本發(fā)明涉及基于模型的電池控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
一種電池控制的方法已經(jīng)專注于基于模型的荷電狀態(tài)估算、功率能力計算、電池健康管理（功率和容量變?nèi)酰┮约半姵貑误w平衡?；谀Ｐ偷碾姵乜刂疲ê呻姞顟B(tài)、健康狀況以及功率狀態(tài)（功率能力））旨在參數(shù)和/或狀態(tài)估算中使用預(yù)測/校正類型算法的閉環(huán)系統(tǒng)。在預(yù)測/校正類型的算法中，用于電池的內(nèi)部模型首先預(yù)測狀態(tài)變量，然后預(yù)測輸出。將預(yù)測的輸出和實(shí)際的測量輸出比較。由此產(chǎn)生的預(yù)測誤差用于補(bǔ)償預(yù)測的狀態(tài)變量以獲取最終的狀態(tài)估算。可以在遞歸參數(shù)識別、狀態(tài)觀察及其它中使用這種方法。在自信地使用基于模型的電池控制前應(yīng)該回答諸如下列問題：能合理地保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定嗎？如果閉環(huán)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定應(yīng)該采取什么措施？能合理地保證閉環(huán)系統(tǒng)的性能良好嗎？如果閉環(huán)系統(tǒng)不正常運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)該采取什么措施？

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及具有用于電池的基于模型的電池控制的監(jiān)視邏輯的電池控制器。監(jiān)視邏輯執(zhí)行電池電流的特性描述、參數(shù)和狀態(tài)變量的異常檢測、以及測量的輸出變量和預(yù)測的輸出變量之間的誤差信號的界限檢查以產(chǎn)生輸出。基于監(jiān)視邏輯的輸出來完成閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)（即基于模型的電池控制）和開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)（即傳統(tǒng)的電池控制）之間的切換使得合理地保證閉環(huán)的穩(wěn)定性?；谶x擇的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生總體的電池控制輸出。例如，當(dāng)選擇基于模型的電池控制時基于該基于模型的電池控制產(chǎn)生總體的電池控制輸出。相反，當(dāng)選擇傳統(tǒng)的電池控制時基于傳統(tǒng)的電池控制產(chǎn)生總體的電池控制輸出。此外，當(dāng)預(yù)測誤差信號落在指定范圍內(nèi)時激活重新初始化。這樣，監(jiān)視邏輯被配置用于不僅處理閉環(huán)的穩(wěn)定性還處理基于模型的電池控制的性能監(jiān)視問題。本發(fā)明的一個實(shí)施例提供的方法包括監(jiān)視使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。方法還包括當(dāng)使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)不滿足標(biāo)準(zhǔn)時使用開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)代替閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池。本發(fā)明的另一個實(shí)施例提供了一種具有電池控制器的系統(tǒng)?？刂破靼ǖ碗A估算器和高階監(jiān)管器。估算器被配置用于使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)和開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池。監(jiān)管器被配置用于監(jiān)視使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)以及當(dāng)使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)不滿足標(biāo)準(zhǔn)時使用開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)代替閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池。根據(jù)本發(fā)明，提供一種方法，包含：監(jiān)視使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池是否滿足標(biāo)準(zhǔn)；以及當(dāng)使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)不滿足標(biāo)準(zhǔn)時使用開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)代替閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，監(jiān)視使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)包括：檢測電池的電流是否滿足預(yù)定的電流特性使得當(dāng)電池電流不滿足預(yù)定的電流特性時閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的使用不滿足標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，當(dāng)電池電流滿足預(yù)定的電流特性時使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，監(jiān)視使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)包括：檢測通過閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電池相關(guān)變量的估算是否是預(yù)定范圍內(nèi)使得當(dāng)估算在預(yù)定范圍之外時閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的使用不滿足標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，預(yù)定的范圍基于電池的溫度而改變。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，當(dāng)電池相關(guān)變量的估算在預(yù)定范圍內(nèi)時使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，監(jiān)視使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)包括：檢測通過閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電池相關(guān)變量的估算和實(shí)際的電池相關(guān)變量之間的誤差差異，使得當(dāng)誤差差異在預(yù)定的可接受界限之外時閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的使用不滿足標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，當(dāng)誤差差異在預(yù)定的可接受的界限內(nèi)時使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)來控制電池。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，檢測誤差差異是否在小于預(yù)定的可接受的界限的最小界限內(nèi)；當(dāng)誤差差異在最小界限內(nèi)時初始化開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)；以及當(dāng)誤差差異在最小界限內(nèi)時存儲獲知的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)包括基于模型的電池控制。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)包括傳統(tǒng)的電池控制。附圖說明圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有用于電池的基于模型的電池控制的監(jiān)視邏輯的電池控制器的框圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的說明控制器的運(yùn)轉(zhuǎn)的流程圖；圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制器估算器的步進(jìn)速率和控制器的監(jiān)管器的輸出速率的圖表；圖4說明了在誤差界限在指定值內(nèi)的情況下隨時間的估算誤差的圖表；圖5說明了在誤差偏移出界限的情況下隨時間的估算誤差的圖表；圖6說明了在誤差有界但是在可接受的范圍之外的情況下隨時間的估算誤差的圖表；以及圖7說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制器運(yùn)轉(zhuǎn)的圖表。具體實(shí)施方式此處公開了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是，應(yīng)理解公開的實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例，其可以多種替代形式實(shí)施。附圖無需按比例繪制；可放大或縮小一些特性以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。所以，此處所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限定，而僅為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式實(shí)施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)?，F(xiàn)在參考圖1，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有用于電池12的基于模型的電池控制的監(jiān)視邏輯的電池控制器10的框圖。電池12可作為車輛（比如混合動力電動車輛）的一部分。圖1中的框圖說明了控制器10的監(jiān)視邏輯怎樣用作為已有的基于模型的電池控制模塊的監(jiān)管器。通常，控制器10能使用基于模型的電池控制來合理地保證穩(wěn)定性和性能?；诳刂破?0的監(jiān)視邏輯的輸出而完成基于模型的電池控制（即閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)）和傳統(tǒng)的電池控制（即開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)）之間的切換。通過采用控制器10的監(jiān)視邏輯提供的控制程序，可構(gòu)建更先進(jìn)的電池控制，同時確保具有合理保證的性能的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。控制器10的控制程序基于分級遞階控制架構(gòu)。為此，控制器10包括低階估算器14和高階監(jiān)管器16。與監(jiān)管器16相比，估算器14以更快的速率運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，與估算器14相比，監(jiān)管器16以更低的速率運(yùn)轉(zhuǎn)。在監(jiān)管器16中，誤差趨勢確定可以使用獨(dú)立于監(jiān)管器16中使用的速率的時間窗口。低階估算器14配置用于執(zhí)行基于模型的電池控制和傳統(tǒng)的電池控制（例如，用于電池荷電狀態(tài)（SOC）估算的安培-小時（amp-hour）積分）兩者。這樣，在給定的時間段期間估算器14配置用于執(zhí)行基于模型的電池控制（即閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)）和傳統(tǒng)的電池控制（即開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)）兩者。高階監(jiān)管器16配置用于在低階估算器14的基于模型的電池控制和傳統(tǒng)的電池控制之間進(jìn)行選擇?？傮w的電池控制輸出基于選擇的電池控制類型的輸出。例如，當(dāng)監(jiān)管器16選擇基于模型的電池控制時，總體的電池控制輸出基于通過估算器14產(chǎn)生的基于模型的電池控制輸出。類似地，當(dāng)監(jiān)管器16選擇傳統(tǒng)的電池控制時，總體的電池控制輸出基于通過估算器14產(chǎn)生的傳統(tǒng)的電池控制輸出。監(jiān)管器16執(zhí)行電池電流的特性描述、參數(shù)和狀態(tài)變量的異常檢測、以及測量的輸出變量和預(yù)測的輸出變量之間的預(yù)測誤差信號（即輸出估算誤差監(jiān)視）的邊界檢查以在基于模型的電池控制和傳統(tǒng)的電池控制之間（即估算器14的閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)和開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)之間）選擇來產(chǎn)生總體的電池控制輸出。如指示的，控制器10的控制程序包括兩個計算環(huán)路：低階、更快的環(huán)路（即低階估算器14）；以及高階、更慢的環(huán)路（即高階監(jiān)管器16）。估算器14執(zhí)行：（i）基于模型的電池控制（即閉環(huán)）計算（例如，使用卡爾曼濾波程序的SOC估算）；以及（ii）傳統(tǒng)的電池控制（即開環(huán)）計算（例如基于安培-小時積分的SOC計算）。監(jiān)管器16檢查電池電流的特性、檢測參數(shù)和狀態(tài)估算極限違反、并且監(jiān)視測量的輸出值和預(yù)測的輸出值（例如，SOC估算中的路端電壓）之間的誤差?；陔姵仉娏魈匦?、參數(shù)和狀態(tài)估算的任何極限違反、和/或測量的與預(yù)測的輸出之間的誤差，監(jiān)管器16確定是使用基于模型的計算還是傳統(tǒng)的計算來產(chǎn)生總體的電池控制輸出。當(dāng)測量的輸出和預(yù)測的輸出之間的誤差在可接受的限定內(nèi)時，監(jiān)管器16初始化開環(huán)估算器變量（參數(shù)、狀態(tài)）使得即使在驅(qū)動循環(huán)的中間期間也能重啟傳統(tǒng)的計算。另一方面，當(dāng)測量的和預(yù)測的輸出之間的誤差超出指定范圍時監(jiān)管器16重新設(shè)置閉環(huán)估算器變量（參數(shù)、狀態(tài)）。如描述的，通過監(jiān)管器16執(zhí)行以在基于模型的電池控制（即閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)）和傳統(tǒng)的電池控制（即開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)）之間確定而產(chǎn)生總體電池控制輸出的功能包括：描繪電池電流信號（I（t））的特性、檢測參數(shù)和狀態(tài)變量估算的異常、以及監(jiān)視測量的輸出變量和預(yù)測的輸出變量之間的誤差信號。圖1中T（t）是給定時間（t）處的電池溫度，V（t）是給定時間（t）處的電池電壓。關(guān)于電池電流信號的特性描繪，電流的表征為圖案而監(jiān)管器16基于圖案的識別而確定是否使用基于模型的電池控制?？梢钥紤]下文的情形：在電池運(yùn)轉(zhuǎn)期間電流信號較小或者穩(wěn)定但具有較低信噪比（SNR）；并且電流信號例如基于其關(guān)于時間的微分值是極不穩(wěn)定的。關(guān)于檢測參數(shù)和狀態(tài)變量估算的異常（即檢測參數(shù)和狀態(tài)變量極限違反），監(jiān)管器16使用參數(shù)和狀態(tài)變量是否達(dá)到預(yù)設(shè)極限的信息來確定是否使用基于模型的電池控制并重設(shè)獲知程序。關(guān)于基于模型的電池控制是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的指示為獲知的參數(shù)/估算的狀態(tài)變量是否落在預(yù)定義的范圍之外?；陔姵?2的固有屬性的理解確定預(yù)定義范圍，使得覆蓋電池運(yùn)轉(zhuǎn)壽命期間所有可能的給定參數(shù)的范圍。例如，鋰離子電池的開路電壓將永遠(yuǎn)不大于約4.2伏。這個最大值根據(jù)電池化學(xué)的細(xì)節(jié)而改變。如果發(fā)生這個，那么有理由相信參數(shù)獲知算法和/或狀態(tài)估算算法可能已經(jīng)偏離。當(dāng)發(fā)生這個時，應(yīng)該使用開環(huán)計算（即傳統(tǒng)的電池控制）并且需要重設(shè)或者類似的措施用于閉環(huán)控制。重設(shè)涉及參數(shù)和電壓初始化，其中最后存儲的參數(shù)用于取代參數(shù)值并且電壓可被設(shè)置成基于開環(huán)估算、存儲的參數(shù)和電池測量的值。關(guān)于監(jiān)視測量的輸出變量和預(yù)測的輸出變量之間的誤差信號，監(jiān)管器16使用測量的輸出和預(yù)測的輸出之間的誤差信號確定估算程序是否已經(jīng)收斂（converge）。因此，監(jiān)管器16然后確定在輸入（電流）被認(rèn)為是足夠富化（即不穩(wěn)定、或者信噪比不是太?。┑臓顩r下是否使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。這種誤差信號提供了指示基于模型的電池控制是否正常工作的重要途徑。識別了下文的三種情況并針對監(jiān)管器16設(shè)計了相關(guān)聯(lián)的監(jiān)管器監(jiān)視控制措施。第一種，誤差信號界限在指定值以內(nèi)意味著基于模型的電池控制當(dāng)前正常運(yùn)轉(zhuǎn)并因此應(yīng)該使用閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。特別地，如果誤差信號落在更小的界限內(nèi)，可執(zhí)行動態(tài)初始化。第二種，誤差信號偏移出界限意味著基于模型的電池控制當(dāng)前沒有正常工作并因此應(yīng)該使用開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。第三種，誤差信號有界限但是在指定值之外意味著基于模型的電池控制當(dāng)前不正常運(yùn)轉(zhuǎn)并因此應(yīng)該使用開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。這些都依賴于校準(zhǔn)。如指示的，監(jiān)管器16的另一個功能包括動態(tài)（重新）初始化程序。該程序涉及（當(dāng)閉環(huán)異常時等）重新初始化開環(huán)SOC計算以及存儲將用于重設(shè)的參數(shù)。特別地，基于估算程序收斂至令人滿意的水平的確定來更新初始值。就重設(shè)初始值而言沒有累積誤差。這與傳統(tǒng)的電池控制相反，在傳統(tǒng)的電池控制中，在足夠長的鑰匙關(guān)閉事件之后當(dāng)重啟車輛時必須完成初始化。如描述的，具有用于基于模型的電池控制的監(jiān)視邏輯的電池控制器10基于電池電流的特性描繪、參數(shù)和狀態(tài)變量的異常檢測、以及測量的輸出變量和預(yù)測的輸出變量之間的誤差信號的邊界檢查。出于下列原因需要這類監(jiān)視邏輯。首先，基于模型的電池控制采用的模型可能并不代表用于所有種類的電流和溫度的真實(shí)電池行為。所以，存在參數(shù)和/或狀態(tài)估算可能根本不收斂的狀況。其次，參數(shù)和/或狀態(tài)估算算法有瞬時響應(yīng)時間段（例如，啟動或在車輛操縱期間迅速的電流搖擺）。在瞬時響應(yīng)時間段期間的這些算法的表現(xiàn)可能是不可接受的。再次，類似于任何其它適應(yīng)控制和觀察算法，閉環(huán)系統(tǒng)可能也不穩(wěn)定。如果對電池12的行為理解不完全，盡管可以采取理論方法，但是并不太可能基于純數(shù)學(xué)分析得出閉環(huán)系統(tǒng)是否還將保持穩(wěn)定的結(jié)論?，F(xiàn)在參考圖2，同時繼續(xù)參考圖1，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的描述控制器10的運(yùn)轉(zhuǎn)的流程圖20。同樣，控制器10的運(yùn)轉(zhuǎn)包括通過低階估算器14處理的內(nèi)環(huán)程序和通過高階監(jiān)管器16處理的外環(huán)程序。在內(nèi)環(huán)程序中，估算器14執(zhí)行傳統(tǒng)的（即開環(huán)）計算（圖2中的框28）和基于模型的（即閉環(huán)）計算（圖2中的框30）。內(nèi)環(huán)程序重復(fù)多次。每個重復(fù)包括估算器14執(zhí)行另一個傳統(tǒng)的計算和另一個基于模型的計算。在外環(huán)程序中，監(jiān)管器16檢查電池電流特性（圖2中的決策框34）、檢測參數(shù)和狀態(tài)估算極限違反（圖2中的決策框38）、以及監(jiān)視測量的和預(yù)測的輸出值之間的誤差（圖2中的決策框40）來確定是使用開環(huán)的、傳統(tǒng)的電池控制還是閉環(huán)的、基于模型的電池控制來產(chǎn)生總體的電池控制輸出。此外在外環(huán)程序中，取決于測量的輸出和預(yù)測的輸出之間的誤差，監(jiān)管器16可重設(shè)獲知程序，或者重新初始化開環(huán)SOC計算和存儲參數(shù)。如框22中顯示的控制器10的運(yùn)轉(zhuǎn)從時間t=0的鑰匙開啟開始。隨后如框24中所示啟動用于外環(huán)程序的計數(shù)器。當(dāng)根據(jù)決策框26外環(huán)讀數(shù)器還沒過期時，估算器14執(zhí)行內(nèi)環(huán)程序的功能。特別地，估算器14執(zhí)行如框28顯示的傳統(tǒng)的、開環(huán)計算和框30顯示的基于模型的、閉環(huán)計算。估算器14執(zhí)行傳統(tǒng)的和基于模型的計算之后，如框32所示用于外環(huán)程序的計數(shù)器增額。如上所述，內(nèi)環(huán)程序重復(fù)而估算器14執(zhí)行傳統(tǒng)的計算和基于模型的計算并且用于外環(huán)程序的計數(shù)器每次增額。內(nèi)環(huán)程序重復(fù)直到根據(jù)決策框26外環(huán)計數(shù)器過期。一旦外環(huán)計數(shù)器過期，控制器10的運(yùn)轉(zhuǎn)從內(nèi)環(huán)程序改變?yōu)橥猸h(huán)程序。在外環(huán)程序期間，監(jiān)管器16選擇傳統(tǒng)的、開環(huán)電池控制或者基于模型的、閉環(huán)的電池控制用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。例如，如果監(jiān)管器16選擇了傳統(tǒng)的電池控制，那么在內(nèi)環(huán)程序終點(diǎn)估算器14的傳統(tǒng)電池控制計算（框28）被用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。即，在這種情況下，總體的電池控制輸出基于傳統(tǒng)的電池控制計算（即開環(huán)計算）。類似地，如果監(jiān)管器16選擇基于模型的電池控制，那么在內(nèi)環(huán)程序的終點(diǎn)估算器14的基于模型的電池控制計算被用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。即，在這種情況下，總體的電池控制輸出基于該基于模型的電池控制計算（即閉環(huán)計算）。監(jiān)管器16基于電池電流和在內(nèi)環(huán)程序終點(diǎn)處估算器14的輸出而在傳統(tǒng)的電池控制和基于模型的電池控制之間進(jìn)行選擇。更具體地，如上文所述，監(jiān)管器16基于電池電流、參數(shù)和狀態(tài)變量估算的異常、以及測量的輸出變量預(yù)測的輸出變量之間的誤差信號而在傳統(tǒng)的電池控制和基于模型的電池控制之間進(jìn)行選擇。為此，監(jiān)管器16基于電池電流的特性而在框34中初始地確定是使用傳統(tǒng)的電池控制還是基于模型的電池控制。例如，如決策框34顯示的如果電池電流缺少足夠的SNR或者太過量，如框36所示監(jiān)管器16選擇將使用的估算器14的傳統(tǒng)電池控制計算用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。否則，外環(huán)程序繼續(xù)而監(jiān)管器16在決策框38中基于內(nèi)部計算的參數(shù)和估算器14輸出的狀態(tài)變量確定是使用傳統(tǒng)的電池控制還是基于模型的電池控制。例如，如果如決策框38顯示的參數(shù)和變量估算序列不在指定范圍內(nèi)，則監(jiān)管器16選擇如框36顯示的估算器14的傳統(tǒng)電池控制計算用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。否則，外環(huán)程序繼續(xù)而監(jiān)管器16在決策框40中基于估算器14實(shí)際的輸出和估算的輸出之間的誤差序列確定是使用傳統(tǒng)的電池控制還是基于模型的電池控制。例如，如果如決策框40顯示的預(yù)測的誤差序列不在可接受的界限內(nèi)，則監(jiān)管器16選擇如框36所示的估算器14的傳統(tǒng)電池控制計算被用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。否則，外環(huán)程序繼續(xù)而如框42中顯示監(jiān)管器16選擇估算器14的基于模型的控制計算用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。首先，監(jiān)管器16在確定框44中確定是否應(yīng)該執(zhí)行重新初始化的程序。例如，如決定框44顯示的當(dāng)預(yù)測的誤差序列全部在最小界限內(nèi)時監(jiān)管器16選擇執(zhí)行如框46所示的重新初始化程序。如框46所示的重新初始化程序的執(zhí)行包括監(jiān)管器16重新設(shè)置系統(tǒng)初始化值（重設(shè)用于開環(huán)計算的SOC值，并存儲獲知的參數(shù)）。從而，如框42中所示監(jiān)管器16選擇估算器14的基于模型的控制計算用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。如果監(jiān)管器16不執(zhí)行重新初始化程序，比如當(dāng)預(yù)測的誤差序列不是全部在如確定框44所示的最小界限內(nèi)時，那么如框42中所示，監(jiān)管器16選擇估算器14的基于模型的控制計算用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出，而不需要初始化系統(tǒng)。如描述的，一旦監(jiān)管器16在傳統(tǒng)的電池控制和基于模型的電池控制之間選擇，估算器14對應(yīng)的電池控制計算被用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。例如，如框36所示，響應(yīng)于監(jiān)管器16選擇傳統(tǒng)的電池控制而不是基于模型的電池控制，估算器14的傳統(tǒng)的電池控制計算被用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。相反，如框42所示，響應(yīng)于監(jiān)管器16選擇基于模型的電池控制而不是傳統(tǒng)的電池控制，估算器14的基于模型的電池控制計算被用于產(chǎn)生總體的電池控制輸出。在任一個事件中，從根據(jù)框36和42的總體電池控制輸出的產(chǎn)生而繼續(xù)控制器10的運(yùn)轉(zhuǎn)并且通過在框24處重新開始控制器10的運(yùn)轉(zhuǎn)而重復(fù)。如陳述的，由于在控制器10總體運(yùn)轉(zhuǎn)的給定循環(huán)期間估算器14執(zhí)行內(nèi)環(huán)程序的多次迭代而監(jiān)管器16執(zhí)行單個期間的外環(huán)程序，因此估算器14運(yùn)轉(zhuǎn)的速率比監(jiān)管器16更快。參考圖3，顯示了估算器14的步進(jìn)速率和監(jiān)管器16的輸出速率的圖表50。圖表50意欲顯示怎樣確定這兩個速率。內(nèi)部計算（即內(nèi)環(huán)程序）基于該基于模型的電池控制算法以更快的速率執(zhí)行參數(shù)估算、SOC估算等。并行地進(jìn)行開環(huán)計算。內(nèi)部計算的N個步驟或迭代之后，執(zhí)行輸出步驟（即外環(huán)程序）。在輸出步驟中，分析電池電流、內(nèi)部計算的參數(shù)和狀態(tài)變量（例如SOC）以及測量的輸出和估算的輸出之間的誤差序列。基于該分析，作出是基于該基于模型的計算還是傳統(tǒng)的計算來提供需要的輸出（即總體的電池控制輸出）的確定。此外，在輸出步驟中，如果確定適合實(shí)施的話則執(zhí)行重設(shè)或重新初始化的程序?，F(xiàn)在將更加詳細(xì)地描述通過監(jiān)管器16執(zhí)行的在基于模型的電池控制和傳統(tǒng)的電池控制之間進(jìn)行確定來產(chǎn)生總體的電池控制輸出的每個功能（即電池電流的特性描繪、參數(shù)和狀態(tài)變量估算的異常檢測、以及分析測量的輸出變量和預(yù)測的輸出變量之間的誤差信號）。由于模型具有相稱的某些限制（即未建模的動態(tài)是否顯著），因此監(jiān)管器16從電池電流確定是使用開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)還是閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。示例性的情形為在電池運(yùn)轉(zhuǎn)期間沒有使用電池電流、電池電流是恒定的、或者電池電流具有較低的SNR比。從鑰匙關(guān)閉到鑰匙開啟，或者在電池運(yùn)轉(zhuǎn)期間，可能存在顯著的環(huán)境溫度改變。從而，電池的等價電路模型參數(shù)也會顯著地改變。大部分基于模型的控制算法取決于參數(shù)和狀態(tài)的初始值全部在參數(shù)和狀態(tài)的附近的假定。特別相關(guān)的是相對輕度使用電池時的這段時間。這種情況下，不管測量的量為多少，傳感器測量的噪音保持平坦。所以，當(dāng)SNR被認(rèn)為太小時應(yīng)該避免使用傳感器讀數(shù)。為此，如果對應(yīng)的均方根（RMS）電流值低于給定閾值則分類出一段時間為沒有使用電流。換句話講，如果電池電流不具有足夠高的SNR比，那么不應(yīng)該使用基于模型的電池控制。另一種相關(guān)的情況是當(dāng)電池電流太平坦并且保持相對恒定（即穩(wěn)定）時。這種情況下，參數(shù)識別算法將不能追蹤參數(shù)的改變（通常稱為缺乏“持續(xù)激發(fā)”的情況）。所以，不應(yīng)該使用基于模型的電池控制。另一種示例性情形涉及具有極不穩(wěn)定特性的電池電流。這種情況下，電流可能太過富化（即就（相對于時間的）微分而言，例如足夠大的步進(jìn)輸入）或者太大（即就絕對幅度而言）。此處這種電池電流稱為“過度”。識別過度的電池電流的原因是為了確保沒有激發(fā)未建模的動態(tài)和/或非線性特征。事實(shí)上，如果模型與電池不匹配（這可能是大多數(shù)建模的算法的情況），參數(shù)識別算法將很難找到適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛥?shù)來匹配真正的設(shè)備動態(tài)（模型動態(tài)加上未建模的動態(tài)）。為此，最好使用開環(huán)計算?，F(xiàn)在討論參數(shù)和狀態(tài)變量的異常檢測。雖然不同算法的運(yùn)行方式不同，通過把它們統(tǒng)稱為預(yù)測/校正算法，當(dāng)這種基于模型的電池控制失敗時可以識別到癥狀。關(guān)于模型的電池控制是否異常運(yùn)轉(zhuǎn)的一個指示是將要獲知的參數(shù)/估算的狀態(tài)變量落在預(yù)定義范圍之外，其中，基于電池12固有屬性的理解確定所述預(yù)定義范圍以覆蓋給定參數(shù)的所有可能的范圍。例如，鋰離子電池的開路電壓將永遠(yuǎn)不會大于約4.2伏。如果出現(xiàn)這個，那么有理由相信參數(shù)獲知算法和/或狀態(tài)估算的算法可能已經(jīng)偏離。當(dāng)發(fā)生這種情況時，應(yīng)用使用開環(huán)計算來產(chǎn)生總體的電池控制輸出并且需要重設(shè)或者類似的措施?，F(xiàn)在討論測量的輸出變量和預(yù)測的輸出變量之間的誤差信號的監(jiān)視。如圖2所示，如果框34的判斷為假則不執(zhí)行該運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，對于該運(yùn)轉(zhuǎn)的討論基于框34中的電流特性確定為真的假定。這里，知道何時認(rèn)為估算的值足夠精確使得它們可用于取代最后存儲的參數(shù)值是有意思的。這里示出可以怎樣監(jiān)視參數(shù)/狀態(tài)估算收斂。首先，如圖3所示，存儲預(yù)測的輸出相對于測量的輸出中觀察誤差的（內(nèi)部計算）的過去的M次取樣。M可大于或小于N。然后，確定誤差序列是否正在收斂。使誤差（i）=Y（i）-Y_estimated（i），其中Y（i）是測量的輸出變量（或者變量的矢量），而Y_estimated（i）是預(yù)測的輸出變量（或者變量的矢量），并且i是時間指數(shù)。圖4是誤差界限在指定值內(nèi)的情況（對于所有i，誤差（i）的絕對值<最大誤差E_max的絕對值）下隨時間的估算誤差的圖表60。圖5是誤差偏移出界限的情況（對于所有i>=N，誤差（i）的絕對值>=最大誤差E_max的絕對值）下隨時間的估算誤差的圖表70。圖6是誤差具有界限但是在可接受的范圍之外的情況（對于某些i，誤差（i）的絕對值>=誤差E_maxplus的絕對值）下隨時間的估算誤差的圖表80。在此，E_max、N和E_maxplus為可校準(zhǔn)的值?，F(xiàn)在討論針對動態(tài)初始化的特殊情形。如果誤差序列進(jìn)一步滿足下面的條件：對于所有i，誤差（i）的絕對值<誤差E_maxminus的絕對值<最大誤差E_max的絕對值，那么這時更新在開環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)中使用的初始值并存儲在閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)中使用的獲知的參數(shù)。當(dāng)確定出現(xiàn)上述情況時，就參數(shù)和狀態(tài)變量可作為好的初始值的意義而言可以有理由地確信可重新初始化參數(shù)和狀態(tài)變量兩者。從下文可以理解這具有很重要的意義。例如，針對鋰離子電池的基于傳統(tǒng)的安培-小時的SOC估算中，在電池已經(jīng)停用足夠長的時間之后初始化SOC。在車輛行駛期間，沒有機(jī)會重設(shè)SOC。如描述的，無論何時得知的誤差（預(yù)測值相對于實(shí)際值）落在識別的模式中，控制器10都能重設(shè)SOC（例如，圖2中的框46，對于一些M而言初始化的SOC=SOC（M））。在另一個示例中，如果在初始化之后的某個時間，閉環(huán)估算器被認(rèn)為再次不穩(wěn)定，則存儲的參數(shù)能用于重設(shè)程序（圖2中的框39）。這個想法可用于所有預(yù)測/校正類型的電池控制中的參數(shù)和/或狀態(tài)變量估算（重新）初始化。此處，E_maxminus是校準(zhǔn)值。上文討論了通過監(jiān)管器16執(zhí)行的在基于模型的電池控制和傳統(tǒng)的電池控制之間進(jìn)行確定來產(chǎn)生總體電池控制輸出的功能，現(xiàn)在來更詳細(xì)地描述控制器10的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)鑰匙開啟時，啟動計數(shù)器并將運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)記設(shè)置為開環(huán)。計數(shù)器過期后啟動監(jiān)管器16。監(jiān)管器16然后確定電池電流特性是否不適合于閉環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。如果是，那么監(jiān)管器16將運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)記保持為開環(huán)。然后，監(jiān)管器16確定參數(shù)和狀態(tài)觀察變量是否在界限之外。如果是，那么監(jiān)管器16將運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)記保持為開環(huán)。接下來，監(jiān)管器16確定觀察誤差是否在界限之外（具有界限但是大于指定的界限或者偏移出界限）。如果是，那么監(jiān)管器16將運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)記保持為開環(huán)。否則，監(jiān)管器16將運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)記修改為閉環(huán)。特別地，如果誤差序列具有較小的指定界限，則更新狀態(tài)值并存儲參數(shù)值。如本文中描述的，開環(huán)意味著總體的電池控制輸出基于傳統(tǒng)的計算。例如，在SOC估算的情形中，在開環(huán)中使用安培-小時積分計算。上文已經(jīng)包括了“重新初始化”的步驟使得其仍然不同于其中當(dāng)鑰匙開啟時獲取初始SOC的安培-小時積分。閉環(huán)涉及包括參數(shù)和/或狀態(tài)估算的基于模型的電池控制。參考上述的描述，圖7說明了控制器10運(yùn)轉(zhuǎn)的圖表90。綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例提供了具有用于基于模型的電池控制的監(jiān)視邏輯的電池控制器。監(jiān)視邏輯處于使用預(yù)測/校正算法的標(biāo)稱的基于模型的電池控制的頂端。如果處于初始形態(tài)的基于模型的計算變得不穩(wěn)定或者具有不可接受的性能，則監(jiān)視邏輯添加額外的保護(hù)層。在電池運(yùn)轉(zhuǎn)期間監(jiān)視邏輯還能實(shí)現(xiàn)開環(huán)估算初始化（而不是僅在鑰匙開啟時執(zhí)行）使得如果希望則可使用其它證實(shí)的但不太精確的運(yùn)轉(zhuǎn)。如描述的，對于基于模型的SOC估算和其它的閉環(huán)控制，關(guān)注的是產(chǎn)生的估算是否是可接受的。監(jiān)視邏輯提供了監(jiān)視估算程序的方法并且當(dāng)需要的精度不滿足于閉環(huán)控制時采用替代方法（即開環(huán)控制代替閉環(huán)控制）。盡管上文描述了示例性實(shí)施例，并非意味著這些實(shí)施例說明并描述了本發(fā)明的所有可能形式。相反，說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限定，并且應(yīng)理解可作出各種改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。此外，可組合各種執(zhí)行實(shí)施例的特征以形成本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例。