一種估算電池電量的方法及電池電量管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種估算電池電量的方法，包含以下步驟：收集已有的不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù)，并且規(guī)范化所有訓(xùn)練樣本并形成具有代表性的訓(xùn)練集T；運(yùn)用訓(xùn)練集T以及大范圍搜索的所有可能性的權(quán)值（c,g）訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)較優(yōu)權(quán)值（C，G）；再次運(yùn)用訓(xùn)練集T和圍繞較優(yōu)權(quán)值（C，G）縮小范圍搜索的所有可能性的權(quán)值（c,g）訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)最優(yōu)化權(quán)值（Best?C,Best?G），得到運(yùn)用（Best?C,Best?G）最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)；輸入采集的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)，即可估算出各個(gè)電池的荷電狀態(tài)估算值。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，其精度高、實(shí)時(shí)監(jiān)控、適用范圍廣，且實(shí)現(xiàn)起來并不復(fù)雜。
【專利說明】—種估算電池電量的方法及電池電量管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉電池管理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種估算電池電量的方法及電池電量管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展面臨的兩大挑戰(zhàn)，因此開展動(dòng)力電池新能源汽車刻不容緩。作為混合動(dòng)力汽車和純電力汽車的關(guān)鍵部件，動(dòng)力電池對(duì)整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性具有重大影響。動(dòng)力電池需要具備能量密度高、輸出功率高、壽命長(zhǎng)、充放電效率高、適用溫度范圍寬、自放電低、負(fù)載特性好、溫度存儲(chǔ)性能好、低內(nèi)阻、無記憶效應(yīng)、可實(shí)現(xiàn)快速充電、安全性高、可靠性高、成本低以及可重復(fù)使用等特征。當(dāng)今動(dòng)力汽車可使用的電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰電池等。為了滿足混合動(dòng)力汽車和純電力汽車的能源需求，動(dòng)力電池通常是有幾十個(gè)單體電池串聯(lián)為整車提供能量。在電池生產(chǎn)過程，單體電池之間的性能在生產(chǎn)時(shí)不可避免地存在著一定的差異性。而在實(shí)際使用中，由于連續(xù)的充放電循環(huán)中，單體電池的差異性會(huì)導(dǎo)致電池組的電量加速衰減。電池組的實(shí)際用電量是由單體電池的最小剩余電量決定的，因此這些差異性導(dǎo)致電池剩余電量減少，甚至縮短電池使用壽命。為了解決這種不均衡對(duì)動(dòng)力電池組的影響，電池組無疑需要外加一個(gè)電池管理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化管理。
[0003]在汽車行駛中需要向司機(jī)提示汽車的可續(xù)駛里程，在燃油汽車中通過油表來表示，在電動(dòng)汽車視通過提示剩余電量來完成。電池剩余電量是電池狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)，是用來診斷電池性能狀態(tài)和判斷電池是否過充、過放等的重要依據(jù)之一。由于電池本身是一個(gè)封閉的復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)體系，且影響電量估算的因數(shù)很多，所以對(duì)于電池剩余電量準(zhǔn)確估算難度很大。國外關(guān)于電池荷電狀態(tài)SOC (State of charge)的研究大多是通過測(cè)量電池的電流電壓等外界參數(shù)找出SOC與這些參數(shù)的關(guān)系，以間接地估算出電池的剩余電量。
[0004]電池荷電狀態(tài)SOC描述電池狀態(tài)的重要參數(shù)，通常把一定溫度下電池充放電到不能再吸收能量的狀態(tài)定義為荷電狀態(tài)為100%，而將電池再不能放出能量的狀態(tài)定義為荷電狀態(tài)為0%。美國先進(jìn)電池聯(lián)合會(huì)(USABC)在《電動(dòng)汽車電池實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》中定義SOC為:電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值。如下式表示:
[0005]S0C=Cr/Cn*100%
[0006]式中，Cr是電池的剩余電量，Cn指電池的額定容量。
[0007]電池管理系統(tǒng)主要是對(duì)電池運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和優(yōu)化。其中電池的電壓，電流，溫度是電池管理系統(tǒng)的主要測(cè)量參數(shù)。只有精確檢測(cè)到以上三個(gè)數(shù)據(jù)，才能結(jié)合合理有效的數(shù)學(xué)算法和策略估算出電池的剩余電量S0C。目前常用的是開路電壓法，安時(shí)計(jì)量法，電池內(nèi)阻法，一些復(fù)雜的算法如卡爾曼濾波法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，但是，這些SOC估算方法都具有一定的不足:
[0008](I)開路電壓法[0009]對(duì)于某些電化學(xué)體系，如鋰電池和鉛酸電池，電池的荷電狀態(tài)與開路電壓之間具有一定的線性關(guān)系，因此開路電壓法也常用于估算電池的荷電狀態(tài)。但是，開路電壓法主要的缺點(diǎn)是需要電池長(zhǎng)時(shí)間靜置，以達(dá)到電壓穩(wěn)定，則造成測(cè)量的困難。開路電壓法僅在于電動(dòng)汽車駐車的狀態(tài)，且動(dòng)力電池為鉛酸電池的情況下，SOC估算較好。
[0010](2)電池內(nèi)阻法
[0011]電池內(nèi)阻有交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻之分，但是實(shí)際應(yīng)用中，電池內(nèi)阻很復(fù)雜，準(zhǔn)確測(cè)量電池單體內(nèi)阻比較困難。內(nèi)阻法僅在動(dòng)力電池放電后期SOC估計(jì)效果較好，內(nèi)阻法只適用于鉛酸電池。
[0012](3)安時(shí)計(jì)量法
[0013]安時(shí)計(jì)量法是最常用的適用于所有動(dòng)力電池的SOC的簡(jiǎn)單估計(jì)方法。安時(shí)計(jì)量法在SOC初值準(zhǔn)確和電流測(cè)量準(zhǔn)確的情況下可以適用于各種電動(dòng)汽車電池電量估算。由于只需要計(jì)量電流在時(shí)間上的積分，方法簡(jiǎn)單易行，而被廣泛使用。但是安時(shí)計(jì)量法在應(yīng)用中若電流測(cè)量不準(zhǔn)，將造成SOC積分的誤差，長(zhǎng)期積累，誤差則會(huì)逐步擴(kuò)大；在不穩(wěn)定或較差的環(huán)境下，如不同充放電倍率下、高溫狀態(tài)、低溫狀態(tài)或電流波動(dòng)大等情況，誤差將會(huì)更大。
[0014](4)卡爾曼濾波法
[0015]卡爾曼濾波理論的核心思想，是對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)做出最小方差意義上的最優(yōu)估計(jì)。雖然卡爾曼濾波法適用于各類電池，但是，由于其理論難度高，在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，現(xiàn)階段應(yīng)用不廣泛。
[0016](5)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
[0017]人工智能是以計(jì)算機(jī)為工具，通過模擬人腦的推理、設(shè)計(jì)、思考、學(xué)習(xí)等智能行為，解決和處理復(fù)雜問題的一種方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法具有非線性的基本特性，能夠非常精準(zhǔn)地模擬電池的動(dòng)態(tài)特性。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法需要兼顧硬件及軟件，程序設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到較好的SOC擬合效果，不可避免需要增加神經(jīng)元和神經(jīng)層，這就導(dǎo)致了整個(gè)程序設(shè)計(jì)上的復(fù)雜性，
難以掌握。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種估算電池電量的方法，其精度高、實(shí)時(shí)監(jiān)控、適用范圍廣，且實(shí)現(xiàn)起來并不復(fù)雜。
[0019]本發(fā)明的另一目的在于提供一種電池電量管理系統(tǒng)。
[0020]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0021]一種估算電池電量的方法，包含以下順序的步驟:
[0022]I)收集已有的不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù)，并且規(guī)范化所有訓(xùn)練樣本并形成具有代表性的訓(xùn)練集T ;
[0023]2)運(yùn)用訓(xùn)練集T以及大范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)較優(yōu)權(quán)值(C，G)；
[0024]3)再次運(yùn)用訓(xùn)練集T和圍繞較優(yōu)權(quán)值(C，G)縮小范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)最優(yōu)化權(quán)值(Best C，Best G)，得到運(yùn)用(Best C，Best G)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)；[0025]4)輸入采集的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)，根據(jù)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)即可估算出各個(gè)電池的荷電狀態(tài)估算值。
[0026]步驟I)中，所述的不同的實(shí)驗(yàn)條件，是通過與要電池組相連的直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源、電子負(fù)載來實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源，可以改變電池組在充電過程中的電流，從而可采集到充電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化，通過調(diào)節(jié)電子負(fù)載，可以改變電池組在放電過程中的電流,從而可采集到放電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化。
[0027]所述的電池?cái)?shù)據(jù)是指電池的電流、電壓、溫度、電量數(shù)據(jù)。
[0028]本發(fā)明的另一目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0029]一種電池電量管理系統(tǒng)，包括電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊、電池電量估算模塊、電量均衡模塊和控制單元，控制單元分別與各個(gè)部件相連，電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊將采集到的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)反饋給控制單元，控制單元通過電池電量估算單元估算出電量，若單個(gè)電池的最大電量和最小電量之差超過預(yù)設(shè)安全范圍，則通過控制單元啟動(dòng)電量均衡模塊，電量均衡模塊控制該單個(gè)電池進(jìn)行放電，使其電位差恢復(fù)到安全范圍，其中
[0030]電池電量估算模塊對(duì)電池電量的估算經(jīng)過以下步驟:
[0031]I)收集已有的不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù)，并且規(guī)范化所有訓(xùn)練樣本并形成具有代表性的訓(xùn)練集T ;
[0032]2)運(yùn)用訓(xùn)練集T以及大范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)較優(yōu)權(quán)值(C，G)；
[0033]3)再次運(yùn)用訓(xùn)練集T和圍繞較優(yōu)權(quán)值(C，G)縮小范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)最優(yōu)化權(quán)值(Best C，Best G)，得到運(yùn)用(Best C，Best G)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)；
[0034]4)輸入采集的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)，根據(jù)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)即可估算出各個(gè)電池的荷電狀態(tài)估算值。
[0035]所述的電池電量管理系統(tǒng)還包含均與電池組相連的直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源、電子負(fù)載，在收集不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù)時(shí)，通過調(diào)節(jié)直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源，可以改變電池組在充電過程中的電流，從而可采集到充電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化,通過調(diào)節(jié)電子負(fù)載,可以改變電池組在放電過程中的電流,從而可采集到放電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化。
[0036]所述的電池電量管理系統(tǒng)還包含與控制單元相連的電路保護(hù)模塊，當(dāng)電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊反饋的數(shù)據(jù)超出控制單元所設(shè)檢測(cè)安全范圍，則控制單元控制電路保護(hù)模塊啟動(dòng)電路保護(hù)功能，強(qiáng)制停止電路的充放電工作，靜止一定時(shí)間后，再次啟動(dòng)檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，若仍然超出安全范圍，則停止工作并報(bào)警。
[0037]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0038]1、精度高、實(shí)現(xiàn)起來不復(fù)雜，且所需時(shí)間較短:
[0039]本發(fā)明運(yùn)用一種新型的雙精度支持向量機(jī)方法和系統(tǒng)將采集的非線性的電池電量問題轉(zhuǎn)化成為某個(gè)高維空間中的線性問題，尋找最優(yōu)分類超平面，擬合出平均平方差最小且誤差總和最小的荷電狀態(tài)估算函數(shù)。該核函數(shù)采用雙精度搜索權(quán)值，大范圍粗略搜索，再小范圍精細(xì)搜索，大大縮短搜索時(shí)間，從而得到電池荷電狀態(tài)估算函數(shù)。
[0040]通過采用雙精度的支持向量機(jī)的經(jīng)典數(shù)學(xué)算法，運(yùn)用所述電路板采集的電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算擬合電池電量，擬合的電池電量效果良好，平均平方差值以及誤差總值極小。
[0041]本發(fā)明所采用的雙精度的支持向量機(jī)的經(jīng)典數(shù)學(xué)算法，僅搜索兩個(gè)最佳權(quán)值。由于權(quán)值少，大大縮減了程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，提高了程序運(yùn)行的速度，有利于應(yīng)用化生產(chǎn)。
[0042]2、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、適用范圍:本發(fā)明對(duì)絕大多數(shù)情形均適用，且適用于不同的電池，如鋰電池、鉛酸電池、燃料電池、混合動(dòng)力電池，適用范圍廣，且對(duì)電池狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，更能滿足人們的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明所述一種估算電池電量的方法的流程圖；
[0044]圖2為本發(fā)明所述的一種電池電量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖3為圖2所述系統(tǒng)的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0047]如圖1，一種估算電池電量的方法，包含以下順序的步驟:
[0048]I)收集已有的不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù)，并且規(guī)范化所有訓(xùn)練樣本并形成具有代表性的訓(xùn)練集T ;
[0049]其中不同的實(shí)驗(yàn)條件，是指是通過與要電池組相連的直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源、電子負(fù)載來實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源，可以改變電池組在充電過程中的電流，從而可采集到充電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化，通過調(diào)節(jié)電子負(fù)載，可以改變電池組在放電過程中的電流,從而可采集到放電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化；
[0050]電池?cái)?shù)據(jù)是指電池的電流、電壓、溫度、電量數(shù)據(jù)；
[0051]2)運(yùn)用訓(xùn)練集T以及大范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)較優(yōu)權(quán)值(C，G)，其中SVM即 Support Vector Machine,支持向量機(jī)；
[0052]3)再次運(yùn)用訓(xùn)練集T和圍繞較優(yōu)權(quán)值(C，G)縮小范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)最優(yōu)化權(quán)值(Best C，Best G)，得到運(yùn)用(Best C，Best G)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)；
[0053]4)輸入采集的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)，根據(jù)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)即可估算出各個(gè)電池的荷電狀態(tài)估算值。
[0054]如圖2、3，一種電池電量管理系統(tǒng)，包括電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊、電池電量估算模塊、電量均衡模塊和控制單元，控制單元分別與各個(gè)部件相連，電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊將采集到的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)反饋給控制單元，控制單元通過電池電量估算單元估算出電量，若單個(gè)電池的最大電量和最小電量之差超過預(yù)設(shè)安全范圍，則通過控制單元啟動(dòng)電量均衡模塊，電量均衡模塊控制該單個(gè)電池進(jìn)行放電，使其電位差恢復(fù)到安全范圍，該系統(tǒng)還包括直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源、電子負(fù)載、電路保護(hù)模塊，其中
[0055]電池電量估算模塊對(duì)電池電量的估算經(jīng)過以下步驟:
[0056]I)收集已有的不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù)，并且規(guī)范化所有訓(xùn)練樣本并形成具有代表性的訓(xùn)練集T ;
[0057]2)運(yùn)用訓(xùn)練集T以及大范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)較優(yōu)權(quán)值(C，G)；
[0058]3)再次運(yùn)用訓(xùn)練集T和圍繞較優(yōu)權(quán)值(C，G)縮小范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)最優(yōu)化權(quán)值(Best C，Best G)，得到運(yùn)用(Best C，Best G)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)；
[0059]4)輸入采集的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)，根據(jù)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)即可估算出各個(gè)電池的荷電狀態(tài)估算值；
[0060]直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源和電子負(fù)載，均與電池組相連，在收集不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù)時(shí)，通過調(diào)節(jié)直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源，可以改變電池組在充電過程中的電流，從而可采集到充電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化，通過調(diào)節(jié)電子負(fù)載，可以改變電池組在放電過程中的電流,從而可采集到放電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化；
[0061]電路保護(hù)模塊，與控制單元相連，當(dāng)電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊反饋的數(shù)據(jù)超出控制單元所設(shè)檢測(cè)安全范圍，則控制單元控制電路保護(hù)模塊啟動(dòng)電路保護(hù)功能，強(qiáng)制停止電路的充放電工作，靜止一定時(shí)間后，再次啟動(dòng)檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，若仍然超出安全范圍，則停止工作并報(bào)警。
[0062]另外，控制單元可以與計(jì)算機(jī)相連，將估算的電池電量顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，方便人們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步地處理?？刂茊卧獮镃8051F系列單片機(jī)芯片，滿足功能需求，且成本適中。
[0063]如圖3，電池電量管理系統(tǒng)的工作流程如下所示:
[0064]在運(yùn)行之前，安裝并檢查所有設(shè)備；
[0065]運(yùn)行后，首先，采集電池組所有開路電壓，若電池組各個(gè)單體電池開路電壓不在安全范圍之內(nèi)，或者一致性不佳，則不可進(jìn)行下步操作，則需檢查是否所述電路板是否存在一定的技術(shù)問題或安全連接問題；
[0066]若所述電路板檢查良好，則需要更換電池組；若電池組各個(gè)單體電池開路電壓在正常安全范圍之內(nèi)，且一致性良好，則可進(jìn)行下步操作；
[0067]其次，設(shè)置電池組各個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；
[0068]然后，設(shè)置所需充放電條件，進(jìn)行電池組的正常充放電，并且采集電池組在正常充放電過程中的電池?cái)?shù)據(jù)(電流、電壓及溫度)；通過采集的電池?cái)?shù)據(jù)，通過電池電量估算模塊處理可得出電池組的電量；
[0069]最后，通過本發(fā)明計(jì)算得出的電池組電量(包括電池組總電量以及各個(gè)單體電池電量)，若各個(gè)單體電池電量的最大差值超過安全范圍，則需進(jìn)行電量平衡；若各個(gè)單體電池電量的最大差值不超過安全范圍，則不需要進(jìn)行電量平衡。[0070]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種估算電池電量的方法，包含以下順序的步驟: 1)收集已有的不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù),并且規(guī)范化所有訓(xùn)練樣本并形成具有代表性的訓(xùn)練集T ; 2) 運(yùn)用訓(xùn)練集T以及大范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)較優(yōu)權(quán)值(C，G)； 3)再次運(yùn)用訓(xùn)練集T和圍繞較優(yōu)權(quán)值(C，G)縮小范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)最優(yōu)化權(quán)值(Best C，Best G)，得到運(yùn)用(Best C，Best G)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)； 4)輸入采集的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)，根據(jù)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)即可估算出各個(gè)電池的荷電狀態(tài)估算值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的估算電池電量的方法，其特征在于，步驟I)中，所述的不同的實(shí)驗(yàn)條件，是通過與要電池組相連的直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源、電子負(fù)載來實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源，可以改變電池組在充電過程中的電流，從而可采集到充電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化，通過調(diào)節(jié)電子負(fù)載，可以改變電池組在放電過程中的電流，從而可采集到放電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的估算電池電量的方法，其特征在于，所述的電池?cái)?shù)據(jù)是指電池的電流、電壓、溫度、電量數(shù)據(jù)。
4.一種電池電量管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊、電池電量估算模塊、電量均衡模塊和控制單元，控制單元分別與各個(gè)部件相連，電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊將采集到的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)反饋給控制單元，控制單元通過電池電量估算單元估算出電量，若單個(gè)電池的最大電量和最小電量之差超過預(yù)設(shè)安全范圍，則通過控制單元啟動(dòng)電量均衡模塊，電量均衡模塊控制該單個(gè)電池進(jìn)行放電，使其電位差恢復(fù)到安全范圍，其中 電池電量估算模塊對(duì)電池電量的估算經(jīng)過以下步驟: 1)收集已有的不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù),并且規(guī)范化所有訓(xùn)練樣本并形成具有代表性的訓(xùn)練集T ; 2)運(yùn)用訓(xùn)練集T以及大范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)較優(yōu)權(quán)值(C，G)； 3)再次運(yùn)用訓(xùn)練集T和圍繞較優(yōu)權(quán)值(C，G)縮小范圍搜索的所有可能性的權(quán)值(c，g)訓(xùn)練SVM，并且計(jì)算每個(gè)訓(xùn)練樣本的平均平方差，選擇平均平方差最小的所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)最優(yōu)化權(quán)值(Best C，Best G)，得到運(yùn)用(Best C，Best G)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)； 4)輸入采集的各個(gè)電池的數(shù)據(jù)，根據(jù)最優(yōu)化估算SOC的SVM估算函數(shù)即可估算出各個(gè)電池的荷電狀態(tài)估算值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池電量管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包含均與電池組相連的直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源、電子負(fù)載，在收集不同實(shí)驗(yàn)條件下的電池?cái)?shù)據(jù)時(shí)，通過調(diào)節(jié)直流穩(wěn)流穩(wěn)壓開關(guān)電源，可以改變電池組在充電過程中的電流，從而可采集到充電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化，通過調(diào)節(jié)電子負(fù)載，可以改變電池組在放電過程中的電流，從而可采集到放電時(shí)在不同電流下電池組的電壓、溫度及電量的變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池電量管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包含與控制單元相連的電路保護(hù)模塊，當(dāng)電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控模塊反饋的數(shù)據(jù)超出控制單元所設(shè)檢測(cè)安全范圍，則控制單元控制電路保護(hù)模塊啟動(dòng)電路保護(hù)功能，強(qiáng)制停止電路的充放電工作，靜止一定時(shí)間后，再次啟動(dòng)檢測(cè)相 關(guān)數(shù)據(jù)，若仍然超出安全范圍，則停止工作并報(bào)警。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK103529397SQ201310513808
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】李小平, 胡佳娜, 胡俊杰, 李偉善 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)