動(dòng)裝置可包括至少一個(gè)電機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)8被啟動(dòng)或 關(guān)閉時(shí)，電動(dòng)馬達(dá)4可提供推進(jìn)能力和減速能力。電動(dòng)馬達(dá)4還用作發(fā)電機(jī)，并可通過(guò)回收 通常在摩擦制動(dòng)系統(tǒng)中會(huì)作為熱量流失的能量來(lái)提供燃料經(jīng)濟(jì)收益。由于在特定情況下混 合動(dòng)力電動(dòng)車輛2可以以電動(dòng)模式運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，電動(dòng)馬達(dá)4還可提供減少的污染排放。
[0031] 電池組14可包括具有一個(gè)或更多個(gè)電池單元的牽引電池，其中，所述一個(gè)或更多 個(gè)電池單元儲(chǔ)存可由電動(dòng)馬達(dá)4使用的能量。車輛電池組14通常提供高壓DC輸出，并被 電連接到電力電子模塊16。電力電子模塊16可與組成車輛計(jì)算系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)控制 模塊通信。車輛計(jì)算系統(tǒng)可控制若干車輛功能、系統(tǒng)和/或子系統(tǒng)。所述一個(gè)或更多個(gè)模 塊可包括但不限于電池管理系統(tǒng)。電力電子模塊16還被電連接到電動(dòng)馬達(dá)4,并在電池組 14和電動(dòng)馬達(dá)4之間提供雙向傳遞能量的能力。例如，典型的電池組14可提供DC電壓，而 電動(dòng)馬達(dá)4可能需要三相AC電流來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子模塊16可將DC電壓轉(zhuǎn)換為電動(dòng)馬達(dá) 4所需要的三相AC電流。在再生模式下，電力電子模塊16將來(lái)自用作發(fā)電機(jī)的電動(dòng)馬達(dá)4 的三相AC電流轉(zhuǎn)換為電池組14所需要的DC電壓。
[0032] 除了提供用于推進(jìn)的能量之外，電池組14可為其它車輛電系統(tǒng)提供能量。典型的 系統(tǒng)可包括DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊18,其中，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊18將電池組14的高壓DC 輸出轉(zhuǎn)換為與其他車輛負(fù)載相兼容的低壓DC供應(yīng)。其它高壓負(fù)載可無(wú)需使用DC/DC轉(zhuǎn)換 器模塊18而被直接連接。在典型的車輛中，低壓系統(tǒng)被電連接到12V電池20。
[0033] 電池組14可由電力電子模塊16控制，電力電子模塊16可從具有一個(gè)或更多個(gè)控 制模塊的車輛計(jì)算系統(tǒng)22中接收命令。所述一個(gè)或更多個(gè)控制模塊可包括電池控制模塊。 所述一個(gè)或更多個(gè)控制模塊可被校準(zhǔn)以使用電池模型參數(shù)估計(jì)方法控制電池組14,其中， 所述電池模型估計(jì)方法在運(yùn)轉(zhuǎn)期間估計(jì)有效電池內(nèi)電阻的平均值以確定電池功率容量。功 率容量預(yù)測(cè)使得電池組14能夠防止過(guò)度充電和過(guò)度放電。
[0034] 電池參數(shù)預(yù)測(cè)方法和/或策略可有助于實(shí)時(shí)地（即，在操作期間）確定電池電流 限制和功率容量。許多電池參數(shù)估計(jì)處理受到電池模型的仿真度以及在電池操作期間不可 預(yù)測(cè)的環(huán)境狀況或不可預(yù)期的噪聲的影響。例如，如果電池處于電荷消耗模式，簡(jiǎn)單的電 池模型可能不能捕獲到與電池模型試圖測(cè)量的電壓輸出以及電流輸入相關(guān)聯(lián)的復(fù)雜的系 統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。車輛電池測(cè)量方法/策略可使用等效電路模型來(lái)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間測(cè)量車輛內(nèi)的 電池組以獲取電化學(xué)阻抗，其中，所述等效電路模型在若干種構(gòu)造中使用一個(gè)或更多個(gè)電 阻-電容（RC)電路。
[0035] 用于控制電池組的校準(zhǔn)可使用多個(gè)表來(lái)實(shí)現(xiàn)以捕獲影響電池組的阻抗及其相關(guān) 聯(lián)的動(dòng)態(tài)特性的寬頻率范圍。為了填充/校準(zhǔn)所述多個(gè)表，需要在測(cè)試設(shè)備中使用復(fù)雜算 法嚴(yán)格執(zhí)行對(duì)電池組的離線測(cè)試。離線測(cè)試電池組的示例為電化學(xué)阻抗譜（EIS)，其中，EIS 可被實(shí)現(xiàn)為用于捕獲寬頻率范圍內(nèi)的電池系統(tǒng)特性，其中，所述電池系統(tǒng)特性可包括電池 溫度、電池荷電狀態(tài)和/或電池使用。
[0036] 車輛電池測(cè)量方法可被實(shí)現(xiàn)為用于消除對(duì)大量離線測(cè)試的需求。車輛電池測(cè)量方 法可使用一個(gè)或更多個(gè)簡(jiǎn)單的等效電路來(lái)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間測(cè)量車輛內(nèi)的電池組，以獲取電化學(xué) 阻抗。與離線參數(shù)估計(jì)相比，車載電池測(cè)量估計(jì)方法可具有更高的噪聲水平，然而，車載電 池參數(shù)估計(jì)方法可在車輛運(yùn)轉(zhuǎn)期間提供關(guān)于電池瞬態(tài)表現(xiàn)的有價(jià)值的信息。
[0037] HEV電池管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)用于預(yù)測(cè)電池性能的等效電路模型，其中，使用基于電池 測(cè)量的之后幾秒的電池參數(shù)和估計(jì)的電化學(xué)阻抗來(lái)預(yù)測(cè)電池性能。估計(jì)的電池參數(shù)可根據(jù) 駕駛狀況和電動(dòng)車輛操作模式（諸如電荷保持模式或電荷消耗模式）而改變。使用簡(jiǎn)單等 效電路模型的電池參數(shù)估計(jì)處理傾向于對(duì)內(nèi)部噪聲和外部噪聲以及環(huán)境狀況敏感。
[0038] 系統(tǒng)可使用電池測(cè)量來(lái)估計(jì)電池模型參數(shù)，并且隨后使用估計(jì)的模型參數(shù)來(lái)計(jì)算 電池功率容量。電池功率容量受到電池組的阻抗及其相關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)特性的影響。電池模型 參數(shù)估計(jì)方法可包括車輛內(nèi)的電池測(cè)量以使用以下更為詳細(xì)描述的擴(kuò)展卡爾曼濾波器和 其它計(jì)算/算法來(lái)獲取電化學(xué)阻抗，從而計(jì)算出電池功率容量。電池的功率容量可由狀態(tài) 變量確定，并且可通過(guò)使用系統(tǒng)輸入和輸出來(lái)推導(dǎo)。
[0039] 基于模型的電池管理系統(tǒng)在未引入額外的硬件和/或增加系統(tǒng)復(fù)雜性的情況下， 基于等效電路模型在電池管理系統(tǒng)中提供易于管理的足夠的計(jì)算速度?？赏ㄟ^(guò)使用HEV內(nèi) 的直接電池測(cè)量經(jīng)由電池模型的實(shí)時(shí)參數(shù)估計(jì)方法來(lái)計(jì)算電池系統(tǒng)的特性。所述系統(tǒng)可測(cè) 量電池電流輸入和電池端電壓。測(cè)量值可在車輛計(jì)算系統(tǒng)中的一個(gè)或更多個(gè)控制模塊中被 記錄、計(jì)算和存儲(chǔ)，其中，所述車輛計(jì)算系統(tǒng)包括電池能量控制模塊。
[0040] 圖2是示出電池阻抗相對(duì)于頻率的EIS奈奎斯特圖的曲線圖100。EIS奈奎斯特 圖100示出使用一個(gè)等效電路的電池系統(tǒng)的直接物理解釋。EIS奈奎斯特圖100具有表示 阻抗實(shí)部104的X軸和表示阻抗虛部102的y軸。曲線106示出在整個(gè)頻率范圍內(nèi)的電池 的測(cè)量阻抗。所述系統(tǒng)的頻率響應(yīng)的范圍可揭示電池的能量存儲(chǔ)和消耗特性。
[0041] EIS奈奎斯特圖100可揭示關(guān)于電池的電化學(xué)過(guò)程的反應(yīng)原理的信息，其中，所述 反應(yīng)原理包括可在特定頻率起主導(dǎo)作用的不同反應(yīng)步驟，并且所述頻率響應(yīng)可有助于確定 速率限制步驟。曲線106可表示由電極活性材料的固體顆粒的擴(kuò)散過(guò)程和整個(gè)電池單元厚 度內(nèi)的極化過(guò)程引起的慢的電池動(dòng)態(tài)響應(yīng)。瞬時(shí)響應(yīng)由電池的等效電路模型的內(nèi)電阻項(xiàng) 私11〇確定。由中高頻108表示的電池動(dòng)態(tài)特性主要考慮電池動(dòng)態(tài)特性來(lái)確定功率容量。由 低頻112 (例如，瓦爾堡（Warburg)阻抗項(xiàng)）表示的慢的動(dòng)態(tài)特性和由RollO表示的瞬時(shí)動(dòng) 態(tài)特性被建模為在等效電路模型中的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的內(nèi)電阻。曲線圖100捕獲可用于估計(jì)電池 系統(tǒng)的瞬時(shí)電池功率容量的電池動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
[0042] 圖3是用于對(duì)電池建模的具有一個(gè)RC電路的等效電路的示意圖。所述電路可對(duì) 包括電池組和/或一個(gè)或更多個(gè)電池單元的電池建模。所述等效電路模型包括活性電解質(zhì) 電阻（或內(nèi)電阻）RQ202、并聯(lián)的電容Q204和活性電荷轉(zhuǎn)移電阻&206,其中，活性電解質(zhì)電 阻私202與并聯(lián)的活性電荷轉(zhuǎn)移電阻&206和電容Q204串聯(lián)。電池動(dòng)態(tài)特性和相關(guān)的狀 態(tài)變量被表示為端電壓輸出vt212、電池開(kāi)路電壓V(K214、電池內(nèi)部電壓V(]216以及RC電路 的電壓Vl210。所述模型可在HEV電池管理系統(tǒng)中被實(shí)現(xiàn)以提供針對(duì)一個(gè)或更多個(gè)電池參 數(shù)的預(yù)測(cè)計(jì)算。
[0043]圖4是在奈奎斯特圖中示出具有一個(gè)RC電路的等效電路模型的頻率響應(yīng)的曲線 圖301。曲線圖301的X軸316表示時(shí)間窗口內(nèi)的平均電池阻抗的實(shí)部。曲線圖301的y 軸314表示電池單元的平均電阻抗的虛部。中快的動(dòng)態(tài)特性由RC電路（即，&與C》產(chǎn)生 的半閉合環(huán)路（semi-circuit) 108 ^表示，并且內(nèi)電阻與RQ11(T相關(guān)。然而，被稱為瓦爾 堡項(xiàng)112'的慢的動(dòng)態(tài)特性未被具有一個(gè)RC電路的等效電路模型捕獲到。因此，在所述一 個(gè)RC電路的模型中不能夠有效地表示在此已知為瓦爾堡項(xiàng)112 '的慢的動(dòng)態(tài)特性。
[0044]圖5是根據(jù)實(shí)施例的使用兩個(gè)RC電路來(lái)對(duì)電池建模的簡(jiǎn)單等效電路模型400的 示意圖。所述兩個(gè)RC電路可通過(guò)向所述模型引入附加動(dòng)態(tài)特性來(lái)改進(jìn)電池組和/或一個(gè) 或更多個(gè)電池單元的建模400。例如，可使用附加RC電路對(duì)慢的動(dòng)態(tài)特性112建模。所述 兩個(gè)RC電路的模型可包括附加RC電路，其中