用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻變化的方法和裝置及汽車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻變化的方法和裝置以及一種汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]特別是在至少部分地電驅(qū)動(dòng)的汽車以及電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車中，設(shè)置有能量存儲(chǔ)設(shè)備，其存儲(chǔ)行駛操作所需的電能并且提供用于行駛操作。這種能量存儲(chǔ)設(shè)備的(內(nèi))電阻是特別是用于確定允許的功率輸出的重要的特征值。經(jīng)由電阻變化，也可以推斷出能量存儲(chǔ)設(shè)備的老化，由此例如可以調(diào)整工作方式。此外，能量存儲(chǔ)設(shè)備的初始電壓的動(dòng)態(tài)性能的建模也需要該電阻。
[0003]DE 102 57 588 B3描述了一種用于預(yù)測(cè)電池、特別是汽車電池的電壓的方法。所描述的方法使得能夠在實(shí)際由于負(fù)荷而出現(xiàn)電壓突降之前預(yù)測(cè)電壓突降。為此，還使用動(dòng)態(tài)內(nèi)電阻，并且首先確定經(jīng)過(guò)濾波的電池電壓和經(jīng)過(guò)濾波的電池電流。根據(jù)該經(jīng)過(guò)濾波的電池電流和預(yù)先給定的負(fù)載電流之間的差電流，確定動(dòng)態(tài)內(nèi)電阻上的歐姆電壓降。根據(jù)經(jīng)過(guò)濾波的電池電壓，扣除該歐姆電壓降和經(jīng)過(guò)濾波的極化電壓，來(lái)計(jì)算預(yù)測(cè)的電池電壓。然而，該文獻(xiàn)沒(méi)有描述確定動(dòng)態(tài)內(nèi)電阻的具體方式和方法。
[0004]WO 2006/057468 Al公開(kāi)了一種用于估計(jì)描述電池的當(dāng)前工作狀況的值的方法。該方法包括估計(jì)電池中的充電狀態(tài)，其中，充電狀態(tài)包括在內(nèi)部狀態(tài)參量中。該方法還包括估計(jì)電池中的健康狀態(tài)，其中，健康狀態(tài)由內(nèi)部參數(shù)所包括。在該文獻(xiàn)中，描述了卡爾曼濾波器，其中，電池單元的電阻作為狀態(tài)參量或者參數(shù)包含在卡爾曼濾波器中。
[0005]這種基于卡爾曼濾波器的估計(jì)的缺點(diǎn)是，由于所使用的能量存儲(chǔ)設(shè)備的模型而產(chǎn)生的不準(zhǔn)確可能導(dǎo)致能量存儲(chǔ)設(shè)備的內(nèi)電阻的錯(cuò)誤的確定。例如，確定充電狀態(tài)(SOC-State of Charge)、溫度和/或電流時(shí)的不準(zhǔn)確可能導(dǎo)致確定電阻時(shí)的不準(zhǔn)確。由于該原因，在臨界工作狀態(tài)下，例如在0°C以下的溫度下、在O %至10 %和90 %至100 %之間的充電狀態(tài)下以及在電流流動(dòng)小、例如電流流動(dòng)小于1A的情況下不確定電阻。
[0006]DE 10 2011 017 113 Al公開(kāi)了在例如由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車工作期間確定蓄電池的老化狀態(tài)。其中也使用卡爾曼濾波器、即三重?cái)U(kuò)展的卡爾曼濾波器。在該方法中，利用第一卡爾曼濾波器計(jì)算充電狀態(tài)以及由電流產(chǎn)生的快和慢的過(guò)電壓，并且利用第二卡爾曼濾波器計(jì)算內(nèi)電阻，并且利用第三卡爾曼濾波器計(jì)算電池容量。
[0007]DE 10 2012 010 487 Al公開(kāi)了一種使用特征曲線族評(píng)價(jià)電池的老化狀態(tài)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻變化的方法和裝置，由此還提供一種用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻的方法和裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)特別是獨(dú)立于模型的不準(zhǔn)確的電阻變化或電阻的準(zhǔn)確并且可靠的確定。此外，要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種相應(yīng)的汽車。
[0009]提出了一種用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻變化的方法。能量存儲(chǔ)設(shè)備特別地可以是電池單元或者牽引用電池，其又可以包括多個(gè)電池單元。此外，能量存儲(chǔ)設(shè)備特別地可以是汽車中的能量存儲(chǔ)設(shè)備。在此，能量存儲(chǔ)設(shè)備可以為汽車的行駛操作存儲(chǔ)并提供能量。
[0010]該用于確定電阻變化的方法可以是用于確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻的方法的一部分。在此，能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻可以根據(jù)初始電阻與電阻變化、例如作為初始電阻與電阻變化的和來(lái)確定。在此，初始電阻可以是預(yù)先已知或者預(yù)先確定的。特別地，可以在能量存儲(chǔ)設(shè)備第一次投入使用之前，例如通過(guò)合適的確定方法來(lái)確定初始電阻。還可以在每一個(gè)行駛周期開(kāi)始時(shí)確定初始電阻。例如，可以在行駛周期結(jié)束時(shí)，作為在該行駛周期開(kāi)始時(shí)確定的初始電阻與電阻變化的和來(lái)確定當(dāng)前電阻，其中，然后存儲(chǔ)該當(dāng)前電阻，并且可以在下一行駛周期開(kāi)始時(shí)用作初始電阻。
[0011]在所提出的方法中，采集能量存儲(chǔ)設(shè)備的測(cè)量電壓。測(cè)量電壓可以是能量存儲(chǔ)設(shè)備的初始電壓。采集在此可以借助相應(yīng)的采集設(shè)備、特別是借助電壓傳感器來(lái)進(jìn)行。術(shù)語(yǔ)“采集”在此不僅包括對(duì)測(cè)量電壓的直接采集，還包括根據(jù)其它、特別是直接采集的電參量確定測(cè)量電壓。
[0012]此外，確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的模型電壓。模型電壓可以建模能量存儲(chǔ)設(shè)備的初始電壓。模型電壓例如可以表示估計(jì)的能量存儲(chǔ)設(shè)備的初始電壓。模型電壓特別地可以與能量存儲(chǔ)設(shè)備的優(yōu)選的、然而不是強(qiáng)制的動(dòng)態(tài)模型有關(guān)地被確定。模型例如可以反映能量存儲(chǔ)設(shè)備的模型電壓和至少一個(gè)工作參數(shù)之間的關(guān)系。工作參數(shù)尤其可以是能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電狀態(tài)(SOC)、溫度和/或能量存儲(chǔ)設(shè)備的電流。能量存儲(chǔ)設(shè)備的電流在此可以是充電電流或放電電流。
[0013]模型可以包括至少一個(gè)特征參量，其也可以稱為模型參數(shù)。特征參量特別地可以是能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻。由此，模型電壓可以特別地與能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻有關(guān)地確定。另一個(gè)特征參量例如可以是動(dòng)態(tài)充電性能或者放電性能的時(shí)間常數(shù)和/或放大系數(shù)。
[0014]此外，確定模型電壓和測(cè)量電壓之間的偏差。偏差例如可以作為模型電壓和測(cè)量電壓之間的差來(lái)確定。
[0015]此外，可以采集能量存儲(chǔ)設(shè)備的測(cè)量電流。這例如可以借助合適的采集設(shè)備、特別是借助電流傳感器來(lái)進(jìn)行。測(cè)量電流在此可以表示能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電電流或放電電流。在此，例如可以假設(shè)，充電電流具有正號(hào)，其中，放電電流具有負(fù)號(hào)。模型電壓例如可以與所米集的測(cè)量電流有關(guān)地確定。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，確定偏差的在時(shí)間上的變化，其中，與偏差的在時(shí)間上的變化有關(guān)地確定能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻變化。此外，還可以確定測(cè)量電流的在時(shí)間上的變化，其中，附加地與測(cè)量電流的在時(shí)間上的變化有關(guān)地確定電阻變化。偏差的在時(shí)間上的變化可以表示在時(shí)間上的變化的定量的值。
[0017]由此，描述了一種方法，其中，不根據(jù)模型電壓和測(cè)量電壓之間的偏差、而根據(jù)該偏差的在時(shí)間上的變化確定電阻變化。這意味著，當(dāng)模型電壓和測(cè)量電壓之間的偏移(Offset)在時(shí)間上是恒定的時(shí)，特別地還在動(dòng)態(tài)過(guò)程、特別是充電或放電過(guò)程期間，該偏移不導(dǎo)致確定出變化的電阻。
[0018]能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻變化例如可以根據(jù)偏差的在時(shí)間上的變化來(lái)確定，方法是將偏差的在時(shí)間上的變化、例如將在時(shí)間上的變化的定量的值與恒定或者可變的放大系數(shù)相乘。
[0019]該放大系數(shù)在此例如可以根據(jù)能量存儲(chǔ)設(shè)備的工作點(diǎn)來(lái)選擇，其中，對(duì)于不同的工作點(diǎn)可以采用不同的放大系數(shù)。這些放大系數(shù)例如可以通過(guò)仿真或者通過(guò)基于試驗(yàn)臺(tái)的確定方法來(lái)確定。工作點(diǎn)例如可以根據(jù)充電狀態(tài)和/或溫度來(lái)給出。然而，放大系數(shù)也可以是恒定的。
[0020]附加地，能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻變化可以根據(jù)偏差的在時(shí)間上的變化來(lái)確定，方法是根據(jù)在至少一個(gè)先前的時(shí)間點(diǎn)確定的電阻變化和與放大系數(shù)相乘的偏差的在時(shí)間上的變化來(lái)確定在當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)確定的電阻變化。
[0021]此外，能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻變化可以根據(jù)偏差的在時(shí)間上的變化來(lái)確定，方法是將電阻變化確定為偏差的在時(shí)間上的變化除以測(cè)量電流的在時(shí)間上的變化的商。特別地，僅當(dāng)測(cè)量電流的在時(shí)間上的變化大于零，并且在短于預(yù)先確定的(小)持續(xù)時(shí)間、例如短于100ms、短于50ms或者短于20ms的觀察時(shí)間間隔中發(fā)生了時(shí)間上的變化時(shí)，才能進(jìn)行電阻變化的這種確定。優(yōu)選觀察時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間取10ms。
[0022]在所提出的方法中，以有利的方式避免了模型電壓和測(cè)量電壓之間的靜態(tài)偏差影響電阻變化的確定。由此，電阻變化的確定與這些靜態(tài)偏差無(wú)關(guān)地進(jìn)行。這特別地可以在如下假設(shè)下進(jìn)行，即，當(dāng)沒(méi)有出現(xiàn)偏差的在時(shí)間上的變化時(shí)，假設(shè)的電阻等于真實(shí)的電池內(nèi)電阻。
[0023]由此，以有利的方式實(shí)現(xiàn)特別是與模型電壓和測(cè)量電壓之間的靜態(tài)偏差無(wú)關(guān)的、對(duì)能量存儲(chǔ)設(shè)備的電阻或電阻變化的準(zhǔn)確并且可靠的確定。
[0024]在另一個(gè)實(shí)施方式中，僅當(dāng)偏差的在時(shí)間上的變化的量大于預(yù)先確定的閾值、例如大于零時(shí)，進(jìn)行電阻變化的確定。當(dāng)然，也可以選擇不同于零的閾值，特別是以便使噪聲影響最小化。
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