一種用于確定蓄電池的最大可用的恒定電流的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定蓄電池在預(yù)估時間間隔(T)內(nèi)最大可用的恒定電流(Ilim)的方法。該方法包括檢測(10)蓄電池狀態(tài)和確定(14)微分方程的解，所述微分方程借助等效電路模型描述在預(yù)估時間間隔(T)內(nèi)蓄電池狀態(tài)隨時間的變化。此外，本發(fā)明還涉及一種蓄電池管理單元，其被構(gòu)造用于執(zhí)行依據(jù)本發(fā)明所述的方法。所述蓄電池管理單元能夠包括用于檢測所述蓄電池狀態(tài)的裝置以及被構(gòu)造用于確定所述微分方程的解的控制單元。此外，本發(fā)明還涉及一種具有依據(jù)本發(fā)明所述蓄電池管理單元的蓄電池，以及一種包括依據(jù)本發(fā)明所述蓄電池管理單元或依據(jù)本發(fā)明所述蓄電池的機(jī)動車。
【專利說明】—種用于確定蓄電池的最大可用的恒定電流的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定蓄電池在預(yù)估時間間隔內(nèi)最大可用的恒定電流的方法、被構(gòu)造用于實施依據(jù)本發(fā)明的方法的蓄電池管理單元、包括依據(jù)本發(fā)明的蓄電池管理單元的蓄電池以及包括依據(jù)本發(fā)明的蓄電池管理單元或依據(jù)本發(fā)明的蓄電池的機(jī)動車。
【背景技術(shù)】
[0002]如果使用蓄電池，尤其在機(jī)動車中使用蓄電池的話，就存在這樣一個問題，即在特定預(yù)估時間間隔內(nèi)能夠利用多大的恒定電流給蓄電池最大限度地充電或放電，同時又不會損傷蓄電池單元的運(yùn)行參數(shù)的限度，特別是不會損傷該蓄電池的限度。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知兩種用于確定預(yù)估時間間隔內(nèi)最大可用的恒定電流的方法。
[0003]在由現(xiàn)有技術(shù)已知的第一種方法中，借助等效電路模型迭代地算出最大可用的恒定電流。在此通過假定確定的恒定電流，在整個預(yù)估時間間隔內(nèi)的每一次迭代中模擬出蓄電池。該迭代從相對低的電流值開始。如果模擬過程中不能達(dá)到該蓄電池的電壓限度，則提高下次迭代的電流值；如果達(dá)到電壓限度，則迭代結(jié)束。于是能夠?qū)⒆詈蟮碾娏髦底鳛樽畲罂捎玫暮愣娏魇褂?，通過該最后迭代的電流值在模擬過程中達(dá)不到蓄電池的電壓限度。該方法的缺點是迭代和模擬要求相當(dāng)大的計算花費(fèi)。
[0004]在由現(xiàn)有技術(shù)已知的第二種方法中，借助于與溫度和荷電狀態(tài)相關(guān)的特征映射計算出最大可用的恒定電流。該方法的缺點是該特征映射要求相當(dāng)大的存儲花費(fèi)。此外，還有如下缺點，即應(yīng)該根據(jù)在使用中被離散地存儲的特征映射固有的近似值設(shè)置安全間隔，該安全間隔會導(dǎo)致系統(tǒng)超尺寸。
[0005]專利文件DE102008004368A1公開了一種用于確定每個時間點蓄電池的可用的功率和/或電運(yùn)轉(zhuǎn)和/或可取用的電荷量的方法，在該方法中，隨時間變化的電荷量曲線被存儲作為對于大量的溫度曲線之一與大量的功率要求曲線之一或大量的電流要求曲線之一的各個組合的電荷預(yù)估特征映射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]依據(jù)本發(fā)明提出一種用于確定蓄電池在預(yù)估時間間隔內(nèi)最大可用的恒定電流的方法。該方法包括檢測蓄電池狀態(tài)以及確定微分方程的解，所述微分方程借助等效電路模型描述在預(yù)估時間間隔內(nèi)所述蓄電池狀態(tài)隨時間的變化。
[0007]優(yōu)選地，所述最大可用的恒定電流被定義為這樣的恒定電流，鑒于其在所述預(yù)估時間間隔時末端對于所述蓄電池的運(yùn)行參數(shù)的達(dá)到限度。其中，特別地，所述運(yùn)行參數(shù)能夠是蓄電池單元電壓，并且所述限度能夠是上限或者下限。
[0008]在優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括通過將對于蓄電池單元電壓的限度代入在所述微分方程的解中來計算所述最大可用的恒定電流。
[0009]所述等效電路模型能夠通過第一電阻和另一個電路組成部分的串聯(lián)電路給定，其中，所述另一個電路組成部分通過第二電阻和電容的并聯(lián)電路給定。檢測所述蓄電池狀態(tài)能夠包括檢測對于所述第一電阻、所述第二電阻、所述電容和所述另一個電路上的電壓的合適的數(shù)值。
[0010]優(yōu)選地，確定所述微分方程的解的前提條件為:所述第一電阻、所述第二電阻和所述電容在所述預(yù)估時間間隔內(nèi)是恒定的。此外，優(yōu)選地，確定所述微分方程的解的前提條件為，由所述蓄電池提供的電流在所述預(yù)估時間間隔內(nèi)是恒定的。
[0011]此外，本發(fā)明還提出一種蓄電池管理單元，其被構(gòu)造用于執(zhí)行依據(jù)本發(fā)明所述的方法。所述蓄電池管理單元能夠包括用于檢測所述蓄電池狀態(tài)的裝置以及一種控制單元，所述控制單元被構(gòu)造用于確定所述微分方程的解。
[0012]本發(fā)明還提出一種蓄電池，其具有依據(jù)本發(fā)明所述蓄電池管理單元的。特別地，所述蓄電池能夠是鋰離子蓄電池。
[0013]最后本發(fā)明還提出一種機(jī)動車，特別是電動車，其包括依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池管理單元或如本發(fā)明所述的蓄電池。
[0014]本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求給出并在說明書中描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]將依據(jù)附圖及后續(xù)的說明進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實施例，其中:
[0016]圖1示出了用于在依據(jù)本發(fā)明所述方法的一個實施例中使用等效電路；
[0017]圖2示出了依據(jù)本發(fā)明所述方法的實施例的流程示意圖；
[0018]圖3示出了用于比較依據(jù)本發(fā)明的方法和基于特征映射的方法的電流曲線圖；以及
[0019]圖4示出了用于比較依據(jù)本發(fā)明的方法和基于特征映射的方法的電壓曲線圖?！揪唧w實施方式】
[0020]依據(jù)本發(fā)明的方法的依據(jù)是借助等效電路模型預(yù)測蓄電池狀態(tài)隨時間的變化。圖1示出的是合適的等效電路的示例。在此，歐姆電阻Rs和另一個電路組成部分串聯(lián)，其中，該另一個電路組成部分由并聯(lián)連接的歐姆電阻Rf和電容Cf組成(RC-電路組成部分)。在此，該電阻Rs和Rf、電容Cf和施加在另一個電路組成部分上的電壓Uf都依賴于時間。能夠選擇地使用具有任意數(shù)目的、被任意給定參數(shù)的歐姆電阻和歐姆電阻與電容的并聯(lián)電路(RC-電路組成部分)的等效電路。
[0021]為了預(yù)測蓄電池狀態(tài)隨時間的變化，利用等效電路模型列出微分方程，然后通過簡化的假設(shè)解析地解出答案。單元電壓Um11在每個時間點都通過:
[0022]Ucell (t) = Uocv (t) +Us (t) +Uf (t)
[0023]得出。在此，UQCV(t) = Uocv (SOC (t), Θ (t))表示開路電壓,其通過荷電狀態(tài)SOC(t)和溫度Θ (t)依賴于時間；us(t) = Rs(sOC(t), Θ (t)).Icell (t)表示電阻Rs上的電壓降，其中，該電阻艮又通過荷電狀態(tài)SOC(t)和溫度Θ⑴依賴于時間；IMll(t)表示在時間t時的充電電流和放電電流以及在等效電路模型中流經(jīng)電阻Rs和與之串聯(lián)的另一個電路組成部分的電流；而％(0表示的是另一個電路組成部分上的電壓降，其對于t > h和初始值Uf0 = Uf(tj通過在等效電路模型中有效的微分方程的解給出，
【權(quán)利要求】
1.一種于確定蓄電池在預(yù)估時間間隔(T)內(nèi)的最大可用的恒定電流(Ilim)的方法， 其特征在于， 所述方法包括如下步驟: 檢測(10)蓄電池狀態(tài)；并且 確定(14)微分方程的解，所述微分方程借助于等效電路模型描述在所述預(yù)估時間間隔(T)內(nèi)所述蓄電池狀態(tài)隨時間的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述最大可用的恒定電流(Ilim)是這樣的恒定電流，即鑒于其在所述預(yù)估時間間隔(T)的末端達(dá)到所述蓄電池的運(yùn)行參數(shù)特別是單元電壓的限度(Ulim)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述方法還包括: 通過將單元電壓的限度(Ulim)代入(16)到所述微分方程的所述解中來計算所述最大可用的恒定電流(Ilini)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，通過第一電阻(Rs)和另一個電路組成部分的串聯(lián)電路來給定所述等效電路模型，其中，通過第二電阻(Rf)和電容(Cf)的并聯(lián)電路來給定所述另一個電路組成部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，檢測(10)所述蓄電池狀態(tài)包括檢測所述第一電阻(Rs)、所述第二電阻(Rf)、所述電容(Cf)和所述另一個電路組成部分上的電壓(Uf)的合適的數(shù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，確定所述微分方程的所述解的前提條件為:所述第一電阻(Rs)、所述第二電阻(Rf)和所述電容(Cf)在所述預(yù)估時間間隔(T)內(nèi)是恒定的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，確定所述微分方程的解的前提條件為:由所述蓄電池提供的電流在所述預(yù)估時間間隔(T)內(nèi)是恒定的。
8.一種蓄電池管理單元，其被構(gòu)造用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄電池管理單元，其包括: 用于檢測所述蓄電池狀態(tài)的裝置；以及 控制單元，其被構(gòu)造用于確定所述微分方程的解。
10.一種蓄電池，其具有根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項所述的蓄電池管理單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的蓄電池，其中，所述蓄電池是鋰離子蓄電池。
12.—種機(jī)動車，特別是電動車，其包括根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的蓄電池管理單元或根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的蓄電池。
【文檔編號】G01R31/36GK103733081SQ201280019023
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】S·維克特, A·霍伊布納 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社