[发明专利]用于估算电池充电状态的系统和方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种估算电池组系统充电状态的方法及装置，特别涉及一种使用支撑向量机来估算电池组系统的充电状态。

背景技术

过去的电池系统，尤指那些需要长时间使用的电池系统，尽可能地在使用电池时不会耗损其寿命，举例来说，如混合电动车(HEV，Hybrid Electric Vehicles)、电池电动车(BEV，Battery Electric Vehicles)、笔记本计算机的电池、可携式工具的电池组等，这些需要那些快速改变的参数(例如SOC)的信息，以估算目前还有多少可用于继续工作的电池能量等。进一步，希望确定缓慢改变的参数的信息(如：总容量)，以维持先前计算的电池组寿命的精确度，延长其有效服务时间，以及帮助测定电池组的健康状态(SOH，state-of-health)。

已经有一些方法可估算电池状态，一般来说会考虑估算三种数量：SOC(快速变化量)、功率衰减量(power-fade)及容量衰减量(capacity-fade)(后两者均为随时间缓慢变化)。如果已知目前与最初的电池组的电阻，则可计算出功率衰减量；以及如果已知目前与最初的电池组总容量，则可计算出容量衰减量。上述为其中一种方法，也有其他方法。功率衰减量与容量衰减量通常一起用来说明健康状态(SOH)。可从这些变量的值获得一些其他的信息，如在某个特定时间电池组可用的最大功率。某些应用可能也需要其他的状态成员或参数，一般会个别设计算法以计算这些成员或参数。

充电状态是一个值，一般以百分比来表示，其表示目前可用以工作的电池容量的分数。有许多不同的方法可用以估算充电状态：放电测试、计算安培小时(库伦计算)、测量电解质、测量开路电压、线性与非线性电路建模、阻抗光谱、测量内部电阻、电压骤降特性(coupde fouet)、及一些卡曼(Kalman)滤波方式。放电测试必须将电池的电全部放掉以测定SOC。在执行放电测试时会中断系统功能，而且会花很久的时间，因此，对许多应用而言，放电测试并不实用。计算安培小时(计算库伦)是种“开环”的方法，由于累积测量误差，其精确度会随着时间而逐渐降低。只有气孔式铅酸电池可利用测量电解质，因此，在应用上有条件限制。测量开路电压仅在以下情况才可执行，即，在未使用该电池一段时间之后，对于该电池可忽略磁滞效应且没有在动态设定下使用该电池。线性与非线性建模方法无法直接获得SOC；充电状态须由已计算出的值来做推断。阻抗光谱需要测量，不是一般的应用都可使用。测量内部电阻与测量误差息息相关，且需要不是一般应用都可使用的测量。电压骤降特性仅对铅酸电池有用。未把SOC当作是滤波器状态的卡曼滤波方式没有直接获得估算的误差边界。然而，卡曼滤波方式一般来说具有高计算复杂度。因此，卡曼滤波方式需要32位处理器，这会增加执行成本。

因此，需要卡曼滤波方式的一种较便宜的替代方式，其可以以较低的成本精确估算充电状态。此外，需要一种方法，其不需要侵入性的测量、不需要中断系统功能或不会浪费能量，就能够便宜、精确地估算充电状态。

发明内容

此处公开了一个或多个示例性实施例，其涉及一种用于估算电化学电池的充电状态的方法及装置。举例来说，尤指估算电池的充电状态值。

本发明的示例性实施例包括一种调整(train)向量支撑机以测定电化学电池系统目前的充电状态的方法。此方法包括选择调整数据、预先处理调整数据、找出向量支撑机的最佳参数，以及测定支撑向量。

本发明的另一实施例包括一种方法，通过使用已经过调整的向量支撑机，估算电化学电池目前的充电状态。此方法包括预先处理测试数据(test data)，并且使用测试数据来测试最优化的向量支撑机。

本发明的另一实施例包括一种方法，用以估算电化学电池系统目前的充电状态。此方法包括调整向量支撑机以估算充电状态，测试向量支撑机，以及使用该向量支撑机来计算电化学电池目前的充电状态。

本发明的另一实施例包括对电化学电池系统的充电状态进行估算的装置。此装置包括感应元件及已调整过的元件。感应元件被配置为测量电化学电池的参数。已调整过的元件被配置为估算电化学电池的充电状态。已调整过的元件与感应元件电子通信。已调整过的元件是向量支撑机。

有益效果

从下述的说明与所附的图示将可清楚了解本发明上述及其他所有物件、特性与优点。其中，相同的数字表示相同的部件。

附图说明

从以下的说明、附加的申请专利范围及图示说明，将较能清楚了解本发明的特性、观点及优点。图示中相同的元素，编号也相同。