DE102020133435A1 - Ekf-zustandsrelaisstrategie bei der batterie-online-identifikation - Google Patents

Abstract

Diese Offenbarung stellt eine EKF-Zustandsrelaisstrategie bei der Batterie-Online-Identifikation bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet eine Batterie und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu programmiert, eine Parameterschätzstrategie für die Batterie während Zeitintervallen auszuführen, in denen der durch die Batterie fließende Strom ausreichend dynamisch ist. Während Zeitspannen mit im Allgemeinen konstantem Strom werden die Parameter von den zuletzt gültigen Parametern aus der Parameterschätzstrategie abgeleitet. Während Zeitspannen mit im Allgemeinen konstantem Strom, in denen sich eine Batterietemperatur und/oder ein Ladezustand der Batterie um einen vorbestimmten Betrag ändern, werden die Parameter von historischen Parameterwerten abgeleitet.

Description

• GEBIET DER TECHNIK
• Diese Anmeldung betrifft ein Fahrzeugsystem zum Schätzen von Traktionsbatterieparametern.
• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Ein Hybridelektro- oder Vollelektrofahrzeug weist eine Traktionsbatterie zum Speichern und Bereitstellen von Energie für den Fahrzeugantrieb auf. Um das Leistungsvermögen und die Batterielebensdauer zu verbessern, ist es notwendig, die Batterie innerhalb bestimmter Grenzen zu betreiben. Das Betreiben der Batterie außerhalb der Grenzen kann das Leistungsvermögen oder die Lebensdauer der Batterie verringern. Eine nützliche Größe zum Steuern und Betreiben des Batteriepacks ist die Batterieleistungsfähigkeit. Die Batterieleistungsfähigkeit gibt an, wie viel Leistung die Batterie bereitstellen (entladen) oder aufnehmen (laden) kann, um die Bedürfnisse von Fahrer und Fahrzeug zu erfüllen.
• KURZDARSTELLUNG
• Ein Fahrzeug beinhaltet eine Batterie und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: während einer Zeitspanne, in der eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms einen vorbestimmten Schwellenwert für die Änderungsrate überschreitet, Aktualisieren von Werten von Impedanzparametern als ermittelte Werte, die durch ein Parameterschätzmodell erzeugt werden. Die Steuerung ist ferner zu Folgendem programmiert: als Reaktion auf einen Übergang des Stroms zu einem im Allgemeinen konstanten Strom Halten der Werte der Impedanzparameter auf einem Zustand der ermittelten Werte unmittelbar vor dem Übergang. Die Steuerung ist ferner zu Folgendem programmiert: als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte, die der Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen. Die Steuerung ist ferner zu Folgendem programmiert: Aktualisieren von Leistungsgrenzen der Batterie gemäß den Werten der Impedanzparameter und Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen.
• Die Steuerung kann ferner zu Folgendem programmiert sein: als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einem Ladezustand der Batterie zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Ladezustandsdifferenz überschreitet, Ändern der Leistungsgrenzen auf Grundlage von historischen Impedanzparameterwerten, die dem Ladezustand zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen. Die Steuerung kann ferner zu Folgendem programmiert sein: Ändern eines Altersparameters der Batterie gemäß den Werten der Impedanzparameter. Das Parameterschätzmodell kann ein erweitertes Kalman-Filter sein. Die Leistungsgrenzen können eine Ladeleistungsfähigkeit und eine Entladeleistungsfähigkeit beinhalten. Das Parameterschätzmodell kann ferner einen Spannungsparameterwert beinhalten, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, und die Leistungsgrenzen können ferner auf dem Spannungsparameterwert beruhen. Die Steuerung kann ferner zu Folgendem programmiert sein: während der Zeitspanne Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der Werte der Impedanzparameter, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie. Die Steuerung kann ferner zu Folgendem programmiert sein: als Reaktion auf den Übergang des Stroms zu dem im Allgemeinen konstanten Strom Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage des Zustands der ermittelten Werte unmittelbar vor dem Übergang, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung. Die Steuerung kann ferner zu Folgendem programmiert sein: als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der historischen Impedanzparameterwerte, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung. Die historischen Impedanzparameterwerte können von einem oder mehreren von einem derzeitigen Leistungszyklus und vorherigen Leistungszyklen der Steuerung abgeleitet sein.
• Ein Fahrzeug beinhaltet eine Batterie und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: Schätzen von Werten von Impedanzparametern der Batterie unter Verwendung eines Parameterschätzmodells als Reaktion darauf, dass eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms einen Schwellenwert überschreitet. Die Steuerung ist ferner zu Folgendem programmiert: als Reaktion darauf, dass die Größe unter den Schwellenwert fällt, Konstanthalten der Werte auf durch das Parameterschätzmodell geschätzten Werten, unmittelbar bevor die Größe unter den Schwellenwert fällt. Die Steuerung ist ferner zu Folgendem programmiert: als Reaktion darauf, dass eine Änderung bei einem Ladezustand der Batterie eine vorbestimmte Änderung überschreitet, nachdem die Größe unter den Schwellenwert fällt, Ändern der Werte auf historische Werte, die dem Ladezustand entsprechen. Die Steuerung ist ferner zu Folgendem programmiert: Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen, die von den Werten abgeleitet sind.
• Die Steuerung kann ferner zu Folgendem programmiert sein: als Reaktion darauf, dass eine Änderung bei einer Temperatur der Batterie eine vorbestimmte Temperaturänderung überschreitet, nachdem die Größe unter den Schwellenwert fällt, Ändern der Werte auf historische Werte, die der Temperatur entsprechen. Das Parameterschätzmodell kann ein erweitertes Kalman-Filter sein. Die Leistungsgrenzen können eine Ladeleistungsfähigkeit und eine Entladeleistungsfähigkeit beinhalten. Das Parameterschätzmodell kann ferner einen Spannungsparameterwert schätzen, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, und die Leistungsgrenzen können ferner auf dem Spannungsparameterwert beruhen. Die Steuerung kann ferner zu Folgendem programmiert sein: als Reaktion darauf, dass die Größe der Änderungsrate den Schwellenwert überschreitet, Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der Werte der Impedanzparameter, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie.
• Ein Verfahren zum Steuern einer Batterie beinhaltet Schätzen von Werten von Impedanzparametern der Batterie unter Verwendung eines Parameterschätzmodells durch eine Steuerung, wenn eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms mindestens einen vorbestimmten Zeitraum lang einen Schwellenwert überschreitet. Das Verfahren beinhaltet als Reaktion auf einen Übergang des Stroms zu einem im Allgemeinen konstanten Strom Aktualisieren der Werte der Impedanzparameter gemäß einem letzten Zustand der Werte unmittelbar vor dem Übergang. Das Verfahren beinhaltet als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte, die der Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen. Das Verfahren beinhaltet Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen, die von den Werten der Impedanzparameter abgeleitet sind.
• Das Verfahren kann ferner als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einem Ladezustand der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Ladezustandsdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte beinhalten, die dem Ladezustand zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen. Der vorbestimmte Zeitraum kann eine Dauer sein, über die ein Fehler, der mit dem Parameterschätzmodell assoziiert ist, gegen null konvergiert. Das Verfahren kann ferner Schätzen eines Spannungsparameterwerts, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, auf Grundlage der Werte, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie für den vorbestimmten Zeitraum beinhalten und die Leistungsgrenzen können ferner von dem Spannungsparameterwert abgeleitet sein. Das Verfahren kann ferner als Reaktion auf den Übergang Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage des gemessenen Stroms, der gemessenen Klemmenspannung und des letzten Zustands der Werte unmittelbar vor dem Übergang beinhalten. Das Verfahren kann ferner als Reaktion darauf, dass die Differenz bei der Temperatur der Batterie zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang die vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der historischen Impedanzparameterwerte, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung beinhalten.
• Figurenliste
• 1 ist eine Darstellung eines Plug-in-Hybridelektrofahrzeugs, die typische Kraftübertragungs- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht.
• 2 ist eine Darstellung einer möglichen Batteriepackanordnung, die aus mehreren Zellen besteht und durch ein Batteriesteuermodul überwacht und gesteuert wird.
• 3 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ersatzschaltung für Batteriezellen.
• 4 ist ein Graph, der eine mögliche Beziehung der Leerlaufspannung (Voc) gegenüber dem Batterieladezustand (state of charge - SOC) für eine typische Batteriezelle veranschaulicht.
• 5 ist ein Ablaufdiagramm für eine mögliche Abfolge von Vorgängen zum Schätzen von Zuständen von Batterieparametern.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedenartige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann den vielfältigen Einsatz der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen gewünscht sein.
• Ein Batteriepack kann durch ein Ersatzschaltungsmodell (equivalent circuit model - ECM) modelliert werden, das eine Anordnung von Impedanzkomponenten aufweist. Das ECM kann von der Art und Chemie der verwendeten Batterie abhängen. Die Batterieleistungsfähigkeit kann auf Grundlage der Batterieimpedanzkomponentenwerte des Modells berechnet werden. Die Batterieimpedanzkomponentenwerte können mit dem Alter und der Temperatur der Batterie variieren.
• Ein rekursives Parameterschätzverfahren, wie etwa ein erweitertes Kalman-Filter (Extended Kalman Filter - EKF), kann verwendet werden, um Impedanzparameter eines Batterieersatzschaltungsmodells zu identifizieren. Ein Nachteil des EKF besteht darin, dass es einige Zeit erfordern kann, um auf die wahren Parameterwerte zu konvergieren. Zusätzlich kann das EKF ausreichend dynamische Eingänge erfordern, um Konvergenz auf die tatsächlichen Parameterwerte zu gewährleisten. In Abwesenheit von ausreichend dynamischen Eingängen kann das EKF ungenaue Werte zurückgeben. Während Zeitspannen, in denen die Eingänge nicht ausreichend dynamisch sind, können alternative Strategien zum Aktualisieren der Parameter und der entsprechenden Batterieleistungsfähigkeitswerte definiert werden.
• 1 stellt ein elektrifiziertes Fahrzeug 112 dar, das als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid-electric vehicle - PHEV) bezeichnet werden kann. Ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 112 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Schaltgetriebe oder ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können dazu in der Lage sein, als Elektromotor und als Generator betrieben zu werden. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Verbrennungsmotor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 ist zudem mechanisch an eine Antriebswelle 120 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 122 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 114 können Antriebs- und Nutzbremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 118 ein- oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem sie Energie zurückgewinnen, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie es ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor 118 mit effizienteren Drehzahlen betrieben wird, und es ermöglichen, dass das Hybridelektrofahrzeug 112 unter bestimmten Bedingungen im Elektromodus betrieben wird, wobei der Verbrennungsmotor 118 ausgeschaltet ist. Bei einem elektrifizierten Fahrzeug 112 kann es sich zudem um ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV) handeln. Bei einer BEV-Konfiguration kann es sein, dass kein Verbrennungsmotor 118 vorhanden ist. Bei anderen Konfigurationen kann das elektrifizierte Fahrzeug 112 ein Vollhybridelektrofahrzeug (full hybrid-electric vehicle - FHEV) ohne Plug-in-Fähigkeit sein.
• Ein Batteriepack oder eine Traktionsbatterie 124 speichert Energie, die durch die elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 124 kann einen Hochspannungsausgang mit Gleichstrom (direct current - DC) bereitstellen. Ein Schützmodul 142 kann ein oder mehrere Schütze beinhalten, die dazu konfiguriert sind, die Traktionsbatterie 124 von einem Hochspannungsbus 152 zu isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 124 mit dem Hochspannungsbus 152 zu verbinden, wenn sie geschlossen sind. Der Hochspannungsbus 152 kann Leistungs- und Rückleiter zum Befördern von Strom über den Hochspannungsbus 152 beinhalten. Das Schützmodul 142 kann sich in der Traktionsbatterie 124 befinden. Ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 (auch als Wechselrichter bekannt) können elektrisch an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die Leistungselektronikmodule 126 sind zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellen die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Eine Traktionsbatterie 124 kann zum Beispiel eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 mit einem Dreiphasen-Wechselstrom (alternating current - AC) arbeiten können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die DC-Spannung in einen Dreiphasen-AC-Strom zum Betreiben der elektrischen Maschinen 114 umwandeln. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die DC-Spannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 124 kompatibel ist.
• Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie für den Antrieb kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Systeme des Fahrzeugs bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein DC/DC-Wandlermodul 128 beinhalten, das den Hochspannungs-DC-Ausgang aus dem Hochspannungsbus 152 in einen Niederspannungs-DC-Pegel eines Niederspannungsbusses 154 umwandelt, der mit Niederspannungsverbrauchern 156 kompatibel ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 128 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 130 (z. B. eine 12-V-Batterie) gekoppelt sein, um die Hilfsbatterie 130 zu laden. Die Niederspannungsverbraucher 156 können über den Niederspannungsbus 154 elektrisch an die Hilfsbatterie 130 gekoppelt sein. Ein oder mehrere elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 können eine damit assoziierte Steuerung aufweisen, die die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können ein Lüfter, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimakompressor sein.
• Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann dazu konfiguriert sein, die Traktionsbatterie 124 anhand einer externen Leistungsquelle 136 wiederaufzuladen. Bei der externen Leistungsquelle 136 kann es sich um eine Verbindung mit einer Steckdose handeln. Die externe Leistungsquelle 136 kann elektrisch an eine Ladestation oder Elektrofahrzeugstromtankstelle (electric vehicle supply equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetz oder ein Stromnetz sein, wie es durch ein Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Die EVSE 138 kann Schaltungen und Steuerelemente bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 136 kann der EVSE 138 elektrische DC- oder AC-Leistung bereitstellen. Die EVSE 138 kann einen Ladestecker 140 zum Koppeln an einen Ladeanschluss 134 des Fahrzeugs 112 aufweisen. Der Ladeanschluss 134 kann eine beliebige Art von Anschluss sein, der dazu konfiguriert ist, Leistung von der EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 134 kann elektrisch an ein bordeigenes Leistungsumwandlungsmodul oder ein bordeigenes Ladegerät gekoppelt sein. Das Ladegerät 132 kann die von der EVSE 138 zugeführte Leistung konditionieren, um der Traktionsbatterie 124 und dem Hochspannungsbus 152 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Ladegerät 132 kann elektrisch an das Schützmodul 142 gekoppelt sein. Das Ladegerät 132 kann mit der EVSE 138 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 134 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung Leistung übertragen.
• Es können Radbremsen 144 bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 112 zu bremsen und eine Bewegung des Fahrzeugs 112 zu verhindern. Die Radbremsen 144 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination daraus sein. Die Radbremsen 144 können Teil eines Bremssystems 150 sein. Das Bremssystem 150 kann andere Komponenten zum Betreiben der Radbremsen 144 beinhalten. Der Einfachheit halber stellt die Figur eine einzige Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und einer der Radbremsen 144 dar. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und den anderen Radbremsen 144 ist impliziert. Das Bremssystem 150 kann eine Steuerung beinhalten, um das Bremssystem 150 zu überwachen und zu koordinieren. Das Bremssystem 150 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 144 steuern. Das Bremssystem 150 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann zudem autonom betrieben werden, um Merkmale wie etwa Stabilitätskontrolle umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 150 kann ein Verfahren zum Anlegen einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies durch eine andere Steuerung oder Unterfunktion angefordert wird.
• Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann ferner eine Benutzerschnittstelle 160 beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 160 kann vielfältige Anzeigeelemente zum Kommunizieren von Informationen an den Fahrzeugführer bereitstellen. Die Benutzerschnittstelle 160 kann vielfältige Eingabeelemente zum Empfangen von Informationen von dem Fahrzeugführer bereitstellen. Die Benutzerschnittstelle 160 beinhaltet eine oder mehrere Anzeigen. Die Anzeigen können Touchscreen-Anzeigen sein. Die Benutzerschnittstelle 160 kann diskrete Lampen/Leuchten beinhalten. Die Lampen können zum Beispiel Leuchtdioden (light-emitting diodes - LED) beinhalten. Die Benutzerschnittstelle 160 kann Schalter, Drehknöpfe und Tasten beinhalten, um es dem Fahrzeugführer zu ermöglichen, verschiedene Einstellungen zu ändern. Die Benutzerschnittstelle 160 kann ein Steuermodul beinhalten, das über das Fahrzeugnetz kommuniziert. Die Benutzerschnittstelle 160 kann ein oder mehrere Anzeigeelemente bereitstellen, die darauf hinweisen, dass das Laden unterbunden ist und dass der Fahrzeugbetrieb unterbunden ist. Die Benutzerschnittstelle 160 kann zudem Anzeigeelemente zum Angeben einer Bedingung mit einfach verschweißtem Schütz und einer Bedingung mit doppelt verschweißtem Schütz bereitstellen. Die Anzeigeelemente können diskrete Lampen und/oder Nachrichten in einem Nachrichtenanzeigebereich beinhalten.
• Elektronische Module in dem Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetze kommunizieren. Das Fahrzeugnetz kann eine Vielzahl von Kanälen zur Kommunikation beinhalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzes kann ein serieller Bus sein, wie etwa ein Controller Area Network (CAN). Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzes kann ein Ethernet-Netz beinhalten, das durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) definiert ist. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzes können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 130 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzes übertragen werden. Zum Beispiel können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, wohingegen Steuersignale über ein CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetz kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die beim Übertragen von Signalen und Daten zwischen Modulen behilflich sind. Das Fahrzeugnetz ist in 1 nicht gezeigt, aber es kann impliziert sein, dass sich das Fahrzeugnetz mit beliebigen elektronischen Modulen verbinden kann, die in dem Fahrzeug 112 vorhanden sind. Es kann eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 148 vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
• Die Traktionsbatterie 124 kann aus vielfältigen chemischen Formulierungen konstruiert sein. Typische Batteriepackchemien können Blei-Säure, Nickel-Metallhydrid (nickel-metal hydride - NIMH) oder Lithium-Ionen sein. 2 zeigt einen typischen Traktionsbatteriepack 124 in einer einfachen Reihenkonfiguration aus N Batteriezellen 202. Andere Batteriepacks 124 können jedoch aus einer beliebigen Anzahl von einzelnen Batteriezellen bestehen, die in Reihe oder parallel oder in einer Kombination daraus geschaltet sind. Ein Batterieverwaltungssystem kann eine oder mehrere Steuerungen aufweisen, wie etwa ein Batterieenergiesteuermodul (Battery Energy Control Module - BECM) 206, die das Leistungsvermögen der Traktionsbatterie 124 überwachen und steuern. Der Batteriepack 124 kann Sensoren beinhalten, um verschiedene Packpegeleigenschaften zu messen. Der Batteriepack 124 kann einen oder mehrere Messsensoren 208 für den Packstrom, Messsensoren 210 für die Packspannung und Messsensoren 212 für die Packtemperatur beinhalten. Das BECM 206 kann Schaltungen beinhalten, um eine Schnittstelle mit den Packstromsensoren 208, den Packspannungssensoren 210 und den Packtemperatursensoren 212 zu bilden. Das BECM 206 kann nichtflüchtigen Speicher aufweisen, sodass Daten aufbewahrt werden können, wenn sich das BECM 206 in einer ausgeschalteten Bedingung befindet. Aufbewahrte Daten können beim nächsten Schlüsselzyklus verfügbar sein.
• Zusätzlich zu den Packpegeleigenschaften können Pegeleigenschaften der Batteriezellen 202 vorhanden sein, die gemessen und überwacht werden. Zum Beispiele können die Klemmenspannung, der Klemmenstrom und die Klemmentemperatur jeder Zelle 202 gemessen werden. Ein System kann ein oder mehrere Sensormodule 204 verwenden, um die Eigenschaften der Batteriezellen 202 zu messen. In Abhängigkeit der Fähigkeiten können die Sensormodule 204 die Eigenschaften einer oder mehrerer der Batteriezellen 202 messen. Der Batteriepack 124 kann bis zu N_c Sensormodule 204 nutzen, um die Eigenschaften aller Batteriezellen 202 zu messen. Jedes der Sensormodule 204 kann die Messwerte zur weiteren Verarbeitung und Koordinierung an das BECM 206 übertragen. Die Sensormodule 204 können Signale in analoger oder digitaler Form an das BECM 206 übertragen. Bei einigen Konfigurationen kann die Funktionalität der Sensormodule 204 intern in das BECM 206 einbezogen sein. Das bedeutet, dass die Hardware der Sensormodule 204 als Teil der Schaltungen in das BECM 206 integriert sein kann und das BECM 206 die Verarbeitung von Rohsignalen handhaben kann. Das BECM 206 kann zudem Schaltungen beinhalten, um eine Schnittstelle mit dem Schützmodul 142 zum Öffnen und Schließen der damit assoziierten Schütze zu bilden.
• Eine Lithium-Ionen-Batterie kann auf unterschiedliche Weisen modelliert werden. 3 zeigt ein mögliches Ersatzschaltungsmodell (ECM) 300 für Batteriezellen. Eine Batteriezelle kann als Spannungsquelle (V_oc) 350 modelliert werden, die Widerstände (352 und 354) und eine damit assoziierte Kapazität 356 aufweist. Aufgrund der Batteriezellenimpedanz ist die Klemmenspannung, V_t 358, typischerweise nicht gleich der Leerlaufspannung, V_oc 350. Die Leerlaufspannung, V_oc 350, ist nicht ohne Weiteres messbar, da nur die Klemmenspannung 358 der Batteriezelle zur Messung zugänglich ist. Da die V_oc 350 nicht ohne Weiteres messbar ist, kann ein modellbasiertes Verfahren verwendet werden, um den Wert zu schätzen. Ein Modell kann erfordern, dass die Werte von Widerstand und Kapazität bekannt oder geschätzt sind. Das Batteriezellenmodell kann von der Batteriechemie abhängen. Das für die Batteriezelle gewählte genaue Modell ist für die beschriebenen Verfahren nicht unbedingt kritisch. Das Batteriezellenmodell kann auf die gesamte Traktionsbatterie 124 erweitert werden, die Batteriezellen 202 umfasst, die elektrisch aneinandergekoppelt sind. Zum Beispiel können die verschiedenen Modellparameter Werte auf Grundlage der Reihen-/Parallelkombinationen der verschiedenen Modellelemente aufweisen.
• Für eine typische Lithium-Ionen-Batteriezelle besteht eine Beziehung zwischen dem SOC und der Leerlaufspannung (V_oc), sodass V_oc = f(SOC). 4 zeigt eine typische Kurve 396, die die Leerlaufspannung V_oc als Funktion des SOC zeigt. Die Beziehung zwischen SOC und V_oc kann aus einer Analyse von Batterieeigenschaften oder aus dem Testen der Batteriezellen bestimmt werden. Die Funktion kann derart sein, dass der SOC als f^-1(V_oc) berechnet werden kann. Die Funktion oder die Umkehrfunktion kann als Tabellensuche oder äquivalente Gleichung umgesetzt sein. Die genaue Form der Kurve 396 kann auf Grundlage der genauen Formulierung der Lithium-Ionen-Batterie variieren. Die Spannung V_oc ändert sich infolge des Ladens und Entladens der Batterie. Die Eigenschaft kann verwendet werden, um den Leerlaufspannungswert für die folgenden Algorithmen zu schätzen.
• Die regulierenden Gleichungen für das Ersatzschaltungsmodell können wie folgt geschrieben werden: $${\dot{\text{V}}}_2=-\frac{\text{1}}{{\text{r}}_{\text{2}}\text{C}}{\text{V}}_2+\frac{\text{1}}{\text{C}}\text{I}$$

  

  $${\text{V}}_{\text{oc}}-{\text{V}}_t={\text{V}}_2+\text{I}{r}_1$$

  

  wobei: V₂ 360 eine Spannung an dem RC-Netz (C 356 / r₂ 354) des Schaltungsmodells ist; ${\dot{\text{V}}}_2=\frac{{\text{dV}}_{\text{2}}}{\text{dt}}$

  

  die zeitbasierte Ableitung von V₂ 360 ist; r₂ 354 ein Ladungsübertragungswiderstand der Batterie ist; C 360 eine Doppelschichtkapazität der Batterie ist; I 364 der gemessene Strom ist, der durch die Batterie fließt; V_oc 350 die Leerlaufspannung der Batterie ist; V_t 358 die gemessene Batteriespannung an den Batterieklemmen (Klemmenspannung) ist; und r₁ 352 ein Innenwiderstand der Batterie ist.
• In einem typischen Batteriesystem können einige Werte, wie etwa der Strom I 364 und die Klemmenspannung V_t 358, direkt durch entsprechende Sensoren gemessen werden. Die Widerstands- und Kapazitätswerte können jedoch im Laufe der Zeit variieren und sind womöglich nicht ohne Weiteres messbar. Ein Schätzmodell für Batterieimpedanzparameter kann verwendet werden, um die Impedanzparameter der Batterie zu berechnen. Ein Verfahren zum Schätzen der Parameter eines Systems besteht in der Nutzung eines rekursiven Parameterschätzverfahrens, wie etwa eines erweiterten Kalman-Filters (EKF). Zum Beispiel kann ein EKF konstruiert werden, das den Strom I 364 als Eingang, die Spannung V₂ 360 als Zustand und eine Spannungsdifferenz, V_oc - V_t, als Ausgang verwendet. Die Batterie-ECM-Impedanzparameter (r₁ 352, r₂ 354 und C 356) oder Kombinationen der Parameter können ebenfalls als Zustände zur Identifikation behandelt werden. Sobald die Parameter und Zustände identifiziert worden sind, kann eine Batterieleistungsfähigkeit auf Grundlage der Betriebsgrenzen einer Batteriespannung und eines Batteriestroms und des derzeitigen Batteriezustands berechnet werden.
• Die Zustände des Schätzmodells können so gewählt werden, dass ermöglicht wird, dass eines oder mehrere der Batterieimpedanzen und Spannungszustände entweder direkt oder indirekt berechnet werden. Ein derartiger Satz von Zuständen für das Batteriemodell kann wie folgt definiert werden: $$\text{x}=\left[\begin{array}{c}{\text{x}}_{\text{1}}\\ {\text{x}}_{\text{2}}\\ {\text{x}}_{\text{3}}\\ {\text{x}}_{\text{4}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\text{V}}_{\text{2}}\\ \frac{\text{1}}{{\text{r}}_{\text{2}}\text{C}}\\ \frac{\text{1}}{\text{C}}\\ r_{\text{1}}\end{array}\right]$$

  
• Der Systemausgang kann folgendermaßen definiert werden: $$y=V_{oc}-V_t$$

  
• Der Systemausgang kann unter Verwendung der gemessenen Klemmenspannung und der Leerlaufspannung, die aus dem Ladezustand abgeleitet ist, geschätzt werden. Die Gleichungen (1) und (2) können in Bezug auf die definierten Zustände wie folgt geschrieben werden: $${\dot{x}}_1=-x_1{x}_2+x_{3}I$$

  

  $$y=x_1+x_{4}I$$

  
• Auf Grundlage des nachstehend zu beschreibenden Systemmodells kann ein Beobachter dazu ausgestaltet sein, die erweiterten Zustände (x₁, x₂, x₃ und x₄) zu schätzen. Durch Schätzen der Zustände können die Batterieimpedanzparameter (r₁, r₂ und C) und der Spannungsparameter (V₂) gemäß den folgenden Gleichungen geschätzt werden: $${\widehat{\text{V}}}_2=x_1$$

  

  $${\widehat{\text{r}}}_1=x_4$$

  

  $${\widehat{\text{r}}}_2=\frac{{\text{x}}_{\text{3}}}{{\text{x}}_{\text{2}}}$$

  

  $$\widehat{\text{C}}=\frac{\text{1}}{{\text{x}}_{\text{3}}}$$

  
• Ein EKF ist ein dynamisches System, das durch die folgenden Gleichungen reguliert werden kann: $$x\left(k\right)=f\left(x\left(k-1\right),i\left(i-1\right)\right)+w\left(k-1\right)$$

  

  $$y\left(k\right)=h\left(x\left(k\right),i\left(k\right)\right)+v\left(k\right)$$

  

  wobei
  f() eine Systemfunktion ist, die k als Zeitindex aufweist, und T_s der Abtastzeitraum ist und folgendermaßen definiert ist; $$f\left(x\left(k\right),i\left(k\right)\right)=\left[\begin{array}{c}\left(1-T_s{x}_2\left(k\right)\right)x_1\left(k\right)+T_s{x}_3\left(k\right)i\left(k\right)\\ x_2\left(k\right)\\ x_3\left(k\right)\\ x_4\left(k\right)\end{array}\right]$$

  

  h() eine Messfunktion ist, die folgendermaßen definiert ist; $$h\left(x\left(k\right),i\left(k\right)\right)=x_1\left(k\right)+x_4\left(k\right)i\left(k\right)$$

  

  x(k) der Systemzustand x ist, der zu einem Zeitpunkt k*T_s folgendermaßen beurteilt wird; $$x\left(k\right)=\left[\begin{array}{c}{x}_1\left(k\right)\\ x_2\left(k\right)\\ x_3\left(k\right)\\ x_4\left(k\right)\end{array}\right]$$

  

  i(k) der Eingang (z. B. Batteriestrom, I) ist;
  w(k) ein mittelwertfreies weißes Prozessrauschen mit bekannter Kovarianzmatrix Q(k) ist;
  y(k) der Systemausgang (V_oc - V_t) ist; und
  v(k) ein mittelwertfreies weißes Messrauschen mit bekannter Kovarianzmatrix R(k) ist; Das durch die Gleichungen definierte zeitdiskrete Bereichsmodell ist ein nichtlineares System.
• Ein Zustandsübergangsmodell, $F\left(k\right)={\frac{\partial f}{\partial x}|}_{x\left(k\right),i\left(k\right)},$

  

  und ein Beobachtungsmodell, H(k) = $H\left(k\right)={\frac{\partial h}{\partial x}|}_{x\left(k\right),i\left(k\right)},$

  

  können definiert werden. Um die Gleichungen zu linearisieren, können die Jacobi-Determinanten der Systemfunktion und der Messfunktion folgendermaßen abgeleitet werden: $$F\left(k\right)={\frac{\partial f}{\partial x}|}_{x\left(k\right),i\left(k\right)}=\left[\begin{array}{cccc}1-T_s{x}_2\left(k\right)& -T_s{x}_1\left(k\right)& -T_{s}i\left(k\right)& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$$

  

  $$H\left(k\right)={\frac{\partial h}{\partial x}|}_{x\left(k\right),i\left(k\right)}=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& i\left(k\right)\end{array}\right]$$

  
• Die linearisierten Differenzgleichungen des ECM können folgendermaßen ausgedrückt werden: $$x\left(k\right)=F\left(k\right)x\left(k-1\right)+w\left(k-1\right)$$

  

  $$y\left(k\right)=H\left(k\right)x\left(k\right)+v\left(k\right)$$

  
• Diese Gleichungen stellen das linearisierte ECM-System dar und können in der rekursiven EKF-Verarbeitung verwendet werden. Der vollständige Satz von EKF-Gleichungen besteht aus Zeitaktualisierungsgleichungen und Messaktualisierungsgleichungen. Eine erste Variable, x̂(k|k), kann eine a-posteriori-Zustandsschätzung der Zustände x(k) bei einem Zeitschritt k bei gegebenen Messungen bis einschließlich der Zeit k (z. B. y(k), y(k - 1), ...) darstellen. Eine zweite Variable, x̂(k|k - 1), kann eine a-priori-Zustandsschätzung (oder Vorhersage) von x(k) durch Verwenden von x̂(k - 1|k - 1) darstellen, die die Informationen der Messung y(k) bei Zeitschritt k nicht beinhaltet. P(k|k) kann eine Kovarianzmatrix von a-posteriori-Schätzfehlern für x(k) bei gegebenen Messungen bis einschließlich Zeit k (z. B. y(k), y(k - 1), ...) darstellen. P(k|k) kann ein Maß für die Schätzgenauigkeit der Zustandsschätzung sein. Die Gleichung P(k|k) = cov(x(k) - x̂(k|k)) kann die Fehlerkovarianzmatrix definieren. P(k|k - 1) kann die Zustandsvorhersage-Fehlerkovarianzmatrix von x(k) bei gegebenen vorherigen Messungen (z. B. y(k - 1), y(k - 2), ...) darstellen.
• 5 stellt ein Ablaufdiagramm für eine mögliche Abfolge von Vorgängen zum Umsetzen einer Zustandsschätzung zum Betreiben einer Batterie dar. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, ein Parameterschätzmodell auszuführen, um Impedanz- und Spannungsparameter der Batterie zu schätzen. Die Vorgänge können in einer Steuerung wie etwa dem BECM 206 umgesetzt werden. Die rekursive Verarbeitung des erweiterten Kalman-Filters kann in vordefinierten Abtastintervallen ausgeführt werden. Bei Vorgang 502 können Parameter und Variablen für die Zustandsschätzung initialisiert werden. Zum Beispiel können x̂(k - 1|k - 1), P(k - 1|k - 1) und i(k - 1) sowie der Eingang i(k) initialisiert werden. Zustände können auf einen letzten bekannten Zustand initialisiert werden oder können auf Standardwerte initialisiert werden. Parameter oder Variablen, die mit gemessenen Werten assoziiert sind, können durch Abtasten des entsprechenden Sensors initialisiert werden.
• Vorgang 504 kann einen Start jeder Iteration darstellen. Bei Vorgang 504 können neue Informationen durch Messen oder Berechnen entsprechender Parameter erzeugt werden. Zuvor bekannte oder erzeugte Werte können gesammelt und/oder berechnet werden. Bei jedem Zeitschritt k können Werte von x̂(k - 1|k - 1), P(k - 1|k - 1) und i(k - 1) aus vorherigen Iterationen bekannt sein. Bei Vorgang 504 können neue Informationen gemessen werden. Zum Beispiel kann y(k) aus einer Spannungsmessung abgeleitet werden und i(k) aus einer Strommessung abgeleitet werden.
• Bei Vorgang 506 können die System- und Messmatrizen aktualisiert werden. Die Zustandsübergangsmatrix, F(k), kann unter Verwendung der vorherigen Zustandsschätzung, x̂(k - 1|k - 1), und der vorherigen Strommessung, i(k - 1), in den vorstehend beschriebenen Gleichungen aktualisiert werden. Die Messmatrix, H(k), kann unter Verwendung der derzeitigen Strommessung, i(k), in den vorstehend beschriebenen Gleichungen aktualisiert werden.
• Bei Vorgang 508 kann eine Prüfung durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob der Batteriestrom im Allgemeinen konstant ist. Die Prüfung kann ferner als Prüfung auf eine dauerhafte Erregungsbedingung verallgemeinert werden, um sicherzustellen, dass die Eingänge in die Parameterschätzung ausreichend dynamisch sind. Zum Beispiel kann der Batteriestrom im Allgemeinen konstant sein, falls die Ableitung des Stroms mindestens eine vorbestimmte Zeit lang ungefähr null beträgt. Falls der Batteriestrom kein im Allgemeinen konstanter Strom ist, kann Vorgang 510 durchgeführt werden. Zusätzliche Details hinsichtlich der Prüfung auf konstanten Strom sind nachstehend bereitgestellt. Vorgänge, die durchgeführt werden, wenn der Strom im Allgemeinen konstant ist, sind ebenfalls nachstehend beschrieben. Vorgang 510 kann die normale Zustands- und Messvorhersage darstellen, um die ermittelten Zustandswerte zur weiteren Verwendung bei der Schätzung zu erzeugen.
• Bei Vorgang 510 können die Zustände und Ausgänge vorhergesagt oder ermittelt werden. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, eine Vorhersage der (a-priori-) Zustandsschätzung folgendermaßen zu erzeugen: $$\widehat{x}\left(k|k-1\right)=f\left(\widehat{x}\left(k-1|k-1\right),i\left(k\right)\right)$$

  
• Die Steuerung kann dann dazu programmiert sein, eine Vorhersage der (a-priori-) Messschätzung zu erzeugen: $$\widehat{y}\left(k|k-1\right)=h\left(\widehat{x}\left(k|k-1\right),i\left(k\right)\right)$$

  
• Bei Vorgang 518 kann das Messresiduum erzeugt werden. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, das Messresiduum (oder die Innovation) folgendermaßen zu berechnen: $$e\left(k\right)=y\left(k\right)-\widehat{y}\left(k|k-1\right)$$

  
• Bei Vorgang 520 können die Zustands- und Messvorhersagekovarianzen und die Kalman-Verstärkung berechnet werden. Eine Kalman-Verstärkung, K(k), kann berechnet werden, indem zuerst eine Kovarianz der (a-priori-) Zustandsschätzung wie folgt vorhergesagt wird: $$P\left(k|k-1\right)=F\left(k-1\right)P\left(k-1|k-1\right)F\left(k-1\right)\text{'}+Q\left(k-1\right)$$

  
• Eine Kovarianz des Messresiduums (oder der Innovation) S(k) = cov(e(k)) kann wie folgt erzeugt werden: $$S\left(k\right)=H\left(k\right)P\left(k|k-1\right)H\left(k\right)\text{'}+R\left(k\right)$$

  
• Die Kalman-Verstärkung kann dann folgendermaßen berechnet werden: $$K\left(k\right)=P\left(k|k-1\right)H\left(k\right)\text{'}S{\left(k\right)}^{-1}$$

  
• Bei Vorgang 522 können die Zustandsschätzung und die Zustandsschätzungskovarianz berechnet werden. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, die (a-posteriori-) Zustandsschätzung wie folgt zu aktualisieren: $$\widehat{x}\left(k|k\right)=\widehat{x}\left(k|k-1\right)+K\left(k\right)e\left(k\right)$$

  

  wobei K(k) die Kalman-Verstärkung ist. Die Kovarianz der (a-posteriori-) Zustandsschätzung kann gemäß der folgenden Gleichung aktualisiert werden: $$P\left(k|k\right)=\left(I-K\left(k\right)H\left(k\right)\right)P\left(k|k-1\right)\left(I-K\left(k\right)H\left(k\right)\right)\text{'}+K\left(k\right)R\left(k\right)K\left(k\right)\text{'}$$

  

  und kann äquivalent folgendermaßen ausgedrückt werden: $$P\left(k|k\right)=\left(I-K\left(k\right)H\left(k\right)\right)P\left(k|k-1\right)$$

  
• Die ECM-Parameter können wie folgt aus den Zustandsschätzungen abgeleitet werden: $${\widehat{V}}_2\left(k\right)={\widehat{x}}_1\left(k|k\right)$$

  

  $${\widehat{r}}_1\left(k\right)={\widehat{x}}_4\left(k|k\right)\text{ falls }{\widehat{x}}_4\left(k|k\right)>0$$

  

  $${\widehat{r}}_2\left(k\right)=\frac{{\widehat{x}}_3\left(k|k\right)}{{\widehat{x}}_2\left(k|k\right)}\text{ falls }{\widehat{x}}_2\left(k|k\right)>0\text{ und }{\widehat{x}}_3\left(k|k\right)>0$$

  

  $$\widehat{c}\left(k\right)=\frac{1}{{\widehat{x}}_3\left(k|k\right)}\text{ falls }{\widehat{x}}_3\left(k|k\right)>0$$

  
• Wenn die ECM-Parameter geschätzt sind, können andere abgeleitete Werte berechnet werden. Bei Vorgang 524 kann die Batterieleistungsfähigkeit auf Grundlage der geschätzten ECM-Parameter berechnet werden, wie es in dieser Schrift beschrieben wird. Es können mehrere Batterieleistungsfähigkeitsparameter definiert werden. Eine zulässige Mindestpackspannung, v_min, kann definiert werden, die sich mit der Batterietemperatur ändern kann. Eine zulässige Höchstpackspannung, v_max, kann definiert werden, die sich mit der Batterietemperatur ändern kann. Die Mindestpackspannung und die Höchstpackspannung können durch den Hersteller auf Grundlage der Batterieeigenschaften definiert werden. Eine Entladestromgrenze, i_dchlim, kann definiert werden, die sich mit der Batterietemperatur und dem SOC ändert. Eine Ladestromgrenze, i_chlim, kann definiert werden, die sich mit der Batterietemperatur und dem SOC ändert. Die Batterieleistungsfähigkeitsparameter können für unterschiedliche Zeitintervalle berechnet werden. Eine Zeitdauer, t_d, kann für die Leistungsfähigkeitsschätzungen definiert werden. Die Zeitdauer kann auf die Zeit hinweisen, über die die Leistungsfähigkeit bewertet wird. Zum Beispiel kann eine Schätzung der Leistungsfähigkeit über einer Sekunde definiert werden, indem die Zeitdauer auf eine Sekunde eingestellt wird, und eine Schätzung der Leistungsfähigkeit über eine halbe Sekunde kann definiert werden, indem die Zeitdauer auf eine halbe Sekunde eingestellt wird. Die Leistungsfähigkeit kann die Leistungsmenge beschreiben, die während der Zeitdauer zu oder von der Batterie bereitgestellt werden kann.
• Die vorstehend beschriebenen Differentialgleichungen erster Ordnung können unter Verwendung der geschätzten Batterie-ECM-Parameter in den Gleichungen gelöst werden, um den folgenden Ausdruck für den Batteriestrom (I) zu ergeben. $$\text{I}=\frac{\left({\text{V}}_{\text{oc}}-{\text{V}}_{\text{t}}-{\widehat{\text{V}}}_{\text{2}}\left(\text{0}\right){\text{e}}^{-{\text{t}}_{\text{d/}\left({\widehat{\text{r}}}_2\ast \widehat{\text{C}}\right)}}\right)}{\left[{\widehat{\text{r}}}_1+{\widehat{\text{r}}}_2\left(1-{\text{e}}^{-{\text{t}}_{\text{d}}\text{/}\left({\widehat{\text{r}}}_2\ast \widehat{\text{C}}\right)}\right)\right]}$$

  

  wobei: t_d die vorbestimmte Zeitdauer ist; V̂₂ (0) der gegenwärtige Wert von V₂ ist und e die Basis des natürlichen Logarithmus ist.
• Im Allgemeinen kann die Batterieleistungsfähigkeit geschätzt werden, sobald der Wert für den Strom (I) bestimmt ist. Wenn es gewünscht ist, eine Ladeleistungsfähigkeit für die Batterie zu bestimmen, kann die Stromgleichung nach einem Mindestwert des Stroms (I) aufgelöst werden, wie es etwa in der folgenden Gleichung beschrieben ist. Konventionsgemäß ist Strom als positive (+) Größe definiert, wenn er von einer Batterie wegfließt (Entladung), und als negative (-) Größe, wenn er in die Batterie fließt (Ladung). $$I\left({\text{t}}_{\text{d}},{\text{v}}_{\text{max}}\right)=\frac{{\text{V}}_{\text{oc}}-{\text{V}}_{\text{max}}-{\widehat{\text{V}}}_{\text{2}}\left(\text{0}\right){\text{e}}^{-{\text{t}}_{\text{d/}\left({\widehat{\text{r}}}_2\widehat{\text{C}}\right)}}}{\left[{\widehat{\text{r}}}_1+{\widehat{\text{r}}}_2\left(1-{\text{e}}^{-{\text{t}}_{\text{d}}\text{/}\left({\widehat{\text{r}}}_2\widehat{\text{C}}\right)}\right)\right]}$$

  

  wobei: der Wert von (t_d) die vorbestimmte Zeitdauer ist und zum Beispiel zwischen 0,5 Sek. und 10 Sek. liegen kann und V_max eine Höchstbetriebsspannung für die Batterie ist und als begrenzende Batteriespannung betrachtet werden kann.
• Der Mindeststrom kann folgendermaßen definiert werden: $$i_{min}=max\left(I\left(t_d,v_{max}\right),i_{chlim}\right)$$

  
• Die Ladeleistungsfähigkeit kann folgendermaßen definiert werden: $$P_{cap\_ch}\left(t_d\right)=\left|i_{\text{min}}\right|\left\{{\text{V}}_{\text{oc}}-{\widehat{\text{V}}}_{\text{2}}\left(\text{0}\right){\text{e}}^{-{\text{t}}_{\text{d/}\left({\widehat{\text{r}}}_{\text{2}}\widehat{\text{C}}\right)}}-{\text{i}}_{\text{min}}\ast \left[{\widehat{\text{r}}}_{\text{1}}+{\widehat{\text{r}}}_2\left(1-{\text{e}}^{-{\text{t}}_{\text{d}}\text{/}\left({\widehat{\text{r}}}_{\text{2}}\widehat{\text{C}}\right)}\right)\right]\right\}$$

  
• Der Zeitwert (t_d) kann darauf beruhen, wie die Batterieleistungsfähigkeiten durch die Fahrzeugsystemsteuerung verwendet werden. Die Höchstspannung (v_max) kann zum Beispiel durch einen Fahrzeughersteller oder einen Batteriehersteller als die Höchstspannung bestimmt werden, die die Batterie erzielen darf.
• Zusätzlich zum Bestimmen einer Ladeleistungsfähigkeit für eine Batterie kann auch ein Verfahren zum Bestimmen einer Entladeleistungsfähigkeit für die Batterie bereitgestellt werden. Zum Bestimmen der Entladeleistungsfähigkeit kann ein Höchstwert des Batteriestroms (I) in Verbindung mit einem Mindestwert der Batteriespannung verwendet werden. Die vorstehend beschriebene Stromgleichung kann verwendet werden, um folgendermaßen nach Imax aufzulösen: $$I\left({\text{t}}_{\text{d}},{\text{v}}_{\text{min}}\right)=\frac{\left({\text{V}}_{\text{oc}}-{\text{V}}_{\text{min}}-{\widehat{\text{V}}}_{\text{2}}\left(\text{0}\right){\text{e}}^{-{\text{t}}_{\text{d/}\left({\widehat{\text{r}}}_2\widehat{\text{C}}\right)}}\right)}{\left[{\widehat{\text{r}}}_1+{\widehat{\text{r}}}_2\left(1-{\text{e}}^{-{\text{t}}_{\text{d}}\text{/}\left({\widehat{\text{r}}}_2\widehat{\text{C}}\right)}\right)\right]}$$

  

  wobei: v_min eine Mindestbetriebsspannung des Batteriepacks ist.
• Der Höchststrom kann folgendermaßen definiert werden: $${\text{i}}_{\text{max}}=\text{min}\left(\text{I}\left({\text{t}}_{\text{d}}{\text{, v}}_{\text{min}}\right){\text{,i}}_{\text{dchhlim}}\right)$$

  
• Die Entladeleistungsfähigkeit kann folgendermaßen definiert werden: $$P_{\text{cap\_dch}}=\left|{\text{i}}_{\text{min}}\right|\left\{{\text{V}}_{\text{oc}}-{\widehat{\text{V}}}_{\text{2}}\left(\text{0}\right){\text{e}}^{-\frac{{\text{t}}_{\text{d}}}{{\widehat{\text{r}}}_{\text{2}}\widehat{\text{C}}}}-{\text{i}}_{max}\ast \left[{\widehat{\text{r}}}_{\text{1}}+{\widehat{\text{r}}}_2\left(1-{\text{e}}^{-\frac{{\text{t}}_{\text{d}}}{{\widehat{\text{r}}}_{\text{2}}\widehat{\text{C}}}}\right)\right]\right\}$$

  
• Die Batterieleistungsfähigkeit beruht auf den Batterie-ECM-Impedanzparametern (z. B. r₁, r₂ und C), die durch das EKF geschätzt werden. Die Batterieleistungsfähigkeit beruht ferner auf dem ECM-Spannungsparameter (V₂), der durch das Modell geschätzt wird. Es ist zu beachten, dass andere Berechnungsverfahren für die Batterieleistungsfähigkeit möglich sein können. Das vorstehende Berechnungsschema ist lediglich repräsentativ für das Verwenden eines Schätzmodells für Batterieimpedanzparameter zum Berechnen der Batterieleistungsfähigkeit.
• Bei Vorgang 526 können die Batterie und die elektrischen Verbraucher auf Grundlage der berechneten Batterieleistungsfähigkeit betrieben werden. Das heißt, der Batteriestrom und die Batteriespannung können beibehalten werden, um die Batterieleistungsfähigkeit nicht zu überschreiten. Die Batterieleistung während des Ladens und Entladens kann als das Produkt der Spannung an den Batterieklemmen und des durch die Batterie fließenden Stroms definiert werden. Elektrische Verbraucher, die Leistung aus der Batterie aufnehmen oder dieser Leistung bereitstellen, können derart betrieben werden, dass die Gesamtleistung aller Verbraucher in die berechnete Batterieleistungsfähigkeit fällt. Zum Beispiel können bei elektrischen Maschinen Leistungsgrenzen reduziert werden, sodass die Batterieleistungsfähigkeit nicht überschritten wird. Die Steuerung kann die elektrischen Verbraucher verwalten, um die Batterieleistung innerhalb der berechneten Grenzen zu halten.
• Bei Vorgang 528 kann eine Prüfung durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob das System ausgeschaltet ist. Zum Beispiel kann das System als Reaktion auf einen Befehl zum Ausschalten der Zündung ausgeschaltet werden. Das System kann ausgeschaltet werden, wenn angefordert wird, dass das BECM 206 in einen Ruhemodus eintritt. Falls angefordert wird, dass das System ausgeschaltet wird, kann der Prozess bei Vorgang 532 enden. Falls nicht angefordert wird, dass das System ausgeschaltet wird, kann Vorgang 530 durchgeführt werden. Bei Vorgang 530 können Anweisungen umgesetzt werden, um sich auf die nächste Iteration vorzubereiten. Zum Beispiel kann ein Zeitinkrement erhöht werden. Zusätzlich kann das System andere Variablen für die nächste Iteration initialisieren oder aktualisieren. Die Ausführung kann dann ab Vorgang 504 wiederholt werden.
• Die vorstehende Beschreibung bis hierher beschreibt ein Beispiel für das Verwenden eines EKF zum Schätzen der Zustände und Impedanzparameter eines Batterie-ECM. Die Impedanzparameter sind von dem ECM abhängig, das gewählt wird. Die nachstehend beschriebenen Verfahren sind auch auf andere Batterieschaltungsmodellformulierungen anwendbar. Zum Beispiel können die Zustände anders definiert werden und mehr oder weniger Zustände oder Parameter zum Schätzen aufweisen. Zusätzlich kann die Schätzung der Batterieleistungsfähigkeit eingestellt werden, um der konkreten verwendeten Formulierung zu entsprechen.
• Die Batterieleistungsfähigkeit ist eine nützliche Größe zum effektiven Steuern des Antriebsstrangs. Die vorstehende Beschreibung ist ein Beispiel für das Verwenden eines erweiterten Kalman-Filters (EKF), um Impedanzparameter für Batterieersatzschaltungsmodelle zu identifizieren, und Berechnen der zugehörigen Batterieleistungsfähigkeiten aus den Batterieimpedanzparametern. Das EKF kann einige Zeit erfordern, um auf die wahren Parameterwerte zu konvergieren. Die Konvergenzzeit kann von den Ausgangswerten abhängig sein, die zum Initialisieren des EKF verwendet werden. Die Konvergenz des EKF kann durch eine effiziente Wahl der Anfangsparameterwerte beeinflusst werden.
• Wenn die Traktionsbatterie 124 altert, können die Kapazität, Leistung und Energie sich verschlechtern oder abnehmen. Durch Analysieren des Batteriestrom- und - spannungsverhaltens kann die verschlechterte Leistungsfähigkeit der Batterie online geschätzt werden, indem zum Beispiel der EFK-Rahmen auf Grundlage des Batterieersatzschaltungsmodells verwendet wird. In dem Batterie-ECM ändern sich die Widerstände und die Kapazität mit dem Alter, der Temperatur und dem SOC der Batterie.
• Die ECM-Impedanzparameter (r₁, r₂ und c) können sich über einen großen Bereich mit der Temperatur ändern. Zum Beispiel kann die Batterieklemmenspannung für den gleichen SOC und Entladestrom bei niedrigen Temperaturen viel niedriger sein als bei Raumtemperatur, da r₁ bei niedriger Temperatur typischerweise größer als bei Raumtemperatur ist. Dies führt zu einer Abnahme der Entladeleistungsfähigkeit bei niedriger Temperatur im Vergleich zu der Entladeleistungsfähigkeit bei Raumtemperatur. Das korrekte Einstellen der Batterieparameter, um dies auszugleichen, kann sicherstellen, dass die Batterie innerhalb der richtigen Grenzen betrieben wird.
• Damit das EKF richtig konvergiert, können dauerhafte Erregungsbedingungen definiert werden, um eine genaue Online-Identifikation für die ECM-Parameter und folglich eine genaue modellbasierte Schätzung der Batterieleistungsfähigkeit zu erreichen. Eine dauerhafte Erregung kann dadurch erreicht werden, dass der Batteriestrom dynamisch oder ausreichend variabel ist. Vorgang 508 kann dazu konfiguriert sein, zu prüfen, ob der Batteriestrom ausreichend dynamisch ist. Der Strom kann nicht als ausreichend dynamisch betrachtet werden, wenn der Strom im Allgemeinen konstant ist. Ein im Allgemeinen konstanter Strom kann als Strom definiert werden, der für ein Zeitintervall, das länger als eine vorbestimmte Zeit ist, innerhalb eines kleinen Bereichs von Stromwerten bleibt. Wenn ein konstanter Strom (einschließlich 0 A Strom) durch die Batterie fließt, kann die vorstehend beschriebene normale EKF-Rekursionsberechnung (Vorgang 510) unterbunden oder verändert werden, da das Einspeisen eines konstanten Stromeingangs in das EKF die Online-Schätzung dazu veranlassen kann, von den wahren ECM-Parameterwerten zu divergieren. Um diese Bedingung zu verhindern, können Aktualisierungen der ECM-Impedanzparameter r₁, r₂, c und zugehörigen EKF-Zustände unterbunden oder verändert werden, wenn ein konstanter Strom detektiert wird. Der EKF-Zustand für den Spannungsabfall an dem RC-Netz, V₂, kann nach wie vor gemäß Batteriestrom, Klemmenspannung und SOC-Informationen aktualisiert werden.
• Ferner können, wenn ein konstanter Strom (einschließlich 0 A Strom) detektiert wird, die ECM-Impedanzparameter r₁, r₂, c und zugehörigen EKF-Zustände gemäß Temperatur und SOC durch Verwenden von historischen ermittelten ECM-Parametern r₁, r₂, c aktualisiert werden. Es können jedoch Probleme bei Niedertemperaturbedingungen auftreten. Zum Beispiel kann das EKF bei niedrigen Temperaturen einen hohen Wert für r₁ anhand eines reichlich dynamischen Batteriestroms schätzen. Die Batterie kann dann bei einem konstanten Strom betrieben werden und die Batterie kann sich aufgrund der Verwendung von konstantem Strom oder der Umgebungstemperatur aufwärmen. Falls der bei niedriger Temperatur ermittelte hohe Wert für r₁ auch für die Schätzung der Entladeleistungsfähigkeit bei hoher Temperatur verwendet wird, kann die Entladeleistungsfähigkeit bei den hohen Temperaturen unterschätzt werden. Dies kann sich auf das Fahrverhalten und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs auswirken. Falls gleichermaßen der bei hoher Temperatur ermittelte niedrige Wert für r₁ für die Schätzung der Entladeleistungsfähigkeit bei niedriger Temperatur verwendet wird, kann die Schätzung der Entladeleistungsfähigkeit bei niedriger Temperatur überschätzt werden und bewirken, dass die Batterie übermäßig entladen wird.
• Wenn kontinuierlicher dynamischer Strom durch die Batterie fließt, kann das EKF r₁, r₂ und c genau ermitteln (z. B. größerer r₁ bei niedriger Temperatur und relativ kleinerer r₁ bei hoher Temperatur), auch wenn sich die Batterietemperatur und der SOC im Laufe der Zeit ändern. Somit kann die Batterieleistungsfähigkeit korrekt geschätzt werden. Die in dieser Schrift offenbarte Strategie verbessert die Online-Schätzung der Batterieleistungsfähigkeit, wenn kein kontinuierlicher dynamischer Strom durch die Batterie fließt und sich gleichzeitig der Batteriestatus (wie SOC und Temperatur) im Laufe der Zeit ändert.
• Als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass ein dynamischer Strom durch die Batterie fließt (z. B. kein konstanter Strom bei Vorgang 508 detektiert), können EKF-Zustände gemäß den vorstehend beschriebenen Gleichungen folgendermaßen aktualisiert werden: $$\begin{array}{c}\widehat{x}\left(k|k-1\right)=\left[\begin{array}{c}{\widehat{x}}_1\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_2\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_3\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_4\left(k|k-1\right)\end{array}\right]=\\ \left[\begin{array}{c}\left(1-T_s{\widehat{x}}_2\left(k-1|k-1\right)\right){\widehat{x}}_1\left(k-1|k-1\right)+T_s{\widehat{x}}_3\left(k-1|k-1\right)i\left(k\right)\\ {\widehat{x}}_2\left(k-1|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_3\left(k-1|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_4\left(k-1|k-1\right)\end{array}\right]\end{array}$$

  
• Die vorstehende Gleichung beschreibt die Zustandsvorhersage von Vorgang 510. Die Bestimmung, dass der Batteriestrom ausreichend dynamisch ist, kann durch vielfältige Verfahren erreicht werden. Ein Verfahren kann darin bestehen, die Ableitung oder Änderungsrate des Batteriestroms zu beurteilen. Zum Beispiel kann der Batteriestrom ausreichend dynamisch sein, falls eine Größe der Ableitung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Zum Beispiel kann der Batteriestrom ausreichend dynamisch sein, wenn die folgende Bedingung erfüllt ist: $$\left|\frac{di}{dt}\right|>K$$

  
• Die Bedingung kann im Laufe der Zeit überwacht werden, um sicherzustellen, dass die Bedingung eine ausreichende Dauer lang erfüllt ist. Zum Beispiel kann es Zeitspannen geben, in denen sich das Vorzeichen der Ableitung ändert. Der Batteriestrom kann nicht ausreichend dynamisch sein, wenn ein im Allgemeinen konstanter Strom eine vorbestimmte Zeitspanne lang gemessen wird. Wenn der Strom ausreichend dynamisch ist, kann die EKF-Zustandsschätzung durchgeführt werden. Während Zeitspannen, in denen die Größe der Änderungsrate des durch die Batterie fließenden Stroms einen vorbestimmten Schwellenwert für die Änderungsrate überschreitet, kann die Steuerung die Impedanzparameter gemäß dem vorstehend beschriebenen Parameterschätzmodell ermitteln. Andere Kriterien für dauerhafte Erregung können definiert werden.
• Wenn der Batteriestrom nicht ausreichend dynamisch ist (z. B. im Allgemeinen konstanter Strom bei Vorgang 508 detektiert), kann die normale EKF-Ablaufsteuerung (z. B. Vorgang 510) unterbrochen oder unterbunden werden, um zu verhindern, dass ungenaue Werte ermittelt werden. Falls bei Vorgang 508 ein im Allgemeinen konstanter Strom identifiziert wird, kann Vorgang 512 durchgeführt werden.
• Bei Vorgang 512 wird eine Prüfung durchgeführt, um zu bestimmen, wie die Zustandsvorhersagen in Abwesenheit eines dynamisch variierenden Stroms aktualisiert werden sollen. Eine Prüfung ist enthalten, um zu bestimmen, ob das EKF konvergiert ist. Das EKF kann konvergiert sein, falls eine Größe des Residuums, e(k), kleiner als ein vorbestimmter Wert (z. B. kleine Zahl) ist. Ein Residuum nahe null kann darauf hinweisen, dass die Werte der Zustandsschätzungen nahe an den wahren Parameterwerten liegen. Eine Prüfung ist enthalten, um zu bestimmen, ob eine Größe einer Änderung bei dem SOC kleiner als eine vorbestimmte SOC-Differenz ist. Eine Prüfung ist enthalten, um zu bestimmen, ob eine Größe einer Temperaturdifferenz kleiner als eine vorbestimmte Temperaturdifferenz ist. Ein Zeitpunkt, k_{zuletzt_gültig}, kann als der Zeitpunkt definiert werden, zu dem der dynamische Strom zuletzt durch die Batterie geflossen ist, nachdem der EKF-Algorithmus als konvergiert erachtet worden ist. Ein späterer Zeitpunkt, k, der zeitlich kürzer zurückliegt als k_{zuletzt_gültig}, kann den Zeitpunkt der aktuellen Iteration darstellen. Die Größe der Änderung beim SOC (|ΔSOC|) kann als der Absolutwert einer Differenz zwischen dem Batterie-SOC zum Zeitpunkt k und dem Batterie-SOC zum Zeitpunkt k_{zuletzt_gültig} definiert werden. Die Größe der Änderung bei der Batterietemperatur (|ΔT|) kann als der Absolutwert einer Differenz zwischen der Batterietemperatur zum Zeitpunkt k und der Batterietemperatur zum Zeitpunkt k_{zuletzt_gültig} definiert werden.
• Falls alle Bedingungen von Vorgang 512 erfüllt sind, kann Vorgang 514 durchgeführt werden. Bei Vorgang 514 können die internen Zustände des EKF auf vorherigen Werten (z. B. den zuletzt ermittelten Zustandsschätzungen) gehalten werden. Das EKF-Zustandsrelais kann folgendermaßen durchgeführt werden: $$\begin{array}{l}\widehat{x}\left(k|k-1\right)=\left[\begin{array}{c}{\widehat{x}}_1\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_2\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_3\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_4\left(k|k-1\right)\end{array}\right]=\\ \left[\begin{array}{c}{V}_{oc}\left(k\right)-V_t\left(k\right)-{\widehat{x}}_4\left(k_{zuletzt\_gültig}|k_{zuletzt\_gültig}\right)\ast i\left(k\right)\\ {\widehat{x}}_2\left(k_{zuletzt\_gültig}|k_{zuletzt\_gültig}\right)\\ {\widehat{x}}_3\left(k_{zuletzt\_gültig}|k_{zuletzt\_gültig}\right)\\ {\widehat{x}}_4\left(k_{zuletzt\_gültig}|k_{zuletzt\_gültig}\right)\end{array}\right]\end{array}$$

  
• Die impedanzbezogenen EKF-Zustände x₂, x₃ und x₄ zum Zeitpunkt k übernehmen die Werte von dem Zeitpunkt k_{zuletzt_gültig}. Der erste spannungsbezogene EKF-Zustand x₁ kann anhand der Batterie-OCV, der Messung der Batterieklemmenspannung und des Spannungsabfalls an dem seriellen Widerstand r₁ geschätzt werden. Während Zeitspannen mit im Allgemeinen konstantem Strom (z. B. Batteriestrom, der nicht ausreichend dynamisch ist) mit stabilen SOC- und Temperaturwerten können die zuletzt gültigen geschätzten Parameter verwendet werden. Da der SOC und die Temperatur stabil sind, wird davon ausgegangen, dass sich die Parameter nicht geändert haben. Als Reaktion auf einen Übergang des Stroms zu einem im Allgemeinen konstanten Strom kann die Steuerung die Impedanzparameter auf einem letzten Zustand der Impedanzparameter halten, der durch das Parameterschätzmodell unmittelbar vor dem Übergang zu dem im Allgemeinen konstanten Strom erzeugt wurde. Nach Abschluss von Vorgang 514 werden Vorgänge ab Vorgang 518 wie vorstehend beschrieben durchgeführt.
• Das Parameterschätzmodell beinhaltet ferner einen Spannungsparameter oder -zustand (x₁), der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist. Die Leistungsgrenzen beruhen ferner auf dem Spannungsparameter und die Steuerung kann dazu programmiert sein, während der Zeitspanne, in der der Strom ausreichend dynamisch ist, den Spannungsparameter auf Grundlage der Impedanzparameter, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie zu ändern. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion auf den Übergang des Stroms zu dem im Allgemeinen konstanten Strom den Spannungsparameter auf Grundlage eines letzten Zustands der Impedanzparameter unmittelbar vor dem Übergang, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung zu ändern. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang zu dem im Allgemeinen konstanten Strom eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, den Spannungsparameter auf Grundlage der historischen Impedanzparameter, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung zu ändern.
• Eine Schätzung der Batterieleistungsfähigkeit kann erforderlich sein, bevor das EKF konvergiert ist. Für eine anfängliche Zeitspanne im Anschluss an die Fahrzeuginitialisierung können die durch das Schätzmodell für Batterieimpedanzparameter berechneten Werte variieren, bis die wahren Werte ermittelt sind. Die Fahrzeuginitialisierung kann beinhalten, dass der Fahrer die Zündung zyklisch in einen eingeschalteten Zustand schaltet, das Einführen eines Ladegeräts in einen Fahrzeugladeanschluss zum Laden des Fahrzeugs oder eine beliebige andere Bedingung, die bewirken kann, dass das Fahrzeug aus einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten oder betriebsbereiten Zustand schaltet. Während dieser anfänglichen Zeitspanne im Anschluss an die Fahrzeuginitialisierung kann ein alternatives Mittel zum Berechnen der Batterieleistungsfähigkeit wünschenswert sein.
• Falls beliebige der Bedingungen bei Vorgang 512 nicht erfüllt sind, kann Vorgang 516 durchgeführt werden. Falls das EKF nicht konvergiert ist oder auch falls das EKF bereits konvergiert ist, aber sich der SOC und die Temperatur der Batterie um mehr als einen vorbestimmten Betrag von den entsprechenden Werten zu Zeitpunkt k_{zuletzt_gültig} geändert haben, dann kann, während ein im Allgemeinen konstanter Strom durch die Batterie fließt, das EKF-Zustandsrelais unter Verwendung von zuvor ermittelten historischen Werten folgendermaßen durchgeführt werden: $$\widehat{x}\left(k|k-1\right)=\left[\begin{array}{c}{\widehat{x}}_1\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_2\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_3\left(k|k-1\right)\\ {\widehat{x}}_4\left(k|k-1\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_{oc}\left(k\right)-V_t\left(k\right)-r_{1\_historisch}\ast i\left(k\right)\\ 1\text{/}\left(r_{2\_historisch}\ast c_{historisch}\right)\\ 1\text{/}{c}_{historisch}\\ r_{1\_historisch}\end{array}\right]$$

  
• Wenn sich die Temperatur und/oder der SOC während eines Modus mit im Allgemeinen konstantem Strom merklich ändern, können die Zustandsschätzungen historische Werte der Parameter verwenden. Zum Beispiel kann die Steuerung eine Tabelle mit historischen Parameterwerten führen, die nach SOC und Temperatur indexiert sein können. Die Steuerung kann die historischen Parameter während Bedingungen aktualisieren, unter denen das EKF die Parameter genau schätzt. Die Impedanzparameter r_{1_historisch}, r_{2_historisch} und c_historisch können die vorherigen per EKF ermittelten ECM-Parameterwerte in demselben Schlüsselzyklus und/oder aus vorherigen Schlüsselzyklen sein. Die Online-Ermittlungsergebnisse können in nichtflüchtigem Speicher für den SOC und die Temperatur zum Zeitpunkt k gespeichert werden. Der vorstehende Ausdruck verwendet die Terme der Impedanzparameter. Die historischen Impedanzwerte können jedoch auch in die entsprechenden Zustandswerte für das Modell umgewandelt werden. Als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang zu dem im Allgemeinen konstanten Strom eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, kann die Steuerung die Impedanzparameter auf historische Impedanzparameter ändern, die der Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen. Als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einem Ladezustand der Batterie zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang zu dem im Allgemeinen konstanten Strom eine vorbestimmte Ladezustandsdifferenz überschreitet, kann die Steuerung die Leistungsgrenzen auf Grundlage von historischen Impedanzparametern ändern, die dem Ladezustand zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen. Nach Abschluss von Vorgang 516 werden Vorgänge ab Vorgang 518 wie vorstehend beschrieben durchgeführt.
• Falls der Ausführungspfad über Vorgang 514 oder Vorgang 516 fortschreitet, können die das EKF betreffenden Vorgänge 518-522 weiterhin durchgeführt werden. Wenn der Strom im Allgemeinen konstant ist oder langsam variiert, kann die Schätzung bei jeder Iteration die gleichen Zustandsschätzungen vorhersagen. Dies kann zu einem Residuum, e(k), führen, das nahe null liegt. Wenn das Residuum nahe null liegt, ist die endgültige Zustandsschätzung der a-priori-Zustandsschätzung nahe. Infolgedessen legt die vorstehende Strategie die Zustandsschätzungen während Zeitspannen mit konstantem Strom effektiv fest. Die Strategie stellt die a-priori-Zustandsschätzung bei jeder Iteration im Voraus ein. Es kann jedoch sein, dass die zusätzlichen EKF-Schritte keine Aktualisierung der Impedanzparameter bewirken.
• Die Strategie kann ein Verfahren zum Steuern der Batterie definieren. Es können Prozesse zum Schätzen von Impedanzparametern der Batterie unter Verwendung eines Parameterschätzmodells umgesetzt werden, wenn eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms mindestens einen vorbestimmten Zeitraum lang einen Schwellenwert überschreitet. Der vorbestimmte Zeitraum kann eine Dauer sein, über die ein Fehler, der mit dem Parameterschätzmodell assoziiert ist, gegen null konvergiert. Als Reaktion auf einen Übergang des Stroms zu einem im Allgemeinen konstanten Strom kann die Steuerung die Impedanzparameter gemäß einem letzten Zustand der Impedanzparameter unmittelbar vor dem Übergang aktualisieren. Als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, kann die Steuerung die Impedanzparameter auf historische Impedanzparameter ändern, die der Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen. Als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einem Ladezustand der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Ladezustandsdifferenz überschreitet, kann die Steuerung die Impedanzparameter auf historische Impedanzparameter ändern, die dem Ladezustand zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen.
• Die Steuerung kann für den vorbestimmten Zeitraum einen Spannungsparameterwert, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, auf Grundlage der Impedanzparameter, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie schätzen. Als Reaktion auf den Übergang kann die Steuerung den Spannungsparameter auf Grundlage des gemessenen Stroms, der gemessenen Klemmenspannung und des letzten Zustands der Impedanzparameter unmittelbar vor dem Übergang zu dem im Allgemeinen konstanten Strom ändern. Als Reaktion darauf, dass die Differenz bei der Temperatur der Batterie zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang die vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, kann die Steuerung den Spannungsparameter auf Grundlage der historischen Impedanzparameter, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung ändern.
• Die Steuerung kann die Batterie gemäß Leistungsgrenzen, die von den Impedanzparametern und dem Spannungsparameter abgeleitet sind, laden und entladen. Die Steuerung kann elektrische Verbraucher so betreiben, dass sie innerhalb der Leistungsgrenzen bleiben.
• Die offenbarte Strategie aktualisiert intelligent die Zustandsparameterschätzung, um sicherzustellen, dass die zweckmäßigsten Parameterwerte verwendet werden. Während Zeiten, in denen Bedingungen zum Ermitteln der Parameter vorliegen, werden die Parameter gemäß dem EKF ermittelt. Während Zeiten, in denen keine Bedingungen zum Ermitteln der Parameter vorliegen (z. B. konstanter Strom), können die Parameter auf den zuletzt ermittelten Werten gehalten werden. Zusätzlich prüft die Strategie auf Bedingungen, unter denen die zuletzt ermittelten Werte womöglich nicht genau sind, und aktualisiert die Werte gemäß historischen Parameterwerten. Die Strategie ermöglicht, dass der Ermittlungsalgorithmus so oft wie möglich ausgeführt wird, während alternative Verfahren für Parameteraktualisierungen bereitgestellt werden, wenn erwartet wird, dass der Ermittlungsalgorithmus ungenaue Ergebnisse bereitstellt.
• Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die bzw. der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausgeführt werden können, in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa ROM-Vorrichtungen, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien gespeichert sind, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sein. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem mit Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten ausgebildet sein, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder -vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
• Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die womöglich nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verbauung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. beinhalten. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Batterie; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: (i) während einer Zeitspanne, in der eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms einen vorbestimmten Schwellenwert für die Änderungsrate überschreitet, Aktualisieren von Werten von Impedanzparametern als ermittelte Werte, die durch ein Parameterschätzmodell erzeugt werden, (ii) als Reaktion auf einen Übergang des Stroms zu einem im Allgemeinen konstanten Strom Halten der Werte der Impedanzparameter auf einem Zustand der ermittelten Werte unmittelbar vor dem Übergang, (iii) als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte, die der Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen, und (iv) Aktualisieren von Leistungsgrenzen der Batterie gemäß den Werten der Impedanzparameter und Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert: als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einem Ladezustand der Batterie zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Ladezustandsdifferenz überschreitet, Ändern der Leistungsgrenzen auf Grundlage von historischen Impedanzparameterwerten, die dem Ladezustand zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert: Ändern eines Altersparameters der Batterie gemäß den Werten der Impedanzparameter.
• Gemäß einer Ausführungsform ist das Parameterschätzmodell ein erweitertes Kalman-Filter.
• Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Leistungsgrenzen eine Ladeleistungsfähigkeit und eine Entladeleistungsfähigkeit.
• Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Parameterschätzmodell ferner einen Spannungsparameterwert, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, und wobei die Leistungsgrenzen ferner auf dem Spannungsparameterwert beruhen und wobei die Steuerung zu Folgendem programmiert ist: während der Zeitspanne Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der Werte der Impedanzparameter, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert: als Reaktion auf den Übergang des Stroms zu dem im Allgemeinen konstanten Strom Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage des Zustands der ermittelten Werte unmittelbar vor dem Übergang, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert: als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der historischen Impedanzparameterwerte, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung.
• Gemäß einer Ausführungsform sind die historischen Impedanzparameterwerte von einem oder mehreren von einem derzeitigen Leistungszyklus und vorherigen Leistungszyklen der Steuerung abgeleitet.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Batterie; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: (i) Schätzen von Werten von Impedanzparametern der Batterie unter Verwendung eines Parameterschätzmodells als Reaktion darauf, dass eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms einen Schwellenwert überschreitet, (ii) als Reaktion darauf, dass die Größe unter den Schwellenwert fällt, Konstanthalten der Werte auf durch das Parameterschätzmodell geschätzten Werten, unmittelbar bevor die Größe unter den Schwellenwert fällt, (iii) als Reaktion darauf, dass eine Änderung bei einem Ladezustand der Batterie eine vorbestimmte Änderung überschreitet, nachdem die Größe unter den Schwellenwert fällt, Ändern der Werte auf historische Werte, die dem Ladezustand entsprechen, und (iv) Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen, die von den Werten abgeleitet sind.
• Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert: als Reaktion darauf, dass eine Änderung bei einer Temperatur der Batterie eine vorbestimmte Temperaturänderung überschreitet, nachdem die Größe unter den Schwellenwert fällt, Ändern der Werte auf historische Werte, die der Temperatur entsprechen.
• Gemäß einer Ausführungsform ist das Parameterschätzmodell ein erweitertes Kalman-Filter.
• Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Leistungsgrenzen eine Ladeleistungsfähigkeit und eine Entladeleistungsfähigkeit.
• Gemäß einer Ausführungsform schätzt das Parameterschätzmodell ferner einen Spannungsparameterwert, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, und wobei die Leistungsgrenzen ferner auf dem Spannungsparameterwert beruhen und wobei die Steuerung zu Folgendem programmiert ist: als Reaktion darauf, dass die Größe der Änderungsrate den Schwellenwert überschreitet, Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der Werte der Impedanzparameter, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern einer Batterie Folgendes: Schätzen von Werten von Impedanzparametern der Batterie unter Verwendung eines Parameterschätzmodells durch eine Steuerung, wenn eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms mindestens einen vorbestimmten Zeitraum lang einen Schwellenwert überschreitet; als Reaktion auf einen Übergang des Stroms zu einem im Allgemeinen konstanten Strom Aktualisieren der Werte der Impedanzparameter gemäß einem letzten Zustand der Werte unmittelbar vor dem Übergang; als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte, die der Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen; und Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen, die von den Werten der Impedanzparameter abgeleitet sind.
• In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einem Ladezustand der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Ladezustandsdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte, die dem Ladezustand zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen.
• In einem Aspekt der Erfindung ist der vorbestimmte Zeitraum eine Dauer, über die ein Fehler, der mit dem Parameterschätzmodell assoziiert ist, gegen null konvergiert.
• In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren Schätzen eines Spannungsparameterwerts, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, auf Grundlage der Werte, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie für den vorbestimmten Zeitraum, wobei die Leistungsgrenzen von dem Spannungsparameterwert abgeleitet sind.
• In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren als Reaktion auf den Übergang Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage des gemessenen Stroms, der gemessenen Klemmenspannung und des letzten Zustands der Werte unmittelbar vor dem Übergang.
• In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren als Reaktion darauf, dass die Differenz bei der Temperatur der Batterie zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang die vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der historischen Impedanzparameterwerte, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung.

Claims (15)

1. Fahrzeug, umfassend: eine Batterie; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: (i) während einer Zeitspanne, in der eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms einen vorbestimmten Schwellenwert für die Änderungsrate überschreitet, Aktualisieren von Werten von Impedanzparametern als ermittelte Werte, die durch ein Parameterschätzmodell erzeugt werden, (ii) als Reaktion auf einen Übergang des Stroms zu einem im Allgemeinen konstanten Strom Halten der Werte der Impedanzparameter auf einem Zustand der ermittelten Werte unmittelbar vor dem Übergang, (iii) als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte, die der Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen, und (iv) Aktualisieren von Leistungsgrenzen der Batterie gemäß den Werten der Impedanzparameter und Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert ist: als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einem Ladezustand der Batterie zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Ladezustandsdifferenz überschreitet, Ändern der Leistungsgrenzen auf Grundlage von historischen Impedanzparameterwerten, die dem Ladezustand zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Parameterschätzmodell ferner einen Spannungsparameterwert beinhaltet, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, und wobei die Leistungsgrenzen ferner auf dem Spannungsparameterwert beruhen und wobei die Steuerung zu Folgendem programmiert ist: während der Zeitspanne Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der Werte der Impedanzparameter, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie.
4. Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert ist: als Reaktion auf den Übergang des Stroms zu dem im Allgemeinen konstanten Strom Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage des Zustands der ermittelten Werte unmittelbar vor dem Übergang, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert ist: als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der historischen Impedanzparameterwerte, des gemessenen Stroms und der gemessenen Klemmenspannung.
6. Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die historischen Impedanzparameterwerte von einem oder mehreren von einem derzeitigen Leistungszyklus und vorherigen Leistungszyklen der Steuerung abgeleitet sind.
7. Fahrzeug, umfassend: eine Batterie; und eine Steuerung, die zu Folgendem programmiert ist: (i) Schätzen von Werten von Impedanzparametern der Batterie unter Verwendung eines Parameterschätzmodells als Reaktion darauf, dass eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms einen Schwellenwert überschreitet, (ii) als Reaktion darauf, dass die Größe unter den Schwellenwert fällt, Konstanthalten der Werte auf durch das Parameterschätzmodell geschätzten Werten, unmittelbar bevor die Größe unter den Schwellenwert fällt, (iii) als Reaktion darauf, dass eine Änderung bei einem Ladezustand der Batterie eine vorbestimmte Änderung überschreitet, nachdem die Größe unter den Schwellenwert fällt, Ändern der Werte auf historische Werte, die dem Ladezustand entsprechen, und (iv) Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen, die von den Werten abgeleitet sind.
8. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Steuerung ferner zu Folgendem programmiert ist: als Reaktion darauf, dass eine Änderung bei einer Temperatur der Batterie eine vorbestimmte Temperaturänderung überschreitet, nachdem die Größe unter den Schwellenwert fällt, Ändern der Werte auf historische Werte, die der Temperatur entsprechen.
9. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Parameterschätzmodell ein erweitertes Kalman-Filter ist.
10. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Leistungsgrenzen eine Ladeleistungsfähigkeit und eine Entladeleistungsfähigkeit beinhalten.
11. Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Parameterschätzmodell ferner einen Spannungsparameterwert schätzt, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, und wobei die Leistungsgrenzen ferner auf dem Spannungsparameterwert beruhen und wobei die Steuerung zu Folgendem programmiert ist: als Reaktion darauf, dass die Größe der Änderungsrate den Schwellenwert überschreitet, Ändern des Spannungsparameterwerts auf Grundlage der Werte der Impedanzparameter, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie.
12. Verfahren zum Steuern einer Batterie, umfassend: Schätzen von Werten von Impedanzparametern der Batterie unter Verwendung eines Parameterschätzmodells durch eine Steuerung, wenn eine Größe einer Änderungsrate eines durch die Batterie fließenden Stroms mindestens einen vorbestimmten Zeitraum lang einen Schwellenwert überschreitet; als Reaktion auf einen Übergang des Stroms zu einem im Allgemeinen konstanten Strom Aktualisieren der Werte der Impedanzparameter gemäß einem letzten Zustand der Werte unmittelbar vor dem Übergang; als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einer Temperatur der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Temperaturdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte, die der Temperatur zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen; und Laden und Entladen der Batterie gemäß Leistungsgrenzen, die von den Werten der Impedanzparameter abgeleitet sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend als Reaktion darauf, dass eine Differenz bei einem Ladezustand der Batterie zwischen einem gegenwärtigen Zeitpunkt und einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Übergang eine vorbestimmte Ladezustandsdifferenz überschreitet, Ändern der Werte auf historische Impedanzparameterwerte, die dem Ladezustand zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt entsprechen.
14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der vorbestimmte Zeitraum eine Dauer ist, über die ein Fehler, der mit dem Parameterschätzmodell assoziiert ist, gegen null konvergiert.
15. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend Schätzen eines Spannungsparameterwerts, der auf eine Spannung an einer Impedanz der Batterie hinweist, auf Grundlage der Werte, eines gemessenen Stroms und einer gemessenen Klemmenspannung der Batterie für den vorbestimmten Zeitraum, wobei die Leistungsgrenzen von dem Spannungsparameterwert abgeleitet sind.

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