用于確定電池的實(shí)際容量的方法和設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用特征曲線(xiàn)族確定電池的實(shí)際容量的方法和設(shè)備，其中，在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)確定電池的起始電壓(U開(kāi)始)、放電電流強(qiáng)度和電池溫度，由此通過(guò)與特征曲線(xiàn)族中存在的數(shù)據(jù)相比較來(lái)選出特征曲線(xiàn)并且確定電池的起始狀態(tài)，在放電過(guò)程結(jié)束時(shí)，測(cè)量電池的結(jié)束電壓(U測(cè)量)，將該結(jié)束電壓(U測(cè)量)與根據(jù)選出的特征曲線(xiàn)所預(yù)期的在放電結(jié)束時(shí)的預(yù)期電壓(U預(yù)期)相比較，如果結(jié)束電壓(U測(cè)量)小于基于充電過(guò)程所預(yù)期的預(yù)期電壓(U預(yù)期)，則判定電池的實(shí)際容量小于在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)假定的可得容量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于確定電池的實(shí)際容量的方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種使用電池特征曲線(xiàn)來(lái)確定電池的實(shí)際容量的方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 在使用電池（可充電電源、二次電池或蓄電池）作為驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的唯一能源或與內(nèi) 燃機(jī)同時(shí)使用的能源的機(jī)動(dòng)車(chē)（電動(dòng)車(chē)輛、混合動(dòng)力車(chē)輛）中，電池的容量對(duì)于在電池不重 新充電的情況下機(jī)動(dòng)車(chē)所能行駛的續(xù)駛里程至關(guān)重要。
[0003] 隨著使用年限和/或充放電周期次數(shù)的增加，從例如目前可用的裡離子蓄電池中 所能夠取得的能量一也就是所能夠取得的電流量會(huì)減少已經(jīng)是公知的事實(shí)。
[0004] 對(duì)于該種在口語(yǔ)中常被稱(chēng)作老化、W電池在充放電運(yùn)行（常規(guī)使用）中的特性改 變或者隨時(shí)間老化為特點(diǎn)的容量損耗，目前的確定并不充分。
[0005] 已知的用于確定容量損耗的方法要么非常復(fù)雜并且/或者難W參數(shù)化（例如在阻 抗測(cè)定方面），要么就是所使用的老化模型并不全面或充分參數(shù)化，該會(huì)給計(jì)算造成巨大偏 差。
[0006] 簡(jiǎn)單的方法通常具有的缺點(diǎn)是；重要的參數(shù)（例如在電池的壽命和使用中變化的 消耗功率或效率）不能被考慮或不能簡(jiǎn)單地確定。
[0007] 因此，不能在連續(xù)或標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行中W簡(jiǎn)單的方式對(duì)當(dāng)前的能量含量、也就是實(shí)際可 供使用的電流量作出專(zhuān)口推斷。因?yàn)殡姵厝萘繒?huì)因?yàn)槔匣匦远档?，而在未?duì)實(shí)際的電 池容量進(jìn)行準(zhǔn)確更新（或更正）的情況下，對(duì)可用性的推斷會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤或者不準(zhǔn)確。
[000引許多已知的用于確定電池當(dāng)前容量的方法都需要確定電池的荷電狀態(tài)（State Of Charge, S0C)-其基于對(duì)電池的開(kāi)路電壓（Open Circuit Voltage, OCV)的測(cè)量，W及要 求測(cè)量在兩個(gè)荷電狀態(tài)之間所取得的電流量。
[000引因此，例如EP 1 314 992 A2描述了一種設(shè)備和方法，其用于為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)的蓄電 池確定容量，其中借助于在空載狀態(tài)下的開(kāi)路電壓來(lái)確定蓄電池的第一荷電狀態(tài)和蓄電池 的第二荷電狀態(tài)，由在該兩個(gè)荷電狀態(tài)之間所流出的放電率量來(lái)確定蓄電池的實(shí)際容量。
[0010] DE 10 2007 037 041 Al公開(kāi)了一種方法和設(shè)備，其利用已存儲(chǔ)的電池模型來(lái)識(shí) 別酸電池的電池狀態(tài)。其中W特征曲線(xiàn)的形式記錄了酸電池的開(kāi)路電壓與可從電池獲得的 電荷的關(guān)系。確定描述由電池老化和電池的酸層引起的電池容量損耗的第一參數(shù)。另外， 確定關(guān)于特征曲線(xiàn)斜率信息的第二參數(shù)。另外，參照第一和第二參數(shù)對(duì)所存儲(chǔ)的特征曲線(xiàn) 進(jìn)行匹配。
[0011] 根據(jù)該公開(kāi)文本，通過(guò)確定開(kāi)路電壓-安培小時(shí)-特征曲線(xiàn)來(lái)確定可由酸電池取 得的能量和實(shí)際容量。與無(wú)酸層的新電池相比，在電池老化時(shí)，該特征曲線(xiàn)平行地上移，而 當(dāng)電池帶有酸層時(shí)，該特征曲線(xiàn)的斜率變大。該開(kāi)路電壓-安培小時(shí)-特征曲線(xiàn)可W通過(guò) 在放電前后測(cè)量電池開(kāi)路電壓而得出。然后在使用實(shí)際確定的電壓-安培小時(shí)-特征曲線(xiàn) 的情況下對(duì)所存儲(chǔ)的特征曲線(xiàn)進(jìn)行匹配。
[0012] DE 10 2010 006 965 Al描述了一種用于為車(chē)輛的電池確定電池特征曲線(xiàn)的至少 一個(gè)區(qū)域的方法，其中由所測(cè)得的電池參數(shù)確定電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)，由所測(cè)得的電池參 數(shù)與在參照所確定的荷電狀態(tài)的情況下由標(biāo)準(zhǔn)-電池特征曲線(xiàn)確定的標(biāo)準(zhǔn)值之間的差確 定出一偏差值，并通過(guò)將該偏差值添加到標(biāo)準(zhǔn)電池特征曲線(xiàn)上來(lái)確定新的電池特征曲線(xiàn)的 至少一個(gè)區(qū)域。
[0013] 根據(jù)該公開(kāi)文本，通過(guò)測(cè)量電池在不同的荷電狀態(tài)下經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的靜止階段后 的空載電壓來(lái)確定當(dāng)前的電池特征曲線(xiàn)。根據(jù)在給定荷電狀態(tài)下對(duì)各個(gè)開(kāi)路電壓的比較或 者根據(jù)在給定開(kāi)路電壓下對(duì)各個(gè)電池特征曲線(xiàn)的比較來(lái)確定當(dāng)前的電池特征曲線(xiàn)（怠速 電壓-當(dāng)前荷電狀態(tài)-特征曲線(xiàn)）與"標(biāo)準(zhǔn)-電池"的電池特征曲線(xiàn)的偏差。
[0014] JP 2002-243 813 A公開(kāi)了一種計(jì)算單元，該計(jì)算單元基于在積分開(kāi)始時(shí)間點(diǎn)和 積分結(jié)束時(shí)間點(diǎn)上的空轉(zhuǎn)電壓，由蓄電池的關(guān)于時(shí)間積分的放電率得出蓄電池的荷電狀態(tài) 的變化，W及空轉(zhuǎn)電壓與蓄電池荷電狀態(tài)之間的校正值。此外該計(jì)算單元還在放電率值的 積分基礎(chǔ)上計(jì)算出蓄電池隨時(shí)間下降的容量，放電率值的積分是W放電率和荷電狀態(tài)變化 為基礎(chǔ)計(jì)算出來(lái)的。此外，計(jì)算單元還在蓄電池的隨時(shí)間下降的容量和最初容量的基礎(chǔ)上 計(jì)算容量下降率。
[001引 DE 39 10 904 Al涉及一種用于監(jiān)測(cè)可充電的封閉式電池的荷電狀態(tài)的方法，其 中在給電池充電后一在至少充電一次后一測(cè)量端電壓UKL并將其作為開(kāi)路電壓U。儲(chǔ) 存，其中在不同的時(shí)間點(diǎn)上測(cè)量在接線(xiàn)端處的瞬時(shí)電壓Uti,并根據(jù)開(kāi)路電壓U。與瞬時(shí)電壓 恥之間的偏差來(lái)確定放電狀態(tài)。
[0016] 由該些公開(kāi)文本大致可W概括出：在所有上述方法和設(shè)備中的測(cè)量都需要電池的 開(kāi)路電壓的pen Circuit Voltage, 0CV)。該種開(kāi)路電壓雖然足夠精確，但是卻僅能夠在放 電過(guò)程結(jié)束后經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后才能夠測(cè)量出。所W例如從EP 1 314 992 A2的圖6可 知，在充電過(guò)程結(jié)束后，在電壓達(dá)到靜止值之前，可能需要高達(dá)3000砂、也就是高達(dá)50分鐘 的靜止階段。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的是，提供一種用于確定電池的實(shí)際容量的方法和設(shè)備，由此克服現(xiàn) 有技術(shù)的所述缺陷。
[001引所述目的和更多的優(yōu)點(diǎn)由根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備得W實(shí) 現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及的是本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)方案。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的方法利用特征曲線(xiàn)族來(lái)確定電池實(shí)際容量，在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)確定 電池的起始電壓放電電流強(qiáng)度和電池溫度，由此通過(guò)與特征曲線(xiàn)族中存在的數(shù)據(jù)相 比較來(lái)選出一條特征曲線(xiàn)并且確定電池的起始狀態(tài)。在放電過(guò)程結(jié)束時(shí)，測(cè)量電池的結(jié)束 電壓u?胃，將該結(jié)束電壓u?胃與根據(jù)選出的特征曲線(xiàn)所預(yù)期的在放電結(jié)束時(shí)的預(yù)期電壓^ JW相比較，如果結(jié)束電壓^胃小于基于充電過(guò)程所預(yù)期的預(yù)期電壓，則判定電池的實(shí)際 容量小于在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)假定的可得容量。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的方法的突出之處在于：不需要測(cè)量開(kāi)路電壓的pen Circuit Voltage, OCV)來(lái)評(píng)估電池的老化狀況，該方法由于不需要特別的測(cè)試方法和步驟，并且不 W復(fù)雜的參數(shù)和/或模型為基礎(chǔ)，所W可W用于常規(guī)的使用目的并且簡(jiǎn)單易用。因此通過(guò) 根據(jù)本發(fā)明的方法可W在持續(xù)運(yùn)行中W簡(jiǎn)單的方式對(duì)電池的當(dāng)前能量含量作出專(zhuān)口推斷。 由于電池實(shí)際容量通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法得到準(zhǔn)確更新或更正，所W還可W對(duì)電池的實(shí)際 可提供的電流量作出準(zhǔn)確推斷。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第一種具有優(yōu)點(diǎn)的改進(jìn)方案，通過(guò)W下方式對(duì)電池的實(shí)際容量進(jìn)行 確定；使上述的各步驟按規(guī)定的順序被依次重復(fù)多次，并且對(duì)所確定的、在結(jié)束電壓^?與 預(yù)期電壓U胃j之間的差進(jìn)行分析。
[0022] 同樣有利的是，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在使上述的各步驟被依次執(zhí)行至少五次 后，對(duì)電池的實(shí)際容量進(jìn)行確定。
[0023] 為了確定電池的實(shí)際容量，可W W有利的方式采取例如如下措施；在二維坐標(biāo)系 中參照時(shí)間與所取得的電量相關(guān)地記錄下電池的起始電壓Ug;苗日結(jié)束電壓U ，并參照時(shí) 間與所取得的電量相關(guān)地記錄下預(yù)期電壓U胃j，確定起始電壓與結(jié)束電壓之間的 連線(xiàn)的斜率W及起始電壓Ug?^與預(yù)期電壓U胃之間的連線(xiàn)的斜率，確定該兩條連線(xiàn)的斜率 之間的差或該兩條連線(xiàn)之間的角度（(P)。該樣確定的值可W用于確定實(shí)際容量。
[0024] 當(dāng)然，剛才所述的方法一W及在此公開(kāi)的所有其他方法一在實(shí)踐中能夠并且 已經(jīng)可W借助于計(jì)算單元和有關(guān)的數(shù)字式數(shù)據(jù)或數(shù)字化數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)施。
[0025] 由于確定出電池實(shí)際容量的降低例如對(duì)于電動(dòng)車(chē)輛或混合動(dòng)力車(chē)輛的能量管理 至關(guān)重要，并且由于實(shí)際的容量例如被應(yīng)用于續(xù)駛里程預(yù)測(cè)，所W根據(jù)本發(fā)明的另一種有 利的改進(jìn)方案提出，如果對(duì)實(shí)際容量進(jìn)行確定的結(jié)果是實(shí)際容量與新電池相比降低，則在 儲(chǔ)存裝置中存儲(chǔ)經(jīng)降低的標(biāo)稱(chēng)容量、可得容量、可提供的容量和/或?qū)嶋H容量。
[0026] 該樣存儲(chǔ)的值例如被提供給其他裝置W供其他的計(jì)算和/或評(píng)估使用，并且可W 例如從儲(chǔ)存裝置中讀取。
[0027] 有利的是，如果對(duì)實(shí)際容量進(jìn)行確定的結(jié)果是實(shí)際容量與新電池相比降低，則在 通過(guò)數(shù)學(xué)公式表達(dá)的特征曲線(xiàn)族和/或在通過(guò)數(shù)學(xué)公式表達(dá)的特征曲線(xiàn)使標(biāo)稱(chēng)容量、可得 容量和/或可提供的容量的數(shù)值降低一可預(yù)先規(guī)定的值。
[0028] 出于系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因有利的是，并不將所確定的所有實(shí)際容量的變化都計(jì)算在 內(nèi)，而是僅描述沿相應(yīng)的變化方向的匹配。因此有利的是，所確定的實(shí)際容量的降低并非完 全地被用于確定標(biāo)稱(chēng)容量、可得容量和/或可提供的容量。
[0029] 本發(fā)明還包括用于確定電池的實(shí)際容量的設(shè)備，其包括儲(chǔ)存裝置、電壓測(cè)量裝置、 電流測(cè)量裝置、溫度測(cè)量裝置、計(jì)算單元W及可在計(jì)算單元中執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，其中儲(chǔ)存 裝置設(shè)置用于儲(chǔ)存電池的至少一個(gè)特征曲線(xiàn)族，電壓測(cè)量裝置設(shè)置用于至少測(cè)量在放電過(guò) 程開(kāi)始時(shí)的電池起始電壓Ug;訂日在放電過(guò)程結(jié)束時(shí)的電池結(jié)束電壓電流測(cè)量裝置設(shè) 置用于至少測(cè)量電池的放電電流的強(qiáng)度，溫度測(cè)量裝置設(shè)置用于測(cè)量至少一個(gè)電池部件的 溫度，計(jì)算單元W及在計(jì)算單元上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序設(shè)置用于：在考慮到起始電壓U結(jié) 束電壓和根據(jù)所選出的特征曲線(xiàn)預(yù)期的預(yù)期電壓U胃j的情況下W如下方式確定電池的 實(shí)際容量：如果結(jié)束電壓扣8?)小于在放電過(guò)程基礎(chǔ)上所預(yù)期的預(yù)期電壓扣M9)，則則判 定電池的實(shí)際容量小于在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)假定的可得容量。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還設(shè)置用于能夠執(zhí)行上述任一方法。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的該種 適用于執(zhí)行所有根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)計(jì)方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員基于其知識(shí)所能知曉的 或者是能夠通過(guò)少數(shù)實(shí)驗(yàn)輕易確定的。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031] 下面借助附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032] 附圖中：
[0033] 圖1示出一圖表，其中示出若干條位于電池的特征曲線(xiàn)族中的特征曲線(xiàn)；
[0034] 圖2 出一圖表，其中出與所取出的電荷量相關(guān)的電池電壓關(guān)于時(shí)間的實(shí)際曲 線(xiàn)，和基于所選出的特征曲線(xiàn)所預(yù)期的相應(yīng)的電壓曲線(xiàn)，
[003引圖3示出類(lèi)似于圖2的圖表，但是記錄了在U巧始與U測(cè)量之間W及在U巧始與U預(yù)期之 間的連接直線(xiàn)。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 附圖中的該些圖表都是純示意性的，并非按照比例繪制。
[0037] 下面所述的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明當(dāng)然并不局限于該 些實(shí)施方式。
[0038] 在下面的說(shuō)明中，對(duì)下述術(shù)語(yǔ)分別給出如下定義：
[0039] 標(biāo)稱(chēng)容量；根據(jù)制造商的說(shuō)明可W取得的電流量，在標(biāo)準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)電流下規(guī)范 (也稱(chēng)作額定容量）；
[0040] 可得容量；根據(jù)溫度和電流強(qiáng)度可實(shí)際取得的、隨電池/蓄電池技術(shù)而大小不同 的電流量；
[0041] 可提供的容量：在標(biāo)準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)電流強(qiáng)度下測(cè)得的容量；用于評(píng)估與標(biāo)稱(chēng)容量 的偏差；
[0042] 實(shí)際容量；根據(jù)溫度和電流強(qiáng)度可實(shí)際取得的容量。
[0043] 圖1所示的圖表示出了在給定溫度下W不同電流強(qiáng)度放電時(shí)電池的電壓曲線(xiàn)W 及開(kāi)路電壓U。的大致曲線(xiàn)。
[0044] 在圖表中標(biāo)出的I2CI表示針對(duì)標(biāo)稱(chēng)容量的20小時(shí)放電率。如從圖表中可見(jiàn)，隨著 電流強(qiáng)度的升高（即Iw成倍升高），電池的起始電壓（電位）降低。同時(shí)，在電流強(qiáng)度較 高時(shí)，可得的電流量降低。另一種關(guān)系在于與電池溫度的關(guān)系。簡(jiǎn)而言之，溫度越低，則放 電量越少，電池電壓越低。
[0045] 借助于該一知識(shí)或者通過(guò)測(cè)量可W生成或產(chǎn)生一個(gè)特征曲線(xiàn)族，在此在考慮到放 電電流強(qiáng)度、溫度和電池的可得容量的情況下生成或產(chǎn)生各特征曲線(xiàn)。
[0046] 在特征曲線(xiàn)族的基礎(chǔ)上，可W在考慮到放電電流強(qiáng)度和溫度的情況下判斷電池狀 態(tài)。可W評(píng)估電池的當(dāng)前狀態(tài)，可W估計(jì)可取得的電量，并在考慮到實(shí)際取得的電量的情況 下，通過(guò)將實(shí)際的電壓曲線(xiàn)與根據(jù)所選出的特征曲線(xiàn)所期待的電壓曲線(xiàn)相比較來(lái)評(píng)價(jià)電池 的老化狀況。
[0047] 因此根據(jù)本發(fā)明并不需要判斷電池是否處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0048] 圖2和圖3的圖表分別不出與所取出的電量A Q相關(guān)的、電池電壓U關(guān)于時(shí)間t 的實(shí)際曲線(xiàn)，和根據(jù)所選出的特征曲線(xiàn)所預(yù)期的相應(yīng)電壓曲線(xiàn)。如圖表所示，在時(shí)間t的變 化過(guò)程中假設(shè)存在基本恒定的電流強(qiáng)度1。1。。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)電池的起始電壓放電電流強(qiáng)度和電池溫度從特征曲線(xiàn)族 中選出特征曲線(xiàn)相關(guān)的特征曲線(xiàn)。
[0050] 在放電過(guò)程結(jié)束時(shí)，測(cè)量電池的結(jié)束電壓U;5"，將結(jié)束電壓U?胃與根據(jù)所選擇的特 征曲線(xiàn)預(yù)期的、在放電結(jié)束時(shí)的電壓相比較。對(duì)于圖2和圖3所示的在放電過(guò)程結(jié)束 時(shí)結(jié)束電壓^胃小于預(yù)期電壓U胃的情況，可W判定；電池的實(shí)際容量小于在放電過(guò)程開(kāi) 始時(shí)假設(shè)的可得容量。
[0051] 為計(jì)算實(shí)際容量或者為計(jì)算實(shí)際容量相對(duì)于標(biāo)稱(chēng)的、可得的和/或可提供的容量 的減少量，可W采用已知的經(jīng)驗(yàn)值或計(jì)算方法。
[0052] 如圖2和圖3所示，可W在二維坐標(biāo)系中一在使用計(jì)算單元的情況下使該二維 坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)于二維數(shù)組一記錄與所取得的電量相關(guān)的、電池起始電壓Ug;訂日結(jié)束電壓 ,關(guān)于時(shí)間的曲線(xiàn)，W及與所取得的電量相關(guān)的預(yù)期電壓U胃關(guān)于時(shí)間的曲線(xiàn)。
[0053] 在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)測(cè)量起始電壓由于該還與放電 電流強(qiáng)度有關(guān)，所W "開(kāi)始時(shí)"應(yīng)理解為，在必要的情況下在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)等待足夠長(zhǎng)的 時(shí)間（例如1、2、4、6、8、10、15、30砂；1、2、3、4、5分鐘），直至出現(xiàn)"穩(wěn)定的"起始電壓為止。 本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是；在"穩(wěn)定的"起始電壓出現(xiàn)前的時(shí)長(zhǎng)與放電電流強(qiáng)度相關(guān)，即在 低電流強(qiáng)度下（例如在約1 X Iw至約5 X 12。的范圍內(nèi)），時(shí)長(zhǎng)在分鐘的量級(jí)內(nèi)，而在高電流 強(qiáng)度下（例如約IOXlw W上的區(qū)域內(nèi)），小于1分鐘的時(shí)長(zhǎng)就足夠了。
[0054] 由于通常在放電過(guò)程中并不知道放電過(guò)程的何時(shí)結(jié)束，所W當(dāng)然可W在放電過(guò)程 中持續(xù)地或者W預(yù)先規(guī)定的時(shí)間間隔測(cè)量電池的電壓。如果放電過(guò)程結(jié)束，那么將在放電 過(guò)程中最后測(cè)量到的電壓作為結(jié)束電壓
[0055] 如圖2和圖3所示，可W將在考慮到所使用的特征曲線(xiàn)的情況下所確定的在 與U胃j之間的差用于評(píng)估電池的老化狀況。
[005引 W圖3所示為例，可W確定起始電壓Ug;沖結(jié)束電壓之間的連線(xiàn)的斜率W及 起始電壓Ug?和預(yù)期電壓之間的連線(xiàn)的斜率，可W確定該兩個(gè)連線(xiàn)的斜率之間的差或 者該兩個(gè)連線(xiàn)之間的角度聲，并將其用于確定實(shí)際容量。
[0057] 如果例如圖3所示的角度巧超出了可預(yù)先規(guī)定的闊值，那么通過(guò)老化評(píng)估可W將 可得容量減少一特定的值，或者在"較小"電池的基礎(chǔ)上計(jì)算可提供的容量。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明，對(duì)電池的實(shí)際容量的確定不應(yīng)該僅基于一次的測(cè)量，而是應(yīng)該多次、 優(yōu)選至少5次或者更頻繁（如6、7、8、9、10、11、12、14、15次）連續(xù)重復(fù)測(cè)量，并且對(duì)- U 8?的偏差或者角度9進(jìn)行評(píng)估。之所W要該樣，是因?yàn)樗_定的數(shù)值大小可能被很多參 數(shù)影響，并且通過(guò)足夠多次的重復(fù)和對(duì)所確定的測(cè)量結(jié)果的相應(yīng)評(píng)估（例如形成平均值）， 可W充分準(zhǔn)確接近電池實(shí)際存在的老化狀況。通常適用的是，隨著測(cè)量次數(shù)的增加，在判斷 電池的老化狀況方面的精度也隨之增加。
[0059] 出于系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因，通常還有利的是，并不將所確定的所有實(shí)際容量的減小 量都用于對(duì)標(biāo)稱(chēng)的、可得的和/或可提供的容量的計(jì)算，而是僅沿相應(yīng)的變化方向進(jìn)行匹 配。那么例如可W將所確定的實(shí)際容量的減小量乘W可預(yù)先規(guī)定的小于1 (例如0, 9 ;0, 8 ; 0, 75 ;0, 6 ;0, 5)的系數(shù)并將由此得到的所確定的實(shí)際容量的減小量的一小部分用于評(píng)估 或計(jì)算。
[0060] 如果用數(shù)學(xué)公式表示所使用的特征曲線(xiàn)族或者所使用的特征曲線(xiàn)，那么例如可W 將標(biāo)稱(chēng)的、可得的和/或可提供的容量的大小減少一規(guī)定的Delta。
[0061] 電池的老化W及由此帶來(lái)的可提供的容量的變化并不是隨機(jī)引入的，而是逐漸變 化的參量。由此，例如可W使根據(jù)本發(fā)明的方法連續(xù)地重復(fù)、W可預(yù)先規(guī)定的時(shí)間間隔重復(fù) 和/或在經(jīng)過(guò)可先規(guī)定的充放電過(guò)程次數(shù)后重復(fù)。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明的方法可W應(yīng)用于常規(guī)使用目的中，使用簡(jiǎn)單，無(wú)需特別的測(cè)試程序 或步驟，并且不W復(fù)雜的參數(shù)和/或模型為基礎(chǔ)。因此通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法可W在持續(xù) 運(yùn)行中W簡(jiǎn)單的方式對(duì)電池的當(dāng)前的能量含量進(jìn)行專(zhuān)口推斷。由于根據(jù)本發(fā)明的方法能夠 對(duì)實(shí)際的電池含量進(jìn)行準(zhǔn)確更新或更正，所W可W對(duì)電池的實(shí)際可提供的電量進(jìn)行準(zhǔn)確推 斷。根據(jù)本發(fā)明的方法還具有的優(yōu)點(diǎn)是，可W不依賴(lài)于電池技術(shù)被使用，并且無(wú)需電流時(shí)間 積分（Ah-Integration)。
【權(quán)利要求】
1. 一種利用特征曲線(xiàn)族確定電池的實(shí)際容量的方法，其中， 在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)確定電池的起始電壓、放電電流強(qiáng)度和電池溫度， 由此通過(guò)與特征曲線(xiàn)族中存在的數(shù)據(jù)相比較來(lái)選出特征曲線(xiàn)并且確定電池的起始狀 態(tài)， 在放電過(guò)程結(jié)束時(shí)，測(cè)量電池的結(jié)束電壓（U3w)， 將該結(jié)束電壓（U3w)與基于選出的特征曲線(xiàn)所預(yù)期的在放電結(jié)束時(shí)的預(yù)期電壓（Uh w)相比較， 如果結(jié)束電壓（U3w)小于基于放電過(guò)程所預(yù)期的預(yù)期電壓（Uww),則判定電池的實(shí)際 容量小于在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)假定的可得容量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)以下方式對(duì)電池的實(shí)際容量進(jìn)行確定：使根 據(jù)權(quán)利要求1所述的各步驟按規(guī)定的順序被依次重復(fù)多次，并且對(duì)所確定的、在結(jié)束電壓 (U3w)與預(yù)期電壓（Uww)之間的差進(jìn)行分析。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在使根據(jù)權(quán)利要求1所述的各步驟被依次執(zhí)行至 少五次后，對(duì)電池的實(shí)際容量進(jìn)行確定。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在二維坐標(biāo)系中參照時(shí)間與所取得的電 量相關(guān)地記錄下電池的起始電壓（Um&)和結(jié)束電壓（U3tt),并參照時(shí)間與所取得的電量相 關(guān)地記錄下預(yù)期電壓（Uira),確定起始電壓（Um&)與結(jié)束電壓（U3w)之間的連線(xiàn)的斜率 以及起始電壓（Um&)與預(yù)期電壓（Urow)之間的連線(xiàn)的斜率，確定這兩條連線(xiàn)的斜率之間 的差或這兩條連線(xiàn)之間的角度（)并用于確定標(biāo)稱(chēng)容量、可得容量、可提供的容量和/或 實(shí)際容量。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，如果對(duì)實(shí)際容量進(jìn)行確定的結(jié)果是實(shí)際 容量與新電池相比降低，則在儲(chǔ)存裝置中存儲(chǔ)經(jīng)降低的標(biāo)稱(chēng)容量、可得容量、可提供的容量 和/或?qū)嶋H容量。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，如果對(duì)實(shí)際容量進(jìn)行確定的結(jié)果是實(shí)際 容量與新電池相比降低，則在通過(guò)數(shù)學(xué)公式表達(dá)的特征曲線(xiàn)族和/或在通過(guò)數(shù)學(xué)公式表達(dá) 的特征曲線(xiàn)中使標(biāo)稱(chēng)容量、可得容量和/或可提供的容量的數(shù)值降低一可預(yù)先規(guī)定的值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，所確定的實(shí)際容量的降低并非完全地被用于 評(píng)估標(biāo)稱(chēng)容量、可得容量和/或可提供的容量。
8. -種用于確定電池的實(shí)際容量的設(shè)備，包括儲(chǔ)存裝置、電壓測(cè)量裝置、電流測(cè)量裝 置、溫度測(cè)量裝置、計(jì)算單元以及可在計(jì)算單元中執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，其中， 儲(chǔ)存裝置設(shè)置用于儲(chǔ)存電池的至少一個(gè)特征曲線(xiàn)族，或儲(chǔ)存裝置中存儲(chǔ)有電池的至少 一個(gè)特征曲線(xiàn)族， 電壓測(cè)量裝置設(shè)置用于至少測(cè)量在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)的電池起始電壓（Ufffe)和在放電 過(guò)程結(jié)束時(shí)的電池結(jié)束電壓（U3w), 電流測(cè)量裝置設(shè)置用于至少測(cè)量電池的放電電流的強(qiáng)度， 溫度測(cè)量裝置設(shè)置用于測(cè)量至少一個(gè)電池部件的溫度， 計(jì)算單元以及在計(jì)算單元上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序設(shè)置用于：在考慮到起始電壓 結(jié)束電壓（U3w)和根據(jù)所選出的特征曲線(xiàn)預(yù)期的預(yù)期電壓（Uww)的情況下以如下方式確 定電池的實(shí)際容量：如果結(jié)束電壓（U3tt)小于基于放電過(guò)程所預(yù)期的預(yù)期電壓（Uww),則 判定電池的實(shí)際容量小于在放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)假定的可得容量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，該設(shè)備設(shè)置用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所 述的方法。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK104335057SQ201380027639
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月26日
【發(fā)明者】A·巴克, R·諾曼 申請(qǐng)人:奧迪股份公司