用于確定技術(shù)裝置的模型的參數(shù)的方法和設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定技術(shù)裝置（10）的模型的至少一個參數(shù)的方法和設備。在此，基于測量根據(jù)觀察矩陣來更新參數(shù)，其中觀察矩陣根據(jù)模型被預先給定，并且必要時可以與可以被測量的時間變量有關(guān)。
【專利說明】用于確定技術(shù)裝置的模型的參數(shù)的方法和設備

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于確定技術(shù)裝置的模型的至少一個參數(shù)的方法和設備。

【背景技術(shù)】
[0002] 技術(shù)裝置的行為經(jīng)常可以通過例如方程式形式的模型來描述。這種模型經(jīng)常包 含一個或多個在該模型可以被用來描述技術(shù)裝置之前必須被確定的參數(shù)。例如，電池的開 路電壓（offene Klemmenspannung)的張弛（Relaxation)可以利用包含參數(shù)的方程式來描 述。如果這些參數(shù)是已知的或者被估計了的，則可以例如借助模型來確定在完全張弛狀態(tài) 中（也即在長時間之后）的開路電壓，其又表征電池的充電狀態(tài)(充電度或放電度)。
[0003] 為了確定模型的這種參數(shù)，通常測量技術(shù)裝置的至少一個物理參量(在 電池的上述例子中例如隨著時間的電池電壓）以及于是將參數(shù)適配為使得該模 型盡可能好地描述所述測量。為了適配所述參數(shù)已知各種算法，例如最小二乘法 (英文稱為Least-Square-Algorithmus (最小二乘算法)）或者最小均方法(英文 Least-Mean-Square-Algorithmus (最小均方算法））。
[0004] 在一些情況下，在此重復地測量該技術(shù)裝置的所述至少一個物理參量。在這些情 況下可能值得期望的是，能夠利用每個測量進一步適配模型的所述一個或多個參數(shù)并且不 必等待所有測量存在。為此，存在例如最小二乘法的遞歸的實施，然而這些實施在計算耗費 方面是比較昂貴的，這例如可能引起在實施時相應更高的硬件耗費。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此本申請的任務是提供如下方法和設備，尤其是在連續(xù)地提供測量值的情況 下，利用其能夠高效地估計技術(shù)裝置的模型的一個或多個參數(shù)。
[0006] 提供按照權(quán)利要求1的方法以及按照權(quán)利要求11的設備。從屬權(quán)利要求定義其 他的實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 現(xiàn)在參照附圖來進一步闡述本發(fā)明實施例。其中： 圖1示出了按照實施例的設備的框圖； 圖2示出了用于闡明按照實施例的方法的流程圖； 圖3示出了用于闡明實施例的簡圖； 圖4示出了按照實施例的設備的示意圖；以及 圖5和6示出了帶有用于闡明按照實施例的方法和設備的作用原理的曲線的簡圖。

【具體實施方式】
[0008] 下面詳細闡述實施例。要注意的是，它們僅僅被認為用于闡明并且不應被解釋為 限制性的。尤其是，不應如下地解釋具有大量特征或元件的實施例的描述：所有這些特征 或元件是為實施所必需的。相反地，在其他實施例中所表示的特征或元件中的一些可以被 去掉，或者通過可代替的特征或元件來代替。在一些實施例中，也可以提供附加的特征或元 件。不同實施例的特征和元件可以被相互組合，只要沒有另外說明。
[0009] 在下面進一步被闡述的實施例中，使用梯度方法，該梯度方法逼近最小二乘法，以 便估計技術(shù)裝置的模型的參數(shù)。技術(shù)裝置在此可以被理解為每種類型的技術(shù)裝置，例如技 術(shù)儀器、系統(tǒng)、設備等等，在其上可以測量物理參量，這些物理參量于是又可以被用于估計 模型的參數(shù)。
[0010] 在圖1中示意性示出了按照實施例的設備13的框圖。設備13在此用于確定、尤 其是估計技術(shù)裝置10的模型的一個或多個參數(shù)。技術(shù)裝置的模型在此在本申請的范疇中 可以被理解為技術(shù)裝置的特性、例如技術(shù)裝置的時間行為的數(shù)學描述。
[0011] 設備13包括檢測裝置11、例如一個或多個傳感器、測量儀器等等，利用其可以檢 測技術(shù)裝置10的一個或多個物理參量。例如檢測裝置11可以檢測一個或多個參量、諸如 電流、電壓、溫度、長度或力。該檢測在此可以尤其是隨著時間以預先給定的采樣率來進行。 分析裝置12分析(一個或多個）所檢測的物理參量并且將模型參數(shù)與所述一個或多個所檢 測的參量適配，其中在隨著時間進行檢測時可以利用物理參量的每個所檢測的值重新進行 該適配。為了該分析，分析裝置12尤其是可以具有帶有所分配的存儲器的被相應編程的 微處理器。在另外的實施例中該分析可以固定地直接在硬件中實施，例如以專用集成電路 (ASIC，英文為 application specific integrated circuit)的形式。能夠在分析裝置 12 中 實施的參數(shù)的確定或估計的可能性進一步地在下面尤其是參照圖3更詳細地被闡述。
[0012] 在圖2中示意性示出了用于闡明按照實施例的方法的流程圖。圖2的方法例如可 以借助圖1的設備13來實施，然而也可以在其他設備或系統(tǒng)中被使用。
[0013] 在20處測量技術(shù)裝置的一個或多個物理參量，例如電壓、電流、長度、力或溫度。 在21處，基于測量更新技術(shù)裝置的模型的一個或多個參數(shù)。當在22處測量系列結(jié)束(在22 處為"是"）時，在23處結(jié)束該方法，以及最后在21處更新的模型參數(shù)是該方法的結(jié)果?；?于所述模型參數(shù)，于是可以借助該模型來做出例如關(guān)于系統(tǒng)行為的預測。當測量系列還沒 有結(jié)束(在22處為"否"）時，該方法在20處繼續(xù)，以便從而例如在相繼的采樣時刻測量所 述一個或多個物理參量。在一些實施例中，在此物理參量似乎自動（von selbst)從測量到 測量地變化，例如當參量描述系統(tǒng)的衰減行為等等時。在另外的實施例中，在測量之間可以 受控地改變環(huán)境參數(shù)(例如環(huán)境溫度、環(huán)境亮度等待)，以便從而在模型中根據(jù)環(huán)境參數(shù)來 描述所測量的物理參量的相關(guān)性。
[0014] 在下面，參照圖3示出了針對圖1的分析裝置12中的分析或者針對圖2的21處 的模型參數(shù)更新的例子。所示的方式（Herangehensweisen)在此尤其是最小二乘法的連續(xù) 逼近。
[0015] 最小二乘法的成本函數(shù)J【0)在此可以被寫為

【權(quán)利要求】
1. 用于確定技術(shù)裝置（10 ;41)的模型的至少一個參數(shù)的方法，包括： 將所述至少一個參數(shù)初始化為預先給定的值，以及 重復地執(zhí)行： -根據(jù)觀察矩陣的至少一部分和至少一個參數(shù)的在前的值來確定至少一個物理參量 的估計值， -測量技術(shù)裝置（10 ;41)的所述至少一個物理參量， -根據(jù)所述至少一個物理參量的估計值和所述至少一個物理參量的所測量的值確定 誤差值，以及 -根據(jù)觀察矩陣的至少一部分、誤差值和至少一個參數(shù)的先前的值確定所述至少一個 參數(shù)的更新的值， 其中該觀察矩陣是根據(jù)模型預先給定的觀察矩陣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該觀察矩陣具有與時間變量有關(guān)的分量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，為了確定觀察矩陣的至少一部分測量該時間變 量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，從由電壓、電流、力、長度和溫度構(gòu)成的組中 選擇所述至少一個物理參量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其中，按照
來進行估計值的確定，其中SUn]是物理參量的估計值，hUM是觀察矩陣的第11 行，其中η是時間參數(shù)，其表示確定估計值、確定誤差值和更新參數(shù)的過程的編號，以及其 中θ[η-1]表示具有在在前的過程中的至少一個參數(shù)的值的矢量， 其中按照e[n] =y[η]-殳[η]執(zhí)行誤差值的確定，其中e [ri] 表示誤差值，并且y[η]表示該物理參量的所測量的值，以及其中按照 θ[η]二θ[?~I]+ 2ph[n]e[ri〗來執(zhí)行參數(shù)的更新，其中μ表示步距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其中技術(shù)裝置包括電池（41)，其中使用該方法 來估計模型的參數(shù)，該模型描述電池（41)的端電壓的張弛。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括基于模型和所估計的參數(shù)來估計開路電壓 的靜止值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括基于該開路電壓的所估計的靜止值確定電 池（41)的充電狀態(tài)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8之一所述的方法，其中該模型通過
來描述，其中Vt是在時間t的端電壓，是模型參數(shù)，以及其中YiCX和δ是要 估計的參數(shù)，其中ε是誤差參數(shù)，以及其中T1根據(jù)以前是發(fā)生了該電池的充電過程還是 放電過程而被設置為+或-1，其中用于執(zhí)行該方法的模型被變換為線性問題。?ο.根據(jù)權(quán)利要求5和根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中
] 適用，其中Aqii是在第η個時間步驟中模型參的估計值，V|t是在第η 個時間步驟中開路電壓的所測量的值，C= 2Xγ丨，A= -2Xcx 以及D是一2Xδ。
11. 用于確定技術(shù)裝置（10 ;41)的模型的至少一個參數(shù)的設備，包括： 檢測裝置（11 ;42)，用于檢測技術(shù)裝置（10 ;41)的至少一個物理參量，以及 分析裝置（12)，其被設立用于將所述至少一個參數(shù)初始化為預先給定的值，并且然后 重復地執(zhí)行： -根據(jù)觀察矩陣的至少一部分和至少一個參數(shù)的在前的值來確定至少一個物理參量 的估計值， -從檢測裝置（11 ;42)接收所述技術(shù)裝置（10 ;41)的至少一個物理參量的所測量的 值， -根據(jù)所述至少一個物理參量的估計值和所述至少一個物理參量的所測量的值確定 誤差值，以及 -根據(jù)觀察矩陣的至少一部分、誤差值和至少一個參數(shù)的先前的值確定所述至少一個 參數(shù)的更新的值， 其中該觀察矩陣是根據(jù)模型預先給定的觀察矩陣。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的設備，其中該觀察矩陣具有與時間變量有關(guān)的分量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設備，其中，該檢測裝置（11)被設立用于測量所述時間變 量。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11、12或13所述的設備，其中，從由電壓、電流、力、長度和溫度構(gòu)成 的組中選擇所述至少一個物理參量。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11-14之一所述的設備，其中，所述分析裝置（12)被設立用于 按照iKn! =h[n]e[+ii-+1]來進行估計值的確定，其中夕丨^丨是物理參量的估 計值，hUlj是觀察矩陣的第η行，其中η是時間參數(shù)，其表示確定估計值、確定誤差值和更 新參數(shù)的過程的編號，以及其中Θ[11-1]表示具有在在前的過程中的至少一個參數(shù)的值 的矢量， 按照6>] = 7「11]-》[11]執(zhí)行誤差值的確定，其中以111表示誤差值，并且￥[!1] 表示物理參量的所測量的值，以及 按照θ?η] =:θ[η.......IΗ2-Mh[ηMη]來執(zhí)行參數(shù)的更新，其中卩表示步距。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11-15之一所述的設備，其中所述技術(shù)裝置包括電池（41)，其中該設 備被設立用于估計模型的參數(shù)，該模型描述電池（41)的端電壓的張弛。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的設備，其中該分析裝置（12)進一步被設立用于基于模型和 所估計的參數(shù)來估計開路電壓的靜止值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設備，其中該分析裝置（12)進一步被設立用于基于開路電 壓的所估計的靜止值確定電池（41)的充電狀態(tài)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16-18之一所述的設備，其中該模型通過
來描述，其中Vt是在時間t的端電壓，是模型參數(shù)，以及其中Υ/·CX和δ是要 估計的參數(shù)，其中ε是誤差參數(shù)，以及其中T1根據(jù)以前是發(fā)生了電池的充電過程還是放 大過程而被設置為+或-1，其中用于執(zhí)行該方法的模型被變換為線性問題。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15和根據(jù)權(quán)利要求19所述的設備，其中
適用，其中是在第η個時間步驟中模型參數(shù)17的估計值，ν 是在第η 個時間步驟中開路電壓的所測量的值，C= 2χlogA= -2χα 以及D是一2χδ。
【文檔編號】G06F19/00GK104239675SQ201410259417
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月12日
【發(fā)明者】隆格爾邁爾 M., 馬爾西利 S., 昂特里德 C. 申請人:英飛凌科技股份有限公司