CN109839597A - 确定电池的当前荷电状态值的方法、电池设备和机动车 - Google Patents
确定电池的当前荷电状态值的方法、电池设备和机动车 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109839597A CN109839597A CN201810948738.9A CN201810948738A CN109839597A CN 109839597 A CN109839597 A CN 109839597A CN 201810948738 A CN201810948738 A CN 201810948738A CN 109839597 A CN109839597 A CN 109839597A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- charge
- state
- current
- internal resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 13
- 238000010187 selection method Methods 0.000 claims description 8
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 7
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 claims description 3
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000131316 Panax pseudoginseng Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 230000003447 ipsilateral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/385—Arrangements for measuring battery or accumulator variables
- G01R31/387—Determining ampere-hour charge capacity or SoC
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/3644—Constructional arrangements
- G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/374—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with means for correcting the measurement for temperature or ageing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于确定一种特定电池类型的电池(14)的当前荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)的方法，其中提供特征曲线族(22)，对相应不同的预定的温度范围(ΔT)来说，所述特征曲线族说明相关于(26)特定电池类型的荷电状态(SOC)的特定电池类型的内阻(Ri)；测量电池(14)的当前温度(T)；确定电池(14)的当前内阻值(Ri0，Ri1)；以及借助于特征曲线族(22)基于当前温度(T)和当前内阻值(Ri0，Ri1)确定电池(14)的当前荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定特定电池类型的电池的当前荷电状态值的方法，以及一种电池设备，该电池设备具有一种特定电池类型的电池以及用于确定该电池的当前荷电状态值的控制设备。本发明还涉及一种具有这种电池设备的机动车。
背景技术
为了能够保证机动车的能源网中无故障和安全的运行，确定车载电网蓄电池或动力电池的、通常也称为SOC(state of charge)的荷电状态，尤其作为电池状态识别的组成部分起到重要作用。在汽车领域中已经存在多个已知的方法以实现这种确定。例如在电池的容量已知以及荷电状态的初始状态给定的情况下，能够借助于电流积分确定在负荷下，例如在充电或放电时，荷电状态的变化。此外，在完全充电的电池中存在所谓的百分之百的重新校准的方法。另一种常见的方法是测量电池稳定电压，该电池稳定电压实现了极其准确地说明电池的当前荷电状态。
这些已知的方法的缺点在于，它们或者极其不准确或者仅在十分特殊的前提条件下才能执行。例如，借助于电流积分确定荷电状态的方法导致随着时间不断累积的错误，该错误又导致了与电池的实际荷电状态的明显偏差。在此，已知的重新校准方法尽管实现了补救，然而它们依赖于特殊的环境和系统条件，例如完全充电的电池或者稳定电压情况。然而，为了无论如何都能够通过测量电池稳定电压进行重新校准，相应使用的电池单体化学性质(Zellchemie)的荷电状态和电池稳定电压之间的特性曲线必须允许荷电状态和电池稳定电压之间明确的对应关系。对于某些电池单体化学性质，例如磷酸铁锂蓄电池(LiFePO4)来说情况并非如此，这是由于平的特征曲线造成的。
在这种情况下，例如DE 10 2013 206 189 A1描述了一种用于确定蓄电池的荷电状态的方法，其中通过合适的变量根据电压微分，也就是说蓄电池的电压曲线的导数来确定荷电状态。
此外，DE 11 2013 006 736 T5描述了一种用于估计剩余的电池容量的方法和设备，当在电池的充电和放电之间切换时，根据所述方法和设备确定电池容量。在此，容量的确定取决于对电池的放电电压的检测。同时在此容量的确定仅能在确定的情况下进行，即在电池的充电和放电之间切换时进行。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种用于确定电池的当前荷电状态值的方法，一种电池设备以及一种机动车，它们实现了尽可能简单且准确地确定荷电状态值。
该目的通过具有根据相应的独立权利要求所述特征的用于确定电池的当前荷电状态值的方法，电池设备以及机动车实现。本发明的有利的设计方案是从属权利要求的、说明书的以及附图的主题。
在根据本发明的、用于确定一种特定电池类型的电池的当前荷电状态值的方法中提供特征曲线族，对相应不同的预定的温度范围来说，所述特征曲线族表明与特定电池类型的荷电状态相关的特定电池类型的内阻。此外，测量电池的当前温度并确定电池的当前内阻值。借助于特征曲线族基于当前温度和当前内阻值确定电池的当前荷电状态值。
无论是当前电池温度还是电池的当前内阻值都能简单地确定。尤其可以通过一方法既确定电池温度也确定内阻，所述电池温度和内阻与荷电状态无关，也就是说，所述方法在不了解电池的当前荷电状态的情况下也能实现温度和内阻的确定。因此可以相应地基于确定的当前内阻值和当前温度借助于特征曲线族确定当前荷电状态。此外，当例如电池应用于机动车中时，可以在电池和机动车的几乎任意一种运行情况下开始这种确定。由此在确定电池的荷电状态值方面得到明显较小的情景限制。由此尤其甚至实现了连续和不间断地监控和确定电池的内阻值。在此，也不存在关于电池种类或电池类型方面的任何限制，所述电池类型在这种情况下与在电池中使用的电池单体化学性质有关。相应的特征曲线族，也就是说用于特定电池类型的特征曲线族可以通过简单的方式，例如实验方式为任意一种电池类型提供并进而通过简单的方式对每种特定电池类型来说用于根据本发明的方法。例如，为了确定这种特征曲线族可以提供特定的电池单体类型的测试电池并随后例如当测试电池连续地放电或充电时，对不同的荷电状态来说在预定的不同的温度范围内对不同的温度来说确定测试电池的相应的所属的内阻值。在此，也可以为测试电池的连续减少或增多的荷电状态进行近似连续地测量内阻，从而最终对相应预定的温度范围来说可以提供像一个的连续延伸的特征曲线，所述特征曲线为特定电池类型描述了内阻和荷电状态之间的关联性。如此得到的结果或特征曲线能够记录在用于特定电池类型的特征曲线族中。这可以为不同电池类型的大量测试电池，也就是说具有不同的电池单体化学性质，进行。因此，可以为相应的电池类型提供匹配的特征曲线族。此外，可以通过实验方式特别准确地确定电池温度、电池的内阻和电池的荷电状态之间的关联性，从而基于这种特征曲线族也实现了特别准确地确定电池的当前荷电状态值。由此可以不受限制地把根据本发明的方法既特别有利地用于任意一种电池单体化学性质，也就是说对每种电池类型来说，以及同时以特别准确的方式在几乎任意每种情况下确定荷电状态。因此，例如即使在电池单体化学性质中，像在磷酸铁锂蓄电池中也可以应用根据本发明的方法。从而在此能够有利地通过特别简单和高效的方式利用关于内阻和温度的知识进行荷电状态确定或荷电状态的重新校准。
结合本发明，电池一般可以理解为任意一种蓄能器，尤其是电化学蓄能器。电池优选设计为基于锂离子技术的蓄能器。本发明优选应用于机动车中。在这种情况下，电池可以是机动车电池，例如车载电网蓄电池或动力电池。然而本发明也可以应用于完全不同的应用领域，例如电子设备中，作为能量供给，所述电子设备使用电池或蓄电池或通常是电化学蓄能器，尤其是可充电的蓄能器作为能量源。这种电子设备例如可以是平板、智能电话、笔记本电脑、智能手表等。
在此，荷电状态值一般可以理解为作为电池的荷电状态的数值大小的值。相应地内阻值也可以理解为作为电池的内阻的数值大小的值。
最终确定的电池的当前荷电状态值可以作为相应的信号提供，基于该信号触发功能。这种功能可以是用于控制例如电池设备或机动车的至少一个组件的控制功能，或者另一个计算步骤，荷电状态的重新校准，或者在显示器上显示当前荷电状态或对应的信息，例如预测的续驶里程或用于充电等的要求，或者还有把当前确定的荷电状态值存储在存储器中。
此外，可以任意定义多种不同的预定的温度范围。例如可以把相应的温度范围至少在最大一位数的摄氏度范围上计量地(测量地)扩大1℃。相应的不同的温度范围的总体覆盖了可以针对应用确定的总温度范围。为了在机动车领域中应用，该总温度范围例如可以从-30℃至75℃。对其它应用领域来说，例如在移动通信设备中，总温度范围可以另外计量确定并优选覆盖电池所有可能的运行温度。
在本发明的有利的设计方案中，如果测得的电池的当前温度处于预定的温度范围之一中，在该温度范围中内阻与荷电状态的相关性严格地单调上升或下降，借助于特征曲线族如此确定电池的荷电状态值，使得电池的荷电状态值等于特征曲线族的一荷电状态值，对预定的温度范围—电池的当前测得的温度处于该预定的温度范围中—来说，根据所述相关性把该荷电状态值分配给当前测得的内阻值。即对于为确定的温度范围给出内阻值相对于特定电池类型的荷电状态的明确的对应可能性的情况—这在描述内阻和荷电状态之间的关联性的特征曲线严格单调上升或严格单调下降时就是这种情况，则可以为确定的当前温度和当前内阻值特别简单地从特征曲线族读出电池的配属的荷电状态值。
实践表明，根据电池单体化学性质不总是能够实现内阻和荷电状态之间的明确的/单一的对应。例如，存在这样的情况：对一个特定的温度范围或者多个或者所有特定的温度范围来说，特征曲线具有最大值或最小值或者多个这种极值。相应地也会出现对一个特定的温度范围来说可为一给定的内阻值分配多于一个荷电状态值。因此在本发明的另一个有利的设计方案中，如果测得的当前温度处于预定的温度范围之一—在该温度范围中对特征曲线族的内阻值来说内阻与荷电状态的相关性具有一极值—中，则借助于特征曲线族如此确定电池的荷电状态值，即检查在特征曲线族中是否存在至少两个荷电状态值，所述荷电状态值根据所述相关性对应于用于预定的温度范围(当前温度处于在该预定的温度范围内)的测得的内阻值；如果是的话，由特征曲线族确定至少两个荷电状态值以及根据预定的选择方法把电池的当前荷电状态值等于至少两个荷电状态值中的一个。从而此时可以有利地检查，是否存在多于一次的内阻值对相应的荷电状态值的可能的对应关系。尤其是如果本不应是这种情况，则能够采取如前所述的措施，并简单地为测得的温度和确定的内阻值从特征曲线族读取相应的荷电状态值。然而在此存在对于测得的或确定的内阻值的多于一个可配属的荷电状态值，则存在其它有利的可能性，以便确定这至少两个可能的荷电状态值中的哪个此时是电池的当前荷电状态值。
在此根据本发明的另一个有利的设计方案规定了，根据预定的选择方法基于在之前的时段中确定的内阻值和/或基于极值的类型，也就是说基于极值是最小值还是最大值和/或基于电池的当前充电情况，也就是说基于电池当前是在充电还是放电，来使电池的荷电状态值等于至少两个由特征曲线族确定的荷电状态值中的一个。
当为确定的温度区域描述内阻和荷电状态之间的关联性的相应的特征曲线仅具有唯一的极值，也就是说或者是最小值或者是最大值时，这种做法是特别有利的。在此，了解该极值是最大值或最小值也是有利的。该信息可以简单地通过特征曲线族的相应的特征曲线确定。在这种情况下特别有利的是，考虑并例如比较电池的在时间上连续确定的内阻值，以便确定由特征曲线族得出的两个可能内阻值的荷电状态值中的正确的荷电状态值。例如在此如果根据相应的特征曲线在确定的温度范围内，内阻随着电池荷电状态的增加首先下降直至最小值，且随后随着电池荷电状态的进一步增加而再次升高，则可以在电池的充电期间通过在两个连续的时段中确定内阻来简单地确定，目前是处于特征曲线的降至最小值的分支上还是处于最小值的另一侧的上升的分支上。如果此时对于当前荷电状态值考虑来自特征曲线族的两个可能的荷电状态值，其中这两个荷电状态值位于特征曲线的最小值的不同侧，则这种不确定性可以通过刚刚描述的选择方法来解决，根据该选择方法比较在时间上连续确定的内阻值的大小。对此了解电池的当前充电情况尤其也是有利的。当内阻随着电池的荷电状态的增加—像在电池充电时的情况一样—随时间下降，则相应地内阻在相反的情况下，也就是说在电池放电时随着时间增大。因此通过该三个所述的信息，也就是说额外地观察在之前时段中确定的内阻值，关于特征曲线的极值的类型的信息以及关于电池的当前荷电状态的信息，可以有利地为电池单体化学性质，也就是说为电池类型简单地确定正确的当前荷电状态值，所述电池类型并不总是允许内阻和荷电状态之间的明确对应。
在此，电池的当前荷电状态例如可以简单地借助于电池的电池电流的电流测量确定。在电池中通常本身就存在各种传感器，例如用于确定当前电池温度的温度传感器以及用于确定电池总电流的电流传感器，因此其有利地同样可以用于荷电状态确定。在此，电池电流是流入或流出电池的总电流。根据该电流的符号，也就是说电流方向能够简单地确定，是否恰好从电池提取电流，像在放电情况下一样，或者是否恰好向电池输入电流，像电池的充电情况下一样。
在本发明的另一个有利的设计方案中，根据预定的选择方法借助于电池的电池电流在时间上的电流积分来确定电池的第二荷电状态值，并与从特征曲线族确定的至少两个荷电状态值比较，其中把从特征曲线族确定的至少两个荷电状态值中的、和第二荷电状态值差异较小的那个等于电池的当前荷电状态值。换句话说，为了解决上述不确定性，在对一个或多个预定的温度范围来说内阻值和荷电状态之间的对应不明确时可以考虑从现有技术已知的、用于确定荷电状态的方法。尤其当用于特定电池类型的特征曲线族的特征曲线具有多个最大值或最小值或者说一般多于仅一个极值时，这是特别有利的。尽管这在实践中极其少见，但是根据本发明的该有利的设计方案例如可以通过电流积分把荷电状态确定为第二荷电状态值并考虑作为可信性条件。然而为了提供该第二荷电状态值，也就是说通过另一种方法确定电池的当前荷电状态值，不仅考虑电流积分，而且还考虑像从现有技术已知的那些其它的前述用于确定电池的荷电状态的方法。从而可以有利地对所有可能情况来说始终可靠地为特定电池类型确定电池的荷电状态值。
在本发明的另一个有利的设计方案中，确定当前内阻值为电池电压的电压变化—该电压变化是由电池的电池电流的变化导致的，以及电池电流的变化的商。此处电池电流也是流入或流出电池的总电流。这尤其是用于确定电池的内阻的常见方法。因此，即内阻可以当存在电流负载和由此得出的电压回应时通过电流-和电压分布尤其被确定作为这些参量的商。因此，该内阻可以通过公式Ri＝ΔU/ΔI描述，其中Ri是内阻，ΔI是电流负载或电池电流的变化，其中在此电流和电流强度同义地使用，而ΔU是由电池电流的变化得出的电压回应，也就是说电池电压的变化。在此也可以使用其他由现有技术已知的、用于确定内阻的方法，该方法并不以了解电池的荷电状态为前提。
在本发明的尤其有利的设计方案中，基于持续地检测电池的测得的电池电流的电流波动以及持续地检测电池电压的、配属于该电流波动的电压变化来持续地反复确定当前内阻值尤其再次作为这些参量的商。本发明的该设计方案基于这样的认知：基于通常在车载电网中不期望的波动或干扰导致的小的电流波动可以被有利地用于内阻确定。这种车载电网中不期望的波动或干扰导致电池电流上的电流纹波，也就是说电池的直流电流与交流电流叠加。因此可以有利地通过相应的持续地测量电池电流以及电池电压由相应的电流波动以及由此导致的电压回应持续地确定电池的内阻。这样做的极大优点在于，不必为了测量内阻而开始特殊情况，例如有针对性地引起确定的电流负载，这样也会干扰电池的正常运行并例如也会仅在机动车的静止状态中或类似情况中执行。然而通过本发明的该有利的设计方案可以持久地测量并监控电池的内阻值，从而最终也由此得出电池的荷电状态的持久和连续的监控可能性。此外，该持续监控或计算内阻也通过特别有利的方式在相应的特征曲线具有一个或多个极值时实现上述用于在把内阻值配属于荷电状态值时解决不确定性的设计方案。在这种情况下，这种不确定性能够简单地通过观察内阻的时间上的走向来解决，这通过本发明的该所述有利的设计方案通过简单可靠的方式实现，因为在任意情况下实现了内阻的该连续的或近似连续的确定。
此外，本发明还涉及一种具有特定电池类型的电池和用于确定电池的当前荷电状态值的控制设备的电池设备。在此，控制设备具有其中存储了特征曲线族的存储器，对相应不同的预定的温度范围来说，该特征曲线族说明相关于特定电池类型的荷电状态的特定电池类型的内阻。在此，电池设备具有传感器装置，该传感器装置设计用于，检测电池的当前温度并确定电池的当前内阻值，其中控制设备设计用于，基于当前温度和当前内阻值借助于特征曲线族确定电池的当前荷电状态值。
例如，传感器装置可以为了检测当前温度而具有内置在电池中的温度传感器。此外，为了确定电池的当前荷电状态值，传感器布置可以具有至少一个电流传感器以及电压传感器用于检测电池电流和电池电压。
此外，本发明还涉及一种具有根据本发明的电池设备的或其设计方案之一的机动车。
此外，结合根据本发明的方法和其设计方案描述的优点同样适用于根据本发明的电池设备和根据本发明的机动车。此外，结合根据本发明的方法和其设计方案描述的方法步骤通过其它对应的代表性的特征实现了根据本发明的电池设备和根据本发明的机动车的改进设计。
此外，本发明也包括所述实施方案的组合。
附图说明
下面描述本发明的实施例。为此附图示出:
图1示意性示出了根据本发明的实施例的具有电池设备的机动车；以及
图2示意性示出了特征曲线，该特征曲线描述了对特定电池类型和特定的温度范围来说内阻和荷电状态之间的关联性，基于所述特征曲线确定根据本发明的实施例的电池的荷电状态。
具体实施方式
随后阐述的实施例是本发明的优选实施方案。在这些实施例中，实施方案的所述组件分别是本发明的单个的、视作彼此独立的特征，所述特征分别也彼此独立地改进本发明并进而也可单个地或以与示出的组合不同的组合视作本发明的组成部分。此外，所述实施方案也可以通过本发明的其它已经描述的特征补充。
在附图中，功能相同的元件分别具有相同的附图标记。
图1示意性示出根据本发明的实施例的具有电池设备12的机动车10。电池设备12在此包括电池14，所述电池具有多个电池单体16，例如锂离子电池。此外，电池设备12包括控制设备18，该控制设备具有其中存储了特征曲线族22的存储器20。该特征曲线族22在此对应于电池类型或电池14的电池单体化学性质。换句话说，借助于测试电池建立特征曲线族22，该测试电池具有和现有电池14相同的电池类型且进而具有相同的电池单体化学性质。即对电池14的电池类型和对相应预定的不同的温度范围来说，该特征曲线族22描述了特定电池类型的内阻和特定电池类型的荷电状态之间的关联性。即为了确定电池14的当前荷电状态值，控制设备18可以基于当前确定的温度T和当前确定的内阻值基于该特征曲线族22确定电池14的当前荷电状态值。为了检测当前电池温度T，可以使用相应的温度传感器23，该温度传感器优选布置在电池14附近，尤其是电池单体16的附近。也可以使用和设置多个温度传感器23以用于检测电池14的当前温度T。此外，当存在电流负载和由此得出的电压回应时基于电流-和电压分布确定当前荷电状态值。为此，电池设备12还可以具有电流传感器19以及电压传感器21。借助于电流传感器19可以检测电池电流I，根据情况该电池电流I从电池提出或输入到电池中。此外，可以借助于电压传感器21检测可在电池14出量取的总电压U。在此借助于该传感器，也就是说电流传感器19、电压传感器21和温度传感器23检测的测量参量T、I、U能够连续地输入到控制设备18，该控制设备基于这些参量并基于特征曲线族22确定电池14的相应的当前荷电状态值。控制设备18在此尤其可以内置在电池壳体24中，电池14也容纳在电池壳体中。在此，控制设备18也可以是电池设备12的电池管理系统的一部分。
图2示出了用于预定的温度范围ΔT的特征曲线26，该特征曲线描述了内阻Ri和荷电状态SOC之间的相关性。例如，如果由控制设备18检测了当前温度T，该温度位于该预定的温度范围ΔT之间，则控制设备18可以基于特征曲线族22，尤其是对该预定的温度范围ΔT来说存在的特征曲线26相对于当前确定的内阻Ri确定根据特征曲线族22配属于的电池14的荷电状态SOC。然而在该图2中示出的例子中，内阻Ri和荷电状态SOC之间的相关性在超出整个范围时并不明确。在该例子中，特征曲线26具有最小值M。例如，如果像此处示例性示出的那样确定了第一内阻值Ri0，对该第一内阻值来说能够实现相对于荷电状态SOC的明确的配属，则根据该明确的配属把对应的荷电状态值SOC0分配给确定的内阻值Ri0。然而如果确定了内阻值Ri1，对该内阻值来说所述配属是不是明确的，而是如此处示出的是不明确的，则可以如下地进行对配属的荷电状态值的确定：如果特征曲线26仅具有唯一的最小值M，则在这种情况下最多考虑两个用于荷电状态值的潜在备选，其在此示例性地称为SOC1和SOC2。此外，可以有利地观察在时段中之前确定的内阻值，其在此示例性地称为Ri2。此外也确定，电池14是否恰好位于一状态中，在该状态中电池14充电或者在该状态中电池14放电。这可以根据通过电流传感器19测量电流I来简单地确定。即例如如果确定，电池14当前在充电，也就是说荷电状态SOC随着时间增大，且在时段中之前确定的电池的内阻Ri2大于当前确定的内阻值Ri1，则得出结论，内阻Ri随着荷电状态SOC的增加而下降。这也表示，当前确定的内阻值Ri1以及还有时间上之前确定的电池的内阻值Ri2相对于图2中的图示必须位于最小值M的左侧上。即由此得出，与当前测得的内阻Ri1对应的荷电状态值同样必须位于最小值M左侧且对应于称为SOC1的荷电状态值示出。相反，如果观察一种情况，在该情况中电池14恰好在充电，则得出恰好相反的情况以及与当前测得的内阻值Ri1对应的荷电状态值位于最小值M右侧且进而是称为SOC2的荷电状态值。即有利地即使在内阻Ri和荷电状态SOC之间的配属不明确的情况下，也可以通过观察内阻Ri的时间上的走向来识别，恰好处于特征曲线26的哪个位置。此外，如果出现其中这种特征曲线26具有多个最大值或多个最小值的情况，尽管这在实践中是不常见的，则例如可以额外地考虑通过电流积分确定的荷电状态作为可信性条件。
可选地，可以在这种做法中，也就是说在基于特征曲线族确定荷电状态SOC时，考虑电池14的寿命，例如通过把确定的内阻Ri乘以相应的因数，该因数取决于电池14的寿命。在此，该因数大于1，且电池14的寿命越长，则该因数越大。该因数也可以通过实验为每种电池类型，也就是说为每种电池单体化学性质专门确定。
总之，如此可以通过本发明和其设计方案提供特别简单且有效的、随时可用的且主要也是化学无关的方法用于荷电状态确定或者说荷电状态重新校准。
Claims (10)
1.一种用于确定特定电池类型的电池(14)的当前荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)的方法，其特征在于如下步骤：
a)提供特征曲线族(22)，该特征曲线族为相应不同的预定的温度范围(ΔT)给出特定电池类型的内阻(Ri)与特定电池类型的荷电状态(SOC)的相关性(26)；
b)测量电池(14)的当前温度(T)；
c)确定电池(14)的当前内阻值(Ri0，Ri1)；
d)借助于特征曲线族(22)基于当前温度(T)和当前内阻值(Ri0，Ri1)确定电池(14)的当前荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果测得的当前温度(T)处于预定的温度范围(ΔT)之一中，在该温度范围中内阻(Ri)与荷电状态(SOC)的相关性(26)严格地单调上升或单调下降，借助于特征曲线族(22)如此确定电池(14)的荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)，使得电池(14)的荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)等于特征曲线族(22)的一荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)，对于预定的温度范围(ΔT)—电池(14)的当前测得的温度(T)处于所述预定的温度范围中，根据相关性把该荷电状态值对应于当前测得的内阻值(Ri0，Ri1)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果测得的当前温度(T)处于预定的温度范围(ΔT)之一中，在该温度范围中对于特征曲线族(22)的内阻值(Ri0，Ri1)来说内阻(Ri)与荷电状态(SOC)的相关性(26)具有一极值(M)，则借助于特征曲线族(22)如此确定电池(14)的荷电状态值(SOC1，SOC2)，即检查在特征曲线族(22)中是否存在至少两个荷电状态值(SOC1，SOC2)，对于预定的温度范围(ΔT)—当前温度(T)处于在该预定的温度范围内—所述荷电状态值根据相关性(26)对应于测得的内阻值(Ri0，Ri1)；如果是的话，由特征曲线族(22)确定所述至少两个荷电状态值(SOC1，SOC2)以及根据预定的选择方法使电池(14)的当前荷电状态值(SOC1，SOC2)等于至少两个荷电状态值(SOC1，SOC2)中的一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据预定的选择方法基于:
-在之前的时段中确定的一内阻值(Ri2；和/或
-极值(M)的类型，也就是说基于极值是最小值(M)还是最大值；和/或
-电池(14)的当前充电情况，也就是说根据电池(14)当前是在充电还是放电，
来使电池(14)的荷电状态值(SOC1，SOC2)等于由特征曲线族(22)确定的至少两个荷电状态值(SOC1，SOC2)中的一个。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，借助于电池(14)的电池电流(I)的电流测量来确定当前充电情况。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据预定的选择方法借助于电池(14)的电池电流(I)在时间上的电流积分来确定电池(14)的第二荷电状态值，与从特征曲线族(22)确定的至少两个荷电状态值(SOC1，SOC2)相比较，以及使电池(14)的当前荷电状态值(SOC1，SOC2)等于从特征曲线族(22)确定的至少两个荷电状态值(SOC1，SOC2)中和第二荷电状态值差异较小的那个荷电状态值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定当前内阻值(Ri0，Ri1)为电池电压(U)的电压变化—该电压变化是由电池(14)的电池电流(I)的变化导致的，以及电池电流(I)的变化的商。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于持续地检测电池(14)的测得的电池电流(I)的电流波动以及电池电压(U)的、对应于该电流波动的电压变化来持续地反复确定当前内阻值(Ri0，Ri1)。
9.一种具有特定电池类型的电池(14)和用于确定电池(14)的当前荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)的控制设备(18)的电池设备(12)，其特征在于，控制设备(18)具有其中存储了特征曲线族(22)的存储器(20)，对于相应不同的预定的温度范围(ΔT)来说，该特征曲线族表明与特定电池类型的荷电状态(SOC)相关的特定电池类型的内阻(Ri)，其中，电池设备(12)具有传感器装置(19，21，23)，所述传感器装置设计用于，检测电池(14)的当前温度(T)并确定电池(14)的当前内阻值(Ri0，Ri1)，其中控制设备(18)设计用于，基于当前温度(T)和当前内阻值(Ri0，Ri1)借助于特征曲线族(22)确定电池(14)的当前荷电状态值(SOC0，SOC1，SOC2)。
10.一种具有根据权利要求9所述的电池设备(12)的机动车(10)。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017221248.9 | 2017-11-28 | ||
| DE102017221248.9A DE102017221248A1 (de) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Verfahren zur Bestimmung eines aktuellen Ladezustandswerts einer Batterie, Batterieanordnung und Kraftfahrzeug |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109839597A true CN109839597A (zh) | 2019-06-04 |
Family
ID=62684661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810948738.9A Pending CN109839597A (zh) | 2017-11-28 | 2018-08-20 | 确定电池的当前荷电状态值的方法、电池设备和机动车 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10732227B2 (zh) |
| EP (1) | EP3489703B1 (zh) |
| CN (1) | CN109839597A (zh) |
| DE (1) | DE102017221248A1 (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112379282A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-02-19 | 东风汽车集团有限公司 | 提高基于安时积分法的动力电池soc估算精度的方法 |
| CN113495214A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-10-12 | 四川轻化工大学 | 一种基于温度变化模型的超级电容荷电状态估计方法 |
| CN114374002A (zh) * | 2020-10-15 | 2022-04-19 | 奥迪股份公司 | 基于阻抗确定至少一个电池单体的荷电状态的方法和控制装置以及机动车 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019125396B3 (de) * | 2019-09-20 | 2021-02-04 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Aufladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs auf einen Ziel-Ladezustand |
| US11814030B2 (en) * | 2020-07-22 | 2023-11-14 | Ford Global Technologies, Llc | Electrified vehicle control using battery state of charge and power capability strategy |
| CN114236405B (zh) * | 2020-09-07 | 2024-01-12 | 海能达通信股份有限公司 | 一种电池电量的检测方法、装置及便携式电子设备 |
| DE102020127696A1 (de) | 2020-10-21 | 2022-04-21 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren zur bestimmung einer verfügbaren energiemenge einer fahrzeugbatterie für einen notfallpuls, batterieüberwachungsvorrichtung und kraftfahrzeug |
| DE102021115791A1 (de) | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren zum Ermitteln eines Ladezustands, Messeinrichtung und Kraftfahrzeug |
| DE102022120631A1 (de) | 2022-08-16 | 2024-02-22 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren zum Bestimmen eines Betriebsprofils für einen Komfortbetrieb von Fahrzeugverbrauchern sowie Batterieüberwachungsvorrichtung und Kraftfahrzeug |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005052448A1 (de) * | 2004-11-03 | 2006-07-20 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Speicherbatterie |
| CN101163980A (zh) * | 2005-04-20 | 2008-04-16 | 赛昂能源有限公司 | 锂硫可再充电电池电量测量系统和方法 |
| CN103163478A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-19 | 天津力神电池股份有限公司 | 锂离子二次电池经过衰减后的容量检测方法 |
| CN104833917A (zh) * | 2014-02-12 | 2015-08-12 | 西奥公司 | 用于锂蓄电池中荷电状态实时估算的标称电池电阻的确定 |
| CN107045109A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-15 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电池的直流内阻测量方法和装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2749397B1 (fr) * | 1996-06-04 | 1998-08-14 | Telecommunications Sa | Procede et dispositif de mesure de l'etat de charge d'un accumulateur |
| DE19903239A1 (de) * | 1999-01-27 | 2000-08-10 | Fahrzeugausruestung Berlin Gmb | Verfahren zur Ermittlung des Ladezustandes einer an einem Ladegerät angeschlossenen Batterie |
| DE10002473A1 (de) * | 2000-01-21 | 2001-07-26 | Vb Autobatterie Gmbh | Verfahren zur Bestimmung des Ladezusatandes von Akkumulatoren |
| US7498772B2 (en) * | 2006-04-06 | 2009-03-03 | International Truck Intellectual Property Company, Llc | Method and system of modeling energy flow for vehicle battery diagnostic monitoring |
| DE102009058893A1 (de) * | 2009-12-18 | 2010-07-29 | Daimler Ag | Verfahren zur Überwachung eines Batterieladezustands |
| US20110234167A1 (en) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | Chin-Hsing Kao | Method of Predicting Remaining Capacity and Run-time of a Battery Device |
| JP5994680B2 (ja) | 2013-02-27 | 2016-09-21 | 株式会社豊田自動織機 | 電池残容量推定方法及び装置 |
| DE102013206189B4 (de) | 2013-04-09 | 2019-03-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Bestimmen eines Ladezustands eines Akkumulators |
| US10569660B2 (en) | 2016-02-26 | 2020-02-25 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for battery state-of-health monitoring |
-
2017
- 2017-11-28 DE DE102017221248.9A patent/DE102017221248A1/de active Pending
-
2018
- 2018-06-15 EP EP18177924.0A patent/EP3489703B1/de active Active
- 2018-07-17 US US16/037,195 patent/US10732227B2/en active Active
- 2018-08-20 CN CN201810948738.9A patent/CN109839597A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005052448A1 (de) * | 2004-11-03 | 2006-07-20 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zum Ermitteln der Funktionsfähigkeit einer Speicherbatterie |
| CN101163980A (zh) * | 2005-04-20 | 2008-04-16 | 赛昂能源有限公司 | 锂硫可再充电电池电量测量系统和方法 |
| CN103163478A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-06-19 | 天津力神电池股份有限公司 | 锂离子二次电池经过衰减后的容量检测方法 |
| CN104833917A (zh) * | 2014-02-12 | 2015-08-12 | 西奥公司 | 用于锂蓄电池中荷电状态实时估算的标称电池电阻的确定 |
| CN107045109A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-15 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 电池的直流内阻测量方法和装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 安东尼•索左曼罗夫斯基: "《混合电动车辆基础》", 30 November 2001, 北京理工大学出版社 * |
| 谭晓军: "《电池管理系统深度理论研究 面向大功率电池组的应用技术》", 30 April 2014, 中山大学出版社 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114374002A (zh) * | 2020-10-15 | 2022-04-19 | 奥迪股份公司 | 基于阻抗确定至少一个电池单体的荷电状态的方法和控制装置以及机动车 |
| CN112379282A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-02-19 | 东风汽车集团有限公司 | 提高基于安时积分法的动力电池soc估算精度的方法 |
| CN113495214A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-10-12 | 四川轻化工大学 | 一种基于温度变化模型的超级电容荷电状态估计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3489703B1 (de) | 2024-04-17 |
| DE102017221248A1 (de) | 2019-05-29 |
| EP3489703A1 (de) | 2019-05-29 |
| US20190162793A1 (en) | 2019-05-30 |
| US10732227B2 (en) | 2020-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109839597A (zh) | 确定电池的当前荷电状态值的方法、电池设备和机动车 | |
| KR102225667B1 (ko) | 배터리의 상태를 추정하는 방법 및 장치 | |
| CN106226698B (zh) | 纯电动汽车续驶里程的测试方法以及系统 | |
| EP3588115B1 (en) | Apparatus and method for estimating a state of charge of a battery | |
| EP1900075B1 (en) | Method and apparatus of estimating state of health of battery | |
| CN105474026B (zh) | 用于确定电池单池的容量的方法 | |
| US9255971B2 (en) | Device and method for detecting state of health of batteries | |
| EP3149500B1 (en) | Method for determining the reliability of state of health parameter values | |
| CN105762431B (zh) | 用于诊断车辆的高电压电池的劣化的装置和方法 | |
| CN102859378A (zh) | 藉由电化学阻抗频谱的电池原位诊断方法 | |
| US20120136594A1 (en) | Dynamic battery capacity estimation | |
| US9857429B2 (en) | Device and method for determining a range of a battery characteristic curve | |
| CN103399277A (zh) | 一种动力电池实际容量估算方法 | |
| US20140100803A1 (en) | Power estimation device for estimating chargeable/dischargeable power of electric storage device, electric storage apparatus, and method of estimating chargeable/dischargeable power | |
| US20210132152A1 (en) | Method of managing battery, battery management system, and electric vehicle charging system having the battery management system | |
| CN104422917A (zh) | 在范围内的电流传感器的故障检测 | |
| WO2007105595A1 (ja) | 電池状態判定装置 | |
| KR100901252B1 (ko) | 슬라이딩 모드 관측기를 이용한 ２차 전지 ｓｏｃ 예측방법 및 장치 | |
| CN109477870B (zh) | 用于确定电能量存储器的电容的设备和方法 | |
| US20140184233A1 (en) | Method for checking deterioration of battery | |
| US9594121B2 (en) | Systems and methods for estimating battery pack capacity | |
| CN108431617A (zh) | 用于确定电池的电荷状态的系统和方法 | |
| US20230009288A1 (en) | Vehicle battery diagnosis method and system | |
| CN112912745A (zh) | 根据开路电压图形确定电化学电池的充电状态和老化状态的方法 | |
| CN116520172A (zh) | 电池组剩余容量估算方法、装置、电子设备和存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190604 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |