專利名稱：用于確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源技術(shù)，特別涉及一種確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法。
背景技術(shù)：
隨著傳統(tǒng)石化燃料能源的枯竭，發(fā)展混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車成為業(yè)界一種共同的選擇。目前制約新型動(dòng)力汽車推廣使用的主要問題包括動(dòng)力電池的容量以及使用壽命， 在這種情況下，對(duì)電池的有效管理就顯得愈發(fā)重要。電池的管理包括以下三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)快速充電技術(shù)、均衡技術(shù)和電池剩余電量或荷電狀態(tài)(SOC)的估算，其中SOC的估算尤為重要，因?yàn)槲ㄓ袦?zhǔn)確和可靠地獲知電池的S0C， 才能為用戶提供合理的電池使用策略。常用的SOC估算方法主要有開路電壓法和電流積分法(也稱為安時(shí)法)。開路電壓法的基本思想是首先建立一個(gè)反映電池工作時(shí)端電壓、電流和電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系模型，然后根據(jù)測(cè)量得到的電壓和電流得到相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)以利用電動(dòng)勢(shì)與SOC之間的關(guān)系曲線確定S0C。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但是由于電池存在自恢復(fù)效應(yīng)和“平臺(tái)”現(xiàn)象而使得估算出來的SOC與實(shí)際值有時(shí)相差較大。電流積分法將電池視為與外部進(jìn)行能量交換的“黑箱”，通過對(duì)進(jìn)出電池的電流在時(shí)間上的積分來記錄電池電量的累計(jì)變化量。該方法由于不必考慮電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及狀態(tài)的變化，因此較開路電壓法的適應(yīng)性更強(qiáng)。但是不足之處是SOC初始值常常難以確定而且隨著時(shí)間推移累計(jì)誤差將不斷增大，從而導(dǎo)致SOC值的計(jì)算結(jié)果誤差變大。此外，在電流積分法計(jì)算SOC時(shí)需要對(duì)充放電系數(shù)有一個(gè)準(zhǔn)確的估算，當(dāng)電池工作環(huán)境變化較大時(shí)，充放電系數(shù)難以準(zhǔn)確、及時(shí)地確定，這也會(huì)導(dǎo)致最終計(jì)算得到SOC結(jié)果存在較大的誤差。由上可見，迫切需要一種能夠準(zhǔn)確估算車載電池的SOC值的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法，其可以在不耗費(fèi)大量資源的前提下提高荷電狀態(tài)的估算精度。上述目的可以由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。一種用于確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法，包括下列步驟輸入蓄電池的工作電壓、工作電流和工作溫度；計(jì)算所述工作電壓在所述蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值；利用各自的隸屬函數(shù)確定所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值；利用模糊推理規(guī)則，根據(jù)所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值確定所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值；以及利用反模糊算法，根據(jù)所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)。上述目的還可以由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種用于確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法，包括下列步驟輸入蓄電池的工作電壓、工作電流和工作溫度；如果汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)超過一個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間并且所述蓄電池的工作電流小于一個(gè)預(yù)設(shè)的電流值時(shí)，則根據(jù)下式計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)SOC SOC = Jl1X [Uj+I X (R0-Rr) ] + η 2其中其中U1為所述蓄電池的工作電壓，I為蓄電池的工作電流，Rtl為蓄電池在電流 I為零或接近于零時(shí)的歐姆內(nèi)阻，艮為蓄電池在電流I為零或接近于零時(shí)的極化內(nèi)阻，H1 和、為常數(shù)；如果汽車處于運(yùn)行狀態(tài)或所述蓄電池的工作電流大于或等于所述預(yù)設(shè)的電流值， 則根據(jù)下列方式計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)計(jì)算所述工作電壓在所述蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值；利用各自的隸屬函數(shù)確定所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值；利用模糊推理規(guī)則，根據(jù)所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值確定所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值；以及利用反模糊算法，根據(jù)所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)。優(yōu)選地，在上述方法中，按照下式計(jì)算所述工作電壓在所述蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值U1J:Uljm = U^(I-I0) X λ (I)其中，U1為所述工作電流I下的所述工作電壓，U1,m為所述工作電壓U1的修正值， I為所述工作電流，Itl為所述標(biāo)準(zhǔn)工作電流，λ (I)為隨所述工作電流變化的數(shù)值。優(yōu)選地，在上述方法中，所述標(biāo)準(zhǔn)工作電流為下列中的一種所述蓄電池的各種工作狀況下的工作電流的算術(shù)平均值；所述蓄電池的各種工作狀態(tài)下的工作電流按照其對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)出現(xiàn)概率的加權(quán)平均值；所述蓄電池的工作電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均值。優(yōu)選地，在上述方法中，所述λ (I)通過蓄電池在相同溫度下不同工作電流的放電曲線獲得。優(yōu)選地，在上述方法中，所述各自的隸屬函數(shù)為三角形隸屬函數(shù)、梯形隸屬函數(shù)和高斯型隸屬函數(shù)中的一種，所述反模糊化算法為最小最大法、最大最大法、重心法、二等分法和中間最大值法中的一種。按照本發(fā)明的實(shí)施例，通過在SOC估算時(shí)引入模糊邏輯，可以充分利用實(shí)驗(yàn)曲線和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，電池的工作電壓被換算成為在標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的修正值，從而巧妙地將電流變量與電壓變量歸結(jié)在一起，簡(jiǎn)化了模糊邏輯推理的規(guī)則。從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會(huì)使本發(fā)明的上述和其它目的及優(yōu)點(diǎn)更加完全清楚。


圖1為蓄電池的一個(gè)物理模型的示意圖。圖2為按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的SOC計(jì)算方法的流程圖。圖3、4和5分別為圖2所示實(shí)施例中的蓄電池工作電壓修正值、工作溫度和SOC 狀態(tài)的隸屬函數(shù)示意圖。圖6為按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的SOC計(jì)算方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將根據(jù)表示本發(fā)明實(shí)施方式的附圖具體說明本發(fā)明。在本說明書中，“連接”一詞應(yīng)當(dāng)理解為在兩個(gè)單元之間直接傳送能量或信號(hào)，或者經(jīng)一個(gè)或多個(gè)第三單元間接傳送能量或信號(hào)，而且這里所稱的信號(hào)包括但不限于以電、 光和磁的形式存在的信號(hào)。就電量的角度而言，蓄電池的荷電狀態(tài)SOC可以定義如下
權(quán)利要求
1.一種用于確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法，其特征在于，包括下列步驟 輸入蓄電池的工作電壓、工作電流和工作溫度；計(jì)算所述工作電壓在所述蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值； 利用各自的隸屬函數(shù)確定所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值； 利用模糊推理規(guī)則，根據(jù)所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值確定所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值；以及利用反模糊算法，根據(jù)所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，按照下式計(jì)算所述工作電壓在所述蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值Ulim U1^ = U^(I-I0)X λ (I)其中，U1為所述工作電流I下的所述工作電壓，Uliffl為所述工作電壓U1的修正值，I為所述工作電流，Itl為所述標(biāo)準(zhǔn)工作電流，λ (I)為隨所述工作電流變化的數(shù)值。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)工作電流為下列中的一種 所述蓄電池的各種工作狀況下的工作電流的算術(shù)平均值；所述蓄電池的各種工作狀態(tài)下的工作電流按照其對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)出現(xiàn)概率的加權(quán)平均值；所述蓄電池的工作電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均值。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述λ⑴通過蓄電池在相同溫度下不同工作電流的放電曲線獲得。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述各自的隸屬函數(shù)為三角形隸屬函數(shù)、梯形隸屬函數(shù)和高斯型隸屬函數(shù)中的一種，所述反模糊化算法為最小最大法、最大最大法、重心法、 二等分法和中間最大值法中的一種。
6.一種用于確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法，其特征在于，包括下列步驟 輸入蓄電池的工作電壓、工作電流和工作溫度；如果汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)超過一個(gè)預(yù)設(shè)的時(shí)間并且所述蓄電池的工作電流小于一個(gè)預(yù)設(shè)的電流值時(shí)，則根據(jù)下式計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)SOC SOC = II1X [Uj+I X (R0-Rr) ]+ n2其中其中U1為所述蓄電池的工作電壓，I為蓄電池的工作電流，Rtl為蓄電池在電流I 為零或接近于零時(shí)的歐姆內(nèi)阻，Rr為蓄電池在電流I為零或接近于零時(shí)的極化內(nèi)阻，H1和 、為常數(shù)；如果汽車處于運(yùn)行狀態(tài)或所述蓄電池的工作電流大于或等于所述預(yù)設(shè)的電流值，則根據(jù)下列方式計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)計(jì)算所述工作電壓在所述蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值； 利用各自的隸屬函數(shù)確定所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值； 利用模糊推理規(guī)則，根據(jù)所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值確定所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值；以及利用反模糊算法，根據(jù)所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，按照下式計(jì)算所述工作電壓在所述蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值Ulim U1^ = U^(I-I0)X λ (I)其中，U1為所述工作電流I下的所述工作電壓，Uliffl為所述工作電壓U1的修正值，I為所述工作電流，Itl為所述標(biāo)準(zhǔn)工作電流，λ (I)為隨所述工作電流變化的數(shù)值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)工作電流為下列中的一種 所述蓄電池的各種工作狀況下的工作電流的算術(shù)平均值；所述蓄電池的各種工作狀態(tài)下的工作電流按照其對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)出現(xiàn)概率的加權(quán)平均值；所述蓄電池的工作電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均值。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述λ⑴通過蓄電池在相同溫度下不同工作電流的放電曲線獲得。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述各自的隸屬函數(shù)為三角形隸屬函數(shù)、梯形隸屬函數(shù)和高斯型隸屬函數(shù)中的一種，所述反模糊化算法為最小最大法、最大最大法、重心法、二等分法和中間最大值法中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及電源技術(shù)，特別涉及一種確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法。按照本發(fā)明，用于確定車載蓄電池荷電狀態(tài)的方法包括下列步驟輸入蓄電池的工作電壓、工作電流和工作溫度；計(jì)算所述工作電壓在所述蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)工作電流下的工作電壓修正值；利用各自的隸屬函數(shù)確定所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值；利用模糊推理規(guī)則，根據(jù)所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值確定所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值；以及利用反模糊算法，根據(jù)所述蓄電池的荷電狀態(tài)的模糊值計(jì)算所述蓄電池的荷電狀態(tài)。按照本發(fā)明的實(shí)施例，通過在SOC估算時(shí)引入模糊邏輯，可以充分利用實(shí)驗(yàn)曲線和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102540081SQ20101062061
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者張崇生, 李軍, 鄧恒, 郝飛 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司