專利名稱：電池充電狀態(tài)估計(jì)方法與電池控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池充電狀態(tài)(SOC)估計(jì)裝置與其方法。
背景技術(shù)：
由于環(huán)保意識(shí)抬頭，電動(dòng)車愈來(lái)愈受消費(fèi)者的矚目。廣義來(lái)說(shuō)，電動(dòng)車包括油電混合車(HEV)、插電式油電混合車(PHEV)及全電動(dòng)車(BEV)。以目前來(lái)說(shuō)，油電混合車多使用鎳氫電池，主因其安全性及可靠性較高，但鎳氫電池有電容量、體積及記憶效應(yīng)等缺點(diǎn)。 而鋰離子電池的重量較輕，所儲(chǔ)能量比卻較高，其自我放電小，又沒(méi)有記憶效應(yīng)，充放電次數(shù)高。故車用鎳氫電池未來(lái)有機(jī)會(huì)被鋰離子電池取代。鋰離子電池能量密度高，因此較不易確保電池的安全性。如果過(guò)度充電的話下，電池溫度上升后，能量將過(guò)剩，于是電解液會(huì)分解而產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致內(nèi)部氣壓上升而產(chǎn)生自燃或破裂的危險(xiǎn)。因此電池充電狀態(tài)(SOC，state of charge)的估計(jì)相當(dāng)重要。目前已知的電池充電狀態(tài)估計(jì)方法已有多種，但是，車用電池管理系統(tǒng)至少需要快速計(jì)算、高準(zhǔn)確性、 技術(shù)復(fù)雜低。以目前來(lái)說(shuō)，似乎尚無(wú)有效方式能滿足電池管理系統(tǒng)需求。故而，需要有一種車用電池的電量估計(jì)方法與裝置，其能符合車用電池管理系統(tǒng)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電池SOC估計(jì)方法與其管理系統(tǒng)，其整合模糊理論、改良式庫(kù)倫檢測(cè)法與開路電壓法，來(lái)提高電池充電狀態(tài)(State-of-Charge，S0C)與電池健康狀態(tài) (State-of-Health, S0H)的估計(jì)準(zhǔn)確性，且其運(yùn)算速度快、技術(shù)復(fù)雜度低、導(dǎo)入商品化泛用性高。根據(jù)本發(fā)明的一示范例，提出一種可充電電池的電池充電狀態(tài)(SOC)估計(jì)方法， 應(yīng)用于一電動(dòng)車的一電池管理系統(tǒng)。該方法包括測(cè)量該可充電電池的一電池參數(shù)；判斷該可充電電池的該電池參數(shù)是否穩(wěn)定；如果該可充電電池的該電池參數(shù)未穩(wěn)定，利用一模糊控制來(lái)估計(jì)該可充電電池的一電池開路電壓，且以該模糊控制將預(yù)先建立的該可充電電池的一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開成一三維函數(shù)關(guān)系；以及計(jì)算出一時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式，并轉(zhuǎn)換成一 SOC 關(guān)系式，將該SOC關(guān)系式代入該模糊控制，以估計(jì)一 SOC估計(jì)值，該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式進(jìn)行一時(shí)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的一示范例，提出一種電池控制單元，用以控制一可充電電池。該電池控制單元應(yīng)用于一電動(dòng)車的一電池管理系統(tǒng)。該電池控制單元包括一接口電路，用以接收該可充電電池的一電池電壓與一電池溫度；一電流測(cè)量電路，用以測(cè)量該可充電電池的一電池電流；以及一處理器，耦接至該接口電路，用以根據(jù)所接收的該可充電電池的該電池電壓、該電池電流與該電池溫度而估計(jì)該可充電電池的一 soc(電池充電狀態(tài))估計(jì)值，如果該處理器判斷該可充電電池的該電池參數(shù)未穩(wěn)定，則該處理器利用一模糊控制來(lái)估計(jì)該可充電電池的一電池開路電壓，且以該模糊控制將預(yù)先建立的該可充電電池的一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開成一三維函數(shù)關(guān)系，以及該處理器計(jì)算出一時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式并轉(zhuǎn)換成一 SOC關(guān)系式，該處理器將該SOC關(guān)系式代入該模糊控制以估計(jì)一 SOC估計(jì)值，該處理器利用該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式進(jìn)行一時(shí)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下


圖1顯示電池管理系統(tǒng)的示意圖。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池控制單元的示意圖。圖3顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理器的軟件架構(gòu)圖。圖4顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的SOC估計(jì)流程。圖5A顯示于電池放電測(cè)試中，不同溫度對(duì)電池電量的關(guān)系圖。圖5B顯示于電池放電測(cè)試中，不同電流負(fù)載對(duì)電池電量的關(guān)系圖。圖6A顯示于負(fù)載放電為IC的情況下的仿真圖。圖6B顯示于不同電池電流負(fù)載放電下的仿真與實(shí)驗(yàn)圖，其顯示一條實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖1C)與4條仿真曲線圖(1C、5C、10C與20C)。圖7顯示電池的一階等效電路。圖8A 圖8C分別顯示在溫度300° K、275° K與255° K下，在不同電量下(0. 2 2. 2)，電池電壓與電池電流的關(guān)系圖。圖9顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的SOC估算流程圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明11:初始狀態(tài)12 電壓、電流與溫度監(jiān)測(cè)13:估計(jì)電池充電狀態(tài)14:估算電池健康狀態(tài)15:電池充放電控制 16:均衡控制17 結(jié)束狀態(tài)200 :BCU10 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20:串行外圍接口 30:多工器40:控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò) 50:串行通信標(biāo)準(zhǔn)60:處理器70:繼電器控制
80:電源測(cè)量單元 90:電流測(cè)量單元210:模塊管理單元 100:電壓測(cè)量單元110:溫度測(cè)量單元 120:旁通電路130 電源電路220 電池模塊221:電池單元31 模糊化32 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模糊規(guī)則庫(kù)33 解模糊化34 時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式35:電池管理系統(tǒng) 36:S0C估計(jì)410 460、910 950 步驟
具體實(shí)施例方式圖1顯示電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)的示意圖。BMS比如但不受限于應(yīng)用于電動(dòng)車上。在本發(fā)明實(shí)施例中，BMS比如以軟件方式實(shí)施之，但本發(fā)明并不受限于此。請(qǐng)參考圖1，由車輛啟動(dòng)前的初始狀態(tài)11，進(jìn)行電池電壓(V)、電流⑴與溫度(T) 的監(jiān)測(cè)12，以估計(jì)電池充電狀態(tài)(State-of-Charge，S0C) 13。接著，根據(jù)SOC 13來(lái)估算電池健康狀態(tài)6tate-of-Health，S0H) 14。依據(jù)S0C13與S0H14，BMS決定電池充放電控制15 與均衡控制16。如此，能使得每個(gè)電池組內(nèi)的各單一電池在允許工作條件下，能充分且安全的被使用，達(dá)到電池管理系統(tǒng)的目的。之后，如果使用者將電動(dòng)車熄火的話，則BMS會(huì)進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)17。在BMS系統(tǒng)架構(gòu)中，SOC估計(jì)與SOH估計(jì)是關(guān)鍵技術(shù)，而SOC又是SOH重要參考依據(jù)。為了減少SOC估計(jì)復(fù)雜度，并能快速計(jì)算，本發(fā)明實(shí)施例利用模糊理論結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例所公開的庫(kù)倫檢測(cè)修正方法，更與開路電壓法(OCV，Open Circuit Voltage)整合，來(lái)提高SOC估計(jì)準(zhǔn)確性。現(xiàn)請(qǐng)參考圖2，其顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池控制單元(BatteryControl Unit, B⑶)的示意圖。圖2的硬件架構(gòu)可用于實(shí)施圖1的BMS。如圖2所示，B⑶200包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog Digital Converter，ADC) 10、串行外圍接口 Gerial Peripheral hterface，SPI)20、多工器(MUX) 30、控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network，CAN) 40、 串行通信標(biāo)準(zhǔn)(RS232)50、處理器60、繼電器控制(relay control) 70、電源測(cè)量單元 (power measurement unit) 80與電流測(cè)量單元90。BCU 200對(duì)電池模塊測(cè)量其內(nèi)部各電池的電池電壓、電池溫度、電池電壓、電池組電壓，電池組電流；并作電量計(jì)算及均衡電壓等保護(hù)功能，和1/0輸出入控制。模塊管理單元(Module Management Unit，MMU) 210包括電壓測(cè)量單元100、溫度測(cè)量單元110、旁通電路120與電源電路(power circuit) 130。在圖2 中，電池模塊220包括6個(gè)電池單元221，但當(dāng)知本發(fā)明并不受限于此。以實(shí)作上，B⑶200 可能必須同時(shí)管理8個(gè)模塊(共48個(gè)電池單元)的信號(hào)，但當(dāng)知本發(fā)明并不受限于此。電壓測(cè)量單元100與溫度測(cè)量單元110分別用于測(cè)量眾多電池單元221的電池電壓與電池溫度。電流測(cè)量單元90則測(cè)量整個(gè)電池模塊220的輸出電池電流，因?yàn)檫@些電池單元221彼此串聯(lián)。旁通電路120受控于多工器30。如果處理器60檢測(cè)出某個(gè)/某些電池單元的電壓異常的話，則處理器60會(huì)輸出控制信號(hào)給多工器30，多工器30會(huì)控制旁通電路120，使得異常電池單元被放電，以維持所有電池單元的電壓能一致。當(dāng)電池模塊220異常時(shí)，電源電路130會(huì)受控于電源測(cè)量單元80而將電池模塊 220的電源關(guān)閉，以保護(hù)電池模塊220。ADC 10用以將由MMU 210所傳來(lái)的電池電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以傳送給處理器60 進(jìn)行SOC估計(jì)。ADC 10可轉(zhuǎn)換電池模塊220內(nèi)的電池電壓。ADC 10比如使用儀器測(cè)量級(jí)精密放大器，以使得電壓測(cè)量誤差在20mV以內(nèi)。比如，假設(shè)電池模塊220有6個(gè)電池單元 221的話，則電壓測(cè)量單元100與ADC 10之間便有6條信號(hào)線，以分別傳送這6個(gè)電池單元的電池電壓。通過(guò)SPI 20，將B⑶200的眾多數(shù)字1/0以同步時(shí)鐘進(jìn)行控制，能大幅縮減B⑶200的PCB電路。由溫度測(cè)量單元110所輸出的電池溫度會(huì)通過(guò)SPI 20而傳送至處理器 60。其方式比如為，在第1個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)，溫度測(cè)量單元110會(huì)取樣第一個(gè)電池單元的溫度并傳送給SPI 20 ；于第2個(gè)取樣時(shí)間點(diǎn)，溫度測(cè)量單元110會(huì)取樣第二個(gè)電池單元的溫度并傳送給SPI20;依此類推。多工器30用以控制旁通電路120。由于B⑶200要處理的測(cè)量信號(hào)數(shù)目眾多，所以，ADC 10搭配多工器30的切換，能以較少的測(cè)量線路對(duì)眾多信號(hào)來(lái)做即時(shí)的處理。通過(guò)CAN 40及RS23250這兩種通信接口，處理器60能提供B⑶200與外界溝通診斷功能。處理器60會(huì)根據(jù)電池電壓、電池電流、電池溫度等信號(hào)來(lái)估計(jì)SOC與SOH值。處理器60估計(jì)SOC值的詳細(xì)做法將于底下描述之。根據(jù)SOC值、電池電壓、電池電流、電池溫度等信號(hào)，處理器60判斷是否啟動(dòng)警示，比如，警示內(nèi)容可指出目前電池的電量不足、或是過(guò)電壓、過(guò)電池等。繼電器控制70會(huì)依據(jù)處理器60所判斷的電池狀態(tài)來(lái)啟動(dòng)或關(guān)閉電池模塊的安全機(jī)制裝置。電源測(cè)量單元80控制電源電路130。如果處理器60判斷出電池模塊220整個(gè)異常的話，則處理器60會(huì)送出控制信號(hào)給電源測(cè)量單元80。電源測(cè)量單元80會(huì)送出控制信號(hào)給電源電路130，電源電路130使得整個(gè)電池模塊220的電源被關(guān)閉，以防止危險(xiǎn)。電流測(cè)量單元90用以測(cè)量電池單元的電流，其數(shù)據(jù)更新速率比如可達(dá)10次/秒。由于電池模塊220采用模塊化設(shè)計(jì)，具有未來(lái)可增減電池?cái)?shù)目的設(shè)計(jì)彈性并且同時(shí)保有維護(hù)的簡(jiǎn)易性和方便的制造性能?，F(xiàn)請(qǐng)參考圖3，其顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理器的軟件架構(gòu)圖。如圖3所示，處理器60接收電流測(cè)量信號(hào)(比如由電流測(cè)量單元90所測(cè)量)、電壓測(cè)量信號(hào)(比如由電壓測(cè)量單元100所測(cè)量)與溫度測(cè)量信號(hào)(比如由溫度測(cè)量單元110所測(cè)量)，以計(jì)算出電池開路電壓關(guān)系式。處理器60內(nèi)的SOC估計(jì)36 (其比如但不受限于以軟件方式實(shí)施)根據(jù)歸屬函數(shù)(Membership Function)而對(duì)所接收的電流信號(hào)、電壓信號(hào)與溫度信號(hào)進(jìn)行模糊化 31 (Fuzzification)，以進(jìn)行前置處理。此外，在本發(fā)明實(shí)施例中，通過(guò)預(yù)先測(cè)量的電池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立基本規(guī)則，在不需要完整實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之下，建構(gòu)模糊規(guī)則庫(kù)(Rule Base)。本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)模糊規(guī)則庫(kù)32與歸屬函數(shù)(其隱含實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的加權(quán)值)，解模糊化33(DefUZZifiCati0n)對(duì)經(jīng)模糊化后的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理。在此，模糊化31、模糊規(guī)則庫(kù)32與解模糊化33可合稱為模糊控制。之后，根據(jù)電池一階電路特性來(lái)計(jì)算出時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式34，并將之轉(zhuǎn)換成SOC關(guān)系式。時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式34可進(jìn)行時(shí)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。如將電池開路電壓值代入至SOC關(guān)系式的話，則可估算當(dāng)下電池電容值，即可估計(jì)出SOC值，其細(xì)節(jié)將于下文描述。所估計(jì)出的SOC 值更可以回饋到電池管理系統(tǒng)(BMS)35，以作為更進(jìn)一步的應(yīng)用。圖4顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的SOC估計(jì)流程。圖5A顯示于電池放電測(cè)試中，不同溫度對(duì)電池電量的關(guān)系圖；圖5B顯示于電池放電測(cè)試中，不同電流負(fù)載對(duì)電池電量的關(guān)系圖。圖6A顯示于負(fù)載放電為IC的情況下的仿真圖。圖6B顯示于不同電池電流負(fù)載放電下的仿真與實(shí)驗(yàn)圖，其顯示一條實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖(IC)與4條仿真曲線圖(1C、5C、10C與20C)。
現(xiàn)請(qǐng)一并參考圖4、圖5A 圖5B與圖6A 圖6B。在本發(fā)明實(shí)施例中，在估算SOC 前，會(huì)事先針對(duì)電池單元進(jìn)行充放電測(cè)試，以建立在不同溫度下的SOC曲線以定義SOC與 OCV轉(zhuǎn)換關(guān)系，如圖5A與圖5B。如步驟410所示，在系統(tǒng)開啟后，進(jìn)行電池電壓(V)、電池電流⑴與電池溫度(T) 的測(cè)量，其比如由圖2的電壓測(cè)量單元、電流測(cè)量單元與溫度測(cè)量單元測(cè)量。接著，在步驟420中，如果在既定時(shí)間t內(nèi)，電流變化與電壓變化為很小的話(IrtatGO I < 0.01且 Vbat(k) —Vbat(k-l))，則執(zhí)行開路電壓估計(jì)方法，以修正soc起始值，如步驟460所示。 Ibat (k)與Vbat (k)分別代表于時(shí)刻k的電池電流與電池電壓。如果電池電流與電池電壓穩(wěn)定時(shí)間沒(méi)超過(guò)t秒，則進(jìn)入步驟430。在實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)上，t比如為但不受限于600秒。在本發(fā)明實(shí)施例中，在電池電流與電池電壓穩(wěn)定時(shí)間沒(méi)超過(guò)t秒的情況下，利用本實(shí)施例所提出的模糊控制與時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式(即改良式庫(kù)倫積分)，能較正確地估計(jì)SOC值。因?yàn)?，在此時(shí)的Vbat將不等于Voc (Voc乃是電池開路電壓)，且此時(shí)的Voc無(wú)法測(cè)量到，只能用估算出ο在步驟430中，利用模糊控制來(lái)估計(jì)電池開路電壓Voc ；且對(duì)于事先建立好的電流、電壓與溫度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(如圖5A與圖5B所示)，以模糊控制來(lái)展開成三維函數(shù)關(guān)系， 來(lái)求得估計(jì)值(電池開路電壓)與輸入變數(shù)(電流、電壓與溫度)關(guān)系。接著，在步驟440 中，利用本發(fā)明所公開的改良式庫(kù)倫檢測(cè)法，結(jié)合一階電池等效電路來(lái)計(jì)算出時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式，并將之轉(zhuǎn)換成SOC關(guān)系式，以建立SOC估算式，SOC的仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6A與圖6B 所示。如此，將所建立的SOC估算式代入模糊控制的結(jié)果，以得到SOC估算值。所估出的SOC估算值可以提供給BMSdtS SOH或安全機(jī)制的判斷依據(jù)，如步驟 450所示。在步驟460中，如果電池電流與電池電壓穩(wěn)定時(shí)間超過(guò)t秒的話，則本發(fā)明實(shí)施例可利用開路電壓檢測(cè)法來(lái)估計(jì)soc。比如，針對(duì)電池單元進(jìn)行充放電測(cè)試，以建立在不同溫度下的SOC曲線以定義SOC與OCV轉(zhuǎn)換關(guān)系，如圖5A與圖5B。在電池電流與電池電壓穩(wěn)定時(shí)間超過(guò)t秒的情況下，則可利用事先建好的SOC曲線(或是查表)來(lái)估算S0C?，F(xiàn)將說(shuō)明本發(fā)明如何估出S0C。圖7顯示電池的一階等效電路。假設(shè)用一階RC電路來(lái)計(jì)算，則電池電壓Vbat可表示如下Vbat = Vc,bat+Vs,bat(1)Vbat為電池電壓；Vabat為電容兩端電壓；Vs,bat為電阻兩端電壓。重新整理(1)式， 加入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(如底下圖8A至圖8C)，轉(zhuǎn)換成Rs,bat與Cbat非線性函數(shù)關(guān)系，如下表示Vc, bat = Vbat (SOEbat) -IbatRs, bat(2)SOEbat為電池能量狀態(tài)；Ibat為電池電流；Rs,bat為電池的等效串聯(lián)阻抗。于等式O)中，將Vc,bat以時(shí)域方程式表示如下-J- \i(t)dt + VCMt(0) = Vbat(SOEbat)-i(t)Rsbat (3)
_ ^bat_Cbat為電池等效電容；Vc,bat(0)為電池初始電壓。電池等效電容Cbat的非線性關(guān)系可以表示如下式
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權(quán)利要求
1.一種可充電電池的電池充電狀態(tài)SOC估計(jì)方法，應(yīng)用于一電動(dòng)車的一電池管理系統(tǒng)，該方法包括測(cè)量該可充電電池的一電池參數(shù)； 判斷該可充電電池的該電池參數(shù)是否穩(wěn)定；如果該可充電電池的該電池參數(shù)未穩(wěn)定，利用一模糊控制來(lái)估計(jì)該可充電電池的一電池開路電壓，且以該模糊控制將預(yù)先建立的該可充電電池的一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開成一三維函數(shù)關(guān)系；以及計(jì)算出一時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式，并轉(zhuǎn)換成一 SOC關(guān)系式，將該SOC關(guān)系式代入該模糊控制， 以估計(jì)一 SOC估計(jì)值，該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式進(jìn)行一時(shí)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如果該可充電電池的該電池參數(shù)已穩(wěn)定，利用一開路電壓法來(lái)評(píng)估該S0C。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，測(cè)量該可充電電池的該電池參數(shù)的該步驟包括 測(cè)量該可充電電池的一電池電壓、一電池電流與一電池溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，判斷該可充電電池的該電池參數(shù)是否穩(wěn)定的該步驟包括在一既定時(shí)間內(nèi)，判斷該可充電電池的該電池電流是否小于一既定值，且判斷該可充電電池的該電池電壓是否已達(dá)穩(wěn)定，以判斷該可充電電池的該電池參數(shù)是否穩(wěn)定。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，該模糊控制包括根據(jù)一歸屬函數(shù)，將該電池電壓、該電池電流與該電池溫度進(jìn)行一模糊化前置處理； 對(duì)預(yù)先建立的該可充電電池的該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立一模糊規(guī)則庫(kù)；以及根據(jù)該模糊規(guī)則庫(kù)與該歸屬函數(shù)，進(jìn)行一解模糊化。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，計(jì)算出該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式的該步驟包括 計(jì)算該可充電電池的一階等效電路；以預(yù)先建立的該可充電電池的該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立該可充電電池的一電容端電壓與一電池能量狀態(tài)的一非線性函數(shù)關(guān)系；以及根據(jù)該非線性函數(shù)關(guān)系，將該可充電電池的該一階等效電路轉(zhuǎn)換為該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，估計(jì)該SOC值的該步驟包括 重新整理該可充電電池的該一階等效電容與該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式；以及計(jì)算出該可充電電池的一等效電容，以決定該可充電電池的一電池開路電壓，其中，該 SOC估計(jì)值為該可充電電池的一目前能量狀態(tài)與一電池額定能量的比值。
8.一種電池控制單元，用以控制一可充電電池，該電池控制單元應(yīng)用于一電動(dòng)車的一電池管理系統(tǒng)，該電池控制單元包括一接口電路，用以接收該可充電電池的一電池電壓與一電池溫度； 一電流測(cè)量電路，用以測(cè)量該可充電電池的一電池電流；以及一處理器，耦接至該接口電路，用以根據(jù)所接收的該可充電電池的該電池電壓、該電池電流與該電池溫度而估計(jì)該可充電電池的一電池充電狀態(tài)SOC估計(jì)值，如果該處理器判斷該可充電電池的該電池參數(shù)未穩(wěn)定，則該處理器利用一模糊控制來(lái)估計(jì)該可充電電池的一電池開路電壓，且以該模糊控制將預(yù)先建立的該可充電電池的一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開成一三維函數(shù)關(guān)系，以及該處理器計(jì)算出一時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式并轉(zhuǎn)換成一 SOC關(guān)系式，該處理器將該SOC 關(guān)系式代入該模糊控制以估計(jì)一 SOC估計(jì)值，該處理器利用該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式進(jìn)行一時(shí)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的電池控制單元，其中，如果該處理器判斷該可充電電池的該電池參數(shù)已穩(wěn)定，則該處理器利用一開路電壓法來(lái)評(píng)估該S0C。
10.如權(quán)利要求8所述的電池控制單元，其中，在一既定時(shí)間內(nèi)，該處理器判斷該可充電電池的該電池電流是否小于一既定值，且判斷該可充電電池的該電池電壓是否已達(dá)穩(wěn)定，以判斷該可充電電池的該電池參數(shù)是否穩(wěn)定。
11.如權(quán)利要求8所述的電池控制單元，其中，該處理器根據(jù)一歸屬函數(shù)，將該電池電壓、該電池電流與該電池溫度進(jìn)行一模糊前置處理；該處理器對(duì)預(yù)先建立的該可充電電池的該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立一模糊規(guī)則庫(kù)；以及根據(jù)該模糊規(guī)則庫(kù)與該歸屬函數(shù)，該處理器進(jìn)行一解模糊化。
12.如權(quán)利要求8所述的電池控制單元，其中， 該處理器計(jì)算該可充電電池的一階等效電路；對(duì)于預(yù)先建立的該可充電電池的該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該處理器建立該可充電電池的一電容端電壓與一電池能量狀態(tài)的一非線性函數(shù)關(guān)系；以及根據(jù)該非線性函數(shù)關(guān)系，該處理器將該可充電電池的該一階等效電路轉(zhuǎn)換為該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式。
13.如權(quán)利要求12所述的電池控制單元，其中，該處理器重新整理該可充電電池的該一階等效電容與該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式；以及該處理器計(jì)算出該可充電電池的一等效電容，以決定該可充電電池的一電池開路電壓，其中，該SOC估計(jì)值為該可充電電池的一目前能量狀態(tài)與一電池額定能量的比值。
全文摘要
一種電池充電狀態(tài)估計(jì)方法與電池控制單元，該電池充電狀態(tài)(SOC)估計(jì)方法包括測(cè)量該可充電電池的一電池參數(shù)；判斷該可充電電池的該電池參數(shù)是否穩(wěn)定；如果該可充電電池的該電池參數(shù)未穩(wěn)定，利用一模糊控制來(lái)估計(jì)該可充電電池的一電池開路電壓，且以該模糊控制將預(yù)先建立的該可充電電池的一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展開成一三維函數(shù)關(guān)系；以及計(jì)算出一時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式，并轉(zhuǎn)換成一SOC關(guān)系式，將該SOC關(guān)系式代入該模糊控制，以估計(jì)一SOC估計(jì)值，該時(shí)域動(dòng)態(tài)方程式進(jìn)行一時(shí)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102487209SQ20101058760
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者吳建勛 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院