[发明专利]使用高斯过程回归估计电池充电状态的方法和系统

权利要求书

1.一种用于估计电池的充电状态SoC的传感器系统，该传感器系统包括：

传感器，该传感器测量电池状态的物理量，该物理量包括：电压、电流、温度、环境温度、容量和电池的气体泄漏中的一项或组合；

存储器，该存储器存储：

所述电池状态的一组历史测量物理量和所述电池的SoC的对应的一组历史值，其中所述组包含至少2个数据点；和

所述电池状态的当前测量物理量；以及

至少一个处理器，该至少一个处理器在工作上连接到所述存储器，所述至少一个处理器被配置为：

通过标识来自所述电池状态的所述一组历史测量物理量的各对数据点之间的统计距离，根据所述电池状态的所述一组历史测量物理量，确定所述电池的SoC的历史值的第一联合高斯分布；

通过标识所述电池状态的当前测量物理量和来自所述电池状态的所述一组历史测量物理量的各数据点之间的统计距离，使用所述电池状态的该一组历史测量物理量和所述电池的SoC的对应的一组历史值、所述电池的当前测量物理量以及所确定的第一联合高斯分布，来确定所述电池的SoC的历史值的第二联合高斯分布和与所述电池状态的当前测量物理量对应的所述电池的当前SoC；以及

根据该第二联合高斯分布确定与所述电池状态的当前测量物理量对应的所述电池的当前SoC的均值和方差，其中，该均值是所述电池的当前SoC的估计，并且该方差是该估计的置信度。

2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述至少一个处理器还被配置为进行滤波，该滤波是在一段时间上对所确定的SoC估计的值的均值的序列进行滤波，其中滤波后的输出是最终SoC估计。

3.根据权利要求2所述的传感器系统，其中，所述滤波被实现为移动平均滤波器，使得所述最终SoC估计是连续时刻的至少两个输入SoC估计的平均。

4.根据权利要求2所述的传感器系统，其中，所述滤波被实现为具有状态空间表示的卡尔曼滤波器，包括

由库仑计数给出的状态转移方程；以及

由给定时刻的所述SoC估计的值的所确定的均值与测量噪声的和给出的测量方程。

5.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述电池的所述当前SoC是使用SoC的至少一个先前确定的均值的反馈来确定的，其中

所述电池的所述当前测量物理量还包括SoC的先前确定的均值。

6.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述至少一个处理器还被配置为将所述电池状态的所述一组历史测量物理量和所述电池的SoC的所述对应的一组历史值缩减为一组诱导点以及所述电池的SoC的对应的一组历史值，从而降低估计电池的充电状态SoC的计算复杂性。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的传感器系统，其中，使用平方指数协方差函数来评价一对数据点之间的所述统计距离。

8.根据权利要求1到6中任一项所述的传感器系统，其中，使用有理二次协方差函数来评价一对数据点之间的所述统计距离。

9.根据权利要求1到6中任一项所述的传感器系统，其中，使用马特恩协方差函数来评价一对数据点之间的所述统计距离。

10.根据权利要求1到6中任一项所述的传感器系统，其中，作为平方指数协方差函数、有理二次协方差函数和马特恩协方差函数的各个组合的评价的加权和来评估一对数据点之间的统计距离。

11.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述电池的所述当前测量物理量是从附接到电池电源的测量装置获得的，该测量装置诸如是连接到电子电路结构的感测装置。

12.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述电池状态的所述一组历史测量物理量还包括电池老化的数据、电流的经时电流泄漏的数据、电池状态的当前测量物理量的误差率的数据以及其他与误差相关的数据。

13.一种用于估计电池的充电状态SoC的方法，该方法包括：

由传感器测量电池状态的物理量，该物理量包括：电压、电流、温度、环境温度、容量和电池的气体泄漏中的一项或组合；

由存储器存储：

所述电池状态的一组历史测量物理量和所述电池的SoC的对应的一组历史值，其中所述组包含至少2个数据点；和

所述电池状态的当前测量物理量；以及

由在工作上连接到所述存储器的至少一个处理器：

通过标识来自所述电池状态的所述一组历史测量物理量的各对数据点之间的统计距离，根据所述电池状态的所述一组历史测量物理量，确定所述电池的SoC的历史值的第一联合高斯分布；

通过标识所述电池状态的当前测量物理量和来自所述电池状态的所述一组历史测量物理量的各数据点之间的统计距离，使用所述电池状态的该一组历史测量物理量和所述电池的SoC的对应的一组历史值、所述电池的当前测量物理量以及所确定的第一联合高斯分布，来确定所述电池的SoC的历史值的第二联合高斯分布和与所述电池状态的当前测量物理量对应的所述电池的当前SoC；以及

根据该第二联合高斯分布确定与所述电池状态的当前测量物理量对应的所述电池的当前SoC的均值和方差，其中，该均值是所述电池的当前SoC的估计，并且该方差是该估计的置信度。