JP2012524247A - バッテリのキャパシタンスおよび/または充電状態および/または残りの寿命を求める方法およびバッテリのキャパシタンスおよび/または充電状態および/または残りの寿命を求める装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、請求項1および10の上位概念に記載された、殊にトランクションバッテリであるバッテリの特性を求める方法および装置に関する。
請求項1の特徴部分の構成を有する本願発明の方法および請求項10の特徴部分の構成を有する本願発明の装置は、従来技術に対して次のような利点を有している。すなわち、車両内の通常作動時に生じる作動経過のみが、バッテリ特性の診断に使用される、ないしは使用可能であるだけでなく、診断が通常作動または主要作動中にではなく、例えば車両停止中に行われる、という利点を有している。これによって、本願発明では、バッテリ特性を診断するために、より大きな電流変化および/または充電状態変化が得られ、これによって診断が実施される。
本願発明の基本構想は、長い停止フェーズの間に特定のバッテリ特性を診断する、ということである。このために、運転手は、例えば車両のマン・マシン・インタフェース(MIMI)を介して、所定の最低停止時間を確実に守るときには、このようなバッテリ診断をトリガすることが要請される。所定の最低停止時間が守られるという想定のもとで、今日の従来技術と比べて格段に拡張された、ないしは正確な、特定のバッテリ特性の診断が行われる。しかも、この最低停止時間が守られたときにバッテリシステムの機能が、その後、損なわれることはない。従って、例えばバッテリないしは個々のバッテリセルの目下のキャパシタンスを求めるためのより長いテストプロシージャを実施することができる。診断の実施に応じて、最低停止時間が守られなかった場合には、場合によってはバッテリシステムの機能が短期間、制限されてしまうことがある。例えば、電気車両では、直後の走行時には、到達距離が短くなることがある。
・1つのセルからエネルギを取り出して1つまたは複数のセルに戻して蓄積する。ただしエネルギを取り出した元のセルには、エネルギを戻して蓄積することはない。
・1つのセルからエネルギを取り出して1つまたは複数のセルに戻して蓄積する。ただしエネルギの一部は、エネルギを取り出した元のセルに戻されて蓄積される。
・複数のセルからエネルギを取り出して1つまたは複数のセルに戻して蓄積する。ただしエネルギを取り出した元の複数のセルには、エネルギを戻して蓄積することはない。
・複数のセルからエネルギを取り出して1つまたは複数のセルに戻して蓄積する。ただしエネルギの一部は、エネルギを取り出した元の複数のセルに戻されて蓄積される。
・誘導性構成素子に流れる電流の時間経過は、
IL = 0 (3b)
が成り立つ。
Claims (21)
- バッテリ(1)、殊にトラクションバッテリの特性を求めるための方法であって、
殊にバッテリ状態、例えばバッテリ(1)のキャパシタンスおよび/または充電状態および/または残りの寿命を、殊にモデルベースの状態識別(2、3)によって求める方法であって、
・当該バッテリ(1)によって給電される負荷の作動状態を問い合わせるステップと、
・前記給電される負荷の作動状態が、当該負荷が主要作動状態において作動していないことを示している場合にのみ、当該バッテリ(1)の特性の算出を開始するステップとを有することを特徴とする、バッテリ(1)の特性を求める方法。 - 前記負荷を前記バッテリ(1)によって前記主要作動中に給電してON状態にし、すなわち前記負荷をOFF状態にせず、かつスタンバイ作動にせず、
殊に負荷が車両である場合には、前記バッテリ(1)の特性の算出を、車両(1)が停止しているときにのみ開始する、請求項1記載の方法。 - 負荷の操作者がバッテリ(1)の特性の算出を初期化した場合にのみ、前記バッテリ(1)の特性の算出を開始する、請求項1または2記載の方法。
- 特定の境界値を上回る確率で、負荷が、所定の後続の期間において主要作動状態にならないということを、特性予測部が負荷の操作者を介して示した場合にのみ、前記バッテリ(1)の特性の算出を開始する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 前記バッテリ(1)のキャパシタンスを求めるために以下のステップを実施する:すなわち、
・前記バッテリ(1)の少なくとも1つのセル(1a)を第1の所定の充電状態にするステップと、
・前記バッテリ(1)の当該少なくとも1つのセル(1a)を、当該第1の所定の充電状態から、第2の所定の充電状態まで放電または充電し、ここで、当該放電または充電の間に、前記少なくとも1つのセル(1a)から取り出された、または前記少なくとも1つのセル(1a)へ供給された電荷を特定するステップと、
・前記バッテリ(1)のキャパシタンスを、当該少なくとも1つのセル(1a)の、前記特定された、取り出された電荷または供給された電荷に基づいて求めるステップとを実施する、請求項1から4までいずれか1項記載の方法。 - 前記放電または充電の間に、前記少なくとも1つのセルから取り出された電荷または、前記少なくとも1つのセルに供給された電荷を、放電電流または充電電流に基づいて、および/または、前記放電または充電の間に前記少なくとも1つのセルに印加された電圧に基づいて、および/または前記少なくとも1つのセルの開路電圧変化に基づいて特定する、請求項5記載の方法。
- ・前記第1の所定の状態はフルに充電された状態であり、前記第2の所定の状態は完全に放電された状態である、または、
・前記第1の所定の状態は前記セル(1a)の任意の状態であり、当該状態は、前記第2の所定の状態よりも、少なくとも20%多い電荷または少ない電荷を有している、請求項5または6記載の方法。 - ・キャパシタンスを、前記放電過程または充電過程のパラメータを考慮して特定し、殊に、放電電流または充電電流、および/または前記放電または充電の間の環境温度を考慮して特定し、および/または
・前記バッテリ(1)の前記特定されたキャパシタンスを規準放電に計算し直す、請求項5から7までのいずれか1項記載の方法。 - ・前記バッテリ(1)のキャパシタンスを、全てのセル(1a)の求められた電荷に基づいて算出し、当該算出を、前記バッテリ(1)の特性算出の開始の複数の過程を介して行う、または
・前記バッテリ(1)のキャパシタンスを、幾つかのセル(1a)の、求められた電荷に基づいて求め、当該幾つかのセルの数は、前記バッテリ(1)の全てのセル(1a)よりも少なく、有利には、当該幾つかのセル(1a)に関しては、事前に行われた少なくとも1回のバッテリ状態識別に基づいて、当該幾つかのセルが、最大のキャパシタンス、および/または最小のキャパシタンス、および/または平均的なキャパシタンスを有していることが分かっている、請求項5から8までのいずれか1項記載の方法。 - ・前記バッテリ(1)の少なくとも1つのセル(1a)を第1の所定の充電状態にし、当該少なくとも1つのセル(1a)の前記放電または充電をセルバランシング用の回路(4)によって、殊に誘導式方法によって行う、請求項5から9までのいずれか1項記載の方法。
- バッテリ(1)、殊にトラクションバッテリの特性を求めるための装置であって、
殊にバッテリ状態、例えばバッテリ(1)のキャパシタンスおよび/または充電状態および/または残りの寿命を、有利には観察部(2)およびモデルベースの状態識別のためのバッテリモデル(3)によって求める装置であって、
・当該バッテリ(1)によって給電される負荷の作動状態を問い合わせる問い合わせモジュール(5)と、
・前記給電される負荷の作動状態が、当該負荷が主要作動状態において作動していないことを示している場合にのみ、当該バッテリ(1)の特性の算出を開始する第1の制御モジュール(6)とを有していることを特徴とする、バッテリ(1)の特性を求めるための装置。 - 前記負荷を前記バッテリ(1)によって主要作動中に給電してON状態にし、すなわち前記負荷をOFF状態にせず、かつスタンバイ作動にせず、
殊に負荷が車両である場合には、前記バッテリ(1)の特性の算出が、車両(1)が停止しているときにのみ開始される、請求項11記載の装置。 - 操作者インタフェース(7)を有しており、当該操作者インタフェースは前記第1の制御モジュール(6)と接続されており、当該操作者インタフェースを介して、操作者はバッテリ(1)の特性の算出を初期化することができ、かつ、相応の制御信号を前記第1の制御モジュール(6)に導く、請求項11または12記載の装置。
- 確率モジュール(8)を有しており、当該確率モジュールは、前記第1の制御モジュール(6)と接続されており、かつ負荷の操作者を介して次のことに関して特性予測を行う、すなわち、特定の境界値を上回る確率で、負荷が、所定の後続の期間においては、主要作動状態にならないか否かに関して特性予測行い、さらに、当該確率モジュールは、相応の制御信号を、前記第1の制御モジュール(6)に伝送する、請求項11から13までのいずれか1項記載の装置。
- ・第2の制御モジュール(9)を有しており、当該第2の制御モジュールは、前記バッテリ(1)の少なくとも1つのセル(1a)を、第1の所定の充電状態にし、前記バッテリ(1)の少なくとも1つのセル(1a)を当該第1の所定の充電状態から、第2の所定の充電状態まで放電または充電させ、
・電荷測定モジュール(4a)を有しており、当該電荷測定モジュールによって、前記セル(1a)から取り出された、または前記セル(1a)に供給された電荷を特定し、
・キャパシタンス特定モジュール(10)を有しており、当該キャパシタンス特定モジュールは、前記バッテリ(1)のキャパシタンスを、前記少なくとも1つのセル(1a)の、前記特定された、取り出されたまたは供給された電荷に基づいて求める、請求項10から13までのいずれか1項記載の装置。 - 前記放電または充電の間に、前記少なくとも1つのセルから取り出された電荷または前記少なくとも1つのセルに供給された電荷を、放電電流または充電電流に基づいて、および/または、前記放電または充電の間に前記少なくとも1つのセルに印加された電圧に基づいて、および/または前記少なくとも1つのセルの開路電圧変化に基づいて特定する、請求項15記載の装置。
- ・前記第1の所定の状態はフルに充電された状態であり、前記第2の所定の状態は完全に放電された状態である、または
・前記第1の所定の状態は前記セル(1a)の任意の状態であり、当該状態は、前記第2の所定の状態よりも、少なくとも20%多い電荷または少ない電荷を有している、請求項15または16記載の装置。 - 前記キャパシタンス特定モジュール(10)は、
・キャパシタンスを、前記放電過程または充電過程のパラメータを考慮して特定し、殊に、放電電流または充電電流、および/または放電または充電の間の環境温度を考慮して特定し、および/または
・前記バッテリ(1)の特定されたキャパシタンスを規準放電に計算し直す、請求項15から17までのいずれか1項記載の装置。 - 前記第2の制御モジュール(9)は、
・前記バッテリ(1)の全てのセル(1a)を第1の所定の充電状態にし、第2の所定の充電状態まで放電または充電し、これによって、前記バッテリ(1)のキャパシタンスを、全てのセルの求められた電荷に基づいて算出し、当該算出を、前記バッテリ(1)の特性算出の開始の、前記第1の制御モジュール(6)によって制御される複数の過程を介して行う、または
・前記バッテリ(1)の全てのセル(1a)よりも少ない数のセル(1a)を第1の所定の充電状態にし、かつ第2の所定の充電状態まで放電し、これによって、前記バッテリ(1)のキャパシタンスを、前記より少ない数のセル(1a)に基づいて求め、有利には、当該幾つかのセル(1a)に関しては、事前に行われた少なくとも1回のバッテリ状態識別に基づいて、当該幾つかのセルが、最大のキャパシタンス、および/または最小のキャパシタンス、および/または平均的なキャパシタンスを有していることが分かっている、請求項15から18までのいずれか1項記載の装置。 - ・前記第2の制御モジュール(9)はセルバランシング用の回路(4)、殊に誘導式セルバランシング用の回路(4)を駆動制御して、前記バッテリ(1)の少なくとも1つのセル(1a)を第1の所定の充電状態にし、第2の所定の充電状態まで放電する、請求項15から19までのいずれか1項記載の装置。
- ・前記電荷測定モジュール(4a)は、セルバランシング用回路(4)内に組み込まれている、請求項20記載の装置。
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