專利名稱：用于提高蓄電池的壽命的方法和充電控制機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的充電策略，用于避免蓄電池的老化過程，該蓄電池用于牽引電動(dòng)機(jī)動(dòng)車和混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車。
現(xiàn)有技術(shù)已知在以電的方式運(yùn)行的機(jī)動(dòng)車，既電動(dòng)機(jī)動(dòng)車或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車上配置牽引蓄電池，該蓄電池由供電網(wǎng)充電。至今為止是這樣地控制充電的，即有效距離以及機(jī)動(dòng)車的可用性被優(yōu)化。按照現(xiàn)有技術(shù)這是通過這樣的充電過程實(shí)現(xiàn)的，該充電過程盡可能早地開始， 尤其是直接在將電動(dòng)機(jī)動(dòng)車連接到供電網(wǎng)上時(shí)，并且這導(dǎo)致蓄電池被完全充電。除了對固定安裝的蓄電池充電以外，還已知一些解決方案，其中蓄電池被更換，但是這導(dǎo)致顯著較高的材料費(fèi)用并且由此造成電觸頭的設(shè)計(jì)困難。但是現(xiàn)有技術(shù)中已知的充電策略不考慮老化過程，這種老化過程由立刻的完全充電產(chǎn)生。機(jī)動(dòng)車的有效距離以及該機(jī)動(dòng)車的可用性由于老化過程而減小。因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種充電策略(方法)和一種充電控制機(jī)構(gòu)，其實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)車的較大的有效距離和較高的可用性。發(fā)明的公開
該任務(wù)由按照權(quán)利要求1所述的方法以及由權(quán)利要求8所述的充電控制機(jī)構(gòu)解決。按照本發(fā)明認(rèn)識到，導(dǎo)致較低的可用性和較低的蓄電池容量的老化過程的主要部分是由一定的老化參數(shù)引起的，它們可以通過合適的充電策略明顯地減小。被認(rèn)為是蓄電池老化的原因循環(huán)升程(Zyklenhub)，也就是說，用于將蓄電池充電到一個(gè)更高的充電狀態(tài)的充電能量，以及蓄電池具有高的充電狀態(tài)的期間的持續(xù)時(shí)間，因?yàn)槔缧铍姵氐碾娊赓|(zhì)在高的充電狀態(tài)下，例如在完全充電的蓄電池情況下，要比在較低的充電狀態(tài)下顯著更快地分解。按照本發(fā)明，所述充電策略針對這些老化原因進(jìn)行定位，也就是說這樣地設(shè)置充電策略的參數(shù)(即持續(xù)時(shí)間，開始(時(shí)刻)，傳輸?shù)某潆娔芰亢推渌鼌?shù))，即老化參數(shù)如具有高的充電狀態(tài)或循環(huán)升程的使用時(shí)間被最小化。因此，按照本發(fā)明基于的設(shè)計(jì)方案，檢測至少一個(gè)行駛階段規(guī)定值(預(yù)設(shè)值)，例如行駛持續(xù)時(shí)間(或作為等效量的有效距離)或行駛開始時(shí)刻。由于行駛持續(xù)時(shí)間(或有效距離)與最小充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，該最小充電狀態(tài)又限定最小要傳輸?shù)某潆娔芰?，因此可以由行駛持續(xù)時(shí)間推導(dǎo)出一個(gè)上限值，按照該上限值使充電能量適配。換言之，在這樣的程度上使充電能量最小化，即只將一個(gè)最小的充電能量數(shù)量傳輸?shù)叫铍姵?，該?shù)量正好還足夠或者保證使?fàn)恳铍姵貙τ谠摍z測的行駛持續(xù)時(shí)間將足夠的功率輸出給電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)裝置。因此只將最小必需的能量數(shù)量在按照本發(fā)明的充電過程期間傳輸?shù)綘恳铍姵?，以便由此使循環(huán)升程最小化。也可以取代行駛持續(xù)時(shí)間而設(shè)定機(jī)動(dòng)車的有效距離，其中不僅行駛持續(xù)時(shí)間而且機(jī)動(dòng)車的有效距離(可達(dá)到的距離)都與充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)， 該充電狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)該有效距離或行駛持續(xù)時(shí)間。行駛持續(xù)時(shí)間(或有效距離)和充電狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系可以通過一種估算設(shè)置，或通過經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置，其中由于數(shù)值分散性必要時(shí)將ー個(gè)附加的安全余量以附加的充電能量值的形式加到該必需的充電能量上，以便在有效距離的過分肯定的估算值情況下也保證足夠的有效距離或滿足該檢測的行駛階段規(guī)定值。因此，按照本發(fā)明，僅僅如此程度地對蓄電池充電，即按照該行駛階段規(guī)定值和尤其是行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離要求的那樣，由此可以使老化過程最小化，該老化過程由循環(huán)升程(亦即從低的充電狀態(tài)到高的充電狀態(tài)的改變)引起。因此，如果按照該行駛階段規(guī)定值顯然下一個(gè)行駛只要求很小的有效距離，那么牽引蓄電池在低的充電狀態(tài)情況下不被完全充電，而是只充電到這樣的程度，即在充電之后得到的充電狀態(tài)滿足該有效距離規(guī)定值。按照本發(fā)明，此外檢測行駛開始時(shí)刻，由此充電過程按照本發(fā)明可以與行駛開始時(shí)刻相適配，以便由此使時(shí)間間隔作為老化參數(shù)被最小化。因此按照本發(fā)明認(rèn)識到，蓄電池尤其是在被完全充電的狀態(tài)下或在高的充電狀態(tài)下會顯著老化，從而為了減少老化，蓄電池具有盡可能短時(shí)間的高充電狀態(tài)。因此，按照行駛階段規(guī)定值(尤其是按照行駛開始時(shí)刻)，充電過程的至少一段被如此長時(shí)間地延遲，直到該充電過程的結(jié)束時(shí)刻基本上與作為規(guī)定值的行駛開始時(shí)刻相合。由此避免這樣的使用時(shí)間，即在使用時(shí)間期間蓄電池具有高的充電狀態(tài)并且由此特別強(qiáng)烈地老化。按照本發(fā)明，此外考慮在延遲充電狀態(tài)下的行駛持續(xù)時(shí)間，其中由行駛持續(xù)時(shí)間得出還需要的充電能量，該充電能量是為了保證預(yù)定的行駛持續(xù)時(shí)間所需要的。該充電能量又與充電電流或充電功率一起給出還需要的充電持續(xù)時(shí)間，從而依據(jù)預(yù)定的行駛開始時(shí)刻在考慮充電持續(xù)時(shí)間下可以計(jì)算出充電開始時(shí)刻。按照本發(fā)明，由此充電過程在它的長度上和在它的開始時(shí)刻方面是以行駛開始時(shí)刻為導(dǎo)向的以及以充電持續(xù)時(shí)間為導(dǎo)向，該充電持續(xù)時(shí)間又是該行駛持續(xù)時(shí)間(和充電狀態(tài))的函數(shù)；因此充電過程的開始時(shí)刻由預(yù)定的行駛開始時(shí)刻得出，該預(yù)定的行駛開始時(shí)刻被提前了該充電持續(xù)時(shí)間(和必要時(shí)的ー個(gè)附加的安全余量)，以便保證，在該預(yù)定的行駛開始時(shí)刻，蓄電池具有一種滿足該預(yù)定的行駛持續(xù)時(shí)間(或預(yù)定的有效距離)的充電狀態(tài)。充電過程也可以分成兩段，其中充電過程的第一段不是依據(jù)老化參數(shù)為取向的， 如本發(fā)明規(guī)定的那樣，但是隨后的第二段或另一段設(shè)置ー個(gè)延遲的充電或針對ー個(gè)充電狀態(tài)減小的充電能量，該充電狀態(tài)在關(guān)于行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離方面上被最小化，以便由此實(shí)現(xiàn)老化參數(shù)的按照本發(fā)明的最小化。但是在此情況下，第一段以ー種充電升程或ー種充電能量進(jìn)行實(shí)施，該充電能量不導(dǎo)致高的充電狀態(tài)。相反，第一段用于保證ー個(gè)最小充電狀態(tài)，從而該最小充電狀態(tài)例如以ー個(gè)充電狀態(tài)預(yù)定值(例如20%或50%)為導(dǎo)向，該預(yù)定值原則上在預(yù)定的行駛開始時(shí)刻之前也使得機(jī)動(dòng)車能夠行駛，即使沒有特別大的有效距離。但是充電的第二段或另一段以該行駛階段規(guī)定值為導(dǎo)向并且通過延遲與第二段相配置的充電開始時(shí)刻及通過按照預(yù)定的行駛持續(xù)時(shí)間或預(yù)定的有效距離使充電能量最小化而使與此相關(guān)聯(lián)的老化參數(shù)最小化。按照本發(fā)明的方法由此規(guī)定，通過首先檢測ー個(gè)行駛階段規(guī)定值，它包括行駛持續(xù)時(shí)間(或有效距離)，行駛開始(時(shí)刻)或這兩者，來提高牽引蓄電池的壽命。該行駛階段規(guī)定值可以由以前的實(shí)施過的行駛階段推導(dǎo)出來、可以通過使用者的輸入進(jìn)行設(shè)置，或者通過這兩者方式。此外檢測牽引蓄電池的當(dāng)前的充電狀態(tài)，例如借助于接線柱電壓或內(nèi)電阻，它可以依據(jù)接線柱電壓和流過的電流求出或者依據(jù)這些參數(shù)與溫度的組合確定。有許多方法可以用于檢測充電狀態(tài)，其中包括與模型相關(guān)聯(lián)的充電狀態(tài)，其中模型模擬蓄電池內(nèi)部的主要的化學(xué)過程并且該模型依據(jù)由外部可以識別的測量參數(shù)被更新，其中測量參數(shù)例如包括接線柱電壓，電流和溫度。充電狀態(tài)可以依據(jù)模型和/或依據(jù)測量參數(shù)進(jìn)行估算或外推。檢測的當(dāng)前的充電狀態(tài)用于估計(jì)還需要的充電或還需要的充電能量，其是為了達(dá)到預(yù)定的行駛持續(xù)時(shí)間所要求的。按照本發(fā)明，通過使老化參數(shù)最小化提高壽命，其中老化參數(shù)代表直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔或包括充電能量。直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔對應(yīng)于一個(gè)持續(xù)時(shí)間，在該持續(xù)時(shí)間期間，牽引蓄電池具有低的充電狀態(tài)，其中低的充電狀態(tài)減小老化，而高的充電狀態(tài)增大老化。老化參數(shù)的最小化，該老化參數(shù)代表直到充電過程的時(shí)間間隔，對應(yīng)于該持續(xù)時(shí)間的最大化。老化參數(shù)由此以互補(bǔ)的形式給出了該持續(xù)時(shí)間。取代地或與該直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔組合地，可以使用與此互補(bǔ)的參數(shù)，也就是說，直到行駛開始時(shí)刻的時(shí)間間隔，前提是，直到行駛開始時(shí)刻的時(shí)間間隔以充電能量的傳輸?shù)慕Y(jié)束時(shí)刻開始。在這種情況下，直到行駛開始時(shí)刻的時(shí)間間隔是一個(gè)要被最小化的老化參數(shù)，它與老化一起增大， 因?yàn)樗龀掷m(xù)時(shí)間，在該持續(xù)時(shí)間期間蓄電池具有高的充電狀態(tài)，與老化一起增大。相反， 如果使用直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔并且它作為老化參數(shù)給出，那么當(dāng)直到充電過程的時(shí)間間隔增大時(shí)，老化降低，因?yàn)樵撝钡揭粋€(gè)充電過程的時(shí)間間隔越大，則牽引蓄電池承受具有高充電狀態(tài)的長持續(xù)時(shí)間就越少。直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔因此涉及持續(xù)時(shí)間， 在該持續(xù)時(shí)間期間牽引蓄電池具有小的充電狀態(tài)并且因此比在高的充電狀態(tài)下老化得明顯較小。此外本發(fā)明規(guī)定，按照至少一個(gè)行駛階段規(guī)定值使用于對牽引蓄電池充電的充電能量最小化。該充電能量對應(yīng)于循環(huán)升程并且可以按照行駛持續(xù)時(shí)間被最小化，從而該充電能量雖然保證預(yù)定的行駛持續(xù)時(shí)間，但是它盡可能小地高于正好保證行駛持續(xù)時(shí)間的那個(gè)值。該最小化按照行駛階段規(guī)定值進(jìn)行設(shè)置。因此該直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔被最大化，由此相應(yīng)的(由此互補(bǔ)地相關(guān)聯(lián)的)老化分量被最小化，其中考慮了行駛開始時(shí)刻并且將充電如此程度地延遲，使得與行駛開始時(shí)刻盡可能精確地傳輸希望的充電能量。直到行駛開始時(shí)刻的時(shí)間間隔，也就是說，在充電過程(即充電能量的傳輸)的結(jié)束時(shí)刻之間的持續(xù)時(shí)間，的最小化是如此設(shè)置的，即通過將充電過程并且由此也將充電過程的結(jié)束時(shí)刻盡可能遠(yuǎn)地延遲，從而如此延遲的充電過程在最佳的最小化情況下精確地在設(shè)置了行駛開始時(shí)刻時(shí)結(jié)束。按照充電能量設(shè)置最小化，其中使用行駛持續(xù)時(shí)間或?qū)?yīng)的有效距離，以便依據(jù)檢測的當(dāng)前的充電狀態(tài)設(shè)置為此需要的充電狀態(tài)。在此情況下，充電能量被保持得盡可能小，以便基于在充電之前的當(dāng)前的充電狀態(tài)，在傳輸充電能量之后具有一種充電狀態(tài)，它盡管保證行駛持續(xù)時(shí)間和有效距離，但是沒有要求大大地超過在牽引蓄電池中存儲的能量。由此該充電狀態(tài)在行駛開始時(shí)刻之前被最小化。按照本發(fā)明，該方法此外按照最小化的老化參數(shù)檢測實(shí)施充電過程的步驟。在此情況下，按照直到一個(gè)充電過程的最大化的時(shí)間間隔、在充電過程的結(jié)束時(shí)刻之間的最小化的時(shí)間間隔和行駛開始時(shí)刻和/或?yàn)榱吮ＷC行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離要求的最小充電能量，實(shí)施該充電過程。因此，通過輸入該行駛持續(xù)時(shí)間本身或尤其是計(jì)劃的有效距離，檢測行駛持續(xù)時(shí)間。依據(jù)輸入的有效距離和預(yù)定的消耗值，在考慮當(dāng)前的充電狀態(tài)，計(jì)算還需要的充電能量。尤其是在計(jì)劃要實(shí)施的充電過程時(shí)，考慮與計(jì)劃的有效距離相關(guān)聯(lián)的還要供給的充電能量，其中在設(shè)置充電過程的開始時(shí)刻時(shí)考慮與充電能量相關(guān)聯(lián)的充電持續(xù)時(shí)間。取代輸
6入計(jì)劃的有效距離，例如經(jīng)使用者接口，也可以調(diào)用以前的行駛的有效距離，最好多個(gè)有效距離，據(jù)此設(shè)置一個(gè)有效距離，例如通過平均或外插法。以前的行駛的有效距離由此與一個(gè)學(xué)習(xí)過程相關(guān)聯(lián)，以便設(shè)置用于使老化參數(shù)最小化的有效距離。充電能量依據(jù)該有效距離被最小化，其中尤其是檢測當(dāng)前的充電狀態(tài)(在充電過程之前)，以便設(shè)置在達(dá)到對應(yīng)于有效距離的目標(biāo)充電狀態(tài)為為止剩余的需要的充電能量。該充電能量依賴于有效距離估算并且借助于一個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行設(shè)置。該關(guān)聯(lián)關(guān)系例如通過近似公式，充電狀態(tài)減小量與以前的行駛中的已行駛的路程的比(也就是說以前的行駛中的消耗值)、內(nèi)插法或借助于查詢表進(jìn)行設(shè)置。牽引蓄電池然后以最小化的充電能量充電。備選地，牽引蓄電池以最小化的充電能量充電，該充電能量被提高了一個(gè)(車輛)可用性安全余量。該可用性安全余量由此也覆蓋了分散性或(稍微)超出計(jì)劃的有效距離的有效距離。此外，作為行駛階段規(guī)定值，檢測行駛開始時(shí)刻。通過輸入計(jì)劃的行駛開始時(shí)刻， 例如經(jīng)使用者接口，或通過調(diào)用至少一個(gè)以前的行駛的行駛開始時(shí)刻，例如由以前的行駛的行駛開始時(shí)刻求得的或外插計(jì)算出的行駛開始時(shí)刻，檢測行駛開始時(shí)刻。在此情況下，通過依據(jù)行駛開始時(shí)刻和估計(jì)的充電持續(xù)時(shí)間，將到充電過程的開始時(shí)刻的時(shí)間間隔的最小化，設(shè)置所述最小化。該充電持續(xù)時(shí)間取決于充電缺少的量或?yàn)榱祟A(yù)定的有效距離或行駛持續(xù)時(shí)間所需要的充電能量。此外，到充電過程的開始時(shí)刻的時(shí)間間隔依據(jù)一個(gè)提供的充電功率進(jìn)行估計(jì)，該充電功率給出了充電能量數(shù)量與為此要求的充電時(shí)間的比。如果例如能量缺少的量或充電能量用Ah給出，那么在以一個(gè)恒定的接線柱電壓為出發(fā)點(diǎn)時(shí)，充電功率以電流強(qiáng)度的形式(即以A的形式)表示出該能量流。充電持續(xù)時(shí)間然后由充電能量或充電缺少的量和充電功率的商產(chǎn)生。充電缺少的量可以與要求的充電能量相比較，以便在充電過程的結(jié)束時(shí)刻設(shè)置希望的可調(diào)用的能量數(shù)量。充電缺少的量對應(yīng)于在一個(gè)預(yù)定的最小充電狀態(tài)和當(dāng)前的充電狀態(tài)之間的差。該預(yù)定的最小充電狀態(tài)尤其是通過一個(gè)有效距離或通過一個(gè)行駛持續(xù)時(shí)間被預(yù)先設(shè)定，在該行駛持續(xù)時(shí)間上，牽引蓄電池必須至少可供使用或提供能量。最小充電狀態(tài)依賴于有效距離進(jìn)行設(shè)置，例如通過估算。在設(shè)置最小充電狀態(tài)時(shí)， 從有效距離出發(fā)，使用在最小充電狀態(tài)和有效距離之間的一個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系，它給出機(jī)動(dòng)車的消耗的一個(gè)值(與借助于該能量駛過的路程相關(guān)的要求的能量)。在最小充電狀態(tài)和有效距離之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系由近似公式、充電狀態(tài)減小量和以前的行駛中的已行駛的路程的比、 內(nèi)插法或查詢表進(jìn)行設(shè)置或者由它們的任意組合進(jìn)行設(shè)置。充電狀態(tài)減小與已行駛的路程的比對應(yīng)于所述消耗，該消耗在過去的行駛中產(chǎn)生，其中該消耗針對過去的行駛可以被平均或依據(jù)這些行駛可以進(jìn)行外插計(jì)算，必要時(shí)在考慮消耗等級下，該消耗等級與以前的行駛中的路程相配屬(例如一種具有較高速度的行駛，例如高速公路行駛，對應(yīng)一個(gè)高的消耗等級，而一個(gè)具有中等速度和恒定的速度的行駛對應(yīng)一個(gè)低的消耗等級)。按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，按照本發(fā)明的方法包括檢測牽引蓄電池的溫度。 如果溫度過低，那么充電過程不是完全地或不是按照本發(fā)明地進(jìn)行實(shí)施，以便防止由于過低的運(yùn)行溫度造成蓄電池的損壞。因此，該溫度與一個(gè)最小溫度規(guī)定值比較并且充電過程按照最小化的老化參數(shù)只在以下情況時(shí)才實(shí)施，即由該比較的步驟得出，檢測的溫度對應(yīng)于最小溫度規(guī)定值或者高于該最小溫度規(guī)定值。以相同的方式，只有當(dāng)檢測的溫度高于最小溫度規(guī)定值或?qū)?yīng)于該最小溫度規(guī)定值時(shí)，也才可以實(shí)施最小化的步驟和檢測當(dāng)前的充電狀態(tài)的步驟或者也實(shí)施檢測至少一個(gè)行駛階段規(guī)定值的步驟，其中，如果比較的步驟得出，檢測的溫度低于最小溫度規(guī)定值，則這些步驟中的一個(gè)或多個(gè)不被實(shí)施。通過按照本發(fā)明的方法的這個(gè)先決條件，在過低的溫度下(最小溫度規(guī)定值)避免蓄電池由于在過低的溫度下的充電過程受到損傷和超速老化。按照本發(fā)明的方法規(guī)定一個(gè)或多個(gè)部分的充電過程，其中在一個(gè)多部分的充電過程情況下，充電過程的至少一個(gè)段，尤其是最后的段被按照本發(fā)明實(shí)施。因此充電過程的第一段不按照最小化的老化參數(shù)實(shí)施。通過不按照最小化的老化參數(shù)實(shí)施的至少一個(gè)第一段，可以通過由此實(shí)現(xiàn)的充電狀態(tài)的增加來提高行駛的可用性，該行駛不按照計(jì)劃的行駛持續(xù)時(shí)間或計(jì)劃的行駛開始進(jìn)行實(shí)施。充電過程的至少一個(gè)另外的、第二段按照最小化的老化參數(shù)進(jìn)行實(shí)施。充電過程的該至少一個(gè)另外的、第二段因此以在充電過程的結(jié)束和行駛開始之間的最小化的持續(xù)時(shí)間或以最小化的充電能量進(jìn)行實(shí)施。該一個(gè)第二段或多個(gè)第二段在一個(gè)第一段或多個(gè)第一段之后實(shí)施，或者是在第一段結(jié)束之后或者是緊接著第一段或以一定的時(shí)間延遲進(jìn)行實(shí)施，該延遲按照在上次的充電過程的結(jié)束和行駛開始之間的最小化的時(shí)間間隔確定。在一個(gè)第二段或多個(gè)第二段期間蓄電池的老化降低到最小，同時(shí)這些第一段或這個(gè)第一段實(shí)現(xiàn)向蓄電池提供一定的基本充電量或者一定的基本充電量存在于該蓄電池中，以便實(shí)現(xiàn)不是按照計(jì)劃的行駛持續(xù)時(shí)間或計(jì)劃的行駛開始時(shí)刻為取向的行駛，由此提高可用性，但是又沒有以相同的程度增大老化。按照一種多個(gè)部分的充電過程，該充電過程的第一段通過將牽引蓄電池充電到一個(gè)預(yù)定的最小充電值或充電到對應(yīng)于一個(gè)預(yù)定的最小有效距離的充電狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，由此最小可用性在計(jì)劃的行駛之外也被提高。第一段最好直接地在將電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車或牽引蓄電池的充電裝置連接到供電網(wǎng)之后進(jìn)行實(shí)施，但不是按照最小化的老化參數(shù)(即被最大程度地延遲的充電過程的開始時(shí)刻)實(shí)施。充電過程的(至少一個(gè))第二段包括該最小化和按照最小化的老化參數(shù)實(shí)施至少這個(gè)段。充電過程的第二段按照行駛開始時(shí)刻(充電持續(xù)時(shí)間)和行駛持續(xù)時(shí)間被延遲。此外，至少一個(gè)第二段可以按照充電能量進(jìn)行實(shí)施， 該充電能量按照行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離被最小化。尤其是第二段可以不僅按照行駛開始時(shí)刻和行駛持續(xù)時(shí)間被延遲以使老化參數(shù)最小化，而且可以按照最小化的充電能量進(jìn)行實(shí)施，該充電能量針對行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離被最小化。本發(fā)明此外通過一種用于電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車的牽引蓄電池的充電控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，它包括輸入接口，充電-狀態(tài)檢測裝置和最小化裝置。輸入接口被設(shè)置用于輸入行駛階段規(guī)定值，它包括行駛持續(xù)時(shí)間或行駛開始時(shí)刻或這兩者。充電狀態(tài)檢測裝置被設(shè)置用于檢測牽引蓄電池的當(dāng)前的充電狀態(tài)。為此充電控制機(jī)構(gòu)可以包括接口，該接口設(shè)置成用于從牽引蓄電池接收測量參數(shù)如接線柱電壓，電流和/或蓄電池溫度。充電狀態(tài)檢測裝置可以具有一個(gè)在這些測量參數(shù)和充電狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，例如形式為近似機(jī)構(gòu)、查詢表、 內(nèi)插制造或模型，最好是它們的組合。最小化裝置被設(shè)置用于使老化參數(shù)按照行駛階段規(guī)定值和充電狀態(tài)最小化。老化參數(shù)描述了直到一個(gè)充電過程(之前)的時(shí)間間隔或者在互補(bǔ)的實(shí)施例中，對應(yīng)于在充電過程(充電過程的結(jié)束)和行駛開始之間的時(shí)間間隔。一般地，隨著直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔減小或隨著在充電過程和行駛開始之間的時(shí)間間隔增大，那么反映老化參數(shù)的老化也增加。同樣地，反映老化參數(shù)的老化也隨著充電能量而增加，因?yàn)榕c此相關(guān)聯(lián)的循環(huán)升程隨著該充電能量一起增大。如已經(jīng)說明的，充電能量是以最小要求的能量數(shù)量為取向的，該能量數(shù)量是預(yù)定的行駛持續(xù)時(shí)間所要求的，其中老化參數(shù)的最小化對應(yīng)于直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔的最大化或?qū)?yīng)于在充電過程和行駛開始之間的間隔的最小化，由此蓄電池具有高的充電狀態(tài)所處于的持續(xù)時(shí)間，與老化一起被最小化。最小化裝置由此被設(shè)置用于使直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔按照行駛持續(xù)時(shí)間和/ 或按照行駛開始時(shí)刻進(jìn)行優(yōu)化。此外最小化裝置被設(shè)置用于使充電能量按照行駛持續(xù)時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，也就是說進(jìn)行最小化。對直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔的優(yōu)化對應(yīng)于在充電過程和行駛開始之間的時(shí)間間隔的最大化或?qū)?yīng)于在充電過程(的結(jié)束)直至行駛開始之間的時(shí)間間隔的最小化。最好充電能量以及時(shí)間間隔都被優(yōu)化。充電控制機(jī)構(gòu)此外包括輸出端，它設(shè)置成用于輸出充電信號或充電電流，該充電電流以優(yōu)化的老化參數(shù)為取向。充電信號或充電電流的輸出在此情況下取向于最小的充電持續(xù)時(shí)間，最小化的充電能量和盡可能長地延遲的充電過程，該充電過程具有最大的直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔或在該充電過程和行駛開始時(shí)刻之間的最小的時(shí)間間隔。為了這種優(yōu)化而設(shè)置的最小化裝置控制充電控制機(jī)構(gòu)的輸出端，從而連接在其上的充電裝置或連接在其上的牽引蓄電池按照該優(yōu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行充電。為了輸入行駛持續(xù)時(shí)間和行駛開始時(shí)刻，可以設(shè)置用于輸入的使用者接口。按照另一個(gè)實(shí)施方式，充電控制機(jī)構(gòu)包括存儲器，它設(shè)置成用于存儲過去的被檢測的行駛持續(xù)時(shí)間或行駛開始時(shí)間點(diǎn)的值。這種行駛持續(xù)時(shí)間或行駛開始時(shí)間點(diǎn)可以由機(jī)動(dòng)車的機(jī)動(dòng)車電子裝置預(yù)先設(shè)定，該機(jī)動(dòng)車電子裝置經(jīng)充電控制機(jī)構(gòu)的輸入接口將行駛運(yùn)行的開始，持續(xù)時(shí)間和/或結(jié)束輸入到充電控制機(jī)構(gòu)的存儲器中。充電控制機(jī)構(gòu)此外被設(shè)置用于將被存儲的值進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算或進(jìn)行平均，以便將該值輸入到充電控制機(jī)構(gòu)的，尤其是最小化裝置的輸入接口，以便向最小化裝置提供行駛階段規(guī)定值。在該實(shí)施例中，行駛階段規(guī)定值不是通過直接的使用者輸入被供給到充電控制機(jī)構(gòu)的，而是通過機(jī)動(dòng)車的過去的行駛確定的。 在此情況下，過去的行駛持續(xù)時(shí)間和/或行駛開始時(shí)間點(diǎn)在按照行駛階段規(guī)定值進(jìn)行最小化時(shí)被考慮。過去的行駛持續(xù)時(shí)間和行駛開始時(shí)間點(diǎn)在此情況下取代行駛階段規(guī)定值。由于有存儲器，充電控制機(jī)構(gòu)能夠從過去的行駛中學(xué)習(xí)使用者的行為并且由該學(xué)習(xí)中設(shè)置行駛階段規(guī)定值。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例規(guī)定，一個(gè)時(shí)鐘是充電控制機(jī)構(gòu)的一部分，以便將當(dāng)前的時(shí)間輸出給最小化裝置，該最小化裝置隨后可以設(shè)置在充電過程和行駛開始時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，以便相應(yīng)地按照最小化的數(shù)據(jù)實(shí)施充電過程。附圖簡述


圖1舉例示出了按照現(xiàn)有技術(shù)和按照本發(fā)明的充電過程。附圖詳述
圖1示出了依賴于時(shí)間變化t的充電狀態(tài)(SOC)的變化過程。首先直到時(shí)間點(diǎn)、，充電狀態(tài)由于以前的行駛而下降。在時(shí)間點(diǎn)、處，結(jié)束行駛并且將機(jī)動(dòng)車與提供充電能量的電網(wǎng)連接。按照一個(gè)由現(xiàn)有技術(shù)規(guī)定的充電過程，直接在連接到供電網(wǎng)上之后開始充電過程，其中這導(dǎo)致充電狀態(tài)連續(xù)上升。充電狀態(tài)10的增大一直持續(xù)到達(dá)到最大充電狀態(tài)，即 100%，隨后結(jié)束供給充電能量并且充電狀態(tài)處于恒定的水平12，從而直到表示行駛開始的時(shí)間點(diǎn)、保持被完全充電的蓄電池的狀態(tài)。從圖1中可以看見，通過該長的持續(xù)時(shí)間，在該持續(xù)時(shí)間期間蓄電池具有高的充電狀態(tài)，發(fā)生了一種實(shí)質(zhì)性的老化過程。一方面該狀態(tài)的長的持續(xù)時(shí)間導(dǎo)致老化，另一方面導(dǎo)致在該持續(xù)時(shí)間期間高的充電狀態(tài)。因此按照本發(fā)明的第一實(shí)施例，充電能量被最小化，從而盡管在時(shí)間點(diǎn)Ttl處開始充電，以實(shí)施充電狀態(tài)的升高20，但是該升高不是一直實(shí)施到最大狀態(tài)。如果達(dá)到預(yù)定的充電水平，該充電水平對應(yīng)于預(yù)定的充電能量，則通過斜線20示出的充電被結(jié)束。在圖1的示例中這個(gè)水平對應(yīng)于一個(gè)80%的充電狀態(tài)，從而在達(dá)到該充電狀態(tài)時(shí)結(jié)束該充電并且將充電狀態(tài)水平22 —直保持到達(dá)到時(shí)間點(diǎn)、。這個(gè)由曲線段20和22組成的充電曲線示出充電能量的最小化，從而減小了老化，因?yàn)樾铍姵刂钡綍r(shí)間點(diǎn)、被設(shè)置在較小的充電狀態(tài) 22下。因此減小老化。在此處舉例說明的對應(yīng)于水平22的80%的充電狀態(tài)對應(yīng)于牽引蓄電池必須至少提供的行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離。在本發(fā)明的另一個(gè)備選的實(shí)施方式中，尤其是使直到一個(gè)充電過程的時(shí)間間隔最大化或使充電過程和行駛開始之間的間隔最小化。所屬的充電曲線首先顯示恒定的水平 30，它直接在時(shí)間點(diǎn)、處形成并且對應(yīng)于一種在上次行駛結(jié)束之后具有的充電狀態(tài)。狀態(tài) 30盡可能長地保持，從而如通過充電狀態(tài)斜線32示出的充電過程被盡可能晚地使用。通過斜線32示出的充電過程由此在盡可能的程度上被延遲，從而在水平30期間牽引蓄電池具有低的充電狀態(tài)，其伴隨著較小的老化。充電的開始，即斜線32的底點(diǎn)，對應(yīng)于行駛開始時(shí)刻、，該時(shí)刻被提前一個(gè)時(shí)間，該時(shí)間由該充電過程占用。由該充電過程占用的該時(shí)間通過在時(shí)間點(diǎn)、的充電狀態(tài)和對應(yīng)于行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離的充電狀態(tài)(在此處80%)之間的差，以及從使該充電狀態(tài)相對于所屬的持續(xù)時(shí)間被提高所利用的充電功率中得出。由于斜線32的斜率是已知的，由此從行駛開始時(shí)刻、出發(fā)可以計(jì)算出充電過程的必要的開始時(shí)刻。其它的方法(沒有示出)規(guī)定附加的持續(xù)時(shí)間，以便附加地延遲該充電過程，以便在行駛開始時(shí)刻被未按計(jì)劃提前時(shí)對蓄電池進(jìn)行足夠的充電。與變化過程20，22相比，尤其是在按照變化過程30，32的充電情況下，老化被減小。此外，按照本發(fā)明的最小化(亦即時(shí)間間隔和充電能量的最小化)按照變化過程30，32被達(dá)到最小，其中一方面將充電過程的開始時(shí)刻盡可能向后延遲，并且另一方面充電不是一直實(shí)施到最大可能的充電狀態(tài)，而是按照最小化的充電能量進(jìn)行降低，該充電能量保證一個(gè)行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離，但是沒有存儲大大超出的能量。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式通過變化過程40，42限定，其中充電過程實(shí)施成兩個(gè)部分。第一充電按照充電狀態(tài)斜線40’直接地以時(shí)間點(diǎn)、開始。充電過程40’的該第一段用于設(shè)置一個(gè)預(yù)定的最小充電狀態(tài)(在此處50%)，從而在一個(gè)被提前的行駛開始時(shí)刻下，例如在、和、之間的中點(diǎn)，設(shè)置一個(gè)最小充電能量，它保證最小行駛持續(xù)時(shí)間或最小有效距離。但是，一旦在充電過程的第一段40’之后達(dá)到對應(yīng)于最小有效距離或最小充電能量的最小充電狀態(tài)，充電狀態(tài)就恒定地保持在水平40上。充電過程42的第二段按照本發(fā)明在這樣的程度上實(shí)施，即該充電過程被盡可能地延遲，以便在充電過程的結(jié)束時(shí)刻(即充電過程的第二段的結(jié)束時(shí)刻)和行駛開始時(shí)刻、之間具有最小的持續(xù)時(shí)間。第二段的開始時(shí)刻由例如通過充電電流限定的第二段42的斜率，以及由在充電能量或充電狀態(tài)，其對應(yīng)于行駛開始時(shí)刻、處的行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離，和在第一段40’結(jié)束時(shí)刻處的最小充電狀態(tài)，其對應(yīng)于一個(gè)預(yù)定的最小有效距離，之間的差得出。由按照斜線42的充電狀態(tài)的升高率和在最小充電狀態(tài)和對應(yīng)于在時(shí)間點(diǎn)、的行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離的充電能量之間
10的差，得到要求的時(shí)間，以確定相對于計(jì)劃的行駛開始時(shí)刻的(剩余)充電過程的開始時(shí)刻。 按照在水平40上的長的停留時(shí)間，該實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了蓄電池與小的充電狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的長的持續(xù)時(shí)間。此外充電過程的第二段42不是在最大可能的充電狀態(tài)下結(jié)束，而是在對應(yīng)于一個(gè)行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離的充電狀態(tài)下結(jié)束。由此也減少了循環(huán)升程，由此可以減小老化。尤其是在按照本發(fā)明的充電過程結(jié)束時(shí)只設(shè)置最小需要的充電狀態(tài)，該長的狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的行駛持續(xù)時(shí)間或有效距離，但是不需要在蓄電池中存儲超出此充電狀態(tài)的充電能量，該充電能量依據(jù)有效距離或計(jì)劃的行駛持續(xù)時(shí)間不被調(diào)用并且由此只會加大老化。
權(quán)利要求
1.用于提高電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車的牽引蓄電池的壽命的方法，包括步驟檢測至少一個(gè)行駛階段規(guī)定值，該行駛階段規(guī)定值包括行駛持續(xù)時(shí)間，行駛開始時(shí)刻， 或者包括這兩者；檢測牽引蓄電池的當(dāng)前的充電狀態(tài)；使至少一個(gè)老化參數(shù)最小化，所述老化參數(shù)包括在一個(gè)充電過程和行駛開始時(shí)刻之間的時(shí)間間隔或者包括要按照所述至少一個(gè)行駛階段規(guī)定值對所述牽引蓄電池充電所用的充電能量；和按照被最小化的老化參數(shù)實(shí)施充電過程。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，作為行駛階段規(guī)定值檢測行駛持續(xù)時(shí)間，所述行駛持續(xù)時(shí)間的檢測通過輸入計(jì)劃的有效距離或調(diào)用以前的行駛中的至少一個(gè)有效距離實(shí)施，并且通過依據(jù)有效距離使充電能量最小化來設(shè)置所述最小化，其中依賴于有效距離， 借助于一個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系估計(jì)充電能量，該關(guān)聯(lián)關(guān)系由近似公式、充電狀態(tài)減小量與以前的行駛中的已行駛路程的比、內(nèi)插法或查詢表進(jìn)行設(shè)置，并且充電過程的實(shí)施包括用被最小化的充電能量或用被提高了一個(gè)可用性安全余量的、被最小化的充電能量對牽引蓄電池充 H1^ ο
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，作為行駛階段規(guī)定值檢測行駛開始時(shí)刻，所述行駛開始時(shí)刻的檢測通過輸入計(jì)劃的行駛開始時(shí)刻或調(diào)用以前的行駛中的至少一個(gè)行駛開始時(shí)刻實(shí)施，并且通過依據(jù)行駛開始時(shí)刻和估計(jì)的充電持續(xù)時(shí)間使至充電過程的開始時(shí)的時(shí)間間隔最小化來設(shè)置所述最小化，所述估計(jì)的充電持續(xù)時(shí)間依賴于充電缺少量和提供的充電功率進(jìn)行估計(jì)，其中該充電缺少量對應(yīng)于在一個(gè)預(yù)定的最小充電狀態(tài)和當(dāng)前的充電狀態(tài)之間的差。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中，依賴于有效距離，借助于在最小充電狀態(tài)和有效距離之間的一種關(guān)聯(lián)關(guān)系估計(jì)最小充電狀態(tài)，該關(guān)聯(lián)關(guān)系由近似公式、充電狀態(tài)減小量與以前的行駛中的已行駛路程的比、內(nèi)插法或查詢表進(jìn)行設(shè)置，。
5.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括檢測牽引蓄電池的溫度；將該溫度與一個(gè)最小溫度規(guī)定值比較并且只有當(dāng)該比較的步驟得出，被檢測的溫度對應(yīng)于該最小溫度規(guī)定值或高于該最小溫度規(guī)定值時(shí)，才按照最小化的老化參數(shù)實(shí)施充電過程。
6.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，充電過程的第一段不按照被最小化的老化參數(shù)進(jìn)行實(shí)施而充電過程的一個(gè)另外的、第二段按照被最小化的老化參數(shù)進(jìn)行實(shí)施，其中第二段在第一段結(jié)束之后或者直接地接著第一段進(jìn)行實(shí)施。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過直接在電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車或牽引蓄電池的充電裝置被連接到供電網(wǎng)上之后，將牽引蓄電池充電到一個(gè)預(yù)定的最小充電狀態(tài)或一種對應(yīng)于一個(gè)預(yù)定的最小有效距離的充電狀態(tài)，設(shè)置充電過程的第一段，并且充電過程的第二段包括所述最小化，以便按照行駛開始時(shí)刻和行駛持續(xù)時(shí)間延遲充電過程、按照一種被按照行駛持續(xù)時(shí)間最小化的充電能量實(shí)施充電過程或兩者都實(shí)施。
8.用于電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車的牽引蓄電池的充電控制機(jī)構(gòu)，包括輸入接口，它設(shè)置用于輸入行駛階段規(guī)定值，該行駛階段規(guī)定值包括行駛持續(xù)時(shí)間，行駛開始時(shí)刻或包括這兩者，充電狀態(tài)檢測裝置，它設(shè)置成用于檢測牽引蓄電池的當(dāng)前的充電狀態(tài)；和最小化裝置，它設(shè)置成按照行駛階段規(guī)定值和充電狀態(tài)使老化參數(shù)最小化，該老化參數(shù)包括在充電過程和行駛開始時(shí)刻之間的時(shí)間間隔或要被用于對牽引蓄電池充電的充電能量，其中所述最小化裝置設(shè)置成按照行駛持續(xù)時(shí)間和/或行駛開始時(shí)刻優(yōu)化直到充電過程的時(shí)間間隔、 按照行駛持續(xù)時(shí)間優(yōu)化充電能量或優(yōu)化這兩者，其中所述充電控制機(jī)構(gòu)此外包括輸出端， 它設(shè)置成用于輸出充電信號或按照優(yōu)化的老化參數(shù)的充電電流。
9.按照權(quán)利要求8所述的充電控制機(jī)構(gòu)，此外包括存儲器，它設(shè)置成用于存儲過去的被檢測的行駛持續(xù)時(shí)間或行駛開始時(shí)間點(diǎn)的值，以便將它們以內(nèi)插的或平均的形式輸出到輸入接ロ或輸出到最小化裝置，以便在按照行駛階段規(guī)定值進(jìn)行的最小化時(shí)考慮過去的行駛持續(xù)時(shí)間和行駛開始時(shí)間點(diǎn)。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的充電控制機(jī)構(gòu)，此外包括時(shí)鐘，它被設(shè)置用于將當(dāng)前的時(shí)間輸出到最小化裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于提高電動(dòng)或混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車的牽引蓄電池的壽命的方法。該方法包括步驟檢測至少一個(gè)行駛階段規(guī)定值，該行駛階段規(guī)定值包括行駛持續(xù)時(shí)間，行駛開始時(shí)刻，或者包括這兩者；和檢測牽引蓄電池的當(dāng)前的充電狀態(tài)。至少一個(gè)老化參數(shù)被最小化，所述老化參數(shù)包括在一個(gè)充電過程和行駛開始時(shí)刻之間的時(shí)間間隔或者充電能量，利用該充電能量將按照所述至少一個(gè)行駛階段規(guī)定值對所述牽引蓄電池充電；和按照被最小化的老化參數(shù)實(shí)施充電過程。本發(fā)明此外涉及一種用于實(shí)施按照本發(fā)明的方法的充電控制機(jī)構(gòu)。
文檔編號B60L11/18GK102574477SQ201080047043
公開日2012年7月11日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者J.法斯納赫特, R.諾登 申請人:羅伯特·博世有限公司