充電系統之充電模糊控制方法
2023-06-14 03:58:06 3
專利名稱：充電系統之充電模糊控制方法
充電系統之充電模糊控制方法
技朮領域
本發明有關於一種充電系統之控制方法，特別是關於一種依據電池充電特 徵與模糊理論，而定義充電規則之充電系統控制方法。
背景技朮
在以往的控制技術中，多半採用「是」與「否」(亦即1與0) 二值邏輯(即
二分法邏輯)之明確集合(crisp set)。其中，最普遍的明確集合就如同電子電 路學中的數位訊號，不是開就是關。當此一狀況運用於惜用之充電技術時，對 於充電信號的判斷，往往也只能藉助是與否大於或小於某一數值之二值邏輯判 斷。此外，在二值邏輯的世界中，不是1就是0，根本無法涵蓋中間模糊過度帶 或灰色地帶的人性化描述與控制空間，更難以對許多系統作更精確地描述與控 制。
因此，美國加州大學柏克萊分校L. A. Zadeh (扎德)教授於1965年在探 討人類主觀或思考過程中定量化處理的方法時，首先提出模糊集合，期望由此 能使信息對人類主觀表現的概念作大略的定量化處理。
隨後，為了對系統作更精確地描述與控制，並且實現扎德教授的想法，許 多模糊集合就隨之孕育而生。同時，為了進一步描述各模糊集合的特性，各模 糊集合通常會以模糊集合歸屬函數曲線圖之方式加以呈現。請參閱圖1至圖4， 其為四種模糊集合之歸屬函數曲線圖。其中，圖1為Z型標準歸屬函數之曲線 圖，圖2為A型標準歸屬函數之曲線圖，圖3為S型標準歸屬函數之曲線圖，
圖4為n型標準歸屬函數之曲線圖。
如圖1所示，一Z型標準歸屬函數F1之曲線圖為以歸屬度為縱坐標、參數 數值為橫坐標所建構而成之曲線圖，其中該Z型標準歸屬函數Fl之曲線圖具備 有一定值區間F11與一歸屬度線性遞減區間F12。在該定值區間Fll中，該Z型 標準歸屬函數F1自橫坐標為0處水平延伸至一參考點TO，且歸屬度皆為l。在 該歸屬度線性遞減區間F12中，該Z型標準歸屬函數Fl自該參考點T0線性遞 減至另一參考點T1，且歸屬度自l線性遞減至0。
如圖2所示，一A型標準歸屬函數F2之曲線圖為以歸屬度為縱坐標、參數 數值為橫坐標所建構而成之曲線圖，其中該A型標準歸屬函數F2之曲線圖具備 有一歸屬度線性遞增區間F21與一歸屬度線性遞減區間F22。在該歸屬度線性遞 增區間F21中，該A型標準歸屬函數F2自該參考點T0線性遞增至該參考點T1， 且歸屬度自0線性遞增至1。在該歸屬度線性遞減區間F22中，該A型標準歸屬 函數F2自該參考點T1線性遞減至另一參考點T2，且歸屬度自l線性遞減至0。 如圖3所示，一S型標準歸屬函數F3之曲線圖為以歸屬度為縱坐標、參數
數值為橫坐標所建構而成之曲線圖，其中該S型標準歸屬函數F3之曲線圖具備 有一歸屬度線性遞增區間F31與一定值區間F32。在該歸屬度線性遞增區間F31 中，該S型標準歸屬函數F3自該參考點Tl線性遞增至該參考點T2，且歸屬度 自0線性遞增至1。在該定值區間F32中，該S型標準歸屬函數F3自該參考點 T2水平延伸至另一參考點T3，且歸屬度皆為l。
如圖4所示，一n型標準歸屬函數F4之曲線圖為以歸屬度為縱坐標、參數 數值為橫坐標所建構而成之曲線圖，其中該n型標準歸屬函數F4之曲線圖具備 有一歸屬度線性遞增區間F41、 一定值區間F42與一歸屬度線性遞減區間F43。 在該歸屬度線性遞增區間F41中，該n型標準歸屬函數F4自該參考點TO線性 遞增至該參考點T1，且歸屬度自0線性遞增至1。在該定值區間F42中，該n 型標準歸屬函數F4自該參考點Tl水平延伸至該參考點T2，且歸屬度皆為1。 在該歸屬度線性遞減區間F43中，該n型標準歸屬函數F4自該參考點T2線性 遞減至該參考點T3，且歸屬度自l線性遞減至0。
發明內容
有鑑於在常規之充電技術中，根本無法在中間模糊過度帶或灰色地帶，結 合人性化的語言描述，對充電系統作更精確地控制。因此，鑑於常規充電技術 之缺失，本發明之主要目的是提供一種充電系統之充電模糊控制方法。在該充 電系統之充電模糊控制方法中，其將近代模糊控制之理論基礎導入電器設備充 電設備之硬體架構中。同時，並利用特定輸入參數、輸出參數、模糊集合與歸 屬函數之定義、計算與應用，發展出更為精確有效而符合人性化描述之控制方 法，據以改善習用充電系統控制技術之缺失。
本發明為解決常規技術之問題所採用之技術手段是提供一種充電系統之充 電模糊控制方法，用以控制一充電系統對至少一待充電電池之充電狀況，該充 電系統連接有一鍵盤控制器，且包含有一電池狀態監測接口。該電池狀態監測 接口用以監測自該待充電電池之輸入該充電系統之至少一輸入控制參數。同時， 將各輸入控制參數分別轉換成所對應之各輸入參數監測值，然後通過該鍵盤控 制器進行模糊化邏輯運算以獲得一模糊化輸出控制參數，並透過解模糊化解析 而獲得一輸出控制參數明確值，進而實現該充電系統對該待充電電池之充電狀 況控制。
該模糊控制方法依序包括有以下步驟首先，偵測該待充電電池是否接通 於該充電系統。其次，定義所欲控制之輸入控制參數，並加載該輸入控制參數 對應之監測值。再其次，定義所欲控制自該充電系統輸出至該待充電電池之至 少一輸出控制參數。又其次，利用已定義之輸入控制參數與輸出控制參數，建 立至少一充電參數模糊集合。然後，依據各充電參數模糊集合，建立至少一充
電參數模糊集合歸屬函數。再然後，依據各充電參數模糊集合歸屬函數，建構 一充電模糊控制規則資料庫。接著，依據各充電系統模糊集合歸屬函數，計算 出該輸入參數之監測值之代表模糊集合。緊接著，在該充電模糊控制規則數據 庫中，擷取至少一充電模糊控制規則。再接著，依據該充電模糊控制規則，對 該輸入參數監測值進行邏輯運算，以獲得一模糊化輸出控制參數。
至此，已完成該模糊化輸出控制參數之計算，以下將利用一模糊解析程序 繼續對該對該模糊化輸出控制參數作近一步之解模糊化解析，以產生至少一輸 出控制參數明確值。最後，利用該輸出控制參數明確值以控制該充電系統對該 待充電電池之充電狀況。
相較於現有之充電技術，本發明最能難能可貴之處，在於能充分而適當地 將模糊控制方法，運用於一電器設備充電系統對電池之充電作業，使常規之充 電技術得以跳脫二值邏輯明確集合之限制，使該電器設備充電系統對電池之充 電狀況之控制，得以變得更為精確而有效。
圖1為Z型標準歸屬函數之曲線圖； 圖2為A型標準歸屬函數之曲線圖； 圖3為S型標準歸屬函數之曲線圖4為n型標準歸屬函數之曲線圖5為本發明實施例結合於一筆記本計算機之系統方塊圖； 圖6為圖5中之充電數據存儲器內部所儲存數據之示意圖； 圖7為本發明實施例所採用之充電參數模糊集合歸屬函數； 圖8與圖9為本發明所提供之充電模糊控制方法運用於本發明實施例之流程圖。
具體實施例方式
請參閱圖5，其為本發明實施例結合於一筆記本計算機之系統方塊圖。如圖 所示， 一可攜式計算機裝置或筆記本計算機1通過一充電系統2而對一待充電 電池3進行充電作業。該筆記本計算機l主要包括有一中央處理單元ll、 一第 一總線橋接器12 (即俗稱之北橋)與一第二總線橋接器13 (即俗稱之南橋)。 一基本輸出入系統121與一系統內存122連結於該第一總線橋接器12，且一顯 示裝置123亦經由一顯示接口 124而連結於該第一總線橋接器12。
該第二總線橋接器13通過一總線14而連結有一 USB接口 131 (即萬用序列 總線接口)、 一滑鼠接口132、 一網絡接口133。同時，該第二總線橋接器13通 過一外圍部件接口總線(即PCI總線)而連結一數據儲存裝置134。 一鍵盤控制 器15亦通過該總線14而連結該第二總線橋接器13，該鍵盤控制器15連結有一
鍵盤基本輸出入系統16。
在本發明實施例中，該鍵盤基本輸出入系統16內部安裝有一模糊解析程序 161。該鍵盤控制器15尚且連接一充電系統2，該充電系統2包含有一充電單元 21、 一電池狀態監測接口 22與一充電數據存儲器23。其中，該充電單元21連 結有該鍵盤控制器15與該電池狀態監測接口 22，該電池狀態監測接口 22連結 於該充電數據存儲器23，該充電數據存儲器23則連結於該鍵盤控制器15。
在該充電系統2對一待充電電池3進行充電作業時，將該待充電電池3接 通於該充電系統2之充電單元21與電池狀態監測接口 22。
請參閱圖6，其為圖1中之充電數據存儲器內部所儲存數據之示意圖。如圖 6所示，該充電數據存儲器23內部建置有一輸入參數資料庫231， 一輸出參數 資料庫232、 一充電模糊參數集合資料庫233、 一充電模糊參數集合歸屬函數數 據庫234、 一充電模糊控制規則資料庫235與一輸入參數監測值暫存區236。
請參閱圖7，其為本發明實施例所採用之充電參數模糊集合歸屬函數。如圖 7所示， 一充電參數模糊集合歸屬函數FI，其由一最小化模糊集合所含屬之該Z 型標準歸屬函數Fl、 一中央模糊集合所含屬之該A型標準歸屬函數F2與一最大 化模糊集合所含屬之該S型標準歸屬函數F3所組成之一組合歸屬函數。
在以歸屬度為縱坐標、各參數數值為橫坐標所顯示之各歸屬函數曲線圖中， 依照該Z型標準歸屬函數Fl、該A型標準歸屬函數F2與該S型標準歸屬函數 F3之順序由左至右排列，在該充電參數模糊集合歸屬函數FI中，各參數數值點 對應於該Z型標準歸屬函數Fl、該A型標準歸屬函數F2與該S型標準歸屬函數 F3之歸屬度加總之合皆為1。
其中各參數數值點對應於該Z型標準歸屬函數Fl、該A型標準歸屬函數F2 與該S型標準歸屬函數F3中之歸屬度最大者為參數數值點之一代表歸屬函數，
該代表歸屬函數所依屬之模糊集合則為該參數數值點之該代表模糊集合。
如圖7中之一取樣點P，其對應於該Z型標準歸屬函數F1、該A型標準歸 屬函數F2與該S型標準歸屬函數F3之各歸屬度分別為PF1、 PF2與PF3。其中， PF1、 PF2與PF3之加總之合為1，且PF1為其中歸屬度最大者，PF2次之，PF3 之歸屬度為0，故該取樣點P所屬之代表模糊集合為該Z型標準歸屬函數Fl所
依屬之最小化模糊集合。
請參閱圖8與圖9，並請參閱圖5至圖7。圖8與圖9為本發明所提供之充 電模糊控制方法運用於本發明實施例之流程圖。如圖8、 9所示，本方法之運作 步驟詳述如後。當該筆記本計算機l開機後，該電池狀態監測接口 22會偵測該 待充電電池3是否接通於該充電系統2 (步驟110)。
其次，必須在該輸入參數資料庫231中定義所欲控制之輸入控制參數，並 且加載自該電池狀態監測接口 22所監測之該輸入控制參數對應之監測值(步驟 120)。再其次，必須在該輸出參數資料庫232中定義所欲控制自該充電系統2
輸出至該待充電電池3之至少一輸出控制參數(步驟130)。又其次，利用己定 義之輸入控制參數與輸出控制參數，在該充電模糊參數集合資料庫233中選取 或建立至少一充電參數模糊集合(步驟140)。然後，依據各充電參數模糊集合， 在該充電模糊參數集合歸屬函數資料庫234中選取或建立至少一充電參數模糊 集合歸屬函數(步驟150)。再然後，依據各充電參數模糊集合歸屬函數，在該 充電模糊控制規則資料庫235中建構一充電模糊控制規則資料庫(步驟160)。 接著，依據各充電系統模糊集合歸屬函數，計算出該輸入參數之監測值之代表 模糊集合(步驟170)。緊接著，在該充電模糊控制規則資料庫235中，擷取至 少一充電模糊控制規則(步驟180);再接著，依據該充電模糊控制規則，對該 輸入參數監測值進行邏輯運算，以獲得一模糊化輸出控制參數(步驟190)。
至此，已完成該模糊化輸出控制參數之計算，以下將利用該模糊解析程序 161繼續對該模糊化輸出控制參數作近一步之解模糊化解析，以產生至少一輸出 控制參數明確值(步驟210)。最後，將該輸出控制參數明確值輸送至該充電系 統2之充電單元21，用以控制該充電系統對該待充電電池之充電狀況(步驟 220)。
凡熟悉相關技藝之人士皆能理解該模糊解析程序161可利用積分重心法、 最大中心法與最大平均法等方式解析出該輸出控制參數明確值，其中，又以積 分重心法最為最具代表性之解析方法。
權利要求
1.一種充電系統之充電模糊控制方法，其用以控制一充電系統對至少一待充電電池之充電狀況，該充電系統連接於一計算機裝置之一鍵盤控制器，且經由一電池狀態監測接口監測自該待充電電池輸入該充電系統之至少一輸入控制參數，並將各輸入控制參數分別轉換成所對應之各輸入參數監測值，然後通過該鍵盤控制器進行邏輯運算以獲得一輸出控制參數明確值，進而實現該充電系統對該待充電電池之充電狀況控制，其特徵在於所述模糊控制方法包括有下述步驟(a)偵測該待充電電池是否接通於該充電系統；(b)定義所欲控制之輸入控制參數，並加載該輸入控制參數對應之監測值；(c)定義所欲控制自該充電系統輸出至該待充電電池之至少一輸出控制參數；(d)利用已定義之輸入控制參數與輸出控制參數，建立至少一充電參數模糊集合；(e)依據各充電參數模糊集合，建立至少一充電參數模糊集合歸屬函數；(f)依據各充電參數模糊集合歸屬函數，建構一充電模糊控制規則資料庫；(g)依據各充電系統模糊集合歸屬函數，計算出該輸入參數之監測值之代表模糊集合；(h)在該充電模糊控制規則資料庫中，擷取至少一充電模糊控制規則；(i)依據該充電模糊控制規則，對該輸入參數監測值進行邏輯運算，以獲得一模糊化輸出控制參數；(j)利用一模糊解析程序對該模糊化輸出控制參數進行解模糊化解析，以產生至少一輸出控制參數明確值；(k)利用該輸出控制參數明確值以控制該充電系統對該待充電電池之充電狀況。
2. 根據權利要求1所述之充電系統之充電模糊控制方法，其特徵在於所 述充電參數模糊集合歸屬函數由一最小化模糊集合所含屬之Z型標準歸屬函數、 一中央模糊集合所含屬之A型標準歸屬函數與一最大化模糊集合所含屬之S型標準歸屬函數所組成之一組合歸屬函數，在以歸屬度為縱坐標、各參數數值為 橫坐標所顯示之各歸屬函數曲線圖中，依照該Z型標準歸屬函數、該A型標準 歸屬函數與該S型標準歸屬函數之順序由左至右排列，在該充電參數模糊集合 歸屬函數中，各參數數值點對應於該Z型標準歸屬函數、該A型標準歸屬函數 與該S型標準歸屬函數之歸屬度加總之合皆為1，其中各參數數值點對應於該Z 型標準歸屬函數、該A型標準歸屬函數與該S型標準歸屬函數中之歸屬度最大 者為參數數值點之一代表歸屬函數，該代表歸屬函數所依屬之模糊集合則為該 參數數值點之該代表模糊集合。
3. 根據權利要求2所述之充電系統之充電模糊控制方法，其特徵在於所述輸入控制參數為該待充電電池電壓與表面溫度；所述輸出控制參數為該充電 系統對該待充電電池輸出之電流。
4. 根據權利要求3所述之充電系統之充電模糊控制方法，其特徵在於所述充電模糊控制規則是當該待充電電池電壓之監測值之代表模糊集合為最小化 模糊集合，且該待充電電池表面溫度之監測值之代表模糊集合為該最小化模糊 集合時，該充電系統對該待充電電池輸出之電流之代表模糊集合為必須位於該 最大化模糊集合。
5. 根據權利要求3所述之充電系統之充電模糊控制方法，其特徵在於所述充電模糊控制規則是當該待充電電池電壓之監測值之代表模糊集合為該中央 模糊集合，且該待充電電池表面溫度之監測值之代表模糊集合為該最小化模糊 集合時，該充電系統對該待充電電池輸出之電流之代表模糊集合為必須位於該 中央模糊集合。
6. 根據權利要求3所述之充電系統之充電模糊控制方法，其特徵在於所述充電模糊控制規則是當該待充電電池電壓之監測值之代表模糊集合為該最大 化模糊集合，且該待充電電池表面溫度之監測值之代表模糊集合為該最小化模 糊集合時，該充電系統對該待充電電池輸出之電流之代表模糊集合為必須位於 該最小化模糊集合。
7. 根據權利要求3所述之充電系統之充電模糊控制方法，其特徵在於所述充電模糊控制規則是當該待充電電池電壓之監測值之代表模糊集合為該最小 化模糊集合、該中央模糊集合與該最大化模糊集合當中之一者，且該待充電電 池表面溫度之監測值之代表模糊集合為該最大化模糊集合時，該充電系統對該 待充電電池輸出之電流為零。
8. 根據權利要求3所述之充電系統之充電模糊控制方法，其特徵在於所述充電模糊控制規則是當該待充電電池電壓之監測值之代表模糊集合為該最小 化模糊集合、該中央模糊集合與該最大化模糊集合當中之一者，且該待充電電 池表面溫度之監測值之代表模糊集合為該中央模糊集合時，該充電系統對該待 充電電池輸出之電流之代表模糊集合為必須位於該最小化模糊集合。
9. 根據權利要求3所述之充電系統之充電模糊控制方法，其特徵在於所述模糊解析程序是利用積分重心法之方式解析出該輸出控制參數明確值。
全文摘要
本發明公開了一種充電系統之充電模糊控制方法，用以控制一充電系統對至少一待充電電池之充電狀況，該充電系統連接有一鍵盤控制器，且包含有一電池狀態監測接口。該電池狀態監測接口用以監測自該待充電電池之輸入該充電系統之至少一輸入控制參數。同時，將各輸入控制參數分別轉換成所對應之各輸入參數監測值，然後通過該鍵盤控制器進行模糊化邏輯運算以獲得一模糊化輸出控制參數，並通過解模糊化解析而獲得一輸出控制參數明確值，進而實現該充電系統對該待充電電池之充電狀況控制。本發明提供的充電系統之充電模糊控制方法，可使充電系統對電池的充電狀況的控制變得更為精確而有效。
文檔編號H02J7/04GK101098086SQ200610036159
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月30日 優先權日2006年6月30日
發明者呂春億 申請人:佛山市順德區順達電腦廠有限公司;神基科技股份有限公司