用于確定充電狀態的方法
【專利說明】用于確定充電狀態的方法
[0001] 本發明設及一種用于確定充電狀態的方法和裝置。 現有技術
[0002] 電池的充電狀態SOC(stateof化arge) -般通過在時間上對通過電池流動的電 流的積分來確定。但是為了該個積分要求知道電池充電的至少一個初始值。為了能夠補償 由測量公差限定的漂移，可W在確定的時間間隔上實施充電狀態的再校準。該在電池處于 靜止下并且只有很小的負荷電流流過電池期間通過測量靜電位來實現。此外，如果電池在 充電過程后被足夠地充了電能，該可W識別完全充電狀態。
[0003] 文獻DE102006036784A1描述一種用于借助于狀態參量和參數估計器確定電池的 容量的方法，該估計器由電池的不同的運行參量計算出一個蓄能器數學模型的狀態參量和 參數。電池的充電狀態在此情況下可W在正常的電池運行期間被非常準確地確定，如果它 作為至少一個與容量相關的參數的函數被計算時。
[0004] 本發明的公開 在該種背景下建議一種具有獨立權利要求的特征的方法和裝置。本發明的其它的實施 例由從屬權利要求和說明書給出。
[00化]在該方法的實施例中，在電蓄能器通過電能充電過程期間確定電蓄能器的充電狀 態（S0C)。如果用于蓄能器的充電過程沒有完全結束并且由此沒有達到蓄能器的完全充電 狀態，在此情況下也可W確定充電狀態。在下面描述的方法中，電蓄能器一般地稱為電池， 它例如可W作為鉛酸蓄電池和/或作為機動車的起動器電池構造成。但是該方法可W被實 施用于任何可放電和再充電的電蓄能器。
[0006] 除了其它方面外，該方法可W實施用于機動車的至少一個電蓄能器并且適用于具 有混合動力驅動裝置的機動車，其中，該機動車的電動機由該種電蓄能器提供電能。
[0007] 在機動車中，它的至少一個電蓄能器在行駛期間通過將機械能轉換成電能被充 電，例如通過作為發電機構造成的發電機和/或通過在制動過程中作為發電機運行的電動 機。
[000引但是在此情況下應該考慮到，為此設置的充電時間可W限制在平均地20至30分 鐘的行駛時間上，相反，對于完全充電要求的行駛時間依據充電狀態可W到達直至四個小 時。補充地應該考慮，由機動車的能量管理的限制，充電狀態專口地被保持在一個小于100% 的值上。此外，依據機動車的使用情況，例如作為出租車，可能的是，在一個較長的時間間隔 上沒有靜止期，在該靜止期中可W確定電池的靜止電壓。在該種情況下可W通過在本方法 的框架中規定的、對充電狀態的再校準的附加的可能性提高要確定的充電狀態的可用性和 精確性。
[0009] 在實施用于確定在充電過程期間電蓄能器的充電狀態的方法時，可W采取不同的 措施。在充電過程期間可W探測用于至少一個相關的測量參量的至少一個值和/或電池的 至少一個相關的運行參數作為至少一個輸入參數。由此可能的是，借助于通過電池流動的 電池電流扣att和/或施加到電池上的電池電壓化att作為至少一個輸入參數來識別充電 狀況。
[0010] 在該方法的一種可能的實施中，用于至少一個探測的測量參量的值和/或至少一 個探測的運行參數的值的確定的輸入數據可W在有效范圍上W及在一致性(相容性）上進 行檢查。充電狀態可W借助于用于至少一個探測的測量參量和/或至少一個探測的運行參 數的值的輸入數據通過特征曲線族來確定，例如通過比較和/或計算。
[0011] 在該方法的一個實施方式的第一步驟中可W借助于電池電流Ibatt和/或電池電 壓化att作為運行參數實施電池的充電狀態的識別。在此可W將用于該電的運行參數的實 際值與在此為充電過程設置的、用于電池電流的闊值Ibatt_load和用于電池電壓的闊值 Ubatt_load進行比較。如果Ubatt〉Ubatt_load和扣att〉扣att_load，則識別出電池被充 電。為此可W對用于電的運行參數的實際值的輸入信號預先濾波，W避免不希望的干擾。
[0012] 在方法的第二步驟中在充電過程期間實施相關的測量參量和電池參數的探測。為 了確定電池的充電狀態在充電過程期間確定所謂的電池的充電接受性，也就是說接收電能 和因此用電能充電的能力。由于充電接受性一般地取決于運行參數，如在充電過程期間施 加的電壓，其也可W稱為電池電壓或充電電壓、溫度和電池的充電狀態，因此可W通過確定 充電接受性和全部的相關的運行和/或環境參數再次確定充電狀態。
[0013] 針對該方法的一種可能的實施，例如可W在實驗中確定所有對于充電過程相關的 (重要的）輸入參數，它們包括運行和/或環境參數并且和依據該些輸入參數確定用于充電 狀態的所屬的特征曲線族。
[0014] 作為用于輸入參數的值，可W使用用于在在最后5分鐘期間流過的電池電流 扣att上的第一電流積分Q5的值，用于在在最后10分鐘期間流過電池電流Ibatt上的第 二電流積分Q10的值，用于在在最后15分鐘期間流過的電池電流Ibatt的第S電流積分 Q15的值，用于充電電壓的至少一個值，它在此處對應于電池電壓化att，用于電池的溫度 Tbatt的至少一個值和用于電池的額定容量C20的至少一個值。
[0015] 借助于電流積分Q5，Q10，Q15的值可W描述電池的充電接受性。但是可能的是，充 電接受性備選地或補充地通過不同的輸入參數來表達，例如通過在充電過程期間通過電池 流動的電池電流Ibatt的值，其中，為此設置的值可W在不同的確定的時間點被確定。
[0016] 在該方法的一種變型中，使用所述的電流積分Q5,Q10,Q15的值來替代電池電流 Ibatt,因為電池電流在機動車中有可能短暫地或者說不穩定地變化并且因此遭受波動，從 而充電狀態可能被較不準確地確定。但是可W在多個時間間隔期間測量電池電流Ibatt并 且針對每個時間間隔作為值確定電池電流Ibatt的一個平均值。通過規定形成積分W提供 用于電流積分Q5,Q10,Q15的值，可W實現用于要使用的輸入參數的良好的濾波。
[0017] 在第=步驟中，針對作為用于輸入參數的值的輸入數據，對它們的有效范圍和它 們的一致性(相容性）并且因此它們的可信性實施檢查。在此檢查，是否輸入參數的值在規 定的測量時間間隔上位于特征曲線族的有效性之內和/或是否足夠穩定，例如，固定的，W 便能夠為要確定的充電狀態確定一個可接受的結果。為此檢查輸入參數的值范圍W及最小 和最大值。如果輸入參數的值范圍W及最小和最大值位于給定的闊值之內，則可W計算充 電狀態。
[0018] 在方法的第四步驟中可W借助于輸入參數通過特征曲線族實施充電狀態的確定。 在此，使用多維的特征曲線族，它基于輸入參數的W經驗確定的值。在簡單的情況下可W通 過在確定的和/或計算的輸入參數的值上的線性回歸提供特征曲線族，該一般地可w節省 資源地實施。但是依據要求，也可W使用非線性的方法(途徑）來確定特征曲線族。
[0019] 借助于特征曲線族可W確定不同的、與輸入參數的不同的值相關的充電狀態 (SOC)值。充電狀態（SOC)的值的一種關系可W通過下面的回歸方程（1)描述：
【主權項】
1. 用于在電蓄能器在充電過程期間被充電能時確定這個電蓄能器的充電狀態的方 法，其中充電狀態借助于至少一個用于電流積分的值作為至少一個輸入參數和至少一個用 于另一個輸入參數的值通過特征曲線族來確定。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中借助于至少一個輸入參數在充電過程期間確定 電蓄能器的充電狀況。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中在充電過程期間探測至少一個輸入參數的至 少一個值并且針對可信性進行檢查。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中作為至少另一個輸入參數使用電池 的溫度。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中作為至少另一個輸入參數使用電池 電壓。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中對于至少一個時間間隔在該至少一 個時間間隔期間確定電流積分的至少一個值。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述特征曲線族依據至少一個輸入 參數以實驗方式確定。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，所述方法被實施用于作為鉛酸蓄電池構 成的電蓄能器。
9. 用于在電蓄能器用電能充電的充電過程期間確定這個電蓄能器的充電狀態的裝 置，其中，裝置（2)具有控制器（10)，它被設計用于，借助于至少一個用于電流積分的值作 為至少一個輸入參數和至少一個用于另一個輸入參數的值通過特征曲線族來確定充電狀 O
10. 根據權利要求9所述的裝置，它具有用于探測至少一個輸入參數的至少一個電的 測量儀（12)。
【專利摘要】本發明涉及一種用于在電蓄能器在充電過程期間被充電能時確定這個電蓄能器(4)的充電狀態的裝置(2)和方法，其中，充電狀態借助于用于電流積分的至少一個值作為至少一個輸入參數和用于至少另一個輸入參數的至少一個值通過特征曲線族來確定。
【IPC分類】G01R31-36
【公開號】CN104871023
【申請號】CN201380068401
【發明人】C.薩費爾特, J.莫茨, I.科克, T.魏勒, M.H.克尼希斯曼, E.肖赫, G.巴拉尼
【申請人】羅伯特·博世有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2013年10月24日
【公告號】DE102012224417A1, WO2014102021A1