本發(fā)明涉及一種用于求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)：

1、電儲(chǔ)能單元的、例如可充電電芯的充電狀態(tài)(也被稱為soc或state?ofcharge)能夠通過對(duì)弛豫的空載電壓(也被稱為穩(wěn)定電壓或開路電壓ocv)的測(cè)量或者通過對(duì)所測(cè)量的電流的積分、所謂的庫侖計(jì)數(shù)(coulomb?counting)來求取。主要在電流測(cè)量時(shí)的公差導(dǎo)致了，庫侖計(jì)數(shù)僅在進(jìn)行中的運(yùn)行時(shí)并且僅針對(duì)有限的時(shí)間提供足夠精確的soc值。因此，需要關(guān)于空載電壓的測(cè)量的定期修正。此外，在庫侖計(jì)數(shù)時(shí)需要知道初始的soc值。

2、根據(jù)電儲(chǔ)能單元的類型，例如就nmc電池電芯而言，通過在整個(gè)充電狀態(tài)范圍中測(cè)量空載電壓能夠有意義地實(shí)現(xiàn)充電狀態(tài)的確定。就其他的電儲(chǔ)能單元而言，例如就磷酸鐵鋰電池電芯而言，空載電壓在充電狀態(tài)的寬范圍中的走勢(shì)如此平坦，使得由于測(cè)量公差而無法有意義地實(shí)現(xiàn)soc確定。僅就幾乎放完電的或?qū)嶋H上完全充滿電的電池電芯而言，對(duì)空載電壓的測(cè)量提供了足夠精確的soc值。如果磷酸鐵鋰電池電芯被充電至三分之二，則會(huì)出現(xiàn)略微的電壓升高，該略微的電壓升高能夠用于有意義的soc確定。然而，在測(cè)量ocv電壓之前，需要等待弛豫時(shí)間，因?yàn)榉駝t的話，弛豫時(shí)間越短，電芯電壓的動(dòng)態(tài)性就會(huì)使測(cè)量結(jié)果失真得越劇烈。在室溫時(shí)，該弛豫時(shí)間為至少20分鐘。然而，在低溫時(shí)，則可推定弛豫時(shí)間明顯更長(zhǎng)。因?yàn)槠渲谐霈F(xiàn)電壓升高的范圍相對(duì)較窄，并且該范圍能夠隨著溫度和老化而發(fā)生推移，在實(shí)際的使用中需要多次ocv測(cè)量，這由于弛豫時(shí)間可持續(xù)數(shù)小時(shí)。

3、替代地，也能夠設(shè)想到在小的soc范圍中的測(cè)量，然而，這種小的soc范圍中的測(cè)量損害了可用性。

4、為了求取當(dāng)前的電芯容量、也就是電池電芯的儲(chǔ)存性能，需要帶有相對(duì)于彼此明顯的間隔的兩次soc測(cè)量，從而導(dǎo)致就幾乎完全充滿電的電池而言單次soc測(cè)量并不足夠。此外，當(dāng)多個(gè)電芯串聯(lián)聯(lián)接時(shí)，就幾乎完全充滿電的電芯而言，soc確定是困難的，因?yàn)橛捎诓煌碾娦救萘亢筒煌碾姾?，一個(gè)電芯已經(jīng)到達(dá)充電極限而不允許進(jìn)一步充電，而其他電芯對(duì)于soc確定來說還未足夠充電。這能夠通過對(duì)各個(gè)電芯的均衡充電、所謂的平衡來解決，但是是非常復(fù)雜的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。

2、公開了一種具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的用于求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)的方法。

3、在此，至少大致如此精確地求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)，使得至少以預(yù)先規(guī)定的公差知道所述充電狀態(tài)。

4、根據(jù)所求取的大致的充電狀態(tài)來傳送用于對(duì)電儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電和/或放電的第一控制指令。這例如能夠由電控制單元來實(shí)現(xiàn)。

5、在此，求取電儲(chǔ)能單元在充電和/或放電期間的空載電壓的變化率。在由所求取的變化率超過或低于預(yù)先規(guī)定的第一變化率的情況下，根據(jù)所求取的在充電和/或放電時(shí)空載電壓的變化率來求取第一充電狀態(tài)值。

6、所述方法是有利的，因?yàn)橛纱思词勾嬖诰哂袃H少量的輕微的電壓變化的平坦的空載電壓特性曲線也能夠精確地求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)。因此，該方法尤其適合于具有磷酸鐵鋰化學(xué)成分的或其他的帶有平坦的空載電壓特性曲線的化學(xué)成分的電池或者說電池電芯。

7、本發(fā)明的另外的有利的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。

8、適宜的是，根據(jù)空載電壓的變化率的極點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)第一充電狀態(tài)值的求取。這是有利的，因?yàn)橛纱诉€要更精確地實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電狀態(tài)的求取，因?yàn)槟軌蛳鄬?duì)精確地確定極點(diǎn)。

9、適宜的是，在充電和/或放電時(shí)不超過預(yù)先規(guī)定的電流量值。這是有利的，因?yàn)殡妷禾荻入S著電流水平的在量值方面的增大而減小，這會(huì)以犧牲確定精確度為代價(jià)。因此，通過所述方法確保了足夠精確的確定精確度。

10、適宜的是，在超過預(yù)先規(guī)定的第二變化率的情況下，根據(jù)所求取的空載電壓的變化率來求取第二充電狀態(tài)值。此外，根據(jù)第一充電狀態(tài)值、第二充電狀態(tài)值以及在這兩個(gè)充電狀態(tài)值之間在充電和/或放電時(shí)所轉(zhuǎn)換的電荷量來求取電儲(chǔ)能單元的當(dāng)前容量。這是有利的，因?yàn)橛纱四軌蚓_地求取電儲(chǔ)能單元的當(dāng)前容量、即能儲(chǔ)存的能量。

11、適宜的是，預(yù)先規(guī)定的第一變化率和預(yù)先規(guī)定的第二變化率對(duì)應(yīng)于預(yù)先規(guī)定的第一充電狀態(tài)和預(yù)先規(guī)定的第二充電狀態(tài)。這是有利的，因?yàn)橛纱嗽谧兓逝c充電狀態(tài)之間存在簡(jiǎn)單的關(guān)系并且由此在已知的變化率的情況下能夠簡(jiǎn)單地求取充電狀態(tài)。

12、適宜的是，第一變化率處在每充電狀態(tài)步長(zhǎng)3毫伏至10毫伏的范圍中，并且第二變化率處在每充電狀態(tài)步長(zhǎng)25毫伏至75毫伏的范圍中。由此能夠可靠地探測(cè)對(duì)應(yīng)的充電狀態(tài)。

13、此外，本發(fā)明的主題是一種用于求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)的裝置，其中，所述裝置包括至少一個(gè)器件，所述器件設(shè)立用于實(shí)施按照本發(fā)明的方法的步驟。由此能夠得到前面所提到的優(yōu)點(diǎn)。特別地，所述器件能夠設(shè)計(jì)為電子的電池管理控制器。

14、此外，本發(fā)明的主題是一種計(jì)算機(jī)程序，其包括命令，該命令引起按照本發(fā)明的裝置實(shí)施按照本發(fā)明的方法的所有步驟。由此能夠?qū)崿F(xiàn)所提及的優(yōu)點(diǎn)。

15、此外，本發(fā)明的主題是一種機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，在所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序。由此能夠得到所提及的優(yōu)點(diǎn)并且確保按照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序的簡(jiǎn)單的可分布性。

技術(shù)特征：

1.用于求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)的方法，該方法具有以下步驟：

2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其中，根據(jù)所述空載電壓的變化率的極點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第一充電狀態(tài)值的求取。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述充電和/或放電時(shí)不超過預(yù)先規(guī)定的電流量值。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，此外包括：

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述預(yù)先規(guī)定的第一變化率和所述預(yù)先規(guī)定的第二變化率對(duì)應(yīng)于預(yù)先規(guī)定的第一充電狀態(tài)和預(yù)先規(guī)定的第二充電狀態(tài)。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一變化率處在每充電狀態(tài)步長(zhǎng)3毫伏至10毫伏的范圍中，并且所述第二變化率處在每充電狀態(tài)步長(zhǎng)25毫伏至75毫伏的范圍中。

7.用于求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)的裝置(41)，所述裝置(41)包括至少一個(gè)器件、尤其電子的電池管理控制器，所述器件設(shè)立用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

8.計(jì)算機(jī)程序，其包括命令，所述命令引起根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置(41)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法的所有步驟。

9.機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，在所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明描述了一種用于求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)的方法，所述方法具有以下步驟：?大致求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)，從而至少以預(yù)先規(guī)定的公差知道所述充電狀態(tài)；?根據(jù)所求取的大致的充電狀態(tài)來傳送用于對(duì)電儲(chǔ)能單元進(jìn)行充電和/或放電的第一控制指令；?求取電儲(chǔ)能單元在充電和/或放電期間的空載電壓的變化率；?在由所求取的變化率超過或低于預(yù)先規(guī)定的第一變化率的情況下，根據(jù)所求取的在充電和/或放電時(shí)空載電壓的變化率來求取第一充電狀態(tài)值。此外描述了一種對(duì)應(yīng)的用于求取電儲(chǔ)能單元的充電狀態(tài)的裝置、一種對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序以及一種具有計(jì)算機(jī)程序的機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：H·克勞斯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：羅伯特·博世有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19