確定與運行點相關的電阻變化因子的方法和設備以及車輛的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定能量儲存裝置的與運行點相關的電阻變化因子的方法和設備以及車輛。此外，本發(fā)明涉及一種用于確定能量儲存裝置的與運行點相關的電阻的方法和設備。
【背景技術】
[0002]尤其在至少部分地電氣運行的車輛中、例如在電動車和混合動力車中，設置有能量儲存裝置，其儲存且提供對于行駛運行必需的電能。
[0003]這樣的能量儲存裝置的電阻是尤其用于確定允許的功率輸出的重要特征值。在此，該電阻隨著能量儲存裝置的老化增加而變化，該電阻通常在能量儲存裝置運行之前、即在所謂的生命周期開始(BOL)時在試驗臺上被確定。在第一次運行之后，老化主要受兩個標準影響，即所謂的周期性的和所謂的日歷的老化。然而由于不同的影響因素僅能不精確地預測該老化。在彼此不同的運行點中也出現(xiàn)不均勻的老化。
[0004]為了例如能夠精確地且可靠地確定允許的功率輸出，值得期望的是在車輛的每個行駛循環(huán)中并且在能量儲存裝置的整個生命周期上盡可能精確地測定電阻。
[0005]在此尤其值得期望的是已在行駛循環(huán)開始時精確地確定電阻，以避免不允許的功率釋放。
[0006]文件DE 102 57 588 B3說明了一種用于預測電池的、尤其車輛電池的電壓的方法。所說明的方法使能夠預測電壓干擾(在其實際由于負載出現(xiàn)之前)。對此，尤其利用動態(tài)的內(nèi)電阻并且首先測定被過濾的電池電壓和被過濾的電池電流。從在被過濾的電池電流與規(guī)定的載荷電流之間的電流差來測定在動態(tài)內(nèi)電阻上的歐姆電壓降。從被過濾的電池電壓減去歐姆電壓降和被過濾的極化電壓來計算預測的電池電壓。然而，該文件未說明確定動態(tài)內(nèi)電阻的具體方式。
[0007]文件WO 2006/057468 Al公開了一種用于估計描述電池的當前運行條件的值的方法。該方法包括估計在電池中的充電狀態(tài)，其中，充電狀態(tài)由內(nèi)部狀態(tài)參量包括。此外，該方法包括估計在電池中的健康狀態(tài)，其中，健康狀態(tài)由內(nèi)部參數(shù)包括。在該文件中說明了一種Kalman過濾器，其中，電池單元(Batteriezelle)的電阻作為狀態(tài)參量或參數(shù)被包含在Kalman過濾器中。
[0008]這樣的基于Kalman過濾器的估計的缺點是，由所使用的能量儲存裝置的模型造成的不精確性可導致錯誤地確定能量儲存裝置的內(nèi)電阻。例如，在確定充電狀態(tài)(S0C-State of Charge)、溫度和/或電流時的不精確性可導致在確定電阻時的不精確性。出于該原因，在關鍵運行狀態(tài)中未確定電阻，例如在低于0°C的溫度下、在0%至10%和90%至100%之間的充電狀態(tài)中和在較小的電流、例如在小于1A的電流的情況中。
[0009]文件DE 10 2011 017 113 Al公開了一種在例如車輛的運行期間確定蓄電池的老化狀態(tài)的方法，該車輛由電機驅動。在其中也使用Kalman過濾器、即三重擴展的Kalman過濾器。在該方法中，利用第一 Kalman過濾器計算充電狀態(tài)和由電流產(chǎn)生的快速的和緩慢的過電壓且利用第二 Kalman過濾器計算內(nèi)電阻且利用第三Kalman過濾器計算電池容量。
[0010]文件DE 10 2012 010 487 Al公開了一種用于在應用特性線場的情況下評估電池的老化狀態(tài)的方法。
[0011]文件EP I 380 849 BI公開了一種用于關于新狀態(tài)測定蓄能電池的在完全充電狀態(tài)中可提取的電荷量的方法，通過在充電或放電過程的上升階段之前或期間以及在其衰減階段期間的至少兩個時刻測量電池電流和/或電池電壓，通過從在近似相同的電池電流值下上升階段中的至少一個電池電壓值與衰減階段中的至少一個電池電壓值的關系中或者從在近似相同的電池電壓值下上升階段中的至少一個電池電流值與衰減階段中的至少一個電池電流值的關系中確定用于可提取的電荷量的特性參量。在此，評估通過在充電或放電方向上在優(yōu)選地短暫的脈沖式負載下施加電池電流值和電池電壓值得到的滯后特性，以便由此推出蓄能電池的可提取的電荷量。
[0012]文件DE 10 2010 043 870 Al公開了一種轉換器控制單元，其就此響應起動確定單元的命令，將轉換器控制成使得在蓄電池處產(chǎn)生紋波電流。儲存單元儲存特性場，其定義在蓄電池的溫度和電流之間的相互關系以及內(nèi)電阻。估計單元基于溫度和電流的任何檢測值以及儲存在儲存單元中的特性場估計蓄電池的內(nèi)電阻的值。
[0013]文件DE 10 2012 022 458 Al公開了一種用于監(jiān)控蓄能器的方法，其中，傳感地檢測蓄能器的運行參數(shù)和/或運行狀態(tài)，并且借助于運行參數(shù)和/或運行狀態(tài)從與蓄能器相關聯(lián)的第一特性場或者通過與蓄能器相關聯(lián)的第一計算函數(shù)來測定蓄能器的當前的相對容量狀態(tài)。此外，借助于容量狀態(tài)從與蓄能器相關聯(lián)的第二特性場或者通過與蓄能器相關聯(lián)的第二計算函數(shù)來測定蓄能器的當前的相對能量狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]該技術問題提出確定一種用于確定與運行點相關的電阻變化因子的方法和裝置，其使能夠在能量儲存裝置的整個使用壽命期間對于每個行駛循環(huán)精確且可靠地確定能量儲存裝置的當前電阻。此外，該技術問題提出提供一種用于確定與運行點相關的電阻的方法和裝置以及車輛，其同樣使能夠這樣確定電阻。
[0015]通過具有權利要求1，15，16和17的特征的對象得到該技術問題的解決方案。本發(fā)明的有利的設計方案由從屬權利要求得出。
[0016]提出一種用于確定能量儲存裝置的與運行點相關的電阻變化因子的方法。在此，該電阻變化因子也可被稱為老化因子。在此，電阻變化因子可表示在能量儲存裝置的當前電阻、尤其內(nèi)電阻與對于確定的運行點的額定電阻之間的比。在此，額定電阻可以是前述的BOL (生命周期開始)電阻，其在能量儲存裝置的第一次運行之前例如通過合適的試驗方法來確定。能量儲存裝置尤其可以是車輛的電池單元或牽引用電池，其中，牽引用電池又可包括多個電池單元。在此，能量儲存裝置可為車輛的行駛運行儲存和提供能量。
[0017]與運行點相關的額定電阻例如可以以特性場(公稱特性場)的形式來提供，其中，通過特性場來提供在至少一個運行參數(shù)與額定電阻之間的關系。
[0018]在此，運行點特征在于至少一個運行參數(shù)、例如充電狀態(tài)(State of Charge -SOC)和/或溫度。優(yōu)選地，運行點特征在于充電狀態(tài)和溫度。在該情況中，公稱特性場是二維特性場。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，在運行點開始時刻確定開始電阻。運行點開始時刻在此可表示該運行點在能量儲存裝置的運行中出現(xiàn)的時刻。由此，運行點開始時刻也可以是車輛的行駛循環(huán)的開始。開始電阻在此、尤其在能量儲存裝置的第一次運行時可等于額定電阻。如以下還詳細闡述的那樣，開始電阻然而還可包含另外的份額。由此也根據(jù)運行點確定開始電阻。
[0020]在此，行駛循環(huán)表示車輛的行駛運行的時期或車輛處于準備好行駛的或激活的狀態(tài)中的時期。該時期當然也包括車輛在運行中、但是未行駛的時間段。行駛運行的時期如此例如可以是從開始時刻(在開始時刻建立電壓供應用于一個或多個消耗器、例如一個或多個控制器和/或點火系統(tǒng))直至結束時刻(在結束時刻又中斷用于一個或多個消耗器的該電壓供應)的時期。但是，行駛循環(huán)也可以是從開始時刻(在開始時刻開始從能量儲存裝置中提取能量用于車輛的運行或車輛的至少一部分)直至結束時刻(在結束時刻又結束該提取)的時期。
[0021]此外，至少在運行點結束時刻確定在能量儲存裝置的當前的(與運行點相關的)電阻與尤其對于該運行點確定的開始電阻之間的電阻變化。運行點結束時刻表示在能量儲存裝置的運行中轉變到另一運行點中的時刻。這例如可在充電狀態(tài)和/或溫度尤其變化高于預定的量時實現(xiàn)。如以下還詳細闡述的那樣，至少在運行點結束時刻確定電阻變化不排除多次地、尤其遞歸地確定在運行點開始時刻與運行點結束時刻之間的電阻變化。
[0022]此外將(與運行點相關的)結束電阻確定為開始電阻和在運行點結束時刻確定的電阻變化的和。此外將與運行點相關的電阻變化因子確定為在結束電阻與開始電阻的額定電阻份額之間的比。開始電阻的額定電阻份額在此可相應于前述的額定電阻。
[0023]然后可儲存這樣確定的與運行點相關的電阻變化因子。尤其可根據(jù)運行點儲存與運行點相關的電阻變化因子，尤其以特性場的形式。通過這樣的電阻變化因子-特性場，可提供在至少一個運行參數(shù)與電阻變化因子之間的關系。優(yōu)選地，電阻變化因子-特性場也可以是二維特性場，其反映在充電狀態(tài)、溫度和電阻變化因子之間的關系。在此，在能量儲存裝置的第一次運行之前可對于每個運行點以值I來初始化電阻變化因子-特性場。
[0024]當然也可以以其它形式來提供在運行點與相應的電阻變化因子、額定電阻或開始電阻之間的關系，例如以函數(shù)的形式。
[0025]如果在一行駛循環(huán)中經(jīng)過多個運行點，則可對于運行點中的每個新確定開始電阻、電阻變化和電阻變化因子。
[0026]所提出的方法以有利的方式實現(xiàn)了對于能量儲存裝置的不同運行點精確地確定以及尤其持續(xù)地儲存電阻變化因子。
[0027]由此，可借助于相應的與運行點相關的電阻變化因子對于每個行駛循環(huán)且對于能量儲存裝置的整個使用壽命將與運行點相關的額定電阻換算成當前的與運行點相關的電阻。這例如又使能夠更好地確定當前允許的功率輸出并且由此實現(xiàn)提高的運行安全性。
[0028]所提出的