[发明专利]利用健康信息状态优化系统性能

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法和装置，其用于确定系统中使用的各个部件的健康信息状态，及利用所述健康信息状态实时地优化系统性能。

背景技术

系统是一组相互作用和/或相互依赖的部件，所述部件作为一个整体起作用。给定系统的各个部件中的每一个会随着时间以不同的相对速率退化(degrade)。此外，在系统的整体功能内，由于一些部件往往比其他部件发挥更重要的作用，因此，相比该相同系统的其他部件的退化，该给定部件的退化可特别地影响系统性能。例如，某个车辆传感器可影响测量精度，而不会引起整体车辆性能的较大退化，然而退化的电池可严重地降低车辆在特定操作模式下的启动或功能。

可使用各种随车携带的诊断方案来测量特定部件相对于校准阈值（calibrated threshold）的性能。例如，通常测量电池输出电压，并将该值与校准的高/低电压阈值进行比较。当该部件参考这种阈值不再合适地发挥作用时，操作员会了解给定的部件需要修理。当最终维修部件后，系统机能通常得到提高。然而，立即维修并不总是方便或可取的选项。

发明内容

这里公开了一种方法，其估算系统内的部件健康（health），并响应于估算的健康和下文所述的其他信息，动态地（即实时地）控制系统的功能或运行。上述类型的基于活性阈值的维护方法对于一些使用者不太理想，尤其是在退化部件的诊断和其接下来的维修之间的中间时段内。本方法以不同方式运行，其方式为评价系统内每个部件的当前健康状态，以及及时预测系统内每个部件可能老化或最终退化的特定方式。进而系统被动态地控制，以延长该系统的剩余使用寿命。

控制器与系统的各种部件连通，直接或通过通讯总线与每个部件的相应的电子控制单元（ECU）相连通。控制器根据组成系统的各种部件的健康状态（SOH）估计系统的功能状态（SOF）（即性能的当前水平）。部件各自的SOH对系统SOF的影响可以是协同的（synergistic），即，即使当各个部件的SOH维持大于零时，系统SOF可以为零。系统SOF由此被估算或实时预测，并记录在控制器的存储器中，用来（如这里所述地）控制系统。

特别地，一种用于控制具有多个部件的系统的方法包括：经由控制器针对每个部件确定SOH，并利用每个部件的SOH确定系统作为整体的SOF。该方法进一步包括利用系统的SOF估算系统的剩余使用寿命，利用成本模型来选择系统控制策略，该控制策略在产生阈值SOF和部件的阈值剩余使用寿命的同时使系统的运行成本最小化，以及经由控制器执行所选择的控制策略。

另一个用于控制系统的方法包括使用传感器阵列来测量并记录一组针对每一个部件的当前性能值，并接下来经由控制器通过利用SOH模型处理记录的当前性能值计算每个部件的SOH。该方法还包括利用SOF模型（其模拟系统的SOF）根据作为部件的相应SOH确定系统的SOF，并利用老化模型估算系统的剩余使用寿命。另外，方法还可包括通过部件和/或系统成本模型处理一组可能的系统控制策略，从而估算分别替代地执行每一个控制策略的成本，并选择相对于其他可能的策略具有最优成本的系统控制策略（其满足性能和剩余使用寿命阈值）。进而，经由控制器执行成本优化的系统控制策略，从而延长该系统的剩余使用寿命。

此处还描述了一种具有第一部件、第二部件和控制器的系统。控制器针对每个部件确定SOH，还利用每个部件的SOH确定系统的SOH。控制器进而利用系统的SOF估算系统的剩余使用寿命，通过成本模型处理一组控制策略，并从所述一组可能的系统控制策略中选择系统控制策略，其在产生阈值SOF和部件的阈值剩余使用寿命的同时使系统的成本最小化。控制器动态地执行所选择的控制策略，进而实时地优化系统的性能。

从下文中结合附图对实现本发明的较佳模式的详细描述，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势是明显的。

附图说明

图1是具有多个部件的示例系统的示意图，所述多个部件中的每一个可以被如这里所述地评价，以优化系统的控制。

图1A是车辆形式的替换性示例系统的示意图。

图2是用于诊断图1中所示的示例系统的运行的三轴时距图。

图3是图1中的系统相对于一组示例性的系统约束的最优运行点的示例性示意图。

图4是由于改变系统约束引起的图3中的最优运行点的转移的示例性示意图。

图5是描述了一种方法的实施例的流程图，所述方法用于利用健康信息状态实时地优化图1中所示的系统的性能。

具体实施方式