[发明专利]用于检测电池单元状态和电池单元参数的方法和设备

说明书

一种用于检测电池单元状态(BZZ)和/或电池单元参数(BZP)的设备(1)和方法，至少一个电池单元(BZ)具有双卡尔曼滤波器(2)，该双卡尔曼滤波器(2)具有用于估计电池单元状态(BZZ)的状态估计器(2A)和用于估计电池单元参数(BZP)的参数估计器(2B)，并且所述至少一个电池单元(BZ)还具有确定单元(3)，该确定单元(3)适于基于所存储的所述电池单元(BZ)的特性参数行为来确定所述状态估计器(2A)的和所述参数估计器(2B)的噪声分量(n、v)，其中，所述电池单元状态(BZZ)和所述电池单元参数(BZP)能够由所述双卡尔曼滤波器(2)基于由所述确定单元确定的所述噪声分量(n、v)自动地调整为所述电池单元(BZ)的预定义电池模型(BM)。

本发明涉及一种用于检测至少一个电池单元的电池单元状态和电池单元参数的方法和设备。

电池管理系统用于确保存储在能量存储器或电池中的能量的最佳使用。电池管理系统还主要用于保护电池免受例如由于充电过程执行得太快而造成的损坏。电池管理系统包括电子闭环控制电路，其监测和控制可充电电池和电池的充电和放电。例如，可以在电动车辆或光伏装置中设置电池管理系统，以便使用电能存储器并以最佳方式保护其免受损坏。常规电池管理系统部分地使用卡尔曼滤波器来估计电池的状态。电池具有至少一个电池单元。通过电池模型来复制电池单元的行为。可以通过电等效电路图来复制电池的动态行为。此外，电池的建模可以例如通过所谓的黑盒模型来实现。

图1示出例如锂离子电池单元的电等效电路图以及包含在等效电路中的部件的相关阻抗级数。因此，图1所示的等效电路形成电池单元的电池模型，利用该电池模型可以确定电池单元的行为，例如频率行为。在根据图1的电池模型中，电感L、内阻R_i、诸如扩散电容的电容连接在两个连接端子之间。随着频率的变化，等效电路或电池模型的复阻抗Z的虚部和实部发生变化。由于等效电路中的部件数目还规定了系统的必要状态的数目，所以在常规电池模型的情况下实现了简化。例如，使用仅包括内阻R_i、内阻R_i与组合RC构件的组合或内阻R_i与用于模拟kHz频率范围的第一RC构件和用于模拟Hz频率范围的另一RC构件的组合在内的等效电路。

常规电池模型BM仅允许估计状态，例如电池单元的荷电状态SoC。电池单元参数，例如内阻或电池单元电容在广义上假设为恒定的，所以不考虑电池单元参数的动态变化。因此，在常规方法的情况下，不能观察到电池单元的电池单元参数。例如，在常规方法的情况下，电池单元参数(例如电池单元的内阻)的变化不能被检测到或者需要复杂的测量。其原因主要在于自适应系统的非确定性行为。这会导致常规电池管理系统发散并且在不确定的时间段之后变得不稳定。Georg Walder等人：“基于双线性卡尔曼滤波器的锂离子电池的自适应状态和参数估计”公开了基于双线性卡尔曼滤波器估计每个电池的状态和参数，诸如电池组的荷电状态或健康状态。

Georg Walder等人：“基于双线性卡尔曼滤波器的锂离子电池的自适应状态和参数估计”公开了基于双线性卡尔曼滤波器估计每个电池的状态和参数，诸如电池组的荷电状态或健康状态。

Christian Kampestrini等人：“温度对基于双卡尔曼滤波器的状态和参数估计的影响”公开了双卡尔曼滤波器的温度依赖性。为此，开发了验证过程，其证明了过滤器在不同电池温度下的行为。

因此，本发明的目的是提供一种能够更精确地检测电池单元状态和电池单元参数的方法和设备。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述特征的方法实现。

因此，根据第一方面，本发明提供了一种用于检测至少一个电池单元的电池单元状态和电池单元参数的方法，所述方法包括以下步骤：

确定双卡尔曼滤波器的状态估计器的噪声分量，并且基于所述电池单元的与所述电池单元的至少一个电池单元特性变量相关的特性参数行为来确定所述双卡尔曼滤波器的参数估计器的噪声分量，以及