用于确定电池的复内阻的实部的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定电池的复内阻的实部的方法，其中，在多个测量时刻测量所属的电池电压值和电池电流值，电池电压值和电池电流值相应于多个所连接的负载而得到，其中，使用计算规则基于电池电压值和电池电流值确定与频率无关的实部。

A method for determining the real part of the internal resistance of a battery

The present invention relates to a method for determining a solid part of the internal resistance of a battery, in which the battery voltage value and the battery current value belonging to the battery are measured at a plurality of measurement times, and the battery voltage value and the battery current value are corresponding to a number of connected loads, in which the use of the calculation gauge is based on the battery voltage value and the battery current value. Determine a real part that is independent of frequency.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定电池的复内阻的实部的方法
本专利技术涉及一种用于确定电池的复内阻/复数内阻/复合内阻的实部的方法。特别是可以将此理解为通过与电池连接的电池传感器(IBS)来确定。
技术介绍
电池的内阻典型地描述了电压变化相比于作用于电池上的电流变化的大小，例如根据欧姆定律。对于铅电池的诊断特别感兴趣的是在约100赫兹的激励频率之上的电池内阻的实部。在显著更高的频率的情况下，感性部分为电池的复合电阻做贡献，在显著更低频率的情况下，容性部分为电池的复合电阻做贡献。在现有技术中已知的是，为了确定某一频率下的电阻，施加已知频率的信号给电池，或者应用宽带的信号谱并且紧接着滤出在感兴趣的频率范围中的性能。在机动车中特别是提供后者方法。而在实验室中大多使用第一种方法。智能电池传感器(IBS)提供如下可能，即测量在至少1000赫兹的频率下的电流和电压并且通过分析处理这两个信号推断电阻的实部。在智能电池传感器中通常借助于分路电阻测量电池电流。在分路电阻上存在的电压信号被放大并且通过快速的时间离散的模数(AD)转换器转换为数字值。电池电压通过分压器馈入AD转换器中。至今为止，典型地如下实施电池内阻的计算。由微控制器、模拟放大器、AD转换器以及分路电阻组成的设备提供电流和电压的测量信号，其满足物理前提条件，以便由此实施电阻计算。即电流和电压可作为时间离散的值对供使用。可供使用的电流值和电压值由连接到车辆车载电网上的装置如电池、控制装置、发电机或前照灯的行动产生。即，由电池传感器典型地不馈入有源测量信号给电池并且进行分析处理。测得的电流值和电压值经过滤波、被求微分并且形成商。这根据欧姆定律R＝dU/dI进行。适合的后置的求平均值和归一化可以紧接着引起内阻的最终值。在该确定方法中然而不是确定内阻的实部，而是确定复阻抗Z的绝对值，如其例如在图1中示意地所描述的那样。此外，激励频率通过车载电网给定，由此其是可变的并且是不可预见的。这导致强烈的波动。备选地可以特别是利用实验室设备通常利用专门的测量装置实现内阻的确定，该测量装置确定在例如1千赫兹的频率下的复阻抗Z(f)。为此主动地将通常具有1000赫兹的小的正弦电流施加给电池。由该电流在电池上引起的电压变化被测量并且借助于所产生的相移求取阻抗Z的实部和虚部。由此得到的真实的电阻R那么是电池的真实的电阻。对于在电池传感器中的应用有问题的是为了主动引入电流需要比较高的成本，从而该方法主要可在实验室测量装置中遇到。
技术实现思路
因此本专利技术的任务在于，提供一种用于确定电池的复内阻的实部的方法，该方法实际上提供实部并且可更简单地应用。这一点按照本专利技术通过根据权利要求1的方法实现。有利的设计方案可以例如由从属权利要求得知。权利要求的内容通过明确的本文引用成为说明书的内容。本专利技术涉及一种用于确定电池的复内阻的实部的方法，该方法具有如下步骤：-在多个测量时刻(ti)分别测量所属的电池电压值(U)和所属的电池电流值(I)，电池电压值和电池电流值相应于多个所连接的负载得到；以及-使用计算规则基于所述电池电压值(U)和电池电流值(I)确定与频率无关的实部。内阻的实部的计算根据基于电池模型的差分方程实现。为此确定属于电池模型的微分方程。将所确定的微分方程转变为其时间离散的对应物、即差分方程，这是因为用于计算内阻而存在的测量值特别是时间离散地存在。在另一步骤中，由该差分方程或微分方程求解出电池的复内阻的要确定的实部。借助于按照本专利技术的方法，相比于如上所述的由现有技术已知的第一方法，能准确确定阻抗的实部而不仅是数值。相比于上述具有激励的第二方法，相应于所连接的负载而非相应于激励来测量电流。由此可以省去激励。本申请的专利技术人已经得知，存在允许这样的做法的计算规则。然而由现有技术不知这样的计算规则，而是在现有技术中认为在没有激励的情况下单独测量实部是不可能的。应理解的是，代替“频率无关的实部”也可以直接说实部。所连接的负载可以例如是典型地在车辆中存在的部件，特别是电子控制装置、前照灯、照明发电机、车辆照明装置的其他构件、点火系统或舒适元件如电气窗玻璃起落装置或电动座位调节装置的电机。特别是，在不激励电池或者不给电池施加激励信号的情况下实施测量。特别是可以将此理解为，不存在如下这样的构件，该构件专门为了测量而给电池施加电流或电压。因此可以省去设置这样的构件，其典型地是高成本的，这显著改善了该方法特别是在用于大众市场的车辆中的可用性。计算规则可以特别是基于电池的等效电路图。这样的等效电路图还要在下文中并且还参照附图进行描述，从而在此可以参阅下文的实施方案。有利地，可以将至少以下参数引入到所述计算规则中：-电池模型电感(L)；-电池模型电容(Cx)；-电池电容的寄生电阻(Rx)。已经证实，其中引入有这些参数的计算规则能实现特别有利地、亦即特别简单和准确地确定实部。这种模型参数L、Rx和Cx可以特别是荷电状态(SOC＝StateofCharge)、温度和/或电池容量的函数。有利地，至少电池电压值(U)、电池电流值(I)、电池电压值(U)的一阶和二阶导数以及电池电流值(I)的一阶、二阶和三阶时间导数可以引入到计算规则中。具有这种值的计算规则已经证实为对于典型的应用是有利的。示例性的计算规则还要在下文中给出。按照一实施方案，计算规则可以通过以下公式给出：该做法特别是在如下情况下是有利的，即如果可以假定，电池的开路端电压(OCV＝OpenClampVoltage)是恒定不变的。该做法是特别简单的实施方案，特别是相比于后文描述的、其中该条件不适用的实施方案。按照一实施方案，该计算规则可以给出：所述实部可确定为如下直线的斜率，所述直线对在具有X轴和Y轴的二维坐标系统中的点进行近似，其中，该计算规则给出绘在X轴和Y轴上的项。借助于这样的计算规则，特别是也可以在如下情况下求取实部，即其中OCV不是恒定不变的或者不可以假设OCV的不变性。为此的例子在下文中给出。在此计算规则可以特别是给出：在X轴上绘出如下项：而在Y轴上绘出如下项：这种做法特别是在如下情况下证实为有利的，即其中OCV不可以假定为恒定不变的。通过多个测量点的差距的最小化，因此得到具有以下线性方程的拟合线：那么斜率a即为真实的电阻R。按照一备选的计算规则，其例如也可以给出：在X轴上绘出如下项：而在所述Y轴上绘出如下项：所述计算规则可以特别是给出：应用至少两种不同的回归方法用以分别确定实部，其中在分别求得的实部之间的差距表示对计算质量的度量。因此可以提高在确定实部时的可靠性。然而应理解的是，原则上也可以仅仅应用一种回归方法。关于要应用的用于确定直线斜率的回归方法，可以动用已知的做法。对此的例子在下文中还要进行描述。计算规则可以特别是给出：所述实部根据如下公式计算：其中:-xi是在x轴上绘出的项在时间ti的值；-yi是在y轴上绘出的项在时间ti的值；以及-Δxi以及Δyi是参数。借助于上述公式可以特别是考虑噪声，其中，平均值差自身在理想条件下不再为零。为了改善回归结果因此例如可以如上所述地进行由电流和电压的噪声引起的对和的校正。计算规则也可以给出：每个测量时刻的实部被计算为第一项与第二项的商。为此也已经找到适合的公式，其适用于确定实部。例如计算规则可以给出：所述第一项的内容是：以及所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定电池的复内阻的实部的方法，该方法具有如下步骤：‑在多个测量时刻(ti)分别测量所属的电池电压值(U)和所属的电池电流值(I)，所述电池电压值和电池电流值相应于多个所连接的负载而得到；以及‑使用计算规则基于所述电池电压值(U)和电池电流值(I)确定与频率无关的实部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 DE 102015218797.71.一种用于确定电池的复内阻的实部的方法，该方法具有如下步骤：-在多个测量时刻(ti)分别测量所属的电池电压值(U)和所属的电池电流值(I)，所述电池电压值和电池电流值相应于多个所连接的负载而得到；以及-使用计算规则基于所述电池电压值(U)和电池电流值(I)确定与频率无关的实部。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在不激励电池或不向电池施加激励信号的情况下实施测量。3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述计算规则基于电池的等效电路图。4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少将以下参数引入到所述计算规则中：-电池模型电感(L)；-电池模型电容(Cx)；-电池电容的寄生电阻(Rx)。5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，至少将电池电压值(U)、电池电流值(I)、电池电压值(U)的一阶时间导数和二阶时间导数以及电池电流值(I)的一阶时间导数、二阶时间导数和三阶时间导数引入计算规则中。6.根据权利要求4和5所述的方法，其特征在于，所述计算规则通过以下公式给出：7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述计算规则给出：所述实部可确定为如下直线的斜率，所述直线对在具有X轴和Y轴的二维坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：HM·格拉夫，T·克莱门特，M·施拉梅，
申请(专利权)人：大陆汽车有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE