用于确定技术装置的模型的参数的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于确定技术装置（10）的模型的至少一个参数的方法和设备。在此，基于测量根据观察矩阵来更新参数，其中观察矩阵根据模型被预先给定，并且必要时可以与可以被测量的时间变量有关。
【专利说明】用于确定技术装置的模型的参数的方法和设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于确定技术装置的模型的至少一个参数的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 技术装置的行为经常可以通过例如方程式形式的模型来描述。这种模型经常包 含一个或多个在该模型可以被用来描述技术装置之前必须被确定的参数。例如，电池的开 路电压（offene Klemmenspannung)的张弛（Relaxation)可以利用包含参数的方程式来描 述。如果这些参数是已知的或者被估计了的，则可以例如借助模型来确定在完全张弛状态 中（也即在长时间之后）的开路电压，其又表征电池的充电状态(充电度或放电度)。
[0003] 为了确定模型的这种参数，通常测量技术装置的至少一个物理参量(在 电池的上述例子中例如随着时间的电池电压）以及于是将参数适配为使得该模 型尽可能好地描述所述测量。为了适配所述参数已知各种算法，例如最小二乘法 (英文称为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] 在一些情况下，在此重复地测量该技术装置的所述至少一个物理参量。在这些情 况下可能值得期望的是，能够利用每个测量进一步适配模型的所述一个或多个参数并且不 必等待所有测量存在。为此，存在例如最小二乘法的递归的实施，然而这些实施在计算耗费 方面是比较昂贵的，这例如可能引起在实施时相应更高的硬件耗费。
【发明内容】
[0005] 因此本申请的任务是提供如下方法和设备，尤其是在连续地提供测量值的情况 下，利用其能够高效地估计技术装置的模型的一个或多个参数。
[0006] 提供按照权利要求1的方法以及按照权利要求11的设备。从属权利要求定义其 他的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 现在参照附图来进一步阐述本发明实施例。其中： 图1示出了按照实施例的设备的框图； 图2示出了用于阐明按照实施例的方法的流程图； 图3示出了用于阐明实施例的简图； 图4示出了按照实施例的设备的示意图；以及 图5和6示出了带有用于阐明按照实施例的方法和设备的作用原理的曲线的简图。
【具体实施方式】
[0008] 下面详细阐述实施例。要注意的是，它们仅仅被认为用于阐明并且不应被解释为 限制性的。尤其是，不应如下地解释具有大量特征或元件的实施例的描述：所有这些特征 或元件是为实施所必需的。相反地，在其他实施例中所表示的特征或元件中的一些可以被 去掉，或者通过可代替的特征或元件来代替。在一些实施例中，也可以提供附加的特征或元 件。不同实施例的特征和元件可以被相互组合，只要没有另外说明。
[0009] 在下面进一步被阐述的实施例中，使用梯度方法，该梯度方法逼近最小二乘法，以 便估计技术装置的模型的参数。技术装置在此可以被理解为每种类型的技术装置，例如技 术仪器、系统、设备等等，在其上可以测量物理参量，这些物理参量于是又可以被用于估计 模型的参数。
[0010] 在图1中示意性示出了按照实施例的设备13的框图。设备13在此用于确定、尤 其是估计技术装置10的模型的一个或多个参数。技术装置的模型在此在本申请的范畴中 可以被理解为技术装置的特性、例如技术装置的时间行为的数学描述。
[0011] 设备13包括检测装置11、例如一个或多个传感器、测量仪器等等，利用其可以检 测技术装置10的一个或多个物理参量。例如检测装置11可以检测一个或多个参量、诸如 电流、电压、温度、长度或力。该检测在此可以尤其是随着时间以预先给定的采样率来进行。 分析装置12分析(一个或多个）所检测的物理参量并且将模型参数与所述一个或多个所检 测的参量适配，其中在随着时间进行检测时可以利用物理参量的每个所检测的值重新进行 该适配。为了该分析，分析装置12尤其是可以具有带有所分配的存储器的被相应编程的 微处理器。在另外的实施例中该分析可以固定地直接在硬件中实施，例如以专用集成电路 (ASIC，英文为 application specific integrated circuit)的形式。能够在分析装置 12 中 实施的参数的确定或估计的可能性进一步地在下面尤其是参照图3更详细地被阐述。
[0012] 在图2中示意性示出了用于阐明按照实施例的方法的流程图。图2的方法例如可 以借助图1的设备13来实施，然而也可以在其他设备或系统中被使用。
[0013] 在20处测量技术装置的一个或多个物理参量，例如电压、电流、长度、力或温度。 在21处，基于测量更新技术装置的模型的一个或多个参数。当在22处测量系列结束(在22 处为"是"）时，在23处结束该方法，以及最后在21处更新的模型参数是该方法的结果。基 于所述模型参数，于是可以借助该模型来做出例如关于系统行为的预测。当测量系列还没 有结束(在22处为"否"）时，该方法在20处继续，以便从而例如在相继的采样时刻测量所 述一个或多个物理参量。在一些实施例中，在此物理参量似乎自动（von selbst)从测量到 测量地变化，例如当参量描述系统的衰减行为等等时。在另外的实施例中，在测量之间可以 受控地改变环境参数(例如环境温度、环境亮度等待)，以便从而在模型中根据环境参数来 描述所测量的物理参量的相关性。
[0014] 在下面，参照图3示出了针对图1的分析装置12中的分析或者针对图2的21处 的模型参数更新的例子。所示的方式（Herangehensweisen)在此尤其是最小二乘法的连续 逼近。
[0015] 最小二乘法的成本函数J【0)在此可以被写为
【权利要求】
1. 用于确定技术装置（10 ;41)的模型的至少一个参数的方法，包括： 将所述至少一个参数初始化为预先给定的值，以及 重复地执行： -根据观察矩阵的至少一部分和至少一个参数的在前的值来确定至少一个物理参量 的估计值， -测量技术装置（10 ;41)的所述至少一个物理参量， -根据所述至少一个物理参量的估计值和所述至少一个物理参量的所测量的值确定 误差值，以及 -根据观察矩阵的至少一部分、误差值和至少一个参数的先前的值确定所述至少一个 参数的更新的值， 其中该观察矩阵是根据模型预先给定的观察矩阵。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，该观察矩阵具有与时间变量有关的分量。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，为了确定观察矩阵的至少一部分测量该时间变 量。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其中，从由电压、电流、力、长度和温度构成的组中 选择所述至少一个物理参量。
5. 根据权利要求1-4之一所述的方法，其中，按照
来进行估计值的确定，其中SUn]是物理参量的估计值，hUM是观察矩阵的第11 行，其中η是时间参数，其表示确定估计值、确定误差值和更新参数的过程的编号，以及其 中θ[η-1]表示具有在在前的过程中的至少一个参数的值的矢量， 其中按照e[n] =y[η]-殳[η]执行误差值的确定，其中e [ri] 表示误差值，并且y[η]表示该物理参量的所测量的值，以及其中按照 θ[η]二θ[?~I]+ 2ph[n]e[ri〗来执行参数的更新，其中μ表示步距。
6. 根据权利要求1-5之一所述的方法，其中技术装置包括电池（41)，其中使用该方法 来估计模型的参数，该模型描述电池（41)的端电压的张弛。
7. 根据权利要求6所述的方法，进一步包括基于模型和所估计的参数来估计开路电压 的静止值。
8. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括基于该开路电压的所估计的静止值确定电 池（41)的充电状态。
9. 根据权利要求6-8之一所述的方法，其中该模型通过
来描述，其中Vt是在时间t的端电压，是模型参数，以及其中YiCX和δ是要 估计的参数，其中ε是误差参数，以及其中T1根据以前是发生了该电池的充电过程还是 放电过程而被设置为+或-1，其中用于执行该方法的模型被变换为线性问题。?ο.根据权利要求5和根据权利要求9所述的方法，其中
] 适用，其中Aqii是在第η个时间步骤中模型参的估计值，V|t是在第η 个时间步骤中开路电压的所测量的值，C= 2Xγ丨，A= -2Xcx 以及D是一2Xδ。
11. 用于确定技术装置（10 ;41)的模型的至少一个参数的设备，包括： 检测装置（11 ;42)，用于检测技术装置（10 ;41)的至少一个物理参量，以及 分析装置（12)，其被设立用于将所述至少一个参数初始化为预先给定的值，并且然后 重复地执行： -根据观察矩阵的至少一部分和至少一个参数的在前的值来确定至少一个物理参量 的估计值， -从检测装置（11 ;42)接收所述技术装置（10 ;41)的至少一个物理参量的所测量的 值， -根据所述至少一个物理参量的估计值和所述至少一个物理参量的所测量的值确定 误差值，以及 -根据观察矩阵的至少一部分、误差值和至少一个参数的先前的值确定所述至少一个 参数的更新的值， 其中该观察矩阵是根据模型预先给定的观察矩阵。
12. 根据权利要求11所述的设备，其中该观察矩阵具有与时间变量有关的分量。
13. 根据权利要求12所述的设备，其中，该检测装置（11)被设立用于测量所述时间变 量。
14. 根据权利要求11、12或13所述的设备，其中，从由电压、电流、力、长度和温度构成 的组中选择所述至少一个物理参量。
15. 根据权利要求11-14之一所述的设备，其中，所述分析装置（12)被设立用于 按照iKn! =h[n]e[+ii-+1]来进行估计值的确定，其中夕丨^丨是物理参量的估 计值，hUlj是观察矩阵的第η行，其中η是时间参数，其表示确定估计值、确定误差值和更 新参数的过程的编号，以及其中Θ[11-1]表示具有在在前的过程中的至少一个参数的值 的矢量， 按照6>] = 7「11]-》[11]执行误差值的确定，其中以111表示误差值，并且￥[!1] 表示物理参量的所测量的值，以及 按照θ?η] =:θ[η.......IΗ2-Mh[ηMη]来执行参数的更新，其中卩表示步距。
16. 根据权利要求11-15之一所述的设备，其中所述技术装置包括电池（41)，其中该设 备被设立用于估计模型的参数，该模型描述电池（41)的端电压的张弛。
17. 根据权利要求16所述的设备，其中该分析装置（12)进一步被设立用于基于模型和 所估计的参数来估计开路电压的静止值。
18. 根据权利要求17所述的设备，其中该分析装置（12)进一步被设立用于基于开路电 压的所估计的静止值确定电池（41)的充电状态。
19. 根据权利要求16-18之一所述的设备，其中该模型通过
来描述，其中Vt是在时间t的端电压，是模型参数，以及其中Υ/·CX和δ是要 估计的参数，其中ε是误差参数，以及其中T1根据以前是发生了电池的充电过程还是放 大过程而被设置为+或-1，其中用于执行该方法的模型被变换为线性问题。
20. 根据权利要求15和根据权利要求19所述的设备，其中
适用，其中是在第η个时间步骤中模型参数17的估计值，ν 是在第η 个时间步骤中开路电压的所测量的值，C= 2χlogA= -2χα 以及D是一2χδ。
【文档编号】G06F19/00GK104239675SQ201410259417
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2013年6月12日
【发明者】隆格尔迈尔 M., 马尔西利 S., 昂特里德 C. 申请人:英飞凌科技股份有限公司