用于確定車輛中的車輛電池的電池狀態的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用于確定車輛中的車輛電池的電池狀態的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]用于汽車應用的車輛電池經受老化，所述老化改變車輛電池的化學和電氣特性。車輛電池的容量由于老化持續下降。同時內部電阻增高。因此能量含量從百分比來看比容量更強烈地減少。
[0003]這對通過負責的電池管理系統執行的不同算法以及其他基于電池狀態進行計算(例如有效范圍計算)的系統有影響。

【發明內容】

[0004]按照本發明的、用于確定車輛中的車輛電池的電池狀態的方法包括:通過車輛的車輛內部的負載使車輛電池完全放電、使車輛電池完全充電、在對車輛電池充電時測量所述車輛電池的容量和/或能量含量并且借助所述車輛電池的容量和/或能量含量確定電池狀態。
[0005]按照本發明的、用于確定車輛中的車輛電池的電池狀態的裝置包括設置用于通過車輛的車輛內部的負載使車輛電池完全放電的放電單元、設置用于使車輛電池完全充電的充電單元、設置用于在對車輛電池充電時測量車輛電池的容量和/或能量含量的測量單元以及設置用于借助車輛電池的容量和/或能量含量確定電池狀態的確定單元。
[0006]按照本發明的方法以及按照本發明的裝置是有利的，因為不需要除了用戶操作中必需的硬件以外額外的硬件以及專業人員，來獲得對車輛電池的電池狀態的定期確定。因此電池狀態的確定能夠自動地或者通過車輛使用者來實施。因此能夠降低服務費用。此外能夠因此實現頻繁地確定電池狀態，由此又能夠通過其他的車輛系統來提供當前的并且因此精確的電池狀態來使用。
[0007]從屬權利要求示出本發明的優選的改進方案。
[0008]優選的是，在開始的方法步驟中，查詢(Abfragen)第一決定參數并且根據所述第一決定參數與所給定的閾值的比較來決定所述方法是否繼續執行，其中所述第一決定參數尤其是下述參數，其描述時間間隔、車輛的km-功率、車輛電池的充電通量(Ladungsdurchsatz)和/或車輛電池的能量通量(Energiedurchsatz)。當有可能較早時刻所確定的電池狀態不再符合實際的電池狀態時，才以這種方式執行所述方法。由此能夠避免持續的、費時的測量。
[0009]優選的是，以車輛電池的平均放電電流或者平均放電功率對車輛電池進行充電。因為電池的阻抗朝充電方向和放電方向大約一致，因此能夠特別精確測量能量。此外，以這種方式求得的電池狀態也因此相當于電池在常規運行中所具有的狀態。
[0010]同樣優選的是，在使用車輛期間車輛電池的放電在駕駛運行中進行，其中未通過車輛電池滿足的能量需求通過內燃機滿足。所述車輛因此能夠在放電期間繼續使用。[0011 ] 特別地，在使用車輛期間車輛電池的充電在駕駛運行中進行，其中充電電流通過借助內燃機驅動的發電機來提供。所述車輛因此能夠在充電期間繼續使用。
[0012]此外有利的是，在車輛電池完全放電之前查詢第二決定參數，其中所述第二決定參數的輸入優選通過用戶實現，并且所述方法根據所述第二決定參數結束或者繼續執行。因此能夠實現用戶在車輛電池放電之前中斷實施所述方法的可能性。由此能夠防止當用戶想要使用時車輛處在未準備就緒的狀態中。
[0013]特別地，執行加權(Gewichtung)，在所述加權中所形成的電池狀態借助所確定的電池狀態與較早時刻時所確定的電池狀態的加權內插法(gewichtete Interpolat1n)來求得。通過這種內插法抵消僅在單次確定電池狀態的過程中出現的可能的測量誤差和不精確性。而重復出現的特性則被增強地計入所述確定的結果中。
[0014]此外有利的是，車輛電池的放電包括結束階段，在所述結束階段中將電池電壓調節到恒定的電壓值上。因此保證了車輛電池完全放電。
[0015]此外還有利的是，車輛電池的充電借助車輛的處于發電機運行中的電動機實現。這種電動機例如能夠通過額外的內燃機來驅動。以這種方式能夠得到典型的充電電流，由此又提高了所確定的電池狀態的精確度。此外車輛能夠在充電階段期間使用。
【附圖說明】
[0016]下面參照附圖詳細描述本發明的實施例。其中:
圖1示出第一實施方式中按照本發明的方法的流程圖，并且圖2示出第二實施方式中按照本發明的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]按照本發明的方法或者說按照本發明的裝置能夠測量或者說確定車輛中的車輛電池的電池狀態。按照本發明的方法尤其適合于測量混合電動車輛(HEV)中或者插電式混合電動車輛(PHEV)中的容量。該方法與電池性能由于老化而發生的變化無關。車輛電池的老化例如會導致怠速電壓曲線的變化或者車輛電池的阻抗的變化。
[0018]在所述方法中，通過車輛中充分的測量(在0%充電狀態到100%充電狀態之間)排除了由于怠速電壓或者車輛電池阻抗的變化而引起的對電池狀態的未知影響。在此僅僅使用車輛中本來就可供使用的硬件。
[0019]圖1示出了第一實施方式中的按照本發明的方法的流程圖。所述方法例如能夠通過獨立的車輛系統的起動信號或者通過用戶的要求起動。
[0020]在第一方法步驟SI中，通過車輛的車輛內部的負載實現車輛電池的完全放電。在此，將車輛的應用運行中也準備待用的車輛組件稱之為車輛內部的負載。這種組件的例子是加熱裝置(必要時通過同時運行冷卻裝置補償)、泵、換流器/電機或者類似的車輛組件。在此尤其使用高壓負載是有利的。按照本發明，不需要額外的服務設備來使車輛電池放電。
[0021]使車輛電池放電的第一方法步驟SI能夠包括結束階段，在該結束階段中將車輛電池的電池電壓調節到恒定的電壓值上。這例如能夠通過相應地接通帶有可調節的電流消耗的車輛內部的負載(例如可調節亮度的燈)來實現。車輛電池的完全放電由此得以保障。
[0022]在第二方法步驟S2中，實現了車輛電池的完全充電。所述充電能夠通過所連接的外部或者內部的充電儀器實現。通過車輛內部的發電機充電同樣可行，所述發電機例如通過內燃機或者其他的能量源驅動。所述充電優選以盡可能恒定的充電電流實現。
[0023]在此有利的是，在第二方法步驟S2中車輛電池以車輛電池的平均放電電流或者平均放電功率進行充電。這意味著，充電電流的振幅相當于放電電流的平均振幅，或者說充電功率相當于平均放電功率。其中所述平均放電電流或者說所述平均放電功率能夠由應用運行中的車輛電池的兩個充電狀態之間的放電時間獲得或者通過對多個應用運行中檢測到的放電電流或者說多個應用運行中檢測到的放電功率求平均值獲得。因此，在假設車輛電池朝充電方向和放電方向的阻抗大約一致的情況下，能夠實現特別地精確的能量測量。所述平均放電電流或者說所述平均放電功率同樣能夠通過給定的值來確定。
[0024]在此，對車輛電池充電的第二方法步驟S2能夠包括結束階段，在該結束階段中將施加在車輛電池的觸頭上的充電電壓調節到恒定的電壓值上。這例如能夠通過充電儀器的相應調節來實現。車輛電池的完全充電由此得以保障。
[0025]在第二方法步驟S2中對車輛電池充電期間，在同時實施的第三方法步驟S3的范圍內，實現了對車輛電池的容量(以安培小時計)和/或能量含量(以瓦特小時計)的測量。在此，所述容量例如能夠通過充電電流測得，所述充電電流在對車輛電池充電的持續時間內獲得。其中所述能量含量例如能夠通過充電電流和充電電壓測得，所述充電電流和充電電壓在對車輛電池充電的持續時間內獲得。
[0026]在第四方法步驟S4中，實現了借助車輛電池的容量和/或能量含量確定電池狀態。這種電池狀態也被稱為車輛電池的“健康狀況”(S0H)。基于這種電池狀態能夠通過其他車輛中存在的系統進行不同的計算。這樣例如能夠實現基于這種電池狀態的有效范圍估計(Reichweitenabschjitzung)。此外,該信息能夠用作診斷目的。
[0027]所述第四方法步驟S4能夠包括加權，在該加權中所形成的電池狀態借助所確定的電池狀態與較早時刻時所確定的電池狀態的加權內插法來求得。這種內插法例如能夠通過求平均值實現。加權內插法意味著將所確定的電池狀態或者較早時刻時所確定的電池狀態多次計入到平均值求取中。這樣，較早時刻時所確定的電池狀態例如可能相對于所述確定的電池狀態雙倍加權。在此，整數的加權也是不可能的。所形成的電池狀態通過以這種方式求得的平均值來描述。此外通過這種加權內插法能夠減少可能出現的測量誤差(就這點來說它們不是系統化的)。因此進行加權更新。此外還可能過濾所測得的容量、所測得的能量含量和/或所確定的電池狀態，在所述過濾中對看作不正確的數值進行過濾(例如因為這些數值處于典型的數值范圍之外)。
[0028]所述圖2示出第二實施方式中按照本發明的方法的流程圖。所述方法通過用于確定車輛中車輛電池的電池狀態的裝置執行。所述裝置在該第二實施方式中相當于電池管理系統。為了確定車輛電池的電池狀態使用第一實施方式中所描述的第一到第四方法步驟。
[0029]這意味著實現了所述車輛電池的完全放電、所述車輛電池的完全充電、在所述車輛電池充電時測量所述車輛電池的容量和/或能量含量以及借助所述車輛電池的容量和/或能量含量確定電池狀態。所述方法通過由用戶使車輛準備起動來開動。
[0030]然而在該第二實施方式中，要在開始的方法步驟S5中查