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用于確定電壓測量是否可用于充電狀態(tài)估計的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于確定電壓測量是否可用于充電狀態(tài)估計的方法和系統(tǒng)。用于改進電池充電狀態(tài)準確性、充電終止一致性、電容估計和能量輸送一致性的系統(tǒng)和方法。更具體地，本文中的實施例詳述了這樣的系統(tǒng)和方法，其使用一種算法來在圍繞當(dāng)前電壓測量或估計的區(qū)域中在給定溫度處為給定電壓變化(dSOC/dV)計算充電狀態(tài)的變化，并設(shè)定指示測量由于潛在的誤差而何時不應(yīng)該被使用的信號。
【專利說明】用于確定電壓測量是否可用于充電狀態(tài)估計的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于改進電池充電狀態(tài)準確性、充電終止一致性、電容估計(estimation)和能量輸送一致性的系統(tǒng)和方法。更具體地，本文中的實施例詳述了一種算法，來在圍繞當(dāng)前電壓測量或估計的區(qū)域中在給定溫度處為給定電壓變化(dSOC/dV)計算充電狀態(tài)的變化，并設(shè)定指示測量由于潛在的誤差而何時不應(yīng)該被使用的信號。
【背景技術(shù)】
[0002]了解電池的充電狀態(tài)對于指示電池在有必要被再充電或更換之前還將繼續(xù)工作多久來說是必需的。作為與車輛繼續(xù)前進有關(guān)的技術(shù)，理解并監(jiān)測電池壽命的重要性變得越來越重要。
[0003]電池電量能夠通過數(shù)種方法得到測量，比如以化學(xué)方法，通過與放電有關(guān)的測量和曲線繪制，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S0C)，來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)于開路電壓(OCV)估計被繪制成圖，所述開路電壓估計是平衡時的電壓，因此電流等于零。然而，對于該方法而言，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)動力學(xué)以及溫度，尤其是在讀數(shù)被讀取時電池并未真正停止工作的情況下。因此，這種方法通常通過以下方法來被做得更精確:以與電池電流成比例的校正項來補償電壓讀數(shù)，并使用電池的開路電壓估計對溫度的查詢/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估計的小變化來說就具有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)庫分辨率是SOC不精確的一些潛在原因。在本領(lǐng)域中存在對以下這樣的系統(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SOC可能包含大誤差從而不應(yīng)該被使用的認識。
[0006]現(xiàn)有系統(tǒng)極度地復(fù)雜，從而本領(lǐng)域中存在增加簡單性、效率和降低誤差的需求。本文中描述的具體實施例導(dǎo)致對SOC準確性、充電終止一致性、電容估計和能量輸送一致性的改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實施例提供來用于確定電壓測量或開路電壓估計是否可用于充電狀態(tài)估計。該方法包括:提供至少一個電池、聯(lián)接至所述電池的至少一個傳感器和聯(lián)接至所述至少一個電池的至少一個控制器。該方法附加地包括:以所述至少一個傳感器來傳感所述至少一個電池的溫度；為所述至少一個電池提供所述電壓測量或所述開路電壓估計中的至少一個；以及以所述至少一個控制器開始算法。所述算法的具體實施例涉及:從所提供的電壓測量或開路電壓估計、步長值和元素的總數(shù)來生成電壓的陣列；以及為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個電壓計算充電狀態(tài)(SOC);和計算所述陣列中的每個后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值。所述算法的具體實施例還包括:確定來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，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，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量或開路電壓估計是否可用于充電狀態(tài)估計的新穎系統(tǒng)的實施例，其包括:至少一個電池；被聯(lián)接至所述電池的至少一個傳感器；和被聯(lián)接至所述至少一個電池的至少一個控制器。在具體實施例中，所述至少一個傳感器被構(gòu)造成用以傳感溫度并提供所述至少一個電池的所述電壓測量或所述開路電壓估計，并且所述至少一個控制器被構(gòu)造成用以開始算法。更具體地，在多個不同實施例中，所述控制器被構(gòu)造成用以開始算法，以便從所提供的電壓測量或開路電壓估計、步長值和元素的總數(shù)來生成電壓的陣列。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電壓計算充電狀態(tài)(SOC);計算所述陣列中的每個后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值；以及確定來自所述陣列中的最大dSOC。這允許所述算法來: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，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，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量或開路電壓估計是否可用于充電狀態(tài)估計的方法，所述方法包括:
提供至少一個電池、聯(lián)接至所述電池的至少一個傳感器和聯(lián)接至所述至少一個電池的至少一個控制器；
以所述至少一個傳感器來傳感所述至少一個電池的溫度；
為所述至少一個電池提供所述電壓測量或所述開路電壓估計中的至少一個；
以所述至少一個控制器開始算法，其中所述算法包括:
從所提供的電壓測量或開路電壓估計、步長值和元素的總數(shù)來生成電壓的陣列；
為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個電壓計算充電狀態(tài)(SOC)；
計算所述陣列中的每個后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值；
確定來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，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，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,所述至少一個電池是包括大約I?大約10個電池的電池組。
[0013]5.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個電池是包括大約10?大約20個電池的電池組。
[0014]6.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個控制器位于車輛內(nèi)。
[0015]7.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個控制器位于以下至少一者處:汽車的行李箱中、汽車的客艙中、或汽車的座椅下。[0016]8.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個控制器位于實驗室中，并被聯(lián)接至用于運行所述算法的計算裝置。
[0017]9.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述步長值為從大約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，所述至少一個傳感器是至少兩個傳感器。
[0021]13.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個傳感器是至少三個傳感器。
[0022]14.如技術(shù)方案I所述的方法，其中，所述至少一個傳感器被構(gòu)造成用以測量在大約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，所述至少一個傳感器被構(gòu)造成用以測量在大約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，所述至少一個傳感器被構(gòu)造成用以測量在大約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量或開路電壓估計是否可用于充電狀態(tài)估計的系統(tǒng)，包括:
至少一個電池；
被聯(lián)接至所述電池的至少一個傳感器；和
被聯(lián)接至所述至少一個電池的至少一個控制器，其中所述至少一個傳感器被構(gòu)造成用以傳感溫度并提供所述至少一個電池的所述電壓測量或所述開路電壓估計，并且所述至少一個控制器被構(gòu)造成用以開始算法，以便:
從所提供的電壓測量或開路電壓估計、步長值和元素的總數(shù)來生成電壓的陣列；
為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個電壓計算充電狀態(tài)(SOC)；
計算所述陣列中的每個后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值；
確定來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，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，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，所述至少一個電池是具有從大約I?大約10個電池的電池組。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是包括電池組和控制器比如位于車輛內(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SOC百分比的示意圖。
[0031]圖3是用于一個步長值的斜率的變動的示意圖。[0032]圖4是隨溫度的用于給定步長值的斜率的變動的示意圖。
[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。
【具體實施方式】
[0035]現(xiàn)在將描述本公開的具體實施例。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施例。相反，這些實施例被提供來使得本公開將是充分和完全的，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)語用詞只是用于描述特定實施例，并不旨在限制本發(fā)明。如說明書和所附權(quán)利要求書中所使用的，“一”、“一個”、“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，如說明書和權(quán)利要求書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“大約”修改過，其旨在表示達到所指示值的±10%。此外，說明書和權(quán)利要求書中對任何范圍的公開應(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。除非另有指明，說明書和權(quán)利要求書中給出的數(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“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路電壓估計。當(dāng)單元或組處于平衡時，OCV等于測量電壓。
[0040]如本文中所使用的，術(shù)語“信號”是指布爾值(Boolean value)或其它標(biāo)識(desi gnat ion),被使用在本文的某些實施例中用以標(biāo)明是否應(yīng)該使用開路電壓估計。
[0041]如本文中所使用的，術(shù)語“計算裝置”是指計算機或可執(zhí)行算法的其它裝置。
[0042]在具體實施例中，新算法(見圖5和示例I)測試在接近測量的電壓處和在相同溫度處的SOC-OCV曲線，用以確定這些點之間的SOC的差異。SOC的小差異指示由測量引入的誤差可能很小從而應(yīng)該被信任。
[0043]在本發(fā)明的具體實施例中，電池的當(dāng)前溫度經(jīng)由一個或多個傳感器測試，所述一個或多個傳感器也聯(lián)接至控制器，以便在系統(tǒng)的部分之間傳達信息。通過在電池的當(dāng)前溫度處進行測試，新算法可形成處于比以當(dāng)前方法可能進行的更高的分辨率的使用/不使用信號。
[0044]圖1示出了包括位于車輛內(nèi)的電池組和控制器104的系統(tǒng)。根據(jù)一示例性實施例，車輛100被示出。電池組102包括模塊230，其提供累積電動力來推動車輛100。模塊230中的每個包含多個電池單元232。類似地，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力。
[0045]車輛100還被示出為包括被連接至電池組102的多個傳感器。電壓傳感器202測量電池組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可以是單個溫度傳感器，而電壓傳感器202和電流傳感器204可以是測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，而不偏離本公開的原理或教導(dǎo)。
[0046]控制器104可包括接口 218、存儲器220、處理器219、車輛控制模塊、電池控制模塊224和一個或多個接口(216、218)。在一些實施例中，車輛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接收來自控制器104的控制命令而在電池組102上進行單元平衡。在另一些實施例中，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)接至存儲器220和接口 216、218的一個或多個處理器(例如，微處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列或類似物)。存儲器220可以是能夠存儲機器可執(zhí)行指令的任何形式的存儲器，所述機器可執(zhí)行指令在被處理器519執(zhí)行時實施本文所公開的功能中的一個或多個。例如，存儲器520可以是RAM、ROM、快閃存儲器、硬盤驅(qū)動器、EEPROM、CD-ROM、DVD、其它形式的非短暫性存儲裝置或不同存儲裝置的任意組合。在一些實施例中，存儲器220包括車輛控制模塊222，其提供對車輛100的一個或多個部件的控制。例如，車輛控制模塊222可以提供對車輛100的發(fā)動機的控制，或經(jīng)由接口 218將狀態(tài)條件信息(例如，車輛100處于低燃料，車輛100基于電池組102的當(dāng)前SOC具有估計的英里數(shù)來行進、等等)提供至車輛100的內(nèi)部中的一個或多個顯示裝置。在一些實施例中，車輛控制模塊222還可以經(jīng)由接口 218與其它處理電路(例如，發(fā)動機控制單元、機載診斷系統(tǒng)、或類似物)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、或類似物)通信。
[0048]在具體實施例中，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還可位于實驗室中，所述實驗室在本文中被使用來指代被利用來測試裝備或進行其它研究或進行制造之處的建筑物或場所。如本文中所描述的用于SOC估計的電壓測量的“使用數(shù)據(jù)”或“不使用數(shù)據(jù)”的信號可被自動地顯示在汽車儀表盤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SOC百分比的示意圖。如可清楚地看見的，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很好地相關(guān)，而在線平坦(斜率幾乎為零)時很差地相關(guān)。例如，當(dāng)電壓變化從大約377伏特至大約375伏特時，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，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量將不是用以計算充電狀態(tài)變化的精確方式。本文中描述的實施例提供何時應(yīng)該使用這種數(shù)據(jù)且何時不應(yīng)該使用它的確定。
[0050]圖3是用于一個步長值的斜率的變動的示意圖。該圖示出了:當(dāng)SOC百分比掉落從100至O時，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，給定電壓測量值或電壓變化的測量將冒對SOC變化的差估計的風(fēng)險，因為SOC在該電壓點周圍變化如此之快。因此，本文中描述的實施例通過應(yīng)對斜率變化，并且通過使用高于和低于使用電壓步長的測量值的電壓來估計S0C，來應(yīng)對該可變性。
[0051]圖4是隨溫度的用于給定步長值的斜率的變動的示意圖。與示出I個步長值的圖3同樣地，該圖示出了多個步長值，從90~100%(不同于圖3，其示出了 O~100%)。圖4示出了多于一個的步長值，并指示隨測量的溫度顯著性。圖4示出了:溫度必須被密切地應(yīng)對，用以確定精確的測量。在所公開的方法中，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價為等同，導(dǎo)致拒絕在較高溫度處具有低誤差的充電狀態(tài)估計。
[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)的算法的一實施例的示意圖。當(dāng)需要確定電池充電時，算法運行，其有時能夠被自動地確定或被預(yù)編程到控制器104或相關(guān)聯(lián)的計算機或計算機系統(tǒng)中，或能夠被手動地開始。在提供的算法的圖表中，“i”是迭代次數(shù)?！安綌?shù)(NumSt印)”是將進行的迭代的可校準次數(shù)?！癝0C”是充電狀態(tài)。偏差(offset)是加上或減去一個值(校正項)，并且能夠使用一個或多個參考表被計算出或確定，當(dāng)在電池不平衡時進行電壓測量時，則偏差值能夠被加上或減去用以校正該值，由此提供估計。算法能夠利用偏差來進行校正用以加上或減去值來達到更精確的確定，比如形成SOC估計；所述值能夠從參考圖表獲得，所述參考圖表能被運行算法的或與能夠運行算法的控制器104通信的一個或多個計算機訪問，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:開始⑴；詢問“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)生成當(dāng)前S0C(7);詢問“1是否等于零？”(9)；如果“否”(11)，則計算前一 SOC與當(dāng)前SOC之間的差值(13);詢問“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“i是否小于步數(shù)(3) ”這個問題回答“否”(25)。如果“否”(25)，則詢問“最大S是否大于計算值(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)的實施例能夠包括前述控制器104和算法，其中控制器104能夠開始算法以便:從所提供的電壓測量或開路電壓估計、步長值(step size)和元素(element)的總數(shù)來生成電壓的陣列；為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個電壓計算SOC ;計算陣列中的每個dSOC之間的差值；確定來自陣列中的最大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，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，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。步長值是指用于SOC確定的陣列點之間的差值，并且能夠是被自動地或手動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。閾值能夠基于計算的或預(yù)定的數(shù)據(jù)或兩者，并且能夠被自動地或經(jīng)由用戶手動輸入來設(shè)定，并且能夠被設(shè)定為應(yīng)對任何水平的誤差，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:開始(41);生成陣列(43);計算SOC(45);計算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能夠被利用與計算機和基于計算機的系統(tǒng)結(jié)合。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，實施例能夠由以下系統(tǒng)利用:一般而言的數(shù)據(jù)處理或計算機系統(tǒng)，和特別而言的數(shù)字計算機，其優(yōu)選包括輸入裝置、輸出裝置、處理單元(通常被稱為中央處理器(CPU))和存儲器，其能夠?qū)⑦@樣的代碼、程序或算法臨時地或永久地存儲在計算機的存儲器中，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。在一個形式中，存儲器的含有數(shù)據(jù)的部分(也被稱為工作存儲器)被稱為隨機存取存儲器(RAM)，而存儲器的含有指令的部分(也被稱為永久存儲器)被稱為只讀存儲器(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行操作。這種計算機系統(tǒng)被稱為具有馮諾依曼(von Neumann)構(gòu)造(也被稱為通用的或存儲程序的計算機)。
[0058]在本文中描述的具體實施例中，當(dāng)閾值被超過時，控制器104或計算機或計算機部件能夠經(jīng)由信號光比如與車輛相關(guān)聯(lián)的信號光將“不使用數(shù)據(jù)”的信號通信至用戶；信號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施例中，算法使用隨溫度變化的SOC-OCV查詢表。
[0060]在本文中描述的具體實施例中，當(dāng)確定誤差水平和閾值水平時，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施例中，方法和系統(tǒng)能夠包括以下中的一個或多個:作為磷酸鐵鋰電池的至少一個電池或從大約I?大約10個電池或從大約10?大約20個電池的電池組；控制器，其能夠位于車輛內(nèi)，比如在行李箱中或在客艙中，或在汽車座椅下；控制器，其位于實驗室中并被聯(lián)接至用于運行算法的計算裝置；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伏特的步長值；至少一個傳感器，其能夠是一個、兩個、或三個傳感器或更多；被構(gòu)造成用以測量在大約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)明的具體實施例。實施例的步驟在以下被示出:(1)算法開始。這是函數(shù)的調(diào)用。該調(diào)用發(fā)生在有必要評價電壓時。該電壓能夠被測量或估計
(2)。如果步驟的數(shù)量小于校準(calibration)，則前進要不然跳至步驟(7)。步驟(3):使用電壓和測量到的溫度來估計充電狀態(tài)(SOC)。步驟(4):如果這是通過循環(huán)的第一次，則前進至步驟(6)，否則前進至步驟(5)。步驟(5):計算先前計算的SOC與當(dāng)前計算的SOC之間的變化。如果該變化是自從算法在步驟I中開始后的最大變化，則將該變化存儲為最大變化。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(8);如果該校準小于SOC的最大變化，則算法輸出，其被使用來示意電壓測量或估計的品質(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，并且電壓步長值(dV)為0.01伏特(該值在具體實施例中基于S0C=1%中的最大變化被設(shè)定)。具體實施例的多個迭代被示出為如下: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”，因為1.1%>1%。
[0065]雖然某些代表實施例和細節(jié)已經(jīng)被給出來達到示出本發(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量或開路電壓估計是否可用于充電狀態(tài)估計的方法，所述方法包括: 提供至少一個電池、聯(lián)接至所述電池的至少一個傳感器和聯(lián)接至所述至少一個電池的至少一個控制器； 以所述至少一個傳感器來傳感所述至少一個電池的溫度； 為所述至少一個電池提供所述電壓測量或所述開路電壓估計中的至少一個； 以所述至少一個控制器開始算法，其中所述算法包括: 從所提供的電壓測量或開路電壓估計、步長值和元素的總數(shù)來生成電壓的陣列； 為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個電壓計算充電狀態(tài)(SOC)； 計算所述陣列中的每個后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值； 確定來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，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，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,所述至少一個電池是包括大約I?大約10個電池的電池組。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其中，所述至少一個電池是包括大約10?大約20個電池的電池組。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個控制器位于車輛內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個控制器位于以下至少一者處:汽車的行李箱中、汽車的客艙中、或汽車的座椅下。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一個控制器位于實驗室中，并被聯(lián)接至用于運行所述算法的計算裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步長值為從大約0.5伏特?大約0.1伏特。
10.一種用于確定電壓測量或開路電壓估計是否可用于充電狀態(tài)估計的系統(tǒng)，包括: 至少一個電池； 被聯(lián)接至所述電池的至少一個傳感器；和 被聯(lián)接至所述至少一個電池的至少一個控制器，其中所述至少一個傳感器被構(gòu)造成用以傳感溫度并提供所述至少一個電池的所述電壓測量或所述開路電壓估計，并且所述至少一個控制器被構(gòu)造成用以開始算法，以便: 從所提供的電壓測量或開路電壓估計、步長值和元素的總數(shù)來生成電壓的陣列； 為被給定所傳感到的溫度的所述陣列中的每個電壓計算充電狀態(tài)(SOC)； 計算所述陣列中的每個后續(xù)充電狀態(tài)(dSOC)之間的差值； 確定來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，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，將輸出設(shè)定為“使用數(shù)據(jù)”。
【文檔編號】G01R31/36GK103869253SQ201310704353
【公開日】2014年6月18日 申請日期: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 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司