專利名稱：用于估計(jì)可再充電電池的至少一個(gè)電池單元的效率的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于借助于電池或至少電池單元的模型、尤其是數(shù)學(xué)模型在可選擇的運(yùn)行點(diǎn)估計(jì)可再充電電池的至少一個(gè)電池單元的充電狀態(tài)和電池單元的至少一個(gè)描述該電池單元的老化狀態(tài)的參量，其中首先估計(jì)充電狀態(tài)。本發(fā)明此外涉及用于利用電池單元和電池或至少電池單元的在裝置的計(jì)算設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的模型、尤其是數(shù)學(xué)模型在可選擇的運(yùn)行點(diǎn)估計(jì)可再充電電池的至少一個(gè)電池單元的充電狀態(tài)和電池單元的至少一個(gè)描述該電池單元的老化狀態(tài)的參量，其中第一狀態(tài)估計(jì)器借助 于模型首先估計(jì)充電狀態(tài)。
背景技術(shù)：
為了減少機(jī)動(dòng)車輛的(本地)排放，目前開發(fā)增強(qiáng)的混合動(dòng)力傳動(dòng)方案或純電傳動(dòng)方案。這種傳動(dòng)方案的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的電機(jī)運(yùn)行以諸如車輛中的可再充電電池的電能量存儲(chǔ)器為前提。鋰離子電池由于其與其他電池系統(tǒng)相比高的能量密度而被偏愛(ài)用于電能的移動(dòng)和固定存儲(chǔ)器、也即電能量存儲(chǔ)器。為了盡可能完全地使用所安裝的存儲(chǔ)器功率和存儲(chǔ)器容量，借助于數(shù)學(xué)模型在確定的負(fù)載分布、也即相應(yīng)的充電和放電電流下預(yù)測(cè)電池或其電池單元的輸入/輸出特性。這典型地利用所謂的狀態(tài)估計(jì)器實(shí)現(xiàn)，所述狀態(tài)估計(jì)器比較所測(cè)量的和仿真的參量并且從中例如計(jì)算當(dāng)前的充電狀態(tài)(SOC =State ofCharge (充電狀態(tài)))。但是在該行動(dòng)情況下，涉及存儲(chǔ)器的功率和容量的退化效應(yīng)保持不被考慮。由EP 01 231 476 A3已知用于借助于電池或至少其電池單元的模型在可選擇的運(yùn)行點(diǎn)估計(jì)可再充電電池的電池單元的充電狀態(tài)和電池單元的至少一個(gè)描述該電池單元的老化狀態(tài)的參量的開頭所述的方法和相應(yīng)的裝置，其中首先估計(jì)充電狀態(tài)。在該方法中，除了當(dāng)前的充電狀態(tài)(SOC)之外，也估計(jì)另一參量，所述另一參量描述當(dāng)前的效率或當(dāng)前的老化狀態(tài)(SOH :State of Health (健康狀態(tài)))。

發(fā)明內(nèi)容
具有在權(quán)利要求1中所述的特征的本發(fā)明方法提供以下優(yōu)點(diǎn)，對(duì)描述電池單元的老化狀態(tài)的參量的估計(jì)是對(duì)所述參量的即刻的(瞬時(shí)的)和與負(fù)載情況無(wú)關(guān)的確定。根據(jù)本發(fā)明為此規(guī)定，描述老化狀態(tài)的參量是電池單元的當(dāng)前的充電容量Cakt，其從電池單元在運(yùn)行點(diǎn)的負(fù)載電流Ib和電池單元的先前所估計(jì)的充電狀態(tài)(SOC =State ofcharge)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的倒數(shù)中被估計(jì)。這樣的方案使得能夠直接從狀態(tài)估計(jì)器的所估計(jì)的狀態(tài)參量中確定電能量存儲(chǔ)器、尤其是蓄電池的與新?tīng)顟B(tài)有關(guān)的剩余容量和功率負(fù)荷量。從而可以在每個(gè)時(shí)刻基于表征參數(shù)確定存儲(chǔ)器的當(dāng)前的老化狀態(tài)(SOH :Stage of Health)。在已知的初始容量Ctl時(shí)，從而僅僅兩個(gè)以時(shí)間區(qū)間At相繼的時(shí)間步k和k+Ι就足夠用于借助于差商dsm: Uh +:...1socfA +.η-soraiVA來(lái)確定先前所估計(jì)的充電狀態(tài)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
優(yōu)選地在此規(guī)定，當(dāng)前的充電容量CaM根據(jù)方程式
權(quán)利要求
1.用于借助于電池(14)或者至少電池單元(12)的模型(22)、尤其是數(shù)學(xué)模型在可選擇的運(yùn)行點(diǎn)來(lái)估計(jì)可再充電電池(14)的至少一個(gè)電池單元(12)的充電狀態(tài)(SOC)和電池單元的至少一個(gè)描述該電池單元的老化狀態(tài)(SOH)的參量(Cakb的方法，其中首先估計(jì)充電狀態(tài)(S0C)，其特征在于，描述老化狀態(tài)(SOH)的參量是電池單元(12)的當(dāng)前的充電容量(Cakt),所述當(dāng)前的充電容量從電池單元在運(yùn)行點(diǎn)的負(fù)載電流(Ib)和電池單元(12)的先前所估計(jì)的充電狀態(tài)(SOC)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的倒數(shù)中來(lái)估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電池單元是電池單格。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，描述老化狀態(tài)的另一參量(Cakb R1.DC.B成)是電池單元的當(dāng)前的內(nèi)阻(Ruuakt),其從所確定的過(guò)電勢(shì)(Uqv)和電池單元(12)在運(yùn)行點(diǎn)的負(fù)載電流(Ib)中來(lái)估計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，電池單元(12)的過(guò)電勢(shì)(Uw)從電池單元(12)在運(yùn)行點(diǎn)的負(fù)載電流(IB)、所確定的溫度(T)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)和電池單元(12)的描述熱量傳輸?shù)暮瘮?shù)(f (T))中來(lái)估計(jì)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，描述電池單元(12)在運(yùn)行點(diǎn)的充電狀態(tài)(SOCb)的參量從電池單元(12)的與老化狀態(tài)有關(guān)的靜電勢(shì)(Utl)和與負(fù)載有關(guān)的過(guò)電勢(shì)(Uw)之和中得出。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，電池模型(22)描述以下參量和功能上的關(guān)聯(lián)性 -物理充電狀態(tài)(SOC)， -作為充電狀態(tài)(SOC)的函數(shù)的靜電勢(shì)(Utl), -電池單格的溫度(T)， -負(fù)載下的過(guò)電勢(shì)(Uw)，和 -作為靜電勢(shì)(Utl)和過(guò)電勢(shì)之和(Uov)的箝位電壓(Ukl)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，借助于狀態(tài)估計(jì)器(18)進(jìn)行對(duì)充電狀態(tài)(SOC)的估計(jì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，狀態(tài)估計(jì)器(18)是按照卡爾曼的狀態(tài)估計(jì)器或者按照龍伯格的狀態(tài)觀測(cè)器。
9.用于利用電池單元(12)和電池(14)或者至少電池單元(12)的在裝置(10)的計(jì)算設(shè)備(16)中實(shí)現(xiàn)的模型(22)、尤其是數(shù)學(xué)模型在可選擇的運(yùn)行點(diǎn)來(lái)估計(jì)可再充電電池(14)的至少一個(gè)電池單元(12)的充電狀態(tài)(SOC)和電池單元(12)的至少一個(gè)描述該電池單元(12)的老化狀態(tài)(SOH)的參量(CaW, R1.0C,B.aM)的裝置(10)，其中狀態(tài)估計(jì)器(18)借助于模型(22 )首先估計(jì)充電狀態(tài)(S0C)，其特征在于，描述老化狀態(tài)(S0H)的參量是電池單元的當(dāng)前的充電容量(Cakt),并且所述裝置(10)具有老化狀態(tài)估計(jì)器(20)，所述老化狀態(tài)估計(jì)器被設(shè)立用于從電池單元在運(yùn)行點(diǎn)的負(fù)載電流(IB)、電池類型特定的常數(shù)(kl)和電池單元的先前所估計(jì)的充電狀態(tài)(SOC)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的倒數(shù)中來(lái)估計(jì)所述充電容量(Cakt)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，狀態(tài)估計(jì)器(18)是按照卡爾曼的狀態(tài)估計(jì)器或者按照龍伯格的狀態(tài)觀測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在可選擇的運(yùn)行點(diǎn)借助于電池(14)或者至少電池單元(12)的模型(22)、尤其是數(shù)學(xué)模型來(lái)估計(jì)可再充電電池(14)的至少一個(gè)電池單元(12)的充電狀態(tài)(SOC)和電池單元的至少一個(gè)描述該電池單元的老化狀態(tài)(SOH)的參量的方法，其中首先估計(jì)充電狀態(tài)(SOC)。規(guī)定，描述老化狀態(tài)(SOH)的參量是電池單元(12)的當(dāng)前的充電容量(Cakt)，所述當(dāng)前的充電容量從電池單元在運(yùn)行點(diǎn)的負(fù)載電流(IB)和電池單元(12)的先前所估計(jì)的充電狀態(tài)(SOC)的時(shí)間導(dǎo)數(shù)的倒數(shù)中來(lái)估計(jì)。本發(fā)明此外涉及用于估計(jì)可再充電電池(14)的電池單元(12)的充電狀態(tài)的相應(yīng)的裝置(10)。
文檔編號(hào)G01R31/36GK103003710SQ201180036774
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者A.英雷, A.施密特, M.比策 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司