[发明专利]用于电池容量估计的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及确定运输车辆中可再充电电池的健康状态（SOH）。

背景技术

车辆的电功率供应系统必须支持靠电能进行操作的多种车辆功能。这样的功能包括正常的车辆操作装置和诸如后窗除雾器、防抱死制动/稳定性系统、照明系统等等之类的安全相关装置。除了这些装置外，车辆的电功率供应系统还支持舒适性、便利性和娱乐装置。一些示例包括空调、加热座椅、视频/音频系统、以及附件输出端的便利性装置。随着新的线控技术的出现（例如，线控转向、线控制动等），车辆的电功率系统将会需要提供更多的电功率。

如上所述的电装置的日益增加的使用直接影响车辆电池上的消耗，并因此影响电池的使用寿命。电池老化的加速与这样的装置的使用频率直接相关，这些装置将车辆电池用作其功率源。

而且，混合动力电动车辆应用既使用电驱动系统，也使用内燃发动机。这种系统比通常的内燃发动机系统需要更多来自车辆电池的能量。混合动力车辆的操作模式通常被描述为关于电池组的电量消耗或电量保持。一些混合动力车辆是从电网充电，而大多数操作在电量保持模式中的混合动力车辆都接收来自交流发电机的充电，其中该交流发电机由内燃发动机驱动。因此，混合动力系统使用高功率的可再充电电池以满足功率需求。随着电池的高功率输出和更频繁的使用，需要用于电池SOH监测的准确且鲁棒的容量估计，以便确保混合动力系统的可靠且安全的操作。另外，准确的容量估计能够被进一步用来增强充电状态估计和电功率管理。

用于确定电池容量测量结果的已知方法是在实验室环境中使用耗时的完全充电和放电过程，其并不适于车载的车辆应用。

发明内容

本发明的一个优点是在车载的车辆系统中（这与实验室环境相反）对电池容量进行估计的能力。使用在时间间隔测量的电压和电流信号在电子控制模块中估计基于电压的电池充电状态（SOC），以便确定电池容量，其有助于监测电池健康状态，以及有助于电池充电控制和车辆功率管理的增强。

一个实施例设想了一种用于估计电池容量的方法。在第一时刻和第二时刻确定充电状态。确定第一时刻和第二时刻的充电状态之间的差。计算第一时刻和第二时刻之间的净库仑流量。以充电状态的变化和净库仑流量为函数来确定电池容量。

一个实施例设想了一种用于确定电池容量的设备。该设备包括用于监测电池特性的至少一个传感器和电子控制模块。电子控制模块联接到至少一个传感器，用于接收所检测的输入信号。电子控制模块包括用于确定在第一时刻和第二时刻的充电状态之间的差的处理单元。处理单元确定第一时刻和第二时刻之间的净库仑流量。处理单元进一步以充电状态的差以及净库仑流量为函数来确定电池容量。

附图说明

图1是具有根据实施例的电池健康状态估计系统的车辆的实施例的图示。

图2是根据实施例的用于估计车辆的电池容量的方法的流程图。

具体实施方式

图1是车辆10的实施例的图示，车辆10中结合有电池容量估计系统。应当理解，所述车辆可以是混合动力车辆、内燃式车辆、或者电动车辆。车辆10包括具有单个电池或多个单独电池模块的电池组12。例如，一个实施例可以包括以串联方式连接的多个电池，以便产生用于电动车辆或混合动力车辆的高电压的标称电压（例如，336 V），但是任何实际应用的电压也可以是允许的。在又一个实施例中，车辆可以包括单个12 V的电池，以便产生用于内燃式车辆的14 V标称电压。本文所描述的健康状态估计技术可以应用于各种电池类型，包括但不限于镍金属氢化物（NiMH）电池、铅酸电池、或者锂离子电池。

车辆电池12联接到利用电池作为功率源的多个装置14。这样的装置可以包括与内燃式车辆、混合动力车辆或者电动车辆相关联的适配于装置中外部插头的功率输出端、附件、部件、子系统和系统。车辆10还可以包括控制模块16或类似模块，其获取、推导、监测、和/或处理与车辆电池12相关联的一组参数。这些参数可以包括但不限于：电流、电压、充电状态（SOC）、健康状态（SOH）、电池内部电阻、电池内部电抗、电池温度、以及车辆电池的功率输出。控制模块包括算法或类似物，用于执行车辆电池容量估计技术。电流传感器18还可以用于监测离开车辆电池12的供应电流。在混合动力车辆或者电动车辆中，电流传感器18通常集成到控制模块16。系统还可以包括用于测量电压的电压表（未示出），使得可以确定开路电压。