用于確定能量存儲設(shè)備的電阻變化的方法和裝置及汽車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定能量存儲設(shè)備的電阻變化的方法和裝置以及一種汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]特別是在至少部分地電驅(qū)動的汽車以及電動汽車和混合動力汽車中，設(shè)置有能量存儲設(shè)備，其存儲行駛操作所需的電能并且提供用于行駛操作。這種能量存儲設(shè)備的(內(nèi))電阻是特別是用于確定允許的功率輸出的重要的特征值。經(jīng)由電阻變化，也可以推斷出能量存儲設(shè)備的老化，由此例如可以調(diào)整工作方式。此外，能量存儲設(shè)備的初始電壓的動態(tài)性能的建模也需要該電阻。
[0003]DE 102 57 588 B3描述了一種用于預(yù)測電池、特別是汽車電池的電壓的方法。所描述的方法使得能夠在實(shí)際由于負(fù)荷而出現(xiàn)電壓突降之前預(yù)測電壓突降。為此，還使用動態(tài)內(nèi)電阻，并且首先確定經(jīng)過濾波的電池電壓和經(jīng)過濾波的電池電流。根據(jù)該經(jīng)過濾波的電池電流和預(yù)先給定的負(fù)載電流之間的差電流，確定動態(tài)內(nèi)電阻上的歐姆電壓降。根據(jù)經(jīng)過濾波的電池電壓，扣除該歐姆電壓降和經(jīng)過濾波的極化電壓，來計算預(yù)測的電池電壓。然而，該文獻(xiàn)沒有描述確定動態(tài)內(nèi)電阻的具體方式和方法。
[0004]WO 2006/057468 Al公開了一種用于估計描述電池的當(dāng)前工作狀況的值的方法。該方法包括估計電池中的充電狀態(tài)，其中，充電狀態(tài)包括在內(nèi)部狀態(tài)參量中。該方法還包括估計電池中的健康狀態(tài)，其中，健康狀態(tài)由內(nèi)部參數(shù)所包括。在該文獻(xiàn)中，描述了卡爾曼濾波器，其中，電池單元的電阻作為狀態(tài)參量或者參數(shù)包含在卡爾曼濾波器中。
[0005]這種基于卡爾曼濾波器的估計的缺點(diǎn)是，由于所使用的能量存儲設(shè)備的模型而產(chǎn)生的不準(zhǔn)確可能導(dǎo)致能量存儲設(shè)備的內(nèi)電阻的錯誤的確定。例如，確定充電狀態(tài)(SOC-State of Charge)、溫度和/或電流時的不準(zhǔn)確可能導(dǎo)致確定電阻時的不準(zhǔn)確。由于該原因，在臨界工作狀態(tài)下，例如在0°C以下的溫度下、在O %至10 %和90 %至100 %之間的充電狀態(tài)下以及在電流流動小、例如電流流動小于1A的情況下不確定電阻。
[0006]DE 10 2011 017 113 Al公開了在例如由電機(jī)驅(qū)動的汽車工作期間確定蓄電池的老化狀態(tài)。其中也使用卡爾曼濾波器、即三重擴(kuò)展的卡爾曼濾波器。在該方法中，利用第一卡爾曼濾波器計算充電狀態(tài)以及由電流產(chǎn)生的快和慢的過電壓，并且利用第二卡爾曼濾波器計算內(nèi)電阻，并且利用第三卡爾曼濾波器計算電池容量。
[0007]DE 10 2012 010 487 Al公開了一種使用特征曲線族評價電池的老化狀態(tài)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于確定能量存儲設(shè)備的電阻變化的方法和裝置，由此還提供一種用于確定能量存儲設(shè)備的電阻的方法和裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)特別是獨(dú)立于模型的不準(zhǔn)確的電阻變化或電阻的準(zhǔn)確并且可靠的確定。此外，要解決的技術(shù)問題是提供一種相應(yīng)的汽車。
[0009]提出了一種用于確定能量存儲設(shè)備的電阻變化的方法。能量存儲設(shè)備特別地可以是電池單元或者牽引用電池，其又可以包括多個電池單元。此外，能量存儲設(shè)備特別地可以是汽車中的能量存儲設(shè)備。在此，能量存儲設(shè)備可以為汽車的行駛操作存儲并提供能量。
[0010]該用于確定電阻變化的方法可以是用于確定能量存儲設(shè)備的電阻的方法的一部分。在此，能量存儲設(shè)備的電阻可以根據(jù)初始電阻與電阻變化、例如作為初始電阻與電阻變化的和來確定。在此，初始電阻可以是預(yù)先已知或者預(yù)先確定的。特別地，可以在能量存儲設(shè)備第一次投入使用之前，例如通過合適的確定方法來確定初始電阻。還可以在每一個行駛周期開始時確定初始電阻。例如，可以在行駛周期結(jié)束時，作為在該行駛周期開始時確定的初始電阻與電阻變化的和來確定當(dāng)前電阻，其中，然后存儲該當(dāng)前電阻，并且可以在下一行駛周期開始時用作初始電阻。
[0011]在所提出的方法中，采集能量存儲設(shè)備的測量電壓。測量電壓可以是能量存儲設(shè)備的初始電壓。采集在此可以借助相應(yīng)的采集設(shè)備、特別是借助電壓傳感器來進(jìn)行。術(shù)語“采集”在此不僅包括對測量電壓的直接采集，還包括根據(jù)其它、特別是直接采集的電參量確定測量電壓。
[0012]此外，確定能量存儲設(shè)備的模型電壓。模型電壓可以建模能量存儲設(shè)備的初始電壓。模型電壓例如可以表示估計的能量存儲設(shè)備的初始電壓。模型電壓特別地可以與能量存儲設(shè)備的優(yōu)選的、然而不是強(qiáng)制的動態(tài)模型有關(guān)地被確定。模型例如可以反映能量存儲設(shè)備的模型電壓和至少一個工作參數(shù)之間的關(guān)系。工作參數(shù)尤其可以是能量存儲設(shè)備的充電狀態(tài)(SOC)、溫度和/或能量存儲設(shè)備的電流。能量存儲設(shè)備的電流在此可以是充電電流或放電電流。
[0013]模型可以包括至少一個特征參量，其也可以稱為模型參數(shù)。特征參量特別地可以是能量存儲設(shè)備的電阻。由此，模型電壓可以特別地與能量存儲設(shè)備的電阻有關(guān)地確定。另一個特征參量例如可以是動態(tài)充電性能或者放電性能的時間常數(shù)和/或放大系數(shù)。
[0014]此外，確定模型電壓和測量電壓之間的偏差。偏差例如可以作為模型電壓和測量電壓之間的差來確定。
[0015]此外，可以采集能量存儲設(shè)備的測量電流。這例如可以借助合適的采集設(shè)備、特別是借助電流傳感器來進(jìn)行。測量電流在此可以表示能量存儲設(shè)備的充電電流或放電電流。在此，例如可以假設(shè)，充電電流具有正號，其中，放電電流具有負(fù)號。模型電壓例如可以與所米集的測量電流有關(guān)地確定。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，確定偏差的在時間上的變化，其中，與偏差的在時間上的變化有關(guān)地確定能量存儲設(shè)備的電阻變化。此外，還可以確定測量電流的在時間上的變化，其中，附加地與測量電流的在時間上的變化有關(guān)地確定電阻變化。偏差的在時間上的變化可以表示在時間上的變化的定量的值。
[0017]由此，描述了一種方法，其中，不根據(jù)模型電壓和測量電壓之間的偏差、而根據(jù)該偏差的在時間上的變化確定電阻變化。這意味著，當(dāng)模型電壓和測量電壓之間的偏移(Offset)在時間上是恒定的時，特別地還在動態(tài)過程、特別是充電或放電過程期間，該偏移不導(dǎo)致確定出變化的電阻。
[0018]能量存儲設(shè)備的電阻變化例如可以根據(jù)偏差的在時間上的變化來確定，方法是將偏差的在時間上的變化、例如將在時間上的變化的定量的值與恒定或者可變的放大系數(shù)相乘。
[0019]該放大系數(shù)在此例如可以根據(jù)能量存儲設(shè)備的工作點(diǎn)來選擇，其中，對于不同的工作點(diǎn)可以采用不同的放大系數(shù)。這些放大系數(shù)例如可以通過仿真或者通過基于試驗(yàn)臺的確定方法來確定。工作點(diǎn)例如可以根據(jù)充電狀態(tài)和/或溫度來給出。然而，放大系數(shù)也可以是恒定的。
[0020]附加地，能量存儲設(shè)備的電阻變化可以根據(jù)偏差的在時間上的變化來確定，方法是根據(jù)在至少一個先前的時間點(diǎn)確定的電阻變化和與放大系數(shù)相乘的偏差的在時間上的變化來確定在當(dāng)前時間點(diǎn)確定的電阻變化。
[0021]此外，能量存儲設(shè)備的電阻變化可以根據(jù)偏差的在時間上的變化來確定，方法是將電阻變化確定為偏差的在時間上的變化除以測量電流的在時間上的變化的商。特別地，僅當(dāng)測量電流的在時間上的變化大于零，并且在短于預(yù)先確定的(小)持續(xù)時間、例如短于100ms、短于50ms或者短于20ms的觀察時間間隔中發(fā)生了時間上的變化時，才能進(jìn)行電阻變化的這種確定。優(yōu)選觀察時間間隔的持續(xù)時間取10ms。
[0022]在所提出的方法中，以有利的方式避免了模型電壓和測量電壓之間的靜態(tài)偏差影響電阻變化的確定。由此，電阻變化的確定與這些靜態(tài)偏差無關(guān)地進(jìn)行。這特別地可以在如下假設(shè)下進(jìn)行，即，當(dāng)沒有出現(xiàn)偏差的在時間上的變化時，假設(shè)的電阻等于真實(shí)的電池內(nèi)電阻。
[0023]由此，以有利的方式實(shí)現(xiàn)特別是與模型電壓和測量電壓之間的靜態(tài)偏差無關(guān)的、對能量存儲設(shè)備的電阻或電阻變化的準(zhǔn)確并且可靠的確定。
[0024]在另一個實(shí)施方式中，僅當(dāng)偏差的在時間上的變化的量大于預(yù)先確定的閾值、例如大于零時，進(jìn)行電阻變化的確定。當(dāng)然，也可以選擇不同于零的閾值，特別是以便使噪聲影響最小化。
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