用于確定充電狀態(tài)的方法
【專利說明】用于確定充電狀態(tài)的方法
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于確定充電狀態(tài)的方法和裝置。 現(xiàn)有技術(shù)
[0002] 電池的充電狀態(tài)SOC(stateof化arge) -般通過在時(shí)間上對(duì)通過電池流動(dòng)的電 流的積分來確定。但是為了該個(gè)積分要求知道電池充電的至少一個(gè)初始值。為了能夠補(bǔ)償 由測(cè)量公差限定的漂移，可W在確定的時(shí)間間隔上實(shí)施充電狀態(tài)的再校準(zhǔn)。該在電池處于 靜止下并且只有很小的負(fù)荷電流流過電池期間通過測(cè)量靜電位來實(shí)現(xiàn)。此外，如果電池在 充電過程后被足夠地充了電能，該可W識(shí)別完全充電狀態(tài)。
[0003] 文獻(xiàn)DE102006036784A1描述一種用于借助于狀態(tài)參量和參數(shù)估計(jì)器確定電池的 容量的方法，該估計(jì)器由電池的不同的運(yùn)行參量計(jì)算出一個(gè)蓄能器數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)參量和 參數(shù)。電池的充電狀態(tài)在此情況下可W在正常的電池運(yùn)行期間被非常準(zhǔn)確地確定，如果它 作為至少一個(gè)與容量相關(guān)的參數(shù)的函數(shù)被計(jì)算時(shí)。
[0004] 本發(fā)明的公開 在該種背景下建議一種具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的方法和裝置。本發(fā)明的其它的實(shí)施 例由從屬權(quán)利要求和說明書給出。
[00化]在該方法的實(shí)施例中，在電蓄能器通過電能充電過程期間確定電蓄能器的充電狀 態(tài)（S0C)。如果用于蓄能器的充電過程沒有完全結(jié)束并且由此沒有達(dá)到蓄能器的完全充電 狀態(tài)，在此情況下也可W確定充電狀態(tài)。在下面描述的方法中，電蓄能器一般地稱為電池， 它例如可W作為鉛酸蓄電池和/或作為機(jī)動(dòng)車的起動(dòng)器電池構(gòu)造成。但是該方法可W被實(shí) 施用于任何可放電和再充電的電蓄能器。
[0006] 除了其它方面外，該方法可W實(shí)施用于機(jī)動(dòng)車的至少一個(gè)電蓄能器并且適用于具 有混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)動(dòng)車，其中，該機(jī)動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)由該種電蓄能器提供電能。
[0007] 在機(jī)動(dòng)車中，它的至少一個(gè)電蓄能器在行駛期間通過將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能被充 電，例如通過作為發(fā)電機(jī)構(gòu)造成的發(fā)電機(jī)和/或通過在制動(dòng)過程中作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行的電動(dòng) 機(jī)。
[000引但是在此情況下應(yīng)該考慮到，為此設(shè)置的充電時(shí)間可W限制在平均地20至30分 鐘的行駛時(shí)間上，相反，對(duì)于完全充電要求的行駛時(shí)間依據(jù)充電狀態(tài)可W到達(dá)直至四個(gè)小 時(shí)。補(bǔ)充地應(yīng)該考慮，由機(jī)動(dòng)車的能量管理的限制，充電狀態(tài)?？诘乇槐３衷谝粋€(gè)小于100% 的值上。此外，依據(jù)機(jī)動(dòng)車的使用情況，例如作為出租車，可能的是，在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間間隔 上沒有靜止期，在該靜止期中可W確定電池的靜止電壓。在該種情況下可W通過在本方法 的框架中規(guī)定的、對(duì)充電狀態(tài)的再校準(zhǔn)的附加的可能性提高要確定的充電狀態(tài)的可用性和 精確性。
[0009] 在實(shí)施用于確定在充電過程期間電蓄能器的充電狀態(tài)的方法時(shí)，可W采取不同的 措施。在充電過程期間可W探測(cè)用于至少一個(gè)相關(guān)的測(cè)量參量的至少一個(gè)值和/或電池的 至少一個(gè)相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)作為至少一個(gè)輸入?yún)?shù)。由此可能的是，借助于通過電池流動(dòng)的 電池電流扣att和/或施加到電池上的電池電壓化att作為至少一個(gè)輸入?yún)?shù)來識(shí)別充電 狀況。
[0010] 在該方法的一種可能的實(shí)施中，用于至少一個(gè)探測(cè)的測(cè)量參量的值和/或至少一 個(gè)探測(cè)的運(yùn)行參數(shù)的值的確定的輸入數(shù)據(jù)可W在有效范圍上W及在一致性(相容性）上進(jìn) 行檢查。充電狀態(tài)可W借助于用于至少一個(gè)探測(cè)的測(cè)量參量和/或至少一個(gè)探測(cè)的運(yùn)行參 數(shù)的值的輸入數(shù)據(jù)通過特征曲線族來確定，例如通過比較和/或計(jì)算。
[0011] 在該方法的一個(gè)實(shí)施方式的第一步驟中可W借助于電池電流Ibatt和/或電池電 壓化att作為運(yùn)行參數(shù)實(shí)施電池的充電狀態(tài)的識(shí)別。在此可W將用于該電的運(yùn)行參數(shù)的實(shí) 際值與在此為充電過程設(shè)置的、用于電池電流的闊值Ibatt_load和用于電池電壓的闊值 Ubatt_load進(jìn)行比較。如果Ubatt〉Ubatt_load和扣att〉扣att_load，則識(shí)別出電池被充 電。為此可W對(duì)用于電的運(yùn)行參數(shù)的實(shí)際值的輸入信號(hào)預(yù)先濾波，W避免不希望的干擾。
[0012] 在方法的第二步驟中在充電過程期間實(shí)施相關(guān)的測(cè)量參量和電池參數(shù)的探測(cè)。為 了確定電池的充電狀態(tài)在充電過程期間確定所謂的電池的充電接受性，也就是說接收電能 和因此用電能充電的能力。由于充電接受性一般地取決于運(yùn)行參數(shù)，如在充電過程期間施 加的電壓，其也可W稱為電池電壓或充電電壓、溫度和電池的充電狀態(tài)，因此可W通過確定 充電接受性和全部的相關(guān)的運(yùn)行和/或環(huán)境參數(shù)再次確定充電狀態(tài)。
[0013] 針對(duì)該方法的一種可能的實(shí)施，例如可W在實(shí)驗(yàn)中確定所有對(duì)于充電過程相關(guān)的 (重要的）輸入?yún)?shù)，它們包括運(yùn)行和/或環(huán)境參數(shù)并且和依據(jù)該些輸入?yún)?shù)確定用于充電 狀態(tài)的所屬的特征曲線族。
[0014] 作為用于輸入?yún)?shù)的值，可W使用用于在在最后5分鐘期間流過的電池電流 扣att上的第一電流積分Q5的值，用于在在最后10分鐘期間流過電池電流Ibatt上的第 二電流積分Q10的值，用于在在最后15分鐘期間流過的電池電流Ibatt的第S電流積分 Q15的值，用于充電電壓的至少一個(gè)值，它在此處對(duì)應(yīng)于電池電壓化att，用于電池的溫度 Tbatt的至少一個(gè)值和用于電池的額定容量C20的至少一個(gè)值。
[0015] 借助于電流積分Q5，Q10，Q15的值可W描述電池的充電接受性。但是可能的是，充 電接受性備選地或補(bǔ)充地通過不同的輸入?yún)?shù)來表達(dá)，例如通過在充電過程期間通過電池 流動(dòng)的電池電流Ibatt的值，其中，為此設(shè)置的值可W在不同的確定的時(shí)間點(diǎn)被確定。
[0016] 在該方法的一種變型中，使用所述的電流積分Q5,Q10,Q15的值來替代電池電流 Ibatt,因?yàn)殡姵仉娏髟跈C(jī)動(dòng)車中有可能短暫地或者說不穩(wěn)定地變化并且因此遭受波動(dòng)，從 而充電狀態(tài)可能被較不準(zhǔn)確地確定。但是可W在多個(gè)時(shí)間間隔期間測(cè)量電池電流Ibatt并 且針對(duì)每個(gè)時(shí)間間隔作為值確定電池電流Ibatt的一個(gè)平均值。通過規(guī)定形成積分W提供 用于電流積分Q5,Q10,Q15的值，可W實(shí)現(xiàn)用于要使用的輸入?yún)?shù)的良好的濾波。
[0017] 在第=步驟中，針對(duì)作為用于輸入?yún)?shù)的值的輸入數(shù)據(jù)，對(duì)它們的有效范圍和它 們的一致性(相容性）并且因此它們的可信性實(shí)施檢查。在此檢查，是否輸入?yún)?shù)的值在規(guī) 定的測(cè)量時(shí)間間隔上位于特征曲線族的有效性之內(nèi)和/或是否足夠穩(wěn)定，例如，固定的，W 便能夠?yàn)橐_定的充電狀態(tài)確定一個(gè)可接受的結(jié)果。為此檢查輸入?yún)?shù)的值范圍W及最小 和最大值。如果輸入?yún)?shù)的值范圍W及最小和最大值位于給定的闊值之內(nèi)，則可W計(jì)算充 電狀態(tài)。
[0018] 在方法的第四步驟中可W借助于輸入?yún)?shù)通過特征曲線族實(shí)施充電狀態(tài)的確定。 在此，使用多維的特征曲線族，它基于輸入?yún)?shù)的W經(jīng)驗(yàn)確定的值。在簡(jiǎn)單的情況下可W通 過在確定的和/或計(jì)算的輸入?yún)?shù)的值上的線性回歸提供特征曲線族，該一般地可w節(jié)省 資源地實(shí)施。但是依據(jù)要求，也可W使用非線性的方法(途徑）來確定特征曲線族。
[0019] 借助于特征曲線族可W確定不同的、與輸入?yún)?shù)的不同的值相關(guān)的充電狀態(tài) (SOC)值。充電狀態(tài)（SOC)的值的一種關(guān)系可W通過下面的回歸方程（1)描述：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于在電蓄能器在充電過程期間被充電能時(shí)確定這個(gè)電蓄能器的充電狀態(tài)的方 法，其中充電狀態(tài)借助于至少一個(gè)用于電流積分的值作為至少一個(gè)輸入?yún)?shù)和至少一個(gè)用 于另一個(gè)輸入?yún)?shù)的值通過特征曲線族來確定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中借助于至少一個(gè)輸入?yún)?shù)在充電過程期間確定 電蓄能器的充電狀況。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在充電過程期間探測(cè)至少一個(gè)輸入?yún)?shù)的至 少一個(gè)值并且針對(duì)可信性進(jìn)行檢查。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中作為至少另一個(gè)輸入?yún)?shù)使用電池 的溫度。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中作為至少另一個(gè)輸入?yún)?shù)使用電池 電壓。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)于至少一個(gè)時(shí)間間隔在該至少一 個(gè)時(shí)間間隔期間確定電流積分的至少一個(gè)值。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述特征曲線族依據(jù)至少一個(gè)輸入 參數(shù)以實(shí)驗(yàn)方式確定。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法被實(shí)施用于作為鉛酸蓄電池構(gòu) 成的電蓄能器。
9. 用于在電蓄能器用電能充電的充電過程期間確定這個(gè)電蓄能器的充電狀態(tài)的裝 置，其中，裝置（2)具有控制器（10)，它被設(shè)計(jì)用于，借助于至少一個(gè)用于電流積分的值作 為至少一個(gè)輸入?yún)?shù)和至少一個(gè)用于另一個(gè)輸入?yún)?shù)的值通過特征曲線族來確定充電狀 O
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，它具有用于探測(cè)至少一個(gè)輸入?yún)?shù)的至少一個(gè)電的 測(cè)量?jī)x（12)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在電蓄能器在充電過程期間被充電能時(shí)確定這個(gè)電蓄能器(4)的充電狀態(tài)的裝置(2)和方法，其中，充電狀態(tài)借助于用于電流積分的至少一個(gè)值作為至少一個(gè)輸入?yún)?shù)和用于至少另一個(gè)輸入?yún)?shù)的至少一個(gè)值通過特征曲線族來確定。
【IPC分類】G01R31-36
【公開號(hào)】CN104871023
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380068401
【發(fā)明人】C.薩費(fèi)爾特, J.莫茨, I.科克, T.魏勒, M.H.克尼希斯曼, E.肖赫, G.巴拉尼
【申請(qǐng)人】羅伯特·博世有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2013年10月24日
【公告號(hào)】DE102012224417A1, WO2014102021A1