CN113169386A

CN113169386A - 用于运行电蓄能器的方法

Info

Publication number: CN113169386A
Application number: CN201980082547.1A
Authority: CN
Inventors: J·贝克尔; T·扎费里迪斯
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-07-23
Also published as: US20220059879A1; KR20210099103A; EP3895246A1; DE102018221501A1; WO2020120311A1

Abstract

所介绍的发明涉及一种用于运行电蓄能器的方法，所述电蓄能器的老化特性借助于所预期的老化变化曲线来估计，其中根据所述电蓄能器的所检测到的老化状态与所述电蓄能器的借助于所预期的老化变化曲线来确定的额定‑老化状态之间的比较来查明所述电蓄能器的有待使用的快速充电特性曲线。

Description

用于运行电蓄能器的方法

背景技术

电蓄能器、像比如尤其用在电动车或者混合动力车中的电池经受一定程度的老化。这种老化一般来说可以通过两个部分、也就是按日历的部分和周期性的部分来描述。所述周期性的老化通过电荷通过量、也就是通过所述电蓄能器的使用所引起。在锂离子电池的实例中，充电过程是老化中的决定性的因素。恰好在这里额外地适用以下关联，即：充电过程执行得越快，锂离子电池在这个时间段中的老化就越大。

对于如目前在电动车中使用的一样的锂离子电池的运行来说，保存所谓的快速充电特性曲线（Schnellladeprofile），所述快速充电特性曲线允许在所限定的时间里以所限定的老化进行快速充电。所述快速充电特性曲线借助于实验室中的系列试验来编制。一般来说如此设计电池，从而仅仅预先给定的数目的在整个使用寿命期间所计划的充电周期允许快速充电过程。因此，电池比如能够针对总共1000个充电周期中的200个快速充电周期而设计。如果超过这个部分，则电池就老化得比所规定的情况快。同样，额外的影响、像比如侵蚀性的放电过程或者高温能够使老化加速。如果电池比所规定的情况老化得快，则必要时必须在达到所计划的使用寿命终结之前更换该电池。

相关的现有技术由US 2016/0172886和US 2016/0006286已知。

发明内容

相对于此，根据本发明的用于运行电蓄能器的方法——所述电蓄能器的老化特性借助于所预期（erwarten）的老化变化曲线来估计——具有以下优点，即：根据所述电蓄能器的所检测到的老化状态与所述电蓄能器的借助于所预期的老化变化曲线来确定的额定-老化状态之间的比较来查明所述电蓄能器的有待使用的快速充电特性曲线。所述电蓄能器能够尤其是电池、尤其是锂离子电池。

有利的是，查明有待使用的快速充电特性曲线，其方法是，由多个所保存的、关于其对电蓄能器的老化特性的影响彼此有别的快速充电特性曲线来选择有待使用的快速充电特性曲线。由此，能够以特别简单的方式来实现所述方法。

有利的是，如此查明有待使用的快速充电特性曲线，使得所述电蓄能器的所检测到的老化状态与所述电蓄能器的借助于所预期的老化变化曲线来确定的额定老化状态之间的将来的偏差小于所述电蓄能器的所检测到的老化状态与所述电蓄能器的借助于所预期的老化变化曲线来确定的额定老化状态之间的、在使用标准-快速充电特性曲线时预期的所属的偏差。所述标准-快速充电特性曲线尤其能够是以下快速充电特性曲线，所述快速充电特性曲线允许尽快地给电蓄能器、比如电池充电。“所属的偏差”在此尤其是在所预测的将来的偏差的时刻的偏差。

有利的是，如此查明有待使用的快速充电特性曲线，使得所述电蓄能器的在处于将来的水平时刻所检测到的老化状态与所属的由所预期的老化变化曲线查明的老化状态相一致。换句话说，如此选择所述有待使用的快速充电特性曲线，从而在一次或多次在使用有待使用的快速充电特性曲线的情况下执行的快速充电过程之后所述电蓄能器的所检测到的老化状态又与所预期的老化状态相一致。如果所述电蓄能器比所计划的情况老化得快，则由此能够以有利的方式对所述电蓄能器的老化变化曲线进行校正干预并且由此恢复所述电蓄能器的额定-老化特性。“水平时刻”在此能够是指每个处于将来的时刻，该时刻至少在快速充电过程的持续时间里处于将来。所述水平时刻以有利的方式如此远地处于将来，从而直至达到所述水平时刻能够在使用有待使用的快速充电特性曲线的情况下执行多次快速充电过程。

有利的是，所述电蓄能器的使用者、尤其是电动车的使用者（在该电动车中安装有电池）能够由对于可供使用的快速充电特性曲线的选择来选择有待使用的快速充电特性曲线。由此，使用者以有利的方式拥有亲自确定所述水平时刻应该多远地处于未来的机会。换句话说，所述电蓄能器的使用者能够亲自确定，在使用所述有待使用的快速充电特性曲线的情况下必须执行多少个快速充电周期，直至所述电蓄能器的所检测到的老化状态又与由所预期的老化变化曲线查明的老化状态相一致。通过对于有待使用的快速充电周期的数目的选择，所述电蓄能器的使用者由此直接拥有选择在使用所述有待使用的快速充电特性曲线的情况下快速充电过程在将来持续多长时间的机会，因为存在快速充电过程的持续时间与对所述电蓄能器的老化状态的积极影响之间的直接的关联。在此在有利的设计方案中，可供使用的快速充电特性曲线能够与多个所保存的快速充电特性曲线相同。

有利的是，在选择所述有待使用的快速充电特性曲线之前向所述电蓄能器的使用者显示所述水平时刻或者可供使用的快速充电特性曲线的与水平时刻相关联的选择信息。所述可供使用的快速充电特性曲线的水平时刻在此是以下时刻，在该时刻可以认为，所述电蓄能器的所检测到的老化状态通过所述有待使用的快速充电特性曲线的使用又对应于所述电蓄能器的借助于所预期的老化变化曲线来确定的额定-老化状态。相关联的选择信息在此能够是每种与水平时刻相关联的参量、比如快速充电特性曲线对电蓄能器的老化状态的个别的影响，或者，因为在这里给定了物理上的相互关系，所以相关联的选择信息能够是在使用相应的快速充电特性曲线的情况下完整的快速充电过程的持续时间。

所述电蓄能器以有利的方式包括电动车的电池，因为所介绍的方法尤其适合用于运行电动车的锂离子电池。

有利的是如下一种装置，该装置被设立用于执行根据本发明的方法的每个步骤。此外，有利的是如下一种计算机程序，该计算机程序被设立用于在该计算机程序在计算单元上运行时执行根据本发明的方法的每个步骤。所述计算单元比如能够是所述电蓄能器的控制单元、像比如电池的电池管理系统（BMS）。

在所介绍的方法的范围内以有利的方式使用以前在实验室中查明的快速充电特性曲线。

作为对于所述电蓄能器的老化状态的观察的替代方案，也能够观察所述电蓄能器的老化梯度、也就是也能够观察所述电蓄能器的每时间单位的老化状态的变化并且将其用作所介绍的方法的基础。同样能够考虑，不是在使用所限定的时刻、像比如水平时刻的情况下执行所介绍的方法，而是作为参考系统来使用流动通过所述电蓄能器的总电荷量。同样，作为参考系统，能够使用所述电蓄能器的充电过程的总数目。

尤其如果所述电蓄能器是指一种电池，那么所述电蓄能器的老化状态则比如尤其能够是指容量健康状态（SOH_C）。用于确定SOH_C的方法足以由现有技术已知。

以有利的方式在使用老化控制器的情况下执行所介绍的方法，其中所述老化控制器比如能够是软件模块。借助于所述老化控制器能够确定退化因数（DegFac），该退化因数用于降低电蓄能器的老化。在此，所述退化因数如下：

来予以计算。

SOH在此表示健康状态、也就是用于所述电蓄能器的老化的尺度。Q_HOR表示电荷通过量，其在电蓄能器的整个使用寿命期间是恒定的。所述电荷通过量Q_HOR是由老化梯度和老化边缘域（Alterungshorizont）构成的乘积。所述老化边缘域是在不同的时刻两个健康状态值的差。用下标mess来表示测量参量。用下标est来表示估计参量。AG_Soll表示对电蓄能器来说预期的老化梯度，其中适用：

这个关系式。

Qmax是在电蓄能器的使用寿命期间、比如电池的从所预期的使用寿命的开始（BOL）直至所预期的使用寿命的终结（EOL）的电荷通过量。当前的老化梯度AG_est作为由所测量的电荷通过量和所测量的容量损失构成的商t按照：

来确定。

附图说明

下面对本发明的一种实施例进行详细介绍。在此示出：

图1示出了电动车的示意图；

图2示出了不同的快速充电特性曲线的对电蓄能器的老化特性的各自的影响的示意图；

图3示出了有待使用的快速充电特性曲线的运用对电蓄能器的老化状态的作用的示意图；

图4示出了根据本发明的方法的一种实施例的示意性的流程。

具体实施方式

图1示出了电动车（10）的示意图，该电动车包括电动马达（17）以及电蓄能器（12）。所述电蓄能器（12）包括存储单元（14）以及控制单元（16）。所述电蓄能器尤其能够是锂离子电池。所介绍的方法尤其适合用于运行电动车的电池。

图2示出了不同的快速充电特性曲线的对电蓄能器（12）的老化特性的各自的影响的示意图。在此用附图标记20来表示老化状态轴或者健康状态轴，其中所述老化状态轴上的低数值相应于高度老化。用附图标记22来表示时间轴。作为替代方案，轴22也能够是电荷轴，在该电荷轴上绘示了在使用寿命的过程中流动通过所述电蓄能器（12）的累积的总电荷。作为替代方案，所述轴22能够是充电周期轴，在该充电周期轴上绘示了所述电蓄能器（12）的所执行的或有待执行的充电周期的总和。

第一快速充电特性曲线（24）拥有对所述电蓄能器（12）的老化特性的第一影响。如在图2中所示，健康状态随着时间的推移而减小。第二快速充电特性曲线（25）拥有对所述电蓄能器（12）的老化特性的第二影响。第三快速充电特性曲线（26）拥有对所述电蓄能器（12）的老化特性的第三影响。与标准-快速充电特性曲线相对应的第四快速充电特性曲线拥有对所述电蓄能器（12）的老化特性的第四影响。如可以在图2中看出的那样，所述标准-快速充电特性曲线（27）的影响如此被设计，从而在使用用于所述电蓄能器（12）的快速充电过程的标准-快速充电特性曲线的情况下在比较早的时刻达到低的健康状态（SOH），而在使用比如第一快速充电特性曲线（24）的情况下则会在稍晚的时刻达到相同的健康状态（SOH）。

图3示出了有待使用的快速充电特性曲线的使用对所述电蓄能器（12）的老化状态的作用的示意图。用附图标记30又表示老化状态轴或者健康状态轴。用附图标记32又表示时间轴或电荷轴或充电周期轴。函数34表示所预期的老化变化曲线、也就是在时间进展时所述电蓄能器（12）的健康状态的减退。在图3所示出的实例中，在第一时刻（38）检测所述电蓄能器（12）的实际的老化状态。在此查明与设有附图标记35和36的箭头的起点相对应的健康状态。所述电蓄能器（12）的在第一时刻（38）查明的健康状态在此低于所述电蓄能器（12）的借助于所预期的老化变化曲线（34）确定的额定-老化状态，该额定-老化状态相应于所预期的老化变化曲线（34）的在第一时刻（38）的数值。

所述电蓄能器的在使用标准-快速充电特性曲线（27）的情况下的继续运行会引起所述电蓄能器（12）的、在与用附图标记35表示的箭头的终点相对应的水平时刻（39）的所检测到的老化状态。也就是说，所述电蓄能器（12）的在使用标准-快速充电特性曲线（27）的情况下的继续运行会引起以下结果，即：在所述水平时刻（39）还总是存在所检测到的老化状态与对应于在水平时刻（39）所预期的老化变化曲线（34）的数值的额定-老化状态之间的偏差。有待使用的快速充电特性曲线比如能够是所述第一快速充电特性曲线（24），在使用所述有待使用的快速充电特性曲线的情况下能够确保在所述水平时刻（39）所述电蓄能器（12）的所检测到的老化状态又对应于在水平时刻（39）所预期的老化变化曲线（34）。这一点是可能的，因为所述有待使用的快速充电特性曲线、例如第一快速充电特性曲线（24）对电蓄能器（12）的老化特性的影响小于所述标准-快速充电特性曲线（27）的影响。

图4示出了根据本发明的方法的一种实施例的示意性的流程。所述实施例用步骤100来开始，在该步骤中启动快速充电过程。所述电蓄能器（12）尤其能够是电动车（10）的锂离子电池，所述电蓄能器（12）的快速充电过程的启动比如能够通过所述电蓄能器（12）与快速充电桩的连接或者通过对于相应的操纵元件的操纵来进行。紧接在步骤100之后进行步骤110。

在步骤110中检验，有待使用的快速充电特性曲线是否最近被改变。最近的改变比如能够是在少数几个能预先给定的快速充电周期的过去的间隔之内进行的改变。比如能够检验，当前所保存的快速充电特性曲线是否已经针对快速充电过程使用了十次。如果在步骤110的范围内的检查表明，所述快速充电特性曲线最近被改变，那么步骤150就紧跟在步骤110之后。如果在步骤110的范围内的检查表明，所述快速充电特性曲线最近未被改变，也就是比如所保存的快速充电特性曲线已经用于十个快速充电周期，那就跟随着步骤120。

在步骤120中检测所述电蓄能器（12）的老化状态。为此，比如能够按照由现有技术已知的方法来查明所述电蓄能器（12）的健康状态。此外，在步骤120的范围内，确定所述电蓄能器（12）的在当前时刻的额定-老化状态。为此，对所述电蓄能器（12）的在当前时刻的所预期的老化变化曲线（34）进行分析处理。紧接在步骤120之后进行步骤130。

在步骤130中对所述电蓄能器（12）的在步骤120中所检测到的老化状态与所述电蓄能器（12）的在步骤120中所确定的额定-老化状态进行比较。如果这种比较得出了比能预先给定的公差大的偏差，则步骤140紧跟着步骤130。如果所述比较没有得出比能预先给定的公差大的偏差，则步骤100紧跟着步骤130。

所述电蓄能器（12）尤其能够是电动车（10）的锂离子电池，在步骤140中向所述电蓄能器（12）的使用者显示不同的快速充电特性曲线以及与水平时刻相关联的用于不同的快速充电特性曲线的选择信息。与水平时刻相关联的选择信息尤其能够是一定数目的快速充电过程，所述快速充电过程必须用相应的快速充电特性曲线来执行，以用于又使所述电蓄能器（12）的所检测到的老化状态与所述电蓄能器（12）的额定-老化状态相一致。与水平时刻（39）相关联的选择信息比如也能够是快速充电过程的持续时间，在使用每个快速充电特性曲线时为了给所述电蓄能器（12）充电而需要所述持续时间。所述电蓄能器（12）的使用者随后选择向其显示的快速充电特性曲线。在作为替代方案的设计方案中，在步骤140的范围内不是通过使用者而是通过实施根据本发明的方法的实施例的计算单元来选择所述快速充电特性曲线。紧接在步骤140之后进行步骤150。

在步骤150中将在步骤140中选择的快速充电特性曲线保存在存储器中并且随后在使用新保存的快速充电特性曲线的情况下执行快速充电过程。如果在步骤150的范围内没有重新保存快速充电特性曲线，那就在使用已经存储的快速充电特性曲线的情况下执行所述快速充电过程。

通过根据本发明的方法的所介绍的实施例能够提高所述电蓄能器（12）的使用寿命，所述电蓄能器（12）尤其能够是锂离子电池。所述电蓄能器（12）的由于太频繁的快速充电而引起的超负荷借助于根据本发明的方法的所介绍的实施例来识别并且通过合适的快速充电特性曲线的使用来补偿。由此遵守所述电蓄能器（12）的指定的预期使用寿命。特别有利的是，根据本发明的方法的所介绍的实施例不要求额外的硬件，而是能够仅仅通过合适的软件的使用来实现。

Claims

1.用于运行电蓄能器（12）的方法，所述电蓄能器的老化特性借助于所预期的老化变化曲线（34）来估计，其特征在于，根据所述电蓄能器的所检测到的老化状态与所述电蓄能器的借助于所预期的老化变化曲线来确定的额定-老化状态之间的比较来查明所述电蓄能器（12）的有待使用的快速充电特性曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，查明有待使用的快速充电特性曲线，其方法是，由多个所保存的、关于其对所述电蓄能器的老化特性的影响彼此有别的快速充电特性曲线来选择有待使用的快速充电特性曲线。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如此查明有待使用的快速充电特性曲线，使得所述电蓄能器（12）的所检测到的老化状态与所述电蓄能器（12）的借助于所预期的老化变化曲线（34）来确定的额定-老化状态之间的将来的偏差小于所述电蓄能器（12）的所检测到的老化状态与所述电蓄能器（12）的借助于所预期的老化变化曲线（34）来确定的额定-老化状态之间的、在使用标准-快速充电特性曲线（27）时所预期的所属的偏差。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，如此查明所述有待使用的快速充电特性曲线，使得所述电蓄能器的在处于将来的水平时刻（39）所检测到的老化状态与所属的由所预期的老化变化曲线（34）查明的老化状态相一致。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电蓄能器（12）的使用者能够由对于可供使用的快速充电特性曲线的选择来选择有待使用的快速充电特性曲线。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在选择所述有待使用的快速充电特性曲线之前向所述电蓄能器（12）的使用者显示水平时刻（39）或者可供使用的快速充电特性曲线的与水平时刻（39）相关联的选择信息。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电蓄能器（12）包括电动车（10）的电池。

8.装置，该装置被设立用于执行根据权利要求1到7中任一项所述的方法的每个步骤。

9.计算机程序，该计算机程序被设立用于在该计算机程序在计算单元上运行时执行根据权利要求1到7中任一项所述的方法的每个步骤。