用于確定電壓測(cè)量是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于確定電壓測(cè)量是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)的方法和系統(tǒng)。用于改進(jìn)電池充電狀態(tài)準(zhǔn)確性、充電終止一致性、電容估計(jì)和能量輸送一致性的系統(tǒng)和方法。更具體地，本文中的實(shí)施例詳述了這樣的系統(tǒng)和方法，其使用一種算法來(lái)在圍繞當(dāng)前電壓測(cè)量或估計(jì)的區(qū)域中在給定溫度處為給定電壓變化(dSOC/dV)計(jì)算充電狀態(tài)的變化，并設(shè)定指示測(cè)量由于潛在的誤差而何時(shí)不應(yīng)該被使用的信號(hào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于確定電壓測(cè)量是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于改進(jìn)電池充電狀態(tài)準(zhǔn)確性、充電終止一致性、電容估計(jì)(estimation)和能量輸送一致性的系統(tǒng)和方法。更具體地，本文中的實(shí)施例詳述了一種算法，來(lái)在圍繞當(dāng)前電壓測(cè)量或估計(jì)的區(qū)域中在給定溫度處為給定電壓變化(dSOC/dV)計(jì)算充電狀態(tài)的變化，并設(shè)定指示測(cè)量由于潛在的誤差而何時(shí)不應(yīng)該被使用的信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002]了解電池的充電狀態(tài)對(duì)于指示電池在有必要被再充電或更換之前還將繼續(xù)工作多久來(lái)說(shuō)是必需的。作為與車(chē)輛繼續(xù)前進(jìn)有關(guān)的技術(shù)，理解并監(jiān)測(cè)電池壽命的重要性變得越來(lái)越重要。
[0003]電池電量能夠通過(guò)數(shù)種方法得到測(cè)量，比如以化學(xué)方法，通過(guò)與放電有關(guān)的測(cè)量和曲線繪制，或者甚至是使用電氣建模。
[0004]一種提供直接測(cè)量的公知方法是這樣一種方法:使用電池的公知放電曲線(電壓對(duì)S0C)，來(lái)將電池電壓的讀取轉(zhuǎn)化為充電狀態(tài)(SOC)。使用這種方法，SOC相關(guān)于開(kāi)路電壓(OCV)估計(jì)被繪制成圖，所述開(kāi)路電壓估計(jì)是平衡時(shí)的電壓，因此電流等于零。然而，對(duì)于該方法而言，電壓讀數(shù)受到電池電流的明顯影響，原因是由于電池的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)以及溫度，尤其是在讀數(shù)被讀取時(shí)電池并未真正停止工作的情況下。因此，這種方法通常通過(guò)以下方法來(lái)被做得更精確:以與電池電流成比例的校正項(xiàng)來(lái)補(bǔ)償電壓讀數(shù)，并使用電池的開(kāi)路電壓估計(jì)對(duì)溫度的查詢(xún)/參考表。
[0005]在磷酸鐵鋰電池(LiFeP)中，SOC-OCV曲線的一些區(qū)域?qū)τ贠CV估計(jì)的小變化來(lái)說(shuō)就具有SOC的大變化。在這些區(qū)域中，電壓傳感不精確、模擬到數(shù)字(A/D)分辨率、和控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)數(shù)據(jù)庫(kù)分辨率是SOC不精確的一些潛在原因。在本領(lǐng)域中存在對(duì)以下這樣的系統(tǒng)和方法的需求:這些系統(tǒng)和方法為用戶提供在這些區(qū)域中基于電壓的估計(jì)SOC可能包含大誤差從而不應(yīng)該被使用的認(rèn)識(shí)。
[0006]現(xiàn)有系統(tǒng)極度地復(fù)雜，從而本領(lǐng)域中存在增加簡(jiǎn)單性、效率和降低誤差的需求。本文中描述的具體實(shí)施例導(dǎo)致對(duì)SOC準(zhǔn)確性、充電終止一致性、電容估計(jì)和能量輸送一致性的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施例提供來(lái)用于確定電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)。該方法包括:提供至少一個(gè)電池、聯(lián)接至所述電池的至少一個(gè)傳感器和聯(lián)接至所述至少一個(gè)電池的至少一個(gè)控制器。該方法附加地包括:以所述至少一個(gè)傳感器來(lái)傳感所述至少一個(gè)電池的溫度；為所述至少一個(gè)電池提供所述電壓測(cè)量或所述開(kāi)路電壓估計(jì)中的至少一個(gè)；以及以所述至少一個(gè)控制器開(kāi)始算法。所述算法的具體實(shí)施例涉及:從所提供的電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)、步長(zhǎng)值和元素的總數(shù)來(lái)生成電壓的陣列；以及為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個(gè)電壓計(jì)算充電狀態(tài)(SOC);和計(jì)算所述陣列中的每個(gè)后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值。所述算法的具體實(shí)施例還包括:確定來(lái)自所述陣列中的最大dSOC ;確定所述最大dSOC是否高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值；以及當(dāng)所述最大dSOC高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“不使用數(shù)據(jù)”，或當(dāng)所述最大dSOC不高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。
[0008]本文中還提供了用于確定電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)的新穎系統(tǒng)的實(shí)施例，其包括:至少一個(gè)電池；被聯(lián)接至所述電池的至少一個(gè)傳感器；和被聯(lián)接至所述至少一個(gè)電池的至少一個(gè)控制器。在具體實(shí)施例中，所述至少一個(gè)傳感器被構(gòu)造成用以傳感溫度并提供所述至少一個(gè)電池的所述電壓測(cè)量或所述開(kāi)路電壓估計(jì)，并且所述至少一個(gè)控制器被構(gòu)造成用以開(kāi)始算法。更具體地，在多個(gè)不同實(shí)施例中，所述控制器被構(gòu)造成用以開(kāi)始算法，以便從所提供的電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)、步長(zhǎng)值和元素的總數(shù)來(lái)生成電壓的陣列。該算法還能夠:為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個(gè)電壓計(jì)算充電狀態(tài)(SOC);計(jì)算所述陣列中的每個(gè)后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值；以及確定來(lái)自所述陣列中的最大dSOC。這允許所述算法來(lái):確定所述最大dSOC是否高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值；并當(dāng)所述最大dSOC高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“不使用數(shù)據(jù)”，或當(dāng)所述最大dSOC不高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。
[0009]本發(fā)明還提供以下技術(shù)方案:
1.一種用于確定電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)的方法，所述方法包括:
提供至少一個(gè)電池、聯(lián)接至所述電池的至少一個(gè)傳感器和聯(lián)接至所述至少一個(gè)電池的至少一個(gè)控制器；
以所述至少一個(gè)傳感器來(lái)傳感所述至少一個(gè)電池的溫度；
為所述至少一個(gè)電池提供所述電壓測(cè)量或所述開(kāi)路電壓估計(jì)中的至少一個(gè)；
以所述至少一個(gè)控制器開(kāi)始算法，其中所述算法包括:
從所提供的電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)、步長(zhǎng)值和元素的總數(shù)來(lái)生成電壓的陣列；
為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個(gè)電壓計(jì)算充電狀態(tài)(SOC)；
計(jì)算所述陣列中的每個(gè)后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值；
確定來(lái)自所述陣列中的最大dSOC ；
確定所述最大dSOC是否高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值；以及
當(dāng)所述最大dSOC高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“不使用數(shù)據(jù)”，或當(dāng)所述最大dSOC不高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。
[0010]2.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)電池是磷酸鐵鋰電池。
[0011]3.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)電池是電池組。
[0012]4.如技術(shù)方案I所述的方法,其中,所述至少一個(gè)電池是包括大約I?大約10個(gè)電池的電池組。
[0013]5.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)電池是包括大約10?大約20個(gè)電池的電池組。
[0014]6.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制器位于車(chē)輛內(nèi)。
[0015]7.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制器位于以下至少一者處:汽車(chē)的行李箱中、汽車(chē)的客艙中、或汽車(chē)的座椅下。[0016]8.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制器位于實(shí)驗(yàn)室中，并被聯(lián)接至用于運(yùn)行所述算法的計(jì)算裝置。
[0017]9.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述步長(zhǎng)值為從大約0.5伏特?大約0.1伏特。
[0018]10.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述步長(zhǎng)值為從大約0.1伏特?大約0.01伏特。
[0019]11.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述步長(zhǎng)值為從大約0.01伏特?大約0.001伏特。
[0020]12.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳感器是至少兩個(gè)傳感器。
[0021]13.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳感器是至少三個(gè)傳感器。
[0022]14.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳感器被構(gòu)造成用以測(cè)量在大約I?大約0.1攝氏度之間的溫度差值。
[0023]15.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳感器被構(gòu)造成用以測(cè)量在大約0.1?大約0.01攝氏度之間的溫度差值。
[0024]16.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個(gè)傳感器被構(gòu)造成用以測(cè)量在大約0.01?大約0.001攝氏度之間的溫度差值。
[0025]17.一種用于確定電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)的系統(tǒng)，包括:
至少一個(gè)電池；
被聯(lián)接至所述電池的至少一個(gè)傳感器；和
被聯(lián)接至所述至少一個(gè)電池的至少一個(gè)控制器，其中所述至少一個(gè)傳感器被構(gòu)造成用以傳感溫度并提供所述至少一個(gè)電池的所述電壓測(cè)量或所述開(kāi)路電壓估計(jì)，并且所述至少一個(gè)控制器被構(gòu)造成用以開(kāi)始算法，以便:
從所提供的電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)、步長(zhǎng)值和元素的總數(shù)來(lái)生成電壓的陣列；
為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個(gè)電壓計(jì)算充電狀態(tài)(SOC)；
計(jì)算所述陣列中的每個(gè)后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值；
確定來(lái)自所述陣列中的最大dSOC ；
確定所述最大dSOC是否高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值；以及
當(dāng)所述最大dSOC高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“不使用數(shù)據(jù)”，或當(dāng)所述最大dSOC不高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。
[0026]18.如技術(shù)方案17所述的方法，其中，所述至少一個(gè)電池是磷酸鐵鋰電池。
[0027]19.如技術(shù)方案17所述的方法，其中，所述至少一個(gè)電池是電池組。
[0028]20.如技術(shù)方案17所述的方法，其中，所述至少一個(gè)電池是具有從大約I?大約10個(gè)電池的電池組。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是包括電池組和控制器比如位于車(chē)輛內(nèi)的控制器的系統(tǒng)的示意圖。
[0030]圖2是用于磷酸鐵鋰電池的電池組電壓對(duì)SOC百分比的示意圖。
[0031]圖3是用于一個(gè)步長(zhǎng)值的斜率的變動(dòng)的示意圖。[0032]圖4是隨溫度的用于給定步長(zhǎng)值的斜率的變動(dòng)的示意圖。
[0033]圖5是示出用于本文中描述的方法和系統(tǒng)的算法的流程圖。
[0034]圖6是用于本文中描述的方法和系統(tǒng)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]現(xiàn)在將描述本公開(kāi)的具體實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以被體現(xiàn)為不同的形式，并且不應(yīng)該被解釋為局限于本文中給出的實(shí)施例。相反，這些實(shí)施例被提供來(lái)使得本公開(kāi)將是充分和完全的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。
[0036]除非另有限定，本文中所使用所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的相同的意義。本文中所使用的術(shù)語(yǔ)用詞只是用于描述特定實(shí)施例，并不旨在限制本發(fā)明。如說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的，“一”、“一個(gè)”、“該”等單數(shù)形式旨在同樣包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確的指示。
[0037]除非另有指明，如說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所使用的表示成分的量、性能比如分子量、反應(yīng)條件等的所有數(shù)值在所有情況下都應(yīng)被理解為由術(shù)語(yǔ)“大約”修改過(guò)，其旨在表示達(dá)到所指示值的±10%。此外，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中對(duì)任何范圍的公開(kāi)應(yīng)該被理解為包括該范圍本身并且還包括包含于其中的一切以及端點(diǎn)。除非另有指明，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中給出的數(shù)值性能是近似值，其可以根據(jù)尋求在本發(fā)明的實(shí)施例中獲得的所需性能而變化。盡管給出本發(fā)明的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是在具體示例中給出的數(shù)值被盡可能精確地報(bào)告。然而，任何數(shù)值內(nèi)在地包含必然由在它們相應(yīng)的測(cè)量中發(fā)現(xiàn)的誤差所產(chǎn)生的某些誤差。
[0038]如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“電池組”是串聯(lián)和并聯(lián)的電池/電池單元的組合。
[0039]如本文中所使用的，“0CV”是電池單元或組的開(kāi)路電壓估計(jì)。當(dāng)單元或組處于平衡時(shí)，OCV等于測(cè)量電壓。
[0040]如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“信號(hào)”是指布爾值(Boolean value)或其它標(biāo)識(shí)(desi gnat ion),被使用在本文的某些實(shí)施例中用以標(biāo)明是否應(yīng)該使用開(kāi)路電壓估計(jì)。
[0041]如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“計(jì)算裝置”是指計(jì)算機(jī)或可執(zhí)行算法的其它裝置。
[0042]在具體實(shí)施例中，新算法(見(jiàn)圖5和示例I)測(cè)試在接近測(cè)量的電壓處和在相同溫度處的SOC-OCV曲線，用以確定這些點(diǎn)之間的SOC的差異。SOC的小差異指示由測(cè)量引入的誤差可能很小從而應(yīng)該被信任。
[0043]在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，電池的當(dāng)前溫度經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)傳感器測(cè)試，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器也聯(lián)接至控制器，以便在系統(tǒng)的部分之間傳達(dá)信息。通過(guò)在電池的當(dāng)前溫度處進(jìn)行測(cè)試，新算法可形成處于比以當(dāng)前方法可能進(jìn)行的更高的分辨率的使用/不使用信號(hào)。
[0044]圖1示出了包括位于車(chē)輛內(nèi)的電池組和控制器104的系統(tǒng)。根據(jù)一示例性實(shí)施例，車(chē)輛100被示出。電池組102包括模塊230，其提供累積電動(dòng)力來(lái)推動(dòng)車(chē)輛100。模塊230中的每個(gè)包含多個(gè)電池單元232。類(lèi)似地，電池單元232被連接在一起，用以在電池組102的模塊水平處提供累積動(dòng)力。
[0045]車(chē)輛100還被示出為包括被連接至電池組102的多個(gè)傳感器。電壓傳感器202測(cè)量電池組102、模塊230和/或單元232的電壓，并經(jīng)由總線線路210將電壓值提供至控制器104的接口 216。電流傳感器204測(cè)量電池組102、模塊230和/或單元232的電流，并經(jīng)由總線線路212將電流值提供至控制器104的接口 216。溫度傳感器206測(cè)量電池組102、模塊230和/或單元232的溫度，并經(jīng)由總線線路214將溫度值提供至控制器104的接口216。傳感器202、204和206可以為任意數(shù)量的傳感器或構(gòu)造，用以測(cè)量與電池組102相關(guān)聯(lián)的電壓、電流和溫度。例如，溫度傳感器206可以是單個(gè)溫度傳感器，而電壓傳感器202和電流傳感器204可以是測(cè)量電壓和電流兩者的組合集成電路。應(yīng)該理解的是:傳感器和傳感器構(gòu)造的任意數(shù)量的不同組合可以被使用，而不偏離本公開(kāi)的原理或教導(dǎo)。
[0046]控制器104可包括接口 218、存儲(chǔ)器220、處理器219、車(chē)輛控制模塊、電池控制模塊224和一個(gè)或多個(gè)接口(216、218)。在一些實(shí)施例中，車(chē)輛100還可以包括單元平衡控制器208，其響應(yīng)于經(jīng)由總線線路213接收來(lái)自控制器104的控制命令而在電池組102上進(jìn)行單元平衡。在另一些實(shí)施例中，單元平衡控制器208被省略，并且控制器104可以經(jīng)由總線線路213直接向電池組102提供控制命令，用以進(jìn)行單元平衡。
[0047]仍然參考控制器104，控制器104被示出為包括處理器219，其可以是通信地聯(lián)接至存儲(chǔ)器220和接口 216、218的一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，微處理器、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列或類(lèi)似物)。存儲(chǔ)器220可以是能夠存儲(chǔ)機(jī)器可執(zhí)行指令的任何形式的存儲(chǔ)器，所述機(jī)器可執(zhí)行指令在被處理器519執(zhí)行時(shí)實(shí)施本文所公開(kāi)的功能中的一個(gè)或多個(gè)。例如，存儲(chǔ)器520可以是RAM、ROM、快閃存儲(chǔ)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、EEPROM、CD-ROM、DVD、其它形式的非短暫性存儲(chǔ)裝置或不同存儲(chǔ)裝置的任意組合。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器220包括車(chē)輛控制模塊222，其提供對(duì)車(chē)輛100的一個(gè)或多個(gè)部件的控制。例如，車(chē)輛控制模塊222可以提供對(duì)車(chē)輛100的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制，或經(jīng)由接口 218將狀態(tài)條件信息(例如，車(chē)輛100處于低燃料，車(chē)輛100基于電池組102的當(dāng)前SOC具有估計(jì)的英里數(shù)來(lái)行進(jìn)、等等)提供至車(chē)輛100的內(nèi)部中的一個(gè)或多個(gè)顯示裝置。在一些實(shí)施例中，車(chē)輛控制模塊222還可以經(jīng)由接口 218與其它處理電路(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、機(jī)載診斷系統(tǒng)、或類(lèi)似物)或其它傳感器(例如，空氣質(zhì)量流量傳感器、曲軸位置傳感器、或類(lèi)似物)通信。
[0048]在具體實(shí)施例中，控制器104在不同應(yīng)用中位于不同位置，包括在汽車(chē)中，比如在客艙中和/或在座椅下和/或在行李箱(trunk)中?？刂破?04還可位于實(shí)驗(yàn)室中，所述實(shí)驗(yàn)室在本文中被使用來(lái)指代被利用來(lái)測(cè)試裝備或進(jìn)行其它研究或進(jìn)行制造之處的建筑物或場(chǎng)所。如本文中所描述的用于SOC估計(jì)的電壓測(cè)量的“使用數(shù)據(jù)”或“不使用數(shù)據(jù)”的信號(hào)可被自動(dòng)地顯示在汽車(chē)儀表盤(pán)或其它顯示器上用于用戶。
[0049]圖2示出了用于磷酸鐵鋰電池的電池組電壓對(duì)SOC百分比的示意圖。如可清楚地看見(jiàn)的，圖2示出了非常大區(qū)域的SOC百分比變化以及很少的電壓變化(40%?60%、70%?95%的SOC百分比)。該圖示出了:電壓的變化與SOC百分比的變化在線斜率陡峭時(shí)很好地相關(guān)，而在線平坦(斜率幾乎為零)時(shí)很差地相關(guān)。例如，當(dāng)電壓變化從大約377伏特至大約375伏特時(shí)，SOC百分比下降只從大約100%至大約98%S0C。然而，當(dāng)電壓下降從大約375伏特至大約373伏特時(shí)，SOC百分比下降從大約98至大約71。因此，在圖的平坦區(qū)域中的給定電壓讀數(shù)或者甚至是電壓變化的測(cè)量將不是用以計(jì)算充電狀態(tài)變化的精確方式。本文中描述的實(shí)施例提供何時(shí)應(yīng)該使用這種數(shù)據(jù)且何時(shí)不應(yīng)該使用它的確定。
[0050]圖3是用于一個(gè)步長(zhǎng)值的斜率的變動(dòng)的示意圖。該圖示出了:當(dāng)SOC百分比掉落從100至O時(shí)，dSOC/dV可為大致平坦的(在接近完全充電處或在非常低充電處)，或可為非常陡峭的(在大約40-60%處和在70-95%處)。當(dāng)該圖的線的斜率陡峭時(shí)，給定電壓測(cè)量值或電壓變化的測(cè)量將冒對(duì)SOC變化的差估計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)镾OC在該電壓點(diǎn)周?chē)兓绱酥?。因此，本文中描述的?shí)施例通過(guò)應(yīng)對(duì)斜率變化，并且通過(guò)使用高于和低于使用電壓步長(zhǎng)的測(cè)量值的電壓來(lái)估計(jì)S0C，來(lái)應(yīng)對(duì)該可變性。
[0051]圖4是隨溫度的用于給定步長(zhǎng)值的斜率的變動(dòng)的示意圖。與示出I個(gè)步長(zhǎng)值的圖3同樣地，該圖示出了多個(gè)步長(zhǎng)值，從90~100%(不同于圖3，其示出了 O~100%)。圖4示出了多于一個(gè)的步長(zhǎng)值，并指示隨測(cè)量的溫度顯著性。圖4示出了:溫度必須被密切地應(yīng)對(duì)，用以確定精確的測(cè)量。在所公開(kāi)的方法中，在較高充電狀態(tài)處，20攝氏度dSOC/dV曲線的斜率保持大于30攝氏度dSOC/dV曲線。在現(xiàn)有技術(shù)中，20~30攝氏度之間的溫度可能被評(píng)價(jià)為等同，導(dǎo)致拒絕在較高溫度處具有低誤差的充電狀態(tài)估計(jì)。
[0052]仍然關(guān)于圖4，圖4示出了:如果溫度大于26攝氏度，則在94%S0C處使用OCV是適當(dāng)?shù)?，但是溫度的變化可以?dǎo)致顯著的誤差。如圖所示，如果溫度只為20攝氏度，則可以引入高達(dá)15%的SOC誤差。同樣，給定20攝氏度的溫度，OCV在它基于曲線具有小于2%誤差之前將必須顯示大約97%。
[0053]圖5是示出用于本文中描述的方法和系統(tǒng)的算法的一實(shí)施例的示意圖。當(dāng)需要確定電池充電時(shí)，算法運(yùn)行，其有時(shí)能夠被自動(dòng)地確定或被預(yù)編程到控制器104或相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，或能夠被手動(dòng)地開(kāi)始。在提供的算法的圖表中，“i”是迭代次數(shù)。“步數(shù)(NumSt印)”是將進(jìn)行的迭代的可校準(zhǔn)次數(shù)。“S0C”是充電狀態(tài)。偏差(offset)是加上或減去一個(gè)值(校正項(xiàng))，并且能夠使用一個(gè)或多個(gè)參考表被計(jì)算出或確定，當(dāng)在電池不平衡時(shí)進(jìn)行電壓測(cè)量時(shí)，則偏差值能夠被加上或減去用以校正該值，由此提供估計(jì)。算法能夠利用偏差來(lái)進(jìn)行校正用以加上或減去值來(lái)達(dá)到更精確的確定，比如形成SOC估計(jì)；所述值能夠從參考圖表獲得，所述參考圖表能被運(yùn)行算法的或與能夠運(yùn)行算法的控制器104通信的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)訪問(wèn)，或所述值能夠被預(yù)先確定。
`[0054]圖5的流程圖步驟包括如下內(nèi)容:開(kāi)始⑴；詢(xún)問(wèn)“i是否小于步數(shù)”(3);如果“是”(5)，則基于溫度和電壓加偏差(必要時(shí))生成當(dāng)前S0C(7);詢(xún)問(wèn)“1是否等于零？”(9)；如果“否”(11)，則計(jì)算前一 SOC與當(dāng)前SOC之間的差值(13);詢(xún)問(wèn)“新差值是否大于舊差值？” (15);并且如果“是”(17)，則在“遞增i，生成新偏差”(21)的步驟之前將新差值存儲(chǔ)作為最大δ (delta) (19)。如果新差值不大于舊差值(“否”(23))，則直接地去往21 (如果對(duì)步驟9的答案是“是”(39)，也直接地去往21)。在21之后，重復(fù)步驟3 (i是否小于步數(shù))。流程圖的另一側(cè)對(duì)“i是否小于步數(shù)(3) ”這個(gè)問(wèn)題回答“否”(25)。如果“否”(25)，則詢(xún)問(wèn)“最大S是否大于計(jì)算值(cal)?”(27)。如果“否”(29)，則設(shè)定使用標(biāo)志(31)(“使用數(shù)據(jù)”的輸出)。如果“是”(33)，則設(shè)定不使用標(biāo)志(35)( “不使用數(shù)據(jù)”的輸出)。然后，到達(dá)步驟的結(jié)束(37)。
[0055]圖6是示出用于本文中描述的方法和系統(tǒng)的流程圖的一實(shí)施例的示意圖。該圖示出了本文中描述的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例能夠包括前述控制器104和算法，其中控制器104能夠開(kāi)始算法以便:從所提供的電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)、步長(zhǎng)值(step size)和元素(element)的總數(shù)來(lái)生成電壓的陣列；為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個(gè)電壓計(jì)算SOC ;計(jì)算陣列中的每個(gè)dSOC之間的差值；確定來(lái)自陣列中的最大dSOC ;確定最大dSOC是否高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值；以及在最大dSOC高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“不使用數(shù)據(jù)”，或在最大dSOC不高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。步長(zhǎng)值是指用于SOC確定的陣列點(diǎn)之間的差值，并且能夠是被自動(dòng)地或手動(dòng)地確定和選擇的任何水平，比如0.001伏特?大約0.5伏特之間。關(guān)于元素，迭代的次數(shù)是陣列中的元素的數(shù)量減I。數(shù)個(gè)算法迭代被設(shè)想，比如從大約I?大約10，或大約10?大約20，大約20?大約50或更多。閾值能夠基于計(jì)算的或預(yù)定的數(shù)據(jù)或兩者，并且能夠被自動(dòng)地或經(jīng)由用戶手動(dòng)輸入來(lái)設(shè)定，并且能夠被設(shè)定為應(yīng)對(duì)任何水平的誤差，包括比如1_5%、或5-20%、或20-30%或更多的誤差百分比。閾值還能夠部分地或整體地基于線斜率比如圖3和/或圖4中所示的線斜率的比較。
[0056]圖6中的具體步驟為:開(kāi)始(41);生成陣列(43);計(jì)算SOC(45);計(jì)算dS0C(47)；確定最大S0C(49);與閾值比較(51);輸出(53);結(jié)束(55)。
[0057]本文中描述的系統(tǒng)比如控制器104能夠被利用與計(jì)算機(jī)和基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)合。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，實(shí)施例能夠由以下系統(tǒng)利用:一般而言的數(shù)據(jù)處理或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，和特別而言的數(shù)字計(jì)算機(jī)，其優(yōu)選包括輸入裝置、輸出裝置、處理單元(通常被稱(chēng)為中央處理器(CPU))和存儲(chǔ)器，其能夠?qū)⑦@樣的代碼、程序或算法臨時(shí)地或永久地存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，使得被包含在代碼中的指令基于輸入數(shù)據(jù)被處理單元操作，使得由代碼和處理單元生成的輸出數(shù)據(jù)能夠經(jīng)由輸出裝置被傳送至另一程序或用戶。在一個(gè)形式中，存儲(chǔ)器的含有數(shù)據(jù)的部分(也被稱(chēng)為工作存儲(chǔ)器)被稱(chēng)為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，而存儲(chǔ)器的含有指令的部分(也被稱(chēng)為永久存儲(chǔ)器)被稱(chēng)為只讀存儲(chǔ)器(ROM)。數(shù)據(jù)總線或相關(guān)的線組和相關(guān)聯(lián)的電路形成適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)通信路徑，其能夠互連輸入裝置、輸出裝置、CPU和存儲(chǔ)器以及任何外圍設(shè)備，以便容許系統(tǒng)作為一體化的整體進(jìn)行操作。這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被稱(chēng)為具有馮諾依曼(von Neumann)構(gòu)造(也被稱(chēng)為通用的或存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī))。
[0058]在本文中描述的具體實(shí)施例中，當(dāng)閾值被超過(guò)時(shí)，控制器104或計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)部件能夠經(jīng)由信號(hào)光比如與車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的信號(hào)光將“不使用數(shù)據(jù)”的信號(hào)通信至用戶；信號(hào)也能夠被通信至用以顯示輸出的裝置。
[0059]在本文中描述的具體實(shí)施例中，算法使用隨溫度變化的SOC-OCV查詢(xún)表。
[0060]在本文中描述的具體實(shí)施例中，當(dāng)確定誤差水平和閾值水平時(shí)，算法將舍入誤差納入考量，其中舍入誤差涉及A/D和/或CAN總線。
[0061]在本文中描述的具體實(shí)施例中，方法和系統(tǒng)能夠包括以下中的一個(gè)或多個(gè):作為磷酸鐵鋰電池的至少一個(gè)電池或從大約I?大約10個(gè)電池或從大約10?大約20個(gè)電池的電池組；控制器，其能夠位于車(chē)輛內(nèi)，比如在行李箱中或在客艙中，或在汽車(chē)座椅下；控制器，其位于實(shí)驗(yàn)室中并被聯(lián)接至用于運(yùn)行算法的計(jì)算裝置；從大約0.5伏特?大約0.1伏特、或從大約0.1伏特?大約0.01伏特、或從大約0.01伏特?大約0.001伏特的步長(zhǎng)值；至少一個(gè)傳感器，其能夠是一個(gè)、兩個(gè)、或三個(gè)傳感器或更多；被構(gòu)造成用以測(cè)量在大約I?大約0.1攝氏度之間、或在大約0.1?大約0.01攝氏度之間、或在大約0.01?大約0.001攝氏度之間的溫度差值的傳感器。
[0062]示例
通過(guò)參考以下經(jīng)由例證而不是限制給出的示例將更好地了解本發(fā)明。
[0063]示例 I
如圖5中所示的算法概括了本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例的步驟在以下被示出:(1)算法開(kāi)始。這是函數(shù)的調(diào)用。該調(diào)用發(fā)生在有必要評(píng)價(jià)電壓時(shí)。該電壓能夠被測(cè)量或估計(jì)
(2)。如果步驟的數(shù)量小于校準(zhǔn)(calibration)，則前進(jìn)要不然跳至步驟(7)。步驟(3):使用電壓和測(cè)量到的溫度來(lái)估計(jì)充電狀態(tài)(SOC)。步驟(4):如果這是通過(guò)循環(huán)的第一次，則前進(jìn)至步驟(6)，否則前進(jìn)至步驟(5)。步驟(5):計(jì)算先前計(jì)算的SOC與當(dāng)前計(jì)算的SOC之間的變化。如果該變化是自從算法在步驟I中開(kāi)始后的最大變化，則將該變化存儲(chǔ)為最大變化。步驟(6):遞增步驟的數(shù)量并返回至步驟(2)。步驟(7):—旦所有步驟已經(jīng)被計(jì)算并且SOC的最大變化已經(jīng)被確定后，比較SOC的最大變化與校準(zhǔn)(8);如果該校準(zhǔn)小于SOC的最大變化，則算法輸出，其被使用來(lái)示意電壓測(cè)量或估計(jì)的品質(zhì)被設(shè)定為“不使用數(shù)據(jù)”，否則，輸出被設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。步驟(9):算法結(jié)束。迭代的次數(shù)被推薦為奇數(shù)，且陣列中的電壓的中心值等于來(lái)自步驟I的電壓。
[0064]迭代的一示例被描述為如下:25攝氏度的溫度被傳感到，且將被分析的電壓為3.7V，步驟的數(shù)量為5，并且電壓步長(zhǎng)值(dV)為0.01伏特(該值在具體實(shí)施例中基于S0C=1%中的最大變化被設(shè)定)。具體實(shí)施例的多個(gè)迭代被示出為如下:迭代1:V=3.68V、S0C=50% ;迭代 2:V=3.69V、S0C=50.8%、dS0C=0.8%、最大 dS0C=0.8% ;迭代 3:V=3.7V、S0C=51.5%、dS0C=0.7%、最大 dS0C=0.8% ;迭代 4:V=3.71V、S0C=52.6%、dS0C=l.1%、最大dS0C=l.1% ;迭代 5:V=3.72V、S0C=52.9%、dS0C=0.3%、最大 dS0C=l.1% ;關(guān)于算法輸出(數(shù)據(jù)品質(zhì))，這能夠被設(shè)定為“不使用”，因?yàn)?.1%>1%。
[0065]雖然某些代表實(shí)施例和細(xì)節(jié)已經(jīng)被給出來(lái)達(dá)到示出本發(fā)明的目的，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是:可以在不背離在所附權(quán)利要求書(shū)中限定出的本發(fā)明的范圍的情況下做出各種變 化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)的方法，所述方法包括: 提供至少一個(gè)電池、聯(lián)接至所述電池的至少一個(gè)傳感器和聯(lián)接至所述至少一個(gè)電池的至少一個(gè)控制器； 以所述至少一個(gè)傳感器來(lái)傳感所述至少一個(gè)電池的溫度； 為所述至少一個(gè)電池提供所述電壓測(cè)量或所述開(kāi)路電壓估計(jì)中的至少一個(gè)； 以所述至少一個(gè)控制器開(kāi)始算法，其中所述算法包括: 從所提供的電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)、步長(zhǎng)值和元素的總數(shù)來(lái)生成電壓的陣列； 為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個(gè)電壓計(jì)算充電狀態(tài)(SOC)； 計(jì)算所述陣列中的每個(gè)后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值； 確定來(lái)自所述陣列中的最大dSOC ； 確定所述最大dSOC是否高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值；以及 當(dāng)所述最大dSOC高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“不使用數(shù)據(jù)”，或當(dāng)所述最大dSOC不高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述至少一個(gè)電池是磷酸鐵鋰電池。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述至少一個(gè)電池是電池組。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述至少一個(gè)電池是包括大約I?大約10個(gè)電池的電池組。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其中，所述至少一個(gè)電池是包括大約10?大約20個(gè)電池的電池組。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制器位于車(chē)輛內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制器位于以下至少一者處:汽車(chē)的行李箱中、汽車(chē)的客艙中、或汽車(chē)的座椅下。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制器位于實(shí)驗(yàn)室中，并被聯(lián)接至用于運(yùn)行所述算法的計(jì)算裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步長(zhǎng)值為從大約0.5伏特?大約0.1伏特。
10.一種用于確定電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)是否可用于充電狀態(tài)估計(jì)的系統(tǒng)，包括: 至少一個(gè)電池； 被聯(lián)接至所述電池的至少一個(gè)傳感器；和 被聯(lián)接至所述至少一個(gè)電池的至少一個(gè)控制器，其中所述至少一個(gè)傳感器被構(gòu)造成用以傳感溫度并提供所述至少一個(gè)電池的所述電壓測(cè)量或所述開(kāi)路電壓估計(jì)，并且所述至少一個(gè)控制器被構(gòu)造成用以開(kāi)始算法，以便: 從所提供的電壓測(cè)量或開(kāi)路電壓估計(jì)、步長(zhǎng)值和元素的總數(shù)來(lái)生成電壓的陣列； 為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個(gè)電壓計(jì)算充電狀態(tài)(SOC)； 計(jì)算所述陣列中的每個(gè)后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值； 確定來(lái)自所述陣列中的最大dSOC ； 確定所述最大dSOC是否高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值；以及 當(dāng)所述最大dSOC高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“不使用數(shù)據(jù)”，或當(dāng)所述最大dSOC不高于用于可使用數(shù)據(jù)的閾值時(shí)，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK103869253SQ201310704353
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】K.M.約翰遜, B.B.斯塔溫斯基, B.J.科赫, D.R.弗里施, P.弗羅斯特 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司