CN112706654A

CN112706654A - 电能量存储系统及其运行方法、设备和机器可读存储介质

Info

Publication number: CN112706654A
Application number: CN202011154354.3A
Authority: CN
Inventors: C·沃尔; K·戈雷利克
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2021-04-27
Also published as: DE102019216439A1

Abstract

本发明描述一种用于运行电能量存储系统的方法，其中所述电能量存储系统包括至少一个电能量存储单元。所述方法具有以下步骤：a）在不同的时间点多次确定所述至少一个电能量存储单元的老化特征值；b）将所述至少一个电能量存储单元的所确定的老化特征值与预定义的老化特征值特性曲线进行比较；c）根据所述比较，确定所确定的老化特征值的时间变化过程的至少一个第一特征值；d）根据所确定的老化特征值的时间变化过程和/或所述第一特征值来运行所述电能量存储系统。此外，描述相应的设备、电能量存储系统、计算机程序和机器可读存储介质。

Description

电能量存储系统及其运行方法、设备和机器可读存储介质

技术领域

本发明基于根据独立专利权利要求的方法。

背景技术

电力驱动式车辆的电能量存储单元、尤其是电池组或电池组电池除了其对尤其能量和功率的要求之外也可以鉴于其寿命被设计。在此情况下，电能量存储单元的老化状态（例如由老化特征值（也称为SoH值（State-of-Health（健康状态））表示）起十分重要的作用。例如，在大约80％的SoH值之下，电力驱动式车辆不再达到其通常保证的有效距离（Reichweite）。在这种情况下，应该力求替换电能量存储单元。

尤其是在每天经过相同路线的穿梭车（Shuttlefahrzeugen）情况下行驶和充电性能是众所周知的。据此可以最佳地设计合适的电能量存储单元、尤其是电池组。如果每天一次（einmal pro Tag）设置充电过程，并且此外要求电能量存储单元在所要求的最低寿命之后达到其80％SoH值，则往返运输工具运营商可以最好地规划购买新的车队车辆（Flottenfahrzeuge）或更换电能量存储单元。如果电能量存储单元比通常更快速地老化，例如故障引起地、由于极端载荷、由于频繁快速充电等等，则在相对短的寿命之后替换已经变得是需要的。

因此，需要与用于剩余寿命的长期预测以及用以抵制老化的措施相结合地及早地识别加速的和未预料的（nicht vorhergesehenen）老化过程。

在出版物US 2017/0352203中公开了一种在运行电部件时考虑所述电部件的老化的方法。

发明内容

发明优点

公开一种具有独立专利权利要求的特征的用于运行电能量存储系统的方法。在此，电能量存储系统包括至少一个电能量存储单元。

在此，至少一个电能量存储单元的老化特征值多次地并且在此在不同的时间点被确定。在此，预定义的时间区间可以位于不同的时间点之间，以便能够更好地确定老化特征值的变化。老化特征值可以例如基于电能量存储单元的容量值或相应的电阻值。

将至少一个电能量存储单元的所确定的尤其是最新近的、即最新的老化特征值与预定义的老化特征值特性曲线进行比较，并且根据比较，尤其是在未超出老化特征值特性曲线时确定时间变化过程的至少一个第一特征值。时间变化过程在此由多个所确定的老化特征值得出。在此，老化特征值特性曲线可以存放在数据存储器中。

根据所确定的老化特征值的时间变化过程和/或第一特征值来运行电能量存储系统。因为从而识别加速的和/或未预定的（nicht vorgesehenen）老化的及早识别，并且于是相应地运行电能量存储系统，用以延迟老化或抵制所述老化，所以这是有利的。

因此可以提高电能量存储系统的寿命并且防止过早失效。

本发明的其他有利的实施方式是从属权利要求的主题。

适宜地，至少一个第一特征值包括所确定的老化特征值的时间变化过程的第一时间导数和/或所确定的老化特征值的时间变化过程的第二时间导数。例如，第一时间导数可以通过数值微分来确定。这以类似的方式对于第二时间导数是可能的。因为提到的参量使得能够特别有效地和安全地运行电能量存储系统，并且因此使得能够有效地利用所存储的能量，所以这是有利的。可以通过第一时间导数和/或第二时间导数及早地、尤其是比通过纯粹考虑老化特征值的时间变化过程更早地识别老化特征值的可能消极发展（negativeEntwicklungen），这使得能够及时引入对策。尤其是，通过第二时间导数、即第一时间导数的变化速度可以确定出对策是否是有效的并且延缓老化。

适宜地，将所确定的至少一个第一特征值和/或其绝对值与预定义的特征值极限值进行比较。在此，根据比较结果来进行电能量存储系统的运行。如果第一特征值或其绝对值具有高于特征值极限值的值、也就是说如果至少一个电能量存储单元比所设置的更快速地老化，则电能量存储单元或电能量存储系统例如可以以比迄今更低的电流被运行，用以延缓老化，其中所述第一特征值例如包括所确定的老化特征值的时间变化过程的第一时间导数。

适宜地，在电能量存储系统的运行中减小允许的电流水平，其中利用所述电流水平对电能量存储单元充电和/或放电。可替代地或附加地，可以例如通过电能量存储系统的冷却系统来调整用于电能量存储单元的最佳温度。在此，温度范围优选地处于10℃至30℃的范围中。因为由此可以至少延缓至少一个电能量存储单元的老化，所以这是有利的，这增加电能量存储系统的寿命以及从而使用持续时间。通过调整最佳温度，甚至可以在无对于电能量存储系统的使用者可感知的功率损耗的情况下实现这一点。

适宜地，基于所确定的老化特征值的时间变化过程和至少一个第一特征值，确定老化特征值的发展的预计。在此，附加地根据老化特征值的预计来运行电能量存储系统。因为从而可以有针对性地考虑至少一个电能量存储单元的老化的发展，并且在发生系统失效之前，尤其是通过预计老化可以有针对性地触发电能量存储系统的维护，所以这是有利的。

此外，用于运行具有至少一个电能量存储单元的电能量存储系统的设备是本公开内容的主题。在此，该设备包括至少一个装置、尤其是电子控制单元，其中该装置被设立用于实施所公开的方法的步骤。因此，可以实现上面提到的优点。所述设备例如可以通过相应的操控指令运行电能量存储系统，例如其方式是操控相应的功率电子设备和/或消耗器。

所述至少一个装置可以包括例如电池组管理控制设备，电流传感器和/或电压传感器和/或温度传感器以及相应的功率电子设备、例如逆变器或耗电器连接到所述电池组管理控制设备上。尤其是作为电池组管理控制设备的表现形式的电子控制单元也可以是这种装置。

电子控制单元尤其可以被理解为电子控制设备，该电子控制设备例如是微控制器和/或专用硬件模块、例如ASIC，但同样个人计算机或可存储器编程的控制装置可以属于此。

此外，电能量存储系统是本公开内容的主题，该电能量存储系统包括至少一个电能量存储单元和至少一个所公开的设备。因此，可以实现上面提到的优点。

此外，计算机程序是本公开内容的主题，所述计算机程序包括指令，所述指令引起所公开的设备实施所公开的方法的所有步骤。因此，可以实现上面提到的优点。

此外，机器可读存储介质是本公开内容的主题，在所述机器可读存储介质上存储有所公开的计算机程序。因此，可以实现上面提到的优点。

附图说明

在图中示出并且在后续的描述中更详细阐明本发明的有利的实施方式。

图1示出根据第一实施方式的所公开的方法的流程图；

图2示出根据第二实施方式的所公开的方法的流程图；

图3示出根据第三实施方式的所公开的方法的流程图；和

图4示出根据一个实施方式的所公开的设备的示意图。

具体实施方式

在所有图中，相同的附图标记表示相同的设备部件或相同的方法步骤。

图1示出根据第一实施方式的用于运行具有至少一个电能量存储单元的电能量存储系统的所公开的方法的流程图。在此，在第一步骤S11中，确定至少一个电能量存储单元的老化特征值。老化特征值例如可以基于电能量存储单元的容量值（Kapazitätswert）或电阻值，也参照参考值。

在第二步骤S12中，检验是否已经多次在不同的时间点确定了老化特征值。如果不是，则继续进行第一步骤S11。在此，确定的时间间隔和所需要的确定的次数可以是预先给定的或被预先给定。因此，根据应用情况，可以规定足够数量的确定。例如，因为电能量存储单元更可能（eher）缓慢地老化，所以时间间隔可以是几个小时或几天。例如，老化特征值的两次确定可以是已经足够的。

在第三步骤S13中，将至少一个电能量存储单元的所确定的老化特征值与预定义的老化特征值特性曲线进行比较。在此，也可以考虑围绕老化特征值特性曲线的公差带，用以考虑诸如电能量存储单元的不同运行方式和按历法（kalendarische）老化之类的因素。如果未超出（unterschritten）老化特征值特性曲线，也就是说存在过度剧烈的老化，则继续进行第四步骤S14。否则，紧接着是第一步骤S11。

在第四步骤S14中，确定所确定的老化特征值的时间变化过程的至少一个第一特征值，所述时间变化过程由所述老化特征值（selbiger）的多次确定而得出。尤其是，确定时间变化过程的第一时间导数。

在第五步骤S15中，根据所确定的老化特征值的时间变化过程和/或第一特征值来运行电能量存储系统。这尤其意味着采取措施，用以延缓电能量存储单元的老化。

图2示出根据第二实施例的用于运行具有至少一个电能量存储单元的电能量存储系统的所公开的方法的流程图。步骤S21、S22、S23和S24对应于在图1情况下描述的步骤S11、S12、S13和S14。

在第五步骤S25中，将所确定的至少一个第一特征值和/或其绝对值与预定义的特征值极限值进行比较，以便能够借助于第一特征值更好地评判老化。如果第一特征值例如包括所确定的老化特征值的时间变化过程的第一时间导数，则可以根据此来确定老化的速度。如果第一特征值或其绝对值超过预定义的特征值极限值，则在第六步骤S26中在电能量存储系统的运行中采取相应的措施，用以相应地延缓老化。在此，可以检验在运行期间这些措施的效果，例如其方式是在不同的时间点检验第一特征值。

如果不超过预定义的特征值极限值，则继续进行第一步骤S11。

图3示出根据第三实施方式的用于运行电能量存储系统的所公开的方法的流程图。步骤S31、S32、S33和S34对应于在图1情况下描述的步骤S11、S12、S13和S14。

在第五步骤S35中，基于所确定的老化特征值的时间变化过程和至少一个特征值来确定老化特征值的发展（Entwicklung）的预计。因此，例如可以预计何时电能量存储系统的维护将是需要的。

随后在第六步骤S36中，运行电能量存储系统，使得实现预定义的寿命。为此，可能需要重新或多次执行老化特征值的发展的预计。

此外，在所有实施方式情况下可能的是，在运行电能量存储系统的过程中确定所确定的老化特征值的时间变化过程的第二导数，也多次地进行确定，以便确定出老化特征值的时间变化过程是否具有拐点。这使得能够例如评判用于延缓老化的所引入的措施是否是有效的。可替代地或附加地，也以确定所确定的老化特征值的变化过程的第一时间导数，也多次地进行确定，以便确定出老化是否至少已被延缓。如果是，则所采取的措施、例如减小允许的电流水平显示作用。如果否，则可能有意义的是，加强这些措施，也就是说例如只要可能的话就仍进一步降低最大允许的电流水平。

图4示出根据一个实施方式的具有至少一个电能量存储单元41的所公开的电能量存储系统40的示意图。在此，设备42被设立用于运行电能量存储系统40并且用于实施所公开的方法。在此，设备42可以被设立用于根据所确定的老化特征值的时间变化过程和/或所确定的老化特征值的时间变化过程的第一特征值来操控功率电子器件43、例如逆变器，例如用以延缓电能量存储单元的老化。

Claims

1.一种用于运行电能量存储系统（40）的方法，所述电能量存储系统包括至少一个电能量存储单元（41），所述方法包括以下步骤：

a）在不同的时间点多次确定所述至少一个电能量存储单元（41）的老化特征值；

b）将所述至少一个电能量存储单元（41）的所确定的老化特征值与预定义的老化特征值特性曲线进行比较；

c）根据所述比较，确定所确定的老化特征值的时间变化过程的至少一个第一特征值；

d）根据所确定的老化特征值的时间变化过程和/或所述第一特征值来运行所述电能量存储系统（40）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个第一特征值包括所确定的老化特征值的时间变化过程的第一时间导数和/或所确定的老化特征值的时间变化过程的第二时间导数。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，此外包括：

e）将所确定的至少一个第一特征值和/或所确定的至少一个第一特征值的绝对值与预定义的特征值极限值进行比较，

其中根据比较来进行所述电能量存储系统（40）的运行。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电能量存储系统（40）的运行包括以下步骤中的至少一个：

f）减小允许的电流水平，其中利用所述电流水平对所述电能量存储单元（41）充电和/或放电；

g）调整所述电能量存储单元（41）的最佳温度，所述温度尤其是处于10℃至30℃的范围中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，此外包括：

h）基于所确定的老化特征值的时间变化过程和至少一个第一特征值来确定所述老化特征值的发展的预计，

其中附加地根据所述老化特征值的发展的预计来进行所述电能量存储系统（40）的运行。

6.一种用于运行具有至少一个电能量存储单元（41）的电能量存储系统（40）的设备（42），其中所述设备包括至少一个装置、尤其是电子控制单元，其中所述装置被设立用于实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。

7.一种电能量存储系统（40），其包括至少一个电能量存储单元（41）和根据权利要求6所述的设备（42）。

8.一种计算机程序，其包括指令，所述指令引起根据权利要求6所述的设备（42）实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法的所有步骤。

9.一种机器可读存储介质，其上存储有根据权利要求8所述的计算机程序。