发明名称 联合电池状态及参数评估用装置及方法
摘要 本发明系有关于一种评估一电化学电池之增量状态的方法及装置,此方法包括:形成该电化学电池系统一内部增量状态预测,其中该增量状态包括至少一内部状态值及至少一内部参数值;形成该内部增量状态预测之一不确定性预测;校正该内部增量状态预测及该不确定性预测;以及,执行一演算法,其中该演算法系重复该形成内部增量状态预测、该形成该内部增量状态预测之不确定性预测及该校正该内部增量状态预测及该不确定性预测,俾对该增量状态产生一现行评估并对该增量状态评估产生一现行不确定性。
申请公布号 TWI272737 申请公布日期 2007.02.01
申请号 TW093136725 申请日期 2004.11.29
申请人 LG化学公司 发明人 圭葛里L 普力特
分类号 H01M10/48(2006.01) 主分类号 H01M10/48(2006.01)
代理机构 代理人 吴冠赐 台北市松山区敦化北路102号9楼;杨庆隆 台北市松山区敦化北路102号9楼;苏建太 台北市松山区敦化北路102号9楼
主权项 1.一种评估一电化学电池系统之目前增量状态的 方法,包括下列步骤: 形成该电化学电池系统一内部增量状态预测,其中 该增量状态包括至少一内部状态値及至少一内部 参数値; 形成该内部增量状态预测之一不确定性预测; 校正该内部增量状态预测及该不确定性预测;以及 执行一演算法,其中该演算法系重复该形成内部增 量状态预测、该形成该内部增量状态预测之不确 定性预测及该校正该内部增量状态预测及该不确 定性预测,俾对该增量状态产生一现行评估并对该 增量状态评估产生一现行不确定性。 2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该执行一 内部增量状态预测之步骤包括: 判断一电流量测値; 判断一电压量测値;以及 将该电流量测値及该电压量测値套用于一数学模 型中,执行该内部增量状态预测。 3.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该执行一 不确定性预测之步骤包括: 将该电流量测値及该电压量测値套用于一数学模 型中,执行该不确定性预测。 4.如申请专利范围第3项所述之方法,其中该校正步 骤包括: 计算一增益系数; 利用该增益系数、该电压量测値及该内部增量状 态预测,计算一校正内部增量状态预测;以及 利用该增益系数及该不确定性预测,计算一校正不 确定性预测。 5.如申请专利范围第4项所述之方法,其中该执行一 演算法之步骤包括: 利用该校正内部增量状态预测及该校正不确定性 预测,获知该演算法于下一时段重复实施时所需的 预测。 6.如申请专利范围第5项所述之方法,其中该演算法 系至少一选自于一由一卡尔曼滤波器及一延伸卡 尔曼滤波器构成之群组。 7.如申请专利范围第6项所述之方法,其中该增量状 态包括至少一选自于一由一充电状态、一电压极 化程度、一磁滞程度、一电阻、一电荷容量、一 极化电压时间常数、一极化电压混合系数、一磁 滞混合系数、一磁滞现象比率常数及一效率常数 构成之群组。 8.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该执行一 内部增量状态预测之步骤更包括: 量测一温度;以及 将该温度量测値、该电流量测値及该电压量测値 套用于一数学模型中,执行该内部增量状态预测。 9.如申请专利范围第8项所述之方法,其中该执行一 不确定性预测之步骤包括: 将该温度量测値、该电流量测値及该电压量测値 套用于一数学模型中,执行该不确定性预测。 10.如申请专利范围第9项所述之方法,其中该校正 步骤包括: 计算一增益系数; 利用该增益系数、该电压量测値及该内部状态预 测,计算一校正内部状态预测;以及 利用该增益系数及该不确定性预测,计算一校正不 确定性预测。 11.如申请专利范围第10项所述之方法,其中该执行 一演算法之步骤包括: 利用该校正内部状态预测及该校正不确定性预测, 获知该演算法于下一时段重复实施时所需的预测 。 12.如申请专利范围第11项所述之方法,其中该演算 法系至少一选自于一由一卡尔曼滤波器及一延伸 卡尔曼滤波器构成之群组。 13.如申请专利范围第12项所述之方法,其中该增量 状态包括至少一选自于一由一充电状态、一电压 极化程度、一磁滞程度、一电阻、一电荷容量、 一极化电压时间常数、一极化电压混合系数、一 磁滞混合系数、一磁滞现象比率常数及一效率常 数构成之群组。 14.如申请专利范围第2项所述之方法,其中该执行 一不确定性预测之步骤更包括: 量测一温度;以及 将该温度量测値、该电流量测値及该电压量测値 套用于一数学模型中,执行该不确定性预测。 15.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该执行 一不确定性预测之步骤包括: 判断一电流量测値; 判断一电压量测値;以及 将该电流量测値及该电压量测値套用于一数学模 型中,执行该内部增量状态预测。 16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该执行 一不确定性预测之步骤更包括: 量测一温度;以及 将该温度量测値、该电流量测値及该电压量测値 套用于一数学模型中,执行该不确定性预测。 17.如申请专利范围第16项所述之方法,其中该校正 步骤包括: 计算一增益系数; 利用该增益系数、该电压量测値及该内部增量状 态预测,计算一校正内部状态预测;以及 利用该增益系数及该不确定性预测,计算一校正不 确定性预测。 18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中该执行 一演算法之步骤包括: 利用该校正内部状态预测及该校正不确定性预测, 获知该演算法于下一时段重复实施时所需的预测 。 19.如申请专利范围第18项所述之方法,其中该演算 法系至少一选自于一由一卡尔曼滤波器及一延伸 卡尔曼滤波器构成之群组。 20.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该方法 更包括一确保一或多增量状态分别收敛至各自对 应之物理数値的步骤。 21.如申请专利范围第20项所述之方法,其中该步骤 包括提供一具有一理想收敛値之增量状态的电池 模型输出。 22.如申请专利范围第21项所述之方法,其中该步骤 更包括提供一具有一基于目前量测値之增量状态 的量测向量。 23.如申请专利范围第22项所述之方法,其中更包括 一步骤,以一卡尔曼滤波器或一延伸卡尔曼滤波器 ,利用该电池模型输出及该量测向量调节一增量状 态评估。 24.一种评估一电池组系统之目前增量状态的装置, 包括: 一形成一电池之内部增量状态预测的单元; 一形成该电池内部增量状态预测之不确定性预测 的单元; 一校正该内部增量状态预测及该不确定性预测的 单元;以及 一执行一演算法的单元,其中该演算法系重复由该 形成该内部增量状态预测的单元、该形成该内部 增量状态预测之不确定性预测的单元及该校正该 内部增量状态预测及该不确定性预测的单元所执 行之步骤,俾对该增量状态产生一现行评估、并对 该增量状态评估产生一现行不确定性。 25.如申请专利范围第24项所述之装置,其中该形成 一电池之内部状态预测的单元包括: 一量测一电流的单元; 一量测一电压的单元;以及 一将该参数评估、该电流量测値及该电压量测値, 套用于一数学模型中以执行该内部增量状态预测 的单元。 26.如申请专利范围第25项所述之装置,其中该形成 该电池内部增量状态预测之不确定性预测的单元 包括: 一将该电流量测値及该电压量测値套用于一数学 模型中以执行该不确定性预测的单元。 27.如申请专利范围第26项所述之装置,其中该校正 该内部增量状态预测及该不确定性预测的单元包 括: 一计算一增益系数的单元; 一利用该增益系数、该电压量测値及该内部增量 状态预测,计算一校正内部增量状态预测的的单元 ;以及 一利用该增益系数及该不确定性预测,计算一校正 不确定性预测的单元。 28.如申请专利范围第27项所述之装置,其中该执行 该演算法的单元包括: 一利用该校正内部增量状态预测及该校正不确定 性预测,获知该演算法于下一时段重复实施时所需 之预测的单元。 29.如申请专利范围第28项所述之装置,其中该演算 法系至少一选自于一由一卡尔曼滤波器及一延伸 卡尔曼滤波器构成之群组。 30.如申请专利范围第29项所述之装置,其中该增量 状态包括至少一选自于一由一充电状态、一电压 极化程度、一磁滞程度、一电阻、一电荷容量、 一极化电压时间常数、一极化电压混合系数、一 磁滞混合系数、一磁滞现象比率常数及一效率常 数构成之群组。 31.如申请专利范围第25项所述之装置,其中该形成 该电池之内部增量状态预测的单元更包括: 一量测一温度的单元;以及 一将该温度量测値、该电流量测値及该电压量测 値套用于一数学模型中以执行该内部状态预测的 单元。 32.如申请专利范围第31项所述之装置,其中该形成 该电池内部增量状态预测之不确定性预测的单元 包括: 一将该温度量测値、该电流量测値及该电压量测 値套用于一数学模型中以执行该不确定性预测的 单元。 33.如申请专利范围第32项所述之装置,其中该校正 该内部增量状态预测及该不确定性预测的单元包 括: 一计算一增益系数的单元; 一利用该增益系数、该电压量测値及该内部状态 预测,计算一校正内部增量状态预测的单元;以及 一利用该增益系数及该不确定性预测以计算一校 正不确定性预测的单元。 34.如申请专利范围第33项所述之装置,其中该执行 该演算法的单元包括: 一利用该校正内部增量状态预测、校正内部状态 预测及该校正不确定性预测,获知该演算法于下一 时段重复实施时所需之预测的单元。 35.如申请专利范围第34项所述之装置,其中该演算 法系至少一选自于一由一卡尔曼滤波器及一延伸 卡尔曼滤波器构成之群组。 36.如申请专利范围第35项所述之装置,其中该增量 状态包括至少一选自于一由一充电状态、一电压 极化程度、一磁滞程度、一电阻、一电荷容量、 一极化电压时间常数、一极化电压混合系数、一 磁滞混合系数、一磁滞现象比率常数及一效率常 数构成之群组。 37.如申请专利范围第25项所述之装置,其中该形成 该电池内部增量状态预测之不确定性预测的单元 更包括: 一量测一温度的单元;以及 一将该温度量测値、该电流量测値及该电压量测 値套用于一数学模型中以执行该不确定性预测的 单元。 38.如申请专利范围第24项所述之装置,其中该形成 该电池内部增量状态预测之不确定性预测的单元 包括: 一量测一电流的单元; 一量测一电压的单元;以及 一将该电流量测値及该电压量测値套用于一数学 模型中以执行该不确定性预测。 39.如申请专利范围第38项所述之装置,其中该形成 该电池内部增量状态预测之不确定性预测的单元 更包括: 一量测一温度的单元;以及 一利用该温度量测値、该电流量测値及该电压量 测値套用于一数学模型中,执行该不确定性预测。 40.如申请专利范围第39项所述之装置,其中该校正 该内部增量状态预测及该不确定性预测的单元包 括: 一计算一增益系数的单元; 一利用该增益系数、该电压量测値及该内部增量 状态预测,计算一校正内部状态预测的单元;以及 一元件利用该增益系数及该不确定性预测,计算一 校正不确定性预测的单元。 41.如申请专利范围第40项所述之装置,其中该执行 该演算法的单元包括: 一利用该校正内部增量状态预测、校正内部状态 预测及该校正不确定性预测,获知该演算法于下一 时段重复实施时所需之预测的单元。 42.如申请专利范围第41项所述之装置,其中该演算 法系至少一选自于一由一卡尔曼滤波器及一延伸 卡尔曼滤波器构成之群组。 43.如申请专利范围第24项所述之装置,其更包括一 确保该一或多增量状态分别收敛至各自对应之物 理数値的单元。 44.如申请专利范围第43项所述之装置,其中该确保 该一或多增量状态分别收敛至各自对应之物理数 値的单元包括一提供一具有一理想收敛値之增量 状态之电池模型输出的单元。 45.如申请专利范围第44项所述之装置,其中该确保 该一或多增量状态分别收敛至各自对应之物理数 値的单元更包括一提供该一或多增量状态之基于 目前量测値之对应量测向量的单元。 46.如申请专利范围第45项所述之装置,其中更包括 一卡尔曼滤波器或一延伸卡尔曼滤波器,利用该电 池模型输出及该量测向量调节一增量状态评估。 47.一种评估一电化学电池之目前增量状态之系统, 包括: 一对该电化学电池形成一内部增量状态预测的装 置,其中该增量状态包括至少一内部状态値及至少 一内部参数値; 一对该内部增量状态预测形成一不确定性预测的 装置; 一校正该内部增量状态预测及该不确定性预测的 装置;以及 一执行一演算法的装置,其中该演算法系重复该形 成该内部增量状态的预测、该形成该内部增量状 态预测之不确定性的预测及该校正该内部增量状 态预测及该不确定性预测,俾对该增量状态产生一 现行评估、并对该增量状态评估产生一现行不确 定性。 48.一种储存媒体,其系以一机器可读取之电脑程式 码编码,其中该储存媒体包括一驱使一电脑执行一 评估一电化学电池之目前增量状态之方法的指令, 该方法包括: 对该电化学电池系统形成一内部增量状态预测,其 中该增量状态包括至少一内部状态値及至少一内 部参数値; 对该内部增量状态预测形成一不确定性预测; 校正该内部增量状态预测及该不确定性预测;以及 执行一演算法,其中该演算法系重复该内部增量状 态预测、该不确定性预测及该校正该内部增量状 态预测及该不确定性预测,俾对该增量状态产生一 现行评估并对该增量状态评估产生一现行不确定 性。 49.一种藉由电脑资料讯号传送之传送媒体,其中该 电脑资料讯号包括一驱使一电脑执行一评估一电 化学电池之目前增量状态之方法的程式码,该方法 包括: 对该电化学电池系统形成一内部增量状态预测,其 中该增量状态包括至少一内部状态値及至少一内 部参数値; 对该内部增量状态预测形成一不确定性预测; 校正该内部增量状态预测及该不确定性预测;以及 执行一演算法,其中该演算法系重复该内部增量状 态预测、该不确定性预测及该校正该内部增量状 态预测及该不确定性预测,俾对该增量状态产生一 现行评估并对该增量状态评估产生一现行不确定 性。 图式简单说明: 图1系本发明一较佳实施例执行状态及参数评估之 系统之示意图;以及 图2系本发明一较佳实施例之联合滤波器之示意图 。
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