DE102020132853A1

DE102020132853A1 - Verfahren und system zur schätzung der batteriekapazität unter verwendung von spannungsneigungskapazität und dynamischen ankern

Info

Publication number: DE102020132853A1
Application number: DE102020132853.2A
Authority: DE
Inventors: Alfred Zhang; Justin Bunnell; Garrett M. Seeman; Jeffrey S. Piasecki; Charles W. Wampler; Brian J. Koch; Jing Gao; Jeffrey A. Bednar; Xiumei Guo; Justin R. McDade
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-07-15
Also published as: US20210215768A1; US11592493B2; CN113203952A

Abstract

Es wird eine Methode zur Schätzung der Batteriekapazität bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Überwachen eines Sensors, das Sammeln einer Vielzahl von Datenpunkten einschließlich eines spannungsbasierten Ladezustandswertes und eines integrierten Stromwertes, das Definieren innerhalb der Datenpunkte eines ersten Datensatzes, der während einer ersten Zeitperiode gesammelt wurde, und eines zweiten Datensatzes, der während einer zweiten Zeitperiode gesammelt wurde, das Bestimmen eines integrierten Stromfehlers, der sich auf den zweiten Datensatz bezieht, das Vergleichen des integrierten Stromfehlers, der sich auf den zweiten Datensatz bezieht, mit einem integrierten Strom-Schwellenwertfehler. Wenn der auf den zweiten Datensatz bezogene Fehler den Schwellwert überschreitet, umfasst das Verfahren ferner das Rücksetzen des zweiten Datensatzes auf der Grundlage eines integrierten Stromwertes aus der ersten Zeitperiode. Die Methode umfasst ferner das Kombinieren der Datensätze zur Erstellung eines kombinierten Datensatzes und die Bestimmung einer Schätzung der Spannungssteigungskapazität als Änderung des integrierten Strom- gegenüber dem spannungsbasierten Ladezustand.

Description

Die Offenlegung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Methode und ein System zur Schätzung der Batteriekapazität.
Eine Batterie ist ein elektrochemisches Gerät, das elektrische Energie speichert und an die Stromversorgung von Geräten liefert. Batterien werden in zahlreichen Geräten eingesetzt, darunter in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, Mobiltelefonen usw. Batterien werden als Energiespeicher für ein System verwendet. Batterien können wiederaufladbar sein. Die Batteriekapazität oder Batterieladekapazität ist ein Maß dafür, wie viel Ladung von der Batterie gespeichert wird. Da Batterien zyklisch zur Energiebereitstellung verwendet und anschließend wieder aufgeladen werden, kann die Batteriekapazität abnehmen.
BESCHREIBUNG
Es wird eine Methode zur Schätzung der Batteriekapazität bereitgestellt. Das Verfahren umfasst innerhalb eines computerisierten Batteriekapazitätsschätzungs-Controllers das Überwachen eines Sensors, der so betreibbar ist, dass er Daten bezüglich einer Batterie sammelt, das Sammeln einer Vielzahl von Datenpunkten auf der Grundlage der Daten von dem Sensor, wobei jeder der Datenpunkte einen spannungsbasierten Ladezustandswert und einen entsprechenden integrierten Stromwert enthält, der gleichzeitig mit dem spannungsbasierten Ladezustandswert gesammelt wird, das Definieren eines ersten Datensatzes auf der Grundlage der Daten von dem Sensor, die während einer ersten Zeitperiode gesammelt werden, das Definieren eines zweiten Datensatzes auf der Grundlage der Daten von dem Sensor, die während einer zweiten Zeitperiode gesammelt werden, innerhalb der Vielzahl von Datenpunkten, Bestimmen eines integrierten Stromfehlers in Bezug auf den zweiten Datensatz, Vergleichen des integrierten Stromfehlers in Bezug auf den zweiten Datensatz mit einem Schwellenwert des integrierten Stromfehlers, wenn der integrierte Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz den Schwellenwert des integrierten Stromfehlers überschreitet, Rücksetzen des zweiten Datensatzes auf der Grundlage eines der integrierten Stromwerte aus der ersten Zeitperiode, Kombinieren des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatzes, um einen kombinierten Datensatz zu erstellen, Bestimmen einer Steigung des kombinierten Datensatzes als Änderung des integrierten Stroms gegenüber dem spannungsbasierten Ladezustand, Definieren der Steigung des kombinierten Datensatzes als Schätzung der Kapazität der Spannungssteigung, und Verwalten der Batterie auf der Grundlage der Schätzung der Kapazität der Spannungssteigung.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Zurücksetzen des zweiten Datensatzes das Bestimmen eines direkten Coulomb-Zählfehlers, das Bestimmen eines geschätzten Coulomb-Zählwertes durch Ausbreitung von Varianzen, das Vergleichen des direkten Coulomb-Zählfehlers mit dem geschätzten Coulomb-Zählwert und, wenn der direkte Coulomb-Zählfehler größer als der geschätzte Coulomb-Zählwert ist, das Verwenden eines Coulomb-Zählankerwertes zur Korrektur des zweiten Datensatzes.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Zurücksetzen des zweiten Datensatzes das Bestimmen eines direkten Coulomb-Zählwertes für einen ausgewählten Datenpunkt aus dem Datensatz zwei, das Schätzen eines integrierten Stromwertes für einen ausgewählten Datenpunkt aus Datensatz eins, der als Ankerpunkt für den ausgewählten Datenpunkt aus Datensatz zwei ausgewählt wurde, das Bestimmen eines gemischten integrierten Stromwertes auf der Grundlage des direkten Coulomb-Zählwertes und des geschätzten integrierten Stromwertes, Bestimmen eines direkten Coulomb-Zählfehler-Varianz-Wertes auf der Grundlage des direkten Coulomb-Zählwertes, Bestimmen eines integrierten Stromwert-Varianz-Wertes auf der Grundlage des geschätzten integrierten Stromwertes, Bestimmen eines gemischten integrierten Stromwert-Fehler-Varianz-Wertes als gewichteter Mittelwert auf der Grundlage des direkten Coulomb-Zählfehler-Varianz-Wertes und des integrierten Stromwert-Varianz-Wertes, und Korrigieren des zweiten Datensatzes auf der Grundlage des gemischten integrierten Stromwertes und des gemischten integrierten Stromwert-Fehler-Varianz-Wertes.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Zurücksetzen des zweiten Datensatzes die Bestimmung einer Varianz des integrierten Stromfehlers über die zunehmende Batterieverwendung, die Bestimmung einer Varianz des spannungsbasierten Ladezustands, den Vergleich der Varianz des integrierten Stromfehlers über die zunehmende Batterieverwendung mit einem Wert, der gleich der zweifachen Varianz des spannungsbasierten Ladezustands ist, und wenn die Varianz des integrierten Stromfehlers über die zunehmende Batterieverwendung größer als der Wert ist, der gleich der zweifachen Varianz des spannungsbasierten Ladezustands ist, das Zurücksetzen der Varianz des integrierten Stromfehlers über die zunehmende Batterieverwendung, so dass sie gleich der Varianz des spannungsbasierten Ladezustands ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Zurücksetzen des zweiten Datensatzes das Vergleichen der spannungsbasierten Ladezustandswerte für den zweiten Datensatz mit den spannungsbasierten Ladezustandswerten für den ersten Datensatz, das Identifizieren eines der Datenpunkte aus dem ersten Datensatz als einen Ankerpunkt für den ersten Datensatz und eines der Datenpunkte aus dem zweiten Datensatz als einen Ankerpunkt für den zweiten Datensatz auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem spannungsbasierten Ladezustandswert für den Datenpunkt aus dem ersten Datensatz und dem spannungsbasierten Ladezustandswert für den Datenpunkt aus dem zweiten Datensatz, die kleiner als ein Schwellenwert ist, Zurücksetzen des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des Ankerpunktes für den ersten Datensatz und Korrigieren der integrierten Stromwerte des zweiten Datensatzes auf der Grundlage des Zurücksetzens des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Zurücksetzen des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des Ankerpunktes für den ersten Datensatz das Setzen des integrierten Stromwertes für den Ankerpunkt für den zweiten Datensatz gleich dem integrierten Stromwert für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Zurücksetzen des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des Ankerpunktes für den ersten Datensatz den Bezug auf einen historischen Wert der Schätzung der Spannungssteigungskapazität und das Setzen des integrierten Stromwertes für den Ankerpunkt für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des integrierten Stromwertes für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz und des historischen Wertes der Schätzung der Spannungssteigungskapazität.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Vergleich des integrierten aktuellen Fehlers, der sich auf den zweiten Datensatz bezieht, mit dem integrierten aktuellen Fehler-Schwellwert die Bestimmung eines integrierten aktuellen Fehler-Varianz-Wertes für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz, die Definition des integrierten aktuellen Fehler-Varianz-Wertes für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz als einen Schwellwert-Varianz-Wert und die Bestimmung einer Differenz zwischen einem integrierten aktuellen Fehler-Varianz-Wert für einen ersten Datenpunkt des zweiten Datensatzes und einem integrierten aktuellen Fehler-Varianz-Wert eines zweiten Datenpunktes des zweiten Datensatzes. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner die Definition des integrierten aktuellen Fehlers in Bezug auf den zweiten Datensatz, so dass der integrierte aktuelle Fehler den Schwellenwert des integrierten aktuellen Fehlers überschreitet, wenn die Differenz größer als der Schwellenwert-Varianz-Wert ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Methode ferner, innerhalb des computergestützten Batteriekapazitätsschätzungs-Controllers, die rekursive Bestimmung der Steigung des kombinierten Datensatzes durch wiederholtes Sammeln von Mehrzahlen der Datenpunkte und Zurücksetzen eines Teils der Datenpunkte.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Methode ferner, dass innerhalb des computergestützten Batteriekapazitätsschätzungs-Controllers einer der Datenpunkte gelöscht wird, der auf dem Datenpunkt basiert, der den geringsten Einfluss auf die Steigung des kombinierten Datensatzes zeigt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Überwachung des Sensors die Überwachung eines Sensors, der zur Messung des Batterieverbrauchs über die Zeit betrieben werden kann, die Überwachung eines Sensors, der zur Messung des Batteriestroms betrieben werden kann, die Überwachung eines Sensors, der zur Messung der Batteriespannung betrieben werden kann, und die Überwachung eines Sensors, der zur Messung der Batterietemperatur betrieben werden kann.
In einigen Ausführungsformen schließt die Bestimmung der Steigung des kombinierten Datensatzes die Anwendung eines gewichteten Gesamtprozesses der kleinsten Quadrate auf den kombinierten Datensatz ein.
Nach einer alternativen Ausführungsform wird eine Methode zur Abschätzung der Batteriekapazität bereitgestellt. Das Verfahren umfasst innerhalb eines computerisierten Batteriekapazitätsschätzungs-Controllers das Überwachen eines Sensors, der so betreibbar ist, dass er Daten bezüglich einer Batterie sammelt, das Sammeln einer Vielzahl von Datenpunkten auf der Grundlage der Daten von dem Sensor, wobei jeder der Datenpunkte einen spannungsbasierten Ladezustandswert und einen entsprechenden integrierten Stromwert enthält, die gleichzeitig mit dem spannungsbasierten Ladezustandswert gesammelt werden, das Definieren eines ersten Datensatzes auf der Grundlage der Daten von dem Sensor, die während einer ersten Zeitperiode gesammelt werden, und das Definieren eines zweiten Datensatzes innerhalb der Vielzahl von Datenpunkten auf der Grundlage der Daten von dem Sensor, die während einer zweiten Zeitperiode gesammelt werden. Das Verfahren umfasst ferner die Bestimmung eines integrierten Stromfehlers in Bezug auf den zweiten Datensatz und den Vergleich des integrierten Stromfehlers in Bezug auf den zweiten Datensatz mit einem integrierten Stromschwellenfehler. Wenn der integrierte Stromfehler, der sich auf den zweiten Datensatz bezieht, den Schwellenwert des integrierten Stromfehlers überschreitet, umfasst das Verfahren das Rücksetzen des zweiten Datensatzes auf der Grundlage eines der integrierten Stromwerte aus der ersten Zeitperiode, wobei das Rücksetzen das Vergleichen der spannungsbasierten Ladezustandszustandswerte für den zweiten Datensatz mit den spannungsbasierten Ladezustandswerten für den ersten Datensatz und das Identifizieren eines der Datenpunkte aus dem ersten Datensatz als einen Ankerpunkt für den ersten Datensatz und eines der Datenpunkte aus dem zweiten Datensatz als einen Ankerpunkt für den zweiten Datensatz auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem spannungsbasierten Ladezustandswert für den Datenpunkt aus dem ersten Datensatz und dem spannungsbasierten Ladezustandswert für den Datenpunkt aus dem zweiten Datensatz umfasst, die kleiner als ein Schwellenwert ist. Das Zurücksetzen umfasst ferner das Zurücksetzen des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des Ankerpunktes für den ersten Datensatz, wobei das Zurücksetzen des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des Ankerpunktes für den ersten Datensatz das Referenzieren eines historischen Wertes der Schätzung der Spannungsflankenkapazität und das Setzen des integrierten Stromwertes für den Ankerpunkt für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des integrierten Stromwertes für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz und des historischen Wertes der Schätzung der Spannungsflankenkapazität und das Korrigieren der integrierten Stromwerte des zweiten Datensatzes auf der Grundlage des Zurücksetzens des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz umfasst. Das Verfahren umfasst ferner das Kombinieren des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatzes, um einen kombinierten Datensatz zu erzeugen, das Bestimmen einer Steigung des kombinierten Datensatzes als eine Änderung des integrierten strom- gegenüber dem spannungsbasierten Ladezustand, das Definieren der Steigung des kombinierten Datensatzes als eine Schätzung der Spannungssteigungskapazität und das Verwalten der Batterie auf der Grundlage der Schätzung der Spannungssteigungskapazität.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Methode ferner, innerhalb des computergestützten Batteriekapazitätsschätzungs-Controllers, die rekursive Bestimmung der Steigung des kombinierten Datensatzes durch wiederholtes Sammeln von Mehrzahlen der Datenpunkte und Zurücksetzen eines Teils der Datenpunkte.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Methode ferner, dass innerhalb des computergestützten Batteriekapazitätsschätzungs-Controllers einer der Datenpunkte gelöscht wird, der auf dem Datenpunkt basiert, der den geringsten Einfluss auf die Steigung des kombinierten Datensatzes zeigt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Überwachung des Sensors die Überwachung eines Sensors, der zur Messung des Batterieverbrauchs über die Zeit betrieben werden kann, die Überwachung eines Sensors, der zur Messung des Batteriestroms betrieben werden kann, die Überwachung eines Sensors, der zur Messung der Batteriespannung betrieben werden kann, und die Überwachung eines Sensors, der zur Messung der Batterietemperatur betrieben werden kann.
In einigen Ausführungsformen schließt die Bestimmung der Steigung des kombinierten Datensatzes die Anwendung eines gewichteten Gesamtprozesses der kleinsten Quadrate auf den kombinierten Datensatz ein.
Nach einer alternativen Ausführungsform ist ein System zur Abschätzung der Batteriekapazität vorgesehen. Das System umfasst eine Batterie und einen Sensor, der Informationen über die Batterie sammelt.
Das System enthält ferner einen computerisierten Controller zur Schätzung der Batteriekapazität, der so programmiert ist, dass er einen Sensor überwacht, der so betreibbar ist, dass er Daten bezüglich einer Batterie sammelt, eine Vielzahl von Datenpunkten auf der Grundlage der Daten von dem Sensor sammelt, wobei jeder der Datenpunkte einen spannungsbasierten Ladezustandswert und einen entsprechenden integrierten Stromwert enthält, die gleichzeitig mit dem spannungsbasierten Ladezustandswert gesammelt werden, innerhalb der Vielzahl von Datenpunkten einen ersten Datensatz auf der Grundlage der Daten von dem Sensor definiert, die während einer ersten Zeitperiode gesammelt werden, innerhalb der Vielzahl von Datenpunkten einen zweiten Datensatz auf der Grundlage der Daten von dem Sensor definiert, die während einer zweiten Zeitperiode gesammelt werden, einen integrierten Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz zu bestimmen, den integrierten Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz mit einem integrierten Strom-Schwellenwertfehler zu vergleichen, wenn der integrierte Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz den integrierten Strom-Schwellenwertfehler überschreitet, den zweiten Datensatz auf der Grundlage eines der integrierten Stromwerte aus der ersten Zeitperiode zurückzusetzen, den ersten Datensatz und den zweiten Datensatz zu kombinieren, um einen kombinierten Datensatz zu erstellen, eine Steigung des kombinierten Datensatzes als eine Änderung des integrierten Stromgegenüber dem spannungsbasierten Ladezustand zu bestimmen und die Steigung des kombinierten Datensatzes als eine Schätzung der Spannungssteigung der Kapazität zu definieren. Das System umfasst ferner einen computergestützten Batteriewartungs-Controller, der so programmiert ist, dass er die Schätzung der Spannungssteigungskapazität zur Verwaltung der Batterie verwendet.
In einigen Ausführungsformen umfasst das System außerdem einen Sensor zur Messung des Batterieverbrauchs über die Zeit, einen Sensor zur Messung des Batteriestroms, einen Sensor zur Messung der Batteriespannung und einen Sensor zur Messung der Batterietemperatur.
Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Modalitäten für die Durchführung der Offenlegung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht ersichtlich.
Figurenliste

1 veranschaulicht grafisch die Varianz über die Zeit / den Amperestunden-Durchsatz für Amperestunden und den spannungsbasierten Ladezustand für eine Batterie ohne die Möglichkeit, Coulomb-Zählfehler zurückzusetzen, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenlegung;
2 veranschaulicht grafisch die Varianz über die Zeit / Amperestunden-Durchsatz für Amperestunden und den spannungsbasierten Ladezustand einer Batterie, einschließlich eines diagnostischen Vergleichs, der nützlich ist, um eine Entscheidung zu treffen, Daten zu verankern, um den integrierten Stromfehler gemäß der vorliegenden Offenlegung zurückzusetzen;
3 veranschaulicht grafisch den spannungsbasierten Ladezustand im Vergleich zu einer Änderung in Amperestunden, wobei zwei verschiedene Datensätze auf dem Diagramm aufgetragen sind, ohne Verankerung oder Rücksetzung des integrierten Stromfehlers, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenlegung;
4 veranschaulicht grafisch den spannungsbasierten Ladezustand im Vergleich zu einer Änderung in Amperestunden, wobei die beiden unterschiedlichen Datensätze von 3 unter Berücksichtigung des Coulomb-Zählfehlers gemäß der vorliegenden Offenlegung zurückgesetzt werden;
5 illustriert schematisch eine Systemkommunikationsarchitektur, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenlegung Daten zwischen Geräten, Sensoren, Controllern und anderen elektronischen Geräten im System übertragen kann;
6 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Methode zur Schätzung der Batteriekapazität in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenlegung veranschaulicht;
7 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verkörperung von Schritt 306 aus 6 darstellt, in dem Sensordaten verarbeitet werden, um integrierte Stromwerte und spannungsbasierte Ladezustandswerte in Bezug auf den Betrieb der überwachten Batterie in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenlegung bereitzustellen;
8 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verkörperung von Schritt 308 von 6 veranschaulicht, wobei eine Bestimmung vorgenommen wird, ob ein integrierter Stromfehler größer als ein integrierter Stromschwellenfehler ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenlegung; und
9 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verkörperung von Schritt 310 von 6 illustriert, wobei eine Schätzung der Spannungssteigungskapazität vorgenommen wird und zusätzlich eine Entscheidung getroffen wird, ob die gesammelten Datenpunkte gemäß der vorliegenden Offenlegung gespeichert oder gelöscht werden sollen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die in der Technik üblichen Methoden zur Schätzung der Batteriekapazität können verrauschte, ungenaue Ergebnisse liefern. Weitere gängige Methoden zur Schätzung der Batteriekapazität können sich auf einen einzigen konsistenten Ankerpunkt stützen, um den Amperestundenfehler auf Null zu reduzieren. Dieser einzelne konsistente Ankerpunkt kann sich an der Spitze der Ladung oder im voll geladenen Zustand der Batterie befinden. Dieser einzelne konsistente Ankerpunkt für die Ladeendspannung kann schwierig zu erreichen sein, z.B. wenn ein Benutzer eine Batterie über lange Zeiträume ohne Gebrauch laden muss, um einen vollständig geladenen Zustand zu erreichen. Infolgedessen kann ein einziger konsistenter Verankerungspunkt über lange Zeiträume verwendet werden, und dieser Verankerungspunkt, der an einem weit entfernten Punkt in der Vergangenheit gesetzt wurde, spiegelt möglicherweise nicht genau den Betrieb der Batterie wider, die seit dem Setzen des Verankerungspunktes an Kapazität und Betriebseigenschaften abgenommen hat. Ferner kann ein Fehler beim Setzen eines einzelnen konsistenten Ankerpunktes vorliegen. Die Durchführung von Berechnungen auf der Grundlage einer einzigen Messung in einem komplexen System ist von Natur aus problematisch und kann Fehler durch die resultierenden Berechnungen verbreiten. Diese Methode, bei der ein einziger konsistenter Anker verwendet wird, kann als Spannungsneigungskapazitätsmethode beschrieben werden.
Eine verbesserte Methode zur Messung oder Schätzung der Kapazität des Spannungsanstiegs wird zur Verfügung gestellt, bei der Ruhespannungs-Lookups und integrierter Strom (Amperestunden) verwendet werden, um eine regressierte Steigungskurve abzuleiten, die nützlich ist, um die geschätzte Batteriekapazität für dynamische Betriebspunkte zu ermitteln. Die Methode kann die Verwendung gemischter Datensätze durch Verfolgung der Varianz in jedem der Amperestunden-, Spannungs- und Batteriekapazitätswerte umfassen. Durch die Verwendung der gemischten Datensätze entfällt die Notwendigkeit, einzelne konsistente Ankerpunkte zu verwenden, die an der Spitze der Ladung gesetzt werden.
Die angebotene Methode kann das Zurücksetzen eines Coulomb-Zählfehlers beinhalten, ohne dass ein einziger konsistenter Ankerpunkt erforderlich ist. Ohne eine Möglichkeit zum Zurücksetzen von Coulomb-Zählfehlern kann der integrierte Stromfehler über den Batterieverbrauch hinaus anwachsen. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleichartige Referenznummern auf gleichartige Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, wird in 1 die Varianz über die Zeit / Amperestunden-Durchsatz für Amperestunden und den spannungsbasierten Ladezustand für eine Batterie ohne die Möglichkeit, Coulomb-Zählfehler zurückzusetzen, grafisch dargestellt. ist illustriert, einschließlich einer vertikalen Achse 61, die auf der Varianz der aufgezeichneten Terme basiert, und einer horizontalen Achse 62, die auf dem Batterieverbrauch (entweder Zeit- oder Amperestunden-Durchsatz) basiert. Graphik 12 zeigt die Varianz des integrierten Stromfehlers bei zunehmendem Batterieverbrauch. Grafik 12 kann als direkter Coulomb-Zählfehler beschrieben werden. Grafik 12, die die Varianz des integrierten Stromfehlers bei zunehmendem Batterieverbrauch oder den direkten Coulomb-Zählfehler beschreibt, kann durch die folgende Gleichung charakterisiert werden: $σ_{A h}^{2} = \sum σ_{I}^{2} (I, T) - \cdot \frac{Δ t}{ω}$
wo $σ_{A h}^{2}$
stellt den direkten Coulomb-Zählfehler dar, $σ_{I}^{2} (I, T)$
stellt die Varianz des Stromsensorfehlers als Funktion des Stroms I und der Temperatur T dar, Δt stellt das Zeitintervall zwischen den Proben dar, und ω stellt die Abtastfrequenz dar. zeigt die Varianz des integrierten Stromfehlers, der mit zunehmendem Batterieverbrauch zunimmt. zeigt die Varianz des spannungsbasierten Ladezustands bei zunehmendem Batterieverbrauch. Grafik 14 kann durch die folgende Gleichung charakterisiert werden: $σ_{V}^{2} = σ_{V}^{2} (S O C, T)$
wo $σ_{V}^{2}$
repräsentiert die Varianz des spannungsbasierten Ladezustands (eine Funktion des Ladezustands SOC und der Temperatur T). zeigt die Varianz des spannungsbasierten Ladezustands, der über den Batterieverbrauch stabil bleibt. Mit anderen Worten, während der integrierte Stromfehler über den Batterieverbrauch ansteigt, akkumuliert die Spannungsmessung keinen Fehler über den Batterieverbrauch.
2 veranschaulicht grafisch die Varianz über die Zeit / Amperestunden-Durchsatz für Amperestunden und den spannungsbasierten Ladezustand einer Batterie, einschließlich eines diagnostischen Vergleichs, der nützlich ist, um eine Entscheidung zu treffen, Daten zu verankern, um den integrierten Stromfehler zurückzusetzen. ist einschließlich einer vertikalen Achse 63 auf der Grundlage der Varianz der aufgezeichneten Terme und einer horizontalen Achse 64 auf der Grundlage des Batterieverbrauchs (entweder Zeit- oder Amperestunden-Durchsatz) dargestellt. Grafik 22 zeigt die Varianz des integrierten Stromfehlers bei zunehmendem Batterieverbrauch. Grafik 24 zeigt die Varianz des spannungsbasierten Ladezustands bei zunehmendem Batterieverbrauch. Grafik 26 zeigt die zweifache Varianz des spannungsbasierten Ladezustands bei zunehmendem Batterieeinsatz. Grafik 24 ergibt eine horizontale Wellenlinie, die sich bei konstantem Wert der vertikalen Achse über Grafik 20 erstreckt, und Grafik 26 ergibt eine horizontale Wellenlinie, die sich bei einem Wert der vertikalen Achse, der ein Mehrfaches des Wertes der vertikalen Achse von Grafik 24 beträgt, über Grafik 20 erstreckt. In der beispielhaften Verkörperung von beträgt der ausgewählte Mehrfachwert zwei. Plot 22 erhöht den Wert der vertikalen Achse über den Batterieverbrauch, bis der Wert von Plot 22 den Wert der vertikalen Achse von Plot 26 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt kann die Varianz oder der Wert der vertikalen Achse von Plot 22 verankert oder auf den Wert der vertikalen Achse von Plot 24 zurückgesetzt werden, wobei ein Rest der Varianzwerte, wenn der integrierte aktuelle Fehler rechts von der Rücksetzung liegt, mit Plot 22' bezeichnet wird. Der Vergleich der Varianz des integrierten Stromfehlers mit der Varianz des spannungsbasierten Ladezustands kann verwendet werden, um zu entscheiden, wann eine Verankerung angemessen oder nützlich ist. Wenn die Varianz des integrierten Stromfehlers klein ist, ist eine Verankerung unnötig. Wenn die Varianz des integrierten Stromfehlers bis zu einem Schwellenwert ansteigt, ist eine Verankerung angebracht. Auf diese Weise kann die Varianz des integrierten Stromfehlers über den zunehmenden Batterieverbrauch zurückgesetzt oder reduziert werden, um die Schätzwerte zu verbessern. Der Mehrfachwert, der zur Einstellung des Werts der vertikalen Achse von Diagramm 26 verwendet wird, kann aus verschiedenen potentiellen Zahlen ausgewählt werden. Ein kleiner Mehrfachwert, wie z.B. einer, kann verwendet werden und dazu führen, dass die Werte häufig verankert werden. Ein größeres Vielfaches, wie z.B. drei oder vier, kann verwendet werden, was dazu führt, dass die Werte weniger häufig verankert werden.
3 veranschaulicht grafisch den spannungsbasierten Ladezustand im Vergleich zu einer Änderung in Amperestunden, wobei zwei verschiedene Datensätze auf dem Diagramm aufgetragen sind, ohne Verankerung oder Rücksetzung des integrierten Stromfehlers. Diagramm 30 ist dargestellt, einschließlich einer vertikalen Achse 65, die auf einem auf Ruhespannung basierenden Ladezustand basiert, und einer horizontalen Achse 66, die auf einer Änderung des integrierten Stroms basiert (Δ Amperestunden.) Der erste Datensatz ist so dargestellt, dass er Datenpunkt 31, Datenpunkt 32, Datenpunkt 33 und Datenpunkt 34 enthält. Datensatz zwei wird mit Datenpunkt 41, Datenpunkt 42, Datenpunkt 43 und Datenpunkt 44 dargestellt. Datensatz zwei wird wesentlich später aufgenommen als Datensatz eins und enthält daher einen wesentlich größeren integrierten Stromfehler. Die Ableitung nützlicher Informationen aus der Kombination von Datensatz eins und Datensatz zwei, insbesondere die Entwicklung einer Steigung zwischen den Datenpunkten, ist aufgrund der Auswirkungen des immer größer werdenden integrierten Stromfehlers schwierig.
2 bietet einen diagnostischen Vergleich, der nützlich ist, um eine Entscheidung zu treffen, Daten zu verankern, um den integrierten Stromfehler zurückzusetzen. Sobald die Entscheidung zur Verankerung getroffen ist, kann eine Methode zur Rücksetzung oder Anpassung von Datenpunkten in 3 zur Anpassung an akkumulierte integrierte Stromfehler die Auswahl eines Punktes aus Datensatz 1 und eines Punktes aus Datensatz 2 umfassen, um den integrierten Stromwert des Punktes aus Datensatz 2 auf der Grundlage des integrierten Stromwertes aus dem Punkt aus Datensatz 1 zurückzusetzen. Diese beiden ausgewählten Punkte können als Ankerpunkte bezeichnet werden. Die beiden ausgewählten Punkte können auf der Grundlage einer relativ kleinen Differenz zwischen ihren spannungsbasierten Ladezustandswerten ausgewählt werden.
4 veranschaulicht grafisch den spannungsbasierten Ladezustand im Vergleich zu einer Änderung in Amperestunden, wobei die beiden unterschiedlichen Datensätze von 3 unter Berücksichtigung des Coulomb-Zählfehlers zurückgesetzt werden. Diagramm 40 ist dargestellt, einschließlich einer vertikalen Achse 67, die auf einem auf Ruhespannung basierenden Ladezustand basiert, und einer horizontalen Achse 68, die auf der Entladung des Batteriestroms basiert (Δ Amperestunden.) Es werden Datensatz 1 mit Datenpunkt 31, Datenpunkt 32, Datenpunkt 33 und Datenpunkt 34 und Datensatz 2 mit Datenpunkt 41', Datenpunkt 42', Datenpunkt 43' und Datenpunkt 44' dargestellt. Datensatz eins ist derselbe wie Datensatz eins von 3. Datensatz zwei enthält ähnliche Werte wie Datensatz zwei von 3, mit der Ausnahme, daß die Werte einen zurückgesetzten integrierten Stromfehler enthalten. In der Verkörperung von 3 enthalten Datenpunkt 33 und Datenpunkt 41 auf der Spannung basierende Werte für den Ladezustand in der Nähe und können als Ankerpunkte ausgewählt werden. Um zu 4 zurückzukehren, enthält Steilheit 55 eine vorherige Schätzung der Kapazität einer Spannungssteigung, z.B. auf der Grundlage der ursprünglichen Herstellungsspezifikationen für die Batterie oder einer vorherigen Berechnung, die mit der bereitgestellten Methode durchgeführt wurde. Datenpunkt 41 aus 3 kann mit einem korrigierten integrierten Stromwert zurückgesetzt werden, der auf einem korrigierten integrierten Stromwert basierend auf der Platzierung des Punktes auf Steigung 55 in 4 eingestellt werden kann, wobei der spannungsbasierte Ladezustandswert für Datenpunkt 41 aus 3 beibehalten wird. Infolgedessen befindet sich der Datenpunkt 41' auf 4 an der gleichen vertikalen Position wie der Datenpunkt 41 auf 3, aber die horizontale Position des Datenpunktes 41' wird auf 4 in bezug auf die horizontale Position des Datenpunktes 41 aus 3 eingestellt. Auf diese Weise wurde der Datenpunkt 41' mit dem Datenpunkt 33 auf der Grundlage einer früheren Kapazität der Spannungssteigung verankert. Datenpunkt 42', Datenpunkt 43' und Datenpunkt 44' werden in ähnlicher Weise an Datenpunkt 41' angepasst, wobei auf jeden Datenpunkt 42', Datenpunkt 43' und Datenpunkt 44' eine gleiche integrierte Stromwertkorrektur angewendet wird. Steigung 50 kann dann an Datenpunkt 31, Datenpunkt 32, Datenpunkt 33, Datenpunkt 34, Datenpunkt 41', Datenpunkt 42', Datenpunkt 43' und Datenpunkt 44' angepasst werden.
Die Methode von 4 kann rekursiv betrieben werden, wobei Datensatz eins und Datensatz zwei unter Verwendung mehrerer Anker dynamisch definiert werden. In einem Beispiel können Datenpunkte, die Wertepaare (d.h. einen spannungsbasierten Ladezustand und einen entsprechenden integrierten Stromwert) enthalten, chronologisch nacheinander untersucht werden, wobei jeder Datenpunkt beginnend mit dem zweiten gesammelten Zeitpunkt mit einem früher gesammelten Datenpunkt verglichen wird und dann zu später gesammelten Datenpunkten übergeht. In einem Beispiel kann ein zweiter gesammelter Datenpunkt mit einem ersten gesammelten Datenpunkt verglichen werden, dann kann ein dritter gesammelter Datenpunkt zuerst mit dem ersten gesammelten Datenpunkt und dann mit dem zweiten gesammelten Datenpunkt verglichen werden. Anschließend kann ein vierter Datenpunkt mit dem ersten gesammelten Datenpunkt, dann mit dem zweiten gesammelten Datenpunkt und dann mit dem dritten gesammelten Datenpunkt verglichen werden. Diese Methode kann so lange fortgesetzt werden, bis jeder Datenpunkt mit jedem anderen früher gesammelten Datenpunkt verglichen wurde. Wenn die Verankerung durch einen Vergleich gerechtfertigt ist, kann für diesen Datenpunkt und jeden später gesammelten Datenpunkt der jeweilige integrierte Stromwert auf der Grundlage des gewählten Verankerungspunktes zurückgesetzt werden. Bei einem einzelnen Datenpunkt kann der jeweilige integrierte Stromwert mehr als einmal zurückgesetzt werden, z.B. mit Rückstellwerten, die ausgelöst werden, wenn frühere gesammelte Datenpunkte mit Ankerpunkten verglichen werden, und die dann später wieder zurückgesetzt werden, wenn der einzelne Datenpunkt später auf der Grundlage eines Ankerpunktes zurückgesetzt wird. Der erste Datensatz und der zweite Datensatz können sich durch iterative Analysen anpassen, z.B. indem relativ früher gesammelte Datenpunkte, die ursprünglich im zweiten Datensatz gesammelt wurden, in den ersten Datensatz verschoben werden, da sie mit relativ später gesammelten Datenpunkten im zweiten Datensatz verglichen werden.
Nach einer Verkörperung können diese iterativen Analysen durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden. Wenn Strommessungen von Zeit 0 bis Zeit N indexiert werden, kann die Varianz des integrierten Stromfehlers (unter der Annahme einer Nullvorspannung bei der Messung und unabhängiger Fehler zwischen den Proben) wie folgt ausgedrückt werden: ${(σ_{A h}^{2})}_{N} = {(σ_{A h}^{2})}_{0} + \sum_{k = 1}^{N} σ_{I}^{2} (I_{k}, T_{k}) \cdot Δ t_{k}^{2} \approx {(σ_{A h}^{2})}_{0} + σ_{I}^{2} \cdot Δ t \cdot t_{N}$
wo ${(σ_{A h}^{2})}_{0}$
ist die Anfangsvarianz des integrierten Stromfehlers, $σ_{I}^{2} (I_{k}, T_{k})$
ist die Varianz des Fehlers des Stromsensors in Abhängigkeit von Strom und Temperatur, Δt_k ist die Zeit, die seit der vorherigen Probe verstrichen ist, und die Summe wird über alle Proben von der Anfangszeit bis zur Gegenwart gebildet. Die Annäherung gilt, wenn die Varianz in der aktuellen Messung ein konstanter Wert ist $σ_{I}^{2}$
und die Zeit zwischen den Proben ist ein konstanter Wert Δt, daher t_N = NΔt ist die insgesamt verstrichene Zeit. Dementsprechend kann man sehen, dass die integrierte Stromfehlervarianz monoton wächst und annähernd linear mit der Zeit verläuft.
Die Varianz des Ladungszustands, die durch Rückwärtssuche aus einer Ruhespannung zum Zeitpunkt N erhalten wird, kann wie folgt approximiert werden: $σ_{S O C}^{2} = σ_{V}^{2} (T_{N}, t_{a u s g e r u h t, N}, V_{N}) \cdot {(\frac{d S O C}{d U} (V_{N}))}^{2}$
wo $σ_{S O C, N}^{2}$
stellt die Varianz des Ladungszustandes dar, die durch Rückwärts-Lookup von einer Ruhespannung zur Zeit N erhalten wird, $σ_{V}^{2} (T_{N}, t_{a u s g e r u h t, N}, V_{N})$
stellt die Varianz des Spannungsfehlers in Abhängigkeit von der Temperatur T_N, Ruhespannung V_N und die Zeit, seit die Batterie ruhte $t_{a u s g e r u h t, N} u n d \frac{d S O C}{d U} (V_{N})$
stellt die Steigung der thermodynamischen Kurvenbeziehung Ladezustand, SOC, zur Leerlaufspannung, U, in Abhängigkeit von der Ruhespannung zur Zeit N dar (V_N). Dementsprechend, während $σ_{S O C, N}^{2}$
mit der Steigung der Leerlaufspannungskurve und den Bedingungen, unter denen die Messung durchgeführt wurde, variieren kann, wächst sie möglicherweise nicht mit jeder Messung.
Als Ergebnis der in 4 dargestellten Verankerungsmethode, während in 3 Datensatz 1 und Datensatz 2 aufgrund eines akkumulierten integrierten Stromfehlers zwischen den Zeiten, zu denen die Datensätze gesammelt wurden, praktisch inkompatibel waren, sind Datensatz 1 und Datensatz 2 von 4 so kompatibel, dass die Datensätze gemischt werden können und eine Steigung von 50 abgeleitet werden kann, die eine Schätzung der Batteriekapazität auf der Grundlage der gemischten Daten von Datensatz 1 und Datensatz 2 widerspiegelt.
5 stellt schematisch eine Systemkommunikationsarchitektur 200 dar, die zur Übertragung von Daten zwischen Geräten, Sensoren, Controllern und anderen elektronischen Geräten im System dient. Die Systemkommunikationsarchitektur 200 umfasst den Kommunikationsbus 205, der so konfiguriert ist, dass Geräte, Sensoren, Controller und andere elektronische Geräte im System elektronisch kommunizieren können. Die Komponenten der Systemkommunikationsarchitektur 200 können als ein System zur Abschätzung der Batteriekapazität beschrieben werden.
Der computergestützte Batteriekapazitätsschätzungs-Controller 210 ist dargestellt, der kommunikativ mit dem Kommunikationsbus 205 verbunden ist. Der Batteriekapazitätsschätzungs-Controller 210 ist ein rechnergestütztes Gerät mit einem rechnergestützten Prozessor, einem Direktzugriffsspeicher und einem dauerhaften Speichergerät und kann zur Ausführung von Programmierungen eingesetzt werden. Der Batteriekapazitätsschätzungs-Controller 210 kann so programmiert werden, dass er die Methode 300 aus 6 oder eine ähnliche Methode ausführt.
Das Batteriesystem 220 ist dargestellt, das kommunikativ mit dem Kommunikationsbus 205 verbunden ist. Eine Batterie oder mehrere Batterien können vorhanden und an den Kommunikationsbus 205 angeschlossen sein. Das Batteriesystem 220 umfasst ein Gerät, das elektrische Energie speichern, empfangen und selektiv bereitstellen kann. Bei dem Batteriesystem 220 kann es sich um ein Lithium-Polymer-Gerät oder eine andere wiederaufladbare elektrochemische Konfiguration handeln, die so angeordnet ist, dass sie elektrischen Strom liefert, eine einzelne Batteriezelle oder mehrere miteinander verbundene Batteriezellen umfassen und elektrischen Gleichstrom liefern kann. Das Batteriesystem 220 kann eine elektronische Schaltung enthalten, die Daten über den Kommunikationsbus 205 bereitstellen und empfangen kann. Es werden ein Batterietemperaturfühler 222, ein Batteriespannungsfühler 224 und ein Batteriestromfühler 226 dargestellt, die an das Batteriesystem 220 angeschlossen sind. Der Batterietemperatursensor 222, der Batteriespannungssensor 224 und der Batteriestromsensor 226 können kommunikativ mit dem Kommunikationsbus 205 verbunden sein und beispielsweise Daten über den Kommunikationsbus 205 an den Batteriekapazitätsschätzungs-Controller 210 liefern. Zusätzlich kann ein separater Batterie-Zeitsensor vorgesehen werden, der z.B. mit dem Batteriesystem 220 verbunden ist und mit dem Kommunikationsbus 205 kommuniziert. In der Verkörperung von 5 ist ein Zeitsensor in den Batteriestromsensor 226 eingebaut, um die Gesamtstromentladung für das Batteriesystem 220 über einen Zeitraum zu integrieren oder zu akkumulieren.
Der Kapazitätserhaltungsregler 230 ist kommunikativ mit dem Kommunikationsbus 205 verbunden. Der Kapazitätserhaltungs-Controller 230 ist ein computergestütztes Gerät mit einem computergestützten Prozessor, einem Direktzugriffsspeicher und einem dauerhaften Speichergerät und kann zur Ausführung von Programmierungen eingesetzt werden. Der Kapazitätserhaltungs-Controller 230 kann so programmiert werden, dass er Prozesse im Zusammenhang mit dem Betrieb und der Verwaltung des Batteriesystems 220 und des zugehörigen elektrischen Systems ausführt. Der Kapazitätserhaltungs-Controller 230 kann eine Programmierung enthalten, die nützlich ist, um Lade- und Entladezyklen mit erhöhter Effizienz im Lichte der bereitgestellten Batteriekapazitätsschätzungen zu verwalten; um zeitnahe und genauere Warnungen an einen Benutzer oder Besitzer der Batterie zu liefern, um abzuschätzen, wann eine Wartung und/oder ein Austausch der Batterie erforderlich ist; und um verbesserte Reichweitenschätzungen oder Restladungsschätzungen für die Batterie zu liefern, um eine erhöhte Fähigkeit zu ermöglichen, sich für eine bestimmte Dauer auf die Batterie zu verlassen. Zusätzlich kann der Kapazitätserhaltungs-Controller die Lade- und Entladespannungs- und Stromgrenzen anpassen, so dass die Batterie vor übermäßigem Verschleiß geschützt wird. Dies reduziert die Garantiekosten und bietet dem Kunden ein einheitlicheres Fahrerlebnis.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Methode 300 zur Schätzung der Batteriekapazität illustriert. Methode 300 beginnt mit Schritt 302. In Schritt 304 werden Sensoren in Bezug auf Betrieb und Zustand der Batterie überwacht und Daten gesammelt. Diese Sensoren können z.B. einen Zeitsensor umfassen, der die Zeit misst, während der eine Batterie elektrische Energie liefert und/oder den Verlauf der Zeit durch eine Zeitperiode; einen Stromsensor, der die Stromaufnahme des Systems misst, das elektrische Energie durch die Batterie liefert; einen Spannungssensor, der die Spannung der Batterie misst, z.B. sowohl während die Batterie in Ruhe ist als auch während sie elektrische Energie liefert; und einen Temperatursensor. In Schritt 306 werden die in Schritt 304 gesammelten Daten verarbeitet, um z.B. eine Coulomb-Zahl, eine Coulomb-Zählfehlerschätzung, einen spannungsbasierten Ladezustand und eine spannungsbasierte Ladezustandsfehlerschätzung zu bestimmen. In Schritt 307 werden Datenpunkte analysiert, die den spannungsbasierten Ladezustand mit integrierten Stromwerten vergleichen, die sich aus den verarbeiteten Werten von Schritt 306 ergeben. Es wird festgestellt, ob ein integrierter Stromfehler so zugenommen hat, dass eine Anpassung an integrierte Stromwerte oder eine Verankerung gerechtfertigt ist. Diese Anpassung, die den akkumulierten integrierten Stromfehler korrigiert, kann in Schritt 308 durch Anpassung der integrierten Stromwerte an frühere genauere integrierte Stromwerte erfolgen. Diese Abgleichmethode kann als Verankerung der resultierenden Datenwerte beschrieben werden, die für die Schätzung der Spannungssteigungskapazität verwendet werden. Wenn der integrierte Stromfehler über einen Schwellenwert hinaus angestiegen ist, dann werden die integrierten Stromwerte in Schritt 308 gemäß der bereitgestellten Methode verankert und zurückgesetzt, und Datenpunkte einschließlich der justierten Datenpunkte werden in Schritt 310 bereitgestellt. Wenn der integrierte Stromfehler nicht über den Schwellenwert angestiegen ist, werden Datenpunkte, die auf der Grundlage von Daten aus Schritt 306 erstellt wurden, an Schritt 310 geliefert. In Schritt 310 werden die Datenpunkte aus Schritt 308 verwendet, um eine Steigung an die Datenpunkte anzupassen, und die Steigung wird verwendet, um eine neue Schätzung der Kapazität der Spannungssteigung für die Batterie zu bestimmen. Diese Schätzung der Kapazität der Spannungsflanke wird in Schritt 312 an eine Schätzmethode für den Batteriezustand und in Schritt 314 an ein Kapazitätserhaltungsmodul geliefert und für nachfolgende Iterationen der Schätzung der Kapazität der Spannungsflanke an Schritt 306 zurückgegeben. Methode 300 kann rekursiv wiederholt werden, wobei die nachfolgenden Schätzungen Datenpunkte verankern und die integrierten Stromwerte gegebenenfalls zurücksetzen. Methode 300 endet bei Schritt 316. Methode 300 ist beispielhaft, eine Reihe von alternativen Ausführungsformen der Methode 300 sind vorgesehen, und die Offenlegung soll nicht auf das hier angeführte Beispiel beschränkt werden.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verkörperung von Schritt 306 aus 6 darstellt, in dem Sensordaten verarbeitet werden, um integrierte Stromwerte und spannungsbasierte Ladezustandswerte in Bezug auf den Betrieb der überwachten Batterie zu liefern. Schritt 306 enthält Unterschritt 402, bei dem Daten von einem Zeitsensor überwacht werden; Unterschritt 404, bei dem Daten von einem Stromsensor überwacht werden; Unterschritt 406, bei dem Daten von einem Spannungssensor überwacht werden; und Unterschritt 408, bei dem Daten von einem Temperatursensor überwacht werden. Daten von Unterschritt 402 und Unterschritt 404 werden an Unterschritt 412 geliefert, wobei eine Coulomb-Zahl für die Batterie bestimmt wird. Daten von Unterschritt 402 und Unterschritt 404 werden zusätzlich an Unterschritt 410 geliefert, wobei ein Coulomb-Zählfehler für die Batterie bestimmt wird. Daten von Unterschritt 406 und Unterschritt 408 werden an Unterschritt 416 geliefert, wobei ein spannungsbasierter Ladezustand für die Batterie bestimmt wird. Daten von Unterschritt 406 und Unterschritt 408 werden zusätzlich an Unterschritt 414 geliefert, wobei ein spannungsbasierter Ladezustandsfehler für die Batterie geschätzt wird. Die Coulomb-Zählung aus Unterschritt 412 wird dem Summenblock 420 zugeführt, wo die Coulomb-Zählung auf der Grundlage eines früheren Coulomb-Zählwertes angepasst wird, und ein aktualisierter Coulomb-Zählwert wird dem Unterschritt 422 zugeführt. Der Coulomb-Zählfehler aus Unterschritt 410 wird dem Summierungsblock 418 zugeführt, wo der Coulomb-Zählfehler auf der Grundlage eines früheren Coulomb-Zählfehlerwertes angepasst wird, und ein aktualisierter Coulomb-Zählfehlerwert wird dem Unterschritt 422 zugeführt. Der spannungsbasierte Ladungszustand aus Schritt Sub-416 wird an Schritt 424 geliefert. Der auf der Spannung basierende Ladungszustandsfehler aus Unterschritt 414 wird an Unterschritt 424 geliefert. In Unterschritt 422 werden die integrierten Stromwerte und die integrierten Stromfehlerwerte in chronologischer Reihenfolge gespeichert, als Rückkopplung bereitgestellt und als Ausgang zu Schritt 308 von 6 bereitgestellt. Bei Unterschritt 424 werden der spannungsbasierte Ladezustand und der spannungsbasierte Ladezustandsfehler in chronologischer Reihenfolge gespeichert und als Ausgang zu Schritt 308 von 6 geliefert.
8 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verkörperung von Schritt 308 von 6 darstellt, in dem integrierte Stromwerte verankert und zurückgesetzt werden können. In Teilschritt 504 werden Werte aus Schritt 306 als Eingaben bereitgestellt. Auf der Grundlage der Eingaben wird ein integrierter Stromfehlervarianz-Wert eines Ankerpunktes bestimmt. Der Ankerpunkt enthält historische Daten von einem früher gesammelten Datenpunkt, der mit einem neuerlich gesammelten Datenpunkt verglichen werden soll, um zu bestimmen, ob der neuerlich gesammelte Datenpunkt auf der Grundlage des Ankerpunktes zurückgesetzt werden soll. Eine beispielhafte Bestimmung eines solchen integrierten Werts der aktuellen Fehlervarianz wird durch Gleichung 10 beschrieben, die im Folgenden erläutert wird. Dieser integrierte Wert für die aktuelle Fehlervarianz des Ankerpunktes wird dem Unterschritt 502 zugeführt, wobei der Wert aus Unterschritt 504 als Schwellenwert mit einem integrierten Wert für die aktuelle Fehlervarianz des jüngst gesammelten Datenpunktes verglichen wird. Wenn der integrierte Wert der aktuellen Fehlervarianz des jüngst gesammelten Datenpunktes den Schwellenwert überschreitet, der durch den Wert aus Unterschritt 504 festgelegt ist, dann geht das Verfahren zu Unterschritt 508 über. Wenn der integrierte Wert der aktuellen Fehlervarianz des jüngst gesammelten Datenpunktes den Schwellenwert nicht überschreitet, der durch den Wert aus Unterschritt 504 festgelegt ist, geht die Methode zu Unterschritt 506 über.
In Teilschritt 508 wird ein integrierter Stromwert, der mit dem zuletzt erfassten Datenpunkt verbunden ist, auf der Grundlage des integrierten Stromwerts für den Ankerpunkt ersetzt. In ähnlicher Weise werden Anpassungen an integrierten Stromwerten vorgenommen, die sich auf Datenpunkte beziehen, die innerhalb einer kürzlichen Zeitspanne gesammelt wurden. Die bereinigten Datenpunkte werden als Ausgaben bereitgestellt, die in Schritt 310 von 6 verwendet werden. Die Methode geht dann zu Unter-Schritt 510 über.
In Teilschritt 506 wird keine Anpassung der Datenpunkte vorgenommen. Die Datenpunkte werden als Ausgänge bereitgestellt, die in Schritt 310 von 6 verwendet werden. Die Methode geht dann zu Unterschritt 510 über. In Unterschritt 510 wird die Methode für jeden aufeinanderfolgenden Datenpunkt wiederholt, bis alle Datenpunkte verglichen und gegebenenfalls verankert sind.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Verkörperung von Schritt 310 von 6 darstellt, in dem eine Schätzung der Kapazität der Spannungssteigung vorgenommen wird und zusätzlich eine Entscheidung getroffen wird, ob die gesammelten Datenpunkte gespeichert oder gelöscht werden sollen. In Teilschritt 602 werden Werte aus Schritt 308 als Eingaben bereitgestellt. Eine Steigung wird an Datenpunkte angepaßt, wie in der Bestimmung der Steigung 50 von 4 dargestellt, und die Schätzung der Kapazität der Spannungssteigung wird als Ausgabe an die Schritte 312, 314 und 306 von 6 geliefert. In einer Ausführungsform wird die Schätzung der Spannungssteigungskapazität durch einen gewichteten Prozess der kleinsten Quadrate bestimmt. Zusätzlich werden Eingaben aus Schritt 308 und die Ausgabe von Teilschritt 602 an Teilschritt 606 geliefert.
In Teilschritt 606 wird festgestellt, ob ein Datenspeichergerät voll ist. Wenn die Datenspeichervorrichtung voll ist, geht das Verfahren zu Unterschritt 604 über, in dem bestimmt wird, welcher Datenpunkt den geringsten Einfluss auf die Schätzung der Spannungssteigungskapazität hat. Der Datenpunkt, der den geringsten Einfluss hat, wird in Teilschritt 608 gelöscht, und der letzte Datenpunkt wird gespeichert .
Wenn in Unterschritt 606 festgestellt wird, dass das Datenspeichergerät nicht voll ist, wird der letzte Datenpunkt in Schritt 610 gespeichert.
Berechnungen können zur Ableitung oder Nutzung von Daten verwendet werden, die mit der bereitgestellten Methode erzeugt wurden. Spannungsmessungen können in den Ladezustand (SOC) umgewandelt werden. Der Ladezustand zum Zeitpunkt N (SOC_N) kann aus einer Ruhespannung bestimmt werden (V_N) unter Verwendung der Umkehrung der thermodynamischen Beziehung zwischen dem Ladezustand und der Leerlaufspannung (U^-1) wie folgt: $S O C_{N} = U^{- 1} (V_{N})$
U-1(V_N) stellt die Beziehung zwischen dem Ladungszustand und einer Gleichgewichtsspannung bei offenem Stromkreis dar. Der Ladezustand zum Zeitpunkt N (SOC_N) kann aus einer Ruhespannung bestimmt werden (V_N) unter Verwendung der Umkehrung der thermodynamischen Beziehung zwischen dem Ladezustand und der Leerlaufspannung (U^-1) wie folgt: $K a p a z i t \ddot{a} t = \frac{Δ A h}{Δ S O C}$
wobei ΔAh stellt die Änderung oder Differenz des integrierten Stromwerts dar, und ΔSOC steht für die entsprechende Änderung bzw. den Unterschied im Ladezustand. Die Kapazität ist also die Steigung einer Linie eines Diagramms, bei der die horizontale Achse den Ladezustand und die vertikale Achse den integrierten Stromwert (Ah) darstellt. Diese Steigung wird unter Verwendung mehrerer Datenpunkte, von denen jeder Spannungsdaten und Amperestundendaten enthält, mit Hilfe einer gewichteten Regression der kleinsten Quadrate berechnet. Wenn Datenpunkte von 1 bis N indexiert werden, kann die Kapazität unter Verwendung der Steigung einer gewichteten Linie der kleinsten Quadrate wie folgt bestimmt werden: $K a p a z i t \ddot{a} t = \frac{(\sum_{i = 1}^{N} w_{i}) \cdot (\sum_{i = 1}^{N} w_{i} x_{i} y_{i}) - (\sum_{i = 1}^{N} w_{i} x_{i}) \cdot (\sum_{i = 1}^{N} w_{i} y_{i})}{(\sum_{i = 1}^{N} w_{i}) \cdot (\sum_{i = 1}^{N} w_{i} x_{i}^{2}) - {(\sum_{i = 1}^{N} w_{i} x_{i})}^{2}}$
wobei $\sum_{i = 1}^{N}$
stellt die Summe über alle Datenpunkte dar, w_i stellt das Gewicht des i-ten Datenpunktes dar, x_i stellt den i-ten x-Wert dar (in diesem Fall den Ladezustand), und y_i stellt den i-ten y-Wert dar (in diesem Fall den integrierten Stromwert). Werte für w können aus der Genauigkeitsanalyse abgeleitet werden.
Die Varianz der Amperestundendaten, αAh2, kann z.B. unter Verwendung des Stromsensorfehlers aus den Spezifikationsdatenblättern und eines Random Walk, wie in Gleichung 3 oben beschrieben, modelliert werden. Die Varianz des berechneten Ladezustands, σSOCV2, kann unter Verwendung des Spannungssensorfehlers, des Hysteresefehlers und des Fehlers aufgrund unzureichender Ruhezeit modelliert werden, z.B. wie in Gleichung 5 oben beschrieben. Im Folgenden wird die Varianz der Fehlerterme beschrieben, die zum Gesamtspannungsfehler in Gleichung 3 beitragen: $σ_{V}^{2} (T_{N}, t_{a u s g e r u h t, N}, V_{N}) \approx σ_{V s e n s o r}^{2} (T_{N}) + σ_{V r e s t}^{2} (t_{a u s g e r u h t, N}) + σ_{h y s t}^{2} (V_{N})$
wobei, $σ_{V}^{2} (T_{N}, t_{a u s g e r u h t, N}, V_{N})$
stellt die gesamte Spannungsfehlervarianz im ruhenden Spannungswert dar, $σ_{V s e n s o r}^{2} (T_{N})$
stellt die Varianz des Spannungssensorfehlers in Abhängigkeit von der Temperatur dar $T_{N}, σ_{V r e s t}^{2} (t_{a u s g e r u h t, N})$
ist die Varianz, die darauf zurückzuführen ist, dass die Batterie in Abhängigkeit von der Zeit, die die Batterie ruhte, nicht wirklich im Gleichgewicht ist $t_{a u s g e r u h t, N} u n d σ_{h y s t}^{2} (V_{N})$
repräsentiert die Varianz aufgrund der Spannungshysterese, einem historisch bedingten Effekt: die Ruhespannung kann davon abhängen, ob die Batterie zuletzt geladen oder entladen wurde.
Gewichte für die lineare Regression können unter Verwendung der Fehler aus Messungen wie folgt berechnet werden: $w_{i} = \frac{1}{K a p p e_{e s t}^{2} σ_{x i}^{2} + σ_{y i}^{2}}$
Das Gewicht für den i-ten Datenpunkt wird durch die folgenden Werte bestimmt: Cap_est einer früheren Kapazitätsschätzung oder einer berechneten Kapazität auf der Grundlage eines Kapazitätsmodells; $σ_{x i}^{2} die$
mit dem x-Wert des i-ten Datenpunkts verbundene Varianz (Varianz des Ladezustands im Falle einer Kapazitätsschätzung); und $σ_{y i}^{2} die$
mit dem y-Wert des i-ten Datenpunktes verbundene Varianz (Varianz des integrierten Stromwertes im Falle einer Kapazitätsschätzung).
Bei zwei Datenpunkten, von denen der erste dem Zeitindex i und der zweite dem Zeitindex j entspricht, entspricht der Unterschied im integrierten Stromwert ΔAh = Ah_j - Ah_i kann anhand einer früheren Kapazitätsschätzung geschätzt werden Cap_est und den Unterschied im Wert des Ladezustands ΔSOC = SOC_j - SOC_i wie folgt: $Δ A h_{A n k e r} \approx C a p_{e s t} \cdot Δ S O C$
wobei ΔAh_Anker stellt die Schätzung dar (im Gegensatz zum direkten Coulomb-Zählwert ΔAh = Ah_j - Ah_i).
Fehler dieses Schätzwertes ΔAh_Anker kann unter Verwendung der Varianzfortpflanzung wie folgt berechnet werden: $σ_{A h A n k e r}^{2} = σ_{K a p E s t}^{2} σ_{Δ S O C}^{2} + C a p_{e s t}^{2} σ_{Δ S O C V}^{2} + Δ S O C_{V}^{2} σ_{K a p E s t}^{2}$
$σ_{K a p E s t}^{2}$
stellt die Abweichung in der vorherigen Kapazitätsschätzung dar Cap_est und $σ_{Δ S O C}^{2}$
stellt die Varianz dar, die mit dem Unterschied im Ladungszustandswert verbunden ist ΔSOC.
Der resultierende Fehler kann mit dem direkten Coulomb-Zählfehler verglichen werden. Wenn $σ_{A h}^{2}$
ist größer als $σ_{A h A n k e r}^{2}$
ersetzen Sie dann ΔAh von der Coulomb-Zählung durch ΔAhanchor. Wenn $σ_{A h}^{2}$
ist nicht größer als $σ_{A h A n k e r}^{2}$
dann wird kein Ersatz vorgenommen. Alternativ dazu können der Wert von ΔAh und ΔAhanchor unter Verwendung eines gewichteten Durchschnitts wie folgt ausgeglichen werden: $Δ A h_{M i s c h u n g} = w_{1} Δ A h + w_{2} Δ A h_{A n k e r}$
wo: $w_{1} = \frac{σ_{A h A n k e r}^{2}}{σ_{A h A n k e r}^{2} + σ_{A h}^{2}}$
$w_{2} = \frac{σ_{A h}^{2}}{σ_{A h A n k e r}^{2} + σ_{A h}^{2}}$
Die Fehlervarianz in Verbindung mit dem gewichteten Mittel der direkten Coulomb-Zählung ΔAh und die geschätzte ΔAh_Anker kann wie folgt ausgedrückt werden: $σ_{A h - M i s c h u n g}^{2} = \frac{σ_{A h A n k e r}^{2} σ_{A h}^{2}}{σ_{A h A n k e r}^{2} σ_{A h}^{2}} \leq m i n (σ_{A h}^{2}, σ_{A h A n k e r}^{2})$
$σ_{A h, M i s c h u n g}^{2}$
stellt die mit dem gewichteten Durchschnitt verbundene Fehlervarianz dar, $σ_{A h, A n k e r}^{2}$
stellt die mit dem geschätzten Coulomb-Zählwert verbundene Varianz dar ΔAh_Anker und $σ_{A h}^{2}$
stellt die mit dem direkten Coulomb-Zählwert verbundene Varianz dar ΔAh. Mathematisch, $σ_{A h, M i s c h u n g}^{2}$
ist immer kleiner oder gleich dem Minimum zwischen ΔAh und ΔAh_Mischung.
Die vorstehend beschriebenen Gleichungen enthalten eine beispielhafte Verkörperung, um die vorgesehene Methode zu erfüllen. Es sind eine Reihe von Alternativen vorgesehen, und es ist nicht beabsichtigt, die Offenlegung auf die hier angegebenen besonderen Beispiele zu beschränken.
Zusätzlich kann eine Methode eine Charakterisierungskurve der Leerlaufspannung gegenüber dem Ladezustand verwenden, um den Ladezustand einzelner Batteriezellengruppen innerhalb eines Batteriesystems zu berechnen.
Zusätzlich kann eine Methode die Amperestunden-Integration oder die Coulomb-Zählung verwenden, um die Gesamtladungsmenge zu bestimmen, die die Zellgruppen in einem Batteriesystem durchlaufen hat.
Zusätzlich kann eine Methode den Fehler des Stromsensors und ein stochastisches Modell (Random Walk oder andere) nutzen, um die Unsicherheit bei Ladezustandsberechnungen zu modellieren.
Zusätzlich kann eine Methode Spannungssensorfehler, Ruhezeiten, ein Hysteresemodell und einen Zustandsabschätzer (Kalman-Filter oder ein ähnliches Berechnungswerkzeug) verwenden, um die Unsicherheit bei Ladezustandsberechnungen zu modellieren.
Zusätzlich kann eine Methode eine total gewichtete Methode der kleinsten Quadrate verwenden, um eine geschätzte Kapazität einzelner Zellgruppen mit Coulomb-Zähldaten und Ladungszustandsberechnungen zu berechnen.
Zusätzlich kann eine Methode die Unsicherheit der geschätzten Batteriekapazität mit Hilfe von Fehlerfortpflanzung, Coulomb-Zählfehler und Ladezustandsfehler berechnen.
Zusätzlich kann eine Methode einen Vergleich zwischen Coulomb-Zählfehlerschätzungen und einem kombinierten Fehler aus einer früheren Kapazitätsschätzung und einem Ladezustandsfehler verwenden, um zu bestimmen, ob Ankerpunkte zwischen Datensätzen gesetzt werden sollen.
Darüber hinaus kann eine Methode eine vorherige Schätzung der Batteriekapazität und die Berechnung des Ladezustands verwenden, um den akkumulierten Coulomb-Zählfehler zurückzusetzen.
Darüber hinaus kann eine Methode einen gewichteten Mittelwert verwenden, um einen Coulomb-Zählwert mit einem erwarteten Coulomb-Zählwert zu kombinieren, der aus einer früheren Kapazitätsschätzung abgeleitet wurde, um einen gemischten Coulomb-Zählwert zu erzeugen, der genauer ist als beide allein.
Zusätzlich kann eine Methode eine total gewichtete Methode der kleinsten Quadrate verwenden, um den Einfluss jedes einzelnen Datenpunktes auf die Kapazitätsschätzung zu berechnen.
Zusätzlich kann man sich dafür entscheiden, Datenpunkte auf der Grundlage der berechneten Auswirkungen zu verwerfen, z.B. wenn die berechnete Auswirkung eines Datenpunktes unter einem Schwellenwert für die Auswirkungen liegt.
Während die besten Modi für die Durchführung der Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, werden diejenigen, die mit der Kunst vertraut sind, auf die sich diese Offenbarung bezieht, verschiedene alternative Muster und Ausführungsformen für die Ausübung der Offenbarung im Rahmen der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims

Ein Verfahren zur Schätzung der Batteriekapazität, umfassend: innerhalb eines computergestützten Controllers zur Schätzung der Batteriekapazität, Überwachung eines Sensors, der Daten über eine Batterie sammelt; Sammeln einer Vielzahl von Datenpunkten auf der Grundlage der Daten von dem Sensor, wobei jeder der Datenpunkte einen spannungsbasierten Ladezustandswert und einen entsprechenden integrierten Stromwert enthält, die gleichzeitig mit dem spannungsbasierten Ladezustandswert gesammelt werden; innerhalb der Vielzahl von Datenpunkten, wobei ein erster Datensatz auf der Grundlage der Daten vom Sensor definiert wird, die während einer ersten Zeitperiode gesammelt werden; innerhalb der Vielzahl von Datenpunkten, wobei ein zweiter Datensatz definiert wird, der auf den Daten des Sensors basiert, die während einer zweiten Zeitperiode gesammelt werden; Bestimmung eines integrierten Stromfehlers in Bezug auf den zweiten Datensatz; den integrierten Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz mit einem integrierten Stromschwellenfehler zu vergleichen; wenn der integrierte Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz den Schwellenwert des integrierten Stromfehlers überschreitet, wird der zweite Datensatz auf der Grundlage eines der integrierten Stromwerte aus der ersten Zeitperiode zurückgesetzt; Kombinieren des ersten Datensatzes und des zweiten Datensatzes zur Erstellung eines kombinierten Datensatzes; Bestimmung einer Steigung des kombinierten Datensatzes als Änderung des integrierten Stroms gegenüber dem spannungsbasierten Ladezustand; Definieren der Steigung des kombinierten Datensatzes als eine Schätzung der Spannungssteigungskapazität; und Verwaltung der Batterie auf der Grundlage der geschätzten Kapazität des Spannungsanstiegs.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zurücksetzen des zweiten Datensatzes beinhaltet: Bestimmung eines direkten Coulomb-Zählfehlers; Bestimmung eines geschätzten Coulombschen Zählwertes durch Varianzfortpflanzung; Vergleich des direkten Coulomb-Zählfehlers mit dem geschätzten Coulomb-Zählwert; und wenn der direkte Coulomb-Zählfehler größer als der geschätzte Coulomb-Zählwert ist, wird ein Coulomb-Zählankerwert verwendet, um den zweiten Datensatz zu korrigieren.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zurücksetzen des zweiten Datensatzes beinhaltet: Bestimmen eines direkten Coulomb-Zählwertes für einen ausgewählten Datenpunkt aus dem Datensatz zwei; Schätzung eines integrierten Stromwertes für einen ausgewählten Datenpunkt aus Datensatz Eins, der als Ankerpunkt für den ausgewählten Datenpunkt aus Datensatz Zwei ausgewählt wurde; Bestimmung eines gemischten integrierten Stromwertes auf der Grundlage des direkten Coulomb-Zählwertes und des geschätzten integrierten Stromwertes; Bestimmung eines direkten Coulomb-Zählfehler-Varianz-Wertes basierend auf dem direkten Coulomb-Zählwert; Bestimmung eines integrierten Abweichungswerts des aktuellen Werts auf der Grundlage des geschätzten integrierten aktuellen Werts; Bestimmen eines gemischten integrierten Stromwert-Fehlervarianz-Wertes als gewichteter Mittelwert auf der Grundlage des direkten Coulomb-Zählfehler-Varianz-Wertes und des integrierten Stromwert-Varianz-Wertes; und die Korrektur des zweiten Datensatzes auf der Grundlage des gemischten integrierten Stromwertes und des gemischten integrierten Stromfehlervarianz-Wertes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zurücksetzen des zweiten Datensatzes, wenn der integrierte aktuelle Fehler in Bezug auf den zweiten Datensatz den Schwellenwert des integrierten aktuellen Fehlers überschreitet, umfasst: Bestimmung einer Varianz des integrierten Stromfehlers über den zunehmenden Batterieverbrauch; Bestimmung einer Varianz des spannungsabhängigen Ladezustands; Vergleich der Varianz des integrierten Stromfehlers bei zunehmendem Batterieverbrauch mit einem Wert, der einem Vielfachen der Varianz des spannungsbasierten Ladezustands entspricht; und wenn die Varianz des integrierten Stromfehlers bei zunehmendem Batterieverbrauch größer ist als der Wert, der dem mehrfachen Wert mal der Varianz des spannungsbasierten Ladezustands entspricht, einen Datenpunkt innerhalb des zweiten Datensatzes mit einem Datenpunkt im ersten Datensatz verankert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Zurücksetzen des zweiten Datensatzes, wenn der integrierte aktuelle Fehler in Bezug auf den zweiten Datensatz den Schwellenwert des integrierten aktuellen Fehlers überschreitet, umfasst: Vergleich der spannungsbasierten Ladezustandswerte für den zweiten Datensatz mit den spannungsbasierten Ladezustandswerten für den ersten Datensatz; Identifizieren eines der Datenpunkte aus dem ersten Datensatz als Ankerpunkt für den ersten Datensatz und eines der Datenpunkte aus dem zweiten Datensatz als Ankerpunkt für den zweiten Datensatz auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem spannungsbasierten Ladezustandswert für den Datenpunkt aus dem ersten Datensatz und dem spannungsbasierten Ladezustandswert für den Datenpunkt aus dem zweiten Datensatz, die kleiner als ein Schwellenwert ist; das Zurücksetzen des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des Ankerpunktes für den ersten Datensatz; und Korrektur der integrierten Stromwerte des zweiten Datensatzes auf der Grundlage der Rücksetzung des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Zurücksetzen des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des Ankerpunktes für den ersten Datensatz das Setzen des integrierten Stromwertes für den Ankerpunkt für den zweiten Datensatz gleich dem integrierten Stromwert für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz beinhaltet; und die Rücksetzung der Varianz des integrierten Stromfehlers bei zunehmendem Batterieverbrauch auf die Varianz des spannungsbasierten Ladezustands.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Zurücksetzen des Ankerpunktes für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des Ankerpunktes für den ersten Datensatz umfasst: Bezugnahme auf einen historischen Wert der Schätzung der Spannungssteilheitskapazität; und Einstellung des integrierten Stromwerts für den Ankerpunkt für den zweiten Datensatz auf der Grundlage des integrierten Stromwerts für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz und des historischen Werts der Schätzung der Spannungsneigungskapazität.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Vergleich des integrierten Stromfehlers, der sich auf den zweiten Datensatz bezieht, mit dem integrierten Stromschwellenfehler umfasst: Bestimmen eines integrierten aktuellen Fehlervarianz-Wertes für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz; Definieren des integrierten aktuellen Fehlervarianz-Wertes für den Ankerpunkt für den ersten Datensatz als einen Schwellenwert für die Varianz; und Bestimmen eines integrierten aktuellen Fehlervarianz-Wertes für einen ersten Datenpunkt des zweiten Datensatzes; und ferner umfassend das Definieren des integrierten Stromfehlers in Bezug auf den zweiten Datensatz, so dass der integrierte Stromfehler den Schwellenwert des integrierten Stromfehlers überschreitet, wenn der Abweichungswert des integrierten Stromfehlers für den ersten Datenpunkt des zweiten Datensatzes größer als der Abweichungsschwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner innerhalb des computergestützten Batteriekapazitätsschätzungs-Controllers eine iterative chronologische Analyse und selektive Verankerung der Vielzahl von Datenpunkten des zweiten Datensatzes umfasst.
Ein System zur Abschätzung der Batteriekapazität, bestehend aus: eine Batterie; einen Sensor, der Informationen über die Batterie sammelt; einen computergestützten Controller zur Schätzung der Batteriekapazität, auf den programmiert wurde: einen Sensor überwachen, der Daten über eine Batterie sammelt; eine Vielzahl von Datenpunkten auf der Grundlage der Daten von dem Sensor sammeln, wobei jeder der Datenpunkte einen spannungsbasierten Ladezustandswert und einen entsprechenden integrierten Stromwert enthält, die gleichzeitig mit dem spannungsbasierten Ladezustandswert gesammelt werden; innerhalb der Vielzahl von Datenpunkten einen ersten Datensatz definieren, der auf den Daten des Sensors basiert, die während einer ersten Zeitperiode gesammelt wurden; innerhalb der Vielzahl von Datenpunkten einen zweiten Datensatz definieren, der auf den Daten des Sensors basiert, die während einer zweiten Zeitperiode gesammelt werden; einen integrierten Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz zu bestimmen; den integrierten Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz mit einem integrierten Stromschwellenfehler vergleichen; wenn der integrierte Stromfehler in Bezug auf den zweiten Datensatz den Schwellenwert des integrierten Stromfehlers überschreitet, den zweiten Datensatz auf der Grundlage eines der integrierten Stromwerte aus der ersten Zeitperiode zurücksetzen; den ersten Datensatz und den zweiten Datensatz kombinieren, um einen kombinierten Datensatz zu erstellen; eine Steigung des kombinierten Datensatzes als Änderung des integrierten stromabhängigen gegenüber dem spannungsabhängigen Ladezustand zu bestimmen; und die Steigung des kombinierten Datensatzes als eine Schätzung der Spannungssteigungskapazität zu definieren; und ein computergestütztes Batterie-Wartungssteuergerät, das so programmiert ist, dass es die geschätzte Kapazität der Spannungssteigung zur Verwaltung der Batterie verwendet.