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通過估計(jì)由電池單元的尺寸變化引起的效應(yīng)來確定soc的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通過估計(jì)由電池單元的尺寸變化引起的效應(yīng)來確定SOC。用于監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC)的系統(tǒng)和方法，其中所述系統(tǒng)包括傳感器和控制器。所述傳感器通過測(cè)量蓄電池的大小或壓力來提供能夠跟蹤蓄電池的標(biāo)稱體積的變化的測(cè)量信號(hào)，其中標(biāo)稱體積是電解質(zhì)、陽極、陰極和集流體在不受約束時(shí)將占據(jù)的體積。控制器被編程為使用函數(shù)以從測(cè)量信號(hào)估計(jì)SOC。所述函數(shù)可在構(gòu)建并找到蓄電池的可重復(fù)充電和放電曲線之后被建立，所述充電和放電曲線描繪了測(cè)量信號(hào)對(duì)比蓄電池的SOC。
【專利說明】通過估計(jì)由電池單元的尺寸變化引起的效應(yīng)來確定soc

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及用于估計(jì)蓄電池的荷電狀態(tài)（S0C)的系統(tǒng)和方法，并且更具體 地涉及利用蓄電池的尺寸或壓力的變化來估計(jì)蓄電池的S0C的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)車輛正變得越來越流行。這些車輛包括：混合動(dòng)力車輛，例如將蓄電池和諸如 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池系統(tǒng)等的主功率源結(jié)合的增程式電動(dòng)車輛；以及諸如蓄電池電動(dòng)車 輛的純電動(dòng)車輛。所有這些類型的電動(dòng)車輛都采用高壓蓄電池，該蓄電池可以是不同的蓄 電池類型，例如，鋰離子蓄電池、鎳金屬氫化物蓄電池、鉛酸蓄電池等。蓄電池系統(tǒng)可包括單 獨(dú)的蓄電池模塊，其中每個(gè)蓄電池模塊可包括一定數(shù)量的蓄電池電池單元，例如12個(gè)電池 單元。
[0003] 由于蓄電池在為電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛供能中起重要作用，因此有效的蓄電池 控制和功率管理對(duì)于車輛性能、燃料經(jīng)濟(jì)性、蓄電池壽命和乘客舒適度來說是必要的。準(zhǔn)確 了解S0C對(duì)于正確地控制電動(dòng)車輛中的蓄電池系統(tǒng)以獲得長(zhǎng)的蓄電池壽命和良好的燃料 經(jīng)濟(jì)性是至關(guān)重要的。由于在操作車輛時(shí)不能直接測(cè)量S0C，蓄電池控制器需要使用諸如開 路電壓和電流的其它蓄電池參數(shù)來實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和估計(jì)S0C。
[0004] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的是，蓄電池的動(dòng)力學(xué)特性通常是非線性的，并且高度依 賴于蓄電池操作條件，這意味著不能保證蓄電池 S0C的準(zhǔn)確估計(jì)。估計(jì)蓄電池的S0C的一 種方法是監(jiān)測(cè)蓄電池的開路電壓。通常，開路電壓越高，S0C也越高。然而，開路電壓內(nèi)在 地難以用來準(zhǔn)確地估計(jì)S0C，這是因?yàn)樾铍姵仉妷菏芾鐪囟取⒍唐诔潆姎v史、長(zhǎng)期車輛駕 駛歷史、蓄電池的老化等的許多因素影響，而不僅僅是受S0C影響。對(duì)于大多數(shù)蓄電池電池 單元的化學(xué)組成來說，當(dāng)蓄電池開始放電時(shí)，電壓水平僅略微降低（如果有的話）。在較低 S0C下的某點(diǎn)處，電壓水平開始以更快的速率降低。
[0005] 已經(jīng)證實(shí)，鋰離子蓄電池對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)車輛來說是有前景的。相比更老的鎳 基技術(shù)，估計(jì)S0C對(duì)于鋰離子蓄電池來說明顯更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)殇囯x子基蓄電池甚至在S0C 下降時(shí)也較長(zhǎng)時(shí)間地維持其電壓水平。鋰離子蓄電池的電壓在從約20%至80%的S0C的范 圍內(nèi)不會(huì)顯著變化。
[0006] 蓄電池控制器可以估計(jì)S0C的另一種方式是通過對(duì)隨時(shí)間推移的電流進(jìn)行積分 來計(jì)算流入和流出蓄電池的電荷。該方法的一個(gè)問題是，估計(jì)的S0C隨時(shí)間推移而偏離于 真實(shí)S0C。因此，蓄電池控制器需要定期重置或重新調(diào)整估計(jì)的S0C，以匹配真實(shí)S0C。重置 估計(jì)的S0C的一種方法是將蓄電池充電到100%。然而，車輛駕駛員可能在S0C下降至30% 時(shí)就對(duì)蓄電池充電。駕駛員可以為下一旅程對(duì)蓄電池充電，但在下一旅程開始時(shí)，蓄電池可 能已被再充電至僅70%的S0C。車輛可以接著被駕駛直到蓄電池耗電至40%的S0C，然后再 次被充電，但在車輛準(zhǔn)備開始下一旅程之前仍然未達(dá)到100%的S0C。在這種情形中，在電荷 處于100%時(shí)重置S0C是有問題的。另一種選擇是將蓄電池放電至0%的S0C，但與充電至 100%的S0C -樣，這對(duì)于蓄電池是有害的。
[0007] 需要一種估計(jì)蓄電池的S0C的方法，該方法克服當(dāng)前S0C估計(jì)技術(shù)的局限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了用于監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)（S0C)的系統(tǒng)和方法，其 中該系統(tǒng)包括傳感器和控制器。傳感器通過測(cè)量蓄電池的尺寸或壓力來提供可跟蹤標(biāo)稱 體積值的測(cè)量信號(hào)，其中標(biāo)稱體積是電解質(zhì)、陽極、陰極和集流體在不受約束時(shí)將占據(jù)的體 積。控制器被編程為使用函數(shù)來從測(cè)量信號(hào)估計(jì)S0C。該函數(shù)可在構(gòu)建蓄電池的充電和放 電曲線并找到特性形狀之后被建立，該充電和放電曲線描繪了測(cè)量信號(hào)對(duì)比蓄電池的S0C， 并且找到特征形狀。
[0009] 本發(fā)明還可包括下列方案。
[0010] 1. 一種用于監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)的系統(tǒng)，所述蓄電池包括電解質(zhì)、陽極、陰極和 集流體，所述系統(tǒng)包括： 傳感器，所述傳感器提供指示所述蓄電池的標(biāo)稱體積變化的測(cè)量信號(hào)，其中所述標(biāo)稱 體積是所述電解質(zhì)、陽極、陰極和集流體在不受約束時(shí)將占據(jù)的體積；以及 控制器，所述控制器響應(yīng)于所述測(cè)量信號(hào)并且被編程為使用所述測(cè)量信號(hào)來物理地估 計(jì)所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
[0011] 2.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述蓄電池的尺寸被約束，并且所述傳感器是提 供壓力測(cè)量信號(hào)的壓力傳感器。
[0012] 3.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器是提供尺寸測(cè)量信號(hào)的尺寸傳感器。
[0013] 4.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被編程以基于所述蓄電池的所述物 理地估計(jì)的荷電狀態(tài)來重置或重新調(diào)整所述蓄電池的電氣地估計(jì)的荷電狀態(tài)。
[0014] 5.根據(jù)方案4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被編程以使用函數(shù)來物理地估計(jì)所 述蓄電池的所述荷電狀態(tài)。
[0015] 6.根據(jù)方案5所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述物理地估計(jì)的荷電狀態(tài)處于所述蓄電池 的充電或放電曲線上的特定S0C處時(shí)，所述控制器基于所述物理地估計(jì)的荷電狀態(tài)來重置 或重新調(diào)整所述蓄電池的所述電氣地估計(jì)的荷電狀態(tài)。
[0016] 7.根據(jù)方案5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器基于所述蓄電池的充電或放電曲線 的特性特征來重置或重新調(diào)整所述蓄電池的所述電氣地估計(jì)的荷電狀態(tài)，其中所述充電或 放電曲線使所述測(cè)量信號(hào)與所述荷電狀態(tài)相關(guān)。
[0017] 8.根據(jù)方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述特性特征是局部最大值、局部最小值或拐 點(diǎn)。
[0018] 9.根據(jù)方案5所述的系統(tǒng)，其中，所述函數(shù)包括所述測(cè)量信號(hào)的歷史。
[0019] 10.根據(jù)方案5所述的系統(tǒng)，其中，所述函數(shù)使用查找表。
[0020] 11.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述蓄電池為鋰離子蓄電池。
[0021] 12.根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量信號(hào)包括電池單元外殼的變化。
[0022] 13. -種用于監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)的系統(tǒng)，包括： 傳感器，其提供指示所述蓄電池的大小的尺寸信號(hào)；以及 控制器，其響應(yīng)于所述尺寸信號(hào)并且被編程為使用函數(shù)和所述尺寸信號(hào)來估計(jì)所述蓄 電池的荷電狀態(tài)。
[0023] 14.根據(jù)方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述函數(shù)包括所述尺寸信號(hào)的歷史。
[0024] 15.根據(jù)方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述函數(shù)包括所述蓄電池的充電或放電曲線 的特性特征，其中所述充電或放電曲線使所述尺寸信號(hào)與所述蓄電池的所述荷電狀態(tài)相 關(guān)。
[0025] 16.根據(jù)方案15所述的系統(tǒng)，其中，所述特性特征是局部最大值、局部最小值或拐 點(diǎn)。
[0026] 17. -種用于監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)的系統(tǒng)，所述蓄電池包括電解質(zhì)、陽極、陰極、 集流體和電池單元外殼，所述系統(tǒng)包括： 傳感器，其提供指示標(biāo)稱體積變化的壓力或力信號(hào)，其中所述標(biāo)稱體積是所述電解質(zhì)、 陽極、陰極和集流體在不受約束時(shí)將占據(jù)的體積；以及 控制器，其響應(yīng)于所述壓力或力信號(hào)并且被編程為使用函數(shù)和所述壓力或力信號(hào)來估 計(jì)所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
[0027] 18.根據(jù)方案17所述的系統(tǒng)，其中，所述函數(shù)包括所述蓄電池的充電或放電曲線 的特性特征，其中所述充電或放電曲線使所述壓力或力信號(hào)與所述蓄電池的所述荷電狀態(tài) 相關(guān)聯(lián)。
[0028] 19.根據(jù)方案18所述的系統(tǒng)，其中，所述特性特征是局部最大值、局部最小值或拐 點(diǎn)。
[0029] 20.根據(jù)方案17所述的系統(tǒng)，其中，所述函數(shù)包括所述壓力或力信號(hào)的歷史。
[0030] 根據(jù)結(jié)合附圖的以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的附加特征將變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是具有蓄電池和控制器的車輛的圖示； 圖2是箔囊式蓄電池電池單元的前視圖； 圖3是箔囊式蓄電池電池單元的側(cè)視圖； 圖4是蓄電池模塊的側(cè)視圖，該蓄電池模塊包括被約束而不膨脹的一組囊式蓄電池電 池單元； 圖5是示出當(dāng)蓄電池被充電和放電時(shí)的壓力的曲線圖；以及 圖6是示出使用蓄電池的標(biāo)稱體積的變化來估計(jì)其S0C的一個(gè)可能的實(shí)施例的示例性 流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 涉及監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)（S0C)的本發(fā)明的實(shí)施例的下述討論在本質(zhì)上僅僅 是示例性的，并且絕不意圖限制本發(fā)明或其應(yīng)用或用途。例如，以下所討論的蓄電池控制器 技術(shù)具有用于電動(dòng)車輛和鋰離子蓄電池的特定應(yīng)用。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這 些S0C估計(jì)技術(shù)可具有用于其它蓄電池的應(yīng)用，所述其它蓄電池不涉及電動(dòng)車輛并且使用 其它蓄電池化學(xué)組成。
[0033] 蓄電池由各種化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)制成，其中，已知一些蓄電池化學(xué)組成基于蓄 電池 S0C來改變體積，例如，隨著S0C增加而膨脹。鋰離子蓄電池提供了這樣的膨脹的一個(gè) 示例，并且已知鋰離子蓄電池在其處于剛性容器中時(shí)由于陰極和陽極之間的鋰離子運(yùn)動(dòng)而 積聚壓力。剛性容器必須足夠結(jié)實(shí)以避免由膨脹的鋰離子電解質(zhì)、陽極、陰極和集流體施加 的壓力導(dǎo)致的破裂。避免必須使用結(jié)實(shí)的結(jié)構(gòu)的一種方法是通過構(gòu)建包含在囊內(nèi)的蓄電池 而允許體積增加，該囊還被稱為軟包，其允許發(fā)生膨脹，因此壓力不積聚。
[0034] 圖1是具有蓄電池12和蓄電池控制器14的車輛10的簡(jiǎn)單圖示。控制器14控制 蓄電池12的充電和蓄電池12的使用，以推進(jìn)車輛10。
[0035] 圖2是囊式蓄電池電池單元20的前視圖，并且圖3是囊式蓄電池電池單元20的 側(cè)視圖。囊式電池單元20具有正端子22、負(fù)端子24和箔覆蓋件26,箔覆蓋件26提供蓄電 池電池單元20的電解質(zhì)、陽極、陰極和集流體的氣密密封。該囊式構(gòu)型允許蓄電池電池單 元20的電解質(zhì)、陽極和陰極膨脹和收縮。
[0036] 圖4是包括蓄電池電池單元組42的蓄電池模塊40的側(cè)視圖，蓄電池電池單元組 42具有例如12至16個(gè)囊式蓄電池電池單元20,其中泡沫層（未示出）可定位在電池單元 20之間。蓄電池電池單元組42定位在剛性容器44內(nèi)并受其約束，其中壓力傳感器46設(shè)置 在容器44內(nèi)。囊式蓄電池電池單元20被堆疊成使得電池單元20的平坦表面以直接或交 替順序緊鄰彼此定位，以使得蓄電池電池單元20可根據(jù)需要來并聯(lián)或串聯(lián)地電聯(lián)接。囊式 蓄電池電池單元20的平坦表面的厚度在對(duì)電池單元20進(jìn)行充電和放電時(shí)傾向于增加和降 低。對(duì)蓄電池模塊40進(jìn)行充電可引起電池單元組42膨脹和收縮，其中蓄電池電池單元組 42受容器44約束，使得由傳感器46測(cè)量的容器44中的壓力改變。
[0037] 囊式蓄電池電池單元20具有優(yōu)選的壓力，該壓力優(yōu)化其操作并且可從囊式蓄電 池電池單元設(shè)計(jì)者或制造商得到。容器44可基于優(yōu)選的壓力來壓縮蓄電池電池單元組42， 以具有標(biāo)稱起始?jí)毫Α?br> [0038] 在剛性容器中對(duì)一組鋰離子蓄電池電池單元進(jìn)行了測(cè)試，并且發(fā)現(xiàn)在充電與放電 期間在由一組鋰離子囊式蓄電池電池單元施加的壓力的變化與所述電池單元的S0C之間 的一致關(guān)系。
[0039] 圖5是示出在蓄電池模塊40被充電和放電時(shí)的壓力的曲線圖60。曲線圖60沿 著水平軸線62顯示在從0%的S0C到100%的S0C范圍內(nèi)的S0C。壓力測(cè)量值在堅(jiān)直軸線 64上并且從標(biāo)稱壓力66到最大壓力76的范圍內(nèi)變化。充電曲線在標(biāo)稱壓力66下的0%的 S0C處開始，并且隨著蓄電池模塊40被充電，S0C在區(qū)域68中以一致的斜率增加。隨著蓄 電池模塊40繼續(xù)充電，在略微少于10%的S0C處，充電曲線在區(qū)域70中沿著稍微更陡的斜 率繼續(xù)，直到其在略微大于30%的S0C處達(dá)到充電局部最大壓力72。接下來，隨著蓄電池 模塊40繼續(xù)充電，壓力降低并進(jìn)入波谷74,直到約80%的S0C，在約80%的S0C處，壓力再 次積聚，直到壓力在100%的S0C處達(dá)到點(diǎn)76。隨著充電的蓄電池模塊40就位并且等待使 用，壓力將降低。
[0040] 隨后，在完全充電的蓄電池模塊40已等待且冷卻至穩(wěn)態(tài)條件之后，開始放電循 環(huán)。壓力開始于點(diǎn)78。放電曲線進(jìn)入波谷80,在波谷80處，壓力降低，直到S0C在約60%的 S0C處達(dá)到局部最小值，在該點(diǎn)處，壓力開始增加，直到其達(dá)到局部最大壓力82。隨著S0C 繼續(xù)降低，壓力在區(qū)域84中以穩(wěn)定速率降低，直到其在小于10%的S0C處到達(dá)區(qū)域68,在該 區(qū)域處，放電的斜率以與在之前的充電期間所看到的相同的斜率繼續(xù)。
[0041] 蓄電池電池單元組42以可重復(fù)的特性模式來膨脹和收縮的事實(shí)可用來提供蓄電 池模塊40的估計(jì)的S0C。測(cè)試表明，尺寸變化、特別是在壓力變化時(shí)被測(cè)量的囊式電池單元 的厚度可用來確定蓄電池電池單元組42的SOC。特性形狀可在平均壓力而不是形狀方面發(fā) 生變化，并且特性特征（局部最大值）總是在曲線圖中可見，該曲線圖在充電和放電時(shí)將蓄 電池模塊40的S0C與壓力形成對(duì)比。在蓄電池模塊40的操作期間，特性特征可用來確定 蓄電池模塊40的S0C。
[0042] 存在蓄電池模塊可被構(gòu)造成測(cè)量其標(biāo)稱體積的變化的許多方法，其中標(biāo)稱體積被 限定為電解質(zhì)、陽極、陰極和集流體在不受約束時(shí)將占據(jù)的體積。標(biāo)稱體積的變化可導(dǎo)致尺 寸或壓力的變化。如果大小不受約束，將發(fā)生大小或尺寸的變化。可利用包括電池單元外 殼的大小的測(cè)量來監(jiān)測(cè)尺寸的變化。如果尺寸被約束，將發(fā)生壓力的變化。蓄電池可具有 在尺寸和壓力兩者上的變化，但其中一個(gè)將占主導(dǎo)地位并且其可用來估計(jì)標(biāo)稱體積，或者 尺寸和壓力都可用來估計(jì)標(biāo)稱體積的變化。在每個(gè)蓄電池電池單元上可存在傳感器，或可 存在用于一組蓄電池電池單元的一個(gè)傳感器，如在蓄電池模塊40中所示的。一組囊式蓄電 池電池單元將比單個(gè)囊式蓄電池電池單元產(chǎn)生更大的運(yùn)動(dòng)，并且其在測(cè)量尺寸的變化方面 能提供增加的準(zhǔn)確性。其它選擇可用來測(cè)量標(biāo)稱體積，例如傳感器能測(cè)量圍繞蓄電池電池 單元或一組電池單元纏繞的帶上的張力。備選地，張緊器能夠通過在必要時(shí)將帶放出和收 回而以恒定張力保持該帶，并且然后帶的總長(zhǎng)度將指示周長(zhǎng)，該周長(zhǎng)將指示體積。帶可用于 諸如圓柱形、棱柱形或其它形狀的其它蓄電池設(shè)計(jì)。另一個(gè)選擇將是將壓力傳感器放置在 蓄電池的金屬殼體內(nèi)部以測(cè)量壓力。如果蓄電池的溫度由液體浴槽調(diào)節(jié)，那么排出的流體 的量能給出蓄電池的體積變化的指示。可使用遠(yuǎn)超出該列表的許多不同和備選的構(gòu)型及傳 感器，以檢測(cè)蓄電池的標(biāo)稱體積的變化，從而估計(jì)蓄電池的S0C。
[0043] 雖然本說明書公開了用于測(cè)量鋰離子蓄電池的膨脹的細(xì)節(jié)，但可使用導(dǎo)致標(biāo)稱體 積的變化的任何的蓄電池化學(xué)組成。其它的蓄電池化學(xué)組成可具有完全不同的充電和放電 曲線。為了將用于估計(jì)S0C的該方法應(yīng)用到其它化學(xué)組成，涉及的步驟可以是：通過測(cè)試 和檢查用于可重復(fù)部段的曲線來生成充電和放電曲線。如果存在提供特性特征的可重復(fù)部 段，那么該特性特征可用作用來重置或重新調(diào)整蓄電池模塊40的電氣估計(jì)的S0C的合適位 置。特性特征是足夠獨(dú)特以便確定算法的曲線特征。特性特征的示例將會(huì)是局部最大值、 局部最小值或拐點(diǎn)。曲線圖60示出具有充電局部最大值72和放電局部最大值82的特性 特征的一些示例。在一個(gè)實(shí)施例中，算法能通過在蓄電池模塊40放電時(shí)和在壓力從增加轉(zhuǎn) 換到減小(這將表明局部最大值82的位置）時(shí)跟蹤壓力來檢測(cè)放電局部最大值82。
[0044] 圖6是示出使用蓄電池模塊40的標(biāo)稱體積的變化來估計(jì)其S0C的一個(gè)可能的實(shí) 施例的流程圖120。流程圖120始于框122,在框122處，該過程基于蓄電池設(shè)計(jì)來確定標(biāo) 稱電壓。接下來，在框124處，該過程確定指示標(biāo)稱值的變化的測(cè)量信號(hào)。一種選擇是測(cè)量 蓄電池電池單元20在被約束在容器44中時(shí)施加的壓力。在框126處，該過程提供傳感器， 例如在蓄電池電池單元組42上的壓力傳感器46。接下來，在框128處，算法在蓄電池模塊 40上運(yùn)行測(cè)試，以在諸如曲線圖60的曲線圖上形成充電和放電曲線，其中水平軸線為S0C， 并且堅(jiān)直軸線為測(cè)量信號(hào)壓力。接下來，在框130處，該過程創(chuàng)建表示曲線圖60的函數(shù)，其 中測(cè)量信號(hào)可用來估計(jì)S0C。該函數(shù)可使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ǎ纾健⒉檎冶怼⑺惴ǖ取?最后，在框132處，蓄電池在運(yùn)行并且實(shí)時(shí)測(cè)量信號(hào)可同時(shí)地用來提供物理地估計(jì)的S0C， 其中實(shí)時(shí)測(cè)量信號(hào)是提供蓄電池模塊40的目前狀態(tài)的信號(hào)。
[0045] 蓄電池的傳統(tǒng)的電氣S0C估計(jì)技術(shù)在局部基礎(chǔ)上更準(zhǔn)確，而物理地估計(jì)的S0C在 時(shí)間上更準(zhǔn)確，因?yàn)槲锢淼毓烙?jì)的SOC可以更不依賴于溫度和其它因素。由于物理地估計(jì) 的S0C可以更準(zhǔn)確和獨(dú)立，特別是由于電氣地估計(jì)的S0C隨時(shí)間推移而偏離于真實(shí)S0C，因 此該物理地估計(jì)的S0C可用來重置或重新調(diào)整電氣地估計(jì)的S0C。
[0046] 蓄電池控制器能將蓄電池的電氣地估計(jì)的S0C與物理地估計(jì)的S0C相結(jié)合地使 用，以提供S0C的更可靠的預(yù)測(cè)。一種方法是使用特性特征來重置或重新調(diào)整電氣估計(jì)的 S0C。有利的是，使得壓力/S0C曲線圖上的特性特征可靠地定位在充電或放電曲線上的位 置。特性特征的出現(xiàn)可用來重置或重新調(diào)整電氣地估計(jì)的S0C。查看曲線圖60,存在放電 局部最大值82的特性特征。當(dāng)從高S0C放電時(shí)，控制器可使用局部最大值82來確定在放 電曲線上的位置，然后在確信曲線上的位置的情況下重置或重新調(diào)整電氣估計(jì)的S0C。
[0047] 優(yōu)選的是，在接近0%的S0C時(shí)重置或重新調(diào)整蓄電池的S0C，因?yàn)樵?0%處5%的 估計(jì)誤差可能不重要，然而相同的5%在接近0%的S0C時(shí)產(chǎn)生很大不同。例如，對(duì)10%的 S0C的5%的過估計(jì)將會(huì)給駕駛員留下這樣的印象：他們可以行駛整個(gè)10英里以在家補(bǔ)給 燃料，而實(shí)際情況是車輛只能行駛6. 6英里并且駕駛員最終會(huì)困在路邊。
[0048] 以上討論僅公開和描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從此類討論以 及從附圖及權(quán)利要求書將容易認(rèn)識(shí)到，在不脫離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范 圍的情況下，可以在其中做出各種更改、修改和變型。
[0049] 賦予權(quán)利要求中所使用的所有術(shù)語以其最廣泛合理的解釋和如由本領(lǐng)域的技術(shù) 人員所理解的其普通意義。諸如"一個(gè)"、"該"、"所述"等的單數(shù)冠詞的使用應(yīng)當(dāng)被理解為 指代所指元件中的一個(gè)或多個(gè)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)的系統(tǒng)，所述蓄電池包括電解質(zhì)、陽極、陰極和集 流體，所述系統(tǒng)包括： 傳感器，所述傳感器提供指示所述蓄電池的標(biāo)稱體積變化的測(cè)量信號(hào)，其中所述標(biāo)稱 體積是所述電解質(zhì)、陽極、陰極和集流體在不受約束時(shí)將占據(jù)的體積；以及 控制器，所述控制器響應(yīng)于所述測(cè)量信號(hào)并且被編程為使用所述測(cè)量信號(hào)來物理地估 計(jì)所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述蓄電池的尺寸被約束，并且所述傳感器是提 供壓力測(cè)量信號(hào)的壓力傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述傳感器是提供尺寸測(cè)量信號(hào)的尺寸傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被編程以基于所述蓄電池的所述物 理地估計(jì)的荷電狀態(tài)來重置或重新調(diào)整所述蓄電池的電氣地估計(jì)的荷電狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器被編程以使用函數(shù)來物理地估計(jì)所 述蓄電池的所述荷電狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述物理地估計(jì)的荷電狀態(tài)處于所述蓄電池 的充電或放電曲線上的特定SOC處時(shí)，所述控制器基于所述物理地估計(jì)的荷電狀態(tài)來重置 或重新調(diào)整所述蓄電池的所述電氣地估計(jì)的荷電狀態(tài)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器基于所述蓄電池的充電或放電曲線 的特性特征來重置或重新調(diào)整所述蓄電池的所述電氣地估計(jì)的荷電狀態(tài)，其中所述充電或 放電曲線使所述測(cè)量信號(hào)與所述荷電狀態(tài)相關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述特性特征是局部最大值、局部最小值或拐 點(diǎn)。
9. 一種用于監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)的系統(tǒng)，包括： 傳感器，其提供指示所述蓄電池的大小的尺寸信號(hào)；以及 控制器，其響應(yīng)于所述尺寸信號(hào)并且被編程為使用函數(shù)和所述尺寸信號(hào)來估計(jì)所述蓄 電池的荷電狀態(tài)。
10. -種用于監(jiān)測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)的系統(tǒng)，所述蓄電池包括電解質(zhì)、陽極、陰極、集流 體和電池單元外殼，所述系統(tǒng)包括： 傳感器，其提供指示標(biāo)稱體積變化的壓力或力信號(hào)，其中所述標(biāo)稱體積是所述電解質(zhì)、 陽極、陰極和集流體在不受約束時(shí)將占據(jù)的體積；以及 控制器，其響應(yīng)于所述壓力或力信號(hào)并且被編程為使用函數(shù)和所述壓力或力信號(hào)來估 計(jì)所述蓄電池的荷電狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK104142476SQ201410192623
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月8日
【發(fā)明者】H.施拉格, C.克倫克, M.漢佩爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司