基于表征蓄电池相应状态的状态值监视蓄电池状态的方法

摘要

基于表征蓄电池相应状态的状态值监视蓄电池状态的方法。本发明涉及一种基于表征蓄电池的相应状态的状态值来监视蓄电池、尤其是锂离子蓄电池的状态的方法，其特征在于，在至少一个时间段期间检测由蓄电池输出的电能和由蓄电池接受的电能并且检测蓄电池的瞬时充电状态或瞬时空载电压，其中对所检测的由蓄电池输出的电能、所检测的由蓄电池接受的电能和相应检测到的蓄电池瞬时充电状态或相应检测到的蓄电池瞬时空载电压进行评估以产生状态值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于表征蓄电池的相应状态的状态值来监视蓄电池状态的方法。

背景技术

蓄电池在不同的技术领域中被采用。已知的例如是蓄电池在电驱动汽车、尤其是电动汽车和混合动力汽车中的移动采用，以便利用蓄电池来为汽车的电驱动装置供给电能。作为蓄电池常常采用锂离子蓄电池。

常规的蓄电池可以通过两个或者更多个蓄电池子单元（所谓的“Sub-Unit（子单元）”）来形成，这些蓄电池子单元可以分别通过两个或者更多个彼此接线的蓄电池模块的联接来形成，而所述蓄电池模块又可以分别具有两个或者更多个彼此接线的蓄电池单池。在本发明范围内，可以将术语“蓄电池”理解为对应地常规构建的蓄电池、蓄电池子单元、蓄电池模块或者蓄电池单池。

蓄电池的容量和性能通过蓄电池的损害并且随着蓄电池的每次充电放电循环而减小，而且一直减小，直至蓄电池由于性能和容量匮乏而必须被更换。蓄电池的降低的容量和性能与对应构造的汽车的活动范围的减小并且与随着这种汽车的运行而带来的排放的提高相关联。因此重要的是尽可能精确地监视蓄电池的状态、尤其是老化状态。尤其是，蓄电池状态的知识对于电驱动汽车的最优运行是必需的并且在对应构造的汽车运行时需要所述蓄电池状态的知识来遵守对车辆诊断系统（所谓的“On-Board-Diagnose（车载诊断）”；OBD）的法律要求。

老化的蓄电池不再能够将存储在其中的电能以崭新的蓄电池所能够的百分比输出。此外，老化的蓄电池仅能以如下的百分比存储输送给其的电能，该百分比小于崭新的蓄电池在其被输送相同电能时所能存储的百分比。

已知，能够基于表征蓄电池的作用能力的健康状态（所谓的“State of Health（健康状态）”；SOH）来监视蓄电池的状态。为了确定蓄电池的SOH，例如可以计算蓄电池的内电阻，该内电阻在特性曲线族中被评估，所述特性曲线族作为附加的输入参量包含蓄电池的瞬时充电状态（所谓的“State of Charge（充电状态）”；SOC）和瞬时温度。对蓄电池的SOH的相应确定例如在公开文件WO 2007/004817A1中找出。对于对蓄电池状态的该常规类型的确定来说基础的是，假设：蓄电池的状态仅能通过蓄电池的提高的内电阻来描述并且所有电驱动汽车中的蓄电池的状态都采取相似的变化曲线。因此在该状态确定时仅仅考虑增大蓄电池的内电阻的效应。

此外从公开文件FR 2 955 670 A1中已知一种用于估计蓄电池的效率的方法，但是其中该方法不能应用在对应构造的、电驱动汽车的行驶运行中，从而这样的方法也不能满足对车辆诊断系统的法律要求。

发明内容

本发明的主题是一种基于表征蓄电池的相应状态的状态值来监视蓄电池、尤其是锂离子蓄电池的状态的方法，其特征在于，在至少一个时间段期间检测由蓄电池输出的电能和由蓄电池接受的电能并且检测蓄电池的瞬时充电状态或瞬时空载电压，其中对所检测的由蓄电池输出的电能、所检测的由蓄电池接受的电能和相应检测到的蓄电池瞬时充电状态或相应检测到的蓄电池瞬时空载电压进行评估以产生状态值。

因为为了产生状态值对检测到的由蓄电池输出的电能、检测到的由蓄电池接受的电能和分别检测到的蓄电池瞬时充电状态或分别检测到的蓄电池瞬时空载电压进行评估，因此在产生状态值时可以考虑例如在复的动态阻抗中表现出来的电化学和/或电效应，这在对蓄电池的SOH的常规确定的情况下是不可能的。此外可以通过本发明方法检测状态改变的效应，所述状态改变的效应仅在动态负载下出现，但是不再蓄电池的提高的内阻中体现。本发明方法因此也可以满足更严格的、要求考虑相应效应的法律要求。

利用本发明方法因此非常精确地监视蓄电池的状态，这例如使得能够更精确地计算相应运行的、能电驱动的汽车的活动范围以及更高效地计算相应运行的混合动力汽车的运行策略。

优选地，为了执行本发明方法不需要附加的设备，而是根据相应的编程动用已经在汽车侧存在的装置。

为了检测由蓄电池输出的或接受的电能，优选地借助于电流传感器检测从蓄电池流出或流入到蓄电池的电流并且作为与由蓄电池产生的、瞬时检测到的电压的乘积随着时间进行积分。

根据一个有利的构型，通过所接受电能的数值对应于所输出电能的数值的时刻来定义所述时间段的结束，其中在所述时间段结束之后，在该时间段开始时检测到的蓄电池瞬时充电状态或检测到的蓄电池瞬时空载电压与在该时间段结束时检测到的蓄电池瞬时充电状态或检测到的蓄电池瞬时空载电压之差被除以检测到的由蓄电池接受的电能数值与检测到的由蓄电池输出的电能数值之和。为此，尤其是在该时间段开始时存储检测到的蓄电池瞬时充电状态或检测到的蓄电池瞬时空载电压，以便提供用于在该时间段之后的求差。在相应运行的汽车运行中，经历了蓄电池的许多不同的充电状态，因为蓄电池不仅输出电荷，而且例如通过再生或外部充电也被充电。由蓄电池接受的电能的积分和由蓄电池输出的电能的积分之和在此在特定时刻达到零值，而且当由蓄电池接受的电能数值对应于由蓄电池输出的电能数值时达到零值。但是通过在这里由老化的蓄电池产生的损耗，蓄电池在该时刻不再处于与在所执行的积分开始时的蓄电池充电状态一致的充电状态。例如，蓄电池可以在积分开始时具有60%的所计算的充电状态。在积分结束时，蓄电池例如可以具有50%的充电状态。当蓄电池充电状态的改变被除以检测到的由蓄电池所接受的电能数值与检测到的由蓄电池输出的电能数值之和时，因此可以获得针对蓄电池状态的特征性状态值。

根据一个可替换的有利的构型，通过在所述时间段开始之后检测到的蓄电池瞬时充电状态或在所述时间段开始之后检测到的蓄电池瞬时空载电压对应于在该时间段开始时检测到的蓄电池瞬时充电状态或检测到的蓄电池空载电压的时刻来定义所述时间段的结束，其中在所述时间段结束之后，检测到的由蓄电池接受的电能数值与检测到的由蓄电池输出的电能数值之差被除以检测到的由蓄电池接受的电能数值与检测到的由蓄电池输出的电能数值之和。为此尤其是存储在该时间段开始时检测到的蓄电池瞬时充电状态或检测到的蓄电池瞬时空载电压，以便提供用于与蓄电池的瞬时检测到的充电状态进行比较。根据该构型，在积分开始之后就等待，直至检测到的蓄电池瞬时充电状态再次达到在该时间段开始时检测到的和存储的蓄电池充电状态。由于蓄电池的最终效率的效应，于是由蓄电池所接受的电能数值不对应于由蓄电池所输出的电能数值。当检测到的由蓄电池所接受的电能数值与检测到的由蓄电池输出的电能数值之差被除以检测到的由蓄电池接受的电能数值与检测到的由蓄电池输出的电能数值之和时，可以获得针对蓄电池状态的特征性状态值。

根据另一有利的构型，相应检测到的瞬时充电状态或相应检测到的瞬时空载电压被与能预先给定的充电状态值或空载电压值比较，其中通过检测到的蓄电池瞬时充电状态或检测到的蓄电池瞬时空载电压超过或低于能预先给定的充电状态值或空载电压值的时刻来定义所述时间段的开始。如果相应检测到的瞬时充电状态或相应检测到的瞬时空载电压超过或低于能预先给定的充电状态值或空载电压值，则可以从中推断出老化了特定程度的蓄电池的存在，该蓄电池例如应当被更换。能预先给定的充电状态值或空载电压值的大小可以通过模拟或实验方式来确定。

另一有利的构型规定，每个时间段的开始通过能预先给定的开始时刻来定义，其中直接彼此相继的开始时刻之间的时间间隔相同。这使得能够持续地和不取决于其他因素地监视蓄电池的状态。

另外看作为有利的是，对由蓄电池输出的电能、由蓄电池接受的电能和蓄电池的瞬时充电状态或蓄电池的瞬时空载电压的检测在至少两个相互时间上部分重叠的时间段中进行，其中在时间上紧随每个时间段地评估检测到的由蓄电池输出的电能、检测到的由蓄电池接受的电能和分别检测到的蓄电池瞬时充电状态或分别检测到的蓄电池瞬时空载电压。由此提高了状态值的密度，这使得可以精确地和可靠地监视蓄电池的状态。

此外本发明的主题是一种具有至少一个蓄电池和用于监视蓄电池状态的电子装置的蓄电池系统，其中所述电子装置被设立用于检测由蓄电池输出的电能、由蓄电池接受的电能和蓄电池的瞬时充电状态，其特征在于，所述电子装置被设立用于执行根据上述构型之一或者这些构型的任意组合的方法。因此上述优点是有联系的。

附图说明

下面参照附图根据优选实施例示范性地阐述本发明，其中下面描述的特征可以分别独立地以及以彼此间不同组合地展现本发明的方面。其中

图1示出本发明方法的示例性流程的示意图。

具体实施方式

图1示出本发明方法的示例性流程的示意图。在步骤1中，检测流入蓄电池或从蓄电池流出的电流和由蓄电池产生的电压，以及通过所检测的电流和所检测的电压的乘积在一时间段内随着时间的相应积分来开始检测由蓄电池接受的电能或由蓄电池输出的电能。在该时间段或该积分开始时，此外检测和存储蓄电池的充电状态。在步骤2中检测，由蓄电池输出的电能数值在何时对应于由蓄电池接受的电能数值。如果情况是这样的，则该时间段结束或积分结束并且从中得出的电能数值在步骤3中彼此相加。此外，在该时间段结束时重新检测蓄电池的瞬时充电状态。最后在步骤3中从如下的商中确定当前状态值，所述商由在该时间段开始时检测到的蓄电池充电状态与在该时间段结束时检测到的蓄电池充电状态之差和检测到的电能数值之和构成。

根据可替换的实施方式，在步骤2中检测蓄电池的瞬时检测到的充电状态在何时对应于在该时间段开始时的充电状态。如果情况是这样的，则该时间段结束或积分结束并且从中得出的电能数值在步骤3中彼此相加。最后在步骤3中从如下的商中确定当前状态值，所述商由蓄电池接受的电能数值与蓄电池输出的电能数值之差和检测到的电能数值之和构成。