專利名稱：電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的實(shí)施例通常涉及電池組。更具體地，本公開的實(shí)施例涉及電池組和電池組充電系統(tǒng)的健康和控制狀態(tài)。
背景技術(shù)：
電池組的主要特性是例如電壓、能量密度、容量、充電狀態(tài)和內(nèi)電阻等參數(shù)。這些參數(shù)確定電池組的狀態(tài)或健康。各種類型的電池組應(yīng)用可以包括汽車、航空航天或電路板級裝置，例如不間斷電源(UPS)。由于無論非可充電的(原電池)或者可再充電的(二次電池)電池組的本質(zhì)屬性，電池組的例如電化學(xué)、制造技術(shù)、利用率方面的性質(zhì)和電池組特性均會隨時間變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了用于電池組健康診斷的系統(tǒng)和方法。實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)，并且追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間。通過采用測量的數(shù)據(jù)和測量的時間開發(fā)電池組歷史模型，并且使用適應(yīng)性邏輯根據(jù)該電池組歷史模型與電池組參數(shù)或者特性的初始設(shè)備制造商(OEM)說明書來估計電池組的未來狀態(tài)，其中所述適應(yīng)性邏輯采用變化規(guī)則或者其他方法為未來狀態(tài)和產(chǎn)生的預(yù)測調(diào)整和修改電池組特性。本公開的實(shí)施例提供了小型的、低成本且低能量的系統(tǒng)，其具有用于電池組工作歷史追蹤和建模的板載存儲 器。例如，數(shù)據(jù)能夠被追蹤并建模，所述數(shù)據(jù)例如充電、放電、日期、時間或者其他數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)可以用于執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)動作。這允許各種類型的維護(hù)動作，包括在常規(guī)維護(hù)期間完成的更詳盡的診斷，在所述常規(guī)維護(hù)期間，信息被卸載并且被診斷為例如隊(duì)列維護(hù)(fleet maintenance)的一部分。以這樣的方式,可以通過維護(hù)人員使用數(shù)據(jù)來創(chuàng)建智能數(shù)據(jù)庫，從而描繪電池組壽命和性能以及充電系統(tǒng)響應(yīng)。通過使用本文所述的電池組健康診斷系統(tǒng)，能夠?yàn)樵缙诰S護(hù)標(biāo)記過反應(yīng)或者欠反應(yīng)的充電系統(tǒng)以及二次電池組內(nèi)的不健康電池，通過不定期維護(hù)產(chǎn)生進(jìn)一步的節(jié)省。電池組健康和預(yù)測以及電池組最優(yōu)操作/異常安全特性(例如過電流、過溫度或者深度放電)能夠被用于電池組維護(hù)。在實(shí)施例中，用于電池組健康診斷的方法實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)，并且追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間。該方法進(jìn)一步通過適應(yīng)性建模所述測量的數(shù)據(jù)和測量時間而提供電池歷史模型，并且根據(jù)該電池歷史模型估計電池組的未來狀態(tài)。在另一個實(shí)施例中，電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)包括測量邏輯、適應(yīng)性邏輯和預(yù)測邏輯。測量邏輯實(shí)時測量電池組的至少一個電池屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)，并且追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間。適應(yīng)性邏輯通過適應(yīng)性建模測量的數(shù)據(jù)和至少一個測量時間而提供電池組歷史模型。預(yù)測邏輯根據(jù)電池組歷史模型估計電池組的未來狀態(tài)。在另一個實(shí)施例中，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，以便執(zhí)行用于電池組健康診斷的方法。由計算機(jī)可執(zhí)行指令執(zhí)行的所述方法實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)，并且追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間。由計算機(jī)可執(zhí)行指令所執(zhí)行的所述方法也通過適應(yīng)性建模所述測量的數(shù)據(jù)和測量時間而提供電池組歷史模型，并且根據(jù)該電池組歷史模型估計電池組的未來狀態(tài)。根據(jù)本公開的一個方面，提供了用于電池組健康診斷的方法，其包括實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)；追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間；通過適應(yīng)性建模測量的數(shù)據(jù)和至少一個測量時間而提供電池組歷史模型；和根據(jù)電池組歷史模型估計所述電池組的未來狀態(tài)。有利的是，至少一個電池組屬性包括從由以下各項(xiàng)組成的群組中選擇的至少一個成分容量、充電狀態(tài)、電壓、電流、電池電阻、工作環(huán)境、和溫度。有利的是，該診斷方法進(jìn)一步包括計算至少一個電池組屬性在電池組的先前狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)之間的變化。有利的是，所述診斷方法進(jìn)一步包括計算至少一個電池組屬性的變化率。有利的是，所述診斷方法進(jìn)一步包括使用電池組歷史模型計算電池組的健康狀態(tài)。有利的是，該診斷方法進(jìn)一步包括使用電池組歷史模型預(yù)報對電池組可靠性和可維護(hù)性的預(yù)測。 優(yōu)選地進(jìn)一步包括報告電池組的預(yù)測。并且優(yōu)選地進(jìn)一步包括根據(jù)該預(yù)測報告電池組的可靠性和可維護(hù)性評定。并且另外優(yōu)選的是進(jìn)一步的可靠性和可維護(hù)性評定包括從由以下各項(xiàng)組成的群組中選擇的至少一個成分健康狀態(tài)、電池組容量警告、充電狀態(tài)、潛在異常、熱失控警告，維護(hù)需求、系統(tǒng)警告、關(guān)閉警告、和電池組替換需求。有利的是，所述診斷方法進(jìn)一步包括根據(jù)至少一個電池組屬性確定電池組能量容量。有利的是，所述診斷方法進(jìn)一步包括根據(jù)至少一個電池組屬性確定充電狀態(tài)。有利的是，如果溫度變化過快，那么所述診斷方法進(jìn)一步包括指示短路電池、放電電池、和欠放電電池中的一個。根據(jù)本公開的進(jìn)一步的方面，提供了電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，其包括測量邏輯，其可操作為實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)；和追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間；適應(yīng)性邏輯，其可操作為通過適應(yīng)性建模所述測量的數(shù)據(jù)和至少一個測量時間而提供電池組歷史模型；和預(yù)測邏輯，其可操作為根據(jù)電池組歷史模型估計電池組的未來狀態(tài)。有利的是，電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)進(jìn)一步包括非易失性存儲器，其可操作為存儲測量的數(shù)據(jù)、至少一個測量時間、和電池組歷史模型。
對于電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)有利的是，所述電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)被耦接到電池組。根據(jù)本公開的另外進(jìn)一步的方面，提供了計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其包括用于執(zhí)行電池組健康診斷的方法的計算機(jī)可執(zhí)行指令，由計算機(jī)可執(zhí)行指令執(zhí)行的所述方法包括實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)；追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間；通過適應(yīng)性建模所述測量的數(shù)據(jù)和至少一個測量時間而提供電池組歷史模型；和根據(jù)電池組歷史模型估計電池組的未來狀態(tài)。對于計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)有利的是，至少一個電池組屬性包括從由以下各項(xiàng)組成的群組中選擇的至少一個成分容量、充電狀態(tài)、電壓、電流、電池電阻、工作環(huán)境、和溫度。有利的是，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)進(jìn)一步包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，從而計算至少一個電池組屬性在所述電池組的先前狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)之間的變化；計算至少一個電池組屬性的變化率；和使用電池組歷史模型計算電池組的健康狀態(tài)。有利的是，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)進(jìn)一步包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，用于使用電池組歷史模型預(yù)報對電池組可靠性和可維護(hù)性的預(yù)測。優(yōu)選 的是，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)進(jìn)一步包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，以便報告電池組的預(yù)測；和根據(jù)該預(yù)測報告電池組的可靠性和可維護(hù)性評定。提供本發(fā)明內(nèi)容從而以簡化形式介紹一系列概念，這些概念將在下面的具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述。本發(fā)明內(nèi)容不意圖確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或者主要特征，也不意圖用作幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。


當(dāng)與下列附圖結(jié)合考慮時，通過參考具體實(shí)施方式
和權(quán)利要求，可以得出對本公開的實(shí)施例的更完整的理解，其中貫穿附圖的是，相同的參考數(shù)字涉及相似的元件。附圖被提供以便于本公開的理解而不限制本公開的廣度、范圍、比例、或者可用性。附圖不必要按比例繪制。圖1是作為鉛酸電池組的電池組開路電壓的函數(shù)的電池組容量的示例性圖示的說明。圖2是作為電池組開路電壓的函數(shù)的電池組容量的示例性的圖示的說明，例如鎳鎘電池組或者鋰離子電池組，其中在大部分放電周期中電壓是相對恒定的。圖3是作為說明隨時間變化的一個方面的電池組開路電壓的函數(shù)的電池組容量隨著時間老化的示例性圖示的說明。圖4是根據(jù)本公開的實(shí)施例的電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)的示例性的功能方框圖的說明。圖5是根據(jù)本公開的實(shí)施例示出電池組健康診斷處理的示例性流程圖的說明。
具體實(shí)施方式
下列具體實(shí)施方式
本質(zhì)上是示例性的，并且不意圖限制本公開或者本申請以及本公開的實(shí)施例的使用。具體裝置、技術(shù)、和應(yīng)用的描述只提供作為示例。本文所述的示例的修改對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的，并且本文定義的一般原理可以應(yīng)用到其他示例和應(yīng)用，而不偏離本公開的精神和范圍。本公開應(yīng)該符合與權(quán)利要求一致的范圍，而不限于本文所述和所示的示例。本公開的實(shí)施例在本文可以按照功能性和/或邏輯塊組件和各種處理步驟描述。應(yīng)該理解，這些塊組件可以由任意數(shù)目的硬件、軟件和/或固件組件實(shí)現(xiàn)，所述組件配置為執(zhí)行具體功能。為了簡明起見，本文可能不詳細(xì)地描述與電池組有關(guān)的常規(guī)技術(shù)和組件、以及所述系統(tǒng)的其他功能情況(和系統(tǒng)的單獨(dú)操作組件)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本公開的實(shí)施例可以結(jié)合許多硬件和軟件實(shí)踐，而本文所述的實(shí)施例僅僅是本公開的示例性實(shí)施例。本文在實(shí)際非限制性應(yīng)用的背景中描述了本公開的實(shí)施例，也就是，電池組診斷。然而，本公開的實(shí)施例不限于這些電池組診斷應(yīng)用，并且本文所述的技術(shù)也可以用于其他應(yīng)用。例如但不限于實(shí)施例可以適用于燃料電池診斷、發(fā)電機(jī)診斷或者其他儲能裝置。如在閱讀本說明書之后本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所顯而易見的，下列是本公開的示例和實(shí)施例，并且不限于按照這些示例操作?？梢岳闷渌麑?shí)施例，并且可以作出結(jié)構(gòu)變化，而不偏離本公開的示例性實(shí)施例的范圍。本公開的實(shí)施例提供獲取電池組的各方面的方法，由于動力學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性和非線性，其不支持分析方法。本公開的實(shí)施例提供相對小型的、低成本且非常低能量的微處理器，其具有存儲數(shù)據(jù)的板載存儲器，該數(shù)據(jù)包括初始設(shè)備制造商(OEM)電池特性、例如電流、電壓、充電和放電循環(huán)周期的電池組工作歷史、以及其他有意義的參數(shù)。實(shí)施例提供適應(yīng)性技術(shù)，用于優(yōu)化電池組使用特性以及電池組系統(tǒng)的維護(hù)，并因此為電池組的高級維護(hù)動作提供數(shù)據(jù)和信息。 圖1是作為鉛酸電池組的電池組開路電壓Vo的函數(shù)的電池組容量C的示例性圖示的說明。根據(jù)電池組的類型，電池組容量可以是開路電壓的線性函數(shù)，例如在鉛酸電池組中。對于其他類型的電池組化學(xué)性質(zhì)，例如鎘鎳或者鋰離子電池組，該電壓Vo對容量C的曲線不如電池組容量的指示那么好。圖2是作為例如鎳鎘電池組或者鋰離子電池組等電池組的電池組開路電壓Vo的函數(shù)的電池組容量C的示例性的圖示的說明，其中在大部分放電循環(huán)中電壓是相對恒定的。放電曲線的形狀是化學(xué)計量的函數(shù)，所述化學(xué)計量包括例如但不限于氧化/還原、電化學(xué)能量(電動勢(EMF))、電池構(gòu)造或者其他因素。圖3是作為說明隨時間變化的一個方面的電池組開路電壓Vo的函數(shù)的電池組容量C隨著時間老化的示例性圖示的說明。圖3的電池組化學(xué)性質(zhì)是非線性的，其具有由于例如陽極/陰極設(shè)計的電池構(gòu)造以及制造可變性引入的額外的可變性。由于構(gòu)造、用法、環(huán)境狀況、充電概況(charging profile)、或者其他原因引起的非線性行為能夠促使顯著的非線性容量和充電概況兼容性。圖3說明了電池組的時間差異和狀態(tài)變化，其特征在于計算的電池組特性，例如但不限于容量、充電狀態(tài)、電池內(nèi)電阻、或者其他計算的電池組特性。圖4是根據(jù)本公開的實(shí)施例的電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)400 (系統(tǒng)400)的示例性的功能方框圖的說明。實(shí)際系統(tǒng)400可以包括任意數(shù)量的電池組、任意數(shù)量的處理器模塊、任意數(shù)量的存儲器、任意數(shù)量的傳感器、和任意數(shù)量的其他模塊。所示的系統(tǒng)400示出了便于描述的簡化實(shí)施例。系統(tǒng)400的這些及其他元件是互連在一起的，允許系統(tǒng)400的各個元件之間的通信。在一個實(shí)施例中，系統(tǒng)400的這些及其他元件可以經(jīng)由耦接電路(未示出)互連在一起。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，結(jié)合本文公開的實(shí)施例描述的各種說明性區(qū)塊、模塊、電路和處理邏輯可以在硬件、計算機(jī)可讀軟件、固件或者其任何實(shí)際組合中實(shí)施。為了清楚說明硬件、固件和軟件的可互換性和兼容性，各種說明性的組件、區(qū)塊、模塊、電路和步驟通常按照其功能進(jìn)行描述。這種功能是否被實(shí)施為硬件、固件或者軟件取決于整個系統(tǒng)上施加的特定應(yīng)用和設(shè)計限制。熟悉本文所述的概念的技術(shù)人員可以以適合的方式為每個特定應(yīng)用實(shí)施這種功能，但是這些實(shí)施決定不應(yīng)該被解釋為導(dǎo)致偏離本公開的范圍。所述系統(tǒng)400可以包括電池組416、傳感器414、電池組充電器418和電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理(BALM)模塊402 (BALM模塊402)。所述電池組416可以是本領(lǐng)域中已知的任何電池組類型，例如但不限于鋰離子、鎳金屬氫化物、鎳鎘或者其他電池組。給定尺寸的電池組的電池組容量取決于溫度、截止電壓、充電/放電或者其他電池組參數(shù)，并且電池組416的健康取決于關(guān)于電池組的初始規(guī)范的電池組容量,所述初始規(guī)范例如來自初始設(shè)備制造商(OEM)。在這點(diǎn)上,工作狀態(tài)參數(shù)可以指示例如電池組或者電池組網(wǎng)絡(luò)的假設(shè)(例如指定)容量的電流百分比。電池組的最大實(shí)際容量(例如，健康)可以通過在充電和放電循環(huán)中測量電壓、電流和溫度并且將這些測量值與表示健康的各種等級的已知的數(shù)據(jù)集合相比較而確定。電池組容量是完全充電的電池組在終端電壓在給定溫度下不降至低于特定電壓的情況下能夠在給定時段中供給的電流總量。電池組容量涉及電池組內(nèi)存儲的能量總量。額定容量可以安培小時(安培-小 時)測量，其是電流乘以達(dá)到全部放電的數(shù)個小時的產(chǎn)物。存在許多規(guī)定給定電池容量的因素，例如但不限于尺寸(例如，電池組的體積和板面積隨容量增加)；溫度(例如，當(dāng)電池組變冷時，其容量減小)；截止電壓(例如，為了防止損壞，截止電壓應(yīng)該被限制于特定電壓)；放電率(例如，以安培測量的放電率，隨放電率上升，容量下降);歷史(例如，深度放電、過度循環(huán)、使用年限、過充電、和欠充電均減少容量)或者其他因素。傳感器414直接或者間接耦接到電池組416。傳感器414可操作為感測電池組416的屬性，例如但不限于電池組電壓、電池組電流、電池組溫度、工作環(huán)境或者其他屬性。電池組充電器418可操作為通過迫使電流通過可再充電電池組而對可再充電電池組充電。充電電流取決于被充電的電池組的技術(shù)和容量。BALM模塊402包括測量邏輯408、適應(yīng)性邏輯410、預(yù)測邏輯412、控制邏輯404和存儲器406。BALM模塊402可操作為從傳感器414接收測量邏輯408中的數(shù)據(jù)、在存儲器406中存儲數(shù)據(jù)、使用適應(yīng)性邏輯410創(chuàng)建適應(yīng)性模型、并且使用預(yù)測邏輯412預(yù)測電池組416的未來性能。測量邏輯408耦接到傳感器414，并且可操作為從傳感器414接收實(shí)時感測的數(shù)據(jù)，并且當(dāng)接收到實(shí)時感測的數(shù)據(jù)時測量電池組416的至少一個電池組屬性。測量邏輯408進(jìn)一步可操作為在存儲器406中格式化并記錄/存儲測量的數(shù)據(jù)，并追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間。
適應(yīng)性邏輯410可操作為基于所述測量的數(shù)據(jù)利用具有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自學(xué)習(xí)或者適應(yīng)控制(例如，輸入/輸出控制技術(shù))提供電池組416的模型,從而表征并管理動態(tài)系統(tǒng)。以這個方式，適應(yīng)性邏輯410通過適應(yīng)性建模測量的數(shù)據(jù)和至少ー個測量時間而提供電池組歷史模型。這個類型方法的ー種方式是采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出用于電池組健康和預(yù)測的被調(diào)節(jié)的電池組特性。這能夠用于電池組維護(hù)以及電池組最優(yōu)操作/異常安全特性，例如過電流、過溫度或者深度放電。適應(yīng)性邏輯410可以包括例如但不限于模糊控制模型、神經(jīng)系統(tǒng)模型或者其他模型。電池組416對于分析模型和利用的經(jīng)典控制理論和方法論通常過于復(fù)雜，并且因此，實(shí)驗(yàn)方法可能對于復(fù)雜動態(tài)非線性系統(tǒng)更精確。例如電池組容量和充電狀態(tài)等電池組參數(shù)可以經(jīng)由監(jiān)測例如但不限干電池組電壓、電流、溫度、時間或者其他參數(shù)而被監(jiān)測。充電狀態(tài)和電池組容量可以被連續(xù)評定和更新。例如，智能數(shù)據(jù)庫可以通過例如維護(hù)人員使用數(shù)據(jù)創(chuàng)建，從而描繪電池壽命和性能以及充電系統(tǒng)響應(yīng)。預(yù)測邏輯412配置為根據(jù)電池組416的當(dāng)前狀態(tài)和電池組416的先前狀態(tài)使用電池組歷史模型來估計電池組416的未來狀態(tài)。能夠根據(jù)充電狀態(tài)和電池組容量為系統(tǒng)提供預(yù)測。預(yù)測之后能夠用于確定可靠性和維護(hù)性要求，其能夠用于通過下列方式實(shí)現(xiàn)凈利潤増大，通過例如但不限于通過早期替換減少廢料、通過早期檢測不期望的退化速率不定期的替換維護(hù)成本、滿足エ業(yè)標(biāo)準(zhǔn)替換時間安排和部分排序、或者其他要求測量。這允許各種類型的維護(hù)動作，包括例如常規(guī)維護(hù)期間完成的更詳盡的診斷，在所述常規(guī)維護(hù)期間，信息被卸載并且被診斷為隊(duì)列維護(hù)的一部分。能夠?yàn)樵缙诰S護(hù)標(biāo)記過反應(yīng)或者欠反應(yīng)的充電電池組系統(tǒng)，通過不定期維護(hù)產(chǎn)生進(jìn)ー步的節(jié)省。當(dāng)前，如在汽車エ業(yè)的情形中，交通工具中的電池組替換基于硬時間替換、定期維護(hù)間隔或者異常。預(yù)測邏輯412進(jìn)ー步配置為使用電池組歷史模型估計/計算例如但不限于電池組屬性在電池組416的先前狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)之間的變化、電池組屬性的變化率、電池組416的健康狀態(tài)，或者其他類似估計。預(yù)測邏輯412也被配置為使用電池組歷史模型預(yù)報(評定)電池組可靠性和可維護(hù)性的預(yù)測，并且報告電池組416的預(yù)測?？煽啃院涂删S護(hù)性(評定)包括例如但不限于健康狀態(tài)、電池組容量警告、充電狀態(tài)、潛在異常、熱失控警告，維護(hù)需求、系統(tǒng)警告、關(guān)閉警告、電池組替換需求或其他評定。預(yù)測邏輯412還被配置為例如但不限于確定電池組能量容量，井根據(jù)電池組屬性確定充電狀態(tài)，如果溫度變化過快，則指示下列中的一個短路電池、放電電池和欠放電電池，或其他信息?？刂七壿?04包括處理邏輯，其配置為實(shí)施與系統(tǒng)400的操作關(guān)聯(lián)的功能、技術(shù)和處理任務(wù)。特別地，處理邏輯配置為支持本文所述的系統(tǒng)400?？梢砸酝ㄓ锰幚砥鳌?nèi)容可尋址存儲器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列、任何適合的可編程邏輯器件、離散門或者晶體管邏輯、離散硬件組件或者其任何組合來實(shí)施或者實(shí)現(xiàn)控制邏輯404，其設(shè)計為執(zhí)行本文所述的功能。以這個方式，處理器可以實(shí)現(xiàn)為微處理器、控制器、微控制器、狀態(tài)機(jī)等等。 處理器也可以實(shí)施為計算裝置的組合，例如數(shù)字信號處理器和微處理器的組合、多個微處理器、一個或更多微處理器結(jié)合數(shù)字信號處理器核心、或者任何其他這種構(gòu)造。存儲器406可以包括數(shù)據(jù)存儲區(qū)，其具有格式化的存儲器，從而支持系統(tǒng)400的操作。存儲器406配置為按照支持系統(tǒng)400的功能的需要存儲、維持并提供數(shù)據(jù)。例如，存儲器406可以儲存數(shù)據(jù)，例如電池組電壓、電池組電流、電池組溫度、日期、電池組容量、充電和放電循環(huán)、測量的吋間間隔或者其他數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)可以用于執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)動作。如上所述，這允許各種類型的維護(hù)動作，包括在常規(guī)維護(hù)期間完成的更詳盡的診斷，其中在所述常規(guī)維護(hù)期間，信息被卸載并且被診斷為隊(duì)列維護(hù)的一部分。智能數(shù)據(jù)庫可以通過維護(hù)創(chuàng)建，從而使用數(shù)據(jù)描繪電池壽命和性能以及充電系統(tǒng)響應(yīng)。在實(shí)際的實(shí)施例中，存儲器406可以包括例如但不限于非易失性存儲裝置(非易失性半導(dǎo)體存儲器、硬盤裝置、光盤裝置等等)、隨機(jī)存取存儲裝置(例如，SRAM、DRAM)、或者本領(lǐng)域中已知的任何其他形式的存儲介質(zhì)。非易失性存儲器可以用于存儲測量的數(shù)據(jù)、測量時間和電池組歷史模型。存儲器406可以耦接到控制邏輯404并且配置為存儲例如但不限于包括如上所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫、智能數(shù)據(jù)庫、由控制邏輯404執(zhí)行的計算機(jī)程序、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用于執(zhí)行程序的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、或者其他應(yīng)用。另外，存儲器406可以表示動態(tài)更新的數(shù)據(jù)庫，其包括用于更新數(shù)據(jù)庫的表格。存儲器406可以耦接到控制邏輯404，使得控制邏輯404能夠從存儲器406讀取信息并將信息寫入到存儲器406。例如，如上所述，控制邏輯404可以訪問存儲器406以存取電池組電壓、電池組電流、電池組溫度、先前計算的電池組容量和/或電池組的充電狀態(tài)、充電和放電循環(huán)、測量的時間間隔、或者與電池組健康有關(guān)的其他電池組信息。作為ー個示例，控制邏輯404和存儲器406可以存在于各自的專用集成電路(ASIC)中。存儲器406也可以集成到控制邏輯404中。在一個實(shí)施例中，存儲器406可以包括高速緩沖存儲器，用于在執(zhí)行由控制邏輯404執(zhí)行的指令期間存儲臨時變量或者其他中間信息。圖5是根據(jù)本公開的實(shí)施例示出電池組健康診斷處理500的示例性流程圖的說明。結(jié)合處理500執(zhí)行的各種任務(wù)可以由軟件、硬件、固件、具有用于執(zhí)行該處理方法的計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)、或者其任何組合而機(jī)械地執(zhí)行。為了說明性的目的，處理500的下列描述可以涉及上面結(jié)合圖4所述的元件。應(yīng)該理解，處理500可以包括任意數(shù)量的額外的或者可替換的任務(wù)，圖5所示的任務(wù)不需要以所示的順序執(zhí)行，并且處理500可以被并入更綜合的過程或者具有本文中未詳述的額外功能的處理。在實(shí)際的實(shí)施例中，處理500的部分可以由系統(tǒng)400的不同元件執(zhí)行，例如電池組416、傳感器414、電池組充電器418、BALM模塊402等等。處理500可以具有類似于圖4所示的實(shí)施例的功能、材料和結(jié)構(gòu)。因此，本文可以不過多地描述常見的特征、功能和元件。處理500可以開始于例如測量邏輯408的測量邏輯實(shí)時測量例如電池組416的電池組的至少ー個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)(任務(wù)502)。如上所述，電池組屬性可以包括例如但不限干電壓、電流、電池電阻(例如，由電壓除以電流計算)、工作環(huán)境、溫度、充電狀態(tài)或者其他屬性。 處理500可以通過測量邏輯408追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少ー個測量時間(任務(wù)504)而繼續(xù)。處理500可以通過適應(yīng)性邏輯410通過適應(yīng)性建模測量的數(shù)據(jù)和至少ー個測量時間提供電池組歷史模型(任務(wù)506)而繼續(xù)。所述歷史模型包括經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和獲取的數(shù)據(jù)，例如充電狀態(tài)和容量。處理500可以通過預(yù)測邏輯412根據(jù)電池組歷史模型估計電池組的未來狀態(tài)(任務(wù)508)而繼續(xù)。處理500可以通過適應(yīng)性邏輯410計算至少ー個電池組屬性在電池組416的先前狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)之間的變化(任務(wù)510)而繼續(xù)。處理500可以通過適應(yīng)性邏輯410計算至少ー個電池組屬性的變化速率(任務(wù)512)而繼續(xù)。處理500可以通過適應(yīng)性邏輯410使用電池組歷史模型計算電池組416的健康狀態(tài)(任務(wù)514)而繼續(xù)。處理500可以通過適應(yīng)性邏輯410基于至少ー個電池組屬性確定電池組能量容量(任務(wù)516)而繼續(xù)。處理500可以通過適應(yīng)性邏輯410報告電池組能量容量(任務(wù)518)而繼續(xù)。處理500可以通過適應(yīng)性邏輯410基于至少ー個電池組屬性確定充電狀態(tài)(任務(wù)520)而繼續(xù)。處理500可以通過適應(yīng)性邏輯410報告充電的狀態(tài)(任務(wù)522)而繼續(xù)。處理500可以通過如 果溫度變化過快，則適應(yīng)性邏輯410指示短路電池、放電電池、和欠放電電池中的ー個(任務(wù)524)而繼續(xù)。處理500可以通過預(yù)測邏輯412使用電池組歷史模型預(yù)報電池組可靠性和可維護(hù)性的預(yù)測(任務(wù)526)而繼續(xù)。處理500可以通過預(yù)測邏輯412報告電池組416的預(yù)測(任務(wù)528)而繼續(xù)。處理500可以通過預(yù)測邏輯412根據(jù)所述預(yù)測報告電池組416的可靠性和可維護(hù)性的評定(任務(wù)530)而繼續(xù)。如上所述，可靠性和可維護(hù)性評定可以包括例如但不限于健康狀態(tài)、電池組容量警告、充電狀態(tài)、潛在異常、熱失控警告、維護(hù)需求、系統(tǒng)警告、關(guān)閉警告、電池組替換需求或其他評定。以這樣的方式，本公開的實(shí)施例提供了小型的、低成本且低能量的系統(tǒng)，其具有用于電池組工作歷史追蹤和建模數(shù)據(jù)的板載存儲器。所述數(shù)據(jù)可以用于執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)動作，由此允許各種類型的維護(hù)動作，包括在常規(guī)維護(hù)期間完成的更詳盡的診斷，在所述常規(guī)維護(hù)期間中，信息被卸載并且被診斷為隊(duì)列維護(hù)的一部分。術(shù)語實(shí)時涉及被連續(xù)發(fā)出并接收的信號，其幾乎沒有或者不具有時間延遲。術(shù)語接近實(shí)時涉及具有基本不顯著的時間延遲的實(shí)時信號。時間延遲可以是由例如但不限于自動數(shù)據(jù)處理或網(wǎng)絡(luò)傳輸在事件發(fā)生之間引入的延遲，等等。在本文中，術(shù)語實(shí)時涉及實(shí)時和接近實(shí)時。在本文中，術(shù)語“計算機(jī)程序產(chǎn)品”、“計算機(jī)可讀介質(zhì)”、“計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)”等通常可以用于指例如存儲器、存儲裝置或者存儲單元等介質(zhì)。計算機(jī)可讀介質(zhì)的這些及其他形式可以涉及存儲由控制邏輯404使用的一個或更多指令，從而使得控制邏輯404執(zhí)行具體操作。這種指令，通常被稱作“計算機(jī)程序代碼”或者“程序代碼”(其可以以計算機(jī)程序的形式被分組或者進(jìn)行其他分組)，當(dāng)被執(zhí)行吋，所述指令使能系統(tǒng)400的功率利用調(diào)度法。上面的說明書涉及被“連接”或者“耦接”在一起的元件或節(jié)點(diǎn)或特征。如本文所使用的，除非另有明確說明，否則“連接”意思是ー個元件/節(jié)點(diǎn)/特征直接接合(或者直接連通)另ー個元件/節(jié)點(diǎn)/特征，而不必須是機(jī)械地接合。同樣地，除非另有明確說明，否則“耦接”意思是ー個元件/節(jié)點(diǎn)/特征直接或者間接地接合(或者直接或者間接地連通)另ー個元件/節(jié)點(diǎn)/特征，而不必須是機(jī)械地接合。因此，盡管圖4-5示出了元件的示例設(shè)置，但是本公開的實(shí)施例中可以呈現(xiàn)另外的居間元件、裝置、特征或組件。本文中所使用的術(shù)語和短語及其變型，除非另有明確說明，否則都應(yīng)該被看做是開放的，與限制性相反。對于上面的示例術(shù)語“包括”應(yīng)該讀作意為“包括而不限干”或類似含義；術(shù)語“示例”用于提供在討論中對象的示例性實(shí)例，而不是其窮舉或限制性列表；并且例如“常規(guī)”、“傳統(tǒng)”、“正常”、“標(biāo)準(zhǔn)”、“已知”等形容詞和類似意思的術(shù)語不應(yīng)該被看做將所述對象限制為給定時期或者限制為給定時間可用的對象，而相反應(yīng)該讀做涵蓋常規(guī)的、傳統(tǒng)的、正常的或者標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，其在現(xiàn)在或者在未來的任何時候均可以被利用或得知。同樣，以連詞“和”相連的ー組對象不應(yīng)該被讀作要求這些對象中的每個都在所述組中，而是應(yīng)該讀作“和/或”，除非另有明確說明。類似地，以連詞“或”相連的ー組對象不應(yīng)該被讀作在該組中相互排他，而也應(yīng)該讀作“和/或”，除非另有明確說明。此外，盡管本公開的對象、元件或組件可以以單數(shù)描述或要求保護(hù)，但是復(fù)數(shù)也被預(yù)期在其保護(hù)范圍內(nèi)，除非明確陳述限于單數(shù)。在一些情況下，例如“一個或更多”、“至少”、“但不限于”或類似短語的擴(kuò)展詞匯和短語的存在不應(yīng)該被讀作意為在可能缺少這些擴(kuò)展短語的情況中意圖或要求更窄的情形。如本文所使用的，除非另有明確說明，否則“可操作”意思是能被使用、適合或者準(zhǔn)備好被使用或者服務(wù)、為特定目的可用以及能夠執(zhí)行本文所述的列舉或者期望的功能。關(guān)于系統(tǒng)和裝置，術(shù)語“可操 作”意思是系統(tǒng)和/或裝置完全功能化并校準(zhǔn)，其包括用于并且達(dá)到可應(yīng)用操作性要求的元件，從而當(dāng)被激活時執(zhí)行列舉的功能。關(guān)于系統(tǒng)和電路，術(shù)語“可操作”意思是所述系統(tǒng)和/或電路被完全功能化并校準(zhǔn)，其包括用于并且達(dá)到可應(yīng)用操作性要求的邏輯，從而當(dāng)被激活時執(zhí)行列舉的功能。
權(quán)利要求
1.一種用于電池組健康診斷的方法，該方法包括 實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)； 追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間； 通過適應(yīng)性建模所述測量的數(shù)據(jù)和所述至少一個測量時間而提供電池組歷史模型；和 基于所述電池組歷史模型估計所述電池組的未來狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個電池組屬性包括從由以下各項(xiàng)組成的群組中選擇的至少一個成分容量、充電狀態(tài)、電壓、電流、電池電阻、工作環(huán)境和溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括計算所述至少一個電池組屬性在所述電池組的先前狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)之間的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括計算所述至少一個電池組屬性的變化速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述電池組歷史模型計算所述電池組的健康狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述電池組歷史模型預(yù)報對電池組可靠性和可維護(hù)性的預(yù)測。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括報告所述電池組的預(yù)測。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述預(yù)測報告所述電池組的可靠性和可維護(hù)性評定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述可靠性和可維護(hù)性評定包括從由以下各項(xiàng)組成的群組中選擇的至少一個成分健康狀態(tài)、電池組容量警告、充電狀態(tài)、潛在異常、熱失控警告，維護(hù)需求、系統(tǒng)警告、關(guān)閉警告和電池組替換需求。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述至少一個電池組屬性確定電池組能量容量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述至少一個電池組屬性確定充電狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括如果溫度變化過快，則指示短路電池、放電電池和欠放電電池中的一個。
13.一種電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，包括 測量邏輯，其可操作為 實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)；和 追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間； 適應(yīng)性邏輯，其可操作為通過適應(yīng)性建模所述測量的數(shù)據(jù)和所述至少一個測量時間而提供電池組歷史模型；和 預(yù)測邏輯，其可操作為基于所述電池組歷史模型估計所述電池組的未來狀態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，進(jìn)一步包括非易失性存儲器，該非易失性存儲器可操作為存儲所述測量的數(shù)據(jù)、所述至少一個測量時間和所述電池組歷史模型。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)，其中所述電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)耦接到所述電池組。
16.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，包括用于執(zhí)行電池組健康診斷的方法的計算機(jī)可執(zhí)行指令，所述方法由計算機(jī)可執(zhí)行指令實(shí)施，所述方法包括 實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)； 追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間； 通過適應(yīng)性建模所述測量的數(shù)據(jù)和所述至少一個測量時間而提供電池組歷史模型；和 基于所述電池組歷史模型估計所述電池組的未來狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其中所述至少一個電池組屬性包括從由以下各項(xiàng)組成的群組中選擇的至少一個成分容量、充電狀態(tài)、電壓、電流、電池電阻、工作環(huán)境和溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，進(jìn)一步包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，其用于 計算所述至少一個電池組屬性在所述電池組的先前狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)之間的變化； 計算所述至少一個電池組屬性的變化速率；和 使用所述電池組歷史模型計算所述電池組的健康狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，進(jìn)一步包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，其用于使用所述電池組歷史模型預(yù)報對電池組可靠性和可維護(hù)性的預(yù)測。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，進(jìn)一步包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，其用于 報告所述電池組的預(yù)測；和 基于所述預(yù)測報告所述電池組的可靠性和可維護(hù)性評定。
全文摘要
本發(fā)明公開了電池組適應(yīng)性學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)。實(shí)時測量電池組的至少一個電池組屬性，從而提供測量的數(shù)據(jù)，并且追蹤測量所述測量的數(shù)據(jù)的至少一個測量時間。通過適應(yīng)性建模所述測量的數(shù)據(jù)和測量時間而提供電池組歷史模型，并且基于該電池組歷史模型估計電池組的未來狀態(tài)。
文檔編號G01R31/36GK103035961SQ20121038197
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月10日
發(fā)明者I·弗里希, I·拉賓斯 申請人:波音公司