技術(shù)領(lǐng)域

以下描述涉及一種用于估計(jì)電池狀態(tài)的方法和一種用于估計(jì)電池狀態(tài)的設(shè)備。

背景技術(shù)：

許多電子裝置包括在電子裝置的操作期間被反復(fù)充電的電池(例如，二次電池)。隨著二次電池充放電次數(shù)的增加，二次電池的容量逐漸減小。隨著每次充電循環(huán)，電子裝置的電池的壽命減少。由于電池的壽命的減少，在大量的充電循環(huán)之后，不再能夠達(dá)到初始電池容量。隨著電池的容量的持續(xù)減少，電子裝置的功率、操作時(shí)間和穩(wěn)定性會(huì)達(dá)成妥協(xié)。因此，需要使用替換電池來(lái)更換電池。

為了確定更換電池的估計(jì)時(shí)間，可估計(jì)電池的健康狀態(tài)(SOH)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

提供本發(fā)明內(nèi)容以采用簡(jiǎn)化形式介紹將在以下具體實(shí)施方式中被進(jìn)一步描述的構(gòu)思的選擇。本發(fā)明內(nèi)容目的不在于確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不在于用來(lái)幫助確定要求保護(hù)的主題的范圍。

在一個(gè)總的方面，一種用于估計(jì)電池狀態(tài)的設(shè)備包括：數(shù)據(jù)接收器，被配置為從包括在電池組中的電池模塊接收與電池模塊關(guān)聯(lián)的模塊數(shù)據(jù)；處理器，被配置為從模塊數(shù)據(jù)獲取與包括在電池模塊中的電池單元相應(yīng)的單元數(shù)據(jù)，并基于單元數(shù)據(jù)確定電池模塊的模塊狀態(tài)。

處理器還可被配置為基于模塊狀態(tài)確定電池組的組狀態(tài)。

電池組可包括多個(gè)電池模塊；處理器還可被配置為計(jì)算所述多個(gè)電池模 塊的各個(gè)模塊狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)值，并基于所述統(tǒng)計(jì)值確定組狀態(tài)。

電池組可安裝在電動(dòng)車輛(EV)中；處理器還可被配置為計(jì)算所述多個(gè)電池模塊的模塊狀態(tài)的最小值，并基于所述最小值確定組狀態(tài)。

所述設(shè)備還可包括：數(shù)據(jù)發(fā)送器，被配置為將模塊狀態(tài)和組狀態(tài)中的任何一個(gè)或兩個(gè)發(fā)送到外部裝置。

電池模塊可包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)電池單元；處理器還可被配置為通過(guò)基于彼此并聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量將模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單元數(shù)據(jù)來(lái)獲取單元數(shù)據(jù)。

模塊數(shù)據(jù)可包括從電池模塊輸出的電壓信號(hào)的值、從電池模塊輸出的電流信號(hào)的值以及從電池模塊輸出的溫度信號(hào)的值；處理器還可被配置為通過(guò)保持電壓信號(hào)的值和溫度信號(hào)的值并將電流信號(hào)的值除以并聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量來(lái)獲取單元數(shù)據(jù)。

所述設(shè)備還可包括：預(yù)處理器，被配置為對(duì)接收到的模塊數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的模塊數(shù)據(jù)提供給處理器。

模塊數(shù)據(jù)可包括從電池模塊輸出的電壓信號(hào)、從電池模塊輸出的電流信號(hào)和從電池模塊輸出的溫度信號(hào)中的任何兩個(gè)或更多個(gè)中的任何一個(gè)或任何組合。

處理器還可被配置為基于模塊狀態(tài)估計(jì)電池組的電池壽命，并基于估計(jì)的電池壽命確定電池組中的荷電量。

所述設(shè)備還可包括：存儲(chǔ)器，被配置為存儲(chǔ)通過(guò)對(duì)單個(gè)電池單元中的退化進(jìn)行建模獲得的電池退化模型；處理器還可被配置為使用電池退化模型基于單元數(shù)據(jù)確定模塊狀態(tài)。

電池組可包括彼此串聯(lián)連接的多個(gè)電池模塊；所述多個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊可包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)電池單元。

在另一總的方面，一種估計(jì)電池狀態(tài)的方法包括：從包括在電池組中的電池模塊接收與電池模塊關(guān)聯(lián)的模塊數(shù)據(jù)；從模塊數(shù)據(jù)獲取與包括在電池模塊中的電池單元相應(yīng)的單元數(shù)據(jù)；基于單元數(shù)據(jù)確定電池模塊的模塊狀態(tài)。

所述方法還可包括：基于模塊狀態(tài)確定電池組的組狀態(tài)。

電池組可包括多個(gè)電池模塊；確定組狀態(tài)的步驟可包括：計(jì)算所述多個(gè)電池模塊的各個(gè)模塊狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)值；基于所述統(tǒng)計(jì)值確定組狀態(tài)。

電池模塊可包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)電池單元；獲取單元數(shù)據(jù)的步驟可 包括：基于彼此并聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量將模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單元數(shù)據(jù)。

在另一總的方面，一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)使計(jì)算硬件執(zhí)行如上所述的方法的指令。

在另一總的方面，一種用于估計(jì)具有nSmP(n和m為等于或大于1的整數(shù))結(jié)構(gòu)的電池組的狀態(tài)的設(shè)備包括：數(shù)據(jù)接收器，被配置為從電池組接收與具有1SmP結(jié)構(gòu)的多個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)；處理器，被配置為基于模塊數(shù)據(jù)獲取與每個(gè)電池模塊相應(yīng)的單元數(shù)據(jù)，并基于單元數(shù)據(jù)估計(jì)電池組的狀態(tài)。

處理器還可被配置為基于單元數(shù)據(jù)估計(jì)所述多個(gè)電池模塊的各個(gè)模塊狀態(tài)，并基于估計(jì)的模塊狀態(tài)確定電池組的狀態(tài)。

每個(gè)電池模塊可包括彼此并聯(lián)連接的m個(gè)電池單元；處理器還可被配置為通過(guò)基于彼此并聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量m將模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單元數(shù)據(jù)來(lái)獲取單元數(shù)據(jù)。

在另一總的方面，一種用于估計(jì)包括多個(gè)電池單元的電池的電池狀態(tài)的設(shè)備包括：簡(jiǎn)化器，被配置為基于包括多個(gè)電池單元的電池的一部分的電池?cái)?shù)據(jù)將所述電池的一部分表示為單個(gè)電池單元；估計(jì)器，被配置為基于單個(gè)電池單元的狀態(tài)估計(jì)電池的狀態(tài)。

電池可包括多個(gè)電池模塊，每個(gè)電池模塊包括多個(gè)電池單元；簡(jiǎn)化器還可被配置為基于所述多個(gè)電池模塊的各個(gè)電池?cái)?shù)據(jù)將所述多個(gè)電池模塊表示為各個(gè)單個(gè)電池單元；估計(jì)器還可被配置為基于單個(gè)電池單元的狀態(tài)估計(jì)電池的狀態(tài)。

所述多個(gè)電池模塊可彼此串聯(lián)連接；每個(gè)電池模塊中的多個(gè)電池單元可彼此并聯(lián)連接；簡(jiǎn)化器還可被配置為基于電池模塊中的電池單元的數(shù)量，將每個(gè)電池模塊的電池?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各個(gè)單個(gè)電池單元的單元數(shù)據(jù)；估計(jì)器還可被配置為基于單個(gè)電池單元的單元數(shù)據(jù)估計(jì)每個(gè)單個(gè)電池單元的狀態(tài)，并基于單個(gè)電池單元的狀態(tài)估計(jì)電池的狀態(tài)。

每個(gè)電池模塊的電池?cái)?shù)據(jù)可包括電池模塊的輸出電壓、電池模塊的輸出電流和電池模塊的溫度；簡(jiǎn)化器還可被配置為通過(guò)保持輸出電壓和溫度不變并將輸出電流除以電池模塊中的電池單元的數(shù)量來(lái)將電池?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單元數(shù)據(jù)。

估計(jì)器還可被配置為通過(guò)將單個(gè)電池單元的狀態(tài)應(yīng)用為函數(shù)的輸入來(lái)估 計(jì)電池的狀態(tài)，并基于所述函數(shù)的輸出來(lái)估計(jì)電池的狀態(tài)。

所述函數(shù)可以是輸出單個(gè)電池單元的狀態(tài)之中的最小狀態(tài)的最小值函數(shù)，或者是輸出單個(gè)電池單元的狀態(tài)之中的最大狀態(tài)的最大值函數(shù)，或者是輸出單個(gè)電池單元的狀態(tài)之中的中間狀態(tài)的中值函數(shù)，或者是輸出單個(gè)電池單元的狀態(tài)的平均狀態(tài)的平均值函數(shù)。

其它特征和方面將通過(guò)以下具體實(shí)施方式、附圖和權(quán)利要求變得清楚。

附圖說(shuō)明

圖1示出電池狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)的配置的示例。

圖2示出電池組的配置的示例。

圖3和圖4示出電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備的配置的示例。

圖5示出估計(jì)電池狀態(tài)的整體過(guò)程的示例。

圖6示出電池狀態(tài)估計(jì)方法的示例。

圖7示出在圖6的電池狀態(tài)估計(jì)方法中確定電池組的組狀態(tài)的操作的示例。

圖8示出電池狀態(tài)估計(jì)過(guò)程的示例。

圖9示出估計(jì)電池模塊的模塊狀態(tài)的過(guò)程的示例。

圖10示出在圖6的電池狀態(tài)估計(jì)方法中預(yù)處理模塊數(shù)據(jù)的操作的示例。

圖11示出電池狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)的配置的另一示例。

圖12示出電池狀態(tài)估計(jì)的精度的示例。

貫穿附圖和具體實(shí)施方式，相同的附圖標(biāo)號(hào)表示相同的元件。附圖可能并非按比例繪制，為了清楚、說(shuō)明和方便，附圖中的元件的相對(duì)大小、比例和描繪可能被夸大。

具體實(shí)施方式

提供以下具體實(shí)施方式以幫助讀者獲得對(duì)這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面的理解。然而，這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種改變、修改和等同物對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)是清楚的。這里描述的操作的順序僅僅是示例，并不限于這里闡明的順序，除非操作必須按照特定順序發(fā)生，否則這里描述的操作的順序可以如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員清楚的那樣改變。此外，為了更加清楚和簡(jiǎn)明，可省略本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的功能和構(gòu)造的描述。

這里描述的特征可以以不同形式來(lái)實(shí)施，不應(yīng)解釋為限于這里所描述的示例。相反地，提供這里描述的示例以使本公開將是徹底的和完全的，并且將向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員傳達(dá)本公開的完整范圍。

這里使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體示例的目的，并不限制本公開。如這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”指定存在所陳述的特征、數(shù)量、操作、元件、組件和它們的組合，但是不排除存在或添加一個(gè)或更多個(gè)其他特征、數(shù)量、操作、元件、組件和它們的組合。

除非另外定義，否則這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本公開所屬的技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。除非在這里明確定義，否則諸如在通用字典中定義的術(shù)語(yǔ)將被解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域的上下文中的含義一致的含義，并且將不被解釋為理想化或過(guò)于正式的意義。

圖1示出電池狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)100的配置的示例。

參照?qǐng)D1，電池狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)100包括電池組110和電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備120。

電池組110可以充電，并且可以放電，以向裝置供電。所述裝置可以是包括電池的任何電力和電子裝置，例如，電動(dòng)車輛(EV)、混合動(dòng)力車輛或能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(ESS)。電池組110可以是例如包括多個(gè)電池單元的電池。以下將參照?qǐng)D2進(jìn)一步描述電池組110的示例。

電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備120估計(jì)電池組110的狀態(tài)。在一個(gè)示例中，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備120被安裝在電力裝置(例如，EV)中。在另一示例中，當(dāng)電力裝置具有通信功能時(shí)，與電力裝置分離的遠(yuǎn)程管理服務(wù)器包括電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備120，并且電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備120遠(yuǎn)程地接收包括在電力裝置中的電池組110的數(shù)據(jù)，并估計(jì)電池組110的狀態(tài)。

在現(xiàn)有技術(shù)的電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備中，電池單元與電池組斷開連接，以使電池單元的狀態(tài)能夠被估計(jì)，從而減少了電池組用于電力裝置的操作的可用輸出。為了補(bǔ)償這種減少，電池組包括比電力裝置的操作通常所需的單元更多的單元，這增加了電池組的成本。此外，為了估計(jì)與電池組斷開連接的電池單元的狀態(tài)，需要單獨(dú)的充電器和單獨(dú)的放電器，這也增加了成本。此外，與電池組斷開連接的電池單元具有與電池組中的其他電池單元不同的老化歷 史，這會(huì)引起電池單元之間的不平衡，并且降低電池組的性能。現(xiàn)有技術(shù)中的另一種電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備使用產(chǎn)生電池單元的學(xué)習(xí)模型的方案，但是由于電池單元和電池組之間的特性的不同，很難沒有改變地應(yīng)用該方案。為了直接產(chǎn)生電池組的學(xué)習(xí)模型，需要大量的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)電池組的配置改變時(shí)，需要執(zhí)行新的學(xué)習(xí)過(guò)程。

與上述現(xiàn)有技術(shù)不同，電池組110不需要包括具有比所需的容量更大的容量的電池單元，并且不需要用于測(cè)量電池組110的狀態(tài)的另外的高成本裝置。此外，電力裝置的電池管理不被妨礙，并且不需要產(chǎn)生大量的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。即使電池組110的配置改變，額外的學(xué)習(xí)過(guò)程也被最小化，并且電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備120估計(jì)電池組110的狀態(tài)。

在本申請(qǐng)中，與電池的狀態(tài)、電池模塊的模塊狀態(tài)以及電池組的組狀態(tài)相關(guān)的狀態(tài)信息包括例如與電池的壽命、電池模塊的壽命以及電池組的壽命相關(guān)的信息。與電池的壽命相關(guān)的信息包括例如健康狀態(tài)(SOH)、荷電狀態(tài)(SOC)和剩余使用壽命。SOH可以被表現(xiàn)為當(dāng)前電池容量與初始電池容量的比率，但不限于此。因此，可使用各種方案來(lái)表現(xiàn)SOH。在以下描述中，電池、電池模塊和電池組中的每個(gè)的SOH將被描述為狀態(tài)、模塊狀態(tài)和組狀態(tài)中的每個(gè)的示例，但是狀態(tài)不限于此。

圖2示出電池組200的配置的示例。

參照?qǐng)D2，電池組200包括彼此串聯(lián)連接的多個(gè)電池模塊。每個(gè)電池模塊包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)電池單元。電池組200具有nSmP結(jié)構(gòu)。

在本申請(qǐng)中，nSmP結(jié)構(gòu)是這樣的結(jié)構(gòu)：n個(gè)電池模塊彼此串聯(lián)連接，n個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊包括彼此并聯(lián)連接的m個(gè)電池單元，n和m是等于或大于1的整數(shù)。例如，參照?qǐng)D2，在電池組200中，電池單元211、212、213、214和215彼此并聯(lián)連接并且被包括在電池模塊210中。電池模塊220和230具有與電池模塊210相同的結(jié)構(gòu)。此外，三個(gè)電池模塊210、220和230彼此串聯(lián)連接。換句話說(shuō)，電池組200具有3S5P結(jié)構(gòu)，其中，n為3，m為5。

傳感器240測(cè)量與每個(gè)電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)。傳感器240可位于電池組200的內(nèi)部或外部。在圖2中，單個(gè)傳感器(即，傳感器240)連接到電池模塊210至電池模塊230，并測(cè)量與電池模塊210至電池模塊230中的每個(gè)電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)。然而，可使用多于一個(gè)的傳感器240。例如， 當(dāng)設(shè)置多個(gè)傳感器240時(shí)，每個(gè)傳感器240可測(cè)量與多個(gè)電池模塊中的不同的電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)。模塊數(shù)據(jù)是與電池模塊相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且包括例如關(guān)于電池模塊的溫度或者從電池模塊輸出的電壓信號(hào)和電流信號(hào)的數(shù)據(jù)。傳感器240將測(cè)量的模塊數(shù)據(jù)提供給電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備。

例如，傳感器230以至少1赫茲(Hz)的感測(cè)頻率每秒測(cè)量與包括在電池組200中的電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)至少一次。電壓、電流和溫度可由傳感器240以伏特(V)、安培(A)和攝氏度(℃)來(lái)測(cè)量。

圖3和圖4示出電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備的配置的示例。

參照?qǐng)D3，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備300的示例包括數(shù)據(jù)接收器310和處理器320。

數(shù)據(jù)接收器310從電池模塊接收與電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)。電池模塊包括在電池組中。例如，數(shù)據(jù)接收器310從具有nSmP結(jié)構(gòu)的電池組接收與具有1SmP結(jié)構(gòu)的多個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收器310可通過(guò)數(shù)據(jù)接口從電池組直接接收模塊數(shù)據(jù)，或者可使用通信器無(wú)線接收或經(jīng)由有線連接接收模塊數(shù)據(jù)。

處理器320從接收的模塊數(shù)據(jù)獲取與包括在電池模塊中的電池單元相應(yīng)的單元數(shù)據(jù)，并且基于單元數(shù)據(jù)確定電池模塊的模塊狀態(tài)。例如，處理器320基于接收的模塊數(shù)據(jù)獲取與具有1SmP結(jié)構(gòu)的多個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊相應(yīng)的單元數(shù)據(jù)，并且基于單元數(shù)據(jù)估計(jì)電池組的狀態(tài)。

單元數(shù)據(jù)是與包括在電池模塊中的電池單元相應(yīng)的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)包括在電池模塊中的電池單元被假設(shè)為具有相同的電壓、相同的電流和相同的溫度時(shí)，包括在電池模塊中的電池單元的電壓和溫度與電池模塊的電壓和溫度相同，電池單元的電流是通過(guò)將電池模塊的電流的值除以m獲得的電流，并且單元數(shù)據(jù)包括這些值。在這個(gè)示例中，m表示電池模塊中的電池單元的數(shù)量。

參照?qǐng)D4，與圖3的電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備300相比，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備400的另一示例還包括存儲(chǔ)器430。存儲(chǔ)器430存儲(chǔ)包括用于執(zhí)行電池狀態(tài)估計(jì)方法的指令的至少一個(gè)程序。此外，存儲(chǔ)器430存儲(chǔ)通過(guò)對(duì)單個(gè)電池單元的退化進(jìn)行建模獲得的電池退化模型。

電池退化模型包括例如數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型或等效電路模型。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型是適用于機(jī)器學(xué)習(xí)的模型，并且包括例如用于輸出由于任 意因素導(dǎo)致的電池狀態(tài)(例如，電池壽命或故障)的退化的程度的模型。電池退化模型是例如機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的參數(shù)。例如，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用作機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)時(shí)，電池退化模型可以是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)之間的連接權(quán)。電池退化模型可包括訓(xùn)練器的參數(shù)，所述訓(xùn)練器以給定的機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)基于參考電池信息被訓(xùn)練，以輸出與參考電池信息相應(yīng)的參考狀態(tài)信息。用于訓(xùn)練器的訓(xùn)練操作的訓(xùn)練數(shù)據(jù)可包括參考狀態(tài)信息和參考電池信息，參考狀態(tài)信息可以是例如關(guān)于電池狀態(tài)的信息，其具有現(xiàn)有配置文件中的相應(yīng)的參考電池信息。

等效電路模型包括等價(jià)方程式。等價(jià)方程式基于電池單元的等效電路被獲得，并且表現(xiàn)電池狀態(tài)和與電池單元相關(guān)的單元數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備400的處理器320基于表示電池單元的電壓、電流和電阻之間的關(guān)系的等價(jià)方程式測(cè)量電池單元的電壓和電流，并且基于測(cè)量的電壓和測(cè)量的電流估計(jì)電阻。

圖5示出估計(jì)電池狀態(tài)的整體過(guò)程的示例。

為了以單元為單位估計(jì)電池組510的組狀態(tài)，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將電池組510的nSmP結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為單個(gè)單元結(jié)構(gòu)。電池組510包括彼此串聯(lián)連接的多個(gè)電池模塊，每個(gè)電池模塊包括彼此并聯(lián)連接的多個(gè)電池單元。在圖5中，并聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量m為5，串聯(lián)連接的電池模塊的數(shù)量n為3。

電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將每個(gè)電池模塊轉(zhuǎn)換或簡(jiǎn)化為與每個(gè)電池模塊相應(yīng)的電池單元。因?yàn)樵陔姵啬K中并聯(lián)連接的電池單元由于自平衡而具有相似的特性，所以電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將電池模塊轉(zhuǎn)換為單個(gè)電池單元，并估計(jì)單個(gè)電池單元的狀態(tài)，在所述電池模塊中，m個(gè)電池單元彼此并聯(lián)連接。與單個(gè)電池單元(例如，第一電池單元521、第二電池單元522和第三電池單元523)相關(guān)的狀態(tài)和單元數(shù)據(jù)被確定為與電池模塊相關(guān)的模塊狀態(tài)和模塊數(shù)據(jù)。

例如，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備從與第一電池模塊511相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)獲取與對(duì)應(yīng)于第一電池模塊511的第一電池單元521相關(guān)的單元數(shù)據(jù)，基于單元數(shù)據(jù)估計(jì)第一電池單元521的狀態(tài)，并將第一電池模塊511的模塊狀態(tài)確定為第一電池單元521的狀態(tài)。類似地，通過(guò)相同的處理，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將第二電池模塊512和第三電池模塊513分別簡(jiǎn)化為電池單元522和電池單元523，并將第二電池模塊512的模塊狀態(tài)確定為電池單元522的狀態(tài)，將第三電池模塊513的模塊狀態(tài)確定為電池單元523的狀態(tài)。

電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于根據(jù)與電池單元530相關(guān)的單元數(shù)據(jù)確定的模塊 狀態(tài)來(lái)估計(jì)電池組510的組狀態(tài)，其中，通過(guò)簡(jiǎn)化和組合第一電池模塊511、第二電池模塊512和第三電池模塊513獲得與電池單元530相關(guān)的單元數(shù)據(jù)。

例如，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于根據(jù)與第一電池單元521相關(guān)的單元數(shù)據(jù)確定的電池模塊511的模塊狀態(tài)、根據(jù)與第二電池單元522相關(guān)的單元數(shù)據(jù)確定的電池模塊512的模塊狀態(tài)以及根據(jù)與第三電池單元523相關(guān)的單元數(shù)據(jù)確定的電池模塊513的模塊狀態(tài)，來(lái)估計(jì)電池單元530的狀態(tài)。此外，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將電池單元530的狀態(tài)確定為電池組510的組狀態(tài)。如圖5所示，使用“SOH＝f(SOH_i)”來(lái)計(jì)算電池單元530的狀態(tài)，其中，f表示任意函數(shù)，SOH_i表示第i電池模塊的模塊狀態(tài)。例如，任意函數(shù)f的輸出是模塊狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)值，所述統(tǒng)計(jì)值包括例如任意函數(shù)f的輸入的最小值、中間值或最大值。

在一個(gè)示例中，包括多個(gè)電池單元的電池組510被轉(zhuǎn)換為單個(gè)電池單元(例如，電池單元530)，并且電池組510的組狀態(tài)基于單個(gè)電池單元的狀態(tài)被估計(jì)。在這個(gè)示例中，在用于估計(jì)作為模擬器件的電池的狀態(tài)的反復(fù)實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)電池組510的實(shí)驗(yàn)被簡(jiǎn)化為針對(duì)電池單元的實(shí)驗(yàn)，這可以極大地降低實(shí)驗(yàn)成本。此外，盡管出現(xiàn)故障，但是對(duì)低容量單元的損害被最小化，因此，故障的風(fēng)險(xiǎn)可以被降低。此外，因?yàn)椴恍枰獙?duì)電池組510中的所有電池單元執(zhí)行操作，所以復(fù)雜性降低。因此，不需要在電子裝置或電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備中安裝昂貴的處理裝置，從而降低了成本。

在現(xiàn)有技術(shù)中，需要大量時(shí)間和成本來(lái)裝配高容量電池組和獲取與電池組相關(guān)的數(shù)據(jù)。然而，在本申請(qǐng)中公開的電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備通過(guò)將電池組510轉(zhuǎn)換為電池單元530來(lái)估計(jì)電池組510的組狀態(tài)，因此可利用各種電池退化模型。此外，盡管電池組510的結(jié)構(gòu)改變，但是與電池單元530相應(yīng)的電池退化模型可通過(guò)執(zhí)行少量實(shí)驗(yàn)來(lái)更新，或者可以不需要執(zhí)行額外的實(shí)驗(yàn)。因此，可以估計(jì)電池組510的組狀態(tài)。

圖6示出電池狀態(tài)估計(jì)方法的示例。

參照?qǐng)D6，在操作610，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備的數(shù)據(jù)接收器從包括在電池組中的電池模塊接收與電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)。例如，安裝在電池組中的傳感器周期性地將測(cè)量的模塊數(shù)據(jù)發(fā)送到電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備，并且電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備接收模塊數(shù)據(jù)。

在操作620，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備從模塊數(shù)據(jù)獲取單元數(shù)據(jù)。單元數(shù)據(jù)是 與包括在電池模塊中的電池單元相應(yīng)的數(shù)據(jù)。電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備通過(guò)將模塊數(shù)據(jù)按比例縮小到單元的單位來(lái)獲取單元數(shù)據(jù)。例如，單元數(shù)據(jù)可以是與電池單元相關(guān)的數(shù)據(jù)，所述電池單元與通過(guò)簡(jiǎn)化具有1SmP結(jié)構(gòu)的電池模塊獲得的1S1P結(jié)構(gòu)的電池模塊具有等價(jià)關(guān)系。

例如，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于在電池模塊中彼此并聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量將模塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單元數(shù)據(jù)。電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備保持模塊數(shù)據(jù)中的電壓信號(hào)的值和溫度信號(hào)的值，并將電流信號(hào)的值除以電池單元的數(shù)量，以獲取單元數(shù)據(jù)。

在操作630，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于單元數(shù)據(jù)確定電池模塊的模塊狀態(tài)。例如，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備使用單個(gè)電池單元的電池退化模型基于單元數(shù)據(jù)確定模塊狀態(tài)。電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將單元數(shù)據(jù)輸入到電池退化模型，并將從輸入了單元數(shù)據(jù)的電池退化模型輸出的狀態(tài)(例如，SOH)確定為模塊狀態(tài)。單元數(shù)據(jù)包括例如與電池模塊相應(yīng)的電池單元的電壓、電流和溫度。此外，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于模塊狀態(tài)估計(jì)電池組的電池壽命(例如，SOH)，并基于估計(jì)的電池壽命確定電池組中的荷電量(例如，SOC)。電池組中的荷電量作為模塊狀態(tài)被提供。

圖7示出在圖6的電池狀態(tài)估計(jì)方法中確定電池組的組狀態(tài)的操作的示例。

參照?qǐng)D7，在操作740，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于在圖6的操作630中確定的模塊狀態(tài)確定電池組的組狀態(tài)。例如，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于在電池組中串聯(lián)連接的多個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊的模塊狀態(tài)估計(jì)組狀態(tài)。組狀態(tài)和模塊狀態(tài)可以分別是例如電池組的SOH和多個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊的SOH。

電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備計(jì)算在電池組中的多個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊的模塊狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)值，并將組狀態(tài)確定為所述統(tǒng)計(jì)值。在電池組在EV中的一個(gè)示例中，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將多個(gè)電池模塊的模塊狀態(tài)的最小值計(jì)算為組狀態(tài)。在電池組在混合動(dòng)力車輛中的另一示例中，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將模塊狀態(tài)的最大值計(jì)算為組狀態(tài)。在電池組在ESS中的另一示例中，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將模塊狀態(tài)的中間值計(jì)算為組狀態(tài)。然而，統(tǒng)計(jì)值不限于最小值、最大值和中間值。例如，平均值也可用作統(tǒng)計(jì)值。此外，根據(jù)電池組的應(yīng)用，可使用模塊狀態(tài)的各種線性組合或非線性組合。

圖8示出電池狀態(tài)估計(jì)過(guò)程的示例。

參照?qǐng)D8，電池組811具有nSmP結(jié)構(gòu)(例如，圖8中的6S5P結(jié)構(gòu))并且包括n×m個(gè)電池單元(例如，圖8中的6×5＝30個(gè)電池單元)。在電池組811中，具有1SmP結(jié)構(gòu)(例如，圖8中的1S5P結(jié)構(gòu))的n個(gè)電池模塊(例如，圖8中的6個(gè)電池模塊)串聯(lián)連接。

在操作810，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備從電池組811接收模塊數(shù)據(jù)。電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備從6個(gè)電池模塊接收電壓信號(hào)V₁至V₆、溫度信號(hào)T₁至T₆和電流信號(hào)I₁。因?yàn)?個(gè)電池模塊彼此串聯(lián)連接，所以6個(gè)電池模塊的電流信號(hào)具有相同的值I₁，并且根據(jù)6個(gè)電池模塊中的每個(gè)電池模塊的狀態(tài)，電壓信號(hào)V₁至V₆和溫度信號(hào)T₁至T₆可以彼此相同或不同。

在操作820，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將每個(gè)電池模塊簡(jiǎn)化為單個(gè)電池單元。例如，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于在每個(gè)電池模塊中彼此并聯(lián)連接的電池單元的數(shù)量m，轉(zhuǎn)換與具有1SmP結(jié)構(gòu)的電池模塊相關(guān)的模塊數(shù)據(jù)，以獲取與通過(guò)簡(jiǎn)化每個(gè)電池模塊獲得的電池單元相關(guān)的單元數(shù)據(jù)。在這個(gè)示例中，m是等于或大于1的整數(shù)。

因?yàn)榘ㄔ诰哂?S5P結(jié)構(gòu)的電池模塊中的電池單元彼此并聯(lián)連接，所以電池單元具有相同的電壓值，這使得測(cè)量每個(gè)電池單元的電壓值變得容易。由于電池單元的不同的內(nèi)部電阻，因此電池單元具有不同的電流值。然而，為了測(cè)量每個(gè)電池單元的電流值，整體結(jié)構(gòu)的成本和復(fù)雜性將會(huì)增加。因此，在一個(gè)示例中，假設(shè)電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備測(cè)量電池模塊的電流，而在電池模塊中彼此并聯(lián)連接的電池單元由于自平衡效應(yīng)而具有相同的電流值。例如，參照?qǐng)D8，通過(guò)在6個(gè)電池模塊中簡(jiǎn)化第一電池模塊獲得的第一電池單元821的電壓的值V和溫度的值T被分別確定為第一電池模塊的V₁和T₁，而第一電池單元821的電流的值I被計(jì)算為通過(guò)將第一電池模塊的電流的值(即，I₁)除以5(包括在第一電池模塊中的電池單元的數(shù)量)獲得的值I₁/5。在圖8中，與第一電池單元821相關(guān)的單元數(shù)據(jù)包括電壓V、電流I和溫度T。

在操作830，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備使用電池退化模型831基于單元數(shù)據(jù)估計(jì)具有1SmP結(jié)構(gòu)的每個(gè)電池模塊的模塊狀態(tài)，具有1S5P結(jié)構(gòu)的每個(gè)電池模塊包括具有相同的電壓、相同的電流和相同的溫度的5個(gè)電池單元。電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備使用電池退化模型831估計(jì)電池單元的狀態(tài)(例如，SOC或SOH)。電池退化模型831用于估計(jì)電池組811中串聯(lián)連接的6個(gè)電池模塊中的每個(gè) 電池模塊的模塊狀態(tài)。如圖8所示，模塊狀態(tài)包括例如SOH₁和SOH₂至SOH₆。雖然圖8示出與6個(gè)電池模塊分別相應(yīng)的6個(gè)電池退化模型，但是可使用單個(gè)電池退化模型831，并且電池退化模型831可包括相同的參數(shù)。然而，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備不限于此，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備可通過(guò)將各種電池退化模型應(yīng)用于相同的電池模塊來(lái)估計(jì)同一電池模塊的多個(gè)模塊狀態(tài)，并且可基于所述多個(gè)模塊狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)值、選擇或過(guò)濾來(lái)獲得單個(gè)模塊狀態(tài)。

在操作840，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備基于在操作830估計(jì)的模塊狀態(tài)估計(jì)電池組811的組狀態(tài)。例如，電池模塊的模塊狀態(tài)(例如，SOH₁至SOH₆)可具有相同的值或不同的值，并且電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備可通過(guò)將模塊狀態(tài)應(yīng)用到任意函數(shù)f來(lái)估計(jì)組狀態(tài)。在圖8中，函數(shù)f被設(shè)置為輸出函數(shù)f的輸入之中的最小值的MIN函數(shù)，并且電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備將SOH₁至SOH₆中的最小值確定為電池組811的SOH。然而，這僅是示例，例如，函數(shù)f可以被設(shè)置為輸出另一統(tǒng)計(jì)值，諸如最大值、中間值或平均值。

圖9示出估計(jì)電池模塊的模塊狀態(tài)的過(guò)程的示例。

在一個(gè)示例中，機(jī)器學(xué)習(xí)模型被用作電池退化模型。例如，機(jī)器學(xué)習(xí)模型是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)920，并且包括輸入層、隱藏層和輸出層。每層的節(jié)點(diǎn)以學(xué)習(xí)連接權(quán)被彼此連接。

訓(xùn)練器(未示出)用于使用包括多個(gè)模式配置文件910的訓(xùn)練數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)920。每個(gè)模式配置文件910包括例如電池的電壓、電流、溫度和壽命。電壓、電流和溫度在電池的仿真或使用期間被預(yù)先測(cè)量。訓(xùn)練器用于使用模式配置文件910來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)920，以使預(yù)設(shè)的電池壽命響應(yīng)于電池退化模型的輸入(例如，在模式配置文件910中預(yù)先設(shè)置的電壓、電流和溫度)而被輸出。

電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備使用訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)920從與電池單元930相關(guān)的單元數(shù)據(jù)估計(jì)包括在電池模塊中的電池單元的狀態(tài)。如以上參照?qǐng)D1至圖8所述，通過(guò)簡(jiǎn)化電池模塊獲得電池單元930。電池單元的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于模塊狀態(tài)。

圖10示出在圖6的電池狀態(tài)估計(jì)方法中預(yù)處理模塊數(shù)據(jù)的操作的示例。

參照?qǐng)D10，在操作1011，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備的預(yù)處理器預(yù)處理在圖6的操作610中從電池模塊中的傳感器接收的模塊數(shù)據(jù)。預(yù)處理器對(duì)模塊數(shù)據(jù)執(zhí)行濾波(例如，低通濾波)以從模塊數(shù)據(jù)去除噪聲。預(yù)處理器通過(guò)以傳感器對(duì)模塊數(shù)據(jù)采樣的采樣率兩倍的頻率執(zhí)行濾波來(lái)去除不必要的噪聲分量。

圖11示出電池狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)1100的另一示例。

參照?qǐng)D11，電池狀態(tài)估計(jì)系統(tǒng)1100包括電池組200和電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備1101。

以上圖2的電池組200的描述也可適用于圖11的電池組200，因此，這里不再重復(fù)。如以上參照?qǐng)D2所述，圖11的傳感器240可位于電池組200的內(nèi)部或外部。

電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備1101包括數(shù)據(jù)接收器310、預(yù)處理器1121、簡(jiǎn)化器1122、模塊狀態(tài)估計(jì)器1123、組狀態(tài)估計(jì)器1124、電池退化模型1130和數(shù)據(jù)發(fā)送器1140。

如以上參照?qǐng)D3所述，數(shù)據(jù)接收器310從附著于電池組200的傳感器240接收數(shù)據(jù)。

如以上參照?qǐng)D10所述，預(yù)處理器1121預(yù)處理接收的模塊數(shù)據(jù)，并將預(yù)處理的模塊數(shù)據(jù)提供給處理器(例如，圖3或圖4的處理器320)或簡(jiǎn)化器1122。例如，預(yù)處理器1121從模塊數(shù)據(jù)濾除噪聲或者轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型，但是預(yù)處理器1121不限于此。

簡(jiǎn)化器1122將電池組200中的電池模塊轉(zhuǎn)換為單個(gè)電池單元的等效模型，其中，每個(gè)電池模塊具有并聯(lián)連接的多個(gè)電池單元。簡(jiǎn)化器1122保持電池模塊的電壓值和溫度值作為與通過(guò)簡(jiǎn)化電池模塊獲得的等效模型相應(yīng)的單個(gè)電池單元的電壓和溫度，并將通過(guò)將電池模塊的電流值除以包括在電池模塊中的電池單元的數(shù)量獲得的值用作單個(gè)電池單元的電流。從簡(jiǎn)化器1122輸出的值對(duì)應(yīng)于單元數(shù)據(jù)，其中，模塊數(shù)據(jù)以單元為單位被轉(zhuǎn)換為所述單元數(shù)據(jù)。

模塊狀態(tài)估計(jì)器1123估計(jì)通過(guò)簡(jiǎn)化電池模塊獲得的單個(gè)電池單元的狀態(tài)。例如，為了估計(jì)電池模塊的模塊狀態(tài)，模塊狀態(tài)估計(jì)器1123使用等效電路模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型或庫(kù)侖計(jì)數(shù)方案。模塊狀態(tài)估計(jì)器1123將電池壽命(例如，SOH)或電池中的荷電量(例如，SOC)估計(jì)為模塊狀態(tài)。

組狀態(tài)估計(jì)器1124通過(guò)組合串聯(lián)連接的電池模塊的模塊狀態(tài)來(lái)確定電池組200的組狀態(tài)。在EV中，響應(yīng)于模塊狀態(tài)估計(jì)器1123估計(jì)電池壽命或電池中的荷電量，組狀態(tài)估計(jì)器1124將電池壽命的最小值或電池模塊中的荷電量的最小值確定為電池組200的組狀態(tài)。在混合動(dòng)力車輛(例如，混合EV(HEV))中，因?yàn)殡姵氐淖畲箅娏吭诨旌蟿?dòng)力車輛中非常重要，所以響應(yīng)于 模塊狀態(tài)估計(jì)器1123估計(jì)電池中的荷電量(例如，SOC)，組狀態(tài)估計(jì)器1124將電池模塊中的荷電量的和確定為電池組200的組狀態(tài)。所述和可以是例如電池模塊的SOC值的和。

通過(guò)對(duì)單個(gè)電池單元中的退化建模來(lái)獲得電池退化模型1130。電池退化模型1130被存儲(chǔ)在例如圖4的存儲(chǔ)器430中。

數(shù)據(jù)發(fā)送器1140將模塊狀態(tài)和組狀態(tài)中的任何一個(gè)或兩個(gè)發(fā)送到包括在電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備1101中的模塊，或者將模塊狀態(tài)和組狀態(tài)中的任何一個(gè)或兩個(gè)發(fā)送到外部裝置。

在一個(gè)示例中，當(dāng)電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備1101安裝在電力裝置(例如，EV)中時(shí)，可基于在電力裝置的操作期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)容易地估計(jì)組狀態(tài)，而不是使用單獨(dú)的供電裝置來(lái)估計(jì)組狀態(tài)。

預(yù)處理器1121、簡(jiǎn)化器1122、模塊狀態(tài)估計(jì)器1123和組狀態(tài)估計(jì)器1124可通過(guò)例如圖3的處理器320來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖12示出電池狀態(tài)估計(jì)的精度的示例。

在圖12中，曲線圖1210顯示單個(gè)電池單元的實(shí)際值與估計(jì)值(例如，濾波后的值)之間的比較。曲線圖1220顯示具有1S2P結(jié)構(gòu)的電池組的實(shí)際值與估計(jì)值之間的比較，曲線圖1230顯示具有1S3P結(jié)構(gòu)的電池組的實(shí)際值與估計(jì)值之間的比較。曲線圖1240顯示具有1S4P結(jié)構(gòu)的電池組的實(shí)際值與估計(jì)值之間的比較，曲線圖1250顯示具有1S5P結(jié)構(gòu)的電池組的實(shí)際值與估計(jì)值之間的比較。曲線圖1260顯示具有1S6P結(jié)構(gòu)的電池組的實(shí)際值與估計(jì)值之間的比較，曲線圖1270顯示具有1S7P結(jié)構(gòu)的電池組的實(shí)際值與估計(jì)值之間的比較。

在曲線圖1210至曲線圖1270中的每個(gè)曲線圖中，x軸表示電池組或電池單元的循環(huán)的數(shù)量，y軸表示作為電池壽命的SOH。單個(gè)循環(huán)是充滿電的電池的電量被完全放電的循環(huán)。

此外，在曲線圖1210至曲線圖1270中的每個(gè)曲線圖中，實(shí)際值表示相應(yīng)電池的實(shí)際壽命。濾波后的值是通過(guò)將處理重復(fù)預(yù)設(shè)次數(shù)獲取的值，通過(guò)所述處理，電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備通過(guò)將多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到單條單元數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)多個(gè)模塊狀態(tài)，并且從估計(jì)的模塊狀態(tài)排除(例如，濾除)超出估計(jì)的模塊狀態(tài)的中間值附近的預(yù)定范圍的模塊狀態(tài)。

如曲線圖1210至曲線圖1270所示，實(shí)際值與通過(guò)電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備估 計(jì)的組狀態(tài)(例如，上述的濾波后的值)之間的誤差相當(dāng)小，因此可以在電池狀態(tài)估計(jì)中實(shí)現(xiàn)高精度。

執(zhí)行關(guān)于圖1至圖11在此描述的操作的圖1至圖4、圖8、圖9和圖11中的電池狀態(tài)估計(jì)設(shè)備120、傳感器240、數(shù)據(jù)接收器310、處理器320、存儲(chǔ)器430、簡(jiǎn)化器821、電池退化模型831、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)920、預(yù)處理器1121、簡(jiǎn)化器1122、模塊狀態(tài)估計(jì)器1123、組狀態(tài)估計(jì)器1124、電池退化模型1130和數(shù)據(jù)發(fā)送器1140通過(guò)硬件組件實(shí)現(xiàn)。硬件組件的示例包括控制器、傳感器、發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器、比較器、算數(shù)邏輯單元、加法器、減法器、乘法器、除法器、積分器和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何其他電子組件。在一個(gè)示例中，硬件組件由計(jì)算硬件(例如，一個(gè)或多個(gè)處理器或計(jì)算機(jī))實(shí)現(xiàn)。處理器或計(jì)算機(jī)由一個(gè)或多個(gè)處理元件實(shí)現(xiàn)，所述處理元件諸如邏輯門陣列、控制器和算術(shù)邏輯單元、數(shù)字信號(hào)處理器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、可編程邏輯陣列、微處理器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何其他裝置或裝置的組合，這些裝置或裝置的組合能夠以定義的方式響應(yīng)并執(zhí)行指令以得到期望的結(jié)果。在一個(gè)示例中，處理器或計(jì)算機(jī)包括或連接到存儲(chǔ)被處理器或計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令或軟件的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器。由處理器或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的硬件組件執(zhí)行指令或軟件，如操作系統(tǒng)(OS)和一個(gè)或多個(gè)在OS上運(yùn)行以執(zhí)行關(guān)于圖1至圖11在此描述的操作的軟件應(yīng)用。硬件組件還響應(yīng)于指令或軟件的執(zhí)行來(lái)訪問、操作、處理、創(chuàng)建和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單起見，在此描述的示例的描述中可使用單數(shù)術(shù)語(yǔ)“處理器”或“計(jì)算機(jī)”，但是在其他示例中，使用多個(gè)處理器或計(jì)算機(jī)，或者一個(gè)處理器或計(jì)算機(jī)包括多個(gè)處理元件或多類型的處理元件，或者包括以上兩種形式。在一個(gè)示例中，硬件組件包括多個(gè)處理器，在另一個(gè)示例中，硬件組件包括一個(gè)處理器和一個(gè)控制器。硬件組件具有不同的處理配置中的任何一個(gè)或多個(gè)，所述不同處理配置的示例包括單個(gè)處理器、獨(dú)立處理器、并行處理器、單指令單數(shù)據(jù)(SISD)多處理、單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)多處理、多指令單數(shù)據(jù)(MISD)多處理以及多指令多數(shù)據(jù)(MIMD)多處理。

執(zhí)行關(guān)于圖1至圖11在此描述的操作的圖6至圖8和圖10中所示的方法被由如上描述的執(zhí)行指令或軟件以執(zhí)行在此描述的操作的處理器或計(jì)算機(jī)執(zhí)行。

控制處理器或計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)硬件組件并執(zhí)行如上所述的方法的指令或軟 件被寫為計(jì)算機(jī)程序、代碼段、指令或它們的任何組合，用于單獨(dú)或共同指示或配置處理器或者計(jì)算機(jī)作為機(jī)器或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)操作，以執(zhí)行如上所述的由硬件組件和方法所執(zhí)行的操作。在一個(gè)示例中，指令或軟件包括被處理器或計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行的機(jī)器代碼，如編譯器產(chǎn)生的機(jī)器代碼。在另一個(gè)示例中，指令或軟件包括被處理器或計(jì)算機(jī)使用解釋器執(zhí)行的高級(jí)代碼。本領(lǐng)域普通編程技術(shù)人員能夠容易地基于附圖中示出的方框圖或流程圖以及說(shuō)明書中的相應(yīng)描述來(lái)編寫指令或軟件，這些方框圖或流程圖以及說(shuō)明書中的相應(yīng)描述公開了用于執(zhí)行如上所述的由硬件組件和方法所執(zhí)行的操作的算法。

控制處理器或計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)硬件組件并執(zhí)行如上所述的方法的指令或軟件、以及任何關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被記錄、存儲(chǔ)或固定在一個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的示例包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、閃存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁帶、軟盤、磁光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、硬盤、固態(tài)盤以及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何裝置，所述本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的任何裝置能夠以非暫時(shí)性方式存儲(chǔ)指令或軟件以及任何關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并能向處理器或計(jì)算機(jī)提供指令或軟件以及任何關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以使處理器或計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行指令。在一個(gè)示例中，指令或軟件以及任何關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被分布在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，以使指令和軟件以及任何關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被處理器或計(jì)算機(jī)以分布方式存儲(chǔ)、訪問和執(zhí)行。

雖然本公開包括具體示例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員清楚的是，在不脫離權(quán)利要求及其等同物的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些示例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。在此描述的示例被認(rèn)為只具有描述性意義，而不用于限制的目的。每個(gè)示例中的特征和方面的描述被認(rèn)為可適用于其他示例中的類似特征或方面。如果以不同的順序執(zhí)行描述的技術(shù)和/或如果描述的系統(tǒng)、架構(gòu)、裝置或電路中的組件以不同的方式組合和/或由其他組件及其等同物替換或補(bǔ)充，則可以得到合適的結(jié)果。因此，本公開的范圍不是由具體實(shí)施方式限定，而是由權(quán)利要求及其等同物限定，并且權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的所有變化被解釋為包括在本公開中。