用于估算电池系统的电化学蓄能器的开路电压的估算方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于确定电化学蓄能器的开路电压的确定方法。所述方法包括以下步骤：连续地测量(202)电压信号；根据时间的对数形式的值连续地计算(203)电压的对数信号，所述对数信号取决于所述电压信号；验证(205)所述对数信号是否包括拐点；并且，在第二时刻检测到至少一个拐点情况下，至少根据所述对数信号在所述第二时刻的值相对于所述拐点对称地估算(207a)所述开路电压参数。算(207a)所述开路电压参数。算(207a)所述开路电压参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估算电池系统的电化学蓄能器的开路电压的估算方法


[0001]本专利技术的领域涉及一种用于估算电化学电池的开路电压参数的估算方法，以及涉及包括用于实施所述方法的部件的控制单元。

技术介绍

[0002]在机动车辆工业中，混合动力车辆和电动车辆装载有具有电化学蓄能器(也称为电池单元)的功率电池系统，所述功率电池系统旨在为车辆的电动机供电。这些系统现在具有重要作用以在减少燃油消耗、电动驾驶续航和传动功率方面改善车辆的能源性能。另外，动力总成的多个传动功能取决于电池系统的状态指标的值，例如电池系统的充电状态等级和健康状态(分别表示为英文缩写词SOC(State of Charge)以及SOH(State of Health)。例如，内燃机的起动决定、在混合动力或全电动驾驶模式之间的选择、又或路线规划导航功能都通常取决于电池系统的充电状态等级。状态指标的准确性和更新对于车辆的运行和驾驶体验至关重要。电池系统的控制单元(通常称作英文缩写词BMS(Battery Management System))的任务在于实时地估算这些状态指标。
[0003]在这些指标中，开路电压(还称为英文缩写词OCV(Open Circuit Voltage))曲线是非常重要的，因为许多电气特征是基于开路电压的值推导出的。然而，众所周知，电压OCV应在电动蓄能器的热力学平衡下测量出。蓄能器(充电或放电)的电载荷会破坏其平衡并在活性材料内产生浓度梯度。然后，处于弛豫(relaxation)时，蓄能器趋于自然地借助于氧化还原反应消除这些浓度梯度。弛豫阶段定义为穿过电池的端子的电流是零或是非常微弱的值的情况。然而，该平衡只有在足够长的时长(通常大于一小时)之后才能达到。机动车辆的使用会减少该时长的存在时机并且阻止在驾驶期间实时地估算和更新。此外，电池系统的未来“智能”应用会设计成介入家用电气网络的管理，这趋于暂时规划和分配电载荷，因此这还减少了弛豫时长。
[0004]为解决这些问题，已知例如专利文件FR3044773A1描述一种用于估算电化学电池的健康状态的估算方法，该估算方法基于电池的健康状态与开路电压之间的线性原理。文件WO02091007A1描述了一种用于通过测量开路电压曲线来确定电池的充电状态的确定方法。对于车辆，该方法的用于控制电池系统的车载使用仍然存在问题，因为该方法需要弛豫时间大于几十分钟以得到具有可接受的准确性的结果。但是，混合动力和电动车辆的行驶周期很少出现这种机会。还已知文件WO2008053410A2描述了一种旨在利用经验模型根据方程式来估算OCV的方法，所述方程式的参数通过线性回归进行确定。弛豫阶段所需的时长大约为20至30分钟以正确地估算OCV。一些自适应方法能够缩短该时长，但是作为代价，需要使用复杂的算法和大量的计算资源。

技术实现思路

[0005]因此需要克服上述问题。本专利技术的目的在于提供一种用于估算开路电压曲线的估算方法，该方法需要较短时长的弛豫阶段以及不苛刻的计算资源，以便允许车载使用，从而
能够实时地对状态指标进行估算。
[0006]更确切地，本专利技术涉及一种用于确定电池系统的电化学电池的开路电压参数的确定方法，所述确定方法在所述电池的弛豫阶段期间由所述电池系统的控制单元执行并且包括以下步骤：
[0007]‑
根据从所述弛豫阶段的开始的第一时刻起所经过的时间连续地测量弛豫时的所述电池的端子处的电压信号Uacc(t)，
[0008]‑
估算开路电压参数，所述开路电压参数取决于测得的所述电压信号，
[0009]所述方法的特征在于还包括：
[0010]‑
在所述电池的弛豫期间根据从所述第一时刻起所经过的时间的具有对数形式的值连续地计算所述电压的对数信号，所述对数信号取决于所述电压信号Uacc(t)，
[0011]‑
验证所述对数信号是否包括拐点，
[0012]‑
并且，在第二时刻检测到至少一个拐点的情况下实施估算，所述估算涉及至少根据所述对数信号在所述第二时刻的值相对于所述拐点对称地计算所述开路电压参数。
[0013]根据第一变型，所述对数信号是所述电压信号Uacc(t)的根据时间值并具有对数形式的第一表示fl，其中：
[0014]算式1
[0015]f1：log(t)
→
Uacc(t)。
[0016]根据第二变型，所述对数信号是具有第一对数形式的所述电压信号Uacc(t)的根据时间值并具有对数形式的第二表示f2，其中：
[0017]算式2
[0018]f2：log(t)
→
log(Uacc(t))。
[0019]根据第三变型，所述对数信号是具有第二对数形式的所述电压信号Uacc(t)的根据时间值并具有对数形式的第三表示f3，其中：
[0020]算式3
[0021]f3：log(t)
→
log(log(Uacc(t)))。
[0022]根据所述估算步骤的第一变型，所述估算包括以下步骤：
[0023]‑
计算所述对数信号在所述第二时刻的拐点的值与所述对数信号在所述第一时刻的值之间的偏差的计算步骤，
[0024]‑
根据所述偏差和所述拐点的值相对于所述对数信号在所述第二时刻的拐点对称地计算所述开路电压参数的计算步骤。
[0025]根据所述估算步骤的第二变型，所述估算包括以下步骤：
[0026]‑
对于所述拐点的第二时刻之后的时刻根据所述对数信号相对于所述拐点对称地计算所述电压信号的对数模型的计算步骤，
[0027]‑
根据所述对数模型在所述第二时刻之后的所寻求时刻的值计算所述开路电压参数的计算步骤。
[0028]根据一个变型，所述对数模型的计算涉及至少基于直到所述第二时刻测得的对数信号的值调节模型函数的参数。
[0029]更确切地，所述模型函数是根据以下关系式中任一项的函数g：
[0030]算式4
[0031]g:x
→
a*tanh(b*x)，或
[0032]算式5
[0033]g:x
→
a*arcsinh(b*x)，或
[0034]算式6
[0035]g:x
→
a*sigmf(b*x)
‑
0.5，
[0036]其中a和b是经调节的参数。
[0037]本专利技术还提供了一种电池系统的控制单元，所述电池系统包括电化学电池，所述控制单元包括实施根据上述实施方式中任一项所述的确定方法的部件。
[0038]本专利技术还提供了一种包括电池系统的机动车辆，所述电池系统包括所述控制单元。
[0039]本专利技术还涉及一种电脑程序产品，所述电脑程序产品包括指令，在所述程序由所述电池系统的控制单元执行时，所述指令使所述电池系统实施符合本专利技术的确定开路电压的确定方法的实施方式中的任一项。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定电池系统(100)的电化学电池(10)的开路电压参数(OCV)的确定方法，所述确定方法在所述电池(10)的弛豫阶段期间由所述电池系统(100)的控制单元(20)执行并且包括以下步骤：
‑
根据从所述弛豫阶段的开始的第一时刻(t0)起所经过的时间连续地测量(202)弛豫时的所述电池的端子处的电压信号Uacc(t)，
‑
估算(207a；207b)开路电压参数(OCV)，所述开路电压参数取决于测得的所述电压信号，其特征在于，所述确定方法还包括：
‑
在所述电池(10)的弛豫期间根据从所述第一时刻(t0)起所经过的时间的具有对数形式的值连续地计算(203)所述电压的对数信号(SF)，所述对数信号取决于所述电压信号Uacc(t)，
‑
验证(205)所述对数信号(SF)是否包括拐点(PFC)，
‑
并且，在第二时刻(t1)检测到至少一个拐点(PFL)的情况下实施估算，所述估算(207a；207b)涉及至少根据所述对数信号(SF)在所述第二时刻(t1)的值(U2)相对于所述拐点(PFL)对称地计算所述开路电压参数(OCV)。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述对数信号(SF)是所述电压信号Uacc(t)的根据时间值并具有对数形式的第一表示fl，其中：算式19f1：log(t)
→
Uacc(t)。3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述对数信号(SF)是具有第一对数形式的所述电压信号Uacc(t)的根据时间值并具有对数形式的第二表示f2，其中：算式20f2：log(t)
→
log(Uacc(t))。4.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述对数信号(SF)是具有第二对数形式的所述电压信号Uacc(t)的根据时间值并具有对数形式的第三表示f3，其中：算式21f3：log(t)
→
log(log...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：标致雪铁龙汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：