CN108931728B - 具有热/冷启动识别和自校正的电池的功能状态的预测 - Google Patents

Abstract

本申请涉及具有热/冷启动识别和自校正的电池的功能状态的预测。用于具有发动机和电池的交通工具的系统包括存储器和控制器。该存储器具有在热启动事件期间预期由电池提供用于重启发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由电池提供用于重启发动机的第二电流。该控制器用于基于第一电流来预测在热启动事件期间电池的预期的第一最小电压，以及基于第二电流来预测在冷启动事件期间电池的预期的第二最小电压。

Description

具有热/冷启动识别和自校正的电池的功能状态的预测

技术领域

本发明涉及预测电池的功能状态(SoF)，以及更具体地，涉及预测在发动机启动事件中交通工具的电池启动交通工具的发动机的能力。

背景

电池的功能状态(SoF)是在给定时间能够提供最小能量的量的电池的能力的量度。

交通工具的启停系统在交通工具处于静止状态时，例如位于红色交通信号灯处时，自动关闭交通工具的发动机，并且在驾驶员推动油门踏板以使交通工具移动时，例如在交通等转为绿色时，自动重启发动机。因此，发动机空转时间量减少，从而降低了燃油消耗和排放。

启停系统操作交通工具的电池，以在发动机关闭之后提供电力以重启发动机。来自电池的电力包括重启(即，启动)发动机的启动电流。

电池的SoF是在发动机启动事件中电池启动发动机的能力。在发动机关闭前应监视电池的SoF，以确保电池能够重启发动机。否则，启停系统可以在交通工具停止时(例如，位于红色的交通信号灯处)关闭发动机，而电池不能够例如在交通灯变绿时重启发动机。

概述

目的包括预测交通工具的电池的功能状态(SoF)。

另一目的包括预测具有启停系统的交通工具的电池的SoF。

进一步的目的包括预测在发动机启动事件中交通工具的电池能够重启交通工具的发动机的能力。

另一目的包括使用自我补偿机构来预测在发动机启动事件中交通工具的电池能够重启交通工具的发动机的能力。

进一步的目的包括预测交通工具的电池能够在发动机启动事件中重启交通工具的发动机的能力，包括在由于系统的老化(包括电池老化)、温度和其他环境影响而引起的变化下预测冷启动电流和热启动电流。

在执行以上和/或其他目的中的至少一个时，提供了用于具有发动机和电池的交通工具的系统。该系统包括存储器，该存储器具有在热启动事件期间预期由电池提供用于重启发动机的第一电流，以及在冷启动事件期间预期由电池提供用于重启发动机的第二电流。该系统还包括控制器，控制器用于基于第一电流来预测在热启动事件期间电池的预期的第一最小电压，以及基于第二电流来预测在冷启动事件期间电池的预期的第二最小电压。

控制器可以当电池的第二最小电压大于最小电压阈值时使发动机在新的启动事件之前能够被停止，并且当电池的第二最小电压小于最小电压阈值时防止发动机在新的启动事件之前被停止。新的启动事件是热启动事件和冷启动事件之一。

当在新的启动事件期间，与接近第二电流相比，由电池提供的测量的电流更接近第一电流时，控制器可以将新的启动事件检测为热启动事件，基于在新的启动事件期间的电池的测量的电压和第一最小电压之间的差值来生成校正因子，以及基于第一电流和校正因子来预测在下个热启动事件期间预期的电池的第三最小电压。在这种情况下，控制器可以在电池的第二最小电压大于最小电压阈值时使发动机能够在跟随新的启动事件的随后的启动事件之前被停止，并且当电池的第二最小电压小于最小电压阈值时防止发动机在跟随新的启动事件的随后的启动事件之前被停止。

当在新的启动事件期间，与接近第一电流相比，由电池提供的测量的电流更接近第二电流时，控制器可以将新的启动事件检测为冷启动事件，基于在新的启动事件期间的电池的测量的电压和第二最小电压之间的差值来生成校正因子，以及基于第二电流和校正因子来预测在下个冷启动事件期间电池的预期的第四最小电压。在这种情况下，控制器可以在电池的第四最小电压大于最小电压阈值时使发动机能够在跟随新的启动事件的随后的启动事件之前被停止，并且当电池的第四最小电压小于最小电压阈值时防止发动机在跟随新的启动事件的随后的启动事件之前被停止。

存储器可以包括热电流分布曲线和冷电流分布曲线，该热电流分布曲线具有第一电流和由电池在先前的热启动事件期间提供的其他电流，该冷电流分布曲线具有第二电流和由电池在先前的冷启动事件期间提供的其他电流，其中，第一电流是热电流分布曲线的最大似然电流，以及第二电流是冷电流分布曲线的最大似然电流。在这种情况下，控制器可以将由电池在热启动事件期间提供的测量的电流随热电流分布曲线储存在存储器中。热电流分布曲线的最大似然电流基于热电流分布曲线的电流，该电流包括在热启动事件期间由电池提供的测量的电流。控制器可以将由电池在冷启动事件期间提供的测量的电流随冷电流分布曲线储存在存储器中。冷电流分布曲线的最大似然电流基于冷电流分布曲线的电流，该电流包括由电池在冷启动事件期间提供的测量的电流。

此外，在执行以上和/或其他目的中的至少一个时，提供了具有发动机、电池、存储器和控制器的交通工具。该存储器具有在热启动事件期间预期由电池提供用于重启发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由电池提供用于重启发动机的第二电流。该控制器用于基于第一电流来预测在热启动事件期间电池的预期的第一最小电压，以及基于第二电流来预测在冷启动事件期间电池的预期的第二最小电压。

此外，在执行上述和/或其他目的中的至少一个时，提供了用于具有发动机和电池的交通工具的方法。该方法包括将在热启动事件期间预期由电池提供用于重启发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由电池提供用于重启发动机的第二电流储存在存储器中。该方法进一步包括基于第一电流来预测在热启动事件期间电池的预期的第一最小电压，以及基于第二电流来预测在冷启动事件期间电池的预期的第二最小电压。该方法还包括当电池的第二最小电压大于最小电压阈值时使发动机能够在新的启动事件之前被停止，其中新的启动事件是热启动事件和冷启动事件之一。该方法还包括当电池的第二最小电压小于最小电压阈值时防止发动机在新的启动事件之前被停止。

附图说明

图1A图示了具有启停系统控制器的示例性交通工具的框图，该交通工具的发动机随着交通工具被停止而被关闭；

图1B图示了示例性交通工具的框图，该交通工具的电池向交通工具的启动电动机提供电力以在驾驶员推动油门踏板以使交通工具移动时重启发动机；

图2A、图2B和图2C各自图示了在发动机启动事件期间电池端子电压随着时间的推移的曲线图形式的相应的模型发动机启动电流曲线；

图3图示了在发动机启动事件期间由电池提供用于重启发动机的启动电流的峰值分布的直方图；

图4图示了直方图的具有启动电流的峰值的N元循环缓冲区的示意图；

图5图示了根据本发明的实施方案的用于预测交通工具的电池的功能状态(SoF)的系统的框图；

图6图示了根据本发明的实施方案的与用于预测交通工具的电池的SoF的系统的校正操作有关的框图。

详细描述

本文公开了本发明的详细的实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式和可选择形式来体现。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。

现在参照图1A和图1B，示出了具有启停系统的示例性交通工具10的框图。启停系统包括启停系统控制器12。交通工具10还包括发动机14、启动电动机16和电池18。发动机14被配置为产生用于驱动驱动轮20的发动机功率。电动机16被配置为提供机械动力以启动或重启发动机14。

启停系统控制器12被配置为当交通工具10停止(诸如在红色交通灯处)并且已经评估出电池18将能够重启发动机14时自动关闭发动机14。启停系统控制器12还被配置为当驾驶员推动油门踏板以使交通工具移动时(诸如在红色交通灯变绿时)使电池18和电动机16操作以自动重启发动机14。该操作包括电池18向电动机16提供具有启动电流的电力。电动机16将电力转换成机械动力，并向发动机14提供机械动力以重启发动机。

在图1A中，启停系统控制器12随着交通工具10被停止(诸如在红色交通灯处)而关闭发动机14。随着交通工具10静止，发动机14保持休眠。

在图1B中，启停系统控制器12操作电动机16和电池18，以使电池向电动机提供电力22，以使电动机诸如在红色交通灯变绿时启动发动机14。电动机16将来自电池18的电力22转换成机械动力24，并向发动机14提供机械动力24以启动发动机。启停系统控制器12响应于驾驶员推动油门踏板以使交通工具10移动而操作电动机16和电池18以启动发动机14。

电池18的功能状态(SoF)可以被定义为电池在发动机启动事件中(即，在发动机启动事件期间、作为发动机启动事件的一部分等)启动或重启(“启动”和“重启”在本文可交换使用)发动机14的能力。因此，电池18的SoF是电池能够向电动机16提供用于启动发动机14的足够电力的能力的量度。

与启停系统控制器12进行通信的电池监测系统被配置为监测电池18的SoF。电池监测系统在关闭发动机14之前监测电池18的SoF，以确保电池将能够重启发动机。电池监测系统连续地测量电池18能够重启发动机14的能力。

电池18能够重启发动机14的能力的该参数是电池的SoF。由于电池监测系统通过估计在发动机启动事件期间预期存在于电池18的两个端子之间的最小电压来获得该功能，因此该功能也被称为“电池端子电压预测”。存在于电池18的两个端子之间的电压被称为“电池端子电压”。存在于电池18的两个端子之间的最小电压被称为“最小电池端子电压”。

考虑两种不同的情况：(对于具有启停功能的交通工具所需的)冷启动和热启动。“启动”是指电池18提供电力(即，启动电流)以启动或重启发动机14。“发动机启动事件”或“启动事件”是指由于电池18被操作以提供用于启动或重启发动机的电力而进行的发动机14的启动或重启尝试的场合或程序。“发动机冷启动事件”是指当发动机冷时进行的发动机启动事件。“发动机热启动事件”是指当发动机热时进行的发动机启动事件。

如果在发动机启动事件期间，预期电池18的最小电池端子电压低于最小电压阈值，则电池将不能够在发动机启动事件期间提供重启发动机14的足够的电力。因此，在关闭发动机14之前通知发动机管理，并且例如当交通工具10在下一个红色交通信号灯处停止时，阻止发动机被关闭。

通常，电池18能够提供用于启动发动机14的足够的电力的能力是通过以下方式来估计的：根据用于发动机的模型发动机启动电流分布曲线计算在发动机启动事件期间预期的电池的最小电池端子电压。通常，用于发动机14的模型发动机启动电流分布曲线被储存在电池监测系统的存储器中。

图2A、图2B和图2C各自图示了在发动机启动事件期间电池端子电压随着时间的推移的曲线图形式的相应的模型发动机启动电流分布曲线。在图2A中，电池端子电压26在发动机启动事件期间具有最小电池端子电压28。最小电池端子电压28大于最小电压阈值30。相应地，图2A中的模型发动机启动电流分布曲线对应于电池18能够重启发动机14的情况。在图2B中，电池端子电压32在发动机启动事件期间具有最小电池端子电压34。最小电池端子电压34等于最小电压阈值30。相应地，图2B中的模型发动机启动电流分布曲线对应于电池18不能够启动发动机14的情况。在图2C中，电池端子电压36在发动机启动事件期间具有最小电池端子电压38。最小电池端子电压38小于最小电压阈值30。相应地，图2C中的模型发动机启动电流分布曲线对应于电池18不能够启动发动机14的情况。

使用用于发动机14的模型发动机启动电流分布曲线的问题在于存在影响模型发动机启动电流分布曲线的几个因素。具有能量管理系统(诸如启停系统)的交通工具通常具有两种不同的发动机启动电流分布曲线。发动机启动电流分布曲线包括发动机冷启动电流分布曲线和发动机热启动电流分布曲线。发动机冷启动电流分布曲线用于正常启动(冷启动)发动机14。例如，发动机冷启动电流分布曲线与被提供用于由于发动机已经关闭了相当长的时间(诸如整夜)而在发动机冷时初始启动发动机14的启动电流有关。发动机热启动电流分布曲线用于启动/停止启动(热启动)发动机14。例如，发动机热启动电流分布曲线与被提供用于由于发动机已经被操作一段时间而在发动机热时重启发动机14的启动电流有关。当然，发动机冷启动电流分布曲线适用于启动/停止启动。例如，发动机冷启动电流分布曲线与被提供用于由于发动机已经被操作仅仅短时间而在发动机冷时重启发动机14的启动电流有关。

现在参照图3，示出了在发动机启动事件期间由电池18提供用于重启发动机14的启动电流的峰值(即，最大值)的分布的直方图40。如图3所示，直方图40的启动电流的分布形成发动机热启动电流分布曲线42和发动机冷启动电流分布曲线44。发动机热启动电流分布曲线42包括在发动机热启动事件期间由电池18提供用于重启发动机14的启动电流的峰值的分布。类似地，发动机冷启动电流分布曲线44包括在冷启动事件期间由电池18提供用于启动(或重启)发动机14的启动电流的峰值的分布。

使用用于随后的发动机启动事件的直方图40的静态模型的问题在于发动机14是在真实环境中运行的物理部件，而不仅仅是模型。例如，发动机14、电动机16和电池18都随着时间而老化。峰值启动电流取决于温度和使用年限。因此，直方图40的静态模型的发动机热启动电流分布曲线42和发动机冷启动电流分布曲线44可能会随着时间而变得不准确。由于老化或温度，发动机热启动电流分布曲线42和发动机冷启动电流分布曲线44将在发动机14、电动机16和电池18的整个寿命期间变化。因此，直方图40的静态模型的热启动电流分布曲线42和发动机冷启动电流分布曲线44将不同于发动机14的实际运行状态。

也就是说，直方图40的静态模型的发动机热启动电流分布曲线42和发动机冷启动电流分布曲线44变得不代表在随后的发动机启动事件期间由电池18提供分别用于热启动和冷启动发动机14的实际的启动电流。因此，使用来自直方图40的静态模型的发动机热启动电流分布曲线42或发动机冷启动电流分布曲线44的信息来计算在随后的发动机启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压(即，计算SoF)可能会导致当电池18仍然能够启动发动机14时的启停禁用和/或在没有再次启动发动机的能力的情况下过多地耗尽电池而使交通工具10停止。后一种情况是非常有问题的，并且本质上需要完全避免。此外，尽管后一种情况明显比前一种情况差，但是启停系统不应该被禁用太多次，因为与启停系统的预期好处相反，发动机14将花费更多的时间空转。

因此，需要更准确的估计程序来估计在发动机启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压(即，估计SoF)。本发明的实施方案提供了利用热启动和冷启动的自学习来基于先前的发动机启动事件来估计用于发动机启动事件的电池18的SoF(即，估计电池18能够启动或重启发动机14的能力)的改进的方法和系统。

现在，在继续参照图3的同时参照图4，示出了具有关于直方图40的启动电流的峰值的N元循环缓冲区50的示意图。本发明的实施方案的方法和系统包括测量在当前时间k发生的发动机启动事件期间由电池18提供的启动电流I_k，并将该启动电流I_k的峰值储存在缓冲区50的储存单元52中。该方法和系统还包括测量在紧接的前一时间k-1发生的发动机启动事件期间由电池18提供的启动电流I_k-1，并将该启动电流I_k-1的峰值储存在缓冲区50的储存单元54中。类似地，该方法和系统还包括测量在先前的多个时间发生的发动机启动事件期间由电池18提供的多个启动电流，并将这些启动电流的峰值储存在缓冲区50的相应储存单元中。

该方法和系统还包括使用储存在缓冲区50中的启动电流的峰值来生成直方图40。也就是说，在当前时间k处，在先前的发动机启动事件直到在当前时间k发生的发动机启动事件期间所发生的启动电流的峰值用于生成直方图40。

该方法和系统通过测量随后在紧接的下个时间k+1发生的发动机启动事件期间由电池18提供的启动电流I_k+1来继续该过程，并将启动电流I_k+1的峰值储存在缓冲区50的储存单元56中。在紧接的下个时间k+1，在先前的启动事件(包括在先前的当前时间k发生的启动事件)直到紧接的下个时间k+1期间所发生的启动电流的峰值用于生成直方图40。因此，直方图40是动态的而不是静态的。

储存在缓冲区50中的启动电流的峰值的直方图40中的分布利用基于两个高斯混合的概率分布函数来建模：

其中，(π_w,π_c)为偏相对概率(partial relative probabilities)，N(I|μ,σ²)为均值为μ且方差为σ²的正态分布。

如所描述的，当检测到新的发动机启动事件时，测量的启动电流的峰值被放入到缓冲区50中。然后，触发对概率分布参数

的重新计算(即，直方图40的重新计算)。几种统计方法可用于计算分布参数：非线性最小二乘法、最大似然估计、贝叶斯推理等。

现在，在继续参照图3和图4的同时参照图5，示出了根据本发明的实施方案的用于预测电池18的SoF的系统60的框图。系统60由电池监测系统的处理器来实现。可替代地，系统60可以由诸如启停系统控制器12的某其他交通工具控制器的处理器来实现。

系统60包括峰值电流估计器62。峰值电流估计器62包括缓冲区50。峰值电流估计器62使用储存在缓冲区50中的启动电流的峰值来生成直方图40。峰值电流估计器62在发生新的发动机启动事件时接收启动电流的峰值，将这些启动电流的峰值储存在缓冲区50中，并在接收到这些启动电流的峰值时使用这些启动电流的峰值来更新直方图40。

在操作中，在当前时间k发生发动机启动事件。如在64处所示，峰值电流估计器62在当前时间k发生的发动机启动事件期间接收由电池18提供的启动电流I_k的峰值。

转而，系统60计算：(i)在下个发动机热启动事件期间预期的电池18的预测的SoF(在66处所示的SOF_wk)，以及(ii)在下个发动机冷启动事件期间预期的电池的预测的SoF(在68处所示的SOF_ck)。下个发动机热启动事件和下个发动机冷启动事件之一将发生在紧接的下个时间k+1。预测的SOF_wk是在下个发动机热启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压。预测的SOF_ck是在下个发动机冷启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压。

系统60使用在下个发动机热启动事件期间预期由电池18提供用于重启发动机14的预测的峰值启动电流

(即，热启动电流的预测的峰值)来计算预测的SOF_wk。类似地，系统60使用在下个发动机冷启动事件期间预期由电池18提供用于重启发动机14的预测的峰值启动电流

(即，冷启动电流的预测的峰值)来计算预测的SOF_ck。

峰值电流估计器62根据以下等式来生成在下个发动机热启动事件期间预期的预测的峰值启动电流

和在下个发动机冷启动事件期间预期的预测的峰值启动电流

作为储存在缓冲区50中的峰值的个体概率分布的均值：

例如，在下个发动机热启动事件期间预期的预测的峰值启动电流

是直方图40的发动机热启动电流分布曲线42的最频繁的峰值启动电流。直方图40的发动机热启动电流分布曲线42的这种最频繁的峰值启动电流在图3中用参考数字46表示。类似地，在下个发动机冷启动事件期间预期的预测的峰值启动电流

是直方图40的发动机冷启动电流分布曲线44的最频繁的峰值启动电流。直方图40的发动机冷启动电流分布曲线44的这种最频繁的峰值启动电流在图3中用参考数字48表示。

系统60最初根据以下等式来计算在下个发动机热启动事件期间预期的预测的SOF_wk的原始版本(即，未校正版本)和在下个发动机冷启动事件期间预期的预测的SOF_ck的原始版本：

NCSOF_wk是在下个发动机热启动事件期间预期的预测的SOF_wk的原始(即，未校正)版本。也就是说，NCSOF_wk是在下个发动机热启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压的原始版本。

NCSOF_ck是在下个发动机冷启动事件期间预期的预测的SOF_ck的原始(即，未校正)版本。也就是说，NCSOF_ck是在下个发动机冷启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压的原始版本。

V_{BATT_INI}是在完成发动机启动能力计算的精确时刻的电池18的电压(即，电池的端子之间的电压)。如果没有电池电流流动且电池18是稳定的，则该电压对应于电池的开路电压。(更具体地说，V_{BATT_INI}＝V₁₀₀+SΔCHG_MEAS其中，V₁₀₀是充满电的电池的电压，ΔCHG_MEAS是从电池中提取的实际电荷量，以及S是电池的开路电压(OCV)相对于放电(DCHG)图的斜率。)

R_{BATT_INT}是电池18的内部电池电阻。(内部电池电阻可以通过美国专利第8,159,228号中所描述的方法来计算)。

是预期在下个发动机热启动事件期间由电池18提供的预测的启动电流。

是在下个发动机冷启动事件期间预期由电池18提供的预测的启动电流。

系统60包括计算NCSOF_wk的NCSOF_wk计算器70和计算NCSOF_ck的NCSOF_ck计算器72。NCSOF_wk计算器70和NCSOF_ck计算器72由控制器的处理器实现。NCSOF_wk计算器70接收来自峰值电流估计器62的在下个发动机热启动事件期间预期的预测的峰值启动电流

电池电压值74(即，V_{BATT_INI})和内部电池电阻值76(即，R_{BATT_INT})。NCSOF_wk计算器70将在下个发动机热启动事件期间预期由电池18提供的预测的启动电流

V_{BATT_INI}和R_{BATT_INT}插入到等式(3)中，以计算在下个发动机热启动事件期间预期的预测的SOF_wk的原始版本NCSOF_wk。

类似地，NCSOF_ck计算器72接收来自峰值电流估计器62的在下个发动机冷启动事件期间预期的预测的峰值启动电流

电池电压值74(即，V_{BATT_INI})和内部电池电阻值76(即，R_{BATT_INT})。NCSOF_ck计算器72将在下个发动机冷启动事件期间预期由电池18提供的预测的启动电流

V_{BATT_INI}和R_{BATT_INT}插入到等式(4)中，以计算在下个发动机冷启动事件期间预期的预测的SOF_ck的原始版本NCSOF_ck。

在实施方案中，可以在生成在下个发动机热启动事件期间预期的预测的SOF_wk和在下个发动机冷启动事件期间预期的预测的SOF_ck时考虑发动机14的感测温度。

系统60然后根据以下等式来计算在下个发动机热启动事件期间预期的预测的SOF_wk和在下个发动机冷启动事件期间预期的预测的SOF_ck：

SOF_wk＝NCSOF_wk+S_k (5)

SOF_ck＝NCSOF_ck+S_k (6)

S_k是由图5中的参考数字78所指示的校正因子。根据等式(5)和(6)，校正因子S_k被添加到原始版本NCSOF_wk和NCSOF_ck，以获得补偿的版本SOF_wk和SOF_ck。通过对图6的描述更全面地解释校正因子S_k。

系统60进一步实现了由图5中的参考数字80所指示的选择函数M_k。根据以下等式，当启动电流I_k的峰值与接近

相比更接近

时，选择函数M_k被定义为等于零；否则，当启动电流I_k的峰值与接近

相比更接近

时，选择函数M_k被定义为等于1：

选择函数M_k通过对图6的描述得以更全面地解释。

如所描述的，预测的SOF_wk是在下个发动机热启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压，并且预测的SOF_ck是在下个发动机冷启动事件期间预期的电池的最小电池端子电压。预测的SOF_wk大于预测的SOF_ck，因为在下个发动机热启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压大于在下个发动机冷启动事件期间预期的电池的最小电池端子电压。

在操作中，当在下个发动机冷启动事件期间预期的电池18的最小电池端子电压大于最小电压阈值30(如图2A、图2B和图2C中所示)时，启停系统控制器12在交通工具10停止诸如在红色交通灯处时关闭发动机14。在这种情况下，电池18能够重启发动机14，因此启停系统控制器12停止发动机。启停系统控制器12操作电池18和电动机16，以进行发动机启动事件以在交通灯变成绿色时重启发动机14。在发动机启动事件期间由电池18提供用于重启发动机14的电力包括在发动机启动事件期间由电池18提供的实际的发动机启动电流。

另一方面，当在下个发动机冷启动事件期间预期的电池的最小电池端子电压小于最小电压阈值30时，启停系统控制器12在交通工具10停止诸如在红色交通灯处时不停止发动机14。在这种情况下，电池18不能够重启发动机14，因此启停系统控制器12不停止发动机。

现在，在继续参照图5的同时参照图6，示出了与系统60的校正操作有关的框图。当在紧接的下个时间k+1发生下个发动机启动事件时，与系统60相关联的电池监测器测量在该下个发动机启动事件期间由电池18提供的启动电流I_k+1和电池的电压。电池监测器确定在该下个发动机启动事件期间由电池18提供的启动电流I_k+1的峰值。电池监测器确定在该下个发动机启动事件期间电池的电压的最小电压V_k+1。在该下个发动机启动事件期间电池的电压的最小电压V_k+1在图6中由参考数字82表示。

转而，系统60重新计算由图6中的参考数字84所指示的选择函数M_k+1。当启动电流I_k+1的峰值与接近

相比更接近

时，选择函数M_k+1被重新计算定义为等于零；否则，当启动电流I_k+1的峰值与接近

相比更接近

时，选择函数M_k+1被重新计算定义为等于1。系统60还包括选择器86，其基于选择函数M_k+1来选择SOF_wk和SOF_ck之一。

系统60然后根据以下等式来获得预测的误差(即，(i)在该下个发动机启动事件期间预期的电池18的预测的最小电压(例如，SOF_wk或SOF_ck)和(ii)在该下个发动机启动事件期间的电池的测量的最小电压(例如，V_k+1)之间的差值)：

当在该下个发动机启动事件期间所测量的最小电压V_k+1大于在该下个发动机启动事件期间预期的电池18的预测的最小电压时，预测的误差信号E_k+1为正。在该下个发动机启动事件期间预期的电池18的预测的最小电压(i)当该下个发动机启动事件为发动机热启动事件时为SOF_wk，或者(ii)当该下个发动机启动事件为发动机冷启动事件时为SOF_ck。

系统60还包括离散PID(比例-积分-微分)控制器88。PID控制器88接收预测的误差信号E_k+1。PID控制器88使用预测的误差信号E_k+1来生成由参考数字90所指示的新的校正因子S_k+1。新的校正因子S_k+1用于补偿可能的误差源，如V_{BATT_INI}或

如所描述的，系统60被配置为在考虑到热和冷的交通工具状况的情况下计算在下个发动机启动事件中的电池端子电压的准确预测。更具体地，系统60被配置为生成峰值启动电流的统计模型(例如，最大似然估计)；关于每个发动机启动事件分析和更新该模型；分别计算热启动和冷启动的两个预测的SOF值；测量启动电压的实际峰值；比较启动电压的实际峰值和相应预测的SOF值；以及自校正以调整预测的质量。

系统60的益处包括：采用的算法适应温度变化和电池老化；计算在下个发动机启动事件中的电池端子电压的准确预测；由于有效使用启停系统而节省了能源并减少了排放；以及对发动机启动事件中的电池健康状况进行监测。

尽管上面描述了示例性的实施方案，但是并不意味着这些实施方案描述了本发明的所有可能的形式。而是，在说明书中使用的词语是描述性的词语而非限制性的词语，以及应理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可做出各种变化。另外，各种实施的实施方案的特征可被组合以形成本发明的另外的实施方案。

在下文的一个或多个实施方案中可实现本公开的各方面。

1)一种用于具有发动机和电池的交通工具的系统，包括：

存储器，所述存储器具有在热启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第二电流；

控制器，所述控制器用于基于所述第一电流来预测在所述热启动事件期间预期的所述电池的第一最小电压，以及基于所述第二电流来预测在所述冷启动事件期间预期的所述电池的第二最小电压。

2)如1)所述的系统，其中：

所述控制器还用于当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在新的启动事件之前被停止，并且当所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在所述新的启动事件之前被停止，其中，所述新的启动事件是所述热启动事件和所述冷启动事件之一。

3)如1)所述的系统，其中：

所述控制器还用于：当在新的启动事件期间，与接近所述第二电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第一电流时，将所述新的启动事件检测为所述热启动事件；基于在所述新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第一最小电压之间的差值来生成校正因子；以及基于所述第一电流和所述校正因子来预测在下个热启动事件期间预期的所述电池的第三最小电压。

4)如3)所述的系统，其中：

所述控制器还用于当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止，并且当所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

5)如1)所述的系统，其中：

所述控制器还用于：当在新的启动事件期间，与接近所述第一电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第二电流时，将所述新的启动事件检测为所述冷启动事件；基于在所述新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第二最小电压之间的差值来生成校正因子；以及基于所述第二电流和所述校正因子来预测在下个冷启动事件期间预期的所述电池的第四最小电压。

6)如5)所述的系统，其中：

所述控制器还用于在所述电池的所述第四最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止，并且在所述电池的所述第四最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

7)如1)所述的系统，其中：

所述存储器包括热电流分布曲线和冷电流分布曲线，所述热电流分布曲线具有所述第一电流和由所述电池在先前的热启动事件期间提供的其他电流，所述冷电流分布曲线具有所述第二电流和由所述电池在先前的冷启动事件期间提供的其他电流，其中，所述第一电流是所述热电流分布曲线的最大似然电流，以及所述第二电流是所述冷电流分布曲线的最大似然电流。

8)如7)所述的系统，其中：

所述控制器还用于将由所述电池在所述热启动事件期间提供的测量的电流随所述热电流分布曲线储存在所述存储器中，其中，所述热电流分布曲线的所述最大似然电流基于所述热电流分布曲线的包括由所述电池在所述热启动事件期间提供的所述测量的电流的电流；以及

所述控制器还用于将由所述电池在所述冷启动事件期间提供的测量的电流随所述冷电流分布曲线储存在所述存储器中，其中，所述冷电流分布曲线的所述最大似然电流基于所述冷电流分布曲线的包括由所述电池在所述冷启动事件期间提供的所述测量的电流的电流。

9)一种交通工具，包括：

发动机；

电池；

存储器，所述存储器具有在热启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第二电流；以及

控制器，所述控制器用于基于所述第一电流来预测在所述热启动事件期间预期的所述电池的第一最小电压，以及基于所述第二电流来预测在所述冷启动事件期间预期的所述电池的第二最小电压。

10)如9)所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在新的启动事件之前被停止，并且当所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在所述新的启动事件之前被停止，其中，所述新的启动事件是所述热启动事件和所述冷启动事件之一。

11)如9)所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于：当在新的启动事件期间，与接近所述第二电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第一电流时，将所述新的启动事件检测为所述热启动事件；基于在所述新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第一最小电压之间的差值来生成校正因子；以及基于所述第一电流和所述校正因子来预测在下个热启动事件期间预期的所述电池的第三最小电压。

12)如11)所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止，并且当所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

13)如9)所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于：当在新的启动事件期间，与接近所述第一电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第二电流时，将所述新的启动事件检测为所述冷启动事件；基于在所述新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第二最小电压之间的差值来生成校正因子；以及基于所述第二电流和所述校正因子来预测在下个冷启动事件期间预期的所述电池的第四最小电压。

14)如13)所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于在所述电池的所述第四最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止，并且在所述电池的所述第四最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

15)如9)所述的交通工具，其中：

所述存储器包括热电流分布曲线和冷电流分布曲线，所述热电流分布曲线具有所述第一电流和由所述电池在先前的热启动事件期间提供的其他电流，所述冷电流分布曲线具有所述第二电流和由所述电池在先前的冷启动事件期间提供的其他电流，其中，所述第一电流是所述热电流分布曲线的最大似然电流，以及所述第二电流是所述冷电流分布曲线的最大似然电流。

16)如15)所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于将由所述电池在所述热启动事件期间提供的测量的电流随所述热电流分布曲线储存在所述存储器中，其中，所述热电流分布曲线的所述最大似然电流基于所述热电流分布曲线的包括由所述电池在所述热启动事件期间提供的所述测量的电流的电流；以及

所述控制器还用于将由所述电池在所述冷启动事件期间提供的测量的电流随所述冷电流分布曲线储存在所述存储器中，其中，所述冷电流分布曲线的所述最大似然电流基于所述冷电流分布曲线的包括由所述电池在所述冷启动事件期间提供的所述测量的电流的电流。

17)一种用于具有发动机和电池的交通工具的方法，包括：

将在热启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第二电流储存在存储器中；

基于所述第一电流来预测在所述热启动事件期间预期的所述电池的第一最小电压，以及基于所述第二电流来预测在所述冷启动事件期间预期的所述电池的第二最小电压；

当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在新的启动事件之前被停止，其中，所述新的启动事件是所述热启动事件和所述冷启动事件之一；以及

当所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在所述新的启动事件之前被停止。

18)如17)所述的方法，还包括：

当在新的启动事件期间，与接近所述第二电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第一电流时，将所述新的启动事件检测为所述热启动事件；

基于所述电池在所述新的启动事件期间的测量的电压和所述第一最小电压之间的差值来生成校正因子；

基于所述第一电流和所述校正因子来预测在下个热启动事件期间预期的所述电池的第三最小电压；

当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止；以及

当所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

19)如17)所述的方法，还包括：

当在新的启动事件期间，与接近所述第一电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第二电流时，将所述新的启动事件检测为所述冷启动事件；

基于所述电池在所述新的启动事件期间的测量的电压和所述第二最小电压之间的差值来生成校正因子；

基于所述第二电流和所述校正因子来预测在下个冷启动事件期间预期的所述电池的第四最小电压；

当所述电池的所述第四最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止；以及

当所述电池的所述第四最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

20)如17)所述的方法，还包括：

将热电流分布曲线和冷电流分布曲线储存在所述存储器中，所述热电流分布曲线具有所述第一电流和由所述电池在先前的热启动事件期间提供的其他电流，所述冷电流分布曲线具有所述第二电流和由所述电池在先前的冷启动事件期间提供的其他电流；以及

其中，所述第一电流是所述热电流分布曲线的最大似然电流，以及所述第二电流是所述冷电流分布曲线的最大似然电流。

Claims (13)

1.一种用于具有发动机和电池的交通工具的系统，包括：

存储器，所述存储器具有在热启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第二电流；

控制器，所述控制器用于基于所述第一电流来预测在所述热启动事件期间预期的所述电池的第一最小电压，以及基于所述第二电流来预测在所述冷启动事件期间预期的所述电池的第二最小电压；

其中，所述控制器还用于：当在新的启动事件期间，与接近所述第二电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第一电流时，将所述新的启动事件检测为所述热启动事件；基于在所述新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第一最小电压之间的差值来生成校正因子；以及基于所述第一电流和所述校正因子来预测在下个热启动事件期间预期的所述电池的第三最小电压；以及

其中，所述控制器还用于：当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时，使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止；以及在所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时，防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

2.如权利要求1所述的系统，其中：

所述控制器还用于：当在第二新的启动事件期间，与接近所述第一电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第二电流时，将所述第二新的启动事件检测为所述冷启动事件；基于在所述第二新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第二最小电压之间的差值来生成第二校正因子；以及基于所述第二电流和所述第二校正因子来预测在下个冷启动事件期间预期的所述电池的第四最小电压。

3.如权利要求2所述的系统，其中：

所述控制器还用于在所述电池的所述第四最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述第二新的启动事件的随后的启动事件之前被停止，并且在所述电池的所述第四最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述第二新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

4.如权利要求1所述的系统，其中：

所述存储器包括热电流分布曲线和冷电流分布曲线，所述热电流分布曲线具有所述第一电流和由所述电池在先前的热启动事件期间提供的其他电流，所述冷电流分布曲线具有所述第二电流和由所述电池在先前的冷启动事件期间提供的其他电流，其中，所述第一电流是所述热电流分布曲线的最大似然估计电流，以及所述第二电流是所述冷电流分布曲线的最大似然估计电流。

5.如权利要求4所述的系统，其中：

所述控制器还用于将由所述电池在所述热启动事件期间提供的测量的电流随所述热电流分布曲线储存在所述存储器中，其中，所述热电流分布曲线的所述最大似然估计电流基于所述热电流分布曲线的包括由所述电池在所述热启动事件期间提供的所述测量的电流的电流；以及

所述控制器还用于将由所述电池在所述冷启动事件期间提供的测量的电流随所述冷电流分布曲线储存在所述存储器中，其中，所述冷电流分布曲线的所述最大似然估计电流基于所述冷电流分布曲线的包括由所述电池在所述冷启动事件期间提供的所述测量的电流的电流。

6.一种交通工具，包括：

发动机；

电池；

存储器，所述存储器具有在热启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第二电流；

控制器，所述控制器用于基于所述第一电流来预测在所述热启动事件期间预期的所述电池的第一最小电压，以及基于所述第二电流来预测在所述冷启动事件期间预期的所述电池的第二最小电压；

其中，所述控制器还用于：当在新的启动事件期间，与接近所述第一电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第二电流时，将所述新的启动事件检测为所述冷启动事件；基于在所述新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第二最小电压之间的差值来生成校正因子；以及基于所述第二电流和所述校正因子来预测在下个冷启动事件期间预期的所述电池的第四最小电压；以及

其中，所述控制器还用于：当所述电池的所述第四最小电压大于最小电压阈值时，使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止；以及在所述电池的所述第四最小电压小于所述最小电压阈值时，防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

7.如权利要求6所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于：当在第二新的启动事件期间，与接近所述第二电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第一电流时，将所述第二新的启动事件检测为所述热启动事件；基于在所述第二新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第一最小电压之间的差值来生成第二校正因子；以及基于所述第一电流和所述第二校正因子来预测在下个热启动事件期间预期的所述电池的第三最小电压。

8.如权利要求7所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述第二新的启动事件的随后的启动事件之前被停止，并且当所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述第二新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

9.如权利要求6所述的交通工具，其中：

所述存储器包括热电流分布曲线和冷电流分布曲线，所述热电流分布曲线具有所述第一电流和由所述电池在先前的热启动事件期间提供的其他电流，所述冷电流分布曲线具有所述第二电流和由所述电池在先前的冷启动事件期间提供的其他电流，其中，所述第一电流是所述热电流分布曲线的最大似然估计电流，以及所述第二电流是所述冷电流分布曲线的最大似然估计电流。

10.如权利要求9所述的交通工具，其中：

所述控制器还用于将由所述电池在所述热启动事件期间提供的测量的电流随所述热电流分布曲线储存在所述存储器中，其中，所述热电流分布曲线的所述最大似然估计电流基于所述热电流分布曲线的包括由所述电池在所述热启动事件期间提供的所述测量的电流的电流；以及

所述控制器还用于将由所述电池在所述冷启动事件期间提供的测量的电流随所述冷电流分布曲线储存在所述存储器中，其中，所述冷电流分布曲线的所述最大似然估计电流基于所述冷电流分布曲线的包括由所述电池在所述冷启动事件期间提供的所述测量的电流的电流。

11.一种用于具有发动机和电池的交通工具的方法，包括：

将在热启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第一电流和在冷启动事件期间预期由所述电池提供用于重启所述发动机的第二电流储存在存储器中；

基于所述第一电流来预测在所述热启动事件期间预期的所述电池的第一最小电压，以及基于所述第二电流来预测在所述冷启动事件期间预期的所述电池的第二最小电压；

当在新的启动事件期间，与接近所述第二电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第一电流时，将所述新的启动事件检测为所述热启动事件；

基于在所述新的启动事件期间的所述电池的测量的电压和所述第一最小电压之间的差值来生成校正因子；

基于所述第一电流和所述校正因子来预测在下个热启动事件期间预期的所述电池的第三最小电压；

当所述电池的所述第二最小电压大于最小电压阈值时，使所述发动机能够在跟随所述新的启动事件的随后的启动事件之前被停止；以及

当所述电池的所述第二最小电压小于所述最小电压阈值时，防止所述发动机在跟随所述新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

当在第二新的启动事件期间，与接近所述第一电流相比，由所述电池提供的测量的电流更接近所述第二电流时，将所述第二新的启动事件检测为所述冷启动事件；

基于所述电池在所述第二新的启动事件期间的测量的电压和所述第二最小电压之间的差值来生成第二校正因子；

基于所述第二电流和所述第二校正因子来预测在下个冷启动事件期间预期的所述电池的第四最小电压；

当所述电池的所述第四最小电压大于最小电压阈值时使所述发动机能够在跟随所述第二新的启动事件的随后的启动事件之前被停止；以及

当所述电池的所述第四最小电压小于所述最小电压阈值时防止所述发动机在跟随所述第二新的启动事件的所述随后的启动事件之前被停止。

13.如权利要求11所述的方法，还包括：

将热电流分布曲线和冷电流分布曲线储存在所述存储器中，所述热电流分布曲线具有所述第一电流和由所述电池在先前的热启动事件期间提供的其他电流，所述冷电流分布曲线具有所述第二电流和由所述电池在先前的冷启动事件期间提供的其他电流；以及

其中，所述第一电流是所述热电流分布曲线的最大似然估计电流，以及所述第二电流是所述冷电流分布曲线的最大似然估计电流。

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