用于確定多個蓄電池單元的至少一個狀態的方法、計算機程序、蓄電池和機動車技術

本發明專利技術涉及一種用于確定多個在空間上整合而成并且在電路技術上彼此連接的蓄電池單元的至少一個狀態的方法，其中，所述狀態的確定通過借助于至少一個觀測結構(20)來觀測蓄電池單元來實現，并且其中，觀測蓄電池單元的全體(nges)的子集(nx)，并且針對比所觀測的蓄電池單元(10)更多的蓄電池單元(10)確定由所述觀測導出的所述狀態。此外，本發明專利技術還涉及一種可實現依據本發明專利技術的方法的計算機程序以及一種具有蓄電池管理系統的蓄電池，所述蓄電池管理系統以如下方式構造，即利用其可實現依據本發明專利技術的方法。此外，本發明專利技術還涉及一種具有依據本發明專利技術的蓄電池的機動車。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于確定多個在空間上整合而成并且在電路技術上彼此連接的蓄電池單元的至少一個狀態的方法。此外，本專利技術還涉及一種計算機程序，利用它可實現依據本專利技術的方法，以及一種具有至少一個蓄電池管理系統的蓄電池，其中，所述蓄電池管理系統通過如下方式 構造，即利用它可實現依據本專利技術的方法。此外，本專利技術還涉及一種具有依據本專利技術的蓄電池的機動車。
技術介紹
包括一個或多個直流蓄電池單元的蓄電池充當電化學的蓄能器和能量轉換器。在蓄電池或者相應的蓄電池單元放電時，在蓄電池中所存儲的化學能通過電化學氧化還原反應轉換成電能。因此，能夠根據用戶的需要而提供電能。尤其在混合動力或者電動車輛中，在所謂的蓄電池組中應用鋰離子蓄電池或者鎳氫蓄電池，它們由大量的串聯的電化學單元組成。通常，包括蓄電池狀態識別裝置在內的蓄電池管理系統用于安全監控并且用于確保盡可能長的使用壽命。由DE 199 59 019 Al公知一種用于識別蓄能器狀態的方法，利用所述方法在使用模型、濾波器和參數估計器的情況下能夠執行準確且可靠的蓄能器診斷。通過參數估計能夠確定由于蓄能器老化或者故障而調整的模型參數，并且使該模型持續不斷地補償和跟蹤實際狀態，該估計基本上以該模型為依據。此外，出于安全監控的目的并且為了確保盡可能長的使用壽命，公知的是，與蓄電池電流和蓄電池溫度一起測量每個單個的單元的電壓并且在充電狀態和/或老化狀態方面進行狀態估計。在技術上高價值的蓄電池管理系統中使用調節技術上的觀測結構(Beobachterstruktur)。這種觀測結構例如在圖I中示出。將觀測器理解為如下系統，該系統借助于模型并且在使用公知的固定輸入量和/或測量量的情況下確定或者導出狀態。這種狀態通常在其量上由于其復雜程度不可測量或者用非常高的開支才可測量。因此，在該模型中，觀測器模擬實際的調節路徑或者真實的系統。觀測器能夠包括調節器，其跟蹤可測量的狀態量。公知的觀測器是所謂的盧恩伯格(Luenberger)觀測器。通過使用觀測器或者觀測結構(如在圖I中所示)，能夠隨時精確地確定蓄電池組的狀態使用壽命和容量。在此所使用的單元模型相應于理論映射(Abbildung)或者數學模型。它們具有大量用于描述單個單元容量和阻抗的參數。根據這些參數計算出該單元和整個組的內含能量和容量，以及使用壽命預測。這些值同樣能夠是單元模型或者觀測結構的參數。所述參數通常在其方面具有對狀態量例如溫度、充電狀態、電流強度和類似量的多維的依賴性。因此，產生復雜的參數空間，在該參數空間中能夠觀測所述參數。專注的觀測器與每個單元相關聯。出于校正每個單元模型的目的，利用實際存在于相關的蓄電池單元處或之中的條件或者其參量(例如溫度)來持續不斷地執行單元模型與相應的單元之間的補償調整。常見的觀測結構20 (如在圖I中所示)并聯于蓄電池單元10地布置。將流過蓄電池單元10的電流IBat的值作為信息轉交給觀測結構20。同樣，將在蓄電池單元10處或之中所測得的單元溫度Tcell的值轉交給觀測結構20。將在蓄電池單元10處所測得的電壓Vcell與在觀測結構20的單元模型中確定的模型電壓Vm進行比較并且將由此得出的差電壓50的值再次轉交給觀測結構20。由觀測結構20來估計充電狀態30以及老化狀態40。在此，所示出的觀測結構20不單局限于確定充電狀態30和老化狀態40，而是根據需要并且依賴于計算容量也可確定其他的狀態。同樣，觀測結構20也不局限于輸入電流強度、溫度和電壓的值。 在將觀測結構用于獲取蓄電池單元狀態的時候，借助于單元模型和調節技術上的觀測結構不僅在其充電狀態中而且在老化特定的參數(例如所謂的“健康狀態(S0H，“老化狀態”)”)中跟蹤每個單個的單元。在此，缺點是，這種過程與巨大的計算開支和存儲器需求聯系在一起，此外這些開支和需求還隨著單元數量的增加而成比例地上升。這在蓄電池平臺系統的汽車工業通常所期望的可標定性以及由此需要的計算能力方面是不利的，該可標定性在生產不同功率的蓄電池系統中對于降低開支和成本是必要的。
技術實現思路
依據本專利技術提供了一種用于確定多個在空間上整合而成并且在電路技術上彼此連接的蓄電池單元的至少一個狀態的方法，其中，所述狀態的確定通過借助于至少一個觀測結構20來觀測蓄電池單元來實現，并且其中，觀測蓄電池單元的全體nges的子集nx，并且針對比所觀測的蓄電池單元更多的蓄電池單元確定由所述觀測導出的所述狀態。在這里，觀測器模型是如下單元模型，其是描述實際的調節路徑的蓄電池單元的數學映射。通過僅僅觀測蓄電池單元的全體nges的子集nx能夠明顯降低蓄電池管理系統的計算開支和存儲需求。在依據本專利技術的方法的設計方案中，所述狀態的確定借助于估計來實現。替代地，也能夠進行計算。也就是說，所述觀測結構估計或者計算一個或多個狀態。依據本專利技術的用于確定多個在空間上整合而成并且在電路技術上彼此連接的蓄電池單元的至少一個狀態的方法尤其能夠通過如下方式構造，即針對所觀測的蓄電池單元以及也針對未觀測的蓄電池單元確定各自的狀態。優選地，確定相應的組的所有的蓄電池單元的狀態，也就是說在空間上和在電路技術上彼此相連的蓄電池單元的狀態。至少一個可確定的狀態是充電狀態或者老化狀態。優選地，依據本專利技術的方法通過如下方式來構造，即可確定一個或多個蓄電池單元上的兩種狀態。在依據本專利技術的方法的特別有利的實施形式中如此設置，即將所有蓄電池單元nges的全體劃分成小組，其中，一個小組與蓄電池單元的相應的一個子集Ili相關聯，并且其中，所述觀測交替地按小組實現。也就是說，依次確定蓄電池單元的小組的狀態。在此，所述方法的流程循環地執行。對減少的單元數量的這種交替觀測取代同時監控所有單元是本專利技術的重要方面。通過按小組地觀測能夠明顯降低蓄電池管理系統的計算開支和存儲需求，但是其中觀測質量與觀測所有的蓄電池單元相比沒有絲毫降低，這是因為依次觀測了所有的小組并且從所述觀測中導出或者確定的狀態涉及所有的蓄電池單元。在所述方法的另一優選的設計方案中如此設置，即所述觀測借助于單元模型來實現，所述單元模型具有至少一個參數，從所述參數中能夠計算蓄電池單元的至少一個狀態。所述蓄電池單元的觀測的持續時間tB與安排給蓄電池單元的全體的觀測時間間隔 tobs 的關系優選為 tB/tobs = 1/5*106... 1/5*105。有利地，作為單元模型基礎的時間常數τ obs明顯小于觀測時間間隔t-。因此，例如針對提供機動車驅動功率的蓄電池來說，觀測時間間隔能夠假定為10年或者大約行 駛100000千米。這相應于大約2000個運行小時。在這種情況下，時間常數τ-能夠小于I小時，并且觀測蓄電池單元的持續時間tB能夠大約為I至10分鐘，優選為I至5分鐘。對蓄電池單元的全體的原理性工作原理的認識并且尤其是對均勻地向所有蓄電池單元施加確定的影響或者物理量的認識允許依據本專利技術的方法的如下設計方案，即其中針對至少一個參數U分析所述蓄電池單元的全體nges的所述參數Ui的方差(Streuung)σ是多大，其中，在所述方差σ未超過先前設定的臨界值σ_的情況下，將所述參數的平均變化量Λ Uk用于確定所述蓄電池單元的全體!!㈣中的所有蓄電池單元的各自的狀態。在此，參數的平均變化量Λ Uk的應用能本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·伯姆，S·維克特，
申請(專利權)人：SB鋰摩托有限公司，SB鋰摩托德國有限公司，
類型：
國別省市：