具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而仅是解释为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出和描述的各个特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能希望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。

图1描绘了可以被称为强混合动力电动车辆(FHEV)的混合动力电动车辆112。混合动力电动车辆112可以包括用于提供车辆推进的混合动力电动动力传动系统。混合动力电动车辆112可以包括一个或多个电机114，所述一个或多个电机机械地联接到齿轮箱或混合动力变速器116。电机114可能能够作为马达和发电机来操作。另外，混合动力变速器116机械地联接到发动机118。混合动力变速器116还机械地联接到驱动轴120，所述驱动轴机械地联接到车轮122。电机114可以在发动机118开启或关闭时提供推进和再生制动能力。电机114还可以充当发电机，并且可以通过回收通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可以通过允许发动机118以更有效的转速操作以及允许在某些状况下在发动机118关闭的情况下以电动模式操作混合动力电动车辆112来减少车辆排放。

电池组或牵引电池124存储可以由电机114使用的能量。牵引电池124可提供高压直流(DC)输出。接触器模块142可以包括一个或多个接触器，所述一个或多个接触器被配置成在断开时将牵引电池124与高压总线152隔离并且在闭合时将牵引电池124连接到高压总线152。高压总线152可以包括用于在高压总线152上载运电流的电力导体和返回导体。接触器模块142可以位于牵引电池124中。一个或多个电力电子模块126(也称为逆变器)可以电耦合到高压总线152。电力电子模块126还电耦合到电机114，并且提供在牵引电池124与电机114之间双向传送能量的能力。例如，牵引电池124可以提供DC电压，而电机114可以利用三相交流(AC)操作以起作用。电力电子模块126可以将DC电压转换为三相AC电流来操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可以将来自充当发电机的电机114的三相AC电流转换为与牵引电池124兼容的DC电压。

除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可以包括DC/DC转换器模块128，所述DC/DC转换器模块将来自高压总线152的高压DC输出转换为与低压负载156兼容的低压总线154的低压DC电平。DC/DC转换器模块128的输出端可以电耦合到辅助电池130(例如，12V电池)以用于对辅助电池130充电。低压负载156可以经由低压总线154电耦合到辅助电池130。一个或多个高压电气负载146可耦接到高压总线152。高压电气负载146可以具有相关联的控制器，所述控制器在适当的时候操作和控制高压电气负载146。高压电气负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。

可以提供车轮制动器144以用于使车辆112停止并阻止车辆112的运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的某种组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可以包括用于操作车轮制动器144的其他部件。出于简单起见，附图描绘了制动系统150与车轮制动器144中的一者之间的单个连接。暗示制动系统150与其他车轮制动器144之间的连接。制动系统150可以包括用于监测并且协调制动系统150的控制器。制动系统150可以监测制动部件并且控制车轮制动器144。制动系统150可以响应于驾驶员命令，并且还可以自主操作以实施诸如稳定性控制的特征。制动系统150的控制器可以在由另一个控制器或子功能请求时实现施加所请求的制动力的方法。

车辆112内的电子模块可以经由一个或多个车辆网络进行通信。车辆网络可以包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是串行总线，诸如控制器局域网(CAN)。车辆网络的信道中的一个可以包括由电气和电子工程师协会(IEEE)802系列标准限定的以太网网络。车辆网络的附加信道可以包括模块之间的离散连接并且可以包括来自辅助电池130的电力信号。可以通过车辆网络的不同信道传输不同的信号。例如，视频信号可通过高速信道(例如，以太网)传递，而控制信号可通过CAN或离散信号传递。车辆网络可以包括有助于在模块之间传输信号和数据的任何硬件和软件部件。车辆网络未在图1中示出，但可能暗示车辆网络可以连接到车辆112中存在的任何电子模块。可以存在车辆系统控制器(VSC)148来协调各种部件的操作。

混合动力电动动力传动系统可以包括有助于车辆112的推进的那些系统。例如，混合动力电动动力传动系统可以包括发动机118、电机114、混合动力变速器116、牵引电池126和电力电子模块126。另外，可以存在一个或多个控制器(例如，VSC 148)以控制和管理混合动力电动动力传动系统的操作。可以操作混合动力电动动力传动系统以实现驾驶员功率需求，同时优化燃料经济性和/或能量使用。驾驶员功率需求可以包括驾驶员推进需求，所述驾驶员推进需求可以被接收为来自加速踏板和/或制动踏板的信号。驾驶员推进需求也可以被接收为来自速度控制系统(例如，巡航控制)的信号。驾驶员功率需求还可以包括用于操作车辆中的附件和电气系统(例如，加热/冷却系统)的功率。混合动力电动动力传动系统可以操作发动机118和电机114以实现驾驶员功率需求。在正常操作模式中，可以确定发动机118和电机114的操作点以满足驾驶员功率需求。操作点还可以包括要输送或提供给牵引电池124的电力量。例如，操作点可以包括发动机118与电机114之间的功率分配。在正常操作模式中，牵引电池124可以在驾驶循环期间以优化燃料经济性并将牵引电池124的操作维持在预定操作极限内的方式充电和放电。例如，发动机118可以在燃料效率最高的操作点进行操作，并且可以改变电机114的功率输出，以满足驾驶员功率需求。

牵引电池124可以由各种化学配方构造。典型的电池组化学物质可以是铅酸、镍金属氢化物(NIMH)或锂离子。图2示出了N个电池单元202处于简单串联配置的典型牵引电池组124。然而，其他电池组124可以由串联或并联或其某种组合连接的任何数量的单独的电池单元组成。电池管理系统可以具有一个或多个控制器，其监测和控制牵引电池124的性能，诸如电池能量控制模块(BECM)206。电池组124可以包括用于测量各种电池组级特性的传感器。电池组124可以包括一个或多个电池组电流测量传感器208、电池组电压测量传感器210和电池组温度测量传感器212。BECM 206可以包括用于与电池组电流传感器208、电池组电压传感器210和电池组温度传感器212对接的电路。BECM 206可以具有非易失性存储器，使得当BECM 206处于关闭状态时可保留数据。保留的数据可以在下一个钥匙循环中可用。

除了电池组级特性之外，还可以存在被测量和监测的电池单元202级特性。例如，可以测量每个单元202的端电压、电流和温度。系统可以使用一个或多个传感器模块204来测量电池单元202的特性。根据所述能力，传感器模块204可以测量电池单元202中的一个或多个的特性。电池组124可以利用多达N_c个传感器模块204来测量所有电池单元202的特性。传感器模块204中的每一个可以将测量值传送到BECM 206以进行进一步的处理和协调。传感器模块204可以将模拟或数字形式的信号传送到BECM 206。在一些配置中，传感器模块204的功能可以并入BECM 206的内部。也就是说，传感器模块204的硬件可以集成为BECM206中的电路的一部分并且BECM 206可以进行对原始信号的处理。BECM 206还可以包括用于与接触器模块142对接以断开和闭合相关联的接触器的电路。

计算电池组的各种特性可能很有用。诸如电池电力容量、电池容量和电池荷电状态的量对于控制牵引电池124的操作以及任何电气负载从牵引电池124接收电力可以是有用的。电池电力容量是牵引电池124可以提供的最大电力量的量度或牵引电池124可以接收的最大电力量的量度。已知电池电力容量允许电气负载被管理，使得所请求的电力在牵引电池124可以处理的极限内。还可以针对电池单元202的单个或子组计算上述特性。以下系统和方法可以应用于牵引电池124级或电池单元202级。

电池容量是可以存储在牵引电池124中的能量总量的量度。电池容量可以用单位安培-小时表示。与电池容量有关的值可以称为安培-小时值。牵引电池124的电池容量可以随着牵引电池124的使用寿命而降低。

荷电状态(SOC)给出牵引电池124中剩余多少电荷的指示。SOC可以表示为总电荷相对于牵引电池124中剩余的电池容量的百分比。SOC值可以被输出到显示器以向驾驶员告知牵引电池124中剩余多少电荷，与燃料表类似。SOC还可以被其他控制器(例如，VSC 148)用来控制混合动力电动车辆的操作。SOC的计算可以通过多种方法实现。计算SOC的一种可能的方法是执行牵引电池电流随时间的积分。这在本领域中熟知为安培-小时积分。另外，在休止期之后测量的电池的开路电压与荷电状态之间的关系可以通过分析和/或测试来得出。BECM 206可以利用SOC来确定牵引电池124何时实现充满电。当SOC大于预定阈值(例如，95％)时，可以检测到充满电。预定阈值可以是SOC值，高于SOC值时，制造商就会阻止牵引电池124的操作。预定阈值可以取决于牵引电池124的电池化学性质和操作策略。当牵引电池124的开路电压超出预定电压阈值时，也可以检测到充满电。

牵引电池124和/或电池单元202可以由开路电压表征。开路电压是当电池不在充电或放电时在电池端子处测得的电压。在牵引电池的操作(例如，充电和放电)期间，在电池端子处测得的电压(端电压)由于电池的阻抗，可能无法反映开路电压。在电池弛豫之后，端电压可以准确地反映开路电压。在充电和放电终止之后的时间期间会出现弛豫。在弛豫时段期间，端电压可能会上升或衰减到开路电压。

一种用于计算牵引电池124的荷电状态的策略是测量开路电压(OCV)并且基于已知的SOC-OCV关系来确定SOC。例如，可以在测试和开发期间针对牵引电池124确定OCV和SOC之间的关系。OCV-SOC关系可以作为查找表存储在存储器中。当牵引电池124休止时或在没有电流流动时，可以测量OCV。在某些情况下，可以在预定休止期之后测量OCV。例如，可以紧接在下一个点火或充电循环之前测量OCV。这有助于确保长休止期。当紧接在牵引电池124充电或放电之后测量OCV时，可能会出现问题。由于电池内的化学过程，在充电和放电后的某一时间段内，OCV可能无法稳定到稳定值。

可以实施其他策略。在某些情况下，可以在电流已斜降到零之后的预定时间测量OCV。所述预定时间可以是可校准时间段。在预定时间之后，可以将OCV测量为电池端电压。

电池容量在电池寿命期间的变化可能会影响SOC估计的准确性。因此，可以估计电池容量以确保考虑到所述变化。可以通过对进入和离开电池的总电流随时间推移进行积分和估计的或测得的SOC变化(增量SOC)来估计电池容量。在电池放电期间，电流可能会波动。另外，SOC的变化可能小。因此，基于放电电流估计电池容量可能不太准确。对于插电式混合动力电动车辆，可以在充电循环期间测量电池容量。插电式混合动力电动车辆可以在长时间段内以恒定电流充电。然而，FHEV的电池充电是不可预测的。例如，驾驶员功率需求可以改变在驾驶循环期间牵引电池124的操作。因此，在车辆操作期间充电是不可预测的。

为了提供对电池容量的准确估计，可以在预定时间段内修改混合动力电动动力传动系统的操作策略以创建适合于准确地估计电池容量的条件。可以定义电池容量估计循环，其创建用于在车辆操作期间估计电池容量的可预测条件。

图3描绘了用于引起准确地估计电池容量的条件的可能操作序列的流程图300。在操作302处，可以执行检查以评估是否满足电池容量估计触发条件。控制器可以被编程为监测离开牵引电池124的电流并且累积表示随时间推移的累积电流的值(例如，安培-小时累积)。然后可以将累积电流与阈值进行比较。累积电流可以是由牵引电池124提供的电流，并且可以在预定时间间隔内累积。如果累积电流大于阈值，则可能存在用于触发电池容量估计的条件。在一些配置中，可以在预定时间间隔期满之后触发容量估计。如果存在用于触发电池容量估计的条件，则可以执行操作304。如果不存在用于触发电池容量估计的条件，则可以重复操作302。

在操作304处，可以操作混合动力电动动力传动系统，使得牵引电池124连续地放电同时继续满足驾驶员功率需求。控制器可以被编程为阻止牵引电池124充电并且以电池仅放电模式操作混合动力电动动力传动系统。控制器可以被编程为操作发动机118和电机114以使牵引电池124连续地放电并满足驾驶员功率需求。例如，可以操作电机114以从牵引电池124汲取电力。控制器可以在此时间期间监测牵引电池124的SOC(例如，安培-小时积分)。控制器可以从电池容量估计循环开始监测SOC变化。注意，控制器可以包括来自动力传动系统控制器(例如，VSC 148)和BECM 206的协调努力。例如，BECM 206可以被编程为请求动力传动系统控制器148以规定的方式操作发动机118和电机114。

在电池仅放电模式下的操作可以包括改变发动机118和电机114的操作点。例如，可以操作电机114以提供推进动力，以消耗来自牵引电池124的能量。在该模式下，发动机118可以操作以提供比正常操作模式下更少的推进动力。发动机118和电机114的操作可以在该模式下改变以提供功率需求。在该操作模式下，发动机118与电机114之间的功率分配可以改变。电池仅放电模式下的操作可能比正常操作模式下的燃料效率更低。

在操作306处，可以将牵引电池124的SOC与第一阈值(K1)进行比较。如果SOC大于或等于第一阈值，则可以重复操作304。如果SOC小于第一阈值，则可以执行操作308。第一阈值可以是表示较低SOC值的预定SOC值，牵引电池124将从所述较低SOC值开始再充电。

在操作308处，控制器可以发起或请求第一OCV测量。当仅放电模式完成时，可以执行第一OCV测量。此时，控制器可以操作发动机118和电机114，使得有零电流流入或流出牵引电池124。发动机118和电机114可以被操作为使得在预定时间量内没有电流流入或流出牵引电池124，同时继续满足驾驶员功率需求。在预定时间量结束时，控制器可以测量牵引电池124的端电压。根据该第一OCV测量(OCV1)，可以使用OCV与SOC之间的所存储关系来计算起始SOC。

在知道起始SOC值后，可以执行操作310。控制器可以在电池仅充电模式下操作混合动力电动动力传动系统或请求混合动力电动动力传动系统的操作。在电池仅充电模式下，控制器可以操作发动机118和电机114以连续地以预定电流对牵引电池124充电，同时继续满足驾驶员功率需求。控制器可以控制发动机118和电机114的操作以向牵引电池124产生预定的恒定充电电流。

在操作312处，控制器可以监测电流并且对在牵引电池124被充电的间隔内的电流进行累积或积分。在该时间期间，操作发动机118和电机114以维持恒定电流充电并实现驾驶员功率需求。在该模式下，发动机118可以用于为驾驶员功率需求的任何变化提供功率。在这些操作期间，控制器可以继续评估和监测SOC(例如，安培-小时积分)。

在操作314处，控制器可以将SOC与第二阈值(K2)进行比较。当SOC超出第二阈值时，可以执行操作316以退出电池仅充电模式。第二阈值可以表示SOC上限。如果SOC未超出第二阈值，则可以重复操作310和操作312。

在操作316处，控制器可以请求第二OCV测量。在测量OCV之前，控制器可以操作发动机118和电机114以使电流斜降到零。发动机118和电机114可以被操作为使得在预定时间量内没有电流流入或流出牵引电池124，同时继续满足驾驶员功率需求。在预定时间量结束时，控制器可以测量牵引电池124的端电压。根据该第二OCV测量，可以使用OCV与SOC之间的已知关系来计算结束SOC。

在操作318处，控制器可以估计牵引电池124的容量。此时，控制器知道起始SOC、结束SOC和该间隔内的累积电流。电池容量可以被计算为：

电池容量可以是时间间隔内的累积电流与时间间隔内的SOC变化的比率。

在操作320处，混合动力电动动力传动系统可以在正常操作模式下操作。例如，发动机118和电机114可以操作来以燃料效率最高的功率分配满足驾驶员功率需求。牵引电池124可以根据正常操作策略进行充电或放电。

电池容量估计循环致使在驾驶循环期间通常不会发生的恒定电流电池充电时段。在恒定充电时段之前可以是仅放电时段。

所公开的策略允许在驾驶循环期间准确地测量电池容量而不影响车辆性能。对电池容量的准确估计允许牵引电池124在牵引电池124的使用寿命内的改进操作。另外，可以调整性能阈值以确保牵引电池124在推荐的操作极限内的操作。此外，准确的容量估计导致向操作员和维修技术人员更准确地报告电池参数。

本文中公开的过程、方法或算法可能够递送到处理装置、控制器或计算机或者由它们实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以存储为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令，所述形式包括但不限于永久地存储在诸如ROM装置的不可写存储介质上的信息和可改动地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其他磁性和光学介质的可写存储介质上的信息。所述过程、方法或算法也可以以软件可执行对象来实施。替代地，可使用合适的硬件部件或者硬件、软件和固件部件的组合全部或部分地实施过程、方法或算法，所述硬件部件诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置。

尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。虽然各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例不在本公开的范围外，并且对于特定应用可为理想的。

在本发明的一个方面，所述控制器还被编程为响应于所述荷电状态超出所述第二阈值，操作所述发动机和所述电机，以将供应给所述牵引电池的电流斜降到零并且满足所述驾驶员功率需求。

根据实施例，所述控制器还被编程为生成值，所述值是在对所述牵引电池连续地充电的时间间隔内流入所述牵引电池的电流的积分。

根据实施例，所述控制器还被编程为响应于所述预定时间间隔期满，基于所述牵引电池的端电压的测量来估计最终荷电状态。

根据实施例，本发明的特征还在于响应于所述牵引电池已经放电到所述第一荷电状态而操作所述发动机和所述电机，以满足所述驾驶员功率需求，使得在预定时间间隔内没有电流流入或流出所述牵引电池。

根据实施例，本发明的特征还在于响应于所述牵引电池已经充电到所述第二荷电状态而操作所述发动机和所述电机，以满足所述驾驶员功率需求，使得在预定时间间隔内没有电流流入或流出所述牵引电池。