CN110741267A - 估计用于电池的等效电路模型的参数的方法和电池管理*** - Google Patents

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Abstract

提供了用于估计等效电路模型的参数的方法和电池管理***。等效电路模型包括：第一电阻器；串联连接到第一电阻器的第二电阻器；和并联连接到第二电阻器的电容器。根据本公开的实施例的方法基于在具有预定尺寸的滑动时间窗口中在每个时间步长处按序列顺序测量的第一数目的端子电压和第一数目的电流，单独地估计第一电阻器的电阻和第二电阻器的电阻；并将指示估计结果的数据存储在存储器中。

Description

估计用于电池的等效电路模型的参数的方法和电池管理***
技术领域
本公开涉及用于估计用于电池的等效电路模型的参数的方法和电池管理***。
本申请要求在2018年2月1日在大韩民国提交的韩国专利申请No.10-2018-0013013的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
背景技术
近来，对诸如笔记本电脑、摄像机和移动电话的便携式电子产品的需求急剧增长，并且随着电动车辆、用于能量存储的蓄电池、机器人和卫星的广泛发展，正在对于能够重复地再充电的高性能电池进行很多研究。
目前，市售电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂电池等，并且其中，锂电池几乎没有或没有记忆效应，并且因此与镍基电池相比它们受到更多关注，因为它们具有自由充电和放电、非常低的自放电率和高能量密度的优点。
为了防止电池的过充电和过放电，有必要根据电池的充电状态(SOC)来调节电池的充电电流和放电电流。然而，电池的SOC不能直接测量，并且是基于电池的端子电压和电流来估计的。因此，为了更安全和有效地控制电池，首先，重要的是准确地估计电池的SOC。
电池SOC估计技术之一是安培计数(也称为电流积分方法)。安培计数从以时间顺序累积由电流传感器周期性地测量的电池的电流的结果来估计电池的SOC。然而，由于电流传感器本身的精度或外部噪声，在由电流传感器测量的电池的电流和电池实际电流之间存在差异，并且在通过安培计数估计的SOC和实际SOC之间的差异也随着时间增加。
用于解决上述问题的另一传统技术使用扩展卡尔曼滤波器(EKF)来估计电池的SOC。EKF将安培计数与等效电路模型一起用于预测电压随着电池的电流的变化，并且因此，与简单地仅使用安培计数的途径相比，能够更准确地估计电池的SOC。
在EKF的操作期间，有必要使用给定的参数映射基于电池端子电压、电池电流和/或电池温度周期性地更新等效电路模型的参数。在根据传统技术的参数映射中包括的数据指示从实验电池的充电/放电测试结果确定的固定值。因此，由于在电池的制造过程中的偏差或重复地充电/放电，使用根据现有技术的参数映射更新的等效电路模型的参数不能完全反映电池的电化学性质的变化(例如，内阻的增加)。
发明内容
技术问题
本公开被设计成解决上述问题，并且因此，本公开旨在提供用于周期性地更新等效电路模型的参数的方法和电池管理***，该等效电路模型基于以周期性方式测量的电池的端子电压和电流来对电池的端子电压的动态特性进行建模。
本公开的这些和其他目的和优点能够通过以下描述来理解，并且根据本公开的实施例将变得显而易见。此外，将容易理解，本公开的目的和优点能够通过在所附权利要求及其组合中阐述的手段来实现。
技术方案
用于实现上述目的的本公开的各种实施例如下。
根据本公开的实施例的一种方法用于估计用于电池的等效电路模型的参数。等效电路模型包括第一电阻器、被串联连接到第一电阻器的第二电阻器和被并联连接到第二电阻器的电容器。该方法包括：从存储器读取指示在具有预定义尺寸的滑动时间窗口中在每个时间步长处按序列顺序测量的第一数目的端子电压和第一数目的电流的测量数据；基于在第一数目的端子电压中包括的、在当前时间步长处测量的端子电压和在上一时间步长处测量的端子电压来计算当前时间步长的电压变化；基于第一数目的电流中包括的、在当前时间步长处测量的电流和在上一时间步长处测量的电流来计算当前时间步长的电流变化；并且基于在上一时间步长处估计的第一电阻器的电阻、电压变化和电流变化来在当前时间步长处估计第一电阻器的电阻。
该方法可以进一步包括确定电压变化和电流变化是否满足第一数据过滤条件。当满足第一数据过滤条件时，可以执行在当前时间步长处估计第一电阻器的电阻的步骤。
在当前时间步长处估计第一电阻器的电阻的步骤可以使用递归最小二乘算法。递归最小二乘算法包括以下等式1和2，
<等式1>
Figure BDA0002312644010000031
<等式2>
R1_est(n)＝R1_est(n-1)+P1(n)ΔI(n){ΔV(n)-R1_est(n-1)ΔI(n)}
其中，P1(n)是用于当前时间步长的校正因子，P1(n-1)是用于上一时间步长的校正因子，ΔI(n)是电流变化，ΔV(n)是电压变化，λ是预定义遗忘因子，R1_est(n)是在当前时间步长处估计的第一电阻器的电阻，并且R1_est(n-1)是在上一时间步长处估计的第一电阻器的电阻。
该方法可以进一步包括：当不满足第一数据过滤条件时，将在上一时间步长处估计的第一电阻器的电阻设定为在当前时间步长处估计的第一电阻器的电阻。
当电流变化的绝对值大于第一阈值并且电压变化和电流变化的乘积为正值时，可以满足第一数据过滤条件。
该方法可以进一步包括：确定第一数目的电流是否满足第二数据过滤条件；当满足第二数据过滤条件时，计算基于第一数目的端子电压的测量电压矢量和基于第一数目的电流的测量电流矢量；并且基于测量电压矢量、测量电流矢量、在当前时间步长处估计的第一电阻器的电阻和在上一时间步长处估计的第二电阻器的电阻来在当前时间步长处估计第二电阻器的电阻。
在当前时间步长处估计第二电阻器的电阻的步骤可以使用基于递归最小二乘算法的函数。
当在第一数目的电流的最大值和最小值之间的差异大于第二阈值时，可以满足第二数据过滤条件。
根据本公开的另一个实施例的一种电池管理***用于估计用于电池的等效电路模型的参数。等效电路模型包括第一电阻器、被串联连接到第一电阻器的第二电阻器和被并联连接到第二电阻器的电容器。电池管理***包括：感测单元，该感测单元被配置为在每个时间步长处测量电池的端子电压和电流；和控制单元，该控制单元被可操作地耦合到感测单元，并被配置为在存储器中记录在每个时间步长处由感测单元测量的端子电压和电流。控制单元被配置为从存储器读取测量数据，该测量数据指示在具有预定义尺寸的滑动时间窗口中在每个时间步长处按序列顺序测量的第一数目的端子电压和第一数目的电流。控制单元被配置为基于在第一数目的端子电压中包括的、在当前时间步长处测量的端子电压和在上一时间步长处测量的端子电压来计算当前时间步长的电压变化。控制单元被配置为基于在第一数目的电流中包括的、在当前时间步长处测量的电流和在上一时间步长处测量的电流来计算当前时间步长的电流变化。控制单元被配置为基于在上一时间步长处估计的第一电阻器的电阻、电压变化和电流变化来在当前时间步长处估计第一电阻器的电阻。
控制单元可以被配置为：当第一数目的电流满足第二数据过滤条件时，计算基于第一数目的端子电压的测量电压矢量和基于第一数目的电流的测量电流矢量。控制单元可以被配置为基于测量电压矢量、测量电流矢量和在当前时间步长处估计的第一电阻器的电阻来在当前时间步长处估计第二电阻器的电阻。
控制单元可以被配置为使用基于递归最小二乘算法的函数来在当前时间步长处估计第二电阻器的电阻。
有利效果
根据本公开的实施例中的至少一个，可以周期性地更新等效电路模型的参数，该等效电路模型基于以周期性方式测量的电池的端子电压和电流来对电池的端子电压的动态特性进行建模。
等效电路模型的周期性地更新的参数反映了随着电池劣化而改变的电池的动态特性。因此，根据本公开，随着电池劣化自适应地调节等效电路模型的参数，使得可以更准确地预测电池的端子电压。另外，所预测的端子电压能够用于控制被电耦合到电池的构件(例如，开关)，使得可以防止电池的过电压、欠电压、过充电和/或过放电。
本公开的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求清楚地理解这些和其他效果。
附图说明
附图示意本公开的优选实施例，并且与以下描述的本公开的详细描述一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，并且因此本公开不应被理解为限于附图。
图1是示出根据本公开的实施例的电池组的功能配置的图。
图2是示出用于电池的示例性等效电路模型的图。
图3是示出根据本公开的实施例的用于估计作为等效电路模型的参数中的一个的第一电阻器的电阻的方法的流程图。
图4示出在描述图3的方法时用于参考的曲线图。
图5是示出根据本公开的实施例的用于估计作为等效电路模型的参数中的一个的第二电阻器的电阻的方法的流程图。
图6示出在描述图5的方法时用于参考的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应该理解，在说明书和所附权利要求书中使用的术语或单词不应被解释为限于一般的和词典的含义，而是在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，基于与本发明的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文描述的实施例和附图中示出的示意仅是本公开的最优选实施例，而非旨在全面描述本公开的技术方面，因此应理解，能够在提交该申请时对其作出各种其他等同替换和修改。
另外，在描述本公开时，当认为相关的已知元件或功能的某些详细描述使本公开的关键主题不明确时，在此省略该详细描述。
包括诸如“第一”、“第二”等的序数的术语用于在各种元件之间将一个元件与另一个元件区分开，而非旨在通过这些术语来限制这些元件。
除非上下文另外明确指出，否则应理解，术语“包括”或“包含”，当在本说明书中使用时，指定存在所述的元件，但不排除存在或添加一个或多个其他元件。另外，如在这里使用的术语<控制单元>指至少一个功能或操作的处理单元，并且其可以通过单独的硬件或软件或组合地实现。
此外，在整个说明书中，将进一步理解，当一个元件被称为“连接”到另一个元件时，它能够被直接地连接到另一个元件，或者可以存在中间元件。
图1是示出根据本公开的实施例的电池组1的功能配置的图。
参考图1，电池组1包括电池10、开关20和电池管理***100。开关20被配置为响应于来自电池管理***100的开关信号(例如，脉冲宽度调制信号)来调节电池10的充电电流和/或放电电流的大小。
电池管理***100被电耦合到电池10，并被配置为监测和控制电池10的状态。电池管理***100包括感测单元110、存储器120、控制单元130和通信接口140。
感测单元110包括电流测量单元111。电流测量单元111在由预定义时间长度限定的每个时间步长处测量电池10的电流，并将指示所测量的电流的电流信号发送到控制单元130。在对电池10进行放电时的电流可以称为“放电电流”，并且在对电池10进行充电时的电流可以称为“充电电流”。控制单元130可以将从电流测量单元111发送的模拟形式的电流信号转换成数字形式的电流数据。在下文中，假设在充电时的电流被测量为正值，并且在放电时的电流被测量为负值。
感测单元110可以进一步包括电压测量单元112。电压测量单元112在每个时间步长处测量电池10的端子电压，并将指示所测量的端子电压的电压信号发送到控制单元130。控制单元130可以将从电压测量单元112发送的模拟形式的电压信号转换成数字形式的电压数据。
感测单元110可以进一步包括温度测量单元113。温度测量单元113在每个时间步长处测量电池10的温度，并将指示所测量的温度的温度信号发送到控制单元130。控制单元130可以将从温度测量单元113发送的模拟形式的温度信号转换成数字形式的温度数据。电流测量单元111、电压测量单元112和温度测量单元113可以彼此时间同步地操作。以下，将第k个时间步长表达为“时间步长k”。另外，在时间步长k处由感测单元110测量的端子电压和电流被分别表达为V(k)和I(k)。
存储器120可以另外地存储用于电池管理***100的总体操作所需的数据、指令和软件。存储器120可以存储指示由控制单元130执行的操作的结果的数据。由感测单元110在每个时间步长处测量的电池10的端子电压、电流和/或温度可以被以序列顺序记录在存储器120中。存储器120可以包括闪存类型、硬盘类型、固态磁盘(SSD)类型、硅盘驱动器(SDD)类型、多媒体卡微型类型、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)和可编程只读存储器(PROM)的存储介质中的至少一种类型。
控制单元130被可操作地耦合到感测单元110、存储器120和通信接口140。控制单元130在存储器120中以序列顺序记录由感测单元110在每个时间步长处测量的电池10的端子电压、电流和/或温度。控制单元130可以在每个时间步长处与时间步长的时间间隔Δt一样大地移动具有预定义尺寸的滑动时间窗口，并且从存储器120读取在存储器120中记录的所有端子电压和电流当中的、在滑动时间窗口中测量的多个端子电压和多个电流。例如，当时间步长的时间间隔是0.01秒并且滑动时间窗口的尺寸是10秒时，可以在每个时间步长处从存储器120读取1000个端子电压和1000个电流。
可以使用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、微处理器和用于执行其他功能的电气单元中的至少一种来物理地实现控制单元130。
通信接口140可以被耦合到诸如电动车辆的电子控制单元(ECU)的外部装置2，以使得能够在其之间进行通信。通信接口140可以从外部装置2接收命令消息，并将所接收到的命令消息提供给控制单元130。命令消息可以是请求激活设备的特定功能的消息。通信接口140可以将通知消息从控制单元130发送到外部装置2。通知消息可以是用于向外部装置2通知由控制单元130执行的功能的结果(例如，电池的充电状态)的消息。
图2是示出用于电池的示例性等效电路模型200的图。
参考图2，等效电路模型200可以包括电压源205、第一电阻器210、第二电阻器220和电容器230。等效电路模型200的参数可以包括第一电阻器210的电阻、第二电阻器220的电阻和电容器230的电容。
电压源205表示根据电池的充电状态(SOC)和温度确定的电池的开路电压(OCV)VOCV。即，当确定了SOC和温度时，可以唯一地确定OCV VOCV。可以针对每个SOC和每个温度预定义OCV VOCV。即，可以将定义在电池的SOC、温度和OCV之间的相关性的OCV-SOC映射预先存储在存储器110中。在第k个时间步长处的OCV可以被表达为VOCV(k)。
第一电阻器210通过流过电池的电流来对短期电压波动进行建模。由于电池10的内阻，在对电池进行充电时测量的端子电压高于OCV。相反，在对电池进行放电时测量的端子电压低于OCV。
第二电阻器220和电容器230彼此并联连接。如所示，第二电阻器220可以被串联连接到第一电阻器210。第二电阻器220和电容器230的并联连接电路可以被称为“RC对”。与第一电阻器210相反，第二电阻器220被并联连接到电容器230。因此，RC对可以对在电池的充电和放电期间产生的极化电压进行建模。即，第二电阻器220和电容器230的并联组合用于对电池的瞬态响应历史进行建模。
假设第一电阻器210的电阻和第二电阻器220的电阻分别恒定为R1和R2。如果Δt非常小，则在任意时间步长处测量的电池10的端子电压和电流中的每一个在下一个时间步长之前可以是恒定的，因此，电压源205的OCV也可以被视为在两个相邻的时间步长之间是恒定的。
假设在时间步长k在此处开始的任意时间点处RC对的极化电压为Vpola，并且从时间步长k到时间步长q第一电阻器210的电阻和第二电阻器220的电阻分别恒定为R1和R2。然后，在时间步长q处等效电路模型200的电压Vmodel(q)可以被表达为以下等式1。
<等式1>
Figure BDA0002312644010000111
τ是RC对的预设时间常数。
图3是示出根据本公开的实施例的用于估计作为等效电路模型200的参数中的一个的第一电阻器210的电阻的方法的流程图，并且图4示出在描述图3的方法时用于参考的曲线图。
在步骤S310中，控制单元130从存储器120读取指示由感测单元110在具有预定义尺寸的滑动时间窗口中在每个时间步长处以序列顺序测量的第一数目的端子电压和第一数目的电流的测量数据。即，控制单元130使用其结束时间点已经移动到当前时间步长的滑动时间窗口从存储器120读取从当前时间步长过去的预定义时间内在存储器120中记录的第一数目的端子电压和第一数目的电流。该预定义时间等于滑动时间窗口的尺寸。通过预定义时间和在每个时间步长之间的时间间隔Δt设定第一数目。例如，当预定时间＝10秒并且Δt＝0.01秒时，第一数目＝10秒/0.01秒＝1000。每次滑动时间窗口移动Δt时，第一数目的端子电压中最旧的一个被丢弃，并添加一个新测量的端子电压。同样，每次滑动时间窗口移动Δt时，第一数目的电流中最旧的一个被丢弃，并添加一个新测量的电流。
第一数目的端子电压包括在当前时间步长处测量的端子电压V(n)和在上一时间步长处测量的端子电压V(n-1)。第一数目的电流包括在当前时间步长处测量的电流I(n)和在上一时间步长处测量的电流I(n-1)。
在步骤S320中，控制单元130基于在当前时间步长处测量的端子电压V(n)和在上一时间步长处测量的端子电压V(n-1)来计算当前时间步长的电压变化ΔV(n)。在此实例中，控制单元130可以通过从在当前时间步长处测量的端子电压V(n)减去在上一时间步长处测量的端子电压V(n-1)来计算电压变化ΔV(n)。即，ΔV(n)＝V(n)-V(n-1)。
在步骤S330中，控制单元130基于在当前时间步长处测量的电流I(n)和在上一时间步长处测量的电流I(n-1)计算当前时间步长的电流变化ΔI(n)。在此实例中，控制单元130可以通过从在当前时间步长处测量的I(n)中减去在上一时间步长处测量的I(n-1)来计算电流变化ΔI(n)。即，ΔI(n)＝I(n)-I(n-1)。
与图3的不同，步骤S330可以早于步骤S320执行，或者与步骤S320同时执行。
在步骤S340中，控制单元130确定电压变化ΔV(n)和电流变化ΔI(n)是否满足第一数据过滤条件。第一数据过滤条件是用于确定ΔV(n)和ΔI(n)是否适合作为用于估计第一电阻器210的电阻的学习数据的标准。
当(i)电流变化ΔI(n)的绝对值大于第一阈值，并且(ii)电压变化ΔV(n)与电流变化ΔI(n)的乘积大于0时，控制单元130可以确定满足第一数据过滤条件。
第一阈值是大于0的实数，并且是基于电流测量单元111的测量误差而预设的。第一电阻器210用于对由于电池10的内阻而形成的瞬时电压波动进行建模，因此，当ΔI(n)的绝对值大于第一阈值时，适合使用ΔI(n)来在当前时间步长处估计第一电阻器210的电阻。相反，当ΔI(n)的绝对值等于或小于第一阈值时，ΔI(n)很可能由电流测量单元111的测量误差产生，并且因此不适合使用ΔI(n)来在当前时间步长处估计第一电阻器210的电阻。
另外，根据欧姆定律，第一电阻器210的电压与流过第一电阻器210的电流成比例。因此，仅当ΔV(n)和ΔI(n)具有相同的符号时，才适合使用ΔV(n)和ΔI(n)来在当前时间步长处估计第一电阻器210的电阻。相反，具有正值的ΔV(n)和具有负值的ΔI(n)或具有负值的V(n)和具有正值的ΔI(n)意味着第一电阻器210的电压变化违背欧姆定律，并且因此不适合使用ΔI(n)来在当前时间步长处估计第一电阻器210的电阻。图4所示两条曲线中的每一条示出相同时间范围中电池10的端子电压和电流的变化。在图4中，满足第一数据过滤条件的端子电压和电流均被标记为粗点。
当步骤S340的值为“是”时，该方法移动到步骤S350。相反，当步骤S340的值为“否”时，该方法移动到步骤S360。
在步骤S350中，控制单元130基于在上一时间步长处估计的第一电阻器210的电阻R1_est(n-1)、电压变化ΔV(n)和电流变化ΔI(n)来在当前时间步长处估计第一电阻器210的电阻。
控制单元130可以使用递归最小二乘(RLS)算法来在当前时间步长处估计第一电阻器210的电阻，并且以下将提供详细描述。
首先，与第一电阻器210的电阻估计有关的加权误差平方和S1可以被表达为以下等式2。
<等式2>
Figure BDA0002312644010000131
在等式2中，R1_est(n)是要估计的第一电阻器210的电阻。另外，在等式2中，λ是被预设为大于0并且小于1的第一遗忘因子。当在从当前时间步长过去的更早时间处测量端子电压和电流时，λ将对第一电阻器210的电阻估计产生更小的影响。
可以通过以下等式3和4计算加权误差平方和S1的解，即，使S1最小的R1_est(n)。
<等式3>
<等式4>
R1_est(n)＝R1_est(n-1)+P1(n)ΔI(n){ΔV(n)-R1_est(n-1)ΔI(n)}
P1(n)和P1(n-1)分别是当前时间步长的校正因子和上一时间步长的校正因子。即，通过等式4将P1(n-1)更新为P1(n)。
在等式4中，R1_est(n-1)是在上一时间步长处的第一电阻器210的预估计电阻。控制单元130可以使用等式3和等式4来计算在当前时间步长处的第一电阻器210的估计电阻R1_est(n)。
对于其中由于电池管理***100的初始化而使得指示当前时间步长的符号n的值变为1的情况，P1(0)和R1_est(0)可以作为不同的初始值被预先存储在存储器120中。例如，P1(0)＝(1-λ)/(TH1)2，并且TH1可以等于第一阈值。另外，R1_est(0)可以是与在初始时间步长处测量的电池10的温度相对应的预设值。控制单元130在存储器120中存储在当前时间步长处的第一电阻器210的估计电阻R1_est(n)。
在步骤S360中，控制单元130将在上一时间步长处估计的第一电阻器210的电阻R1_est(n-1)设定为在当前时间步长处估计的第一电阻器210的电阻R1_est(n)。即，在当前时间步长处的第一电阻器210的电阻被处理为等于在上一时间步长处估计的第一电阻器210的电阻R1_est(n-1)。因此，与S350不同，R1_est(n)＝R1_est(n-1)。
图5是示出根据本公开的实施例的用于估计作为等效电路模型200的参数中的另一个的第二电阻器220的电阻的方法的流程图，并且图6示出在描述图5的方法时用于参考的曲线图。
在步骤S510中，控制单元130确定第一数目的电流是否满足第二数据过滤条件。第二数据过滤条件是用于确定第一数目的端子电压和第一数目的电流是否适合作为用于估计第二电阻器220的电阻的学习数据的标准。
当在第一数目的电流的最大值和最小值之间的差异大于第二阈值时，控制单元130可以确定满足第二数据过滤条件。图6所示曲线图示出在比滑动时间窗口的尺寸更长的时间内测量的电池10的电流中的变化。假设滑动时间窗口的尺寸为10秒，并且第二阈值为10A。见图6，在从330秒到340秒测量的电流的最大值和最小值之间的差异为100A或更大。因此，从330秒到340秒测量的电流满足第二数据过滤条件。相反，从390秒到400秒测量的电流是恒定的，并且不满足第二数据过滤条件。
由于电容器230，第二电阻器220的电压比第一电阻器210的电压更慢地变化。因此，优选地，第二阈值大于第一阈值。
当步骤S510的值为“是”时，执行步骤S520。当步骤S510的值为“否”时，执行步骤S540。
在步骤S520中，控制单元130产生基于第一数目的端子电压的测量电压矢量，和基于第一数目的电流的测量电流矢量。在下文中，假设第一数目是2或更大的m。本领域技术人员将理解，指示当前时间步长的顺序的n大于m。
测量电压矢量可以如下表达为m×1矩阵。
Vvec＝[V(n-m+1)V(n-m+2)V(n-m+3)...V(n)]T
测量电流矢量可以如下表达为m×1矩阵。
Ivec＝[I(n-m+1)I(n-m+2)I(n-m+3)...I(n)]T
在上文中，符号T指示转置矩阵。
在步骤S530中，控制单元130基于测量电压矢量Vvec、测量电流矢量Ivec、在当前时间步长处估计的第一电阻器210的电阻R1_est(n)和在上一时间步长处估计的第二电阻器220的电阻R2_est(n-1)来在当前时间步长处估计第二电阻器220的电阻。
控制单元130可以使用以下代表基于RLS算法的函数的等式5来在当前时间步长处估计第二电阻器220的电阻。
<等式5>
R2_est(n)＝f(R1_est(n)，R2_est(n-1)，Vvec，Ivec)
在等式5中，当输入了R1_est(n)、R2_est(n-1)、Vvec和Ivec时，函数f()输出R2_est(n)。R2_est(n-1)是指示在上一观察时段中的电池的瞬态响应历史的第二电阻器220的估计电阻。上一观察时段是从初始时间步长到上一时间步长的时段。同样，R2_est(n)是指示在当前观察时段中的电池的瞬态响应历史的第二电阻器220的估计电阻。
在步骤S540中，控制单元130将在上一时间步长处估计的第二电阻器220的电阻R2_est(n-1)设定为在当前时间步长处估计的第二电阻器220的电阻R2_est(n)。即，在当前时间步长处的第二电阻器220的电阻被处理为等于在上一时间步长处估计的第二电阻器220的电阻R2_est(n-1)。因此，与S530不同，R2_est(n)＝R2_est(n-1)。
控制单元130可以使用第一电阻器210的估计电阻R1_est(n)和第二电阻器220的估计电阻R2_est(n)来预测电池10的端子电压，并基于预测的端子电压来调节被输出到开关20的开关信号的占空比。
控制单元130可以使用第一电阻器210的估计电阻R1_est(n)和第二电阻器220的估计电阻R2_est(n)来在当前时间步长处估计电池10的SOC，并基于估计的SOC调节被输出到开关20的开关信号的占空比。
每当每个步骤结束时，指示执行图3和5所示每个步骤的结果的数据由控制单元130存储在存储器120中。
以上描述的本公开的实施例不仅仅通过设备和方法来实现，并且可以通过执行与本公开的实施例的配置相对应的功能的程序或在其上记录有该程序的记录介质来实现，并且本领域技术人员可以从上述实施例的公开容易地实现该实施方式。
虽然以上已经针对有限数目的实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在本公开的技术方面和所附权利要求的等同范围内对其作出各种修改和改变。
另外，由于本领域技术人员可以对于上文描述的本公开作出很多替换、修改和改变而不背离本公开的技术方面，因此本公开不受上述实施例和附图限制，并且一些或全部实施例可以被选择性地组合以允许各种修改。

Claims (12)

1.一种用于估计用于电池的等效电路模型的参数的方法，其中，所述等效电路模型包括第一电阻器、被串联连接到所述第一电阻器的第二电阻器和被并联连接到所述第二电阻器的电容器，所述方法包括：
从存储器读取指示在具有预定义尺寸的滑动时间窗口中在每个时间步长处按序列顺序测量的第一数目的端子电压和第一数目的电流的测量数据；
基于在所述第一数目的端子电压中包括的、在当前时间步长处测量的端子电压和在上一时间步长处测量的端子电压来计算所述当前时间步长的电压变化；
基于在所述第一数目的电流中包括的、在所述当前时间步长处测量的电流和在所述上一时间步长处测量的电流来计算所述当前时间步长的电流变化；并且
基于在所述上一时间步长处估计的所述第一电阻器的电阻、所述电压变化和所述电流变化来在所述当前时间步长处估计所述第一电阻器的电阻。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定所述电压变化和所述电流变化是否满足第一数据过滤条件，
其中，当满足所述第一数据过滤条件时，执行在所述当前时间步长处估计所述第一电阻器的电阻。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述当前时间步长处估计所述第一电阻器的电阻使用递归最小二乘算法。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述递归最小二乘算法包括以下等式1和2，
<等式1>
Figure FDA0002312641000000021
<等式2>
R1_est(n)＝R1_est(n-1)+P1(n)ΔI(n){ΔV(n)-R1_est(n-1)ΔI(n)}
其中，P1(n)是用于所述当前时间步长的校正因子，P1(n-1)是用于所述上一时间步长的校正因子，ΔI(n)是所述电流变化，ΔV(n)是所述电压变化，λ是预定义遗忘因子，R1_est(n)是在所述当前时间步长处估计的所述第一电阻器的电阻，并且R1_est(n-1)是在所述上一时间步长处估计的所述第一电阻器的电阻。
5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
当不满足所述第一数据过滤条件时，将在所述上一时间步长处估计的所述第一电阻器的电阻设定为在所述当前时间步长处估计的所述第一电阻器的电阻。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，当所述电流变化的绝对值大于第一阈值并且所述电压变化和所述电流变化的乘积为正值时，满足所述第一数据过滤条件。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
确定所述第一数目的电流是否满足第二数据过滤条件；
当满足所述第二数据过滤条件时，计算基于所述第一数目的端子电压的测量电压矢量和基于所述第一数目的电流的测量电流矢量；并且
基于所述测量电压矢量、所述测量电流矢量、在所述当前时间步长处估计的所述第一电阻器的电阻和在所述上一时间步长处估计的所述第二电阻器的电阻来在所述当前时间步长处估计所述第二电阻器的电阻。
8.根据权利要求7的方法，其中，在所述当前时间步长处估计所述第二电阻器的电阻使用基于递归最小二乘算法的函数。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，当在所述第一数目的电流的最大值和最小值之间的差异大于第二阈值时，满足所述第二数据过滤条件。
10.一种用于估计用于电池的等效电路模型的参数的电池管理***，其中，所述等效电路模型包括第一电阻器、被串联连接到所述第一电阻器的第二电阻器和被并联连接到所述第二电阻器的电容器，所述电池管理***包括：
感测单元，所述感测单元被配置为在每个时间步长处测量所述电池的端子电压和电流；和
控制单元，所述控制单元被可操作地耦合到所述感测单元，并被配置为在存储器中记录在每个时间步长处由所述感测单元测量的端子电压和电流，
其中，所述控制单元被配置为：
从所述存储器读取测量数据，所述测量数据指示在具有预定义尺寸的滑动时间窗口中在每个时间步长处按序列顺序测量的第一数目的端子电压和第一数目的电流，
基于在所述第一数目的端子电压中包括的、在当前时间步长处测量的端子电压和在上一时间步长处测量的端子电压来计算所述当前时间步长的电压变化，
基于在所述第一数目的电流中包括的、在当前时间步长处测量的电流和在所述上一时间步长处测量的电流来计算所述当前时间步长的电流变化，并且
基于在所述上一时间步长处估计的所述第一电阻器的电阻、所述电压变化和所述电流变化来在所述当前时间步长处估计所述第一电阻器的电阻。
11.根据权利要求10所述的电池管理***，其中，所述控制单元被配置为：
当所述第一数目的电流满足第二数据过滤条件时，计算基于所述第一数目的端子电压的测量电压矢量和基于所述第一数目的电流的测量电流矢量，并且
基于所述测量电压矢量、所述测量电流矢量和在所述当前时间步长处估计的所述第一电阻器的电阻来在所述当前时间步长处估计所述第二电阻器的电阻。
12.根据权利要求11所述的电池管理***，其中，所述控制单元被配置为使用基于递归最小二乘算法的函数来在所述当前时间步长处估计所述第二电阻器的电阻。
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