专利名称：带选择充电状态加权缩放方法
带选择充电状态加权缩放方法
相关申请的交叉引用本申请要求2010年10月四日提交的名为“Band Select State of Charge Weighted Scaling Method”的第61/408，477号美国临时专利申请的优先权日。技术领域
本发明总体涉及蓄电池堆中充电状态测量，更具体地，涉及用于提高车辆蓄电池堆中充电状态测量的准确性的方法，其建立充电状态带，并且将带特有的缩放因子应用到基于电压的充电状态，以获得更准确的充电状态的整体测量。
背景技术：
在当今的汽车市场电动车和汽油-电混合动力汽车正在迅速普及。电动和混合动力车辆提供了若干可取的特征，诸如减少或消除消费者层级的排放和基于石油的燃料消耗，和潜在地降低了运行成本。电动和混合动力车辆的关键部件是蓄电池堆，可以等于相当大比例的车辆成本。这些车辆中的蓄电池堆通常由多个互连的单格电池组成，它们能够按需传递大量功率。最大化蓄电池堆性能和寿命是电动和混合动力车辆设计和操作中的主要考虑问题。
为了最大化蓄电池堆可持续时间和向车辆的驾驶员提供有用的里程信息，重要的是能够准确地测量电动或混合动力车辆中蓄电池堆的充电状态。估计蓄电池堆的充电状态的一般方法是通过测量横跨蓄电池堆的开路或无负载电压。开路电压测量容易进行，但是不幸的是，可能是容易出错。开路电压的错误可能通过电压传感器本身，通过控制器中的电压感测电路，通过电子硬件、A/D转换器或滤波器因子的大小设置或这些和其他因素的组合引入。恶化电压测量错误的事实在于在蓄电池堆充电状态的一些区域中，实际充电状态对开路电压的小改变十分敏感。换句话说，开路电压测量的小错误将导致蓄电池堆的估计充电状态中大差异。这样可能导致对车辆的剩余蓄电池能量驱动里程的错误估计，并且也可能导致蓄电池堆的过度充电和过度放电。
需要一种蓄电池堆充电状态测量方法，其识别何时开路电压可以用作蓄电池堆充电状态的准确指示，以及何时在估计蓄电池堆充电状态中应该给予其他指示更大权重。这种方法可以通过提高的蓄电池堆寿命和对车辆蓄电池能量驱动里程的更相符描述增加客户满意度。发明内容
根据本发明的教导，公开一种在整体充电状态计算中选择性地使用基于电压的充电状态估计的方法和系统。建立蓄电池堆充电状态区或带，其中，在一些区中，开路电压被认为是充电状态的较好指示，在其他区中，由于对测量误差高敏感性导致开路电压被认为是充电状态的较差指示。在预期基于电压的充电状态为准确的区或带中，基于电压的充电状态估计可以用于缩放或调节基于电流的充电状态估计，因此可以避免基于电流的估计中错误的连续积累。在基于电压的充电状态被认为是容易出错的区或带中，仅使用基于电流的充电状态信息。
根据下面结合附图
的描述和所附权利要求，本发明的另外的特征将变得明显。
本发明还提供了如下方案方案1. 一种计算蓄电池堆的报告充电状态的方法，所述方法包括 定义蓄电池堆的多个充电状态带，其中，充电状态带的每一个相当于一个充电状态范围；测量横跨蓄电池堆的开路电压，蓄电池堆内的温度以及流入或流出蓄电池堆的电流； 基于开路电压和温度估计基于电压的充电状态，并且基于电流估计基于电流的充电状态；确定作为蓄电池堆当前存在的充电状态带的当前充电状态带； 检查可适用性标准以确定基于电压的充电状态缩放是否可适用； 基于当前充电状态带和可适用性标准建立基于电压的充电状态的加权因子；以及基于加权因子、基于电压的充电状态和基于电流的充电状态计算报告充电状态。
方案2.如方案1所述的方法，其中，估计基于电压的充电状态包括根据开路电压和温度的表插值基于电压的充电状态。
方案3.如方案1所述的方法，其中，估计基于电流的充电状态包括通过将与时间步长相乘的电流加到先前充电状态值，递增地计算基于电流的充电状态，其中，对于放电电流，电流是负值。
方案4.如方案1所述的方法，其中，检查可适用性标准以确定基于电压的充电状态缩放是否可适用包括将电流与最小电流阈值进行比较以及将基于电压的充电状态与基于电流的充电状态之间的偏差与最小偏差阈值进行比较。
方案5.如方案1所述的方法，其中，建立基于电压的充电状态的加权因子包括对于开路电压相对于充电状态的变化率较高的充电状态带，使用较高的加权因子。
方案6.如方案1所述的方法，其中，建立基于电压的充电状态的加权因子包括当可适用性标准不满足时将加权因子设置为0。
方案7.如方案1所述的方法，其中，计算报告充电状态包括使用等式
权利要求
1.一种计算蓄电池堆的报告充电状态的方法，所述方法包括定义蓄电池堆的多个充电状态带，其中，充电状态带的每一个相当于一个充电状态范围；测量横跨蓄电池堆的开路电压，蓄电池堆内的温度以及流入或流出蓄电池堆的电流； 基于开路电压和温度估计基于电压的充电状态，并且基于电流估计基于电流的充电状态；确定作为蓄电池堆当前存在的充电状态带的当前充电状态带； 检查可适用性标准以确定基于电压的充电状态缩放是否可适用； 基于当前充电状态带和可适用性标准建立基于电压的充电状态的加权因子；以及基于加权因子、基于电压的充电状态和基于电流的充电状态计算报告充电状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中，估计基于电压的充电状态包括根据开路电压和温度的表插值基于电压的充电状态。
3.如权利要求1所述的方法，其中，估计基于电流的充电状态包括通过将与时间步长相乘的电流加到先前充电状态值，递增地计算基于电流的充电状态，其中，对于放电电流， 电流是负值。
4.如权利要求1所述的方法，其中，检查可适用性标准以确定基于电压的充电状态缩放是否可适用包括将电流与最小电流阈值进行比较以及将基于电压的充电状态与基于电流的充电状态之间的偏差与最小偏差阈值进行比较。
5.如权利要求1所述的方法，其中，建立基于电压的充电状态的加权因子包括对于开路电压相对于充电状态的变化率较高的充电状态带，使用较高的加权因子。
6.如权利要求1所述的方法，其中，建立基于电压的充电状态的加权因子包括当可适用性标准不满足时将加权因子设置为0。
7.如权利要求1所述的方法，其中，计算报告充电状态包括使用等式
8.如权利要求1所述的方法，其中，蓄电池堆向用于驱动车辆的马达提供能量。
9.一种计算由电动马达供能的车辆中的蓄电池堆的报告充电状态的方法，所述方法包括定义蓄电池堆的多个充电状态带，其中，充电状态带的每一个相当于一个充电状态范围；测量横跨蓄电池堆的开路电压，蓄电池堆内的温度以及流入或流出蓄电池堆的电流； 基于开路电压和温度估计基于电压的充电状态，并且基于电流估计基于电流的充电状态；确定作为蓄电池堆当前存在的充电状态带的当前充电状态带； 检查可适用性标准以确定基于电压的充电状态缩放是否可适用，其中，可适用性标准包括将电流与最小电流阈值进行比较以及将基于电压的充电状态与基于电流的充电状态之间的偏差与最小偏差阈值进行比较；基于当前充电状态带和可适用性标准建立基于电压的充电状态的加权因子；以及基于加权因子、基于电压的充电状态和基于电流的充电状态计算报告充电状态。
10. 一种蓄电池堆的能量管理系统，所述能量管理系统包括 电压传感器，用于测量蓄电池堆的开路电压； 温度传感器，用于测量蓄电池堆的温度； 电流传感器，用于测量流入或流出蓄电池堆的电流；以及控制器，与电压传感器、温度传感器和电流传感器进行通信，所述控制器被构造为估计基于电压的充电状态和基于电流的充电状态，确定蓄电池堆当前所在的充电状态带，建立基于电压的充电状态的加权因子，以及计算报告充电状态值。
全文摘要
本发明涉及带选择充电状态加权缩放方法。在整体充电状态计算中选择性地使用基于电压的充电估计的方法和系统。建立蓄电池堆充电状态区或带，其中，在一些区中，开路电压被认为是充电状态的良好指示，在其他区中，由于对测量误差高敏感性导致开路电压被认为是充电状态的较差指示。在基于电压的充电状态被预期为准确的区或带中，基于电压的充电状态估计可以用于缩放或调整基于电流的充电状态估计，因此可以避免基于电流的估计中连续错误积累。在基于电压的充电状态被认为是容易出错的区或带中，仅使用基于电流的充电状态信息。
文档编号G01R31/36GK102540086SQ20111033400
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月29日
发明者A. 塞德 A., 克内坎普 A., J. 科赫 B., 谢菲尔 S. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司