(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局(10)申請公布號CN120266361A(30)優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)(85)PCT國際申請進入國家階段日(86)PCT國際申請的申請數(shù)據(jù)(87)PCT國際申請的公布數(shù)據(jù)WO2024/035826EN2024.02(71)申請人英奧創(chuàng)股份有限公司地址美國科羅拉多州夏郎(74)專利代理機構(gòu)北京寰華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11408HO2J7/04(2006.01)(54)發(fā)明名稱一種為電池產(chǎn)生充電信號的模型預(yù)測控制器和相關(guān)充電組件，其中預(yù)測電池參數(shù)如充電狀生成約束，所述約束隨后如通過運行成本函數(shù)的優(yōu)化器用于產(chǎn)生充電信號，所述充電信號可以包括一個或多個優(yōu)化的充電屬性，包括充電電流幅21.一種用于電池的控制器，所述控制器包含：處理單元，所述處理單元包括以下的計算機可執(zhí)行指令：第一模型，所述第一模型接收電池電壓測量值和電池電流測量值，并且產(chǎn)生所述電池的預(yù)測充電狀態(tài)；第二模型，所述第二模型接收所述電池電壓測量值和所述電池電流測量值，并且產(chǎn)生預(yù)測電池溫度；第三模型，所述第三模型接收所述電池電壓測量值和所述電池電流測量值，并且基于阻抗評估來產(chǎn)生頻率，所述阻抗評估基于所述電池電壓測量值和所述電池電流測量值；所述處理單元進一步包含用于基于所述電池的所述預(yù)測充電狀態(tài)、所述預(yù)測電池溫度和所述頻率來生成對充電信號的控制的計算機可執(zhí)行指令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池的控制器，所述控制器進一步包含：第四模型，所述第四模型根據(jù)所述阻抗評估產(chǎn)生健康狀態(tài)度量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電池的控制器，其中所述阻抗評估包括所述電池的等效電路模型，其中所述電路模型包括表示電池單元體電阻的R值和基于所述R值的所述健康狀態(tài)度量。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制器，其中所述第四模型是從所述等效電路接收分量值的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生所述健康狀態(tài)度量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池的控制器，所述處理單元進一步包含用于生成訪問預(yù)先建立的電池充電約束的所述充電信號的計算機可執(zhí)行指令。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電池的控制器，其中所述預(yù)先建立的電池充電約束是通過用戶界面設(shè)置的。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電池的控制器，其中所述預(yù)先建立的電池充電約束被加8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電池的控制器，其中所述預(yù)先建立的電池充電約束是可被違反的軟約束或不可被違反的硬約束。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電池的控制器，其中所述預(yù)先建立的電池充電約束包含以下中的一種或多種：電池溫度約束、充電速率約束、充電狀態(tài)約束、電池容量約束和電池健康約束。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池的控制器，所述處理單元進一步包含用于生成所述充電信號的平均電流的計算機可執(zhí)行指令。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于電池的控制器，其中所述第一模型進一步接收所述平均電流，并且所述第二模型進一步接收所述平均電流。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池的控制器，所述控制器與充電器可操作地耦接，所述充電器包含與電感器可操作地耦接的開關(guān)，所述電感器與所述電池可操作地耦接，所述開關(guān)基于對所述充電信號的所述控制而在所述電感器處生成脈沖序列以形成所述充電信13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電池的控制器，其中基于所述頻率的所述充電信號定義了所述充電信號的經(jīng)整形前沿。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于電池的控制器，所述控制器與充電器可操作地耦接，所3述充電器包含與電感器可操作地耦接的開關(guān)，所述電感器與所述電池可操作地耦接，所述開關(guān)基于對所述充電信號的所述控制而在所述電感器處生成脈沖序列以形成所述充電信號的經(jīng)整形前沿。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于電池的控制器，其中用于基于所述電池的所述預(yù)測充電狀態(tài)、所述預(yù)測電池溫度和所述頻率來生成對所述充電信號的所述控制的所述計算機可執(zhí)行指令被配置成基于執(zhí)行成本函數(shù)來生成所述充電信號的平均電流。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于電池的控制器，其中所述成本函數(shù)是：17.一種用于電池的控制器，所述控制器包含：處理單元，所述處理單元包括以下的計算機可執(zhí)行指令：電池充電狀態(tài)模型，所述電池充電狀態(tài)模型接收電池參數(shù)，并且產(chǎn)生所述電池的預(yù)測充電狀態(tài)；電池溫度模型，所述電池溫度模型接收所述電池參數(shù)，并且產(chǎn)生預(yù)測電池溫度；阻抗模型，所述阻抗模型接收所述電池參數(shù)，并且使用所述電池參數(shù)基于阻抗評估來所述處理單元進一步包含用于基于所述電池的所述預(yù)測充電狀態(tài)、所述預(yù)測電池溫度和所述頻率來生成充電信號的計算機可執(zhí)行指令。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于電池的控制器，所述控制器進一步包含：第四模型，所述第四模型根據(jù)所述阻抗評估產(chǎn)生健康狀態(tài)度量。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于電池的控制器，其中所述阻抗評估包括所述電池的等效電路模型，其中所述電路模型包括表示電池單元體電阻的R值和基于所述R值的所述健康狀態(tài)度量。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于電池的控制器，所述處理單元進一步包含用于生成訪問預(yù)先建立的電池充電約束的所述充電信號的計算機可執(zhí)行指令。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于電池的控制器，其中所述預(yù)先建立的電池充電約束是通過用戶界面設(shè)置的。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于電池的控制器，其中所述預(yù)先建立的電池充電約束被加權(quán)。23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于電池的控制器，其中所述預(yù)先建立的電池充電約束是可被違反的軟約束或不可被違反的硬約束。24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于電池的控制器，其中所述預(yù)先建立的電池充電約束包含以下中的一種或多種：電池溫度約束、充電速率約束、充電狀態(tài)約束、電池容量約束和電池健康約束。25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于電池的控制器，所述處理單元進一步包含用于生成所述充電信號的平均電流的計算機可執(zhí)行指令。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的用于電池的控制器，其中所述電池充電狀態(tài)模型進一步接收所述平均電流，并且所述電池溫度模型進一步接收所述平均電流。4述充電信號的所述控制而在所述電感器處生成脈沖序列以形成所述充電信號。28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于電池的控制器，其中所述電池參數(shù)包含電池電流測量基于所述可控充電信號參數(shù)的所述約束執(zhí)行成本函數(shù)，以改變所述可控充電參數(shù)；以及30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中預(yù)測的所述電池參數(shù)無法通過其它方式直接測個。36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中生成所述可控充電信號參數(shù)的所述約束包含使38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中生成所述充電信號包括生成充電信號的重復(fù)序39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中生成所述充電信號包括基于所述邊沿時間對重40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中經(jīng)整形的所述前沿是基于從所述邊沿時間確定5N,是關(guān)于SOC跟蹤誤差的MPC預(yù)測范圍，WPi和Wci分別是所述SOC跟蹤誤差和所述控制輸入Iref(k)是期望的或參考電流充電速率。42.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述成本函數(shù)是：N,是關(guān)于SOC跟蹤誤差的MPC預(yù)測范圍，N是關(guān)于控制輸入的MPC預(yù)測范圍，Wpi、Wcli、Wecp?和Wcep是期望的或參考電流充電速率。6模型預(yù)測控制器架構(gòu)和生成用于電池充電的優(yōu)化能量信號的方法[0001]相關(guān)申請的交叉引用[0002]本專利合作條約(PCT)申請與于2022年8月9日提交的題為“模型預(yù)測控制器架構(gòu)aBattery)”的美國專利申請第63/370,908號有關(guān)并且要求所述美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，所述美國專利申請的全部內(nèi)容出于所有目的通過引用并入本文。技術(shù)領(lǐng)域[0003]本發(fā)明的實施例總體上涉及用于對電池進行充電的系統(tǒng)和方法，并且更具體地，涉及模型預(yù)測控制器架構(gòu)和用于基于各種可能的參數(shù)生成充電信號并定義充電信號的各方面的方法，所述參數(shù)包括預(yù)測溫度、預(yù)測充電狀態(tài)、阻抗、包括陽或各種其它度量。背景技術(shù)[0004]無數(shù)不同類型的電動裝置，如電動工具、移動計算和通信裝置、便攜式電子裝置以及包括踏板車和自行車在內(nèi)的各種電動車輛，都使用可再充電電池作為工作電源?？稍俪潆婋姵厥艿接邢揠姵厝萘康南拗魄以诤谋M后必須再充電。對電池進行再充電可能不方便，因為受電裝置通常在對電池進行再充電所需的時間期間必須靜止。根據(jù)電池大小，再充電可能花費數(shù)小時。此外，電池充電通常伴隨著電池性能的退化。因此，在開發(fā)電池充電技術(shù)以減少對電池進行再充電所需的時間、提高電池性能、減少電池因充電而退化等方面已經(jīng)投入了大量的努力。發(fā)明內(nèi)容[0006]本公開的方面涉及一種用于電池的控制器，所述控制器包含：處理單元，所述處理單元包括以下的計算機可執(zhí)行指令：[0007]●第一模型，所述第一模型接收電池電壓測量值和電池電流測量值，并且產(chǎn)生所述電池的預(yù)測充電狀態(tài)；[0008]●第二模型，所述第二模型接收所述電池電壓測量值和所述電池電流測量值，并且產(chǎn)生預(yù)測電池溫度；[0009]●第三模型，所述第三模型接收所述電池電壓測量值和所述電池電流測量值，并且基于阻抗評估來產(chǎn)生頻率，所述阻抗評估基于電池電壓測量值和所述電池電流測量值。[0010]所述處理單元進一步包含用于基于所述電池的所述預(yù)測充電狀態(tài)、所述預(yù)測電池溫度和所述頻率來生成對充電信號的控制的計算機可執(zhí)行指令。[0011]另一方面，本公開的方面涉及一種用于電池的控制器，所述控制器包含：處理單7號約束進行迭代，以使陽極過電位的預(yù)測電池參數(shù)大于0伏和/或預(yù)測溫度滿足溫度閾值。8附圖說明[0037]圖2A是根據(jù)一個實施例的用于對電池進行充電的受控任意形狀的充電波形的實例的信號圖；[0039]圖3A是新的鋰離子可再充電電池單元在50%充電狀態(tài)下的奈奎斯特阻抗譜；[0040]圖3B是30%老化的鋰離子可再充電電池單元在50%充電狀態(tài)下的奈奎斯特阻抗[0041]圖3C是60%老化的鋰離子可再充電電池單元在50%充電狀態(tài)下的奈奎斯特阻抗[0045]圖6是根據(jù)一個實施例的基于模型預(yù)測控制器的操作來估計和/或生成充電信號的充電器的電路圖；[0047]圖8是展示了操作圖7的模型預(yù)測控制器以產(chǎn)生充電電流約束的一種可能方法的9[0050]圖10A是展示了改變ep參數(shù)對充電信號的作用的充電信號圖；[0051]圖10B是展示了改變cp參數(shù)對充電信號的作用的充電信號圖；[0052]圖10C是展示了改變t波參數(shù)對充電信號的作用的充電信號圖；[0053]圖11A是展示了改變ep參數(shù)對預(yù)測陽極過電位的作用的信號圖；[0054]圖11B是展示了改變cp參數(shù)對預(yù)測陽極過電位的作用的信號圖；[0055]圖11C是展示了改變t波參數(shù)對預(yù)測陽極過電位的作用的信號圖；[0056]圖12是根據(jù)一個實施例的模型預(yù)測控制器和相關(guān)電池系統(tǒng)的系統(tǒng)圖；[0057]圖13是展示了操作圖12的模型預(yù)測控制器以產(chǎn)生充電信號約束的一種可能方法的流程圖，所述充電信號約束說明了預(yù)測陽極過電位、預(yù)測電池溫度和預(yù)測電池電壓；[0058]圖14是展示可以用于實施本公開的實施例的計算系統(tǒng)的實例的圖。具體實施方式[0059]所述系統(tǒng)可以被認為是用于確定和生成用于對電池進行充電的最佳充電信號的模型預(yù)測控制器。所述系統(tǒng)還有益于表征電池、表征和開發(fā)針對新電池大小、化學(xué)物質(zhì)等的電池充電和放電信號。本文所描述的模型預(yù)測控制器架構(gòu)的一個優(yōu)點是，當在任何給定的實施方案、充電信號生成或電池表征場景中需要其中一者或兩者時，它適合于作用于多個于計算值或?qū)С鲋?，如阻抗，或者阻抗的各方面，如阻抗的實分量或虛分量。根?jù)充電情況和/或?qū)嵤┓桨?，本文所描述的模型預(yù)測電池充電架構(gòu)的另一個優(yōu)點是，充電期間電池的輸出參數(shù)(例如，端電壓、輸入充電電流和/或溫度)可以被控制以跟隨參考輸出。例統(tǒng)可以包括各種可能的參考曲線，并且模型預(yù)測控制器可以控制充電波形，使得充電期間的實際電池性能匹配或以其它方式遵循任何給定充電的參考曲線。[0060]使用本文所描述的技術(shù)，系統(tǒng)可以進一步生成最佳充電參數(shù)，其可以包括映射到電池中的阻抗或其它有害效應(yīng)或以其它方式與其相關(guān)的最佳諧波屬性，以滿足所述曲線。包括恒定電流恒定電壓充電或其變型的常規(guī)充電方案涉及在充電時以某個恒定電流充電和/或保持某個端電壓恒定，在這種情況下，充電電流通常減小直至為零。在這些常規(guī)的充電場景中，簡單地不需要復(fù)雜的充電架構(gòu)，或者不需要任何復(fù)雜的架構(gòu)來基于某個開始的任意形狀的充電信號優(yōu)化充電信號。[0061]本公開的另一方面涉及一種用戶界面，通過所述用戶界面可以在系統(tǒng)中設(shè)置或以其它方式配置不同的充電屬性，并且系統(tǒng)可以為所述用戶界面確定和/或優(yōu)化充電信號。例如，通過用戶界面，可以在系統(tǒng)中設(shè)置充電速率、安全工作溫參數(shù)，并且系統(tǒng)自動地迭代到最佳充電波形以滿足這些條件。然后，模型預(yù)測控制器架構(gòu)可以運行所述充電波形，并且調(diào)整所述波形以滿足用戶設(shè)定的充電參數(shù)。所述系統(tǒng)還可以促進對不同參數(shù)進行優(yōu)先級排序。[0062]現(xiàn)在參考圖1,示出了模型預(yù)測控制器(MPC)架構(gòu)100,其涉及充電和/或生成用于流波形被施加到電池以對電池進行充電。所述系統(tǒng)可以監(jiān)測充電時的各種電池屬性(包括端電壓、電池溫度和輸入電流波形),并且在一些實例中用于優(yōu)化生成。所述系統(tǒng)可以進一步監(jiān)測并在優(yōu)化中使用其它參數(shù)，如充電速率和阻抗。[0063]在本領(lǐng)域和本文中，術(shù)語“電池”可以以各種方式使用，并且可以是指具有由固體或液體電解質(zhì)隔開的負極和正極的單個電池單元以及以各種布置連接的此類電池單元的集合。電池或電池單元是電化學(xué)裝置的形式。電池通常包含反電荷源的重復(fù)單元以及由離子導(dǎo)電屏障分離的電極層，所述離子導(dǎo)電屏障通常是充滿電解質(zhì)的液體或聚合物膜。這些層被制得很薄，因此多個單元可以占據(jù)電池的體積，從而增加具有每個堆疊單元的電池的可用功率。盡管本文討論的許多實例適用于電池，但應(yīng)當理解，所描述的系統(tǒng)和方法可以應(yīng)用于許多不同類型的電池，范圍為單獨的電池單元到涉及不同的可能互連的電池單元，如并聯(lián)、串聯(lián)以及并聯(lián)和串聯(lián)耦接的電池單元的電池。例如，本文討論的系統(tǒng)和方法可以應(yīng)用于電池組，所述電池組包含被布置成提供定義的組電壓、輸出電流和/或容量的許多電池單元。此外，本文討論的實施方案可以應(yīng)用于不同類型的電化學(xué)裝置，如各種不同類型的鋰電池，包括但不限于鋰金屬和鋰離子電池、鉛酸電池、各種類型的鎳電池和各種可能化學(xué)物質(zhì)的固態(tài)電池，僅舉幾例。本文討論的各種實施方案還可以應(yīng)用于不同結(jié)構(gòu)的電池布置，如紐[0064]本文所描述的架構(gòu)可以用于控制在如移動手機和平板計算機等移動計算裝置的范圍內(nèi)的各種離散應(yīng)用中的電池充電，可以部署在各種電動工具中，可以部署在范圍為自行車和滑板車到如汽車等大型車輛的各種車輛中。本架構(gòu)還可以用于開發(fā)充電曲線和/或測試各種充電曲線，以滿足各種充電規(guī)范，包括充電速率，其可以與將電池充電到各種充電狀態(tài)所花費的時間量、最大充電電流、充電波形電流振幅(m容量以及其它特征相關(guān)聯(lián)。[0065]在圖1所示的系統(tǒng)中，提供了用戶界面(UI)104,其中用戶可以指定各種充電屬性，所述架構(gòu)使用所述充電屬性來生成充電波形以應(yīng)用于電池。在各種實例中，具有用戶界面的此類系統(tǒng)可以用于創(chuàng)建不同的充電曲線、測試和優(yōu)化充電曲線，并且針對無數(shù)不同的現(xiàn)有或要開發(fā)的電池化學(xué)物質(zhì)和配置來這樣做。一般而言，所述架構(gòu)的優(yōu)點是可以定義約束，并且系統(tǒng)可以基于這些約束選擇或生成充電波形，同時監(jiān)測和調(diào)整充電波形的性能。此外，可以為各種約束定義優(yōu)先級。[0066]所述系統(tǒng)可以結(jié)合對輸入、輸出以及輸入和輸出的變化率的約束。約束可以來自物理限制(例如，充電系統(tǒng)可用的最大輸入電流、電池的最大充電電流、充電電路拓撲結(jié)構(gòu)施加的電流限制等)、定義或指定的限制(例如，發(fā)生充電的最低溫度、充電過程中的最高溫度極限等)。[0067]所述系統(tǒng)可以通過用戶界面或其它方式對各種約束進行優(yōu)先級排序。在一個實例為約束建立一個或多個參數(shù)(例如，值),并且選擇約束是硬約束還是軟約束。硬約束是不能違反的約束，而軟約束是可以違反的。例如，約束可以是工作溫度范圍或離散的下限溫度約束和上限溫度約束，其中下限溫度極限值(參數(shù))是軟約束，并且上限溫度極限值是硬約束，使得充電不會在高于上限時發(fā)生，但是如果滿足其它硬約束，則充電可以在低于下限時發(fā)生，否則優(yōu)化指示充電發(fā)生。因此，當硬約束和軟約束被定義時，在系統(tǒng)優(yōu)化期間以及當約束之間存在沖突時，軟約束可能被違反，硬約束不能被違反，并且系統(tǒng)將使軟約束的違反最[0068]所述系統(tǒng)還允許對約束進行加權(quán)。在各種可能的情況下，可以通過加權(quán)來對各種11目標進行優(yōu)先級排序。在簡單實例中，系統(tǒng)可以解決電池壽命和快速充電兩者，這在一些情況下可能沖突，其中快速充電以犧牲電池壽命為代價。雖然系統(tǒng)可以以意想不到的方式優(yōu)化兩者，但是在一些情況下，對于任何給定的實施方式，用戶可以對其中一個進行優(yōu)先級排序。例如，用戶可以相對于電池壽命對充電速度進行優(yōu)先級排序，在這種情況下，充電時間或其它此類約束可以比電池壽命約束接收到更高的權(quán)重。因此，系統(tǒng)可以通過加權(quán)約束來平衡目標之間的表現(xiàn)。與權(quán)重較低的約束相比，優(yōu)化器將更傾向于實現(xiàn)權(quán)重較高的約束，但仍會嘗試實現(xiàn)所有約束。[0069]MPC架構(gòu)包括溫度預(yù)測器模型106。溫度預(yù)測器模型可以接收(作為輸入)電池溫度T(k)、輸入電流I(k)和/或電池電壓V(k)。當由溫度預(yù)測器模型分析時，測得的值T(k)、I(k)和V(k)可以表示在當前時間之前的某個時間(k-1)的值。所述模型基于測得的值輸入預(yù)測未來某一點(例如，K+1)的溫度。所述模型可以以各種可能的形式實施，所述形式包括經(jīng)驗或其它形式的等式、查找表、機器學(xué)習(xí)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其它形式的模型，其接收系統(tǒng)的當前狀態(tài)的輸入以產(chǎn)生電池在未來某個點的預(yù)測溫度。[0070]在一個具體實例中，系統(tǒng)基于包括其電流(I)和電壓(V)分量的現(xiàn)有充電波形來預(yù)測溫度變化(例如，上升)。應(yīng)當認識到，溫度預(yù)測器模型以及本文中的其它模型可以接收在某個時間段(例如，測量的歷史)內(nèi)的充電波形值和電池溫度測量值、測量值的平均值、測量值的平均值、最小值或最大值，并且使用集合值來預(yù)測未來的電池溫度T(k+1)。預(yù)測溫度可以是在未來的某個時間點處的，所述時間點可以早至系統(tǒng)將評估條件并可能修改充電波形的下一個測量時間，或者是未來的某個其它時間。MPC預(yù)測溫度的一個用途是生成充電波形，所述充電波形不會使電池超過某個溫度閾值(這可能是約束條件),或者超出評估器通過UI或其它方式在系統(tǒng)中定義的溫度曲線。在另一個實例中，除了其它考慮之外，系統(tǒng)可以生成具有相對較高的充電速率的充電信號，所述充電信號不會使電池溫度超過某個溫度[0071]MPC架構(gòu)可以進一步包括充電狀態(tài)(SOC)預(yù)測器模型108.SOC模型可以接收電池處的充電波形，其以包括離散的電池電壓V(k)和充電電流I(k)測量值作為輸入。使用輸入，SOC模型可以生成當前充電狀態(tài)(SOC(k))。SOC模型可以基于輸入在未來的某個點進一步生成或以其它方式預(yù)測充電狀態(tài)(例如，SOC(k+1))。當前充電狀態(tài)也可以是模型的輸入，以預(yù)測未來的充電狀態(tài)。[0072]在許多情況下，預(yù)測溫度和預(yù)測充電狀態(tài)的時間或循環(huán)是一致的。因此，如果所述模型預(yù)測未來某個時間k(n)的溫度，那么將預(yù)測未來同一時間k(n)的充電狀態(tài)。[0073]根據(jù)SOC預(yù)測器108和電池溫度預(yù)測器108,系統(tǒng)基于當前施加到電池102的充電波形(例如，值I(k)和V(k))以及如溫度T(k)等其它信息，具有電池的預(yù)測充電狀態(tài)(SOC(k+1))和預(yù)測溫度(T(k+1))。SOC和溫度預(yù)測器還可以從優(yōu)化器110接收電流的幅度，所述幅度可以是平均電流值，如下文更詳細討論的。[0074]預(yù)測控制器架構(gòu)可以進一步包括阻抗分析器112.阻抗分析器的輸入是在存在充電電流的情況下的當前充電電流I(k)和端電壓V(k),以及兩個值I(k-1)、I(k-2)、I(k-n)和V(k-1)、V(k-2)、V(k-n)的先前測量值，形成隨時間變化的電流和電壓波形。根據(jù)電池電壓和充電電流測量值，阻抗分析器確定電池對施加到電池的充電信號I(k)的阻抗。充電信號I(k)是基于其電流值來討論的，因為在一些情況下它是電流控制值，同時認識到它具有被測量并稱為V(k)的電壓值。[0075]在一個特定布置中，阻抗分析器112可以生成電池的阻抗譜。使用阻抗譜，阻抗分析器可以識別F(opt),其可以是一個或多個頻率(F)或頻率帶寬，在所述頻率處阻抗是最低值或者在其它方面相對于其它值相對較低，并且將所述頻率參數(shù)提供給信號構(gòu)造器114,下文將更詳細地討論。因此，提供給信號構(gòu)造器的輸出(例如，F(xiàn)(opt))可以是離散的頻率值、頻率值或頻率帶寬。所生成的一個或多個頻率或頻率帶寬也可能與電池內(nèi)相對最小的鍍覆相關(guān)聯(lián)。鋰在陽極上的鍍覆或沉積對電池具有各種有害影響，包括移除可用于嵌入的鋰、形成降低電荷分布和不均勻性的不連續(xù)性以及形成枝晶，其中任一種單獨或組合都會導(dǎo)致電池健康退化。在一個可能的實施方案中，阻抗分析器可以包括一個或多個模型，所述一個或多個模型生成用于相對低電鍍的一個或多個頻率或頻率帶寬，其也可以單獨地或組合地參考任何特定頻率的阻抗相對于其它頻率的相對幅度。相對低阻抗的一個或多個頻率可以與和沒有鍍覆或相對較少鍍覆相關(guān)聯(lián)的頻率相同。在一些實例中，與最小鍍覆相關(guān)聯(lián)的頻率可能不一定與和最低阻抗相關(guān)聯(lián)的頻率相同。部分地，信號構(gòu)造器可以使用一個或多個頻率來定義充電信號的方面。[0076]在各個方面并參考圖2,由信號構(gòu)造器生成的充電信號200可以包括經(jīng)整形前沿210、主體部分220和靜止部分230。前沿的形狀可以是正弦曲線(其一部分)的形狀，所述正弦曲線的頻率是基于相對較低阻抗的諧波頻率、最小鍍覆、其組合和/或其它方式選擇的。通過信號構(gòu)造器，經(jīng)整形前沿可以對應(yīng)于頻率(f)(或多個頻率),或者至少部分地基于F(opt)。經(jīng)整形(例如，正弦)前沿之后是終止于下降沿1040的相對穩(wěn)定的充電電流(例如，主體部分1020)。下降沿之后可以是正弦加熱部分。然而，在圖2的實例中，主體部分之后是靜止時段1030。靜止時段可以是零電流，或者可以是小于主體部分的基本DC電流的某個非零電流在0A至10A的范圍內(nèi)。如下所述，經(jīng)整形前沿、主體部分和/或總寬度可以是平均電流的函數(shù)。如本文其它地方所述，峰值電流值、靜止電流值和其它值可以根據(jù)溫度、電池單元類4.2V,則靜止電流可以是2A或更小。充電波形可以涉及重復(fù)的充電信號，所述充電信號可以[0077]為了獲得阻抗，在一個可能的實例中，阻抗分析器112采用基于電壓和電流信號I(k)、I(k-1)、I(k-n)和V(k)、V(k-1)、V(k-n)來確定阻抗的方法。電壓信號和電流信號可以各自包括一個或多個諧波。例如，充電信號的前沿可以具有在特定頻率下的正弦曲線的一部分的形狀。在另一個實例中，充電信號的主體部分可以由一個或多個諧波構(gòu)成。在所討論的實例中，阻抗分析器確定電池對所施加的充電信號(其電流和電壓分量)的阻抗。然而，也有可能，特別是在充電循環(huán)開始時，采用可以包括諧波頻譜的探測信號，所述探測信號可以被系統(tǒng)用來評估電池對各種諧波的阻抗，并且通常啟動MPC和要施加到電池的初始充電波形。探測信號也可以在充電期間交錯，或者在充電期間在充電開始時離散地運行，和/或以其它方式運行。在一個實例中，探測信號可以是方波或方波脈沖。在一個具體實例中，探測信號是以零安培為中心的方波。在一個可能的實例中，探測信號是以零安培為中心的方波，占空比、電流或電壓幅度或其它屬性可以根據(jù)電池單元類型、裝置類型、溫度、充電狀態(tài)和其它可能的參數(shù)而變化。這些參數(shù)可以基于任何給定電池單元類型的表征來確定。在一個具體實例中，方波探針被施加到電池，持續(xù)約30毫秒的單個時段。換句話說，探測信號可以包含某個電流的正方形脈沖和某個電流的負方形脈沖。脈沖可以具有相同的持續(xù)時間，例如每個15毫秒，或者可以具有不同的持續(xù)時間。探測信號可以只是正脈沖(流向電池的電流)或負脈沖(來自電池的放電電流)。每個脈沖可以包括相同幅度的電流，或者脈沖可以是不對稱的。雖然其它探測信號也是可能的，但是方形脈沖或波在寬的頻率范圍內(nèi)具有諧波常簡單和離散地將寬頻譜的諧波含量引入到電池中，以便評估電池對各種諧波的阻抗。因此，無論是方波或方形脈沖或其它信號，探測信號都旨在瞬時向電池引入諧波頻譜，也可以引入一系列探測信號來評估隨著時間推移對諧波的阻抗響應(yīng)。在以零安培為中心的方波的情況下，也可能有相等幅度的電流流入和流出電池，很少或沒有凈電荷效應(yīng)。在一些布置中，可以注入一系列不同的探針，含有不同的諧波含量。盡管不受控制的和/或高頻諧波可能對電池具有有害作用，但是為了獲得阻抗譜，所述系統(tǒng)僅在非常短的持續(xù)時間內(nèi)施加方形脈沖，由此基本上避免了此類作用。[0078]在存在充電信號波形或探測信號的情況下，系統(tǒng)測量電池的電流和電壓。充電或探測信號的電流和電壓部分在范圍中被捕獲。對于電流信號和電壓信號中的每一個，系統(tǒng)獲得頻譜，系統(tǒng)可以從所述頻譜進一步生成阻抗譜。在一個實例中，阻抗分析器可以生成電流信號和電壓信號的域變換，以產(chǎn)生電壓頻譜和電流頻譜。域變換可以是使用莫萊小波(Morletwavelet)的離散小波變換。在一些情況下，小波也可以被認為是伽柏小波(Gaborwavelet)或復(fù)莫萊小波。在一種可能的實施方案中，所述系統(tǒng)可以使用定點運算來生成阻抗譜，這可以允許使用相對較低成本和較簡單的微控制器或一些充電環(huán)境中更典型的其它計算平臺，在所述充電環(huán)境中在其它方面不需要大量的計算能力。[0079]根據(jù)電流信號和電壓信號的頻譜，系統(tǒng)生成阻抗譜。在一個實例中，阻抗譜是通過將電壓譜除以電流譜而生成的。更具體地，各種頻率下的復(fù)電壓值除以相同頻率下的復(fù)電流值以生成阻抗，所述阻抗可以是各種頻率下阻抗的復(fù)分量。這可能生成復(fù)值阻抗譜。在一[0080]不管技術(shù)如何，阻抗分析器112生成至少一個阻抗值。在特定實例中，阻抗分析器生成阻抗譜，所述阻抗譜將電池的阻抗與施加到電池的信號的特定諧波頻率相關(guān)聯(lián)。因此，在簡化實例中，在施加到電池的方形脈沖探測信號或整形充電波形中，會有許多諧波。通過本文所討論的技術(shù)，系統(tǒng)對充電或探測信號中的一些或全部離散諧波生成電池的離散阻抗。所述頻譜總體上顯示了電池對特定充電信號頻率的電阻。電池對探測信號的不同頻率諧波可能具有或多或少的阻抗(更一般地說是電阻)。[0081]阻抗分析器因此可以生成與相應(yīng)的一個或多個頻率相關(guān)聯(lián)的一個或多個阻抗值，當具有這些頻率的信號被施加到電池時，所述頻率可以是諧波的。作為生成頻率輸出的一部分，阻抗分析器生成阻抗譜(Z)。阻抗可以由阻抗的虛分量、實分量或虛分量和實分量來考慮阻抗值的各個實施例中，所述技術(shù)評估諧波值，其中所述值單獨或組合地與某個阻抗相關(guān)聯(lián)?？紤]到通常相反的關(guān)系，如本文所使用的術(shù)語阻抗可以包括其逆導(dǎo)納，包括其電導(dǎo)和電納單獨或組合的成分。在一個具體實例中，阻抗分析器生成與最低阻抗相關(guān)聯(lián)的頻率以生成高于、低于或圍繞最低阻抗頻率的一些頻率頻譜值。頻率值或頻譜是輸出，并且被饋送到信號構(gòu)造器。在一個具體實例中，所選頻率或頻譜與阻抗的虛分量一致。[0082]使用阻抗譜和/或其離散分量的阻抗分析器、優(yōu)化器或控件100的一些其它組件也可以生成健康狀態(tài)(SOH)輸出。SOH是電流SOH(k)的量度，并且可以基于對電池阻抗進行建示處于指定壽命終點的電池。SOH可能是電池內(nèi)部鍍覆的原因。[0083]在一個實例中，所述系統(tǒng)應(yīng)用探測波形，所述探測波形可以是方形脈沖以生成包括如上文所引入的各種諧波，以生成阻抗奈奎斯特圖，如圖3A(在50%SOC下的新21700鋰離子可再充電電池單元)、圖3B(在50%SOC下30%老化的21700鋰離子可再充電電池單元)和圖3C(在50%SOC下60%老化的21700鋰離子可再充電電池單元)中所示。通過擬合奈奎斯特圖，系統(tǒng)可以獲得圖4A中所展示的電池單元的等效電路模型中的分量值的估計。在等并且Zw表示沃伯格元件。C1、C2是常數(shù)相位元件。在一個實例中，系統(tǒng)通過引用RO的值來表示SOH。如圖4B中所展示，當電池單元老化時，SEI層厚度通過鍍覆增加，并且電池單元的體電阻因此增加。[0084]例如，阻抗分析器可以包括基于阻抗譜、電壓和電流值和/或其它信息生成SOH度量的模型。[0085]在一個具體實施方案中，所述模型可以是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如圖5中所展示，其中等效電路中分量的所有值都是輸入，其中SOH是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱藏層之后的輸出。在被訪問或以其它方式部署在系統(tǒng)中之前，基于實驗數(shù)據(jù)或模擬結(jié)果對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)訓(xùn)練。[0086]根據(jù)阻抗譜或其它方面更具體的實例，系統(tǒng)可以將特定諧波識別為F(opt),其用于定義來自信號構(gòu)造器的充電波形的充電部分的前沿。如本文所討論的，所述系統(tǒng)可以對前沿進行整形和/或定義充電波形的諧波分量，并且具體地充電部分的主體部分。在一種可能的布置中，為了確定充電信號的前沿的形狀，系統(tǒng)從由阻抗分析器生成的阻抗譜中確定最佳頻率。在一個特定實例中，最佳頻率是與阻抗譜中的最低阻抗(具體地，在一些實施例在這樣的情況，其中系統(tǒng)可以改為評估導(dǎo)納，例如最高導(dǎo)納或?qū)Ъ{-電納的虛部。一般來說，施加到電池的具有與較低阻抗相關(guān)聯(lián)的頻率形狀的充電信號，與和較高阻抗相關(guān)聯(lián)的頻率相比，將更有效地轉(zhuǎn)移能量用于充電。在一些情況下，充電信號也與相對較少的鍍覆相關(guān)，并且因此SOH退化較慢。最佳頻率被設(shè)置為由信號構(gòu)造器生成的充電信號的前沿。因此，如圖2的實例中所示，前沿在識別的頻率下定義了正弦曲線的一部分。[0087]除了充電部分的前沿的形狀之外，優(yōu)化器110和信號構(gòu)造器114,和/或本文所描述的其它組件也可以確定信號的總體屬性，包括相對于充電時間的靜止時段的時間長度(包括經(jīng)整形部分和主體部分)、總體信號時段和其它屬性。在一個可能的實例中，充電信號的時段和靜止時段是預(yù)設(shè)的，并且基于電池表征。充電信號的時段包括經(jīng)整形前沿和跟隨經(jīng)整形前沿的主體部分。在各種可能的實例中，充電部分可以落在數(shù)百微秒至數(shù)十毫秒的范分)可以落在數(shù)百微秒至數(shù)十微秒的范圍內(nèi)。在其它可能的實例中，所述時段可以落在數(shù)百微秒至數(shù)十毫秒的范圍內(nèi)。在電池單元的經(jīng)整形前沿和充電部分的主體部分的峰值處的峰值電流可以是大約20A,但是峰值電流值取決于電池單元類型、溫度、表征和其它因素，并且因此可以顯著不同于示例峰值電流。確定充電電流(包括峰值電流)的一個實例在下文討論，其基于從優(yōu)化器生成的平均電流。[0088]預(yù)測控制器架構(gòu)進一步包括評估器116,其接收預(yù)測充電狀態(tài)(SOC(k+1))、預(yù)測溫度T(K+1)和阻抗分析器的輸出(如SOH和/或阻抗譜和/或F(opt))作為其輸入。評估器還知道正在充電的電池類型，包括充電電流和電壓的任何可能規(guī)格，以及系統(tǒng)電流限值等。[0089]評估器可以進一步接收或更一般地包括各種性能目標或曲線以及其它信息，以定義充電波形。在一個實例中，可以通過用戶界面104來定義一個或多個此類參數(shù)。性能目標可以包括充電速率，所述充電速率可以被提供作為反映一定時間段內(nèi)SOC變化的充電曲線(SOC軌跡);溫度參數(shù)，所述溫度參數(shù)包括與充電可能損壞電池的低溫和充電可能損壞電池的高溫相關(guān)聯(lián)的溫度信息(例如，低于或高于充電不應(yīng)發(fā)生的最小和最大溫度值)。充電速率可以單獨或作為單獨的值來定義或參考系統(tǒng)的最大可用充電電流-系統(tǒng)可以提供的充電電流的物理限制、制造商施加的限制或其它可能的限制。就充電曲線而言，所述曲線可以反映電池充電時間的某個百分比。所述百分比可以簡單地是如80%的范圍，而不管起始充電狀態(tài)，所述百分比可以是結(jié)束狀態(tài)，如無論起始充電如何都達到80%的充電，以及其它值。壽命終止容量是指示系統(tǒng)何時將識別電池壽命已經(jīng)到期的值。例如，壽命終止容量可以是80%,使得當電池容量從新電池開始下降20%并且具有100%的容量時，所述電池將被認為處于其壽命終止。類似地，SOH為1可以反映100%的容量，并且SOH為0可以反映80%的容量，認識到除了容量之外的其它信息也可以反映SOH。就SOH而言，如相對于一些實施例所討論度。一般而言，據(jù)認為，相對較快的充電比相對較慢的充電更快地使電池退化。在過低或過高的溫度下進行充電也可能使電池壽命更快地退化。因此，這些參數(shù)是交織在一起的，并且當系統(tǒng)確定充電信號時可以考慮這些參數(shù)。[0090]充電參數(shù)可以通過用戶界面輸入。在其它實例中，系統(tǒng)可以參考存儲在存儲器中的預(yù)定義曲線。在另一個實例中，系統(tǒng)可以在電池表征系統(tǒng)中使用此類值，其中基線充電信號由MPC定義，所述基線充電信號可以在MPC系統(tǒng)中使用或者作為預(yù)設(shè)的充電波形，其可以被修改或者不被修改。在另一個實例中，基線充電信號可以用在圖1的充電系統(tǒng)中，其中沒有用戶界面，并且因此一些或所有充電參數(shù)是預(yù)設(shè)的。在又另一個實例中，充電參數(shù)用于生成基線充電信號，但是用于對電池進行充電的系統(tǒng)包括評估器，所述評估器接收T(k)、SOC(k)和來自阻抗分析器的輸出，但是不接收其它充電參數(shù)。在又另一個實例中，被部署來對裝置進行充電的系統(tǒng)可以允許用戶定制如充電速率和壽命終止等設(shè)置，使得所述系統(tǒng)將優(yōu)化充電信號以考慮用戶定義的設(shè)置。[0091]應(yīng)當認識到，系統(tǒng)可以對一些充電參數(shù)相對于其它參數(shù)進行優(yōu)先級排序。例如，系統(tǒng)可能不允許在高于指定溫度或低于指定溫度時進行任何充電，并且因此可能無法根據(jù)SOC軌跡(例如，以指定速率)充電而不超過最大溫度，或者可能直到電池溫度達到最小溫度才開始充電。在此類實例中，系統(tǒng)可以被定義為相對于充電速率對溫度進行優(yōu)先級排序，以不損壞電池。在另一個實例中，充電時間可能與最大充電速率不一致，并且因此系統(tǒng)不會生成超過系統(tǒng)能力的充電信號。[0092]充電參數(shù)可以進一步包括溫度值，所述溫度值包括最小溫度、最大溫度、溫度范圍或?qū)Τ潆娭小⒊潆婇_始時、充電結(jié)束時或其組合的電池的溫度約束的其它定義。在一些情況下，最低溫度可以是電池不應(yīng)當被充電的溫度或低于所述溫度的溫度。溫度范圍可以定義安全充電可以發(fā)生的溫度范圍。最高溫度可以定義充電不應(yīng)當發(fā)生的溫度。在一些實例中，系統(tǒng)可以隨時間調(diào)整充電波形，以將溫度維持在安全操作范圍內(nèi)和/或不超過上限，理解為充電使電池變暖。在一些實例中，系統(tǒng)可以定義充電波形，所述充電波形主要旨在在電池溫度不足以以其它方式進行充電時使電池變暖。[0093]充電參數(shù)可以進一步包括反映循環(huán)次數(shù)的目標壽命的定義，所述目標壽命定義了電池在其容量降低到某個設(shè)定水平之前可以完成多少次充電和放電循環(huán)。SOH值可以單獨使用或與外部信息結(jié)合使用，所述外部信息如當前充電循環(huán)次數(shù)、每個循環(huán)的程度(例如，任何循環(huán)的開始SOC到結(jié)束SOC,認識到在評估循環(huán)時也可考慮結(jié)束到開始SOC、開或關(guān)充電)。[0094]評估器116可以包括/執(zhí)行一個或多個成本函數(shù)(也稱為損失函數(shù))以產(chǎn)生一個或多個性能指數(shù)。性能指數(shù)提供了預(yù)測績效與任何預(yù)定義性能曲線或評估器的值之間的差異。例如，評估器可以針對充電速率曲線評估預(yù)測的SOC,以確定SOC如何針對充電速率曲線進行跟蹤。類似地，評估器可以針對溫度曲線評估預(yù)測溫度。[0095]在一個特定布置中，評估器運行成本函數(shù)來使兩個性能指標值J1和J2最小化，其的溫度曲線。[0099]評估器的輸出被饋送到優(yōu)化器110,所述優(yōu)化器產(chǎn)生充電電流波形的平均電流值。如圖2中的一個實例所描繪，充電電流波形是經(jīng)整形波形，并且平均電流值可以與來自經(jīng)整形波形的總充電電流能量相關(guān)。[0100]SOC和溫度是平均電流的函數(shù)；因此，兩個性能指標值J1和J2也取決于平均電流。在一個實例中，系統(tǒng)使用成本函數(shù)，所述成本函數(shù)是所有加權(quán)性能指標值的總和：[0101]成本函數(shù)J=Ws*J?(I)2+w*J?(I)2[0102]優(yōu)化器將尋找平均電流以使成本函數(shù)最小化。[0103]平均電流值(I)被饋送到信號構(gòu)造器，所述信號構(gòu)造器使用平均電流和來自阻抗分析器的頻率或頻譜生成控制信號以產(chǎn)生經(jīng)整形充電波形I(k)。[0104]如上所述，所述系統(tǒng)可以施加復(fù)合經(jīng)整形充電信號，其中充電部分包括經(jīng)整形前沿和主體部分以及加熱部分或靜止部分，加熱部分或靜止部分中的任一個或兩個可以包括正偏移，使得某種充電電流在加熱部分或充電部分期間被轉(zhuǎn)移。平均充電電流值可以轉(zhuǎn)化為復(fù)合充電信號的各個部分。[0105]在一個特定實例中，系統(tǒng)基于平均值以及充電信號的其它參數(shù)(如總時段和靜止時段)來設(shè)置信號的充電部分的峰值電流，其中靜止時段可以被理解為信號的充電部分的時間和信號的靜止部分的時間、占空比或其某種組合。如上所述，在確定充電部分的形狀時，系統(tǒng)可以訪問整體信號的時間參數(shù)，如信號的整體時段和靜止時段。利用此信息，系統(tǒng)可以確定信號(經(jīng)整形和主體)的充電部分的時間。[0106]在一個可能的實例中，系統(tǒng)使用電流極限(平均電流)來設(shè)置信號的主體部分的峰值電流，同時還考慮在經(jīng)整形前沿期間發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移。一般來說，充電波形可以具有經(jīng)整形前沿。在上文所討論的一個實例中，形狀是在與最低阻抗相關(guān)聯(lián)的頻率的頻率F(opt)下設(shè)置的。如果提供了頻譜，經(jīng)整形前沿可以是在與頻譜中最低阻抗相關(guān)聯(lián)的頻率下設(shè)置的。為了進行比較，如果系統(tǒng)為經(jīng)整形前沿選擇極高頻率的諧波，所述諧波將看起來幾乎與常規(guī)的方波一樣，并且系統(tǒng)確定占空比為50%(充電部分加上主體部分為50%,并且靜止部分為50%),其中電流極限設(shè)置為5A,則充電部分的峰值電流將為10A。然而，對于充電信號，所述系統(tǒng)將生成相對較低頻率的諧波作為經(jīng)整形前沿(不是方波的高頻尖銳前沿),因為此類充電能量在經(jīng)整形前沿期間以及在充電的主體部分期間被轉(zhuǎn)移。在50%占空比的相同實例中，如果平均電流被設(shè)置為5A,則經(jīng)整形前沿的上部部分和主體部分處的峰值電流將大于10A,因為某種電荷在充電部分的經(jīng)整形前沿期間轉(zhuǎn)移，而剩余的電荷在電荷的主體部分期間轉(zhuǎn)移。在此類實例中，系統(tǒng)認為經(jīng)整形前沿和主體兩者都在50%以內(nèi)，并且因此主體的峰值電流高于10A,因為與常規(guī)的方形脈沖相比，在經(jīng)整形前沿部分期間轉(zhuǎn)移的能量較少。因此，系統(tǒng)在確定峰值電流時，考慮了在信號的充電部分的經(jīng)整形部分和主體部分期間轉(zhuǎn)移的電荷。[0107]在許多情況下，峰值電流可能大于電池的設(shè)定最大電流。在一些情況下，系統(tǒng)可以確定比系統(tǒng)的硬件可能提供的電流更大的峰值電流。在此類情況下，系統(tǒng)可以生成靜止時段的正充電電流偏移，使得平均電流可以在信號的整個時段(充電部分和靜止部分)內(nèi)達通過延長充電信號部分輸送充電電流的時間，可以在一個信號的時段內(nèi)達到平均電流。在另一個實例中，系統(tǒng)可以維持相同的總時段，同時縮短靜止時段。[0108]在一些情況下，除了基于阻抗分析器提供的頻率來定義前沿之外，信號構(gòu)造器114還可以基于來自阻抗分析器的阻抗譜的頻率來構(gòu)造充電信號的主體部分。為了構(gòu)造由從阻抗分析器112識別的一個或多個頻率下的諧波構(gòu)成的充電信號，信號構(gòu)建器可以執(zhí)行來自阻抗分析器的頻域譜的逆變換。換句話說，來自阻抗譜的最佳頻率的頻域表示(或多個表示)可以被逆變換，以結(jié)合來自優(yōu)化器的平均電流值來定義充電信號，所述充電信號可以是充電電流波形，其中來自阻抗分析器的相應(yīng)諧波頻率至少形成充電信號的主體部分。信號構(gòu)造器生成信號或生成脈沖控制，信號或脈沖控制可以被提供給充電器118,以形成充電信[0109]圖6展示了根據(jù)充電器118的一個實例的電池充電電路拓撲結(jié)構(gòu)。圖中所展示的箭頭定義了系統(tǒng)的不同運行狀態(tài)期間的電流流動路徑。在此實例中，所述系統(tǒng)還被配置成驅(qū)示出處于向電池提供電流(充電)并向負載供電的配置中。應(yīng)當認識到，所述系統(tǒng)還可以被操作來從電池(放電或吸收)、到干線上的電容器的放電路徑汲取電流，并且在電源接通(連接到干線)的情況下給負載供電。進一步，所述系統(tǒng)可以在將電流從電池汲取到干線上的電容器的配置中操作，同時在電源關(guān)閉(未連接到干線)的情況下給負載供電。在一些版本中，可以通過快速導(dǎo)通或“發(fā)信號通知”較低的第二晶體管來啟動放電路徑。[0110]圖6是展示了用于對電池604進行充電的示例充電信號發(fā)生器布置的示意圖。充電信號發(fā)生器連接到MPC100的信號構(gòu)造器。MPC可以在一個或多個處理單元中實施，所述處處理器、其組合或其它處理布置，其通過上文所討論的布置產(chǎn)生用于從充電器生成充電信號的控制。如上所述，系統(tǒng)可以從電池測量單元616接收包括電池測量值的反饋，如在存在信號的情況下電池604的電池端子處的電流和/或電壓測量值。一般而言，充電器還可以包括電源618或者與電源可操作地耦接，所述電源可以是電壓源或電流源。在一個實施例中，電源618是直流(DC)電流或電壓源，但是也考慮了交流(AC)源。在各個替代性方案中，電源618可以包括提供單向電流的DC源、提供雙向電流的AC源或提供波紋電流(如具有DC偏置以充電器整形或以其它方式定義，以產(chǎn)生可控整形的充電信號，其也可以被控制來加熱或執(zhí)行其它操作。在一個實例中，信號構(gòu)造器可以向充電器提供一個或多個輸入，所述充電器向電路610輸入控制開關(guān)以生成脈沖，所述電路也可以被稱為濾波器，其在電池處產(chǎn)生經(jīng)整形[0111]在一些情況下，信號整形電路610可以改變來自電源618的能量，以生成基于電池604處的條件和基于本文所討論的MPC的操作整形的信號。如上所述，除了電壓和電流之外，電池測量單元還可以獲得其它電池屬性，如溫度，并且為MPC提供信息以確定電池604處的[0112]一般來說，信號構(gòu)造器控制開關(guān)612和614以在節(jié)點636處生成脈沖序列，所述脈沖序列由電路610轉(zhuǎn)換為充電信號形狀。類似地，在加熱功能期間，可以基于溫度來表征電池，以理解充電或放電信號對電池的阻抗效應(yīng)以及基于此控制的信號。在此處，可以類似地控制節(jié)點636,但是使得具有定義的阻抗屬性的電流通過電路610從電池流出和吸收。應(yīng)該認識到，加熱也可以涉及從電流流入和流出電池的轉(zhuǎn)變，其特征在于優(yōu)化加熱，最小化或消除鍍覆，并且在加熱序列期間使電池中的任何能量儲存最小化。回到充電操作，信號發(fā)生器608可以基于MPC的操作生成一個或多個控制信號，并且將這些控制信號提供給信號整形單定、選擇或以其它方式獲得的經(jīng)整形充電信號。充電信號整形電路610可以進一步從信號中過濾任何不想要的頻率屬性。在一些情況下，經(jīng)整形電荷信號可以是任何任意經(jīng)整形信號，使得無論是加熱、充電還是放電的信號都不是恒定的DC信號，并且不符合常規(guī)的重復(fù)充電信號，如重復(fù)方波或三角波充電信號。[0113]根據(jù)一個實施例，圖6的電路包括開關(guān)元件612、614,其可以被認為是電路610的一部分，以在節(jié)點636處生成初始的受控脈沖序列，所述脈沖序列然后被濾波器610轉(zhuǎn)換成經(jīng)整形信號，以產(chǎn)生施加到電池或來自電池的信號。開關(guān)元件也可以用于通過在節(jié)點636處類似地生成脈沖來從電池生成放電信號，而無需在干線620上存在充電電流。[0114]電路600包括第一開關(guān)元件(例如，晶體管612)和第二開關(guān)元件(例如，晶體管614),其中第一開關(guān)元件連接到電源干線，并且由此在充電期間連接到電源618,并且在放電期間耦接到干線上的電容器622,這是實施方案的一部分。電容器可以具有各種功能，包括放電信號調(diào)節(jié)。第一晶體管612可以接收輸入信號，如脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制信號630,以操作作為開關(guān)裝置或組件的第一晶體管612。一般而言，第一晶體管612可以是任何類型的放電部分期間或者更一般地在正常操作期間向負載吸收電流期間控制來自電池的電流[0115]圖7展示了替代性模型預(yù)測控制器架構(gòu)，其可以被認為是模型預(yù)測控制系到了圖7所示的架構(gòu)中的差異，其包括健康狀態(tài)模型712的取代物來代替上文參考圖1所討[0116]在當前時間步長k,圖7的系統(tǒng)中的控制和信號流可以被描述為一個循環(huán)：系統(tǒng)從控制器100處理接收到的信號并生成控制輸入命令I(lǐng)(k),其是當前時間步長k的電流；充電器718接受命令I(lǐng)(k),生成實際電流控制信號I(k)并將其作為充電電流發(fā)送給電池702。電規(guī)則生成器(SCLG),其可以是評估器的不同功能塊，基于預(yù)測陽極過電位和預(yù)測溫度產(chǎn)生[0125]優(yōu)化器最終僅實施未來控制序列的第一值，即I(k)作為當前時間步長k的控制輸入命令，并將其發(fā)送到信號構(gòu)造器714,所述信號構(gòu)造器單獨或與充電器718組合產(chǎn)生充電[0126]SOH預(yù)測器712將來自電池702的T(k)、V(k)和來自SCLG或更一般地來自評估器的經(jīng)調(diào)整的未來電流約束序列{I(k),I(k+1),…,iT(k+N-1)}作為其輸入，并且在某個預(yù)測范圍N測器712獲取先前的控制輸入I(k-1)并將其擴展為長度為N的當前序列{I(k-1),I(k-1),...,I(k-1)},基于此，SCLG然后生成并調(diào)整未來的當前約束序列。[0127]電池溫度預(yù)測器706將來自電池702的T(k)、V(k)和來自SCLG的經(jīng)調(diào)整的未來電流約束序列{I(k),I(k+1),…,i(k+N-1)}作為其輸入，并且在某個預(yù)測范圍N上計算未來T(k+N)。預(yù)測可以在單個時間步長中發(fā)生多次。為了使此過程初始化，SOH預(yù)測器712獲取先前的控制輸入I(k-1)并將其擴展為長度為N的當前序列{I(k-1),I(k-1),...,I(k-1)},基于此，SCLG然后生成并調(diào)整未來的當前約束序列。[0128]電池SOC估計器708通過應(yīng)用來自電池702的測得的T(k)、V(k)以及來自充電器718的當前控制輸入I(k)和先前控制輸入I(k-1)來估計當前時間步長k的SOC。簡化的擴展卡爾曼濾波器(EKF)可以用于電池SOC估計器708。[0129]更詳細地，健康狀態(tài)(SOH)預(yù)測器712可以是使用MPC將要充電、評估或以其它方式分析和/或管理的任何電池類型的數(shù)字模型或其它形式的模型。在一個實例中，SOH模型是理的電池模擬模型。所述模型接收V(k)和T(k)作為其輸入，這可以是在對電池進行充電時測得的電壓和溫度，所述電壓和溫度可以在電池處測得。在一些實施方案中，SOH模型可接收另外的信息，如I(k)、I(k-1)和/或充電電流約束或一些其它關(guān)于充電電流的測量或信息。所述模型還可以從SOC預(yù)測器708接收充電狀態(tài)(SOC(k))的測量值或確定值。[0130]電池溫度模型706也可以使用PyBaMM模型，所述模型可以與用于預(yù)測陽極過電位的模型相同或不同。在電池溫度的情況下，模型可以接收V(k)和T(k)作為其輸入，并且還可以接收I(k)。T(k)可以是電池溫度的測量值。溫度測量可以通過與電池端子或電池的某個其它部分可操作地耦接的傳感器來完成。在一些情況下，電池可以是某個系統(tǒng)(例如電池管理系統(tǒng))的一部分，以及從此類系統(tǒng)接收到的溫度值。雖然未示出，但是所述模型也可以接收環(huán)境溫度值。進一步，預(yù)測電流值I(k+1)、電流約束或一些其它關(guān)于充電電流的信息可以被饋送到SOH、SOC和/或電池溫度模型并被其使用。在一些實例中，所述模型還可以接收V(k)和I(k)而不是電池溫度T(k)的測量值作為其輸入，并且所述模型可以預(yù)測溫度T(k+1),而無需某種形式的電池溫度測量。[0131]盡管如此，模型706產(chǎn)生未來某個時間N的預(yù)測溫度T(k+N)。在一些可能的方案中，每個N可以表示0.32秒至3.2秒的時間。一旦被設(shè)置或調(diào)度，N可以被固定為控制循環(huán)參數(shù)，注意，在一些版本中，N在系統(tǒng)的電壓控制部分中被減小。預(yù)測范圍N的時間表確定配置成預(yù)測模型響應(yīng)的程度。更高的N意味著未來預(yù)測更遠，以及SCLG中更早的約束更新。因此，不同的N值可以給出不同的控制輸入策略。[0132]在一個實例中，SOH模型712被優(yōu)化以預(yù)測陽極過電位響應(yīng)。因此，SOH模型的輸出是陽極過電位值(AOP(k+1))或表示陽極過電位和其它因素的值。陽極過電位表示鋰鍍覆。鋰鍍覆是一個術(shù)語，指的是陽極上鋰的累積或鍍覆。鍍覆在陽極上的鋰不再可用于鋰離子充電和放電反應(yīng)，并且因此降低了電池容量，并且容量下降的速率取決于鋰鍍覆的速率。容量下降的速率可以從下文討論的陽極過電位預(yù)測中得到，如連續(xù)充電循環(huán)之間的陽極過電位的相對預(yù)測。在充電和放電期間，陽極上的鋰鍍覆進一步干擾了鋰向陽極的傳輸和從陽[0133]在復(fù)雜的實驗室或類似環(huán)境之外的電池充電環(huán)境中，不能直接實時測量陽極過電管根據(jù)模型的類型等可以考慮其它更少或另外的輸入。來自SOC模型708的預(yù)測陽極過電位(AOP(k+N))與SOC(k)和T(k+N)一起被饋送到評估器716。[0134]在一個實例中，SCLG可以被配置成將陽極過電位維持在大于0伏約束的某個值，并且類似地確保電池不超過溫度約束。評估器716,單獨地或與優(yōu)化器組合，可以包括計算機可執(zhí)行指令，或以其它方式被配置成執(zhí)行和管理圖8的方法，以解決陽極過電位和任何其它約束。陽極過電位和溫度的實例被描述為SCLG通過改變充電電流來管理的兩個可能的約束(試圖維持在0伏以上并且在某個溫度范圍或值之內(nèi)或之下);然而，SCLG,或更一般地說MPC,也可以單獨地或與陽極過電位和溫度如充電速率組合地考慮另外的約束或不同的約個模型，所述一個或多個模型考慮了各種充電相關(guān)的屬性，如充電電流(例如，I(k))、充電可能的充電相關(guān)的屬性，預(yù)測電池充電將如何影響預(yù)測的約束，并且然后由評估器對其進行操作以產(chǎn)生充電電流約束，所述充電電流約束由優(yōu)化器進行處理以產(chǎn)生命令，通過所述命令在電池處產(chǎn)生充電信號。然后，評估器處理任何給定約束的預(yù)測值或其它信息，以及其它可能的信息，以影響將維持相對于某個值、值的范圍等的預(yù)測約束的充電參數(shù)。[0135]返回到陽極過電位約束的實例，其表示電池單元的健康狀態(tài)(SOH),已經(jīng)確定0或小于0伏的陽極過電位可以加速鋰鍍覆，導(dǎo)致相對更快的容量下降。相反，為了減緩鋰鍍覆，并且減緩容量損失和衰減，MPC運行以調(diào)整充電電流，從而將陽極過電位維持到大于0伏的和0.05伏的范圍內(nèi)的某個值，以提供各種測量、預(yù)測等中的誤差容限。根據(jù)電池類型和其它[0136]在一種可能的布置中，MPC在一定時間段內(nèi)向電池產(chǎn)生受控的直流(DC)充電電流，直到MPC在充電循環(huán)結(jié)束時轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣妷撼潆娦问?。在受控電流階段，電池以充電電流I(k)充電，其中I(k)的值由MPC考慮評估器評估的約束來控制和確定，如本文所描述。在操作期間，可以在施加受控電流的情況下監(jiān)測電池的電壓。當所述電壓開始上升到某個閾值以上時，例如對于一些鋰離子電池類型為4.2伏，充電可以轉(zhuǎn)變到恒受到監(jiān)測，并且每當電壓升到閾值以上時，充電電流就會穩(wěn)定降低。充電程序的恒定電壓部分可能不考慮陽極過電位和溫度預(yù)測；因此，它可以是由評估器運行的簡單且獨立的例程，或者它可以由如比例積分微分控制器(PID控制器)等單獨組件來執(zhí)行。在一些布置中，在受控電流階段期間和/或代替恒定電壓階段，也監(jiān)測電壓。成并采用估計的SOC(k)、電池溫度T(k)、預(yù)測電池溫度T(k+N)、預(yù)測陽極過電位AOP(k+N)、端電壓V(k)和先前的控制電流I(k-1)作為輸入；并且MPC計算電流幅度I(k)作為當前時間步長k的控制信號。然后，例如由信號構(gòu)造器和/或充電器使用電流幅度來生成施加到電池的充電電流。在此實例中，MPC依賴于改變充電電流值來將陽極過電位和電池溫度控制在它們相應(yīng)的約束內(nèi)。[0138]MPC還可以接收其它約束或嘗試管理其它約束，所述約束可以被認為是軟約束。硬約束是MPC不違反或試圖不違反的約束，而軟約束是MPC試圖實現(xiàn)但為了不違反硬約束而將違反的約束。在采用硬約束和軟約束兩者的系統(tǒng)中，MPC可以被配置成不違反硬約束而支持3C等)。在基本水平上，較高的充電速率可能允許電池更快地充電，并因此相對更快地恢復(fù)使用或SOC更快地增加。較高的充電速率雖然是期望的，但也可能伴隨著較高的溫度增加速率，并且也可能與陽極過電位相關(guān)。在此類系統(tǒng)中，MPC將管理陽極過電位和溫度的硬約束，同時還試圖實現(xiàn)充電速率。因此，在此類系統(tǒng)中，如果在設(shè)定為軟約束的相對較高的充電速率下不能滿足硬約束，則MPC將違反軟約束，例如，在此實例中，將充電速率降低到軟約束極限以下，以不違反陽極過電位和/或溫度的硬約束。所述系統(tǒng)還生成充電約束，如電流約束，作為其它約束的函數(shù)，然后對其進行優(yōu)化以產(chǎn)生最終的充電信號。[0139]在圖7的實施例中，SCLG分析電池溫度和陽極過電位，以確保最佳和安全的充電操作。在所展示的實例中，所述系統(tǒng)不直接測量陽極過電位。所述系統(tǒng)也不需要直接測量電池溫度，所述電池溫度可以類似地基于電壓和電流的測量以及在沒有直接溫度測量的情況下用電池溫度預(yù)測器來預(yù)測。無論任一個約束是可測量的，系統(tǒng)仍然能夠考慮這些屬性，以生成在它們相應(yīng)的約束極限內(nèi)管理任一個或兩個約束的最佳充電信號。因此，MPC作為某種約束傳遞機制，將電池溫度和陽極過電位約束轉(zhuǎn)移到實際的電流信號約束中。[0140]如上文所引入的，并且在一個可能的實施例中，SCLG可以使用用于SOH的PyBaMM電池單元模型(例如，以預(yù)測陽極過電位)和預(yù)測電池溫度。所述模型還可以預(yù)測電池電壓，并在一個約束內(nèi)對其進行管理，所述約束可以以充電的恒定電壓部分的形式，在接近充電結(jié)束時單獨使用或與其它約束組合使用。MPC,如通過在評估器處采用的SCLG,也可以處理電池電壓(V(k))并在約束內(nèi)管理它。PyBaMM模型是物理電池動力學(xué)的基于Python的數(shù)值近似，用于在期望的預(yù)測范圍N上預(yù)測電池單元響應(yīng)(例如，電壓、溫度和陽極過電位)。具體地，通過應(yīng)用先前的電流輸入I(k-1)作為接下來N個時間步長的未來電流輸入(I(k-1)=I(k)=I(k+1)=...=I(k+N-1))以及本文所討論的值，PyBaMM模型計算未來時間步長k+N的對應(yīng)電壓、溫度和陽極過電位響應(yīng)。SCLG可以采用數(shù)值搜索技術(shù)，其實例在下文相對于圖8進行討論，并且所述技術(shù)被設(shè)計成有效地搜索和找出合適的未來電流輸入約束，其中那些電位。[0141]圖8示出了生成充電信號電流幅值的方法800,所述方法可以包括數(shù)值搜索技術(shù)，所述方法可以在圖7的MPC的SCLG部分中實施。在圖8中，*意指變量*的上限約束或閾值，并且虛線指示信號流在初始化時可能僅出現(xiàn)一次，并且所有下標表示時間步長。所述方法首先涉及使用各種電池參數(shù)預(yù)測各種電池響應(yīng)(操作810)。例如，SCLG將反饋信號(V(k),T(k))應(yīng)用于相應(yīng)的模型，如SOH、SOC和/或電池溫度模型(或模型),并且預(yù)測時間步長k+N(例如，T(k+N)和AOP(k+N))處的電池單元響應(yīng)，在一些布置中，所述反饋信號還可以包括SOC(k)和先前的充電電流值I(k-1)。如上所述，也可以預(yù)測其它響應(yīng)，如V(k+N)。[0142]然后，所述方法開始評估各種預(yù)測約束響應(yīng)相對于它們相應(yīng)的約束(操作820),并且在相應(yīng)的約束未被滿足時改變一些參數(shù)。當不滿足某個約束時，在以某種方式改變參數(shù)后，MPC重新評估不滿足其約束的預(yù)測約束，所述方式旨在將預(yù)測約束向允許其滿足其約束值的方向移動。在一些情況下，SCLG降低I(k+N)并重新評估，并且然后命令充電電流為滿足各種約束的任何值。[0143]在一個可能的實例中，MPC首先評估預(yù)測電壓是否將超過閾值電壓約束(操作830)。在此處，如果V(k+N)超過電壓閾值，系統(tǒng)可以減小預(yù)測范圍N,并且然后重新評估。在充電的受控電流階段期間，可以減小預(yù)測范圍，其中電壓在恒定充電電流下在未來范圍N上保持單調(diào)增加。當V(k+N)超過閾值時，將應(yīng)用被設(shè)置為原始N的一半的更新的N’,以重復(fù)電圍N’將被重復(fù)應(yīng)用于緊接在電壓預(yù)測之后的隨后的電流約束確定過程。電壓評估可以間歇充電系統(tǒng)中，MPC可以用于管理某個下限(例如，在充電開始時或在0%SOC時)與某個上限之間的充電。在上限處，充電系統(tǒng)可以采用類似于在電池端子處維持恒定電壓的充電方案，這可以涉及在接近充電結(jié)束時穩(wěn)定地減小充電電流，以將電壓維持在某個閾值或低于某個閾值。在此類情況下，觸發(fā)充電方案變化的上限可以基于SOC,可以基于測得的端電壓達到[0144]在操作840和850中，MPC評估預(yù)測溫度T(k+N)和預(yù)測陽極過電位(AOP(k+N))。作為初始問題，如果T(k+N)和AOP(k+N)都在它們相且SCLG將充電電流約束維持為正在初始化的約束或在前一時間步k-1的約束。優(yōu)化器710采用電流約束并生成電流控制命令I(lǐng)(k)。[0145]具體關(guān)于溫度，在操作830中，如果T(k+N)違反其約束(例如，預(yù)測溫度超過溫度閾值),SCLG將降低充電電流，并且然后重新評估降低充電電流是否使預(yù)測溫度滿足約束極限。一般而言，降低充電電流將用于降低電池溫度增加的速率，并且因此降低預(yù)測的T(k+N)。在具有電壓閾值約束的MPC(SCLG)中，將認識到降低電流不會使電池端電壓增加，因此降低充電電流以滿足溫度約束不會使系統(tǒng)違反電壓約束。I(k+1)=…=T(k+N-1))。二分法是在一些邊界內(nèi)搜索目標點的迭代動作。在一個可能的實例中，每一次迭代涉及在從前一次迭代更新的邊界內(nèi)找到中點。因此，中點和兩個邊界在搜索期間不斷更新，直到中點接觸或足夠接近目標。在此處，在預(yù)測溫度(或陽極過電位)違反它們的約束的情況下，二分法涉及找到小于它的電流，并且滿足溫度約束(或陽極過電位約束，下文更詳細地討論)。二分技術(shù)開始于將電流約束的上限設(shè)置或以其它方式認為是先前的電流值，即I(k-1),并且將下限設(shè)置為0。在此類情況下，更新的電流將總是小于先前的電流值。在一個實例中，二分迭代的第一個中點在1/2*I(k-1)處。接下來，此中點將被用作未來電流，以測試預(yù)測溫度(或后續(xù)操作中的陽極過電位)是否會違反其約束。如有必要，二分法的第二次迭代將根據(jù)新預(yù)測的進展情況開始：[0147]●(1).如果1/2*I(k-1)太小，即T(k+N)或AOP(k+N)是安全的，則電流約束的新的上限將保持不變，即它是I(k-1)的值，并且下限將由之前的中點1/2*I(k-1)更新，并且經(jīng)更新的中點將被計算為1/2*(1/2*I(k-1)+I(k-1))=3/4*I(k-1);[0148]●(2).如果1/2*I(k-1)太大，即T(k+N)或AOP(k+N)現(xiàn)在違反了約束，則新的下限保持不變，而上限需要更新為先前的中點1/2*I(k-1)。那么新的中點自然會是1/4*I(k-1)。如果并且當預(yù)測溫度不違反其約束時，則SCLG繼續(xù)檢查電壓過電位是否滿足其約束。在各種可能的替代方案中，SCLG可以評估溫度之前的電壓過電位和溫度之前的過電位。[0149]關(guān)于陽極過電位，在操作850,SCLG確定預(yù)測陽極過電位AOP(k+N)是否違反其約束。當I(k)=I(k+1)=…=I(k+N-1))被調(diào)整成使得預(yù)測溫度滿足其約束時，經(jīng)調(diào)整的I(k)=I(k+1)=…=I(k+N-1))值用于評估A0P(k+1)是否滿足其約束。如果陽極過電位滿足其約束(例如，>0),則SCLG將使用之前操作的充電電流值。如果陽極過電位不滿足其約束(例如，<0),則SCLG迭代地減小未來電流約束，并且重新評估預(yù)測陽極過電位，直到找到滿足陽極過電位約束的充電電流約束。應(yīng)當注意的是，無論I(k)=I(k+1)=…=I(k+N-1))在前面的操作中是否已經(jīng)被減小，減小I(k)=I(k+1)=…=I(k+N-1))都不會使預(yù)測溫度違低陽極過電位不會使陽極過電位違反其約束。像調(diào)整充電電流約束以滿足溫度約束一樣，SCLG也可以使用二分技術(shù)并迭代到不會違反陽極過電位約束的充電電流約束。如果并且當預(yù)測陽極過電位滿足其約束時，經(jīng)調(diào)整的電流約束被設(shè)置為電流約束I(k)并被提供給優(yōu)化[0150]優(yōu)化器使用充電電流約束，結(jié)合SOC(誤差)來產(chǎn)生充電電流幅度，所述幅度通過信號構(gòu)造器和/或充電器變成充電電流。[0151]在圖8所描繪的SCLG的操作中，應(yīng)當認識到，充電電流約束更新不一定在充電期間的每個時間步長或評估范圍N處都變化。例如，當預(yù)測T(k+N)和AOP(k+N)不違反它們的硬約束時，SCLG僅保持先前的電流輸入約束，并在實際充電中將其在接下來的N個時間步長內(nèi)應(yīng)者允許較低成本的處理器在相對較長的時間范圍內(nèi)更慢地執(zhí)行各種技術(shù)。然而，當SCLG在某個時間步長k更新電流輸入約束時，SCLG將被激活的下一個時間步長不一定是相同的k+N。例如，系統(tǒng)可以被配置成在時間步長k+P(P<N)觸發(fā)MPC,以給MPC留下足夠的魯棒性。控制參數(shù)P被稱為反步數(shù)。[0152]圖9A和9B展示了根據(jù)圖8的方法的MPC的操作。所描繪的MPC充電操作僅說明了基于預(yù)測陽極過電位的變化。在上圖(圖9A)中，示出了30T鋰離子電池在1600秒時段內(nèi)的快速充電。在所展示的實例中，初始充電速率設(shè)定為3C速率。這類似地在以與電池單元的3C相關(guān)聯(lián)的充電電流開始充電時設(shè)置I(k)或初始化I(k)。充電被認為是“快速的”,因為它以約3C充電速率發(fā)生，并且因此充電電流超過電池的指定電流，所述電流通常指定為0.5C或1C,并且因此充電僅發(fā)生在1600秒的時段內(nèi)，而以1C的速率充電通常會發(fā)生在1小時的長得多的時段內(nèi)，或者以0.5C的速率充電發(fā)生在2小時的時段內(nèi)。在一些情況下，快速充電被認為高于0.5C或1C,盡管其它慣例也是可能的。在這些實例中的任一實例中，實現(xiàn)各種“C”速率的充電電流取決于電池類型和其它因素。[0153]在圖9A中，可以看出，充電電流I(k)在前800秒內(nèi)為9安培。在800秒時，電流控制/充電電流從9安培的較高充電電流值逐步下降。在前800秒期間，充電在穩(wěn)定的9安培下發(fā)生充電開始時在