提供用于蓄電池的保養(yǎng)和維修目的的信息的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于提供用于蓄電池的保養(yǎng)和維修目的的信息的方法，該蓄電池包括至少一個具有配屬的模塊控制裝置的蓄電池模塊和中央控制裝置，其中，至少一個模塊控制裝置具有非易失的存儲器，該方法包括下述步驟：a)獲取并量化多個蓄電池單元的使用數(shù)據(jù)；b)形成直方圖，該直方圖具有每個被量化的使用數(shù)據(jù)的確定的數(shù)值的出現(xiàn)的頻率值或從中導出的數(shù)值；c)從中央的控制裝置向模塊控制裝置傳輸直方圖；d)將直方圖存儲在模塊控制裝置的非易失的存儲器中。此外還對設置用于執(zhí)行該方法的計算機程序和蓄電池管理系統(tǒng)、以及蓄電池和其驅動系統(tǒng)與該蓄電池相連接的機動車進行說明。
【專利說明】提供用于蓄電池的保養(yǎng)和維修目的的信息的方法和裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于提供用于蓄電池的保養(yǎng)和維修的目的信息的方法，該蓄電池包括多個蓄電池單元，其中，獲取并量化多個蓄電池單元的使用數(shù)據(jù)并且其中，形成直方圖，該直方圖具有每個被量化的使用數(shù)據(jù)的確定的數(shù)值的出現(xiàn)的頻率值或從中導出的數(shù)值。
[0002]此外，本發(fā)明提出了一種計算機程序和一種蓄電池管理系統(tǒng)，兩者尤其被設置用于執(zhí)行該方法。此外，還提出了一種蓄電池和具有這種蓄電池的機動車。

【背景技術】
[0003]目前在車輛領域越來越多地使用電子的控制裝置，例如發(fā)動機控制裝置和用于ABS或氣囊的控制裝置。對于電驅動車輛目前的研究重點是開發(fā)具有從屬的多個蓄電池管理系統(tǒng)，即多個控制裝置的高性能的蓄電池組，該蓄電池管理系統(tǒng)裝備有用于監(jiān)控蓄電池功能性的軟件。此外，多個蓄電池管理系統(tǒng)保證所使用的多個蓄電池單池和多個蓄電池組的安全和可靠的功能。該多個蓄電池管理系統(tǒng)監(jiān)控和控制單個單池和/或整個蓄電池組的電流、電壓、溫度、絕緣電阻和其它的量。利用該些量能夠實現(xiàn)管理功能，該管理功能提高了蓄電池管理系統(tǒng)的使用壽命、可靠性和安全性。
[0004]文獻DE 10 2010 031 337 Al介紹了一種用于確定多個蓄電池單池的預測的使用壽命的方法。其中對于多個運行周期確定多個物理的量和/或在蓄電池單元中發(fā)生的過程的執(zhí)行的次數(shù)并且存儲物理量的確定的數(shù)值的出現(xiàn)的頻率和/或至少一個確定的過程的執(zhí)行的次數(shù)。此外，由此能夠提前地識別、防止單池損壞并且在蓄電池單池的預測的使用壽命方面獲取準確的認知。


【發(fā)明內容】

[0005]按照第一方面提供一種按照本發(fā)明的用于提供用于蓄電池的保養(yǎng)和維修目的的信息的方法，該蓄電池包括至少一個具有配屬的模塊控制裝置的蓄電池模塊和中央的控制裝置，其中，至少一個模塊控制裝置具有非易失的存儲器，該方法包括下述步驟:
[0006]a)獲取并量化蓄電池單元的使用數(shù)據(jù)；
[0007]b)形成直方圖，該直方圖具有每個被量化的使用數(shù)據(jù)的確定的數(shù)值的出現(xiàn)的頻率值或從中導出的數(shù)值；
[0008]c)從中央的控制裝置向模塊控制裝置傳輸直方圖；
[0009]d)將直方圖存儲在模塊控制裝置的非易失的存儲器中。
[0010]在按照本發(fā)明的方法中有利地引入關于蓄電池的使用的歷史，不僅能夠在保修期索賠(Gew汪hrungsleistungsanspruch )的范圍內而且能夠用于分析蓄電池的使用，例如用于確定蓄電池單元的預測的使用壽命或健康狀態(tài)(SOH)地讀出和使用該歷史。在此形成直方圖，其中，該直方圖具有能夠分配給每個被量化的使用數(shù)據(jù)的每個被量化的使用日期的獲取的次數(shù)或者從中推導出的數(shù)值。直方圖尤其適用于確定蓄電池單元的使用壽命以及健康和老化狀態(tài)。此外，通過使用對于運行周期的計數(shù)器能夠推導出每個運行周期中的蓄電池單元的平均的使用。直方圖由此提供在至今的使用壽命期間的蓄電池的使用的總的概況。在保修期索賠的范圍內也能夠將直方圖從相關的模塊控制裝置的非易失的存儲器中讀出并且用于分析蓄電池的使用。
[0011]使用推導出的數(shù)值能夠表示例如相對頻率、系統(tǒng)移位或使用數(shù)據(jù)的獲取的加權，該加權適用于放大所獲取的使用數(shù)據(jù)的說服力和比較力。
[0012]通過量化所獲取的使用數(shù)據(jù)表示，網(wǎng)格點(StUtzstelle)被確定，該網(wǎng)格點分別表示多個區(qū)間的界線，并且所獲取的使用數(shù)據(jù)被分配給該些區(qū)間。該些區(qū)間在此能夠是不同大小的或者被定期地確定。例如能夠確定在_40°C和+80°C之間的溫度范圍并且將其劃分成10°C、5°C、2°C或1°C的區(qū)間。至于區(qū)間的大小或數(shù)量，一方面考慮到由直方圖占用的存儲器并且另一方面考慮到這樣地被量化的所獲取的使用數(shù)據(jù)的說服力。
[0013]在每個運行周期之后對直方圖進行更新。直方圖因此包括上一個運行周期以及之前的運行周期的每個被量化的使用數(shù)據(jù)的確定的數(shù)值的出現(xiàn)的頻率值。觸發(fā)運行周期開始和結束的事件能夠是例如充電脈沖、從“運行”(Drive)到“充電”(Charge)的蓄電池的狀態(tài)變化、信號“充電有效”(Laden aktiv)的分析或也能夠是端子15、即點火正極上的狀態(tài)變化的分析。觸發(fā)運行周期開始和結束的事件同樣能夠是通過所謂的蓄電池平衡的探測來定義。例如能夠定義運行周期，使得其包括隨后的充電過程或者不包括該充電過程。
[0014]在運行周期期間優(yōu)選在中央的控制裝置的非易失的存儲器內編制當前的直方圖。在運行周期之后將當前的直方圖與已有的直方圖合并成更新的直方圖并且存儲在模塊控制裝置的非易失的存儲器中。這種非易失的存儲器例如是一種所謂的EEPR0M，即電可擦的可編程的只讀存儲器。
[0015]在上文中論述的方法的有利的改進和優(yōu)化通過在下文中舉出的措施是可能的。
[0016]按照一個優(yōu)選的實施方式從模塊控制裝置的非易失的存儲器中載出已有的直方圖用于實施步驟d)，由中央的控制裝置接收的直方圖和已有的直方圖被合并為更新的直方圖并且存儲在模塊控制裝置的非易失的存儲器中。
[0017]按照一個優(yōu)選的實施方式規(guī)定，該方法包括步驟:
[0018]e)將總直方圖存儲在中央的控制裝置的非易失的存儲器中。
[0019]在此規(guī)定，在運行周期之前、期間或之后從中央的控制裝置的非易失的存儲器中載出已有的直方圖，當前的直方圖和載出的已有的直方圖被合并成更新的直方圖，并且更新的直方圖存儲在中央的控制裝置的非易失的存儲器內。
[0020]按照一個優(yōu)選的實施方式規(guī)定，在用新的蓄電池模塊更換舊的蓄電池模塊時使用空的直方圖將新的蓄電池模塊初始化。
[0021]按照一個優(yōu)選的實施方式，蓄電池單元的使用數(shù)據(jù)的獲取率具有一個介于6/s和6/h之間，優(yōu)選地介于Ι/s和Ι/min之間，尤其優(yōu)選介于6/min或Ι/min之間的確定的數(shù)值。在確定的時間間隔之后例如在直方圖中標記出單池的當前的溫度和當前的電壓。對于例如溫度和SOC的測量值能夠另外優(yōu)選地為在Ι/min和6/h之間、尤其是大約Ι/s的采樣率。對于電壓優(yōu)選地將一個過濾的數(shù)值存儲，例如在一個確定的時間間隔上的平均值，其中優(yōu)選的時間間隔同樣為大約I分鐘。蓄電池單元的每個使用數(shù)據(jù)的獲取率優(yōu)選地處于一個支持車載診斷系統(tǒng)(OBD)的范圍。
[0022]蓄電池的使用數(shù)據(jù)包括例如溫度、充電狀態(tài)、釋放的電流或提供的電壓。使用數(shù)據(jù)同樣包括從中推導出的量，例如在時間上相加求和的或求積分的量、相互相乘或以其它方式結合的量，例如在合適的可量化的多個單元中的蓄電池的所謂的健康狀態(tài)(SOH)。此外，在使用數(shù)據(jù)中能夠包括最小狀態(tài)與最大狀態(tài)，例如充電狀態(tài)之間的差值，相對蓄電池功率或充電和放點循環(huán)的執(zhí)行的次數(shù)。
[0023]所介紹的方法尤其能夠應用于鋰離子蓄電池和鎳氫蓄電池。優(yōu)選地，該方法應用于一個或多個蓄電池的多個和尤其全部的單池上，該些單池基本上同時地運行。
[0024]按照本發(fā)明此外還提出一種計算機程序，當該計算機程序在可編程的計算機設備上執(zhí)行時，根據(jù)該計算機程序實施上述多種方法中的任一種。計算機程序能夠涉及例如用于實施用于提供或者用于讀取用于蓄電池單元的保養(yǎng)和維修目的的信息的裝置的模塊和/或用于實施車輛的蓄電池管理系統(tǒng)的模塊。計算機程序能夠被存儲在機器可讀的存儲介質上，例如存儲在一個永久的或可復寫的存儲介質上或計算機設備的配件內，例如在諸如⑶-ROM、DVD、USB條或存儲卡的便攜式存儲器上。補充地或替代地能夠在計算機設備上，例如服務器或云-服務器上提供計算機程序用于例如通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，例如互聯(lián)網(wǎng)或通信連接，例如電話線或無線連接進行下載。
[0025]按照本發(fā)明此外還提出一種蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)，其具有用于獲取和量化蓄電池單元的使用數(shù)據(jù)的單元、用于編制或更新直方圖的單元，該直方圖具有每個被量化的使用數(shù)據(jù)的確定的數(shù)值的出現(xiàn)的頻率值或從中導出的數(shù)值、用于將直方圖從中央的控制裝置向模塊控制裝置傳輸?shù)膯卧约坝糜趯⒅狈綀D存儲在模塊控制裝置的非易失的存儲器中的單元。
[0026]也能夠在中央控制裝置(B⑶)所處的一側上布置另一個用于將直方圖存儲在非易失的存儲器中的單元。
[0027]按照本發(fā)明此外還提供一種蓄電池，尤其是鋰離子蓄電池或鎳氫蓄電池，該蓄電池具有蓄電池管理系統(tǒng)并且與機動車的驅動系統(tǒng)是可連接的，其中，如之前所述地構造和/或設置的蓄電池管理系統(tǒng)執(zhí)行按照本發(fā)明的方法。
[0028]在本說明書中根據(jù)通常的語言習慣用概念“蓄電池”和“蓄電池單元”代替蓄能池或蓄能池單元。優(yōu)選地，蓄電池包括一個或多個蓄電池單元，該些蓄電池單元能夠包括蓄電池單池、蓄電池模塊、模塊支路或蓄電池組。在此優(yōu)選地，多個蓄電池單池在空間上被合并在一起并且在線路技術上是彼此相連接的，例如被串聯(lián)地或并聯(lián)地連接成模塊。多個模塊能夠形成所謂的蓄電池直接轉換器(BDI:Battery Direct Conerter)以及多個蓄電池直接轉換器能夠形成蓄電池直接逆變器(BDI:Battery Direct Inverter)。
[0029]按照本發(fā)明此外還提供一種具有這種蓄電池的機動車，其中，該蓄電池與機動車的驅動系統(tǒng)相連接。優(yōu)選地，該方法應用于電驅動的車輛，在該些車輛中多個蓄電池單池連接在一起用以提供必要的驅動電壓。
[0030]有利地在多個模塊控制裝置上提供一種信息的分散的存儲。在發(fā)生損壞/保修的情況下既能夠從中央的控制裝置的非易失的存儲器中也能夠從每個模塊控制裝置的非易失的存儲器中讀取直方圖并且用于分析蓄電池的使用。能夠借助存儲在中央的控制裝置內的跨越使用壽命的總直方圖分析蓄電池的總體的使用。此外能夠讀取和分析模塊的使用直方圖。為此中央的模塊控制裝置原則上是不需要的。此外，更換模塊不會對剩余的模塊的直方圖造成影響。
[0031]另一個優(yōu)勢通過系統(tǒng)的可伸縮性得出。所獲取的測量值的數(shù)量，即直方圖的維度能夠被任意擴展。因此也能夠使用高維度的直方圖，該直方圖例如提供下述有關信息，蓄電池在由確定的充電狀態(tài)、確定的溫度和確定的電流形成的確定的組合中能使用多長時間。此外，在不同的獨立的直方圖上面能夠并行地應用該方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]根據(jù)附圖和后續(xù)的說明進一步解釋本發(fā)明的實施例。
[0033]圖1示出了二維的直方圖的更新的示例；
[0034]圖2示出了按照本發(fā)明的一個實施方式的蓄電池管理系統(tǒng)；
[0035]圖3示出了在蓄電池管理系統(tǒng)中的直方圖的分散的存儲的示例；
[0036]圖4示出了更換模塊的示例；
[0037]圖5示出了在更換模塊之后存儲直方圖的示例；以及
[0038]圖6示出了在存儲過程之后的圖5中的系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0039]圖1示出了在更新步驟之前和之后的二維直方圖2，該更新步驟在這里示例性地用箭頭10表示。在編制直方圖2時通過確定的獲取率確定溫度和電壓并且將對應的直方圖計數(shù)器提高I。在本例中更新-步驟10是通過提高測量頻率9 “20° /3.5伏”表示。例如從直方圖2中能夠看出，蓄電池在更新-步驟10之后在20°C和3.5伏電壓條件下在8次測量下運行，或也能夠是蓄電池在O V時一次也不運行。在本發(fā)明范圍內直方圖2也被稱作使用直方圖。
[0040]在所示示例中由-10°C到+50°C的溫度的總區(qū)間4被劃分成5個單個區(qū)間4_1、
4-2、……4-5，其中每個區(qū)間4-1、4-2、……4_5具有例如10°C的區(qū)間寬度。所示的溫度值8能夠例如與通過區(qū)間邊界得出的數(shù)值的平均值有關，或者也與左邊界或右邊界的值有關。
[0041 ] 此外在所示示例中，在這里包括例如由3.3V到33.6V的電壓值7的總區(qū)間5被劃分成4個單個區(qū)間5-1、5-2、......5-4，其中每個區(qū)間5-1、5-2、......5_4在這里示例性地具有0.1V的區(qū)間寬度。所示的電壓值7同樣能夠例如與通過區(qū)間邊界得出的數(shù)值的平均值有關，或者也與左邊界或右邊界的值有關。
[0042]圖2示出了按照本發(fā)明的一個實施方式的蓄電池管理系統(tǒng)20。該蓄電池管理系統(tǒng)20包括中央的控制裝置22，該中央的控制裝置也能夠被稱作B⑶(Battery ControlUnit:蓄電池控制單元)并且具有若干蓄電池模塊26-1、26-2、……26_n，該些蓄電池具有各自的模塊控制裝置24-1、24-2、……24-n，該模塊控制裝置也被稱作CMC (Cell Module
Controller:單池模塊控制器)。每個模塊26_1、26_2、......26_n被分配給多個蓄電池單池28，其中該些蓄電池單池通常串聯(lián)地或者部分額外并聯(lián)地連接，以便通過蓄電池系統(tǒng)實現(xiàn)要求的功率數(shù)據(jù)和能量數(shù)據(jù)。每個蓄電池單池為例如具有2.8到4.2V的電壓范圍的鋰離子蓄電池。在中央的控制裝置22與多個模塊控制裝置26-1、26-2、......26_n之間的通信通過通信信道30，例如通過CAN-總線進行。
[0043]圖3示出了直方圖在蓄電池管理系統(tǒng)20中的分散的存儲。蓄電池管理系統(tǒng)20能夠如關于圖2所描述地構造并且包括中央的控制裝置22和模塊控制裝置24。中央的控制裝置的適當?shù)墨@取模塊和量化模塊獲取全部相關的測量值和信息并且編制當前的關于在上一個運行周期期間的蓄電池的使用的直方圖。在步驟SI中向存儲在中央的控制裝置22的非易失的存儲器內的總直方圖32添加當前的直方圖12。
[0044]此外，在另一步驟S2中向多個模塊控制裝置24傳送當前的運行周期的使用直方圖12。在多個模塊控制裝置24中，當前的直方圖12被添加給局部地和分散地存儲的使用直方圖。能夠通過通信信道30或特殊的通道向每個模塊控制裝置24傳送當前的直方圖12。
[0045]在損壞/保修的情況下既能夠讀取中央的控制裝置22的直方圖32也能夠讀取每個模塊26的直方圖34以用于分析蓄電池的使用。在更換單個的模塊26的情況下，在中央的控制裝置22內的使用直方圖32提供關于整個蓄電池的使用的信息。在更換多個模塊26的情況下，在多個模塊26內的使用直方圖34提供關于相對應的模塊26的詳細的使用的信息。構造的模塊能夠由制造商單個地進行分析，而不必須進行對中央的控制裝置22的訪問。優(yōu)選地能夠規(guī)定，新安裝的模塊26從安裝的時間點開始僅僅獲取使用數(shù)據(jù)。
[0046]圖4示出了在蓄電池管理系統(tǒng)20中的模塊更換的示例。蓄電池管理系統(tǒng)20能夠如關于圖2和3所描述地構造并且包括中央的控制裝置22和具有多個模塊控制裝置24和多個蓄電池單池28的模塊26。舊的模塊26-1與通信信道30分離以便更換新的模塊26-j。關于舊的模塊26-1的使用的信息以存儲的直方圖34-1的形式存在于對應的模塊控制裝置24的非易失的存儲器內以用于分析。新的模塊26-j通過空的直方圖36初始化，該直方圖存儲在模塊控制裝置24-j的非易失的存儲器的分配的存儲位置中。
[0047]圖5示出了在另一運行周期之后的蓄電池管理系統(tǒng)20，其如關于圖4所描述地構造并且包括新的蓄電池模塊26-j。在中央的控制裝置22的易失的存儲器內已經(jīng)編制了當前的運行周期的使用直方圖12并且在步驟SI中將其添加給總直方圖32。在步驟S2中當前的直方圖12被傳遞給每個模塊控制裝置24。隨后模塊控制裝置24對其局部地存儲的使用直方圖34進行更新。
[0048]圖6示出了在發(fā)生存儲后的圖5中的情況。新的模塊26-j通過空的直方圖初始化，存儲在模塊控制裝置24-j中的直方圖34-j與另外的多個直方圖34-l、34-n不同，因為該直方圖34-j僅僅具有上一個運行周期的數(shù)值。
[0049]本發(fā)明并不局限于在這里所描述的實施例和其中強調的方面。而是能夠在通過權利要求給出的范圍內進行大量的在本領域技術人員的處理的范圍內的改動。
【權利要求】
1.用于提供用于蓄電池的保養(yǎng)和維修目的的信息的方法，所述蓄電池包括至少一個具有配屬的模塊控制裝置(24)的蓄電池模塊(26)和中央的控制裝置(22)，其中，至少一個模塊控制裝置(24)具有非易失的存儲器，所述方法包括下述步驟: a)獲取并量化多個蓄電池單元(28)的使用數(shù)據(jù)； b)形成直方圖(2、12)，所述直方圖具有每個被量化的使用數(shù)據(jù)的確定的數(shù)值(7、8)的出現(xiàn)的頻率值或從中導出的數(shù)值； c)從所述中央的控制裝置(22)向模塊控制裝置(24)傳輸所述直方圖(2、12)； d)將所述直方圖(2、12)存儲在所述模塊控制裝置(24)的所述非易失的存儲器中。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，為了實施步驟d)從所述模塊控制裝置(24)的所述非易失的存儲器中載出已有的直方圖，由所述中央的控制裝置(22)接收的直方圖和所述已有的直方圖被合并為更新的直方圖并且存儲在所述模塊控制裝置(24)的所述非易失的存儲器中。
3.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其包括另一步驟: e)將總直方圖(32)存儲在所述中央的控制裝置(22)的非易失的存儲器中。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在用新的蓄電池模塊(26-j)更換舊的蓄電池模塊(26-1)時使用空的直方圖(36)將所述新的蓄電池模塊(26-j)初始化。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，以一個獲取率來獲取使用數(shù)據(jù)，其中，所述獲取率具有介于6/s和6/h之間的確定的數(shù)值。
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述蓄電池的所述使用數(shù)據(jù)包括溫度、充電狀態(tài)、釋放的電流或提供的電壓。
7.計算機程序，當所述計算機程序在可編程的計算機設備上執(zhí)行時，所述計算機程序用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法。
8.蓄電池管理系統(tǒng)(20)，其具有 用于獲取和量化蓄電池單元(28)的使用數(shù)據(jù)的單元； 用于編制直方圖(2、12)的單元，所述直方圖具有每個被量化的使用數(shù)據(jù)的確定的數(shù)值(7、8)的出現(xiàn)的頻率值或從中導出的數(shù)值； 用于將所述直方圖(2、12)從中央的控制裝置(22)向模塊控制裝置(24)傳輸?shù)膯卧?；以? 用于將所述直方圖(2、12)存儲在所述模塊控制裝置(24)的非易失的存儲器中的單J Li ο
9.蓄電池，其具有多個蓄電池單池和根據(jù)權利要求8所述的蓄電池管理系統(tǒng)(20)，并且與機動車的驅動系統(tǒng)是可連接的。
10.機動車，其具有根據(jù)權利要求9所述的蓄電池，其中，所述蓄電池與所述機動車的驅動系統(tǒng)相連接。
【文檔編號】H01M10/42GK104183876SQ201410339292
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權日:2013年5月22日
【發(fā)明者】C·布羅豪斯 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社