weniger als die vorhergesagte Leistungsänderungsrate $\frac{d P}{d t}$
in 8A sein. In einigen Fällen kann die Batteriesteuerung 50 eine kleinere der Leistungsvorhersagen von PLT und PCP während des Normalbetriebs verwenden, wie zum Beispiel während des Betriebs ohne konsekutive Vorfälle von nichtlinearer Spannungsänderungsrate.
Zusätzlich oder alternativ kann die Batteriesteuerung 50 als Reaktion auf das Erfassen eines Zustands für möglichen nichtlinearen Spannungsabfall, z. B. zur Zeit t_OMVL 832, eine neue Mindestentladeleistung P_new bestimmen, die die Traktionsbatterie 24 auf Grundlage einer vordefinierten Betriebsmindestspannungsgrenze (OMVL) bereitstellen kann. In einem Beispiel kann die Spannung V_pack der Batterie 24 auf Grundlage der Betriebsmindestspannungsgrenze derart sein, dass V_{pack_OMVL} = ∑V_{cell_OMVL} für n Zellen in Folge innerhalb der Traktionsbatterie. Die neue Mindestentladeleistung P_new kann weniger als die entsprechenden vorhergesagten Leistungswerte sein, die entweder gemäß dem PLT- oder dem PCP-Algorithmus bestimmt werden, d. h. P_new < P_{pack_shrt_PCP} und P_{pack_long_PLT}. Da die Batteriesteuerung 50 die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted auf eine kleinste der vorhergesagten Leistungen festlegt, z. B. Auswählen einer kleinsten vorhergesagten Leistung unter den Vorhersagestrategien von P_{pack_long_PLT}, P_{pack_long_PLT} und P_new,, kann die Batteriesteuerung 50 die vorhergesagte verfügbare Batterieleistung P_predicted gemäß der neuen Strategie der Mindestentladeleistung P_new festlegen, wenn die Strategie P_new die kleinste vorhergesagte Leistung ausgibt, d. h. P_new < P_{pack_shrt_PCP} < P_{pack_long_PLT}.
Die Batteriesteuerung 50 kann als Reaktion auf das Erfassen, dass das Betriebsmindestspannungsgrenzensignal 828 aktiv ist, z. B. zur Zeit t_OMVL 832 des Verlaufs 800-B, damit beginnen, die vorhergesagte verfügbare Leistung P_predicted gemäß P_new zu reduzieren. Da der neue Algorithmus den potentiellen nichtlinearen Spannungsabfall früher erfasst, z. B. zur Zeit t_OMVL 832, als die Leistungsbegrenzung, z. B. zur Zeit t_r 814, vorhergesagt von den aktuell verwendeten PCP-/PLT-Algorithmen, kann die Leistungsreduzierungsrate mit dem neuen Algorithmus weniger sein als die Reduzierungsrate, die unter dem PCP- oder PLT-Algorithmus stattfindet. 8A-8B veranschaulichen Werte der Zell-/Packspannung 810 in Bezug auf eine vordefinierte Mindestzell-/-packspannung mit den PCP- und PLT-Leistungsvorhersagen für einen der Fälle, in dem eine nichtlineare Spannungsänderungsrate für zwei konsekutive Messungen stattfand. Wenn die Batteriesteuerung 50 Leistungsreduzierungsmaßnahmen anwendet, sobald sie die nichtlineare Spannungsänderungsrate erfasst, z. B. zur Zeit t_OMVL 832, kann die Leistungsreduzierungsrate weniger sein als die unter Verwendung des PCP-Algorithmus bestimmte Leistungsreduzierungsrate. Somit kann die Verwendung des vorgeschlagenen neuen Algorithmus der Batteriesteuerung 50 ermöglichen, die Leistungsverwaltung während des anhaltenden Entladebetriebs zu verbessern.
Die hier offenbarten Vorgänge, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein oder davon umgesetzt werden, die bzw. der eine bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit aufweisen kann. Gleichermaßen können die Vorgänge, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie etwa ROM-Vorrichtungen gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, ausgeführt werden können. Die Vorgänge, Verfahren oder Algorithmen können zudem in einem von Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (FPGA), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. einschließen. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System für ein Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, die jeweils konfiguriert sind, um das Fahrzeug anzutreiben, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass ein Widerstand einer Traktionsbatterie und eine Änderung des Widerstands während der Batterieentladung größer als jeweilige Schwellenwerte sind, Leistung an die elektrische Maschine zu reduzieren und den Verbrennungsmotor zu aktivieren.
Gemäß einer Ausführungsform sind der Widerstand und die Widerstandsänderung größer als die jeweiligen Schwellenwerte für zumindest einen zuvor festgelegten Zeitraum.
Gemäß einer Ausführungsform basieren der Widerstand und die Widerstandsänderung auf gemessenem Entladestrom und gemessener Entladespannung.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Widerstandsänderung an einem Rückgang der gemessenen Entladespannung.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Widerstand auf einem von gemessener Batteriespannung und gemessenem Batteriestrom und basiert die Widerstandsänderung auf einem von Änderung der gemessenen Batteriespannung und Änderung des gemessenen Batteriestroms.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner konfiguriert, um die Leistung auf einen vordefinierten Wert zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeugverfahren eine Fahrzeugsteuerung, die Leistung an eine elektrische Maschine von einer Traktionsbatterie reduziert und einen Verbrennungsmotor als Reaktion darauf aktiviert, dass Widerstand der Traktionsbatterie und Änderung des Widerstands während der Batterieentladung größer als jeweilige Schwellenwerte sind, wobei jedes von der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben.
Gemäß einer Ausführungsform sind der Widerstand und die Widerstandsänderung größer als die jeweiligen Schwellenwerte für zumindest einen zuvor festgelegten Zeitraum.
Gemäß einer Ausführungsform basieren der Widerstand und die Widerstandsänderung auf gemessenem Entladestrom und gemessener Entladespannung.
Gemäß einer Ausführungsform liegt die Widerstandsänderung an einem Rückgang der gemessenen Entladespannung.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Widerstand auf einem von gemessener Batteriespannung und gemessenem Batteriestrom und basiert die Widerstandsänderung auf einem von Änderung der gemessenen Batteriespannung und Änderung des gemessenen Stroms.
Gemäß einer Ausführungsformwird die Leistung auf einen vordefinierten Wert reduziert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, aufweisend einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine, die jeweils konfiguriert sind, um das Fahrzeug anzutreiben, und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Größe des Batterieentladestroms größer als ein Stromschwellenwert ist und eine Reduzierungsrate der Batterieentladespannung größer als eine Rate des Änderungsschwellenwerts ist, Batterieleistung zu reduzieren, die der elektrischen Maschine bereitgestellt wird und den Verbrennungsmotor zu aktivieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Größe größer als der Stromschwellenwert und ist die Rate größer als der Änderungsratenschwellenwert für zumindest einen zuvor festgelegten Zeitraum.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner konfiguriert, um die Leistung auf einen vordefinierten Wert zu reduzieren.

Claims

System für ein Fahrzeug, umfassend: einen Motor und eine elektrische Maschine, jeweils konfiguriert, um das Fahrzeug antreiben; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass ein Widerstand einer Traktionsbatterie und eine Änderung des Widerstands während der Batterieentladung größer als jeweilige Schwellenwerte sind, Leistung an die elektrische Maschine zu reduzieren und den Verbrennungsmotor zu aktivieren.
System nach Anspruch 1, wobei der Widerstand und die Widerstandsänderung größer als die jeweiligen Schwellenwerte für zumindest einen zuvor festgelegten Zeitraum sind.
System nach Anspruch 1, wobei der Widerstand und die Widerstandsänderung auf gemessenem Entladestrom und gemessener Entladespannung basieren.
System nach Anspruch 3, wobei die Widerstandsänderung an einem Rückgang der gemessenen Entladespannung liegt.
System nach Anspruch 1, wobei der Widerstand auf einem von gemessener Batteriespannung und gemessenem Batteriestrom basiert und die Widerstandsänderung auf einem von Änderung der gemessenen Batteriespannung und Änderung des gemessenen Batteriestroms basiert.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um die Leistung auf einen vordefinierten Wert zu reduzieren.
Verfahren für ein Fahrzeug, umfassend: durch eine Fahrzeugsteuerung, Reduzieren von Leistung an eine elektrische Maschine von einer Traktionsbatterie und Aktivieren eines Verbrennungsmotors als Reaktion darauf, dass Widerstand der Traktionsbatterie und Änderung des Widerstands während der Batterieentladung größer als jeweilige Schwellenwerte sind, wobei jedes von der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor konfiguriert ist, um das Fahrzeug anzutreiben.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Widerstand und die Widerstandsänderung größer als die jeweiligen Schwellenwerte für zumindest einen zuvor festgelegten Zeitraum sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Widerstand und die Widerstandsänderung auf gemessenem Entladestrom und gemessener Entladespannung basieren.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Widerstandsänderung an einem Rückgang der gemessenen Entladespannung liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Widerstand auf einem von gemessener Batteriespannung und gemessenem Batteriestrom basiert und die Widerstandsänderung auf einem von Änderung der gemessenen Batteriespannung und Änderung des gemessenen Stroms basiert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Leistung auf einen vordefinierten Wert reduziert wird.
System für ein Fahrzeug, umfassend: einen Motor und eine elektrische Maschine, jeweils konfiguriert, um das Fahrzeug antreiben; und eine Steuerung, die konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass eine Größe des Batterieentladestroms größer als ein Stromschwellenwert ist und eine Reduzierungsrate der Batterieentladespannung größer als eine Rate des Änderungsschwellenwerts ist, Batterieleistung zu reduzieren, die der elektrischen Maschine bereitgestellt wird und den Verbrennungsmotor zu aktivieren.
System nach Anspruch 13, wobei die Größe größer als der Stromschwellenwert ist und die Rate größer als der Änderungsratenschwellenwert für zumindest einen zuvor festgelegten Zeitraum ist.
System nach Anspruch 13, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist, um die Leistung auf einen vordefinierten Wert zu reduzieren.