CN106255895B - 电子电池传感器和用于确定电池的内阻的方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于电子电池传感器（10）和用于确定电池（20）的内阻（R，）的方法，所述电子电池传感器包括用于检测测量值（50）的至少一个第一检测装置（40）和用于确定内阻（R，）的电池模型（30），其中每个测量值（50）包括至少两个对应的测量参量的同时的信息、尤其电池电流（

）和电池电压（U_Batt­），并且其中两个相继的测量值（50）是各一个测量对（60）。本发明的核心在于：电池传感器（10）包括至少一个选择装置（70），所述选择装置被设立用于从确定数量的测量对（60）中选择至少一个测量对（60）作为选择对（80）并且提供给所述电池模型（30）用于确定所述内阻（Ri），其中测量对（60）的数量大于选择对（80）的数量。

Description

电子电池传感器和用于确定电池的内阻的方法

技术领域

本发明基于根据独立权利要求的前序部分的电子电池传感器和用于确定电池的内阻的方法。

背景技术

由WO 2006/037694已知用于重建电信号的方法。在该方法中模拟测量信号借助于模数转换器以高的采样速率来采样。这里例如电池的电压和电流强度用作测量信号，由所述电压和电流强度于是紧接着可以计算内阻。内阻在这种情况下通过将电压差除以电流强度差来计算。此外，通常在采样之前对测量信号进行低通滤波，以便遵守采样定理。由此可以避免混叠的出现。为了计算内阻所需要的电流信号和电压信号在所说明的方法中分别通过电流传感器和电压传感器来检测。

发明内容

本发明的任务在于实现高的采样速率并且同时避免用于计算内阻的高的计算耗费。

本发明的优点

本发明基于电子电池传感器，所述电子电池传感器包括用于检测测量值的至少一个第一检测装置和用于确定电池的内阻的电池模型，其中每个测量值包括至少两个对应的测量参量的同时的信息、尤其电池电流和电池电压，以及其中两个相继的测量值是各一个测量对。本发明的核心在于：电池传感器包括至少一个选择装置，所述选择装置被设立用于从确定数量的测量对中选择至少一个测量对作为选择对并且提供给电池模型用于确定内阻，其中测量对的数量大于选择对的数量。在这种情况下有利的是，由此可以继续以高的采样速率来采样，然而仅仅这些所采样的测量值的一部分被转交给电池模型。由此，电池模型的计算耗费被保持为低的并且仍然通过高的采样速率来保证测量的高的精度。因此由此可以以高的频率来采样并且仅仅将这些所采样的测量对中的一部分转交给电池模型，由此电池模型中的电阻计算可以在更低的频率的情况下进行。此外可以通过高的采样频率来识别电池处的小的电流波动和电压波动，所述电流波动和电压波动在更低的采样频率的情况下不会被识别出。这具有如下优点：不仅电池处的基于引起大的电流波动或者电压波动的电动机启动的激励被识别，而且更小的激励被识别。因此，这尤其在不具有传统的电动机启动的混合动力车辆以及电动车辆的情况下是有利的。

本发明的一种有利的设计方案规定：检测装置和/或选择装置的工作频率与电池模型的处理频率的比例对应于测量对的数量与选择对的数量的比例。在这种情况下有利的是，通过选择确定数量的测量对，然后从所述确定数量的测量对中选择确定数量的选择对，可以调整工作频率与处理频率的比例。

根据本发明的另一有利的设计方案规定：选择装置被设立用于选择所选择的数量的测量对的每第n个测量对作为选择对。在这种情况下有利的是，这是用于选择对的选择的一种非常简单的算法。因此由此可以将选择装置中的计算耗费保持为非常低的。

根据本发明的另一有利的设计方案规定：选择装置被设立用于根据测量对的梯度选择至少一个测量对、尤其具有按数值最大的电流梯度的测量对作为选择对。在这种情况下有利的是，由此选择非常良好地适合的测量对，以便在由电池模型紧接着计算内阻时获得非常良好的结果。

在本发明的另一有利的设计方案中规定：选择装置被设立用于构成确定数量的测量对的所有测量对的平均值并且选择该平均值作为选择对。在这种情况下有利的是，单个的测量误差可以通过测量对的平均值的构成来补偿。

根据本发明的另一有利的设计方案规定：电池传感器包括带通滤波器，其中带通滤波器具有测量值作为输入参量并且被设立用于给选择装置提供输出参量。在这种情况下有利的是，低频的干扰信号也被滤波，所述干扰信号不应当被用于内阻的计算。

本发明的另一有利的设计方案规定：电池传感器包括适配装置，所述适配装置被设立用于使对应的测量参量的相位相互适配。在这种情况下有利的是，基于相移的有误差的测量值可以被避免。由此可以改进紧接着的所执行的内阻的计算的结果的质量。

附图说明

图1示出根据本发明的被连接在电池上的电池传感器的第一实施例。

图2示出根据本发明的用于尤其借助于根据图1的电池传感器来确定内阻的方法的流程图。

图3示出如下图表，在所述图表中相对于时间绘制了所检测的电池电流。

具体实施方式

图1示出根据本发明的电池传感器的第一实施例。示出了电池20。在端子25处能够截取电池电压U_Batt和电池电流I_Batt。此外示出了电池传感器10。该电池传感器10包括两个检测装置40，所述检测装置检测电池电压U_Batt和电池电流I_Batt。所述检测装置40与选择装置70连接，由此能够将测量值50或者测量对60从检测装置40传输给选择装置70。可选地在检测装置40和选择装置70之间布置带通滤波器90。同样可选地在检测装置40和选择装置70之间布置适配装置100。此外，选择装置70与电池模型30连接。由此可以将选择对80提供给电池模型30。电池模型30可以根据选择对80计算内阻R_i并且输出用于进一步处理。

在图1中所说明的电池20例如可以是汽车电池，但是也可以是任何其它能量存储器。此外，电池模型30例如可以被设计为扩展的卡尔曼滤波器。

图2示出根据本发明的用于尤其借助于根据图1的电池传感器来确定电池的内阻的运行方法的流程图。所述方法在启动S中开始。紧接着在第一步骤110中检测测量值50。在这种情况下每个测量值50具有至少两个对应的测量参量的同时的信息、例如电池电流I_Batt和电池电压U_Batt。两个相继的测量值50在此分别是一个测量对60。在可选的步骤150中紧接着对所检测的测量值50或者测量对60进行带通滤波。带通滤波器90在此是高通滤波器和低通滤波器的组合。低通滤波器在这种情况下用于对高频成分进行滤波，以便遵守采样定理。而高通滤波器用于对低频干扰信号、诸如用于操控LED的脉宽调制信号进行滤波。在另一可选的步骤160中使对应的测量参量的相位相互适配。紧接着在步骤120中从确定数量的测量对60中选择至少一个测量对60作为选择对80。在这种情况下多种替代方案可用于选择对80的选择。因此可以在第一替代方案中从一些测量对60中选择每第n个测量对60作为选择对80。在另一个替代方案中选择如下测量对60作为选择对80，所述测量对具有最大的电流梯度。在还有另一个替代方案中构成确定的测量对60的平均值并且选择该平均值作为选择对80。在紧接着的步骤130中于是将选择对80提供给电池模型30用于计算内阻R_i。根据所提供的选择对80接着在步骤140中由电池模型30计算内阻R_i。最后所述方法在结束E中结束。

在正常情况下根据图2的这些方法中的多个以时移的方式进行。因此例如一些确定的测量对60被检测并且这些测量对如所说明的那样被进一步处理，其中在这些测量对60的处理期间新的测量对已经被检测并且同样被进一步处理。此外可以通过确定数量的测量对60与从中所选择的数量的选择对80的比例来预先给定压缩因子。因此由此可以将测量对60的所检测的集合通过测量对60的有针对性的选择缩减为选择对80。由此测量值50或者测量对60的检测110、选择对80的选择120以及必要时带通滤波140和相位适配150可以在高的工作频率f_x的情况下进行。而由电池模型30对内阻R_i的确定可以基于通过选择120所缩减的数据集在更低的处理频率f_y的情况下进行。

图3示出如下图表，在所述图表中相对于时间绘制了所检测的电池电流。在这种情况下示出了所检测的测量值50，所述测量值分别在时间间隔t_m之后以连续的间距被检测。时间间隔t_m的倒数在这种情况下是检测装置40和/或选择装置70的工作频率f_x。可选的带通滤波器90和可选的适配装置100同样具有该工作频率f_x。测量值50分别由在相同的时间点电池电流I_Batt的值以及电池电压U_Batt的与此有关的值构成，其中电池电压U_Batt未以图示的方式被示出。两个相继的测量值50在这种情况下分别是一个测量对60。此外，一个测量对60的两个测量值50之间的差被称为梯度。这样，每个测量对60因此拥有电流梯度ΔI_Batt和电压梯度ΔU_Batt。在这种情况下，现有数量的测量对60中按数值最大的电流梯度ΔI_Batt被称为最大电流梯度ΔI_Batt,max。同样的内容适用于电压梯度ΔU_Batt。针对根据最大电流梯度ΔI_Batt,max的选择条件在图3中示出了作为所选择的测量对60的选择对80。如果从确定数量的测量对60中选择仅仅一个测量对60作为选择对80，如在图3中所示出的那样，则时间周期T_n的倒数对应于电池模型30的处理频率f_y，在所述时间周期中检测所述确定数量的测量对60。而如果从确定数量的测量对中选择多个选择对，则为了确定处理频率f_y还必须将时间周期T_n的倒数乘以选择对的数量。

Claims (16)

1.电子电池传感器（10），包括用于检测测量值（50）的至少一个第一检测装置（40）和用于确定电池（20）的内阻（R_i）的电池模型（30），

- 其中每个测量值（50）包括至少两个对应的测量参量的同时的信息，以及

- 其中两个相继的测量值（50）是各一个测量对（60），

其特征在于，

所述电池传感器（10）包括至少一个选择装置（70），所述选择装置被设立用于从确定数量的测量对（60）中选择至少一个测量对（60）作为选择对（80）并且提供给所述电池模型（30）用于根据至少一个选择对（80）的梯度确定所述内阻（R_i），

- 其中所述测量对（60）的数量大于所述选择对（80）的数量，

所述检测装置（40）和/或所述选择装置（70）的工作频率（f_x）与所述电池模型（30）的处理频率（f_y）的比例对应于所述测量对（60）的数量与所述选择对（80）的数量的比例。

2.根据权利要求1所述的电子电池传感器（10），其特征在于，所述至少两个对应的测量参量包括电池电流（I_Batt）和电池电压（U_Batt）。

3.根据权利要求1所述的电子电池传感器（10），其特征在于，所述选择装置（70）被设立用于选择所述确定数量的测量对（60）的每第n个测量对（60）作为选择对（80）。

4.根据权利要求1所述的电子电池传感器（10），其特征在于，所述选择装置（70）被设立用于根据所述测量对（60）的梯度来选择至少一个测量对（60）作为选择对（80）。

5.根据权利要求4所述的电子电池传感器（10），其特征在于，所述至少一个测量对（60）是具有按数值最大的电流梯度的测量对（60）。

6.根据权利要求1所述的电子电池传感器（10），其特征在于，所述选择装置（70）被设立用于构成所述确定数量的测量对（60）的所有测量对（60）的平均值并且选择该平均值作为选择对（80）。

7.根据权利要求1至6之一所述的电子电池传感器（10），其特征在于，所述电池传感器（10）包括带通滤波器（90），其中所述带通滤波器（90）具有测量值（50）作为输入参量并且被设立用于将输出参量提供给所述选择装置（70）。

8.根据权利要求1至6之一所述的电子电池传感器（10），其特征在于，所述电池传感器（10）包括适配装置（100），所述适配装置被设立用于使对应的测量参量的相位相互适配。

9.用于借助于根据权利要求1至8之一所述的电子电池传感器来确定内阻（R_i）的方法，具有第一方法步骤：

- 检测（110）测量值（50），其中每个测量值（50）包括至少两个对应的测量参量的同时的信息，并且两个相继的测量值（50）是各一个测量对（60），

其特征在于，第二、第三和第四方法步骤分别是：

- 从确定数量的测量对（60）中选择（120）至少一个测量对（60）作为选择对（80），其中所述测量对（60）的数量大于所述选择对的数量，以及

- 提供（130）至少一个选择对（80）用于确定所述内阻（R_i），以及

- 根据所述至少一个选择对（80）的梯度来计算（140）所述内阻（R_i），

用于检测（110）和/或用于选择（120）测量对（60）的工作频率（f_x）与用于计算（140）所述内阻（R_i）的处理频率（f_y）的比例对应于所述测量对（60）的数量与所述选择对（80）的数量的比例。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少两个对应的测量参量包括电池电流（I_Batt）和电池电压（U_Batt）。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述选择（120）时选择所述确定数量的测量对（60）的每第n个测量对（60）作为选择对（80）。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述选择（120）时将所述测量对（60）的梯度相互比较并且根据所述比较选择至少一个测量对（60）作为选择对（80）。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少一个测量对（60）是具有按数值最大的电流梯度的测量对（60）。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述选择（120）时构成所述确定数量的测量对（60）的所有测量对（60）的平均值并且选择该平均值作为选择对（80）。

15.根据权利要求9至14之一所述的方法，其特征在于在所述检测（110）和所述选择（120）之间进行的另一方法步骤：

- 对所检测的测量值（50）进行带通滤波（150）。

16.根据权利要求9至14之一所述的方法，其特征在于在所述检测（110）和所述选择（120）之间进行的另一方法步骤：

- 对对应的测量参量进行相位适配（160）。

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