[发明专利]用于确定多个蓄电池单元的至少一个状态的方法、计算机程序、蓄电池和机动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定多个在空间上整合而成并且在电路技术上彼此连接的蓄电池单元的至少一个状态的方法。

此外，本发明还涉及一种计算机程序，利用它可实现依据本发明的方法，以及一种具有至少一个蓄电池管理系统的蓄电池，其中，所述蓄电池管理系统通过如下方式构造，即利用它可实现依据本发明的方法。此外，本发明还涉及一种具有依据本发明的蓄电池的机动车。

背景技术

包括一个或多个直流蓄电池单元的蓄电池充当电化学的蓄能器和能量转换器。在蓄电池或者相应的蓄电池单元放电时，在蓄电池中所存储的化学能通过电化学氧化还原反应转换成电能。因此，能够根据用户的需要而提供电能。

尤其在混合动力或者电动车辆中，在所谓的蓄电池组中应用锂离子蓄电池或者镍氢蓄电池，它们由大量的串联的电化学单元组成。通常，包括蓄电池状态识别装置在内的蓄电池管理系统用于安全监控并且用于确保尽可能长的使用寿命。

由DE 199 59 019 A1公知一种用于识别蓄能器状态的方法，利用所述方法在使用模型、滤波器和参数估计器的情况下能够执行准确且可靠的蓄能器诊断。通过参数估计能够确定由于蓄能器老化或者故障而调整的模型参数，并且使该模型持续不断地补偿和跟踪实际状态，该估计基本上以该模型为依据。

此外，出于安全监控的目的并且为了确保尽可能长的使用寿命，公知的是，与蓄电池电流和蓄电池温度一起测量每个单个的单元的电压并且在充电状态和/或老化状态方面进行状态估计。

在技术上高价值的蓄电池管理系统中使用调节技术上的观测结构(Beobachterstruktur)。这种观测结构例如在图1中示出。

将观测器理解为如下系统，该系统借助于模型并且在使用公知的固定输入量和/或测量量的情况下确定或者导出状态。这种状态通常在其量上由于其复杂程度不可测量或者用非常高的开支才可测量。

因此，在该模型中，观测器模拟实际的调节路径或者真实的系统。观测器能够包括调节器，其跟踪可测量的状态量。公知的观测器是所谓的卢恩伯格(Luenberger)观测器。

通过使用观测器或者观测结构(如在图1中所示)，能够随时精确地确定蓄电池组的状态使用寿命和容量。在此所使用的单元模型相应于理论映射(Abbildung)或者数学模型。它们具有大量用于描述单个单元容量和阻抗的参数。根据这些参数计算出该单元和整个组的内含能量和容量，以及使用寿命预测。这些值同样能够是单元模型或者观测结构的参数。

所述参数通常在其方面具有对状态量例如温度、充电状态、电流强度和类似量的多维的依赖性。因此，产生复杂的参数空间，在该参数空间中能够观测所述参数。专注的观测器与每个单元相关联。

出于校正每个单元模型的目的，利用实际存在于相关的蓄电池单元处或之中的条件或者其参量(例如温度)来持续不断地执行单元模型与相应的单元之间的补偿调整。

常见的观测结构20(如在图1中所示)并联于蓄电池单元10地布置。将流过蓄电池单元10的电流I_Bat的值作为信息转交给观测结构20。同样，将在蓄电池单元10处或之中所测得的单元温度T_Cell的值转交给观测结构20。将在蓄电池单元10处所测得的电压V_Cell与在观测结构20的单元模型中确定的模型电压V_Mod进行比较并且将由此得出的差电压50的值再次转交给观测结构20。由观测结构20来估计充电状态30以及老化状态40。

在此，所示出的观测结构20不单局限于确定充电状态30和老化状态40，而是根据需要并且依赖于计算容量也可确定其他的状态。同样，观测结构20也不局限于输入电流强度、温度和电压的值。

在将观测结构用于获取蓄电池单元状态的时候，借助于单元模型和调节技术上的观测结构不仅在其充电状态中而且在老化特定的参数(例如所谓的“健康状态(SOH，“老化状态”)”)中跟踪每个单个的单元。

在此，缺点是，这种过程与巨大的计算开支和存储器需求联系在一起，此外这些开支和需求还随着单元数量的增加而成比例地上升。这在蓄电池平台系统的汽车工业通常所期望的可标定性以及由此需要的计算能力方面是不利的，该可标定性在生产不同功率的蓄电池系统中对于降低开支和成本是必要的。

发明内容