[发明专利]储能系统模型中电气部件参数的优化

说明书

技术领域

在此公开的本发明大体上涉及一种用于预测电化学储能系统的电化学映射参数的装置和方法，尤其涉及一种预测欧姆电阻、电荷转移电阻、扩散电阻、双层电容、扩散电容或者能用于改善电化学储能装置操作性的相关电化学映射参数。

背景技术

在降低汽车排放和改善燃料经济性两方面上不断增加的需求已经导致研发车辆推进的替换形式。作为传统的基于汽油的内燃机（ICE）替换形式的这种新型汽车结构的两个主要形式是电动汽车（EV）和混合动力汽车，也称为混合电动车（HEV）。电动汽车使用电池驱动的电力牵引电机来提供推进力给车轮，而混合电动车使用内燃机、燃料电池或者相关源与电能的组合。与它们的内燃机对应物相比，这两者都证明了燃料经济性得到了改善且排放得到了降低。

在电动汽车或者混合电动车中，存在提供主原动力的可再充电的储能系统（RESS）。在这些RESS中的电池单元可以为铅酸、镍镉、镍金属氢化物和锂电池的形式。其中，锂电池已经显示出在作为汽车应用中轻型、耐久和高容量装置方面具有特别的前景。锂电池单元不能充电过度，否则会损坏活性材料。因此，必须采用控制系统，以防止电池组结构中的任意单个电池单元经历过度充电，因为不存在用于电池单元均衡的固有机构（例如在镍金属氢化物电池中）。 此外，还必须采用控制系统来防止过度放电状态，这也会损害电池性能。这样，利用控制或者相关的监控系统来检测电压、电流、温度以及表示储能系统中存储的可用来相对于完全充电状态做功的电荷量的相关参数。

RESS（大体而言）以及电池（具体而言），都通常表示为等效电路模型。在这种模型中电化学映射参数的值可采用多种方式估计，用于预测RESS对不同输入和条件的响应的目的。然而，该电路模型以及解决方法从未提供对RESS行为的理想表示，而是使得在一些情况下比在其他情况下更好地服务其目的。其它的方法可使用不同的标定方案，以改善该模型的准确度，但是增加更多的阻容元件会导致更缓慢、更笨重的系统，这对用在汽车中使用是不切实际的。如果预测的电化学映射参数是不准确的，则车辆的运行以及RESS会受到负面影响。例如，如果RESS的电池组级电阻（pack level resistance）预测不准确，则电池组级功率限值计算也将是不正确的。这会导致RESS和车辆的低效且不精确的控制。

因此，仍需要一种方法，其能够准确地表征RESS，估计其中显现的电化学映射参数，而不会显著增加计算量。

发明内容

在一个实施例中，提供一种预测车辆中电化学映射参数的方法，该车辆从RESS获取其原动力的至少一部分。该方法可包括提供多个电化学映射参数源，该参数源能提供从包括电阻和电容的组中选出的一个或多个电化学映射参数，以及基于RESS的状态，选择能够提供一个或多个电化学映射参数的至少一个电化学映射参数源。该方法还包括确定自适应增益以及基于车辆的操作状态确定自适应因数，所车辆的操作状态与RESS运行和能力或者RESS的实际状况相关。该方法还包括基于所述自适应因数和自适应增益来调节一个或多个电化学映射参数以提供修改后的电化学映射参数值。

在另一个实施例中，提供一种控制车辆运行的系统，该车辆从RESS接收其原动力的至少一部分。该系统包含存储装置和控制器。该控制器可被编程为，基于RESS的状态，从多个电化学参数源中确定选自包括电阻和电容的组中的至少一个电化学映射参数。该控制器还可被编程来确定自适应增益、基于车辆或者RESS的操作状态来确定自适应因数，并且基于自适应因数和自适应增益来修改一个或多个电化学映射参数，从而提供修改后的电化学映射参数值。

该方法可选地包括一个或多个下面步骤：基于自适应误差计数器修改自适应增益，其中误差计数器记录至少一个过去的自适应增益或者至少一个过去的自适应因数的大小和符号；相对于从包括最大限值、最小限值或者它们的组合的组中选择出来的至少一个限值，调整所述调整后的电化学映射参数值；以及基于最大标定值和最小标定值，补偿该调整后的电化学映射参数值。该方法可选地包括基于过去的自适应因数调整记录，推导出最大限值和最小限值。所述多个源可以从包括等效电路模型、预测方程和化学映射数据的组中选出。RESS的操作状态由至少一个测量值表征，该测量值从包括电压测量值、电流测量值、温度测量值和它们的组合的组中选出。所述电阻可以从包括扩散电阻、电荷转移电阻和欧姆电阻的组中选出。所述电容可以从包括双层电容和扩散电容的组中选出。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1：一种预测车辆中电化学映射参数的方法，该车辆从储能系统获取其原动力的至少一部分，该方法包括：