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原文传递模型预测电池电力限值估计系统及方法

专利名称：	模型预测电池电力限值估计系统及方法
摘要：	用于改善汽车电池系统的运行的系统及方法，所述汽车电池系统包括汽车电气系统，该汽车电气系统包含电池系统，该电池系统使用运行参数、在预测范围内预期的电池的预测内部电阻以及电池的实时内部电阻来提高性能和可靠性。电池系统包括电池、传感器和电池控制系统，电池电耦接到汽车系统中的电气装置，传感器耦接到电池并确定电池的端子电压，电池控制系统通信地耦接到传感器。当电池的测量的端子电压不大于电压阈值下限时基于预测的内部电阻，并且当电池的测量的端子电压大于电压阈值下限时基于电池的实时内部电阻，电池控制系统确定充电电力限值，所述充电电力限值用于在对电池充电时控制对电池的电力供应。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	江森自控科技公司
发明人：	志红·H·金
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201780066095.9
公开号：	CN109863058A
代理机构：	上海脱颖律师事务所
代理人：	脱颖
分类号：	B60L58/10(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	美国密歇根州
主权项：	1.一种包含电池系统的汽车电气系统，其中所述电池系统包含：包含端子的电池，所述端子被配置为电耦接到所述汽车电气系统中的一个或多个电气装置；一个或多个传感器，其电耦接到所述电池的所述端子，其中所述一个或多个传感器被配置为确定传感器数据，所述传感器数据指示所述电池的测量的端子电压；和电池控制系统，其通信地耦接到所述一个或多个传感器，其中所述电池控制系统被编程为：确定所述电池的预测的内部电阻，其中所述预测的内部电阻是基于在一预测范围内计划的运行条件确定的。当所述电池的所述测量的端子电压不大于电压阈值下限时，至少部分地基于所述预测的内部电阻来确定充电电力限值，所述充电电力限值用于控制向所述电池供应电力；和当所述电池的所述测量的端子电压大于所述电压阈值下限时：至少部分地基于所述电池的所述测量的端子电压和电池模型来确定所述电池的实时内部电阻，所述电池模型描述测量的电池参数与所述电池的内部电阻之间的关系；和至少部分地基于所述实时内部电阻来确定所述充电电力限值，以便于提高所述电池的运行可靠性。 2.根据权利要求1所述的汽车电气系统，包含：电力源，其电耦接到所述电池的所述端子；和车辆控制系统，其通信地耦接到所述电池控制系统和所述电力源，其中所述车辆控制系统被编程为：从所述电池控制系统接收所述充电电力限值的指示；和指示所述电力源根据所述充电电力限值向所述电池供应电力。 3.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中所述电池控制系统被编程为：确定与预测范围期间的一时刻对应的所述实时内部电阻；当所述电池的所述测量的端子电压不大于电压阈值下限时，使用至少部分地基于所述预测的内部电阻确定的所述充电电力限值来控制在所述时刻的所述电池的充电；和当所述电池的所述测量的端子电压大于电压阈值下限时，使用至少部分地基于所述实时内部电阻确定的所述充电电力限值来控制在所述时刻的所述电池的充电。 4.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中：所述电池模型包含RC电路，所述RC电路被配置为描述所述电池的所述内部电阻与所述电池的所述端子电压、流过所述电池的电流以及所述电池的开路电压之间的关系；并且所述RC电路中的所述内部电阻包含：第一电阻器，其串联电耦接在所述电池的所述开路电压与所述端子电压之间；和第二电阻器和电容器，其并联电耦接在所述电池的所述开路电压与所述端子电压之间。 5.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中：所述一个或多个传感器被配置为确定传感器数据，所述传感器数据指示流过所述电池的测量的电流；并且为了确定所述实时内部电阻，所述电池控制系统被编程为：确定所述电池的开路电压；以及至少部分地基于所述电池的所述测量的端子电压与所述电池的所述开路电压之间的差除以流过所述电池的所述测量的电流来确定所述电池的所述实时内部电阻。 6.根据权利要求5所述的汽车电气系统，其中，为了确定所述电池的所述开路电压，所述电池控制系统被编程为：确定所述电池的初始充电状态；至少部分地基于在所述初始充电状态与当前充电状态之间流过所述电池的电流来确定所述电池的所述当前充电状态；以及至少部分地基于所述电池的所述当前充电状态来确定所述电池的所述开路电压。 7.根据权利要求5所述的汽车电气系统，其中，为了确定所述电池的所述开路电压，所述电池控制系统被编程为：指示所述电池系统将所述电池与所述一个或多个电气装置电气断开；并且在所述电池保持与所述一个或多个电气装置电气断开的持续时间大于一休眠持续时间阈值之后，至少部分地基于所述测量的端子电压来确定所述电池的所述开路电压。 8.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中：所述一个或多个传感器被配置为确定传感器数据，所述传感器数据指示流过所述电池的测量的电流；和为了确定所述预测的内部电阻，所述电池控制系统被编程为：确定预测的驾驶模式，其中所述预测的驾驶模式包含在所述预测范围内计划的电池状态；确定所述测量的端子电压相对于所述电池的先前端子电压之间的电压变化；和至少部分地基于将所述电压变化乘以流过所述电池的所述测量的电流并除以所述预测的驾驶模式来确定所述预测的内部电阻。 9.根据权利要求1所述的汽车电气系统，包含温度传感器，所述温度传感器被配置为确定传感器数据，所述传感器数据指示所述电池的温度，其中所述电池控制系统被编程为至少部分地基于所述电池的所述温度来调整所述电池模型的模型参数。 10.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中所述电池控制系统被编程为当所述电池的所述测量的端子电压超过电压阈值上限时，所述电压阈值上限大于所述电压阈值下限，指示所述电池系统将所述电池与所述一个或多个电气装置电气断开，以便于延长所述电池的使用寿命。 11.根据权利要求1所述的汽车电气系统，其中所述电池包含：锂离子电池单元，其电耦接在所述端子之间；或者锂离子电池模块，其包含电耦接在所述端子之间的多个电池单元。 12.一种用于控制机动车辆中的电池单元的充电的方法，包含：使用控制系统至少部分地基于从第一传感器接收的传感器数据来确定所述电池单元的测量的端子电压；使用所述控制系统确定所述电池单元的预测的内部电阻，其中所述预测的内部电阻包含基于在预测范围内计划的运行条件；使用所述控制系统通过以下步骤确定充电电力限值：当所述电池单元的所述测量的端子电压不大于电压阈值下限时，至少部分地基于所述电池单元的所述预测的内部电阻来确定所述充电电力限值；和当所述电池单元的所述测量的端子电压大于所述电压阈值下限时，至少部分地基于所述电池单元的实时内部电阻来确定所述充电电力限值，其中至少部分地基于电池模型来确定所述电池单元的所述实时内部电阻，所述电池模型将测量的运行参数与包含内部电阻的模型参数相关联；和当目标充电电力大于所述充电电力限值时，使用所述控制系统指示电力源至少部分地基于所述充电电力限值来调整供应给所述电池单元的充电电力。 13.根据权利要求12所述的方法，其中确定所述预测的内部电阻包含：确定所述机动车辆的预测驾驶模式，其中所述预测驾驶模式包含在所述预测范围内计划的电池状态；确定所述测量的端子电压相对于所述电池单元的先前端子电压的电压变化；和至少部分地基于将所述电压变化乘以流过所述锂离子电池模块的所述测量的电流并除以所述预测驾驶模式来确定所述预测的内部电阻。 14.根据权利要求12所述的方法，包含：使用所述控制系统至少部分地基于从第二传感器接收的传感器数据来确定流过所述电池单元的测量的电流；和当所述电池单元的所述测量的端子电压大于所述电压阈值下限时，使用所述控制系统通过下列步骤来确定所述电池单元的所述实时内部电阻：确定所述电池单元的开路电压；和至少部分地基于所述电池单元的所述测量的端子电压与所述电池单元的所述开路电压之间的差除以流过所述电池单元的所述测量的电流来确定所述电池单元的所述实时内部电阻。 15.根据权利要求14所述的方法，其中确定所述电池单元的所述开路电压包含：至少部分地基于流过所述电池单元的所述测量的电流来确定所述电池单元的充电状态；和至少部分地基于所述电池单元的所述充电状态来确定所述电池单元的所述开路电压。 16.根据权利要求12所述的方法，包含：当所述电池单元的所述测量的端子电压超过电压阈值上限时，所述电压阈值上限大于所述电压阈值下限，使用所述控制系统指示电耦接在所述电池单元与所述电力源之间的开关装置切换到断开位置。 17.一种有形的非暂时性计算机可读介质，其存储可由汽车控制系统的一个或多个处理器执行的指令，其中所述指令包含用于执行以下行为的指令：使用所述一个或多个处理器，至少部分地基于从第一传感器接收的传感器数据来确定汽车电池模块的测量的端子电压；使用所述一个或多个处理器确定在预测范围内预期发生的所述汽车电池模块的预测的内部电阻；使用所述一个或多个处理器通过以下步骤确定充电电流限值：当所述汽车电池模块的所述测量的端子电压不大于电压阈值时，至少部分地基于所述汽车电池模块的所述预测的内部电阻来确定所述充电电流限值；和当所述汽车电池模块的所述测量的端子电压大于所述电压阈值时，至少部分地基于所述汽车电池模块的实时内部电阻来确定所述充电电流限值，其中至少部分地基于电池模型来确定所述汽车电池模块的所述实时内部电阻，所述电池模型将测量的电池参数与包含内部电阻的模型参数相关联；和使用所述一个或多个处理器指示所述汽车电池模块至少部分地基于所述放电电力限值向机动车辆中的电气装置供应电力。 18.根据权利要求17所述的有形的非暂时性计算机可读介质，包含用于执行以下行为的指令：使用所述一个或多个处理器，至少部分地基于从第二传感器接收的传感器数据来确定流过所述汽车电池模块的测量的电流；和当所述汽车电池模块的所述测量的端子电压大于所述电压阈值时，使用所述一个或多个处理器通过以下步骤确定所述锂离子电池的所述实时内部电阻：确定所述汽车电池模块的开路电压；和至少部分地基于所述电池单元的所述测量的端子电压与所述电池单元的所述开路电压之间的差除以流过所述电池单元的所述测量的电流来确定所述汽车电池模块的所述实时内部电阻。 19.根据权利要求18所述的有形的非暂时性计算机可读介质，其中确定所述汽车电池模块的所述开路电压的指令包含用于执行以下行为的指令：至少部分地基于流过所述汽车电池模块的所述测量的电流确定所述汽车电池模块的充电状态；和至少部分地基于所述汽车电池模块的所述充电状态来确定所述汽车电池模块的所述开路电压。 20.根据权利要求17所述的有形的非暂时性计算机可读介质，其中确定所述预测的内部电阻的指令包含用于执行以下行为的指令：确定所述机动车辆的预测驾驶模式，其中所述预测驾驶模式包含在所述预测范围内计划的电池状态；确定所述测量的端子电压相对于所述汽车电池模块的先前端子电压的电压变化；和至少部分地基于将所述电压变化乘以流过所述汽车电池模块的所述测量的电流并除以所述预测驾驶模式来确定所述预测的内部电阻。
所属类别：	发明专利