专利名称：用于确定车载蓄电池荷电状态的方法
技术领域：
本发明涉及电源技术，特别涉及一种确定车载蓄电池荷电状态的方法。
背景技术：
随着传统石化燃料能源的枯竭，发展混合动力汽车和电动汽车成为业界一种共同的选择。目前制约新型动力汽车推广使用的主要问题包括动力电池的容量以及使用寿命， 在这种情况下，对电池的有效管理就显得愈发重要。电池的管理包括以下三项关键技术快速充电技术、均衡技术和电池剩余电量或荷电状态(SOC)的估算，其中SOC的估算尤为重要，因为唯有准确和可靠地获知电池的S0C， 才能为用户提供合理的电池使用策略。常用的SOC估算方法主要有开路电压法和电流积分法(也称为安时法)。开路电压法的基本思想是首先建立一个反映电池工作时端电压、电流和电动势的关系模型，然后根据测量得到的电压和电流得到相应的电动势以利用电动势与SOC之间的关系曲线确定S0C。该方法的优点是简单易行，但是由于电池存在自恢复效应和“平台”现象而使得估算出来的SOC与实际值有时相差较大。电流积分法将电池视为与外部进行能量交换的“黑箱”，通过对进出电池的电流在时间上的积分来记录电池电量的累计变化量。该方法由于不必考虑电池内部结构以及状态的变化，因此较开路电压法的适应性更强。但是不足之处是SOC初始值常常难以确定而且随着时间推移累计误差将不断增大，从而导致SOC值的计算结果误差变大。此外，在电流积分法计算SOC时需要对充放电系数有一个准确的估算，当电池工作环境变化较大时，充放电系数难以准确、及时地确定，这也会导致最终计算得到SOC结果存在较大的误差。由上可见，迫切需要一种能够准确估算车载电池的SOC值的方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于确定车载蓄电池荷电状态的方法，其可以在不耗费大量资源的前提下提高荷电状态的估算精度。上述目的可以由下述技术方案实现。一种用于确定车载蓄电池荷电状态的方法，包括下列步骤输入蓄电池的工作电压、工作电流和工作温度；计算所述工作电压在所述蓄电池的标准工作电流下的工作电压修正值；利用各自的隶属函数确定所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值；利用模糊推理规则，根据所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值确定所述蓄电池的荷电状态的模糊值；以及利用反模糊算法，根据所述蓄电池的荷电状态的模糊值计算所述蓄电池的荷电状态。上述目的还可以由下述技术方案实现
一种用于确定车载蓄电池荷电状态的方法，包括下列步骤输入蓄电池的工作电压、工作电流和工作温度；如果汽车处于静止状态超过一个预设的时间并且所述蓄电池的工作电流小于一个预设的电流值时，则根据下式计算所述蓄电池的荷电状态SOC SOC = Jl1X [Uj+I X (R0-Rr) ] + η 2其中其中U1为所述蓄电池的工作电压，I为蓄电池的工作电流，Rtl为蓄电池在电流 I为零或接近于零时的欧姆内阻，艮为蓄电池在电流I为零或接近于零时的极化内阻，H1 和、为常数；如果汽车处于运行状态或所述蓄电池的工作电流大于或等于所述预设的电流值， 则根据下列方式计算所述蓄电池的荷电状态计算所述工作电压在所述蓄电池的标准工作电流下的工作电压修正值；利用各自的隶属函数确定所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值；利用模糊推理规则，根据所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值确定所述蓄电池的荷电状态的模糊值；以及利用反模糊算法，根据所述蓄电池的荷电状态的模糊值计算所述蓄电池的荷电状态。优选地，在上述方法中，按照下式计算所述工作电压在所述蓄电池的标准工作电流下的工作电压修正值U1J:Uljm = U^(I-I0) X λ (I)其中，U1为所述工作电流I下的所述工作电压，U1,m为所述工作电压U1的修正值， I为所述工作电流，Itl为所述标准工作电流，λ (I)为随所述工作电流变化的数值。优选地，在上述方法中，所述标准工作电流为下列中的一种所述蓄电池的各种工作状况下的工作电流的算术平均值；所述蓄电池的各种工作状态下的工作电流按照其对应的工作状态出现概率的加权平均值；所述蓄电池的工作电流在一段时间内的平均值。优选地，在上述方法中，所述λ (I)通过蓄电池在相同温度下不同工作电流的放电曲线获得。优选地，在上述方法中，所述各自的隶属函数为三角形隶属函数、梯形隶属函数和高斯型隶属函数中的一种，所述反模糊化算法为最小最大法、最大最大法、重心法、二等分法和中间最大值法中的一种。按照本发明的实施例，通过在SOC估算时引入模糊逻辑，可以充分利用实验曲线和经验数据，从而提高结果的准确性。此外，在本发明的实施例中，电池的工作电压被换算成为在标准工作电流下的修正值，从而巧妙地将电流变量与电压变量归结在一起，简化了模糊逻辑推理的规则。从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚。
图1为蓄电池的一个物理模型的示意图。图2为按照本发明一个实施例的SOC计算方法的流程图。图3、4和5分别为图2所示实施例中的蓄电池工作电压修正值、工作温度和SOC 状态的隶属函数示意图。图6为按照本发明另一个实施例的SOC计算方法的流程图。
具体实施例方式下面将根据表示本发明实施方式的附图具体说明本发明。在本说明书中，“连接”一词应当理解为在两个单元之间直接传送能量或信号，或者经一个或多个第三单元间接传送能量或信号，而且这里所称的信号包括但不限于以电、 光和磁的形式存在的信号。就电量的角度而言，蓄电池的荷电状态SOC可以定义如下
权利要求
1.一种用于确定车载蓄电池荷电状态的方法，其特征在于，包括下列步骤 输入蓄电池的工作电压、工作电流和工作温度；计算所述工作电压在所述蓄电池的标准工作电流下的工作电压修正值； 利用各自的隶属函数确定所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值； 利用模糊推理规则，根据所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值确定所述蓄电池的荷电状态的模糊值；以及利用反模糊算法，根据所述蓄电池的荷电状态的模糊值计算所述蓄电池的荷电状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中，按照下式计算所述工作电压在所述蓄电池的标准工作电流下的工作电压修正值Ulim U1^ = U^(I-I0)X λ (I)其中，U1为所述工作电流I下的所述工作电压，Uliffl为所述工作电压U1的修正值，I为所述工作电流，Itl为所述标准工作电流，λ (I)为随所述工作电流变化的数值。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述标准工作电流为下列中的一种 所述蓄电池的各种工作状况下的工作电流的算术平均值；所述蓄电池的各种工作状态下的工作电流按照其对应的工作状态出现概率的加权平均值；所述蓄电池的工作电流在一段时间内的平均值。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述λ⑴通过蓄电池在相同温度下不同工作电流的放电曲线获得。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述各自的隶属函数为三角形隶属函数、梯形隶属函数和高斯型隶属函数中的一种，所述反模糊化算法为最小最大法、最大最大法、重心法、 二等分法和中间最大值法中的一种。
6.一种用于确定车载蓄电池荷电状态的方法，其特征在于，包括下列步骤 输入蓄电池的工作电压、工作电流和工作温度；如果汽车处于静止状态超过一个预设的时间并且所述蓄电池的工作电流小于一个预设的电流值时，则根据下式计算所述蓄电池的荷电状态SOC SOC = II1X [Uj+I X (R0-Rr) ]+ n2其中其中U1为所述蓄电池的工作电压，I为蓄电池的工作电流，Rtl为蓄电池在电流I 为零或接近于零时的欧姆内阻，Rr为蓄电池在电流I为零或接近于零时的极化内阻，H1和 、为常数；如果汽车处于运行状态或所述蓄电池的工作电流大于或等于所述预设的电流值，则根据下列方式计算所述蓄电池的荷电状态计算所述工作电压在所述蓄电池的标准工作电流下的工作电压修正值； 利用各自的隶属函数确定所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值； 利用模糊推理规则，根据所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值确定所述蓄电池的荷电状态的模糊值；以及利用反模糊算法，根据所述蓄电池的荷电状态的模糊值计算所述蓄电池的荷电状态。
7.如权利要求6所述的方法，其中，按照下式计算所述工作电压在所述蓄电池的标准工作电流下的工作电压修正值Ulim U1^ = U^(I-I0)X λ (I)其中，U1为所述工作电流I下的所述工作电压，Uliffl为所述工作电压U1的修正值，I为所述工作电流，Itl为所述标准工作电流，λ (I)为随所述工作电流变化的数值。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述标准工作电流为下列中的一种 所述蓄电池的各种工作状况下的工作电流的算术平均值；所述蓄电池的各种工作状态下的工作电流按照其对应的工作状态出现概率的加权平均值；所述蓄电池的工作电流在一段时间内的平均值。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述λ⑴通过蓄电池在相同温度下不同工作电流的放电曲线获得。
10.如权利要求7所述的方法，其中，所述各自的隶属函数为三角形隶属函数、梯形隶属函数和高斯型隶属函数中的一种，所述反模糊化算法为最小最大法、最大最大法、重心法、二等分法和中间最大值法中的一种。
全文摘要
本发明涉及电源技术，特别涉及一种确定车载蓄电池荷电状态的方法。按照本发明，用于确定车载蓄电池荷电状态的方法包括下列步骤输入蓄电池的工作电压、工作电流和工作温度；计算所述工作电压在所述蓄电池的标准工作电流下的工作电压修正值；利用各自的隶属函数确定所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值；利用模糊推理规则，根据所述工作电压修正值和所述工作温度的模糊值确定所述蓄电池的荷电状态的模糊值；以及利用反模糊算法，根据所述蓄电池的荷电状态的模糊值计算所述蓄电池的荷电状态。按照本发明的实施例，通过在SOC估算时引入模糊逻辑，可以充分利用实验曲线和经验数据，从而提高结果的准确性。
文档编号G01R31/36GK102540081SQ20101062061
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者张崇生, 李军, 邓恒, 郝飞 申请人:上海汽车集团股份有限公司