本发明专利技术涉及一种用于确定电能存储器的充电状态的方法，具有以下步骤：依据从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量测量电能存储器的电压，作为电压特征曲线，并且在考虑电能存储器的至少一个运行参数的条件下由所测量的电压确定虚拟的静态电压特性曲线；根据从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量确定虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数和/或二阶导数；采集虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数和/或二阶导数的至少一个特征；和根据所采集的至少一个特征确定电能存储器的充电状态。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于确定电能存储器的充电状态的方法，具有以下步骤：依据从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量测量电能存储器的电压，作为电压特征曲线，并且在考虑电能存储器的至少一个运行参数的条件下由所测量的电压确定虚拟的静态电压特性曲线；根据从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量确定虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数和/或二阶导数；采集虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数和/或二阶导数的至少一个特征；和根据所采集的至少一个特征确定电能存储器的充电状态。【专利说明】用于确定电能存储器的充电状态的方法和装置
本专利技术涉及用于确定电能存储器的充电状态的一种方法和一种装置。
技术介绍
DE38 53 86 4T2描述了一种用于对可再充电的电池进行充电的充电装置，包括用于向可再充电的电池提供充电电能的部件，以便由此快速为可再充电的电池充电；包括用于采集可再充电的电池的电压的部件；包括用于提供预先选择的参考电压的部件以及包括用于将电池的电压与预先选择的参考电压进行比较的部件。图6示出了具有氧化阴极，即具有LiCo02、LiNi02、LiMn204或L1-NMC或其它相关的材料的阴极的锂离子蓄电池的放电曲线的线图的示例性图示。在图6示出的线图中示出了具有氧化阴极的锂离子蓄电池的放电曲线ELK。X轴示出了单位为安培小时(缩写为Ah)的锂离子蓄电池的放电容量，y轴示出了单位为伏特(缩写为V)的具有氧化阴极的锂离子蓄电池的静态电压。放电曲线ELK典型地用于具有氧化阴极的锂离子蓄电池:在锂离子蓄电池放电期间电压微弱但几乎持续下降直至大约3.8V的电池电压，然后电池电压陡地下降至锂离子蓄电池的放电结束。在具有氧化阴极的锂蓄电池系统中通常进行充电状态与静态电压的相关性。该相关性可以由阴极和阳极电势的特征性特性导出并且由此允许推导出充电状态。此外，该关系是唯一的，因为充电和放电具有相同的曲线变化。通过测量比较曲线由此可以通过静态电压测量来精确地、即具有仅大约5%的误差地确定锂离子蓄电池的充电状态，缩写SOC是英语专业术语“state of charge，充电状态”。图6中示出的用于具有氧化阴极的系统的放电曲线ELK具有持续正或负的斜率。如示出的，从蓄电池中获得的电荷总是可以与一个电压值相关联，反之亦然。几乎所有目前的充电状态确定的方法都主要涉及电荷测量，例如库仑计数器，SP，获得的或输送的充电电流关于时间的积分。取决于电化学能量存储器的各自的类型，诸如铅电池、基于镍的系统或锂离子系统，使用用于状态识别和用于确定电化学能量存储器的充电状态的不同方法。该方法例如是静态电压测量、电解液的酸密度测量或浓度测量以及电荷通过量的测量。然而蓄电池的总容量通过时间上的和/或负荷引起的老化而改变。同样，电池中的能量通过随时间的自放电而损失。由此需要周期地对新的总容量进行检定并且在特定的条件下要求完全循环，以便重新确定蓄电池的总容量并且由此校准电荷计数作为充电状态确定。在“浮置运行(Float-Betrieb) ”中使用蓄电池的情况下，即，蓄电池没有完整经历充电和放电循环或没有定期地完全放电和/或放电，部分地对于较长的时间不能到达该校准点。同样，静态电压的测量和由此静态电压与充电状态本身的相关性在昂贵的、高精度的电流测量的情况下物理上很快碰到测量电子器件的或通过电池化学预定的电化学的边界。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于电能存储器的充电状态识别，以便能够确定电能存储器的充电状态。上述技术问题按照本专利技术通过具有在权利要求1中给出的特征的方法以及通过具有按照权利要求17的特征的装置来解决。本专利技术相应地实现了一种用于确定电能存储器的充电状态的方法，具有以下步骤:依据从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量测量电能存储器的电压，作为电压特征曲线，并且在考虑电能存储器的至少一个运行参数的条件下由所测量的电压确定虚拟的静态电压特性曲线；根据从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量确定虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数和/或二阶导数；采集虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数和/或二阶导数的至少一个特征；和根据所采集的至少一个特征确定电能存储器的充电状态。按照另一个方面，本专利技术实现了一种用于确定电能存储器的充电状态的装置，具有:传感器装置，用于测量从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量以及用于依据从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量测量电能存储器的电压，作为电压特征曲线；存储单元，具有被存储的电压特性曲线数据；和控制装置，用于在考虑电能存储器的至少一个运行参数的条件下由所测量的电压确定虚拟的静态电压特性曲线、用于根据从电能存储器中获得的或向其输送的电荷量确定虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数和/或二阶导数、用于采集虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数和/或二阶导数的至少一个特征、和用于根据所采集的至少一个特征确定电能存储器的充电状态。本专利技术的基本思路在于，关于斜率和/或曲率分析虚拟的静态电压特性曲线的曲线变化。斜率或曲率的确定可以通过简单地测量至少两个或至少三个相继跟随的充电状态值和电压值进行。通过所测量的电流和电荷积分来计算充电状态的变化。要么在没有电流的时间点测量电能存储器的电压，要么在一起计算当前获得的或输送的电荷量和电流的条件下计算电压。为此，根据电压值借助所存储的电流或电压特征以及与电能存储器的温度和/或与电能存储器的电流负荷和/或与电能存储器的内电阻和/或与出现的电压滞后相关联地计算虚拟的静态电压。存储器的电压的滞后指的是，取决于预先给出的运行模式，即存储器之前被充电还是被放电，存储器具有不同的静态电压。所获得的充电状态值和电压值要么与测量值表要么与边界值相比较。由此从中得出用于电能存储器的充电调节的调节标准和/或关断标准。此外，可以从对斜率和/或曲率的特定的值的达到中导出调节。可靠确定和由此及时识别充电状态和因而避免电能存储器的深度放电或过度充电，对于具有相对平的电压特性曲线的电池，诸如磷酸金属锂电池，特别是磷酸铁锂电池、磷酸锰锂电池、磷酸钴锂电池或钛酸锂电池，具有关于安全性和寿命的关键的优点。 同样，充电状态的精确确定对于应用的控制是基本的。基于电能存储器的电压特征曲线的斜率和/或曲率的变化可以导出对于功率降低或对于电能存储器的充电和放电的调节。可以在边缘区域中根据从通过获得的或输送的电荷量描绘的电能存储器的电压的变化中得出的斜率和/或曲率良好地确定电能存储器的充电状态。与在存储单元中作为电压特征曲线被存储的数据的比较用于均衡，由此给出对于充电和放电过程的调节的可能性，以便也确保具有降低的功率的电能存储器的运行。为此例如定义对于电压的二阶导数的值，该值仅取靠近充电或放电末端的提到的边界区域中的值并且明确指出不久达到充电或放电结束。由此可以事先避免在电能存储器的充电和/或放电时的生硬的充电结束和放电结束。由此在两个重点方面来提高可靠性。一方面，提前识别并避免位于电能存储器的运行区域之外的导致电池损坏的运行电压的出现。另一方面，通过对电能存储器的保护，即所谓的较小的循环深度，已经在运行模式中实现了提高的寿命。在按照本专利技术的方法的可能的实施方式中，确定电能存储器的温度和/或电能存储器的电流负荷和/或电能存储器的内电阻和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于确定电能存储器(50)的充电状态的方法，具有以下步骤：‑依据从所述电能存储器(50)中获得的或向其输送的电荷量测量(S1)所述电能存储器(50)的电压，作为电压特征曲线(SK)，并且在考虑电能存储器(50)的至少一个运行参数的条件下由所测量的电压确定虚拟的静态电压特性曲线；‑根据从所述电能存储器(50)中获得的或向其输送的电荷量确定(S2)所述虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数(ASK1)和/或二阶导数(ASK2)；‑采集(S3)所述虚拟的静态电压特性曲线的一阶导数(ASK1)和/或二阶导数(ASK2)的至少一个特征(C1‑C5)；和‑根据所采集的至少一个特征(C1‑C5)确定(S4)所述电能存储器(50)的充电状态。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A哈恩，JJ拉伯斯，W维丹兹，H沃尔夫施米特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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