[发明专利]用于确定二次电池的健康状态的方法和电池管理系统

说明书

为了简单地确定二次电池(1)的健康状态(SoH)，设置有观测器(10)，该观测器进行针对健康状态的第一估算，并且设置有老化预测模型(11)，用于确定针对健康状态(SoH_p)的第二估算，依据针对健康状态的第一估算对老化预测模型(11)进行参数化和/或将针对健康状态的第一估算与针对健康状态(SoH_p)的第二估算关联，并且要么将健康状态的第一估算要么将健康状态(SoH_p)的第二估算要么将健康状态的第一估算和第二估算的关联用作二次电池(1)的健康状态(SoH)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定二次电池的健康状态的方法，其中，利用观测器进行针对健康状态的第一估算，以及一种电池管理系统，该电池管理系统确定健康状态并且用于控制二次电池的运行。

背景技术

对于二次电池(可重复充电的电池)的使用，荷电状态(SoC)和健康状态(SoH)是重要参数。荷电状态说明：电池相对于最大电量充电或放电到哪种程度。健康状态允许得到关于电池的当前状态或品质的结论，例如关于相对于额定状态的当前状态或品质的结论，并且能够推断出工作能力或剩下的剩余使用寿命。但对于SoH不存在定义的特征参量。通常作为针对SoH的特征参量考虑电池的内电阻或容量，亦或两者，经常也相对于一个或多个特征参量的给定的额定值而言。在电池管理系统(BMS)中使用两个参量，以便控制电池的运行。经由荷电状态可以例如决定：可以何时或如何给电池充电。经由健康状态，必要时也根据荷电状态，可以选择特定的运行策略，用于延长电池的使用寿命，以及用于优化运行本身。典型的示例是电动车辆或混合动力车辆的电的动力传动系的BMS，该BMS监测并控制驱动电池的运行。

SoC和/或SoH通常无法直接测量，或只能非常困难地直接测量。这尤其是适用于在正常使用中的电池。因此，这些参量在BMS中经常由电池的测得的参量估算、例如借助于调节技术的观测器来估算。在电池上通常通过测量技术检测可测量的参量、如负载电流、输出电压、温度、充电/放电循环等。观测器然后由此确定SoC和/或SoH的当前值。由于健康状态改变得没有荷电状态那么快，因此也可以规定，比SoH更频繁地更新SoC。

WO 2014/114564A1例如描述了一种调节技术的用于估算二次电池的荷电状态和健康状态的观测器。在此，描述了：如何能够训练形式为线性模型网络的模型结构，以便估算荷电状态。在此，也可以在荷电状态的估算中考虑当前的健康状态，并且观测器可以被补充，以便也用于估算健康状态。

除此以外，已知的是将老化预测模型用于二次电池，以便估算剩余使用寿命。对此的一种示例在US 9,217,779 B2中找到。

利用老化预测模型原则上根据特定的将来的负载估算电池的健康状态的将来的发展。对此，对于不同的电池类型、例如对于锂离子电池(Li-Ion)使用不同的老化预测模型。老化预测模型具有特定的模型结构和模型参数，所述模型参数的值在参数化时必须被确定，以便尽可能好地描述二次电池的行为。但这种老化预测模型针对特定的二次电池的参数化需要高的测量耗费，用来识别二次电池的退化(老化)与各种不同的影响参量、如充电/放电循环的数量、使用时间、温度、容量率(针对放电速度的量度)、荷电状态(或倒数值，所谓的放电度)等的相关性，并且能够利用模型来呈现。对于老化预测模型的参数化，将需要大量测量数据，以便能够估算或确定模型的参数。此外，也可能还面临使参数化变困难的效应，如快到二次电池的最终使用寿命时较快速的退化或在由于循环负载引起的退化和按日历的老化(由于使用时间)之间的区分。对于所有不同的二次电池或二次电池的电池单体而言单纯通过测量和分析测量数据确定老化预测模型是耗费巨大的。因此，经常也应用所谓的加速的老化测试。但这种加速的老化测试的结果有时不能或不能直接转用于在二次电池的真实运行中明显更慢的老化，并且因此只能有条件地应用。

发明内容

因此，本发明的任务是给出一种方法，利用该方法能够更简单地确定二次电池的健康状态。