DE102008004367A1

DE102008004367A1 - Method and device for determining the state of aging of an electrical store

Info

Publication number: DE102008004367A1
Application number: DE102008004367A
Authority: DE
Inventors: Yasser Jadidi
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-02-19
Also published as: DE102007044798A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Alterungszustandes eines einen vorwählbaren Ladezustand aufweisenden elektrischen Speichers, mit folgenden Schritten: - Ermitteln eines dem Ladezustand entsprechenden Referenz-Ladezustands eines dem Speicher entsprechenden idealen Referenz-Speichers, der die ideal größtmögliche Speicherkapazität aufweist, - Bestimmen eines den Unterschied zwischen dem Referenz-Ladezustand und dem Ladezustand kennzeichnenden Parameters und - Ermitteln des Alterungszustands mittels eines Bewertungsparameters, der dem Parameter mindestens eine den Alterungszustand beschreibende Kenngröße zuweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to a method for determining the state of aging of a preselectable state of charge having electrical memory, comprising the following steps: - Determining a charge state corresponding reference state of charge of the memory corresponding ideal reference memory, which has the ideal largest possible storage capacity, - Determining a Difference between the reference state of charge and the parameter characterizing the state of charge and determination of the state of aging by means of a valuation parameter which assigns to the parameter at least one characteristic describing the state of aging. The invention further relates to a corresponding device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Alterungszustandes eines elektrischen Speichers sowie eine entsprechende Vorrichtung.The The invention relates to a method for determining the state of aging an electrical storage and a corresponding device.

Stand der TechnikState of the art

In Stromkreisen, wie zum Beispiel Bordnetzen von Fahrzeugen, die von einem elektrischen Speicher mit elektrischer Energie versorgt werden, ist es insbesondere unter sicherheitstechnischen Aspekten wichtig, die aktuelle Leistungsfähigkeit der Batterie zu kennen. Daher ist es bekannt, aus aktuellen Betriebsgrößen eines als Batterie oder Akkumulator ausgebildeten elektrischen Speichers, wie Batteriestrom, Batteriespannung und Batterietemperatur, den Ladezustand (SOC: State of Charge) zu bestimmen. Diese Art der Batteriezustandserkennung ergibt somit alternativ eine Aussage über den Ladezustand, eine aktuell abgebbare Leistung oder eine entnehmbare Ladung der Batterie. Der Alterungszustand (SOH) der Batterie durch eigenständige Modelle bestimmt, die zum Beispiel die Prozesse Korrosion, Sulfatierung, Säureschichtung und Ladungsumsatz in Abhängigkeit von den Betriebsgrößen berechnen.In Circuits, such as on - board networks of vehicles produced by an electrical storage to be supplied with electrical energy is it is particularly important from a safety point of view that current performance to know the battery. Therefore, it is known from current operating sizes of a formed as a battery or accumulator electrical storage, such as battery current, battery voltage and battery temperature, the State of charge (SOC). This type of battery condition detection results thus alternatively a statement about the state of charge, a current deliverable power or a removable one Charge the battery. The state of health (SOH) of the battery through independent Models, for example, the processes corrosion, sulfation, stratification and charge conversion depending from the farm sizes.

Um den Ladezustand eines einem Alterungsprozess unterliegenden elektrischen Speichers dauerhaft richtig zu bestimmen, muss der Alterungszustand bei der Berechnung des Ladezustands, der abgebbaren Leistung und/oder der entnehmbaren Ladung aus dem Speicher berücksichtigt werden. Eine derartige Berücksichtigung ist zum Beispiel bei einer das Bordnetz eines Fahrzeugs versorgenden Batterie insbesondere unter sicherheitstechnischen Aspekten wichtig. Umfasst das Bordnetz einen elektrischen Antrieb des Fahrzeugs, wie zum Beispiel bei einem Hybridantrieb oder einem rein elektrischen Antrieb, so müssen bei einer Vielzahl von Betriebsarten elektrische Leistungsreserven berücksichtigt werden. Ist eine Aussage über den Alterungszustand des elektrischen Speichers nicht möglich, müssen diese Reserven wesentlich größer gewählt werden, sodass ein großer Teil der verfügbaren Kapazität des elektrischen Speichers für den Betrieb ungenutzt bleibt.Around the state of charge of an aging process subject electrical To permanently determine memory properly, must be the aging condition when calculating the state of charge, the deliverable power and / or the removable charge from the store are taken into account. Such consideration is, for example, in a battery supplying the electrical system of a vehicle especially important under safety aspects. includes the electrical system an electric drive of the vehicle, such as in a hybrid drive or a purely electric drive, so have to considered in a variety of modes electrical power reserves become. Is a statement about the aging state of the electrical storage is not possible, these reserves be chosen much larger, so a big one Part of the available capacity of electrical storage for the operation remains unused.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Zur Nutzung des elektrischen Speichers in einem großen Betriebsbereich ist ein Verfahren zur Ermittlung des Alterungszustandes eines einen vorwählbaren Ladezustand aufweisenden elektrischen Speichers vorgesehen, das folgende Schritte aufweist:

– Ermitteln eines dem Ladezustand entsprechenden Referenz-Ladezustand eines dem Speicher entsprechenden idealen Referenz-Speichers, der die ideal größtmögliche Speicherkapazität aufweist,
– Bestimmen eines den Unterschied zwischen dem Referenz-Ladezustand und dem Ladezustand kennzeichnenden Parameter und
– Ermitteln des Alterungszustands mittels eines Bewertungsparameters, der dem Parameter mindestens einer den Alterungszustand beschreibende Kenngröße zuweist.

In order to utilize the electrical memory in a large operating range, a method is provided for determining the state of aging of a preselectable state-of-charge electrical memory, comprising the following steps:

Determining a reference state of charge corresponding to the state of charge of a memory corresponding to the ideal reference memory, which ideally has the greatest possible storage capacity,
Determining a parameter characterizing the difference between the reference state of charge and the state of charge, and
Determining the state of aging by means of a rating parameter which assigns the parameter to at least one characteristic describing the state of aging.

Mittels dieses Verfahrens kann jedes Modell zur Bestimmung des Ladezustands, der aktuell abgebbaren Leistung und/oder der entnehmbaren Ladungsmenge des elektrischen Speichers zur Ermittlung seines Alterungszustands erweitert werden. Das Verfahren beruht auf einer (indirekten) Bestimmung einer vom Alterungszustand abhängigen Veränderung der Speicherkapazität des elektrischen Speichers. Mit voranschreitendem Alterungsprozess verliert der elektrische Speicher an Speicherkapazität. Durch Bestimmen des Unterschieds zwischen dem zuvor ermittelten Referenz-Ladezustands des idealen Referenz-Speichers und dem Ladezustand des elektrischen Speichers ergibt sich durch eine Bewertung mit einem Bewertungsparameter eine den Alterungszustand des elektrischen Speichers beschreibende Kenngröße. Der Unterschied zwischen Referenz-Ladezustand und Ladezustand muss dabei nicht explizit bestimmt werden, es genügt, wenn ein diesen Unterschied kennzeichnender Parameter bestimmt wird. Zur Bestimmung der den Alterungszustand beschreibenden Kenngröße muss jedoch ein an den Parameter angepasster Bewertungsparameter verwendet werden.through This method can be any model for determining the state of charge, the currently deliverable power and / or the removable amount of charge the electrical memory for determining its aging state be extended. The method is based on an (indirect) determination of a dependent on the state of aging change the storage capacity of the electrical storage. With progressive aging process the electrical storage loses storage capacity. By Determining the difference between the previously determined reference state of charge the ideal reference memory and the state of charge of the electrical storage is given by a rating with a rating parameter indicates the state of aging the electrical memory descriptive characteristic. The difference between Reference state of charge and state of charge need not be determined explicitly it is sufficient, when a parameter characterizing this difference is determined. To determine the parameter describing the state of aging must however, a rating parameter adapted to the parameter is used become.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, der Ladezustand aus mindestens einem Prädikations-Parameter zur Vorhersage von charakteristischen Größen des elektrischen Speichers und der entsprechende Referenz-Ladezustand aus mindestens einem entsprechenden Referenz-Prädikations-Parameter des Referenzspeichers bestimmt wird. Der Prädikations-Parameter wird vorzugsweise durch ein Modell, insbesondere ein mathematisches Modell, des elektrischen Speichers bestimmt, der Referenz-Prädikations-Parameter wird vorzugsweise durch ein entsprechendes Modell des Referenz-Speichers bestimmt. Der vorwählbare Ladezustand des elektrischen Speichers ergibt sich insbesondere aus dem Prädikations-Parameter.To a development of the invention is provided, the state of charge from at least one predication parameter for the prediction of characteristic quantities of the electrical storage and the corresponding reference state of charge of at least one corresponding reference predication parameters of the reference memory is determined. The predication parameter is preferably by a Model, in particular a mathematical model of the electric Memory determines the reference predication parameter is preferably by a corresponding model of the reference memory certainly. The selectable one Charge state of the electrical storage is given in particular from the predication parameter.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Prädikations-Parameter ein Parameter zur Vorhersage einer von dem elektrischen Speicher abgebbaren Leistung und/oder einer von dem elektrischen Speicher verrichtbaren Arbeit und/oder einer aus dem elektrischen Speicher entnehmbaren Ladungsmenge ist. Es existiert eine Vielzahl von Modellen zur Nachbildung von elektrischen Speichern, die diese Prädikations-Parameter zur Vorhersage besagter charakteristischer Größen bestimmen.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the prediction parameter is a parameter for predicting a power that can be output by the electrical memory and / or work that can be performed by the electrical memory and / or a charge quantity that can be taken from the electrical memory. There are a large number of models for the simulation of electrical memories that use these prediction parameters for the prediction of said characteristic quantities determine.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Prädikations-Parameter ein Prädikationskennfeld bilden. Aus diesem Prädikationskennfeld kann der den vorwählbaren Ladezustand charakterisierende Parameter gewählt werden. Die Prädikations-Parameter des Prädikationskennfeld werden vorzugsweise durch ein Modell, insbesondere ein mathematisches Modell, des elektrischen Speichers bestimmt. Die Referenz-Prädikations-Parameter bilden ein Referenz-Prädikationskennfeld. Ist eine Unabhängigkeit des Referenz-Ladezustandes vom Ladezustand des (realen) elektrischen Speichers gegeben, so stellt das Referenz-Prädikationskennfeld eine quantifizierte Aussage über den Alterungszustand und die Leistungsbereitschaft und damit implizit über den Alterungszustand des elektrischen Speichers dar.Especially is provided that the predication parameters a prediction map form. From this prediction map can the one of the selectable Charging state characterizing parameters are selected. The predication parameters of the prediction map are preferably by a model, in particular a mathematical Model, of the electric store intended. The reference predication parameters form a reference prediction map. Is an independence of the Reference state of charge of the state of charge of the (real) electric Given memory, the reference prediction map provides a quantified Statement about the state of aging and willingness to perform and thus implicitly over the Aging condition of the electrical storage is.

Insbesondere ist vorgesehen, dass durch Bewertung eines Unterschieds zwischen dem Referenz-Ladezustand und einem zuvor ermittelten Referenz-Ladezustand eine Änderung des Alterungszustandes des elektrischen Speichers ermittelt wird. Auch das Referenz-Prädikationskennfeld zeigt durch Vergleich mit einem zuvor erstellten Referenz-Prädikationskennfeld die Veränderung des Gesundheitszustandes des elektrischen Speichers.Especially is provided that by evaluating a difference between the reference state of charge and a previously determined reference state of charge a change the aging state of the electrical storage is determined. Also the reference prediction map shows by comparison with a previously created reference prediction map the change the state of health of the electrical storage.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass der elektrische Speicher ein Akkumulator ist. Ein derartiger Akkumulator wird bei Verwendung in einem Fahrzeug auch als (wieder aufladbare) Batterie bezeichnet.With Advantage is provided that the electrical storage an accumulator is. Such an accumulator also becomes when used in a vehicle referred to as (rechargeable) battery.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der elektrische Speicher Teil eines Stromkreises eines Fahrzeugs ist. Wird mittels eines Modells ein Prädikationskennfeld mit Prädikations-Parametern zur Vorhersage von charakteristischen Größen des elektrischen Speichers erstellt, so kann das Modell mit Vorteil mittels mindestens eines eine jeweilige Betriebsart des Stromkreises kennzeichnenden Anforderungsprofils beaufschlagt werden und der dazugehörige Prädikations-Parameter zur Vorhersage einer charakteristischen Eigenschaft ermittelt werden. Diese charakteristische Eigenschaft ist insbesondere eine von dem elektrischen Speicher abgebbaren Leistung, verrichtbaren Arbeit und/oder der aus dem elektrischen Speicher entnehmbaren Ladungsmenge. Zusätzlich wird das Modell mittels mindestens eines Temperaturprofils beaufschlagt, das die Umgebungsbedingungen vorgibt. Durch eine derartige Erweiterung des Modells gehen vom Stromkreis bestimmte Randbedingungen in die Berechnung des mindestens einen Prädikations-Parameters beziehungsweise des Prädikationskennfeldes ein. Zur Ermittlung des Alterungszustands des elektrischen Speichers wird das Referenz-Modell des idealen Referenz-Speichers entsprechend erweitert.In an advantageous embodiment of the invention is provided that the electrical storage part of a circuit of a vehicle is. By means of a model becomes a predication map with predication parameters for the prediction of characteristic quantities of the electrical storage created, so the model can advantageously by means of at least one acted upon a respective operating mode of the circuit characteristic requirement profile be and the associated Prädikations parameters to predict a characteristic property. This characteristic is in particular one of the electrical Memory deliverable performance, workmanship and / or the From the electrical storage removable amount of charge. In addition, that will Model applied by means of at least one temperature profile, that dictates the environmental conditions. By such an extension of the model go from the circuit certain boundary conditions into Calculation of the at least one predication parameter or the prediction characteristic field one. To determine the aging state of the electrical storage becomes the reference model of the ideal reference memory accordingly extended.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das Fahrzeug als Antriebsaggregat mindestens eine im Stromkreis eingebundene elektrische Maschine aufweist. Ein entsprechender Antrieb mit mindestens einer elektrischen Maschine ist ein Hybridantrieb oder ein (rein) elektrischer Antrieb des Fahrzeugs. Die Betriebsarten des Antriebs mit mindestens einer im Stromkreis eingebundenen elektrischen Maschine bestimmen somit die Betriebsart des Stromkreises. Der Stromkreis eines Fahrzeugs wird auch Bordnetz genannt.With Advantage is provided that the vehicle as a drive unit at least having an integrated electrical circuit in the circuit. One corresponding drive with at least one electric machine is a hybrid drive or a (pure) electric drive of the vehicle. The operating modes of the drive with at least one in the circuit Integrated electric machine thus determine the mode of the circuit. The circuit of a vehicle is also called on-board network.

Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die elektrische Maschine in mindestens einer Betriebssituation in Abhängigkeit von mindestens einem Prädikations-Parameter betrieben wird. Aufgrund des erstellten Prädikations-Parameters wird entschieden, in welcher Betriebsart der Antrieb und somit auch der Stromkreis betrieben wird.Farther is provided with advantage that the electric machine in at least an operating situation in dependence of at least one predication parameter is operated. Based on the generated predication parameter, it is decided in which Operating mode of the drive and thus the circuit operated becomes.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens. Die Vorrichtung ist insbesondere Teil eines Batterie-Management-Systems eines Fahrzeugs, das vorzugsweise mindestens eine in einem Stromkreis des Fahrzeugs eingebundene elektrische Maschine als Antriebsaggregat aufweist.The The invention further relates to a device for carrying out the aforementioned method. The device is in particular Part of a battery management system of a vehicle, preferably at least one integrated in a circuit of the vehicle electrical machine having as drive unit.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be exemplified below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Ermittlung des Alterungszustandes eines elektrischen Speichers, 1 a block diagram of a method for determining the aging state of an electrical storage,

2 einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und zwei in einen Stromkreis eingebundene elektrische Maschinen und 2 a hybrid drive of a vehicle with an internal combustion engine and two integrated in a circuit electrical machines and

3 ein Blockdiagramm einer Gesamtstruktur zur Ermittlung des Alterungszustandes und einer zur Verfügung stehenden Ladungsmenge eines elektrischen Speichers. 3 a block diagram of an overall structure for determining the state of aging and an available amount of charge of an electrical memory.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) the invention

Die 1 zeigt ein Blockdiagramm des Ablaufs eines Verfahrens zur Ermittlung des Alterungszustandes eines einen vorwählbaren Zustand aufweisenden elektrischen Speichers. Das Verfahren kann insbesondere ein bekanntes Verfahren ergänzen, bei dem eine zur Verfügung stehende Leistung, elektrische Arbeit und/oder eine entnehmbare Ladungsmenge eines elektrischen Speichers mittels eines Modells zur Nachbildung des elektrischen Speichers bestimmt wird. Bei derartigen Modellen wird aus mindestens einem den Zustand des Speichers charakterisierenden Parameter, insbesondere aus einem den Ladezustand des Speichers charakterisierenden Parameter, eine zu einem jeweiligen Zeitpunkt am elektrischen Speicher zur Verfügung stehende Leistung und/oder elektrische Arbeit und/oder eine aus dem elektrischen Speicher entnehmbare Ladungsmenge mittels eines Modells zur Nachbildung des elektrischen Speichers bestimmt. Dabei berechnet das Modell aus mindestens einem den Ladezustand des Speichers kennzeichnenden Parameter eine zur Verfügung stehende Leistung und/oder elektrische Arbeit und/oder eine zur Entnahme zur Verfügung stehende Ladungsmenge zu mindestens einem vorgebbaren Zeitpunkt. Alternativ wird mittels eines Verfahrens der Ladezustand des elektrischen Speichers bestimmt.The 1 shows a block diagram of the flow of a method for determining the aging state of a preselectable state electrical memory. In particular, the method can supplement a known method in which an available power, electrical work and / or a removable amount of charge of an electrical store is determined by means of a model for simulating the electrical store. In such models, at least one of the states of the memory becomes characterizing parameters, in particular from a parameter characterizing the state of charge of the memory, a power and / or electrical work available at a particular time on the electrical memory and / or an amount of charge removable from the electrical memory by means of a model for simulating the electrical memory. In this case, the model calculates an available power and / or electrical work from at least one parameter characterizing the state of charge of the storage and / or an amount of charge available for removal at at least one predeterminable time. Alternatively, the state of charge of the electrical storage is determined by means of a method.

Die Verfahrensschritte des Verfahrens zur Ermittlung des Alterungszustandes ergeben sich aus der 1. Ausgehend von einem Startpunkt 2, der insbesondere die Schnittstelle zwischen einem bestehenden Verfahren und dem Verfahren zur Ermittlung des Alterungszustandes bildet, wird bei einem ersten Schritt (Block 4) ein dem Ladezustand entsprechender Referenz-Ladezustand eines dem elektrischen Speicher entsprechenden idealen Referenzspeichers ermittelt, der die ideal größtmögliche Speicherkapazität aufweist. Dazu wird ein den idealen Referenz-Speicher nachbildender Klon des den realen elektrischen Speicher nachbildenden Modells gebildet. Anschließend wird das Modell des Referenz-Speichers in den Referenz-Ladezustand versetzt, was auch als „Vorkonditionieren" bezeichnet wird. Zu dieser Vorkonditionierung wird die ideale (theoretisch größtmögliche) Kapazität des Referenz-Speichers mittels des Klons ermittelt. in einem anschließenden zweiten Schritt (Block 6) wird ein Parameter bestimmt, der den Unterschied zwischen dem Referenz-Ladezustand und dem Ladezustand kennzeichnet. Dieser Parameter kann dem den Referenz-Speicher charakterisierenden Klon des Modells direkt entnommen werden, da der Ladezustand des elektrischen Speichers bekannt ist. in einem anschließenden dritten Schritt (Block 8) wird der Alterungszustand (SOH) mittels eines Bewertungsparameters ermittelt, der dem im zweiten Schritt (Block 6) bestimmten Parameter mindestens eine den Alterungszustand beschreibende Kenngröße zuweist. Unter dem Alterungszustand ist im Zusammenhang mit dieser Anmeldung nicht das Alter des elektrischen Speichers zu verstehen, sondern ein Verhältnis aus den bei beliebig langsamer Ladung/Entladung theoretisch erreichbaren Ladungsmengen im elektrischen Speicher aktuell und zu Beginn der Nutzung. Ein derartiger Vergleich wird eben genau durch das Erstellen eines Modells zur Nachbildung des idealen Referenz-Speichers in dem dem Ladezustand des elektrischen Speichers entsprechenden Referenz-Ladezustands durchgeführt. An einem sich an den dritten Schritt (Block 8) anschließenden Endpunkt 10 kann der ermittelte Alterungszustand ausgegeben und/oder an einen anderen Programmteil übergegeben werden.The method steps of the method for determining the state of aging result from the 1 , Starting from a starting point 2 In particular, which forms the interface between an existing method and the method for determining the state of aging, in a first step (block 4 ) Determines a state of charge corresponding reference state of charge of the electrical storage corresponding ideal reference memory, which has the ideal largest possible storage capacity. For this purpose, a model of the ideal reference memory clone of the model of the real electrical memory is formed. Subsequently, the model of the reference memory is placed in the reference state of charge, which is also referred to as "preconditioning." To this preconditioning, the ideal (theoretically greatest possible) capacity of the reference memory is determined by means of the clone in a subsequent second step ( block 6 ) determines a parameter that indicates the difference between the reference state of charge and the state of charge. This parameter can be taken directly from the clone of the model characterizing the reference memory, since the state of charge of the electrical memory is known. in a subsequent third step (block 8th ), the state of aging (SOH) is determined by means of a valuation parameter which corresponds to that in the second step (Block 6 ) assigns to certain parameters at least one parameter describing the state of aging. Under the aging state is in connection with this application, not the age of the electric storage to understand, but a ratio of the at random slow charge / discharge theoretically achievable amounts of charge in the electrical storage currently and at the beginning of use. Such a comparison is precisely performed by creating a model for replicating the ideal reference memory in the reference state of charge corresponding to the state of charge of the electrical memory. At one to the third step (block 8th ) subsequent endpoint 10 the determined state of aging can be output and / or passed on to another part of the program.

Wird das vorstehend beschriebene Verfahren zusammen mit einem Prädikations-Verfahren zur Vorbestimmung einer von dem elektrischen Speicher verrichtbaren Leistung und/oder elektrischen Arbeit und/oder aus dem Speicher entnehmbaren Ladung zu einem vorgebbaren Zeitpunkt kombiniert, so kann aus den Prädikations-Verfahren eine den Ladezustand zu einem. beliebigen Zeitpunkt charakterisierende Größe bestimmt werden. Somit kann auch durch Vergleich eines einem ersten Ladezustand entsprechenden ersten Referenz-Ladezustand mit einem einen zweiten Ladezustand entsprechenden zweiten Referenz-Ladezustand eine Veränderung des Alterungszustands ermittelt werden.Becomes the method described above together with a predication method for the predetermination of one of the electrical storage verstrichtbaren Power and / or electrical work and / or from the memory removable charge combined at a predetermined time, so can be from the predication method one the state of charge to one. characterizing any point in time Size determined become. Thus, by comparing a first state of charge corresponding first reference state of charge with a second Charge state corresponding second reference state of charge a change in the state of aging be determined.

Die 2 zeigt einen als Hybridantrieb 12 ausgebildeten Antrieb 14 eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs. Der Hybridantrieb 12 weist einen Verbrennungsmotor 16 und eine als Elektromotor 18 ausgebildete erste elektrische Maschine 20 auf. Der Verbrennungsmotor 16 wird mit Kraftstoff aus einem Tank 22 versorgt. Die Antriebsaggregate (Verbrennungsmotor 16 und Elektromotor 18) sind über ein vorzugsweise als Planetengetriebe ausgebildetes Getriebe 24 miteinander kuppelbar. Ferner ist mit dem Getriebe 24 eine weitere elektrische Maschine 26 verbunden, die ebenfalls zum Hybridantrieb 12 gehört. Diese ist zum Beispiel ein Startergenerator 28. Eine Abtriebswelle 32 des Elektromotors 18 steht mit einem Differenzial 30 in Verbindung. Das Differenzial 30 führt zu den Antriebsrädern 34 des Fahrzeugs. Der Einfachheit halber ist nur ein Antriebsrad 34 dargestellt.The 2 shows one as a hybrid drive 12 trained drive 14 a vehicle, not shown. The hybrid drive 12 has an internal combustion engine 16 and one as an electric motor 18 trained first electric machine 20 on. The internal combustion engine 16 gets fuel from a tank 22 provided. The drive units (internal combustion engine 16 and electric motor 18 ) are via a preferably designed as a planetary gear 24 Coupled with each other. Furthermore, with the gearbox 24 another electric machine 26 connected, which also to the hybrid drive 12 belongs. This is for example a starter generator 28 , An output shaft 32 of the electric motor 18 stands with a differential 30 in connection. The differential 30 leads to the drive wheels 34 of the vehicle. For the sake of simplicity, only one drive wheel 34 shown.

Der Verbrennungsmotor 16 ist an einem Motor-Steuergerät 36 und der Elektromotor 18 an einem Elektromaschinen-Steuergerät 38 zum Steuern/Regeln der Antriebsaggregate 16, 18 elektrisch angeschlossen. Die zweite elektrische Maschine 26 und ein elektrischer Speicher 40 sind ebenfalls an das Elektromaschinen-Steuergerät 38 angeschlossen. Der elektrische Speicher 40 ist insbesondere als Batterie (Akkumulator) ausgebildet, vorzugsweise als Traktionsbatterie. Er ist mit einem Batterie-Management-System (BMS) 42 verbunden, das zur Kommunikation an eine die Steuergeräte 36, 38 koordinierende und als Hybridantrieb-Steuergerät 44 ausgebildete Einrichtung angeschlossen ist. Das Hybridantrieb-Steuergerät 44 ist dazu mit den Steuergeräten 38, 40 elektrisch verbunden und koordiniert insbesondere deren Steuerung/Regelung der Antriebsaggregate 16, 18. Die elektrischen Maschinen 20, 26 und der elektrische Speicher 40 bilden mit weiteren, nicht gezeigten elektrischen Komponenten einen Stromkreis 46 des Fahrzeugs. Ein solcher Stromkreis 46 wird bei Fahrzeugen auch Bordnetz genannt.The internal combustion engine 16 is on an engine control unit 36 and the electric motor 18 on an electric machine control unit 38 for controlling the drive units 16 . 18 electrically connected. The second electric machine 26 and an electrical storage 40 are also connected to the electrical machine control unit 38 connected. The electric storage 40 is designed in particular as a battery (accumulator), preferably as a traction battery. He is using a battery management system (BMS) 42 connected to the communication to one of the control units 36 . 38 coordinating and as a hybrid drive control unit 44 trained facility is connected. The hybrid drive controller 44 is with the controllers 38 . 40 electrically connected and in particular their control / regulation of the drive units 16 . 18 , The electrical machines 20 . 26 and the electrical storage 40 form with other, not shown electrical components a circuit 46 of the vehicle. Such a circuit 46 is also called vehicle electrical system for vehicles.

Alternativ zum gezeigten leistungsverzweigenden Hybridantrieb 12 kann das Fahrzeug auch einen parallelen Hybridantrieb 12 oder einen Elektroantrieb aufweisen. Entscheidend ist zunächst, dass der zusammen mit dem elektrischen Speicher 40 im Stromkreis 46 des Fahrzeugs eingebundene Elektromotor 18 ein Antriebsaggregat 18 des Fahrzeugs ist.Alternative to the shown power split hybrid drive 12 The vehicle can also have a parallel hybrid drive 12 or have an electric drive. First of all, it is crucial that together with the electrical storage 40 in the circuit 46 the vehicle integrated electric motor 18 a drive unit 18 of the vehicle.

Die 3 zeigt eine Gesamtstruktur einer Vorrichtung 48 zur Ermittlung des Alterungszustandes des elektrischen Speichers 40, bei der über eine Messeinrichtung 50 zum Beispiel die aktuelle Spannung des elektrischen Speichers 40 an eine Vorkonditioniereinrichtung 52 und an einen Stromprofilgenerator 56 ausgegeben wird (Pfeil 54). Weiterhin übermittelt das die Steuergeräte 38, 40 der Antriebsaggregate 16, 18 koordinierende Hybridantrieb-Steuergerät 44 ein Anforderungssignal an einen im Batterie-Management-System 42 implementierten, mit dem ein einer Betriebsart entsprechendes Stromanforderungsprofil oder mehrere dieser Stromanforderungsprofile ausgewählt wird.The 3 shows a whole structure of a device 48 for determining the aging state of the electrical storage 40 in the case of a measuring device 50 For example, the current voltage of the electrical storage 40 to a preconditioner 52 and to a current profile generator 56 is output (arrow 54 ). Furthermore, this transmits the control units 38 . 40 the drive units 16 . 18 coordinating hybrid drive control unit 44 a request signal to one in the battery management system 42 implemented with which a current demand profile corresponding to a mode or more of these current request profiles is selected.

Der Stromprofilgenerator 56 erstellt mindestens ein Stromanforderungsund/oder Temperaturprofil, im Beispiel der 3 fünf alternative Klone (Blöcke 58, 60, 62, 64, 66) des Modells zur Nachbildung des idealen Referenz-Speichers. Die Klone entsprechen zum Beispiel fünf verschiedenen Betriebsarten des Stromkreises, die durch Beaufschlagung des ursprünglichen Modells mittels den jeweiligen Betriebsarten des Stromkreises (hier also fünf Betriebsarten) kennzeichnenden Stromanforderungsprofilen und/oder Leistungsanforderungsprofilen und/oder Temperaturprofilen. Den Betriebsarten des Stromkreises 46 können auch entsprechende Betriebsarten des Hybridantriebs 12 fest zugeordnet werden. So entspricht zum Beispiel der erste Klon (Block 58) einem elektrischen Verfahren, der zweit Klon (Block 60) einem Boostbetrieb, der dritte Klon (Block 62) einem Rekuperationsbetrieb, der vierte Klon (Block 64) einem Grundlastbetrieb und der fünfte Klon (Block 66) einem Start des Verbrennungsmotors 16.The current profile generator 56 creates at least one current demand and / or temperature profile, in the example of 3 five alternative clones (blocks 58 . 60 . 62 . 64 . 66 ) of the model for modeling the ideal reference memory. The clones correspond, for example, to five different modes of operation of the circuit by energizing the original model by means of the respective modes of operation of the circuit (here five modes) indicative of current demand profiles and / or power demand profiles and / or temperature profiles. The operating modes of the circuit 46 can also operate the corresponding modes of hybrid drive 12 be permanently assigned. For example, the first clone (block 58 ) an electrical procedure, the second clone (block 60 ) a boost operation, the third clone (block 62 ) a recuperation operation, the fourth clone (block 64 ) a base load operation and the fifth clone (block 66 ) a start of the internal combustion engine 16 ,

Anschließend wird aus den erstellten Parametern ein als vorkonditioniertes Ladungsprädikationskennfeld ausgebildetes vorkonditioniertes Prädikationskennfeld (Block 68) erstellt. Die Prädikations-Parameter eines solchen Ladungsprädikationskennfeldes sind entnehmbare Ladungsmengen zu vorgebbaren Zeitpunkten. Aus diesem vorkonditionierten Ladungsprädikationskennfeld können Kenngrößen erstellt werden, die den Alterungszustand des elektrischen Speichers beschreiben. Diese Kenngrößen sind bei Bedarf an das die Betriebsart des Stromkreises 46 bestimmende Steuergerät (Elektromotor-Steuergerät 38 oder Hybridantrieb-Steuergerät 44) ausgegeben (Pfeil 70). Dieses Steuergerät 38, 46 ist bevorzugt das Hybridantrieb-Steuergerät 44.Subsequently, from the parameters created, a preconditioned prediction map designed as a preconditioned charge prediction map (Block 68 ) created. The prediction parameters of such a charge prediction characteristic are removeable charge quantities at predefinable times. From this preconditioned charge prediction characteristic, parameters can be created that describe the aging state of the electrical storage. These characteristics are when needed to the operating mode of the circuit 46 determining control unit (electric motor control unit 38 or hybrid drive control unit 44 ) (arrow 70 ). This controller 38 . 46 is preferably the hybrid drive controller 44 ,

Alternativ kann das Signal der Messeinrichtung 50 auch direkt auf den Stromprofilgenerator 56 gegeben werden. Dann werden entsprechende Ladungsprädikationskennfelder (Block 74) des elektrischen Speichers erstellt. Aus mindestens einem Prädikations-Parameter eines der Ladungsprädikationskennfelder und mindestens einem entsprechenden Referenz-Prädikations-Parameter aus dem entsprechenden vorkonditionierten Ladungsprädikationskennfeld wird im Batterie-Management-System 42 der Parameter bestimmt, aus dem – wie vorstehend beschrieben – mittels des Bewertungsparameters der Alterungszustand bestimmt wird. Der benötigte Bewertungsparameter liegt zum Beispiel als Kennfeld im Batterie-Management-System 42 vor.Alternatively, the signal of the measuring device 50 also directly on the current profile generator 56 are given. Then, corresponding charge prediction maps (Block 74 ) of the electrical storage created. The at least one predication parameter of one of the charge prediction characteristics and at least one corresponding reference predication parameter from the corresponding preconditioned charge prediction characteristic is used in the battery management system 42 determines the parameter from which - as described above - the aging state is determined by means of the evaluation parameter. The required evaluation parameter is, for example, as a map in the battery management system 42 in front.

Der Parametersatz von Referenz-Prädikations-Parametern des Modells zur Nachbildung des idealen Referenz-Speichers beinhaltet die Aussage über den Alterungszustand (SOH). In diesem Sinne ist das Vorkonditionieren des Prädikationskennfeldes mittels der Vorkonditioniereinrichtung 52 (Block 68) eine Filterung der in der Veränderung der Parameter enthaltenen Alterungsaussage. Diese Filterung erlaubt eine applikationsspezifische und im Hinblick auf Strom- und Temperaturbereiche differenzierte Aussage über eine tatsächliche Ladungsmengenverfügbarkeit.The parameter set of reference prediction parameters of the model for the simulation of the ideal reference memory contains the statement about the state of aging (SOH). In this sense, the preconditioning of the prediction characteristic field is by means of the preconditioning device 52 (Block 68 ) a filtering of the aging statement contained in the change of the parameters. This filtering allows an application-specific and differentiated with regard to current and temperature ranges statement about an actual charge quantity availability.

In einem als reale Batterie ausgebildeten elektrischen Speicher 40 ist der einzige zuverlässige Referenzzustand der vollständig be- oder entladene Zustand. Aufgrund der Ruhespannungskennlinie während der Alterung sind alle Zwischenzustände („echt zwischen 0 und 1”) unzuverlässig, da sie vom Alterungszustand abhängig sind. Dagegen ist es denkbar, Zwischenladungszustände am prozentual genommenen Anteil der aktuell theoretisch möglichen Speicherkapazität zu definieren. Dazu wird zur Vorkonditionierung zunächst die ideal größtmögliche Speicherkapazität ermittelt, die anschließend um einen prozentualen Betrag reduziert wird. Dies ist simulativ leicht durchführbar.In an electric storage designed as a real battery 40 the only reliable reference state is the fully loaded or unloaded state. Due to the quiescent voltage characteristic during aging, all intermediate states ("true between 0 and 1") are unreliable because they depend on the state of aging. By contrast, it is conceivable to define intermediate charge states on the percentage of the currently theoretically possible storage capacity. For this purpose, the ideal largest possible storage capacity is first determined for preconditioning, which is then reduced by a percentage amount. This is simulatively easy to carry out.

Im Folgenden wird zwischen einer impliziten und einer expliziten Vorkonditionierung unterschieden. Die implizite Vorkonditionierung beschreibt die Vorkonditionierung durch Eingangssignalvorgabe, die explizite Vorkonditionierung beschreibt die Vorkonditionierung durch explizites „Setzen" eines Modellzustands.in the The following is between an implicit and an explicit preconditioning distinguished. The implicit preconditioning describes the preconditioning by input signal specification, which describes explicit preconditioning the preconditioning by explicit "setting" of a model state.

Bei dem in 3 gezeigten Ersatzschaltbildmodell wird zum Beispiel mit einem. dominanten Kapazitätselement ein vorkonditionierter Zustandsvektor explizit aus den Modellparametern abgeleitet.At the in 3 shown equivalent circuit diagram model is for example with a. dominant capacity element a preconditioned state vector explicitly derived from the model parameters.

Für die Implementierung der vollständigen Ladung/Entladung im Modell zur Nachbildung des elektrischen Speichers beziehungsweise des idealen Referenz-Speichers wird insbesondere das CC/CV-Verfahren (CC/CV: Constant Current/Constant Voltage) gewählt. Dabei wird zunächst galvanostatisch und nach Erreichen einer Grenzspannung potentiostatisch ge- und entladen. Dynamische Überspannungen fallen somit nicht ins Gewicht. In der Praxis ist dieses Verfahren die einzige verbreitete Methode, um als Lithium-Ionen-Systeme ausgebildete Speicher 40 zu laden.For the implementation of the complete charge / discharge model in the model of the electric storage or the ideal Reference memory, in particular, the CC / CV method (CC / CV: Constant Current / Constant Voltage) is selected. It is first galvanostatically charged and discharged after reaching a threshold voltage. Dynamic overvoltages are therefore not significant. In practice, this method is the only common method to memory designed as lithium-ion systems 40 to load.

Ein nach diesem Verfahren sehr sinnvoller Referenzzustand (Referenzladezustand) ist die Vorkonditionierung mittels CC/CV nach langsamer Entladung auf 60% der gemessenen Speicherkapazität. Dieser Punkt liegt im normalen Betriebsbereich einer Batterie als elektrischem Speicher 40. Damit liefert das vorkonditionierte Ladungsprädikationskennfeld durch Vergleich mit einem zu Lebensdauerbeginn erstelltem konditioniertem Ladungsprädikationskennfeld quantifizierende und differenzierende Aussagen zum Gesundheitszustand/Alterungszustand der Batterie in einem betriebsbereichsrelevanten Referenzpunkt.A very useful reference state (reference charging state) according to this method is the preconditioning by CC / CV after slow discharge to 60% of the measured storage capacity. This point is within the normal operating range of a battery as electrical storage 40 , In this way, the preconditioned charge prediction characteristic field provides quantifying and differentiating statements on the health status / aging state of the battery in a reference area relevant to the operating range by comparison with a conditioned charge prediction characteristic map established at the start of the lifetime.

Claims

Method for determining the state of aging one of a selectable one State-of-charge electrical storage, comprising the following steps: - Determine a charge state corresponding reference state of charge of a the memory corresponding ideal reference memory, the ideally has the largest possible storage capacity, - Determine one the difference between the reference state of charge and the State of charge characterizing parameters and - Determine the state of aging by means of a weighting parameter, which corresponds to the parameter at least assigns a parameter describing the state of aging.

Method according to claim 1, characterized in that the state of charge consists of at least one predictive parameter for prediction of characteristic sizes of electrical storage and the reference state of charge of at least one corresponding Reference prediction parameter of the reference memory is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the predication parameter a parameter for predicting one of the electric storage deliverable power and / or one of the electrical storage verstrichtbaren Work and / or removable from the electrical storage Charge amount is.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the predication parameters a prediction map form.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by evaluating a difference between the reference state of charge and a previously determined reference state of charge a change the aging state of the electrical storage is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrical storage is an accumulator.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical storage is part of a circuit one. Vehicle is.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the vehicle as a drive unit at least having an integrated electrical circuit in the circuit.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electric machine in at least one Operating situation in dependence operated by at least one predication parameter becomes.

Apparatus for carrying out the method according to at least one of the preceding claims.