CN121001898A - 用于在电动车辆和电力墙应用中使用的电池的电池热控制 - Google Patents

Abstract

一种方法包括实施反向退化模型以确定最佳电池核心温度。反向退化模型接收以下中的一个或多个作为输入：指示电池当前是否处于高功率状态或低功率状态的功率状态值、表示当前电池核心温度的电池温度值、表示电池退化状态的电池退化值、表示电池当前寿命的电池寿命指标、表示剩余电池电荷的充电状态值以及表示电动车辆从电池汲取的电流的电池电流负载值。反向退化模型输出期望的电池核心温度值。该方法包括运行电池热系统，以实现期望的电池核心温度。

Description

用于在电动车辆和电力墙应用中使用的电池的电池热控制

背景技术

在在诸如混合动力车辆或电池电动车辆的电动车辆、或诸如电力墙之类的电力存储应用中维护和运行电池时，有若干相互竞争的性能特征需要考虑。例如，较低的电池温度导致电池退化减少，从而可以改善电池寿命。较低的电池温度还会降低有效续航里程，并减少在电力存储应用中可从电池汲取的总功率。较高的电池温度，虽然导致电池退化增加，但会提高续航里程并增加功率汲取。温暖的电池提供更好的性能，而较冷的电池具有更长的寿命。在为电池电动车辆中的电池实施电池热控制时，这些性能特征需要相互平衡。一个复杂因素是，虽然通常电池随着老化而性能下降，但电池在全新或接近全新时对温度相关的退化最敏感。期望用于电动车辆和电力存储应用中的电池的电池热控制的新方法和替代方法、控制器和系统，该电动车辆包括电池电动车辆和混合动力车辆。

发明内容

本发明的发明人已经认识到，除其他外，需要解决的一个问题是对电动车辆和电力存储应用中电池热控制的新的和/或替代的方法、控制器和系统的需求。电池热控制既涉及车辆正在行驶且运行车辆的动力由电池提供时，也涉及车辆停放时。电池热控制还涉及用于电力存储应用的电池。一个示例可以在用于安装在电动车辆内的电池的性能和电池退化平衡方法中找到，该电动车辆包括电池热系统。该方法包括实施反向退化模型以确定最佳电池核心温度。反向退化模型接收以下中的一个或多个作为输入：指示电池当前是否处于高功率状态或低功率状态的功率状态值、表示当前电池核心温度的电池温度值、表示电池退化状态的电池退化值、表示电池当前寿命的电池寿命指标、表示剩余电池电荷的充电状态值以及表示电动车辆从电池汲取的电流的电池电流负载值。反向退化模型输出期望的电池核心温度值。该方法包括运行电池热系统，以实现期望的电池核心温度。

替代地或附加地，反向退化模型可构造成权衡电池性能与电池退化。替代地或附加地，当电池寿命指标低于电池寿命阈值时，反向退化模型可构造成更侧重电池退化，以牺牲电池性能为代价。替代地或附加地，高功率状态可对应于电动车辆的运行。替代地或附加地，功率状态值可进一步指示电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行。替代地或附加地，高功率状态可对应于电池的主动充电。

替代地或附加地，运行电池热系统以实现期望的核心电池温度可包括使用非线性模型预测控制模块来命令电池热系统的运行。非线性模型预测控制模块可利用电池核心温度值、期望的电池核心温度以及表示电动车辆外部环境温度的环境温度值。非线性模型预测控制模块可根据接收到的值向电池热系统输出命令信号。

另一个示例可以在用于优化电动车辆中电池健康的系统中找到。该系统包括用于接收传感器信号的输入部、用于发送命令信号的输出部以及控制器。控制器包括反向退化模型块，其构造成从输入部接收传感器信号并提供期望的电池核心温度值；以及非线性模型预测控制块，其构造成从反向退化模型块接收期望的电池核心温度值并向输出部提供一个或多个命令信号，该一个或多个命令信号命令电池热系统的运行。

替代地或附加地，反向退化模型块可接收传感器信号，包括表示当前电池核心温度的电池温度值、表示电池退化状态的电池退化值、表示电池当前寿命的电池寿命指标以及表示电动车辆从电池汲取的电流的电池电流负载值中的一个或多个。

替代地或附加地，反向退化模型块可进一步接收指示电池当前是否处于高功率状态或低功率状态的功率状态值以及表示剩余电池电荷的充电状态值中的一个或多个。替代地或附加地，高功率状态可对应于电动车辆的运行。替代地或附加地，功率状态值可进一步指示电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行。替代地或附加地，反向退化模型块可进一步接收电池寿命的指示。替代地或附加地，非线性模型预测块可接收传感器信号，包括电池温度值和表示电动车辆外部环境温度的环境温度值中的一个或多个。

另一个示例可以在确定用于电池的最佳热条件的方法中找到。该方法包括接收指示电池当前是否处于高功率状态或较低功率状态的功率状态值、接收表示当前电池温度的电池温度值以及接收表示电池退化状态的电池退化值。功率状态值、电池温度值和电池退化值被提供给反向退化模型，并且反向退化模型输出期望的电池核心温度。该方法包括命令电池加热和冷却系统以实现期望的电池核心温度。

替代地或附加地，电池可安装在电力墙内。替代地或附加地，电池可安装在电动车辆内。替代地或附加地，高功率状态可对应于电动车辆的运行。替代地或附加地，功率状态值可进一步指示电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行。替代地或附加地，高功率状态可对应于电池的主动充电。

本发明内容旨在提供本专利申请主题的介绍。它并非旨在提供排他性或穷尽性的解释。包括具体实施方式以提供关于本专利申请的进一步信息。

附图说明

在附图中，不一定按比例绘制，相同附图标记可能描述不同视图中的类似部件。具有不同字母后缀的相同附图标记可能表示类似部件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式一般性地示出本文所讨论的各种实施例。

图1是示出说明性系统的示意性框图；

图2示出图1的说明性系统使用的若干方程；

图3是示出说明性电力墙的示意性框图；

图4是示出说明性车辆的示意性框图；

图5是形成图4的说明性车辆一部分的说明性控制器的示意性框图；

图6是示出说明性方法的流程图；

图7是示出说明性方法的流程图；

图8是示出说明性方法的流程图；

图9是示出说明性系统的示意性框图；

图10是示出说明性系统的示意性框图；

图11是示出电池健康状态变化率计算的示意性框图；以及

图12和图13是特定示例的图形说明。35

具体实施方式

可再充电电池用于各种不同的应用。例如，可再充电电池可用于电力墙，电力墙用于存储家庭太阳能电池板产生的电力。电力在阳光照射时产生，并可以存储在电力墙内以供阳光不照射时使用。在一些实例中，电力墙可专用于存储电力，以供电网不发电或发电不足时使用。在一些实例中，电力墙与太阳能电池板结合可以类似于化石燃料动力发电机的方式运行，即提供应急电力，但无需燃烧化石燃料、例如天然气甚至汽油来为化石燃料发电机提供动力。

可再充电电池越来越多地用于电动车辆。电动车辆包括一个或多个电动马达，这些电动马达由存储在可再充电电池内的电力提供动力。一些电动车辆具有连接到变速箱和驱动轴的电动马达，使得所有车轮由中央电动马达驱动。一些电动车辆具有可操作地连接到每个车桥或单个车桥的电动马达。一些电动车辆具有可操作地连接到每个车轮的电动马达。全电动车辆仅由其电池提供电力，并且没有任何车载发电能力。全电动车辆定期插入电源插座或某种形式的充电站。许多零售机构现在在其停车场内提供充电站，并且家庭充电站现在可供房主购买和安装。

可再充电电池也用于混合动力电动车辆。混合动力电动车辆包括一个或多个电动马达，这些电动马达由存储在可再充电电池内的电力提供动力，并且还具有单独的发动机，例如内燃机。内燃机可用于发电以帮助对可再充电电池再充电，从而增加车辆的可用续航里程。在一些实例中，内燃机可经由变速箱可操作地连接到一个或多个车桥，以帮助推动车辆。可包括能量回收系统，例如再生制动系统，以使用车辆的动能为电池充电。正在开发一些车辆、例如跑车，其具有驱动一个车桥、例如后桥的内燃机以及驱动另一个车桥、例如前桥的一个或多个电动马达。这有效地为跑车提供了全轮驱动，更不用说额外的动力。

可再充电电池、例如本文讨论的那些可能庞大、复杂且昂贵。此类电池通常包括热管理系统，该系统感测电池温度并根据控制算法加热或冷却电池。期望尝试最大化这些电池的有效寿命。在一些实例中，可再充电电池的有效寿命是温度的函数。在一些实例中，可用续航里程，即电池能为电动车辆供电的距离，是温度的函数。在一些实例中，可用功率，即电池能为电动车辆提供动力的行驶距离，是温度的函数。随着电池核心温度升高，可用续航里程和可用功率通常增加。不幸的是，电池温度升高往往会增加电池退化，因此可以理解，在电池寿命、电池续航里程和电池功率之间存在平衡行为。在一些实例中，可再充电电池在可再充电电池的寿命早期对热诱导的退化特别敏感。因此，电池的使用方式，特别是在全新或接近全新时，可能对电池的整体寿命产生重大影响。

从外部源对电池再充电是客户经常关注的问题。期望快速充电时间，但温度影响快速充电电池的能力，同时还可能过度降低电池寿命和/或容量。冷电池每单位时间只能接受有限的电荷，否则会退化或彻底（outright）损坏；太热的电池在充电时可能退化。再次存在许多权衡。

图1是用于优化电池健康的说明性系统10的示意性框图。例如，说明性系统10可用作电力墙的一部分。在一些实例中，系统10可用作电动车辆的一部分，包括混合动力车辆、插电式混合动力车辆甚至全电动车辆。系统10包括电池12。电池12可表示单个电池，或者电池12可一般性地表示连接在一起以作为单个电池运行的多个电池。系统10包括多个传感器14。虽然示出了单个块，但应理解这仅是说明性的，并且系统10可包括任何数量的传感器14。至少一些传感器14可操作地连接到电池12。

传感器14可包括一个或多个温度传感器，其输出表示当前电池核心温度的信号。传感器14可包括一个或多个温度传感器，其输出表示环境温度的信号。传感器14可包括输出表示电池12的充电状态的信号的传感器。传感器14可包括输出表示从电池12汲取的瞬时电流的信号的传感器。传感器14可包括输出表示电池12的功率状态的信号的传感器，例如电池12当前是否处于高功率状态或低功率状态。高功率状态可包括电池12当前输出功率，或者可包括电池12正在再充电时。这些仅是示例，并且系统10也可包括各种其他传感器14。

系统10包括电池热系统16。在一些实例中，电池热系统16可构造成控制和/或调整电池核心温度。在一些实例中，当期望降低电池核心温度时，电池热系统16可构造成冷却电池12。电池热系统16可包括制冷单元，其中制冷剂在压缩以释放热量和膨胀以吸收热量之间循环、热交换器和/或循环冷却剂。在一些实例中，当期望提高电池核心温度时，例如当环境温度较低时，电池热系统16可构造成加热电池12。电池热系统16可包括一个或多个电阻加热器，其利用来自电池12的电力来加热电池12。

系统10包括控制器18。在一些实例中，控制器18包括或构造成执行反向退化模型块20和NMPC（非线性模型预测控制）块22。在一些实例中，控制器18可操作地连接到输入部24和输出部26。输入部24可构造成从传感器14接收信号。输出部26可构造成向电池热系统16发送命令信号，其中命令信号由控制器18生成。在一些实例中，反向退化模型块20可构造成从输入部24接收传感器信号并确定期望的电池核心温度值。在一些实例中，NMPC块22可构造成从反向退化模型块20接收期望的电池核心温度值并向输出部26提供一个或多个命令信号，该一个或多个命令信号根据需要命令电池热系统16的运行，以加热或冷却电池12。

在一些实例中，反向退化模型块20可从传感器14接收传感器信号，这些信号包括表示当前电池核心温度的电池温度值、表示电池退化状态的电池退化值、表示电池当前寿命的电池寿命指标以及表示电动车辆从电池汲取的电流的电池电流负载值中的一个或多个。在一些实例中，反向退化模型块20可进一步接收指示电池当前是否处于高功率状态或低功率状态的功率状态值以及表示剩余电池电荷的充电状态值中的一个或多个。在一些实例中，反向退化模型块20可进一步接收或跟踪电池寿命的指示。作为示例，控制器18可包括在电池12更换时重置的计时器。在一些实例中，高功率状态可对应于从电池12主动汲取功率。在系统10部署在电动车辆内的实例中，高功率状态还可提供关于电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行的指示。

在一些实例中，NMPC块22可接收传感器信号，包括电池温度值和表示电动车辆外部环境温度的环境温度值中的一个或多个。在一些实例中，NMPC块22可利用期望的电池核心温度和环境温度的指示来确定是否、何时以及如何运行电池热系统16以实现期望的电池核心温度。例如，如果期望的电池核心温度低于当前电池核心温度，意味着期望冷却电池12，但环境温度较冷且正在下降，则NMPC块22可确定电池12将实现其期望的电池核心温度而无需消耗电池能量来主动冷却电池12。类似地，如果期望的电池核心温度高于当前电池核心温度，意味着期望加热电池12，但环境温度较暖且正在升高，则NMPC块22可确定电池12将实现其期望的电池核心温度而无需消耗电池能量来主动加热电池12。作为另一个示例，由于施加到电池12的负载，例如驾驶包括电池12的电动车辆或从电力墙汲取功率，电池核心温度可能预期继续增加。NMPC块22可确定电池12是否会增加到需要冷却的温度。这些仅是示例。

在一些实例中，反向退化模型块20可利用一个或多个方程来确定电池12如何经历退化。图2示出用于确定容量损失系数的方程28以及用于确定相对容量变化的方程30。多个参数在32处概述。块34定义了方程28的每个输入。块36定义了方程30的输出。在一些实例中，可使用反馈原理以经由控制器18找到模型反转。作为示例，控制器18可以是PI（比例积分）控制器，但也考虑了其他控制器，例如P（比例）控制器和/或PID（比例积分微分）控制器。控制器18控制电池控制温度T_batt。由图2中的方程表示的退化模型起着不可或缺的作用。系统10可在电力墙内实现。图3是说明性电力墙38的示意性框图。说明性电力墙38包括系统10的特征和功能。在一些实例中，电力墙38可被视为现代、无污染的应急发电机版本。电力墙38在阳光照射时产生并存储电力，并可在阳光不照射时、例如在夜间或恶劣天气期间利用存储的电力。电力墙38可用于在主电网离线时提供电力，并且来自电力墙38的电力可用于为家庭内的一个或多个电路供电，例如为冰箱和一些灯供电。在一些实例中，取决于电力墙38的容量，电力墙38可用于为家庭大部分（如果不是全部）的电力需求供电。

当阳光照射时，一个或多个太阳能电池板40产生电力，这些电力存储在电池12内。虽然示出了总共两个电池12，但应理解，在一些实例中，电力墙38可包括单个电池12，或者可包括三个、四个或更多电池12，具体取决于电力墙38的功率要求。控制器42可被视为包括控制器18（图1）的功能，因为控制器42接收传感器信号并确定期望的电池核心温度，并且还命令电池热系统16采取适当行动以加热或冷却电池12，以便实现期望的电池核心温度。控制器42还控制从一个或多个太阳能电池板40到电池12的电力流动。

输入电力可能来自太阳能电池板40以外的其他来源。例如，风驱动或水驱动涡轮机可提供动力输入。可替代地使用地热或其他系统。而不是太阳能电池板将太阳光转换为电力，太阳能热收集器系统可通过转换热能来提供电力。

系统10可在电动车辆内实现。图4是以简化块形式示出的说明性电动车辆50的示意性框图。本领域技术人员将认识到，以下讨论可能不一定描述车辆50中存在的每个特征，以避免过多阐述理解以下示例不必要的特征。

车辆50包括电动马达52（或多个电动马达52），其向车辆50提供原动力，由电池54供电。电池54可通过去至车外电源的连接件56进行再充电，如本领域已知的，并且可具有任何合适的化学和/或设计。电池54可与各种次要特征相关联，例如加热和/或冷却装置以维持其中的合适温度。电池热系统16（图1）是这些次要特征的示例。可提供再生制动58，并在合适的制动条件下用于至少部分地对电池54再充电。

控制器60连接到这些块中的每一个，并且如图5所示，可进一步链接到用于通信部62、导航部64、信息娱乐部66和客舱68的控制块。控制器60构造成发送和接收信息，以及提供和/或控制由例如用于冷却客舱68的空调单元或客舱68的其他环境控制使用的电力。通信部62可包括卫星、蜂窝、蓝牙、宽带、WiFi和/或各种其他无线通信电路、天线、接收器、收发器、发射器等中的任何一项，根据期望。通信部62可允许控制器60相对于一个或多个互联网、专用和/或基于云的数据接收和/或处理中心、例如车队监视器发送和接收数据。通信部62可用于上传和/或下载各种类型的数据。根据期望，导航系统64可存储、检索、接收和/或显示各种类型的数据，包括例如但不限于天气/环境数据、道路数据以及交通数据，这些道路数据包括曲率、标牌速度限制和坡度。导航系统64还可用于向车辆的驾驶员提供路线指令，和/或提供供自主驾驶控制器使用的路线。导航系统64可包括用于确定和跟踪车辆50位置的全球定位系统（GPS）设备。

控制器60还包括电池健康块70。在一些实例中，电池健康块70可被视为控制器18（图1）的体现。电池健康块70可接收多个与电池状况相关的传感器信号，并可使用该信息确定电池54的期望电池核心温度。电池健康块70可命令电池热系统16（图1）采取适当行动以加热或冷却电池54，以实现电池54的期望电池核心温度。

在一些实例中，车辆50可以是混合动力车辆，因此可包括发动机72。车辆50可使用混合配置，例如P0、P1、P2、P3和/或P4混合车辆动力系，如2022年10月19日提交的题为“用于混合动力系的节能预测功率分配”的美国专利申请17,969,181中公开的。发动机72可以是内燃机，例如汽油、柴油、丙烷或压缩天然气发动机，但不限于此。在一些实例中，发动机72可以是氢动力发动机。在一些实例中，发动机72可以是燃料电池单体，其产生电力，可在车辆50运行期间用于对电池54再充电。在车辆50是电动车辆的实例中，将不包括发动机72。

图6是示出用于安装在包括电池热系统的电动车辆内的电池的性能和电池退化平衡的说明性方法80的流程图。方法80包括实施反向退化模型以确定最佳电池核心温度，反向退化模型接收多个输入，如在块82处所示。输入可包括指示电池当前是否处于高功率状态或低功率状态的功率状态值，如在块82a处所示。在一些实例中，高功率状态可对应于电动车辆的运行。在一些实例中，功率状态值进一步指示电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行。在一些实例中，高功率状态可对应于电池的主动充电。

输入可包括表示当前电池核心温度的电池温度值，如在块82b处所示。输入可包括表示电池退化状态的电池退化值，如在块82c处所示。输入可包括表示电池当前寿命的电池寿命指标，如在块82d处所示。输入可包括表示剩余电池电荷的充电状态值，如在块82e处所示。输入可包括表示电动车辆从电池汲取的电流的电池电流负载值，如在块82f处所示。

反向退化模型输出期望的电池核心温度值，如在块84处所示。当适当时，运行电池热系统以实现期望的电池核心温度，如在块86处所示。这可包括加热电池或其一部分，或通过循环冷却流体来冷却电池。在一些实例中，反向退化模型可构造成权衡电池性能与电池退化。作为示例，当电池寿命指标低于电池寿命阈值时，反向退化模型可构造成更侧重电池退化，以牺牲电池性能为代价。

图7是示出用于运行电池热系统以实现期望的核心电池温度的说明性方法88的流程图。方法88包括使用非线性模型预测控制模块来命令电池热系统的运行，如在块90处所示。非线性模型预测控制模块利用电池核心温度值，如在块90a处所示。非线性模型预测控制模块利用期望的电池核心温度值，如在块90b处所示。非线性模型预测控制模块利用表示电动车辆外部环境温度的环境温度值，如在块90c处所示。方法88包括非线性模型预测控制模块根据接收到的值向电池热系统输出命令信号，如在块92处所示。

图8是示出确定用于电池的最佳热条件的说明性方法94的流程图。在一些实例中，电池可安装在电力墙内。在一些实例中，电池可安装在电动车辆或混合动力车辆内。方法94包括接收指示电池当前是否处于高功率状态或较低功率状态的功率状态值，如在块96处所示。在一些实例中，高功率状态可对应于电动车辆的运行。在一些实例中，功率状态值可进一步指示电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行。在一些实例中，高功率状态可对应于电池的主动充电。

接收表示当前电池温度的电池温度值，如在块98处所示。接收表示电池退化状态的电池退化值，如在块100处所示。功率状态值、电池温度值和电池退化值被提供给反向退化模型，如在块102处所示。反向退化模型输出期望的电池核心温度，如在块104处所示。命令电池加热和冷却系统以实现期望的电池核心温度，如在块106处所示。

图9是示出用于确定最佳电池温度设定点的说明性系统110的示意性框图。系统110在决策块112处开始，确定车辆当前是否正在行驶。如果不是，控制传递到块114，其中系统110确定车辆停放时的适当退化率。如果车辆当前正在行驶，控制传递到块116，其中确定使用模式。控制传递到块120，其实现反向退化模型。在一些实例中，块118跟踪当前电池退化水平，其是块120的输入。块120输出最佳电池温度设定点，如在块122处所示。

图10是示出说明性系统130的示意性框图。说明性系统130可被视为系统10（图1）的示例。系统130包括电池组132，其包括自身的加热和冷却系统。电流值“I”和“T_sens”温度值从电池组132输出到温度观察器块134。SOC（充电状态）值从电池组132输出到反向退化模型块136。块140确定使用模式，并向反向退化模型136输出退化率。温度观察器块134将当前电池核心温度“T_{电池,核心}”输出到NMPC（非线性模型预测控制）块136。环境温度预览块142向NMPC块136输出环境温度信号。反向退化模型块136确定如何（如果有的话）运行内置在电池组132中的加热和冷却系统，并可能向电池组132和/或电池组132的热管理子系统输出泵命令、热交换器命令和/或电加热器命令。

图11是示出控制环150的示意性框图，当期望退化率由图10中的块140给定时，该控制环用于反转退化模型并计算温度分布。变量“”（表示健康状态设定点的变化率）被传递到求和点152。来自求和点152的结果被传递到块C 154，其表示控制器。在一些实例中，块C可表示PI控制器，但也考虑了其他控制器，包括P控制器或PID控制器。块C154输出电池温度值“T_batt”。电池温度值输出到块B 156，其输出健康状态值“”。块B156表示由图2中的方程描述的电池退化模型。健康状态值被提供给微分块158，其输出健康状态的变化率“”，该变化率被提供给求和块152。

图12和图13提供图形说明。在图12中，第一条线160表示使用35℃模型时SOH（健康状态）与时间（以周为单位）的关系，第二条线162表示使用55℃模型时SOH与时间（以周为单位）的关系。可以看出，在400或500周后SOH有显著改善，两个模型之间的差异随时间增长。图13提供温度与时间的图形说明。线164表示随时间变化的温度。图12和图13中所示的特定示例对应于KP设置为5且KI也设置为5的PI控制器。可以理解，改变这些参数（并且可能还有其他参数）的值可能会改变这些图的外观。

以上具体实施方式包括对附图的引用，这些附图形成具体实施方式的一部分。附图通过图示的方式示出具体实施例。这些实施例在本文中也称为“示例”。此类示例可包括除了所示或描述的那些之外的元件。然而，本发明的发明人也考虑了仅提供那些所示或描述的元件的示例。此外，本发明的发明人也考虑了使用那些所示或描述的元件（或其一个或多个方面）的任何组合或排列的示例，无论是相对于特定示例（或其一个或多个方面），还是相对于本文所示或描述的其他示例（或其一个或多个方面）。如果本文与任何以引用方式并入的文献之间存在不一致的用法，则以本文中的用法为准。如专利文献中常见的那样，术语“一”或“一个”用于包括一个或多个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法。

本文描述的方法示例可以至少部分地由机器或计算机实现。一些示例可包括编码有指令的计算机可读介质或机器可读介质，这些指令可运行，以配置电子设备以执行上述示例中描述的方法。此类方法的实现可包括代码，例如微代码、汇编语言代码、更高级语言代码等。此类代码可包括用于执行各种方法的计算机可读指令。代码可形成计算机程序产品的部分。此外，在示例中，代码可有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上，例如在执行期间或其他时间。有形计算机可读介质的示例可包括但不限于硬盘、可移动磁盘或光盘、磁带盒、存储卡或存储棒、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等。

以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。例如，上述示例（或其一个或多个方面）可彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读以上描述后,可以使用其它实施例。提供摘要以符合37 C.F.R. §1.72(b)，允许读者快速确定技术公开的性质。提交摘要时理解，它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。

另外，在以上具体实施方式中，各种特征可能被组合在一起以简化公开。这不应被解释为意图表示未要求保护的公开特征对于任何权利要求是必要的。相反，创新主题可能在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求书特此并入详细描述中作为示例或实施例，每个权利要求作为单独实施例独立存在，并且设想此类实施例可以各种组合或排列彼此组合。保护范围应参考所附权利要求书以及该权利要求书有权享有的全部等同范围来确定。

Claims (20)

1.一种用于平衡安装在电动车辆内的电池的性能和电池退化的方法，所述电动车辆包括电池热系统，所述方法包括：

实施反向退化模型以确定最佳电池核心温度，所述反向退化模型接收以下中的一个或多个作为输入：

功率状态值，所述功率状态值指示电池当前是否处于高功率状态或低功率状态；

电池温度值，所述电池温度值表示当前电池核心温度；

电池退化值，所述电池退化值表示电池退化状态；

电池寿命指标，所述电池寿命指标表示电池当前寿命；

充电状态值，所述状态值表示剩余电池电荷；以及

电池电流负载值，所述电池电流负载值表示电动车辆从电池汲取的电流；

所述反向退化模型输出期望的电池核心温度值；以及

运行所述电池热系统，以便实现所述期望的电池核心温度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向退化模型构造成权衡电池性能与电池退化。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述电池寿命指标低于电池寿命阈值时，所述反向退化模型构造成更侧重电池退化，以牺牲电池性能为代价。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述高功率状态对应于所述电动车辆的运行。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述功率状态值进一步指示所述电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述高功率状态对应于所述电池的主动充电。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，运行所述电池热系统以实现所述期望的电池核心温度包括：

使用非线性模型预测控制模块来命令所述电池热系统的运行，所述非线性模型预测控制模块利用：

所述电池核心温度值；

所述期望的电池核心温度；以及

表示所述电动车辆外部环境温度的环境温度值；并且

所述非线性模型预测控制模块根据接收到的值向所述电池热系统输出命令信号。

8.一种用于优化电动车辆中电池健康的系统，所述系统包括：

输入部，所述输入部用于接收传感器信号；

输出部，所述输出部用于发送命令信号；

控制器，所述控制器包括：

反向退化模型块，所述反向退化模型块构造成从所述输入部接收传感器信号并提供期望的电池核心温度值；以及

非线性模型预测控制块，所述非线性模型预测控制块构造成从所述反向退化模型块接收所述期望的电池核心温度值并向所述输出部提供一个或多个命令信号，所述一个或多个命令信号命令电池热系统的运行。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述反向退化模型块接收传感器信号，包括以下中的一个或多个：

电池温度值，所述电池温度值表示当前电池核心温度；

电池退化值，所述电池退化值表示电池退化状态；

电池寿命指标，所述电池寿命指标表示电池当前寿命；以及

电池电流负载值，所述电池电流负载值表示电动车辆从电池汲取的电流。

10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述反向退化模型块进一步接收以下中的一个或多个：

功率状态值，所述功率状态值指示电池当前是否处于高功率状态或低功率状态；以及

充电状态值，所述充电状态值表示剩余电池电荷。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述高功率状态对应于所述电动车辆的运行。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述功率状态值进一步指示所述电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行。

13.如权利要求11或12所述的系统，其特征在于，所述反向退化模型块进一步接收电池寿命的指示。

14.如权利要求8至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述非线性模型预测块接收传感器信号，包括以下中的一个或多个：

所述电池温度值；以及

环境温度值，所述环境温度值表示所述电动车辆外部环境温度。

15.一种确定用于电池的最佳热条件的方法，所述方法包括：

接收指示电池当前是否处于高功率状态或较低功率状态的功率状态值；

接收表示当前电池温度的电池温度值；

接收表示电池退化状态的电池退化值；

将所述功率状态值、所述电池温度值和所述电池退化值提供给反向退化模型；

所述反向退化模型输出期望的电池核心温度；以及

命令电池加热和冷却系统以实现所述期望的电池核心温度。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述电池安装在电力墙内。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述电池安装在电动车辆内。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述高功率状态对应于所述电动车辆的运行。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述功率状态值进一步指示所述电动车辆是否在节能模式、正常模式或运动模式下运行。

20.如权利要求15至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述高功率状态对应于所述电池的主动充电。