用於確定被估計的組合電池狀態-參數向量的系統、方法和製造物品的製作方法

2024-03-24 11:36:05 1

專利名稱：用於確定被估計的組合電池狀態-參數向量的系統、方法和製造物品的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用數字濾波技術來估計電池組系統的狀態和模型參數的系統、方法和製造的物品。
在可充電電池組技術中，在某些應用中需要能夠估計可描述電池組現狀但無法直接測量的一些量。這些量中的一些可能變化很快，例如電池充電狀態(SOC)，其可能在數分鐘內在其整個範圍內變化。其他一些量可能變化很慢，例如電池容量，其在正常使用的十年或更長時間中發生的變化可低至20％。變化較快的量包括系統「狀態」，變化較慢的量包括系統的時間變化「參數」。
對於電池系統，特別是需要在不損害電池壽命的情況下儘可能長時間運行的電池系統，例如混合電動車(Hybrid Electric Vehicle，HEV)、電動汽車(Battery Electric Vehicle，BEV)、筆記本電腦電池可攜式工具電池組等，希望將與迅速變化的參數(例如SOC)相關的信息用於估計目前可用於工作的電池能量的多少等等。此外，希望確定與緩慢變化的參數(例如總容量)相關的信息以在該電池組的整個壽命中保持上述計算的精確，延長其有效使用時間並幫助確定該電池組的健康狀態(state-of-health，SOH)。
但是，發明人現發現數學算法不能對電池的內部狀態和參數進行高精確度的估計，因為對具有非線性工作特性的電池來說這些算法並沒有充分地被優化。而且，電池通常具有非線性工作特性。
因此，發明人發現需要一種更精確地確定被估計的電池的狀態和參數的系統和方法。


發明內容
根據一種示例性實施方案，提供一種用於確定被估計的組合電池(combined battery)的狀態-參數向量的方法，該向量表明電池在第一預定時間的狀態與參數。該方法包括確定第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量，該向量表明在早於所述第一預定時間的第二預定時間電池的狀態與參數、電池輸入噪聲、與測量電池輸出變量的傳感器相關的傳感器噪聲、電池狀態與參數的不確定度、電池輸入噪聲的不確定度以及傳感器噪聲的不確定度。該方法還包括基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態參數向量確定第二組預計的組合電池狀態-參數向量，所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間電池的狀態與參數，以及電池的狀態與參數的不確定度。該方法還包括基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量以及所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量，確定第三組預計的電池輸出向量，該第三組預計的電池輸出向量表明至少一個在第一預定時間該電池的輸出變量以及該輸出變量的不確定度。該方法還包括確定具有至少一個電池輸出變量測量值的第一電池輸出向量。該方法還包括基於所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量、所述第三組預計的電池輸出向量以及所述第一電池輸出向量來確定第一被估計的組合電池狀態-參數向量，所述狀態-參數向量表明在第一預定時間該電池的狀態以及參數。
根據另一種示例性實施方案，提供一種用於確定被估計的組合電池狀態-參數向量的系統，所述向量表明電池在第一預定時間的狀態與參數。該系統包括一個傳感器，該傳感器被配置以產生表明電池的一個輸出變量的第一信號。該系統還包括一個可操作地與該傳感器耦合的計算機。該計算機被配置以確定第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量，該向量表明在早於所述第一預定時間的第二預定時間電池的狀態與參數、電池輸入噪聲、與該傳感器相關的傳感器噪聲、電池狀態與參數的不確定度、電池輸入噪聲的不確定度以及傳感器噪聲的不確定度。該計算機還被配置以基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量來確定第二組預計的組合電池狀態-參數向量，該第二組預計的組合電池狀態-參數向量表明在所述第一預定時間電池的狀態及參數和電池狀態及參數的不確定度。該計算機還被配置以基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量和第二組預計的組合電池狀態-參數向量，來確定第三組預計的電池輸出向量，該第三組預計的電池輸出向量表明在第一預定時間該電池的至少一個輸出變量以及該輸出變量的不確定度。該計算機還被配置以基於所述第一信號來確定第一電池輸出向量。該計算機還被配置以基於第二組預計的組合電池狀態-參數向量、第三組預計的電池輸出向量以及第一電池輸出向量，來確定第一被估計的組合電池狀態-參數向量，該第一被估計的組合電池狀態參數向量表明在第一預定時間電池的狀態及參數。
根據另一個示例性實施方案，提供一種製造物品。該製造物品包括一個其中編寫了一個電腦程式的計算機存儲介質，所述電腦程式用於確定一個被估計的組合電池狀態-參數向量，該狀態-參數向量表明在第一預定時間電池的狀態及參數。所述計算機存儲介質包括用於確定第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的代碼，所述向量表明在第一預定時間之前的第二預定時間該電池的狀態及參數、電池輸入噪聲、與測量電池輸出變量的傳感器相關的傳感器噪聲、電池狀態及參數的不確定度、電池輸入噪聲的不確定度以及傳感器噪聲的不確定度。該計算機存儲介質還包括用於基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量來確定第二組預計的組合電池狀態-參數向量的代碼，該第二組預計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間該電池的狀態和參數以及該電池的狀態及參數的不確定度。該計算機存儲介質還包括用於基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量和第二組預計的組合電池狀態-參數向量來確定第三組預計的電池輸出向量的代碼，所述第三組預計的電池輸出向量表明在第一預定時間該電池的至少一個輸出變量以及該輸出變量的不確定度。該計算機存儲介質還包括用於測量具有至少一個電池輸出變量測量值的第一電池輸出向量的代碼。該計算機存儲介質還包括用於基於所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量、第三組預計的電池輸出向量以及第一電池輸出向量來確定第一被估計的組合電池狀態-參數向量的代碼，所述第一被估計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間該電池的狀態及參數。
對於本領域技術人員來說，根據各實施方案的其他系統和/或方法通過閱讀以下附圖和詳細說明變得或將變得明確。所有這些其他系統和方法處入本發明的範圍內並通過所附的權利要求加以保護。



圖1是根據一個示例性實施方案用以確定被估計的組合電池狀態-參數向量的系統示意圖； 圖2-5是根據另一個示例性實施方案用以確定被估計的組合電池狀態-參數向量的方法流程圖；並且 圖6-9是根據另一個示例性實施方案用以確定被估計的組合電池狀態-參數向量的方法流程圖。

具體實施例方式 參見圖1，示出了用於確定被估計的組合電池狀態-參數向量的系統10，所述狀態-參數向量表明電池12的狀態和參數。該電池12包括至少一個電池單元14。當然，電池12可包括多個其他電池單元。每個電池單元均可以是可充電電池單元或不可充電電池單元。此外，每個電池單元均可用具有本領域技術人員已知的電化學構造的一個陽極和一個陰極來組成。
在可充電電池組技術中，在某些應用中需要能夠估計可描述電池組現狀但無法直接測量的一些量。這些量中的一些可能變化很快，例如電池組充電狀態(SOC)，其可能在數分鐘內在其整個範圍內變化。其他一些量可能變化很慢，例如電池單元容量，其在正常使用的十年或更長時間中發生的變化可低至20％。變化較快的量包括系統「狀態」，變化較慢的量包括系統的隨時間變化的「參數」。
對於電池系統，特別是需要在不損害電池壽命的情況下儘可能長時間運行的電池系統，例如混合電動車(HEV)、電動汽車(BEV)、筆記本電腦電池、可攜式工具電池組等，希望能夠獲得與緩慢變化的參數(例如總容量)相關的信息以確定電池組健康狀況，並幫助進行其他計算，包括對充電狀態(SOC)的計算。一些示例性參數包括但不限於電池容量、電阻、極化電壓時間常數、極化電壓混合因子(polarizationvoltage blending factor)、滯後混合因子、滯後速率常數、效率因子(efficiency factor)等。
輸入變量定義為在特定時間的電池輸入信號值。例如，輸入變量可包括進入電池的電流以及電池的溫度。輸出變量定義為在特定時間的電池輸出信號值。例如，輸出變量可包括電池的輸出電壓和電池壓力。
系統10包括一個或多個電壓傳感器20、一個負載電路26和一個計算單元例如計算機28，還可包括一個或多個溫度傳感器22，以及一個電流傳感器24。
提供電壓傳感器20以生成第一輸出信號，所述第一輸出信號表明電池12的一個或多個電池單元產生的電壓。所述電壓傳感器20在計算機28的I/O接口46和電池12之間電耦合。電壓傳感器20將所述第一輸出信號傳遞至計算機28。為清楚說明，本文中只描述一個電壓傳感器。然而，應認識到在系統10的另一實施方案中，系統10中使用了多個電壓傳感器(例如每個電池單元使用一個電壓傳感器)。
提供溫度傳感器22以產生第二輸出信號，所述第二輸出信號表明電池12的一個或多個溫度。所述溫度傳感器22置於電池12附近並與計算機28的I/O接口46電耦合。所述溫度傳感器22將第二輸出信號傳遞至計算機28。為清楚說明，本文中只描述一個溫度傳感器。然而，應認識到在系統10的另一實施方案中，系統10中使用了多個溫度傳感器(例如每個電池單元使用一個溫度傳感器)。
提供電流傳感器24以產生第三輸出信號，所述第三輸出信號表明電池12的電池單元流出的電流。電流傳感器24在電池12和負載電路26之間電耦合。電流傳感器24還與計算機28的I/O接口46電耦合。電流傳感器24將第三輸出信號傳遞至計算機28。
負載電路26與電流傳感器24電耦合，並接納來自電池12的電流。負載電路26包括能夠與電池12電耦合的任何電氣設備。
提供計算機28以確定被估計的組合電池狀態-參數向量，該向量表明電池12的狀態和參數，這將在下文中更加詳細地解釋。計算機28包括一個中央處理器(CPU)40、一個只讀存儲器(ROM)44、一個非永久性存儲器例如隨機存儲器(RAM)45和一個輸入/輸出(I/O)接口46。CPU 40可操作地與ROM 44、RAM 45和I/O接口46連接。CPU 40包括一個時鐘42。包括ROM 44和RAM 46在內的計算機可讀介質可通過使用一些已知存儲設備例如PROM、EPROM、EEPROM、快閃記憶體中的任何一種或任何其他能夠儲存數據的電、磁、光或混合存儲設備而實現，這些設備中的一些具有CPU 40使用的可執行命令。
為了能夠理解，對以下方法的方程中使用的符號進行說明。音調(circumflex)符號表示估計的或預計的量(例如

表示真實量x的估計值)。上標「-」表示先驗估計值(即根據以往數據對一個量的當前數值進行的預計)。上標「+」表示後驗估計值(例如

是根據直到並且包括時間k時所收集的所有測量結果得到的真實量x在時間下標k處的估計值)。否定號表示估計量的誤差(例如和)。符號∑xy＝E[xyT]表示下標中的變量相關或交叉相關(本申請中所述量是零均值(zero-mean)，因此相關性與協方差相同)。符號∑x表示的量與∑xx相同。上標「T」是矩陣/向量轉置算符。
在對用於確定與電池12相關的電池參數向量的算法進行詳細討論之前，先進行一般性概述。
一個電池狀態向量可包括例如與電池12相關的充電狀態(SOC)值、滯後電壓或極化電壓。SOC值是選自0-100％的一個數值，其表明電池12可用於做功的現有可用容量。
本方法中使用電池單元行為的數學模型來計算電池12的狀態向量的估計值。假定電池單元動力學的數學模型是已知的，並且可使用包括一個狀態方程和一個輸出方程的不連續時間的狀態-空間模型來表達，如下所述。
用於確定電池12的狀態向量的狀態方程如下xk＝f(xk-1，uk-1，wk-1，k-1)，其中， xk是電池12在時間下標k時的狀態向量； uk是一個表示已知的/確定的電池12輸入量的變量； wk是模擬某些影響系統狀態的未測量輸入量的電池輸入噪聲向量；並且 f(xk-1，uk-1，wk-1，k-1)是狀態轉變函數。
使用以下方程確定電池12的輸出向量yk＝h(xk，uk，vk，k)，其中 h(xk，uk，vk，k)是測量函數；並且 vk是在無存儲模式(memory-less mode)下影響電池12的輸出量的測量、但不影響電池12的狀態向量的傳感器噪聲。
系統狀態xk至少包括預計目前輸出所需的最少量信息以及目前的輸入和電池的數學模型。對於電池單元14，狀態可包括例如SOC、相對於不同時間常數的極化電壓水平，以及滯後水平。系統外來輸入uk至少包括目前電池單元電流ik，還可任選包括電池單元溫度(除非溫度變化本身在狀態中被模擬)。系統參數θk是隨時間緩慢變化的數值，其變化的方式使得其無法通過已知的測得的系統輸入與輸出直接確定。這些參數可包括但不限於電池單元容量、電阻、極化電壓時間常數、極化電壓混合因子、滯後混合因子、滯後速率常數、效率因子等。模型輸出yk對應於物理可測的電池單元的量或那些至少可由測得的量直接計算出的量，例如負載時的電池電壓。
還使用了參數動力學的數學模型。一個示例性的模型具有以下形式 θk+1＝θk+rk dk＝g(xk，uk，θk)+ek. 第一個方程表明參數θk最初是恆定的，但其隨時間緩慢變化，在這種情況下，通過一個用rk表示的「噪聲」過程來模擬。「輸出」dk是用

模擬的最優參數動力學與一定的估計誤差ek之和的函數。最優參數動力學

是系統狀態xk、外來輸入uk和一系列時間變化參數θk的函數。
參見圖2-5，解釋了根據一種示例性實施方案的用於確定被估計的組合電池狀態-參數向量的方法，所述向量表明電池12的狀態和參數。該方法可通過使用由控制器28執行的軟體算法來完成。該軟體算法存儲在ROM 44或RAM 45或本領域技術人員已知的其他計算機可讀介質中。
在步驟60中，計算機28產生一個電池輸入向量uk，該向量具有至少一個在第一預定時間獲得的電池輸入變量測量值。
在步驟62中，計算機28產生一個電池輸出向量yk，該向量具有至少一個在第一預定時間獲得的電池輸出變量測量值。
在步驟64中，計算機28確定被估計的提高的(augmented)組合電池狀態-參數向量

該向量表明在早於第一預定時間的第二預定時間的電池12的狀態及參數，使用以下方程其中

對應於被估計的組合電池狀態-參數向量，該向量表明在第二預定時間的電池12的狀態及電池12的參數； E[Wk-1]對應於第二預定時間的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量的預期值； E[vk-1]對應於第二預定時間的傳感器噪聲向量的預期值；並且 T為矩陣/向量轉置算符。
在步驟66中，計算機28確定與被估計的提高的組合電池狀態-參數向量相關的被估計的提高的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣

使用以下方程 其中

對應於與第二預定時間的被估計的組合電池狀態-參數向量相關的被估計的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣； ∑W對應於與組合電池狀態-參數輸入噪聲向量相關的協方差矩陣； ∑v對應於與傳感器噪聲向量相關的協方差矩陣；並且 diag是將其輸入自變量組成一個塊對角矩陣的函數。
在步驟68中，計算機28確定一組被估計的提高的組合電池的狀態-參數向量χk-1a，+，每個該向量表明在第二預定時間的電池12的狀態和參數，使用以下方程 其中，

對應於

的Cholesky矩陣平方根；並且 γ對應於一個常數。
在步驟70中，計算機28確定一組預計的組合電池的狀態-參數向量χkX，-，每個該向量表明在第一預定時間的電池12的狀態和參數，使用以下方程

其中 χk，iX，-對應於組χkX，-中的第i個元素； uk-1對應於第二預定時間的電池輸入向量； χk-1，iX，+對應於從組χk-1a，+的第i個元素提取的一個被估計的組合電池狀態-參數向量； χk-1，iW，+對應於從組χk-1a，+的第i個元素提取的一個被估計的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量；

對應於模擬組合狀態-參數向量的動力學的一個方程；並且 k-1對應於第二預定時間。
在步驟72中，計算機28確定一組預計的電池輸出向量

每個所述向量都表明在第一預定時間的電池12的輸出，使用以下方程

其中

對應於該組向量

中的第i個； χk-1，iv，+對應於從組χk-1a，+的第i個元素中提取的單個被估計的傳感器噪聲向量；並且 k對應於第一預定時間。
在步驟74中，計算機28通過計算所述一組預計的組合電池狀態-參數向量χkX，-的加權平均值從而確定第一預定時間的一個預計的組合電池狀態-參數向量

使用以下方程其中， αi(m)對應於一系列常數；並且 p對應於組χkX，-的元素個數減1。
在步驟76中，計算機28確定預計的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣

使用以下方程 其中，αi(c)對應於一系列常數。
在步驟78中，計算機28確定預計的電池輸出向量

該向量表明在第一預定時間的電池的輸出，使用以下方程
在步驟80中，計算機28確定預計的電池輸出向量協方差矩陣

使用以下方程
在步驟82中，計算機28確定預計的互協方差矩陣

使用以下方程
在步驟84中，計算機28確定增益矩陣Lk，使用以下方程 在步驟86中，計算機28確定一個被估計的組合電池狀態-參數向量

該向量表明電池12在第一預定時間的狀態和參數，使用以下方程 在步驟88中，計算機28確定一個與所述被估計的組合電池狀態-參數向量相關的被估計的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣

使用以下方程 在步驟90中，計算機28選擇新的第一和第二預定時間。在步驟90之後，該方法返回至步驟60。
參見圖6-9，現解釋根據另一種示例性實施方案的用於確定一個被估計的組合電池狀態-參數向量的方法，所述向量表明電池12的狀態及參數。所述方法可通過使用由控制器28執行的軟體算法而實現。該軟體算法存儲在ROM 44或RAM 45或本領域技術人員已知的其他計算機可讀介質中。
在步驟100中，計算機28產生一個電池輸入向量uk，該向量具有至少一個在第一預定時間獲得的電池輸入變量測量值。
在步驟101中，計算機28產生一個電池輸出向量yk，該向量具有至少一個在第一預定時間獲得的電池輸出變量測量值。
在步驟102中，計算機28確定被估計的提高的組合電池狀態-參數向量

該向量表明在早於第一預定時間的第二預定時間的電池12的狀態及電池12的參數，使用以下方程 其中

對應於被估計的組合電池狀態-參數向量，該向量表明在第二預定時間的電池12狀態及電池12的參數； E[Wk-1]對應於第二預定時間的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量的預期值； E[vk-1]對應於第二預定時間的傳感器噪聲向量的預期值；並且 T為矩陣/向量轉置算符。
在步驟104中，計算機28確定與被估計的提高的組合電池狀態-參數向量相關的被估計的提高的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣

使用以下方程 其中

對應於與第二預定時間的被估計的組合電池狀態-參數向量相關的被估計的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣； SW對應於與組合電池狀態-參數輸入噪聲向量相關的平方根協方差矩陣； Sv對應於與傳感器噪聲向量相關的平方根協方差矩陣；並且 diag是將其輸入自變量組成一個塊對角矩陣的函數。
在步驟106中，計算機28確定一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量χk-1a，+，每個該向量表明在第二預定時間的電池12的狀態和參數，使用以下方程 其中， γ對應於一個常數。
在步驟108中，計算機28確定一組預計的組合電池狀態-參數向量χkX，-，每個該向量表明在第一預定時間的電池12的狀態和參數，使用以下方程

其中 χk，iX，-對應於組χkX，-中的第i個元素； uk-1對應於第二預定時間的電池輸入向量； χk-1，iX，+對應於從組χk-1a，+的第i個元素提取的被估計的組合電池狀態-參數向量； χk-1，iW，+對應於從組χk-1a，+的第i個元素提取的被估計的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量；

對應於模擬組合狀態-參數向量的動力學的一個方程；並且 k-1對應於第二預定時間。
在步驟110，計算機28確定一組預計的電池輸出向量

每個所述向量都表明在第一預定時間的電池12的輸出，使用以下方程

其中

對應於該組向量

中的第i個元素； χk-1，iv，+對應於從組χk-1a，+的第i個元素中提取的單個被估計的傳感器噪聲向量；並且 k對應於第一預定時間。
在步驟112中，計算機28通過計算所述一組預計的組合電池狀態-參數向量χkX，-的加權平均值從而確定第一預定時間的預計的組合電池狀態-參數向量

使用以下方程其中， αi(m)對應於一系列常數；並且 p對應於組χkX，-的元素個數減1。
在步驟114中，計算機28確定預計的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣

使用以下方程 其中，αi(c)對應於一系列常數，並且 qr{}是計算輸入自變量的Q-R矩陣分解並返回R矩陣的上三角部分的函數。
在步驟116中，計算機28確定預計的電池輸出向量

該向量表明在第一預定時間的電池12的輸出，使用以下方程
在步驟118中，計算機28確定預計的電池輸出向量平方根協方差矩陣

使用以下方程
在步驟120中，計算機28確定預計的互協方差矩陣

使用以下方程
在步驟122中，計算機28確定增益矩陣Lk，使用以下方程 在步驟124中，計算機28確定一個被估計的組合電池狀態-參數向量

該向量表明電池12在第一預定時間的狀態和參數，使用以下方程 在步驟126中，計算機28確定一個與所述被估計的組合電池狀態-參數向量相關的被估計的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣

使用以下方程 其中， downdate{}計算使用其第二自變量對其第一自變量進行的矩陣降級(downdate)操作。
在步驟128中，計算機28選擇新的第一和第二預定時間。在步驟128之後，該方法返回至步驟100。
工業實用性 用於確定表明電池12狀態及參數的估計的組合電池狀態-參數向量的系統、方法和製造物品具有優於其他系統和方法的顯著優點。具體而言，所述系統、方法和製造物品提供了更準確地確定具有非線性工作特性的電池的組合電池狀態-參數向量的技術效果。
上述方法可體現為有形介質形式的含有指令的電腦程式代碼，所述有形介質例如軟盤、CD ROM、硬碟或其他的計算機可讀存儲介質，其中，當所述電腦程式被裝入計算機或被計算機執行時，該計算機成為實施本發明的一個設備。上述方法也可體現為計算機代碼，所述計算機代碼例如存儲於存儲介質中、裝在計算機中和/或被計算機執行，或通過某些傳輸介質例如電線或電纜、光纖或電磁輻射而被傳輸，其中當所述電腦程式代碼被裝入計算機或被計算機執行時，所述計算機成為實施本發明的一個設備。當在一個通用微處理器上運行時，該電腦程式代碼片斷使該微處理器生成特定的邏輯電路。
儘管本發明參照示例性的實施方案進行說明，但本領域技術人員可認識到可在不偏離本發明範圍的情況下進行各種改變並且可使用等價元素對其中的元素進行替換。此外，可在不偏離本發明範圍的情況下對本發明的教導進行多種改進以適應具體條件。因此，本發明不希望限制於所公開的用於實施本發明的實施方案，而是包括落入權利要求範圍的所有實施方案。此外，所使用的術語第一、第二等不表示任何重要性上的順序，而是用於將元素彼此區分。
權利要求
1.一種用於確定被估計的組合電池狀態-參數向量的方法，該向量表明電池在第一預定時間的狀態與參數，所述方法包括
確定第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量，該向量表明在早於所述第一預定時間的第二預定時間電池的狀態與參數、電池輸入噪聲、與測量電池輸出變量的傳感器相關的傳感器噪聲、電池的狀態與參數的不確定度、電池輸入噪聲的不確定度以及傳感器噪聲的不確定度；
基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態參數向量確定第二組預計的組合電池狀態-參數向量，所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間電池的狀態與參數，以及電池的狀態與參數的不確定度；
基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量以及所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量，確定第三組預計的電池輸出向量，該第三組預計的電池輸出向量表明在第一預定時間該電池的至少一個輸出變量以及該輸出變量的不確定度；
確定具有至少一個電池輸出變量測量值的第一電池輸出向量；
基於所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量、所述第三組預計的電池輸出向量以及所述第一電池輸出向量來確定第一被估計的組合電池狀態-參數向量，所述狀態-參數向量表明在第一預定時間該電池的狀態以及參數。
2.權利要求1的方法，其中對第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的確定包括
從存儲器中找到表明在第二預定時間的電池狀態和參數的一個被估計的組合電池狀態-參數向量；
基於所述被估計的組合電池狀態-參數向量、一個預期的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量以及一個預期的傳感器噪聲向量，來確定第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量，所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量表明在第二預定時間的電池狀態及參數、電池輸入噪聲和傳感器噪聲；
從存儲器中找到一個被估計的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣，該矩陣表明在第二預定時間的電池狀態和參數的不確定度；
基於所述被估計的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣、一個表明電池輸入噪聲的不確定度的協方差矩陣和一個表明傳感器噪聲的不確定度的協方差矩陣，來確定第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣；以及
基於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量和所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣，來確定所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量。
3.權利要求2的方法，其中對所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的確定包括
令所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的一個元素等於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量；
令所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的另一第一系列L個元素等於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量加上一個常數乘以從所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣的矩陣平方根提取出的各個列，其中L是所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的長度；並且
令所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的另一第二系列L個元素等於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量減去一個常數乘以從所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣的矩陣平方根提取出的各個列。
4.權利要求1的方法，其中對所述第一組被估計的提高的組合電池-狀態向量的確定包括
從存儲器中找到一個被估計的組合電池狀態-參數向量，該向量表明在第二預定時間所述電池的狀態和參數；
基於所述被估計的組合電池狀態-參數向量、一個預期的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量和一個預期的傳感器噪聲向量，來確定第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量，所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量表明在第二預定時間電池的狀態和參數、電池輸入噪聲和傳感器噪聲；
從存儲器中找到一個被估計的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣，該矩陣表明在第二預定時間電池的狀態和參數的不確定度；
基於所述被估計的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣、一個表明電池輸入噪聲的不確定度的協方差矩陣和一個表明傳感器噪聲的不確定度的協方差矩陣，來確定第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣，所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣表明電池的狀態和參數的不確定度、電池的輸入噪聲以及傳感器噪聲；以及
基於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量和所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣，來確定所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量。
5.權利要求4的方法，其中對所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的確定包括
令所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的一個元素等於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量；
令所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的另一第一系列L個元素等於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量加上一個常數乘以從所述被估計的提高的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣中提取出的各個列，其中L是所述被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的長度；並且
令所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的另一第二系列L個元素等於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量減去一個常數乘以從所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣中提取出的各個列。
6.權利要求1的方法，其中對所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量的確定包括
從所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量中提取出表明在第二預定時間電池的狀態及參數以及電池的狀態及參數的不確定度的數值，從而獲得第四組被估計的組合電池狀態-參數向量；
從所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量中提取出表明在第二預定時間電池輸入噪聲以及電池輸入噪聲的不確定度的數值，從而獲得第五組被估計的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量；
生成具有至少一個在第二預定時間的電池輸入變量測量值的第一電池輸入向量；並且
基於所述第四組預計的組合電池狀態-參數向量、第五組預計的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量以及第一電池輸入向量，來確定所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量。
7.權利要求1的方法，其中對所述第三組預計的電池輸出向量的確定包括
從所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量中提取出表明在第二預定時間傳感器噪聲和傳感器噪聲不確定度的數值，從而獲得第四組被估計的傳感器噪聲向量；
生成具有至少一個在第一預定時間的電池輸入變量測量值的第一電池輸入向量；並且
基於所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量、第一電池輸入向量以及第四組被估計的傳感器噪聲向量，來確定所述第三組預計的電池輸出向量。
8.權利要求1的方法，其中對所述第一被估計的組合電池狀態-參數向量的確定包括
基於所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量，來確定第一預計的組合電池狀態-參數向量，所述第一預計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間電池的狀態和參數；
基於所述第三組預計的輸出向量，來確定第一預計的電池輸出向量，所述第一預計的電池輸出向量表明電池的至少一個輸出變量；
基於所述第一預計的組合電池狀態-參數向量、第一預計的電池輸出向量、第二組預計的組合電池狀態-參數向量以及第三組預計的電池輸出向量來確定一個增益矩陣；以及
基於所述第一預計的組合電池狀態-參數向量、第一預計的電池輸出向量、增益矩陣以及第一電池輸出向量來計算所述第一被估計的組合電池狀態-參數向量。
9.權利要求8的方法，其中對所述第一預計的組合電池狀態-參數向量的確定包括計算所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量的加權平均值。
10.權利要求8的方法，其中對所述第一預計的電池輸出向量的確定包括計算所述第三組預計的電池輸出向量的加權平均值。
11.權利要求8的方法，其中對所述增益矩陣的確定包括
基於所述第一預計的電池輸出向量和第三組預計的電池輸出向量來確定第一預計的電池輸出向量協方差矩陣；
基於所述第一預計的電池輸出向量、第三組預計的電池輸出向量、第一預計的組合電池狀態-參數向量以及第二組預計的組合電池狀態-參數向量，來確定電池輸出向量與組合電池狀態-參數向量之間的第一預計的互協方差矩陣；以及
基於所述第一預計的互協方差矩陣和第一預計的電池輸出向量協方差矩陣來計算所述增益矩陣。
12.權利要求11的方法，其中對所述第一預計的電池輸出向量協方差矩陣的確定包括
基於所述第一預計的電池輸出向量以及第三組預計的電池輸出向量來確定第一預計的電池輸出向量平方根協方差矩陣；以及
基於所述第一預計的電池輸出向量平方根協方差矩陣以及第一預計的電池輸出向量平方根協方差矩陣來計算所述第一預計的電池輸出向量協方差矩陣。
13.權利要求8的方法，其中對所述第一被估計的組合電池狀態-參數向量的計算包括
基於所述第一電池輸出向量以及第一預計的電池輸出向量來確定一個創新向量；
基於所述增益矩陣和所述創新向量，來確定一個更新向量；以及
基於所述預計的組合電池狀態-參數向量和更新向量，來計算所述第一被估計的組合電池狀態-參數向量。
14.權利要求8的方法，還包括基於所述第一預計的組合電池狀態-參數向量、第二組預計的組合電池狀態-參數向量、增益矩陣以及第一預計的電池輸出向量協方差矩陣，來確定在第一預定時間的一個被估計的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣。
15.權利要求8的方法，還包括基於所述第一預計的組合電池狀態-參數向量、第二組預計的組合電池狀態-參數向量、增益矩陣以及一個預計的電池輸出向量平方根協方差矩陣，來確定在第一預定時間的一個被估計的組合電池狀態-參數向量平方根協方差矩陣。
16.一種用於確定被估計的組合電池狀態-參數向量的系統，所述向量表明電池在第一預定時間的狀態與參數，該系統包括
一個傳感器，該傳感器產生表明電池的一個輸出變量的第一信號；以及
一個可操作地與該傳感器耦合的計算機，該計算機被配置以確定第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量，該向量表明在早於所述第一預定時間的第二預定時間電池的狀態與參數、電池輸入噪聲、與該傳感器相關的傳感器噪聲、電池狀態與參數的不確定度、電池輸入噪聲的不確定度以及傳感器噪聲的不確定度；該計算機還被配置以基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量來確定第二組預計的組合電池狀態-參數向量，該第二組預計的組合電池狀態-參數向量表明在所述第一預定時間電池的狀態及參數和電池狀態及參數的不確定度；該計算機還被配置以基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量和第二組預計的組合電池狀態-參數向量，來確定第三組預計的電池輸出向量，該第三組預計的電池輸出向量表明至少一個在第一預定時間該電池的輸出變量以及該輸出變量的不確定度；該計算機還被配置以基於所述第一信號來確定第一電池輸出向量；該計算機還被配置以基於第二組預計的組合電池狀態-參數向量、第三組預計的電池輸出向量以及第一電池輸出向量，來確定第一被估計的組合電池狀態-參數向量，該第一被估計的組合電池狀態參數向量表明在第一預定時間電池的狀態及參數。
17.權利要求16的系統，其中所述計算機還被配置以從存儲器中找到表明在第二預定時間的電池狀態和參數的一個被估計的組合電池狀態-參數向量；所述計算機還被配置以基於所述被估計的組合電池狀態-參數向量、一個預期的組合電池狀態-參數輸入噪聲向量以及一個預期的傳感器噪聲向量，來確定第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量，所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量表明在第二預定時間的電池狀態及參數、電池輸入噪聲和傳感器噪聲；所述計算機還被配置以從存儲器中找到一個被估計的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣，該矩陣表明在第二預定時間的電池狀態和參數的不確定度；所述計算機還被配置以基於所述被估計的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣、一個表明電池輸入噪聲的不確定度的協方差矩陣和一個表明傳感器噪聲的不確定度的協方差矩陣，來確定第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣，該矩陣表明電池狀態和參數的不確定度、電池輸入噪聲以及傳感器噪聲；所述計算機還被配置以基於所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量和所述第一被估計的提高的組合電池狀態-參數向量協方差矩陣，來確定所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量。
18.權利要求16的系統，其中所述計算機還被配置以基於所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量來確定第一預計的組合電池狀態-參數向量，所述第一預計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間電池的狀態及參數，該計算機還被配置以基於所述第三組預計的輸出向量來確定第一預計的電池輸出向量，所述第一預計的電池輸出向量表明第一預定時間電池的至少一個輸出變量，所述計算機還被配置以基於所述第一預計的組合電池狀態-參數向量、第一預計的電池輸出向量、第二組預計的組合電池狀態-參數向量以及第三組預計的電池輸出向量來確定一個增益矩陣；該計算機還被配置以基於所述第一預計的組合電池狀態-參數向量、第一預計的電池輸出向量、增益矩陣和第一電池輸出向量來計算所述第一被估計的組合電池狀態-參數向量。
19.一種製造物品，包括
一個其中編寫了一個電腦程式的計算機存儲介質，所述電腦程式用於確定一個被估計的組合電池狀態-參數向量，該狀態-參數向量表明在第一預定時間電池的狀態及參數，所述計算機存儲介質包括
用於確定第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量的代碼，所述向量表明在第一預定時間之前的第二預定時間該電池的狀態及參數、電池輸入噪聲、與測量電池輸出變量的傳感器相關的傳感器噪聲、電池狀態及參數的不確定度、電池輸入噪聲的不確定度以及傳感器噪聲的不確定度；
用於基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量來確定第二組預計的組合電池狀態-參數向量的代碼，該第二組預計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間該電池的狀態和參數以及該電池的狀態及參數的不確定度；
用於基於所述第一組被估計的提高的組合電池狀態-參數向量和第二組預計的組合電池狀態-參數向量來確定第三組預計的電池輸出向量的代碼，所述第三組預計的電池輸出向量表明在第一預定時間該電池的至少一個輸出變量以及該輸出變量的不確定度；
用於確定具有至少一個電池輸出變量測量值的第一電池輸出向量的代碼；以及
用於基於所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量、第三組預計的電池輸出向量以及第一電池輸出向量來確定第一被估計的組合電池狀態-參數向量的代碼，所述第一被估計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間該電池的狀態及參數。
20.權利要求19的製造物品，其中所述用於確定第一被估計的組合電池狀態-參數向量的代碼包括
用於基於所述第二組預計的組合電池狀態-參數向量來確定第一預計的組合電池狀態-參數向量的代碼，所述第一預計的組合電池狀態-參數向量表明在第一預定時間電池的狀態及參數；
用於基於所述第三組預計的輸出向量來確定第一預計的電池輸出向量的代碼，所述第一預計的電池輸出向量表明在第一預定時間電池的至少一個輸出變量；
用於基於所述第一預計的組合電池狀態-參數向量、第一預計的電池輸出向量、第二組預計的組合電池狀態-參數向量以及第三組預計的電池輸出向量來確定一個增益矩陣的代碼；以及
用於基於所述第一預計的組合電池狀態-參數向量、第一預計的電池輸出向量、增益矩陣以及第一電池輸出向量來計算所述第一被估計的組合電池狀態-參數向量的代碼。
全文摘要
提供用於確定一個被估計的組合電池狀態-參數向量的系統、方法以及製造物品。所述方法基於一組預計的組合電池狀態-參數向量、一組預計的電池輸出向量以及一個電池輸出向量，來確定所述被估計的組合電池狀態-參數向量。
文檔編號H02J7/00GK101361246SQ200680051346
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月29日 優先權日2006年2月9日
發明者G·L·普萊特 申請人:株式會社Lg化學