JP2008522153A - Joint battery condition and parameter estimation system and method - Google Patents
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Abstract
電気化学セルの増加された状態を予測する方法及び装置に関し、前記セルの少なくとも1つの内部状態値及び少なくとも1つの内部パラメーター値を含む内部の増加された状態予測を行う段階と、前記内部の増加された状態予測の不確実性予測を行う段階と、前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正する段階と、前記増加された状態の進行中の推定及び前記増加された状態推定に対して進行中の不確実性を算出するように、前記内部の増加された状態予測を行う段階、前記不確実性予測を行う段階及び前記補正する段階を繰り返すアルゴリズムを適用する段階と、を含む。 A method and apparatus for predicting an increased state of an electrochemical cell, comprising performing an internal increased state prediction comprising at least one internal state value and at least one internal parameter value of the cell; Performing an uncertainty prediction of the increased state prediction, correcting the internal increased state prediction and the uncertainty prediction, an ongoing estimate of the increased state and the increased state Applying an algorithm that repeats the internal increased state prediction, the uncertainty prediction step, and the correction step so as to calculate an ongoing uncertainty for the estimation; including.
Description
本発明は、デジタルフィルタリング技法、特に、ジョイント(joint)カルマンフィルタリング(Kalman filtering)とジョイント(joint)拡張カルマンフィルタリング(extended Kalman filtering)を用いたバッテリーパックシステムの状態及びパラメーターの推定(estimation)のための装置及び方法に関する。 The present invention is for the estimation of battery pack system state and parameters using digital filtering techniques, in particular joint Kalman filtering and joint extended Kalman filtering. The present invention relates to the apparatus and method.
再充電可能なバッテリーパック技術分野において、直接的な測定は不可能であるものの、現在のバッテリーパックの状態を表すことができる量的要素を推定できることが、ある応用例においては求められる。このような量的要素の一部は、前記パックの充電状態(SOC、State Of Charge)のように急速に変化され得、全体の領域範囲を数分内に横切ることもある。他の一部はセル容量(cell capacity)のように非常にゆっくり変化し、10年以上の通常の使用で20%程度の小さい範囲で変化し得る。急速に変化する傾向のある量的要素はシステムの状態を構成し、ゆっくり変化する傾向のある量的要素はシステムの時変(time varying)パラメーターを構成する。 In the field of rechargeable battery pack technology, although direct measurement is not possible, it is required in some applications that a quantitative factor that can represent the current state of the battery pack can be estimated. Some of these quantitative factors can be rapidly changed, such as the state of charge (SOC) of the pack, and can cross the entire area range within minutes. Others vary very slowly, such as cell capacity, and can vary as little as 20% over 10 years of normal use. Quantitative elements that tend to change rapidly constitute the state of the system, and quantitative elements that tend to change slowly constitute the time varying parameters of the system.
バッテリーシステム分野、特に例えば、ハイブリッド電気輸送手段(Hybrid Electric Vehicle:HEV)、バッテリー電気輸送手段(Battery Electric Vehicles:BEV)、ノートパソコンのバッテリー、移動可能な装備のバッテリーパックなどのように、バッテリーの寿命に悪影響を及ぼさずなるべく長時間活発に作動する必要があるものなどにおいて、どれだけ多くのバッテリーエネルギーが現在作動可能であるかなどの推定には、急変するパラメーター(例えば、SOC)などに対する情報を用いることが望ましい。さらに、有用なサービス時間を拡張しながらパックの寿命期間の間、先行演算(prior calculation)の精度を維持してパックの健康状態(state of health:SOH)を判断するのに役立つためには、ゆっくり変化するパラメーター(例えば、全体容量)に対する情報を確認することが望ましい。 In the field of battery systems, in particular, for example, hybrid electric vehicles (HEV), battery electric vehicles (BEV), laptop batteries, mobile battery packs, etc. Information on rapidly changing parameters (eg, SOC) can be used to estimate how much battery energy is currently operational, such as those that need to operate actively for as long as possible without adversely affecting their lifetime. It is desirable to use In addition, to extend the useful service time while maintaining the accuracy of prior calculations for the lifetime of the pack and to help determine the health of the pack (SOH) It is desirable to check information for slowly changing parameters (eg, total volume).
SOC(急変する量的要素)、電力減退(power−fade)、及び容量減退(capacity−fade)の3つの量的要素の予測に一般的に係る、セル状態予測の多様な方法が公知されている。例えば、他の方法も使用できるが、電力減退は現在と初期のパック電気抵抗が分かっていれば計算することができ、容量減退は現在と初期のパック全体容量が分かっていれば計算することができる。電力と容量の減退は、通常健康状態(SOH)の表現として示される。与えられた時間におけるパックからの利用可能な最大電力のような変数の値を用いて他の情報を類推することができる。追加的な状態要素及びパラメーターも特定の応用に必要となることがあり、個別的なアルゴリズムはそれぞれを探すために典型的に求められる。 Various methods of cell state prediction are known, which generally relate to the prediction of three quantitative factors: SOC (rapidly changing quantitative factor), power-fade, and capacity-fade. Yes. For example, other methods can be used, but power reduction can be calculated if the current and initial pack electrical resistance is known, and capacity reduction can be calculated if the current and initial total pack capacity is known. it can. The decline in power and capacity is usually shown as a representation of the state of health (SOH). Other information can be inferred using values of variables such as the maximum power available from the pack at a given time. Additional state elements and parameters may also be required for a particular application, and individual algorithms are typically sought to look for each.
通常パーセントで示されるSOCは、現在動作可能なセル容量の一部を表す。SOCを推定する他の多くの接近方法が採られているが、放電テスト、アンペアアワーカウンティング(クーロンカウンティング)、開回路(open−circuit)電圧測定、線形及び非線形回路モデリング、インピーダンス分光(impedance spectroscopy)、内部抵抗測定、coup de fouet、そしてカルマンフィルターの幾つかの形態などがある。放電テストは、SOCを決めるためにセルを完全に放電させなければならない。このテストは、テストが行われる間にシステム機能を中断させ、大部分の場合に有用ではなくて過度に時間を消耗する恐れがある。アンペアアワーカウンティングは一種の開ループ(open−loop)方法論であり、蓄積された測定誤差によってその正確性は時間の経過とともに低くなる。電解質の測定は、排気式鉛蓄電池(vented lead−acid batteries)の場合に実行可能であるため、制限された活用性を有する。開回路電圧測定は、拡張されたセル非活性期間の後にのみ測定でき、無視可能なヒステリシス効果を有するセルに対して行うことができ、動的状態においては動作しない。線形及び非線形回路モデリング方法は、直接的にはSOCを算出しない。SOCは計算された値から推論されなければならない。インピーダンス分光は、一般的な応用に常に有用ではない測定を要する。内部抵抗測定は、測定誤差に非常に敏感であり、一般的な応用に有用でない測定を要する。coup de fouetは、鉛蓄電池にのみ動作する。フィルター状態としてSOCを使用しないカルマンフィルタリングの形態は、推定に対する誤差範囲を直接的に算出しない。米国特許6,534,954号に開示されている他の方法では、フィルター、望ましくはカルマンフィルターが、セルダイナミックス(cell dynamics)とセル電圧、電流及び温度の測定に対する公知の数学的モデルを採用することでSOCの推定に用いられる。この方法は、状態値を直接的に推定する。しかし、パラメーター値は扱わない。 The SOC, usually expressed as a percentage, represents a portion of the currently operable cell capacity. Many other approaches have been taken to estimate SOC, including discharge testing, ampere-hour counting (coulomb counting), open-circuit voltage measurement, linear and non-linear circuit modeling, impedance spectroscopy (impedance spectroscopy) , Internal resistance measurement, coup de fuet, and some forms of Kalman filter. In the discharge test, the cell must be completely discharged to determine the SOC. This test disrupts system functionality while the test is being performed and is not useful in most cases and can be excessively time consuming. Ampere hour counting is a kind of open-loop methodology, the accuracy of which decreases over time due to accumulated measurement errors. Electrolyte measurements can be performed in the case of vented lead-acid batteries and thus have limited utility. Open circuit voltage measurements can only be made after an extended cell inactivity period, can be performed on cells with negligible hysteresis effects, and do not operate in a dynamic state. Linear and nonlinear circuit modeling methods do not directly calculate the SOC. The SOC must be inferred from the calculated value. Impedance spectroscopy requires measurements that are not always useful for general applications. Internal resistance measurements are very sensitive to measurement errors and require measurements that are not useful for general applications. The cup de fuet operates only on lead acid batteries. A form of Kalman filtering that does not use SOC as a filter state does not directly calculate an error range for estimation. In another method disclosed in US Pat. No. 6,534,954, the filter, preferably the Kalman filter, employs known dynamical models for cell dynamics and cell voltage, current and temperature measurements. This is used to estimate the SOC. This method directly estimates the state value. However, parameter values are not handled.
SOCだけでなくSOHに対する知識が求められる。当分野において、電力減退はセル寿命に従ってセル電気抵抗が増加する現象に係る。増加する抵抗はセルによってソース/シンクされる電力を低減させる。容量減退は、セル寿命に従ってセルの全体容量が減少する現象に係る。セルの抵抗及び容量は共に時変パラメーターである。従来技術では、SOHの推定に対する以下の他の接近方法、すなわち、放電テスト、化学依存的方法(chemistry−dependent methods)、オームテスト(ohmic tests)、及び部分放電を用いる。放電テストは、セルの全体容量を決めるため、完全に充電されたセルを完全に放電させる。このテストはシステム機能を中断させ、セルエネルギーを浪費する。化学依存的方法は、プレートの腐食、電解質密度の水準を測定することを含む。coup de fouetは、鉛蓄電池に用いられる。オームテストは、抵抗、コンダクタンス、インピーダンステストを含むが、ファジーロジッグ(fuzzy−logic)アルゴリズム及び/または神経網(neural networks)と、場合によって連携される。このような方法は、侵襲性の測定を要する。部分的放電と他の方法は、良質のセルまたは良質セルのモデルと実験対象セルとを比べる。 Knowledge about SOH as well as SOC is required. In the art, power decay is related to a phenomenon in which cell electrical resistance increases with cell life. Increasing resistance reduces the power sourced / sinked by the cell. Capacity decline relates to a phenomenon in which the overall capacity of a cell is reduced according to the cell life. Both cell resistance and capacitance are time-varying parameters. The prior art uses the following other approaches to SOH estimation: discharge testing, chemistry-dependent methods, ohmic tests, and partial discharge. The discharge test completely discharges a fully charged cell to determine the overall capacity of the cell. This test disrupts system function and wastes cell energy. The chemical dependent method involves measuring the level of corrosion, electrolyte density of the plate. Coup de fuet is used for lead acid batteries. Ohmic tests include resistance, conductance, and impedance tests, but are sometimes coordinated with fuzzy-logic algorithms and / or neural networks. Such a method requires invasive measurements. Partial discharge and other methods compare the cell under test with a good quality cell or model of a good quality cell.
セルの状態とパラメーターとを同時に推定する方法が求められる。さらに、システム機能を中断させずにエネルギーを浪費しないテスト、一般的な適用(例えば、他のタイプのセル電気化学、他の応用例)が可能な方法、侵襲的な測定や非常に厳しい接近が求められない方法が必要である。例えば、セルの抵抗や容量のような時変パラメーターを自動的に推定する方法及び装置が求められる。さらに、バッテリーパックにおける並列及び/または直列セルの他の構成に働く方法が求められる。 What is needed is a method for simultaneously estimating cell state and parameters. In addition, tests that do not waste energy without interrupting system functions, methods that allow general applications (eg, other types of cell electrochemistry, other applications), invasive measurements, and very tight access An unsought method is needed. For example, what is needed is a method and apparatus for automatically estimating time-varying parameters such as cell resistance and capacitance. Furthermore, there is a need for a method that works for other configurations of parallel and / or series cells in a battery pack.
本発明の一態様に係る電気化学セルの増加された状態を推定する方法は、前記セルの少なくとも1つの内部状態値及び少なくとも1つの内部パラメーター値を含む内部の増加された状態予測(internal augmented states prediction)を行う段階と、前記内部の増加された状態予測の不確実性予測(uncertainty prediction)を行う段階と、前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正する段階と、前記増加された状態に対する進行中の推定及び前記増加された状態推定に対する進行中の不確実性を算出するように、前記内部の増加された状態予測を行う段階と、前記不確実性予測を行う段階及び前記補正する段階を繰り返すアルゴリズムを適用する段階と、を含む。 A method for estimating an increased state of an electrochemical cell according to one aspect of the present invention includes an internal augmented states including at least one internal state value and at least one internal parameter value of the cell. performing a prediction), performing an uncertainty prediction of the internal increased state prediction, correcting the internal increased state prediction and the uncertainty prediction, and Performing the internal increased state prediction to calculate an ongoing estimate for the increased state and an ongoing uncertainty for the increased state estimate; and performing the uncertainty prediction And applying an algorithm that repeats the correcting step.
本発明の他の態様に係るセルパックシステムの現在の増加された状態を推定するように構成される装置は、セルの内部の増加された状態予測を行うように構成される要素と、前記内部の増加された状態予測の不確実性予測を行うように構成される要素と、前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正するように構成される要素と、前記増加された状態に対する進行中の推定及び前記増加された状態推定に対する進行中の不確実性を算出するように内部の増加された状態予測を行うように構成される要素と、不確実性予測を行うように構成される要素及び補正するように構成される要素によってとられた段階を繰り返すアルゴリズムを適用するように構成される要素と、を含む。 An apparatus configured to estimate a current increased state of a cell pack system according to another aspect of the invention includes an element configured to perform an increased state prediction of a cell interior, and the internal An element configured to perform an uncertainty prediction of the increased state prediction, an element configured to correct the internal increased state prediction and the uncertainty prediction, and the increased An element configured to perform an internal increased state prediction to calculate an ongoing estimate for the state and an ongoing uncertainty for the increased state estimate, and to perform the uncertainty prediction And an element configured to apply an algorithm that repeats the steps taken by the element configured and the element configured to correct.
また、ここで一実施例として開示される電気化学セルの現在の増加された状態を推定するためのシステムは、前記セルの少なくとも1つの内部状態値及び少なくとも1つの内部パラメーター値を含む内部の増加された状態予測を行うための手段と、前記内部の増加された状態予測の不確実性予測を行うための手段と、前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正するための手段と、前記増加された状態に対する進行中の推定及び前記増加された状態推定に対する進行中の不確実性を算出するように、前記内部の増加された状態予測、前記不確実性予測、及び前記補正を繰り返すアルゴリズムを適用するための手段と、を含む。 Also, a system for estimating the current increased state of an electrochemical cell disclosed herein as an embodiment includes an internal increase including at least one internal state value and at least one internal parameter value of the cell. Means for performing an improved state prediction, means for performing an uncertainty prediction of the internal increased state prediction, and correcting the internal increased state prediction and the uncertainty prediction Means for calculating the internal increased state prediction, the uncertainty prediction, and the internal state prediction so as to calculate an ongoing estimate for the increased state and an ongoing uncertainty for the increased state estimate, and Means for applying an algorithm for repeating the correction.
さらに、電気化学セルの現在の増加された状態を推定するための上記の方法をコンピューターに実行させるための命令語を含む機械読込み可能なコンピュータープログラムコードでコード化された保存媒体が他の実施例として開示される。 Further, a storage medium encoded with machine readable computer program code including instructions for causing a computer to perform the above method for estimating the current increased state of an electrochemical cell is another embodiment. As disclosed.
また、コンピューター読込み可能な媒体で具現されるコンピューターデータ信号に対するさらに他の実施例が開示される。前記コンピューターデータ信号は、電気化学セルの現在の増加された状態を推定する上記の方法をコンピューターが実行するために構成されたコードを含む。 Yet another embodiment for a computer data signal embodied in a computer readable medium is disclosed. The computer data signal includes code configured for the computer to perform the above method of estimating the current increased state of the electrochemical cell.
本発明の多様な特徴、態様、及び長所は、発明の詳細な説明と添付された請求の範囲及び図面を通じてより明確に理解できる。なお、図面において、同じ構成要素には同じ参照符号が付される。 The various features, aspects, and advantages of the present invention can be more clearly understood through the detailed description of the invention and the appended claims and drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
ジョイントフィルタリング(joint filtering)を用いた電気化学セルの状態及びパラメーターを推定する多様な実施例の方法、システム、及び装置が開示される。図1及び図2を参照した以下の説明において、多くの特定の詳細事項は本発明をより完全に理解させるために提示される。望ましい実施例はバッテリーセルを参照して説明されるが、セルに当たるバッテリー、バッテリーパック、ウルトラキャパシタ、キャパシタバンク、燃料セル、電解質セル、及び前述の少なくとも1つを含む組合せを含めて多様な電気化学セルが採用できると理解されなければならない。また、バッテリーまたはバッテリーパックは、複数のセルを含むことができ、開示される一実施例は1つまたはそれ以上のセルに適用できると理解されなければならない。 Various example methods, systems, and apparatus for estimating electrochemical cell states and parameters using joint filtering are disclosed. In the following description with reference to FIGS. 1 and 2, many specific details are presented in order to provide a more thorough understanding of the present invention. Although the preferred embodiment is described with reference to a battery cell, a variety of electrochemicals are included, including batteries that hit the cell, battery packs, ultracapacitors, capacitor banks, fuel cells, electrolyte cells, and combinations including at least one of the foregoing. It must be understood that the cell can be employed. It should also be understood that a battery or battery pack can include a plurality of cells, and one disclosed embodiment can be applied to one or more cells.
本発明の1つ以上の実施例は、ジョイントフィルタリングを用いてセル状態及びパラメーターを推定する。本発明の1つ以上の実施例は、ジョイントカルマンフィルタリングを用いてセル状態及びパラメーター値を推定する。本発明の一実施例は、ジョイント拡張カルマンフィルタリングを用いてセル状態及びパラメーター値を推定する。一実施例は、同時に、SOC、電力減退及び/または容量減退を推定し、他の実施例は追加的なセル状態値及び/または追加的な時変パラメーター値を推定する。フィルタリングという用語は、例示的な実施例を説明するために採用されて、用語論的にカルマンフィルタリング及び/または拡張カルマンフィルタリングを制限せずに含み、フィルタリングとして一般的に示される再帰予測(recursive prediction)と補正(correction)の方法論を含むことを意図すると理解されなければならない。 One or more embodiments of the present invention use joint filtering to estimate cell states and parameters. One or more embodiments of the present invention use joint Kalman filtering to estimate cell states and parameter values. One embodiment of the present invention uses joint extended Kalman filtering to estimate cell states and parameter values. One embodiment simultaneously estimates SOC, power decline and / or capacity decline, and other embodiments estimate additional cell state values and / or additional time-varying parameter values. The term filtering is employed to describe an exemplary embodiment and includes, without limitation, terminologically limiting Kalman filtering and / or extended Kalman filtering, and recursive prediction generally indicated as filtering. ) And correction methodologies should be understood to be included.
図1は、本発明の実施例に係るパラメーター予測システム10の構成要素を示している。複数のセル22を含む電気化学セルパック20(例えば、バッテリー)は負荷回路(load circuit)30に連結される。例えば、負荷回路30は電気輸送手段(Elctric Vehicle:EV)、または、ハイブリッド輸送手段(Hybrid Electric Vehilce:HEV)のモーターであり得る。多様なセルの特性及び属性を測定するための装置は参照符号40として提供される。測定装置40は、電圧センサー42(例えば、電圧計など)のようなセル端子電圧を測定する装置を制限せずに含む。一方、セル電流の測定は、電流センシング装置44(例えば電流計など)によって行われる。選択的に、セルの温度の測定は温度センサー46(例えば温度計など)によって行われる。内部圧力またはインピーダンスのような追加的なセル特性は、例えば圧力センサー及び/またはインピーダンスセンサー48を用いて測定することができ、また、セルパック20のセル22の選択されたタイプに応じて採用し得る。セル22の特性及び属性を求めるために必要な多様なセンサーが採用され得る。電圧、電流、そして選択的な温度及びセル特性の測定は、演算回路(arithmetic circuit)50(例えばプロセッサ、コンピューター)によって行われ、これはセル22のパラメーターを推定する。前記システムは、保存媒体52を追加的に含むことができるが、保存媒体52は当業者に公知であるコンピューターで使用可能な保存媒体を含む。電波信号54を制限せずに含む多様な手段を採用し、前記保存媒体は前記演算回路50と通信可能な状態にある。セル22の内部化学成分からの測定のための如何なる手段も、本発明に使うことはできるものの、必ず必要ではないと理解されなければならない。また、すべての測定は、非侵襲的(non−invasive)であり得ると理解されなければならない。すなわち、負荷回路30の正常的な動作の妨げになり得る信号は、一切システムに入ってはいけない。
FIG. 1 shows components of a
上記の規定された機能と望ましいプロセス及び演算(例えば、モデリング、ここで規定されたパラメーターの推定など)を行うための、演算回路50は、プロセッサ、ゲートアレイ、カスタムロジッグ、メモリ、保存媒体、レジスタ、タイミング、インタラプト、通信インタフェース、及び入出力信号インタフェースと、上述の少なくとも1つ以上からなる組合せを含めて、制限されることなく含む。演算回路50は、さらに、通信インタフェースからの信号及び入力の取込みや変換、及び正確なサンプリングを行うため、入力及び入力信号フィルタリングなどを含むことができる。演算回路50の追加的な特徴とプロセスの詳細は後述する。
本発明の1つ以上の実施例は、演算回路50及び/または他のプロセス制御手段において実行される、新たにアップデートされるファームウェア及びソフトウェアによって具現可能である。ソフトウェアの機能は、ファームウェアを制限せずに含み、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組合せで具現可能である。したがって、本発明の著しい利点は、電気化学セルの充電及び制御が現在及び/または新しいプロセスシステムを利用して具現可能であるとのことである。
One or more embodiments of the present invention may be implemented by newly updated firmware and software executed in the
望ましい一実施例において、演算回路50はモデル状態として動的システム状態(dynamic system state)の標識を含むセル22の数学的モデルを使う。本発明の一実施例においては、離散時間モデルが使われる。離散時間状態空間(discrete−time state−space)において、例示的なモデル(非線形であり得る)は次のような形態を有する。
前記数式1において、xkはシステム状態、θkは時変モデルパラメーターのセット、ukは外部からの入力、ykはシステム出力、wk及びvkはノイズ入力である。すべての量的要素はスカラーまたはベクトルであり得る。f(・,・,・)とg(・,・,・)は使われているモデルによって定義される関数である。モデルによって求められる不時変(non−time−varying)の数値はf(・,・,・)とg(・,・,・)内に収められ得るが、θkには含まれない。
In
システム状態は、少なくとも現在の出力を予測するために必要なセル22の数学的モデル及び現在入力とともに最小量の情報を含む。セル22の場合、状態は、例えば、SOC、他の時定数に対する分極電圧(polarization voltage)のレベル、ヒステリシスレベルを含む。前記システム外部からの入力ukは、現在セル電流ikの最小値を含み、選択的にセル温度を(もし状態に温度変化そのものが設計されなければ)含むことができる。システムパラメーターθkは、システム測定された入力と出力を分かることで直接的に決めることができないことから、時間に従って単にゆっくり変わる値である。このようなものとしては、セル容量、抵抗、分極電圧時定数、分極電圧調和要素(polarization voltage blending factor)、ヒステリシス調和要素(hysterisis blending factor(s))、ヒステリシス率定数(hysteresis rate constant)、効率要素(efficiency factor)などを制限せずに含む。モデル出力ykは、物理的に測定可能なセルの量的要素または最小値として測定された量的要素から直接的に計算できるもの、負荷セル電圧に対応する。
The system state includes a minimum amount of information along with at least the mathematical model of the
動的パラメーター(parameter dynamics)の数学的モデルもさらに活用される。例示的なモデルは次のような形態を有する。
上記の方程式は、パラメーターは本質的に定数であるが、rkで表示された疑似的ノイズプロセス(fictitious noise process)によってモデリングされた例で時間に従ってゆっくり変化できるということを示している。 The above equation, the parameters is essentially the constant shows that slowly be changed in accordance with time, the modeled example by pseudo noise process displayed in r k (fictitious noise process).
また、図2を参照すると、参照符号100として一般的に示されたジョイントフィルター内における状態の動力学とパラメーターの動力学とは組み合わされ増加されたシステムを形成する。例示的なモデルは次のような形態を有する。
表示の簡略化のため、前記現在状態及び前記現在パラメーターを含む前記ベクトルをχkと示すこともある。 In order to simplify the display, the vector including the current state and the current parameter may be denoted as χ k .
一実施例で規定された動的システム状態及び動的パラメーターの増加されたモデルにジョイントフィルタリングの過程が適用される。再び、ジョイントカルマンフィルター100またはジョイント拡張カルマンフィルター100を選択的に採用することができる。表1は、ジョイント拡張カルマンフィルタリングを活用するシステム及び方法論の例示的な具現である。過程は、増加された状態推定値
この例において、それぞれの測定間隔ごとに数回の段階が行われる。第一、上記増加された状態推定値
次いで図2においては、本発明の望ましい一実施例の具現が示されている。1つのフィルター100は、共同で前記状態及びパラメーター推定値をアップデートする。前記フィルターは、時間アップデートまたは予測101機能、及び測定アップデートまたは補正102機能を有する。時間アップデート/予測ブロック101は、以前に推定された、増加された状態値
本発明を説明する望ましい幾つかの実施例は、特定の応用のためのセル状態と動的出力(output dynamics)の数学的モデルを要する。上記の例においてこれは、f(・,・,・)とg(・,・,・)の特定関数を定義することで求められる。一実施例では、セル22の開回路電圧(OCV;Open Circuit Voltage)、内部抵抗、電圧分極時定数、及びヒステリシスレベルのうちの1つ以上による効果を含むセルモデルを用いる。同様に、パラメーター値は、ηi、kで示されるクーロン効率(coulombic efficiency)のような効率要素と、Ckで示されるセル容量と、
望ましい一実施例において、SOCはモデルの単一状態によって得られる。SOCを扱う数式は以下のようである。
上記数式において、△tはサンプル間(inter−sample)期間(秒)、Ckはセル容量(アンペア−秒)、zkはタイムインデックスkにおけるセル22のSOC、ikはセル22の電流、そしてηi、kは電流レベルikにおけるセル22のクーロン効率を意味する。
In the above formula, Δt is the inter-sample period (seconds), C k is the cell capacity (ampere-seconds), z k is the SOC of the
望ましい他の実施例において、分極電圧レベルは数個のフィルター状態値によって得られる。もし、分極電圧時定数nfを設けると、次のようである。
[数4]
fk+1=Affk+Bfik
In another preferred embodiment, the polarization voltage level is obtained by several filter state values. If a polarization voltage time constant n f is provided, it is as follows.
[Equation 4]
f k + 1 = A f f k + B f i k
マトリクス
望ましい他の実施例において、ヒステリシスレベルは単一状態によって得られる。
前記数式5において、γkはシステム同定によって得られるヒステリシス率定数である。 In Equation 5, γ k is a hysteresis rate constant obtained by system identification.
また、他の実施例において全体的なモデル状態値は次のようである。
前記数式において、状態値に対する他の配列も可能である。前記モデルの状態方程式は上記で同定された個別的なすべての数式の組合せによって形成される。 In the above formula, other arrangements for the state values are possible. The model equation of state is formed by the combination of all the individual equations identified above.
この例でセル電圧を予測するための状態値を組み合わせる出力式は次のようである。
前記数式において、
この例でパラメーターは次の数式のようである。
増加された状態ベクトル
増加された状態ベクトルの範囲内で状態とパラメーターとの他の配列が可能である。
いかなる実施例においても、前記ジョイントフィルター100は入出力関係モデルを測定された入出力データにできる限り近接させるために状態推定値及びパラメーター推定値を適応させることができる。モデルの増加された状態値が物理的な増加された状態値に収斂することは保証しない。望ましい一実施例において、ジョイントフィルタリングのために使われたセルモデルは、それらの補正された値に収斂されるべき増加された状態値を出力として含む付加的なセルモデルを前記セルモデルに付け加えることで、さらに補充することができる。ある実施例は1つのモデル状態値をSOCに確実に収斂させるために追加的な段階を取る。
前記補充されたモデル出力値は、前記ジョイントフィルター100で測定された出力値と比べられる。望ましい一実施例において、SOCに対して測定された値はの以下の数式によって導かれる
負荷下のセル電圧及びセル電流の測定と、Rk値(ジョイントフィルター100から
この例で、ジョイントフィルター100はこの修正されたモデル上で、測定アップデートで測定された情報
産業上の利用可能性
以上、セル状態及びパラメーターの同時的推定のための方法が、多くの特定実施例とともに説明された。1つ以上の実施例はカルマンフィルター100を用いる。ある実施例は拡張カルマンフィルター100を用いる。さらに、ある実施例はSOCの収斂を強化するメカニズムを含む。本発明は、セル電気化学と広い範囲の応用例に適用可能である。
Beyond industrial applicability , methods for simultaneous estimation of cell state and parameters have been described with many specific examples. One or more embodiments use a
開示された方法は、前記プロセスを実行するための装置及びコンピューターで実行されるプロセスの形態で実現することができる。また、前記方法は、フロッピーディスク、CD−ROM、ハードディスク、または他のコンピューター読込み可能な保存媒体のような媒体52によって実行される命令語を含むコンピュータープログラムコードの形態で実現できる。プログラムコードはコンピューターによって読み込まれて実行され、コンピューターは前記方法を実行する装置になる。さらに、本願方法は、コンピュータープログラムコードの形態、例えば、保存媒体に保存されたり、コンピューターによって実行されたり、コンピューター内に読み込まれる形態、または変調されたキャリアウエーブ、電気送電線、ケーブル、光ファイバまたは電磁気伝送などの伝送媒体の形態で実現できる。コンピュータープログラムコードが、コンピューターによって読み込まれて実行される場合、コンピューターは前記方法を実行する装置になる。汎用のマイクロプロセッサーによって遂行される場合、コンピュータープログラムコードセグメントは、前記マイクロプロセッサーが特定の論理回路を形成するように構成する。 The disclosed method can be realized in the form of an apparatus for performing the process and a computer-executed process. The method may also be implemented in the form of computer program code including instructions executed by a medium 52 such as a floppy disk, CD-ROM, hard disk, or other computer readable storage medium. The program code is read and executed by a computer, and the computer becomes a device for executing the method. Further, the present method may be in the form of computer program code, eg, stored in a storage medium, executed by a computer, loaded into a computer, or a modulated carrier wave, electrical transmission line, cable, optical fiber or It can be realized in the form of a transmission medium such as electromagnetic transmission. When the computer program code is read and executed by a computer, the computer becomes a device that performs the method. When performed by a general-purpose microprocessor, the computer program code segments configure the microprocessor to form specific logic circuits.
本発明は実施例を参照して説明されているが、当業者によって多様な変更例が可能であって、均等な要素が本発明の範囲を逸脱することなく本発明の要素に代替できると理解されなければならない。さらに、多くの応用例は、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく発明の教示に関する特定の状況や材料に適応され得る。したがって、本発明は、本発明を実施するために考慮されたベストモードとして開示される特定の実施例に制限されず、本発明は添付された請求範囲にあたるすべての実施例を含むと解釈される。 Although the invention has been described with reference to the embodiments, it will be understood that various modifications can be made by those skilled in the art, and equivalent elements may be substituted for elements of the invention without departing from the scope of the invention. It must be. Moreover, many applications may be applied to particular situations and materials related to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Accordingly, the invention is not limited to the specific embodiments disclosed as the best mode contemplated for practicing the invention, and the invention is construed to include all embodiments that fall within the scope of the appended claims. .
Claims (51)
前記セルの少なくとも1つの内部状態値及び少なくとも1つの内部パラメーター値を含む内部の増加された状態予測を行う段階と、
前記内部の増加された状態予測の不確実性予測を行う段階と、
前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正する段階と、
前記増加された状態の進行中の推定及び前記増加された状態推定に対して進行中の不確実性を算出するために、前記内部の増加された状態予測を行う段階、前記不確実性予測を行う段階及び前記補正する段階を繰り返すアルゴリズムを適用する段階と、を含むことを特徴とする電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 In a method for estimating the current increased state of an electrochemical cell system,
Performing an internal increased state prediction comprising at least one internal state value and at least one internal parameter value of the cell;
Performing an uncertainty prediction of the internal increased state prediction;
Correcting the internal increased state prediction and the uncertainty prediction;
Performing the internal increased state prediction in order to calculate an ongoing estimation of the increased state and an ongoing uncertainty with respect to the increased state estimation; Applying an algorithm that repeats the steps of performing and correcting the current increased state of the electrochemical cell system.
電流測定値を決める段階と、
電圧測定値を決める段階と、
数学的モデルにおける前記電流測定値及び前記電圧測定値を用いて前記内部の増加された状態予測を行う段階と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 Performing the internal increased state prediction comprises:
Determining the current measurement,
Determining the voltage measurement,
The current increase of the electrochemical cell system according to claim 1, comprising using the current measurement and the voltage measurement in a mathematical model to perform the increased state prediction of the interior. How to estimate the state that was done.
数学的モデルにおける前記電流測定値及び前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行う段階を含むことを特徴とする請求項2に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 Performing the uncertainty prediction comprises:
3. Estimating a current increased state of an electrochemical cell system according to claim 2, comprising performing the uncertainty prediction using the current measurement and the voltage measurement in a mathematical model. how to.
ゲインファクタを演算する段階と、
前記ゲインファクタ、前記電圧測定値及び前記内部の増加された状態予測を用いて補正された内部の増加された状態予測値を演算する段階と、
前記ゲインファクタと前記不確実性予測を用いて補正された不確実性予測値を演算する段階と、を含むことを特徴とする請求項3に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The correcting step includes
Calculating the gain factor;
Calculating an internal increased state prediction value corrected using the gain factor, the voltage measurement and the internal increased state prediction;
4. The current increased state of the electrochemical cell system of claim 3, comprising calculating a predicted uncertainty value corrected using the gain factor and the uncertainty prediction. How to estimate.
前記アルゴリズムが繰り返される次の時間段階のための予測値を得るために、前記補正された内部の増加された状態予測値と前記補正された不確実性予測値を用いる段階を含むことを特徴とする請求項4に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The applying step includes:
Using the corrected internal increased state prediction value and the corrected uncertainty prediction value to obtain a prediction value for the next time step in which the algorithm is repeated, A method for estimating a current increased state of an electrochemical cell system according to claim 4.
カルマンフィルター及び拡張カルマンフィルターのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項5に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The algorithm is
6. The method for estimating the current increased state of an electrochemical cell system according to claim 5, wherein the method is at least one of a Kalman filter and an extended Kalman filter.
充電状態、電圧分極レベル、ヒステリシスレベル、抵抗、容量、分極電圧時定数、分極電圧調和要素、ヒステリシス調和要素、ヒステリシス率定数、及び効率定数のうちの少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項6に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The increased state vector is
And a voltage polarization level, a hysteresis level, a resistance, a capacity, a polarization voltage time constant, a polarization voltage harmonic element, a hysteresis harmonic element, a hysteresis rate constant, and an efficiency constant. Item 7. A method for estimating the current increased state of the electrochemical cell system according to Item 6.
温度を決める段階と、
数学的モデルにおける前記温度測定値、前記電流測定値、前記電圧測定値を用いて前記内部の増加された状態予測を行う段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 Performing the internal increased state prediction comprises:
Determining the temperature,
The method of claim 2, further comprising: predicting the increased state of the interior using the temperature measurement value, the current measurement value, and the voltage measurement value in a mathematical model. A method for estimating the current increased state of a cell system.
数学的モデルにおける前記温度測定値、前記電流測定値、前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 Performing the uncertainty prediction comprises:
The method of claim 8, further comprising performing the uncertainty prediction using the temperature measurement value, the current measurement value, and the voltage measurement value in a mathematical model. A method of estimating the increased state.
ゲインファクタを演算する段階と、
前記ゲインファクタ、前記電圧測定値、及び前記内部増加状態予測を用いて補正された内部の増加された状態予測値を演算する段階と、
前記ゲインファクタ及び前記不確実性予測を用いて補正された不確実性予測値を演算する段階と、を含むことを特徴とする請求項9に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The correcting step includes
Calculating the gain factor;
Calculating an internal increased state prediction value corrected using the gain factor, the voltage measurement value, and the internal increase state prediction;
10. A current increased state of the electrochemical cell system according to claim 9, comprising calculating a predicted uncertainty value corrected using the gain factor and the uncertainty prediction. How to estimate.
前記アルゴリズムが繰り返される次の時間段階のための予測値を得るために、前記補正された内部状態予測値と前記補正された不確実性予測値を用いる段階を含むことを特徴とする請求項10に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The applying step includes:
11. The method of claim 10, further comprising using the corrected internal state predicted value and the corrected uncertainty predicted value to obtain a predicted value for a next time step in which the algorithm is repeated. A method for estimating the current increased state of the electrochemical cell system according to claim 1.
カルマンフィルター及び拡張カルマンフィルターのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項11に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The algorithm is
The method for estimating the current increased state of an electrochemical cell system according to claim 11, wherein the method is at least one of a Kalman filter and an extended Kalman filter.
充電状態、電圧分極レベル、ヒステリシスレベル、抵抗、容量、分極電圧時定数、分極電圧調和要素、ヒステリシス調和要素、ヒステリシス率定数、及び効率定数のうちの少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項12に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The increased state vector is
And a voltage polarization level, a hysteresis level, a resistance, a capacity, a polarization voltage time constant, a polarization voltage harmonic element, a hysteresis harmonic element, a hysteresis rate constant, and an efficiency constant. Item 13. A method for estimating a current increased state of an electrochemical cell system according to Item 12.
温度を決める段階と、
数学的モデルにおける前記温度測定値、前記電流測定値、前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 Performing the uncertainty prediction comprises:
Determining the temperature,
The method of claim 2, further comprising performing the uncertainty prediction using the temperature measurement value, the current measurement value, and the voltage measurement value in a mathematical model. A method of estimating the increased state.
電流測定値を決める段階と、
電圧測定値を決める段階と、
数学的モデルにおける前記電流測定値及び前記電圧測定値を用いて前記内部の増加された状態予測を行う段階と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 Performing the uncertainty prediction comprises:
Determining the current measurement,
Determining the voltage measurement,
The current increase of the electrochemical cell system according to claim 1, comprising using the current measurement and the voltage measurement in a mathematical model to perform the increased state prediction of the interior. How to estimate the state that was done.
温度を決める段階と、
数学的モデルにおける前記温度測定値、前記電流測定値、前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 Performing the uncertainty prediction comprises:
Determining the temperature,
The method of claim 15, further comprising performing the uncertainty prediction using the temperature measurement value, the current measurement value, and the voltage measurement value in a mathematical model. A method of estimating the increased state.
ゲインファクタを演算する段階と、
前記ゲインファクタ、前記電圧測定値、及び前記内部状態予測を用いて補正された内部状態予測値を演算する段階と、
前記ゲインファクタ及び前記不確実性予測を用いて補正された不確実性予測値を演算する段階と、を含むことを特徴とする請求項16に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The correcting step includes
Calculating the gain factor;
Calculating the gain factor, the voltage measurement value, and the internal state prediction value corrected using the internal state prediction;
17. The current increased state of the electrochemical cell system of claim 16, comprising calculating a predicted uncertainty value corrected using the gain factor and the uncertainty prediction. How to estimate.
前記アルゴリズムが繰り返される次の時間段階のための予測値を得るために前記補正された内部状態予測値及び前記補正された不確実性予測値を用いる段階を含むことを特徴とする請求項17に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The applying step includes:
18. The method of claim 17, further comprising using the corrected internal state predicted value and the corrected uncertainty predicted value to obtain a predicted value for a next time step in which the algorithm is repeated. A method for estimating the current increased state of the described electrochemical cell system.
カルマンフィルター及び拡張カルマンフィルターのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項18に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The algorithm is
The method for estimating the current increased state of an electrochemical cell system according to claim 18, wherein the method is at least one of a Kalman filter and an extended Kalman filter.
収斂が求められる前記増加された状態でセルモデル出力を補充する段階を含むことを特徴とする請求項20に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The guaranteeing step includes:
21. A method for estimating the current increased state of an electrochemical cell system according to claim 20, comprising replenishing the cell model output with the increased state where convergence is desired.
現在測定された値に基づいて前記増加された状態の対応する推定値で測定ベクトルを補充する段階をさらに含むことを特徴とする請求項21に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The mechanism is
22. The current increased state of the electrochemical cell system of claim 21, further comprising: supplementing a measurement vector with a corresponding estimate of the increased state based on a currently measured value. How to estimate.
カルマンフィルター及び拡張カルマンフィルターのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項23に記載の電気化学セルシステムの現在の増加された状態を推定する方法。 The filter is
24. A method for estimating the current increased state of an electrochemical cell system according to claim 23, wherein the method is at least one of a Kalman filter and an extended Kalman filter.
セルの内部の増加された状態予測を行うように構成される要素と、
前記内部の増加された状態予測の不確実性予測を行うように構成される要素と、
前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正するように構成される要素と、
前記増加された状態の進行中の推定及び前記増加された状態推定に対して進行中の不確実性を算出するように、前記内部の増加された状態予測を行うように構成される要素、不確実性予測を行うように構成される要素及び補正するように構成される要素によって採られた段階を繰り返すアルゴリズムを適用するように構成される要素と、を含むことを特徴とするセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 In an apparatus for estimating the current increased state of a cell pack system,
An element configured to make an increased state prediction inside the cell;
An element configured to perform an uncertainty prediction of the internal increased state prediction;
An element configured to correct the internal increased state prediction and the uncertainty prediction;
An element configured to perform the internal increased state prediction to calculate an ongoing estimate of the increased state and an ongoing uncertainty for the increased state estimate; An element configured to perform certainty prediction and an element configured to apply an algorithm that repeats the steps taken by the element configured to correct A device that estimates the current increased state.
電流測定値を決めるように構成される要素と、
電圧測定値を決めるように構成される要素と、
数学的モデルにおける前記パラメーター推定値、前記電流測定値、及び前記電圧測定値を用いて前記内部の増加された状態予測を行うように構成される要素と、を含むことを特徴とする請求項25に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 Elements configured to perform the internal state prediction are:
An element configured to determine the current measurement;
An element configured to determine a voltage measurement;
26. An element configured to perform the internal increased state prediction using the parameter estimate, the current measurement, and the voltage measurement in a mathematical model. An apparatus for estimating the current increased state of the cell pack system according to claim 1.
数学的モデルにおける前記電流測定値及び前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行うように構成される要素を含むことを特徴とする請求項26に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 Elements configured to perform the uncertainty prediction are:
27. The current augmentation of the cell pack system of claim 26, including elements configured to perform the uncertainty prediction using the current measurement and the voltage measurement in a mathematical model. A device that estimates the state of damage.
ゲインファクタを演算するように構成される要素、
前記ゲインファクタ、前記電圧測定値、及び前記内部の増加された状態予測を用いて補正された内部の増加された状態予測値を演算するように構成される要素と、
前記ゲインファクタ及び前記不確実性予測を用いて補正された不確実性予測値を演算するように構成される要素と、を含むことを特徴とする請求項27に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The element configured to correct is
An element configured to compute a gain factor,
An element configured to compute an internal increased state prediction value corrected using the gain factor, the voltage measurement, and the internal increased state prediction;
28. The element of claim 27, comprising: an element configured to calculate an uncertainty prediction value corrected using the gain factor and the uncertainty prediction. A device that estimates the increased state.
前記アルゴリズムが繰り返される次の時間段階のための予測値を得るために、前記補正された内部の増加された状態予測値及び前記補正された不確実性予測値を用いるように構成される要素を含むことを特徴とする請求項28に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The elements configured to apply are:
An element configured to use the corrected internal increased state prediction value and the corrected uncertainty prediction value to obtain a prediction value for a next time step in which the algorithm is repeated; 30. The apparatus for estimating a current increased state of a cell pack system according to claim 28, comprising:
カルマンフィルター及び拡張カルマンフィルターのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項29に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The algorithm is
30. The apparatus for estimating a current increased state of a cell pack system according to claim 29, wherein the apparatus is at least one of a Kalman filter and an extended Kalman filter.
充電状態、電圧分極レベル、ヒステリシスレベル、抵抗、容量、分極電圧時定数、分極電圧調和要素、ヒステリシス調和要素、ヒステリシス率定数、及び効率定数のうちの少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項30に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The increased state vector is
And a voltage polarization level, a hysteresis level, a resistance, a capacity, a polarization voltage time constant, a polarization voltage harmonic element, a hysteresis harmonic element, a hysteresis rate constant, and an efficiency constant. Item 31. An apparatus for estimating the current increased state of the cell pack system according to Item 30.
温度を決めるように構成される要素と、
数学的モデルにおける前記温度測定値、前記電流測定値、前記電圧測定値を用いて前記内部の増加された状態予測を行うように構成される要素と、をさらに含むことを特徴とする請求項26に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The elements configured to perform the internal increased state prediction are:
Elements configured to determine the temperature;
27. An element configured to perform the internal increased state prediction using the temperature measurement, the current measurement, and the voltage measurement in a mathematical model. An apparatus for estimating the current increased state of the cell pack system according to claim 1.
数学的モデルにおける前記温度測定値、前記電流測定値、前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行うように構成される要素をさらに含むことを特徴とする請求項32に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 Elements configured to perform the uncertainty prediction are:
The cell pack according to claim 32, further comprising an element configured to perform the uncertainty prediction using the temperature measurement value, the current measurement value, and the voltage measurement value in a mathematical model. A device that estimates the current increased state of the system.
ゲインファクタを演算するように構成される要素と、
前記ゲインファクタ、前記電圧測定値、及び前記内部増加状態予測を用いて補正された内部の増加された状態予測値を演算するように構成される要素と、
前記ゲインファクタ及び前記不確実性予測を用いて補正された不確実性予測値を演算するように構成される要素と、を含むことを特徴とする請求項33に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The element configured to correct is
An element configured to compute a gain factor;
An element configured to calculate an internal increased state prediction value corrected using the gain factor, the voltage measurement value, and the internal increase state prediction;
34. An element configured to calculate an uncertainty prediction value corrected using the gain factor and the uncertainty prediction, and A device that estimates the increased state.
前記アルゴリズムが繰り返される次の時間段階のための予測値を得るために前記補正された内部状態予測値及び前記補正された不確実性予測値を用いるように構成される要素を含むことを特徴とする請求項34に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The elements configured to apply are:
Including an element configured to use the corrected internal state prediction value and the corrected uncertainty prediction value to obtain a prediction value for a next time stage in which the algorithm is repeated. An apparatus for estimating a current increased state of a cell pack system according to claim 34.
カルマンフィルター及び拡張カルマンフィルターのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項35に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The algorithm is
36. The apparatus for estimating a current increased state of a cell pack system according to claim 35, wherein the apparatus is at least one of a Kalman filter and an extended Kalman filter.
充電状態、電圧分極レベル、ヒステリシスレベル、抵抗、容量、分極電圧時定数、分極電圧調和要素、ヒステリシス調和要素、ヒステリシス率定数、及び効率定数のうちの少なくとも1つ以上を含むことを特徴とする請求項36に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The increased state vector is
And a voltage polarization level, a hysteresis level, a resistance, a capacity, a polarization voltage time constant, a polarization voltage harmonic element, a hysteresis harmonic element, a hysteresis rate constant, and an efficiency constant. Item 37. The apparatus for estimating the current increased state of the cell pack system according to Item 36.
温度を決めるように構成される要素と、
数学的モデルにおける前記温度測定値、前記電流測定値、前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行うように構成される要素と、をさらに含むことを特徴とする請求項26に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 Elements configured to perform the uncertainty prediction are:
Elements configured to determine the temperature;
27. The element of claim 26, further comprising: an element configured to perform the uncertainty prediction using the temperature measurement, the current measurement, and the voltage measurement in a mathematical model. A device that estimates the current increased state of the cell pack system.
電流測定値を決めるように構成される要素と、
電圧測定値を決めるように構成される要素と、
数学的モデルにおける前記電流測定値及び前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行うように構成される要素と、を含むことを特徴とする請求項25に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 Elements configured to perform the uncertainty prediction are:
An element configured to determine the current measurement;
An element configured to determine a voltage measurement;
26. A cell pack system current element according to claim 25, comprising: an element configured to perform the uncertainty prediction using the current measurement and the voltage measurement in a mathematical model. A device that estimates the increased state.
温度を決めるように構成される要素と、
数学的モデルにおける前記温度測定値、前記電流測定値、前記電圧測定値を用いて前記不確実性予測を行うように構成される要素と、をさらに含むことを特徴とする請求項39に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 Elements configured to perform the uncertainty prediction are:
Elements configured to determine the temperature;
40. The element of claim 39, further comprising: an element configured to perform the uncertainty prediction using the temperature measurement, the current measurement, and the voltage measurement in a mathematical model. A device that estimates the current increased state of the cell pack system.
ゲインファクタを演算するように構成される要素と、
前記ゲインファクタ、前記電圧測定値、及び前記内部状態予測を用いて補正された内部状態予測値を演算するように構成される要素と、
前記ゲインファクタ及び前記不確実性予測を用いて補正された不確実性予測値を演算するように構成される要素と、を含むことを特徴とする請求項40に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The element configured to correct is
An element configured to compute a gain factor;
An element configured to calculate the gain factor, the voltage measurement value, and an internal state prediction value corrected using the internal state prediction;
41. The element of the cell pack system of claim 40, comprising: an element configured to calculate an uncertainty prediction value corrected using the gain factor and the uncertainty prediction. A device that estimates the increased state.
前記アルゴリズムが繰り返される次の時間段階のための予測値を得るために、前記補正された内部の増加された状態予測値、前記補正された内部状態予測値、及び前記補正された不確実性予測値を用いるように構成される要素を含むことを特徴とする請求項41に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The elements configured to apply are:
The corrected internal increased state prediction value, the corrected internal state prediction value, and the corrected uncertainty prediction to obtain a prediction value for the next time stage in which the algorithm is repeated. 42. The apparatus for estimating a current increased state of a cell pack system according to claim 41, comprising elements configured to use values.
カルマンフィルター及び拡張カルマンフィルターのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項42に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The algorithm is
43. The apparatus for estimating a current increased state of a cell pack system according to claim 42, wherein the apparatus is at least one of a Kalman filter and an extended Kalman filter.
収斂が求められる前記1つ以上の増加された状態でセルモデル出力を補充するように構成される要素を含むことを特徴とする請求項44に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 Elements configured to ensure the convergence are:
45. The cell pack system according to claim 44, comprising elements configured to supplement the cell model output with the one or more increased states for which convergence is sought. Device to estimate.
現在測定された値に基づいて前記1つ以上の増加された状態の対応する推定値で各測定ベクトルを補充するように構成される要素をさらに含むことを特徴とする請求項45に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 Elements configured to ensure the convergence are:
The cell of claim 45, further comprising an element configured to supplement each measurement vector with a corresponding estimate of the one or more increased states based on a currently measured value. A device that estimates the current increased state of the pack system.
カルマンフィルター及び拡張カルマンフィルターのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項47に記載のセルパックシステムの現在の増加された状態を推定する装置。 The filter is
48. The apparatus for estimating a current increased state of a cell pack system according to claim 47, wherein the apparatus is at least one of a Kalman filter and an extended Kalman filter.
前記セルの少なくとも1つの内部状態値及び少なくとも1つの内部パラメーター値を含む内部の増加された状態予測を行うための手段と、
前記内部の増加された状態予測の不確実性予測を行うための手段と、
前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正するための手段と、
前記内部の増加された状態予測、前記不確実性予測、及び前記補正を繰り返すアルゴリズムを適用して、前記増加された状態の進行中の推定及び前記増加された状態推定に対して進行中の不確実性を算出するための手段と、を含むことを特徴とする電気化学セルの現在の増加された状態を推定するシステム。 A system for estimating the current increased state of an electrochemical cell,
Means for performing an internal increased state prediction comprising at least one internal state value and at least one internal parameter value of the cell;
Means for performing an uncertainty prediction of the internal increased state prediction;
Means for correcting the internal increased state prediction and the uncertainty prediction;
Applying an algorithm that repeats the internal increased state prediction, the uncertainty prediction, and the correction to apply an ongoing estimate of the increased state and an ongoing uncertainty for the increased state estimate. A system for estimating the current increased state of the electrochemical cell, comprising: means for calculating certainty.
前記内部の増加された状態予測の不確実性予測を行う段階と、
前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正する段階と、
前記増加された状態の進行中の推定及び前記増加された状態推定に対して進行中の不確実性を算出するように、前記内部の増加された状態予測を行う段階、前記不確実性予測を行う段階及び前記補正する段階を繰り返すアルゴリズムを適用する段階と、を含む電気化学セルの現在の増加された状態を推定するための方法をコンピューターに実行させる命令語を含む機械で読込み可能なコンピュータープログラムコードでコード化された保存媒体。 Performing an internal increased state prediction comprising at least one internal state value and at least one internal parameter value of the electrochemical cell;
Performing an uncertainty prediction of the internal increased state prediction;
Correcting the internal increased state prediction and the uncertainty prediction;
Performing the internal increased state prediction so as to calculate an ongoing estimation of the increased state and an ongoing uncertainty with respect to the increased state estimation; A computer readable computer program comprising instructions for causing a computer to perform a method for estimating a current increased state of an electrochemical cell comprising: applying an algorithm that repeats and performing the correcting step A storage medium coded in code.
前記内部の増加された状態予測の不確実性予測を行う段階と、
前記内部の増加された状態予測及び前記不確実性予測を補正する段階と、
前記増加された状態の進行中の推定及び前記増加された状態推定に対して進行中の不確実性を算出するように、前記内部の増加された状態予測を行う段階、前記不確実性予測を行う段階及び前記補正する段階を繰り返すアルゴリズムを適用する段階と、を含む電気化学セルの現在の増加された状態を推定するための方法をコンピューターに実行させるように構成されたコードを含むコンピューターで読込み可能な媒体で実現されるコンピューターデータ信号。 Performing an internal increased state prediction comprising at least one internal state value and at least one internal parameter value of the electrochemical cell;
Performing an uncertainty prediction of the internal increased state prediction;
Correcting the internal increased state prediction and the uncertainty prediction;
Performing the internal increased state prediction so as to calculate an ongoing estimation of the increased state and an ongoing uncertainty with respect to the increased state estimation; Loading a computer comprising code configured to cause a computer to perform a method for estimating a current increased state of an electrochemical cell comprising: applying an algorithm that repeats and performing the correcting step A computer data signal implemented on a possible medium.
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