根据开路电压图形确定电化学电池的充电状态和老化状态的方法技术

本发明专利技术涉及电池系统的管理以确定老化状态参数和充电状态参数。本发明专利技术的目的在于减少用于实时地估算这些参数所需的计算资源。本发明专利技术涉及的方法包括通过读取预定图形估算老化状态参数和/或实际充电状态参数的估算步骤(208)，所述预定图形根据开路电压(OCV)的预定值提供状态参数的预定值，所述状态参数取决于相对充电状态参数(SOCen)和老化状态参数。相对充电状态参数(SOCen)和老化状态参数。相对充电状态参数(SOCen)和老化状态参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】根据开路电压图形确定电化学电池的充电状态和老化状态的方法


[0001]本专利技术的领域涉及对电化学电池系统的管理，并且更确切地涉及一种根据开路电压图形(cartographie)确定所述电池的状态参数的确定方法。

技术介绍

[0002]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老化状态(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，老化状态对于电池系统的管理是必不可少的。实际上，老化状态能够将电池在完全充电以后可发送的最大能量的量进行量化。从现有技术中已知文件WO2015049300A1，其中在不变的电压下再充电时的电流下降特征随电池的老化状态线性变化。该电流随时间呈指数下降。此外，文件WO2017050944A1描述了一种方法，该方法利用了开路电压与老化状态之间的线性关系。还已知文件CN106918789A描述了一种用于实时地估算充电状态和老化状态的估算方法。该方法克服了电路模型参数校正的问题。对充电状态和老化状态的确定借助于对复杂模型的参数优化来实施，所述复杂模型的等效电路具有将近二十个参数。在通过粒子群优化之后，通过更新模型的参数来获取这些参数。该解决方案的缺点在于需要大量的计算资源，这阻止其布置在受到计算和能量部件限制的机动车辆车载应用中。还已知具有相同缺点的文件CN105548898A和US20150377974Al。在文件KR20160002309A中描述的方法基于利用在两个不同时刻之间的充电和放电之间的滞后以确定空载电压曲线。

技术实现思路

[0004]因此需要克服上述问题。本专利技术的目的在于提供一种解决方案，该解决方案需要很少的计算资源以实时地估算电池系统的充电状态和老化状态参数。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于管理车载电池系统的解决方案，该解决方案在电气消耗方面具有优化的性能。
[0005]更确切地，本专利技术涉及一种用于确定电化学电池系统的老化状态参数的确定方法，所述确定方法由所述电池系统的控制单元执行并且包括以下连续的步骤：
[0006]‑
检测第一时刻，在所述第一时刻上所述电池在充电或放电阶段期间达到充电状
态参考极限，所述参考极限能够是完全充电状态极限或完全放电状态极限，
[0007]‑
检测所述电池的弛豫阶段的开始的第二时刻，
[0008]‑
连续地测量在弛豫时的所述电池的端子处的电压信号，
[0009]‑
基于弛豫时测得的所述电压信号估算开路电压，
[0010]所述方法的特征在于还包括以下步骤：
[0011]‑
在所述第二时刻确定所述电池的相对充电状态参数，所述相对充电状态参数对应于根据从所述第一时刻起的充电或放电能量的量相对于所述电池的标称容量计算出的充电状态，
[0012]‑
通过读取预定图形根据所述开路电压和所述相对充电状态参数估算老化状态参数，所述预定图形根据所述开路电压的预定值提供状态参数的预定值，所述状态参数取决于所述相对充电状态参数和所述老化状态参数。
[0013]根据一种变型，所述方法还包括根据所述相对充电状态参数和所述老化状态参数计算实际充电状态参数。
[0014]根据一种变型，为了确定所述相对充电状态参数，所述方法包括由所述电池系统的电流分析测量部件测量在所述第一时刻与所述第二时刻之间的所述充电或放电能量的量。
[0015]本专利技术还提供了一种用于确定电化学电池系统的实际充电状态的确定方法，所述确定方法由所述电池系统的控制单元执行并且包括以下连续的步骤：
[0016]‑
检测所述电池的弛豫阶段的开始的第一时刻，
[0017]‑
连续地测量弛豫时的所述电池的端子处的电压信号，
[0018]‑
基于在弛豫时的第二时刻测得的所述电压信号估算开路电压，
[0019]所述方法的特征在于还包括以下步骤：
[0020]‑
确定所述电池的老化状态参数，
[0021]‑
通过读取预定图形根据所述开路电压和所述老化参数估算相对充电状态参数，所述预定图形根据所述开路电压的预定值提供状态参数的预定值，所述状态参数取决于所述相对充电状态参数和所述老化状态参数，所述相对充电状态对应于根据从完全充电或放电状态起的充电或放电能量的量相对于所述电池的标称容量计算出的充电状态，
[0022]‑
根据所述相对充电状态参数和所述老化状态参数计算实际充电状态参数。
[0023]根据所述用于确定实际充电状态的确定方法的一种变型，对所述老化状态参数的确定由用于估算所述电池系统的老化状态参数的估算部件估算。
[0024]更确切地，用于估算老化参数的所述估算部件根据所述开路电压参数计算所述老化参数。
[0025]根据一种优选的变型，为了估算所述开路电压，所述确定方法还包括：
[0026]‑
在所述电池的弛豫期间根据从弛豫的开始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，
[0027]‑
检测所述电压的对数信号的拐点，
[0028]‑
至少根据所述对数信号在检测到所述拐点的时刻的值相对于所述拐点对称地计算所述开路电压参数。
[0029]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
控制单元还包括保存有预定图形的存储器，所述预定图形适于根据所述开路电压的预定值发送状态参数的预定值，所述状态参数取决于相对充电状态参数和老化状态参数，所述相对充电状态对应于根据从完全充电或放电状态起的充电或放电能量的量相对于所述电池的标称容量计算出的充电状态。根据本专利技术，所述控制单元包括用于实施根据上述实施方式中任一项的用于确定老化状态的确定方法以及用于确定实际充电状态的确定方法的部件。
[0030]本专利技术还涉及一种机动车辆，所述机动车辆包括所述控制单元。
[0031]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方法的实施方式中的任一项。
[0032]通过本专利技术，电化学电池的管理系统能够在不依靠复杂计算的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定电化学电池系统的老化状态参数的确定方法，所述确定方法由所述电池系统的控制单元执行并且包括以下连续的步骤：
‑
检测(200)第一时刻，在所述第一时刻上所述电池在充电或放电阶段期间达到充电状态参考极限，所述参考极限能够是完全充电状态极限或完全放电状态极限，
‑
检测(203)所述电池的弛豫阶段的开始的第二时刻，
‑
连续地测量(205)在弛豫时的所述电池的端子处的电压信号，
‑
基于弛豫时测得的所述电压信号估算(206)开路电压(OCV)，其特征在于，所述确定方法还包括以下步骤：
‑
在所述第二时刻确定(204)所述电池的相对充电状态参数(SOCen)，所述相对充电状态参数对应于根据从所述第一时刻起的充电或放电能量的量相对于所述电池的标称容量计算出的充电状态，
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通过读取预定图形根据所述开路电压(OCV)和所述相对充电状态参数(SOCen)估算(208)老化状态参数，所述预定图形根据所述开路电压的预定值提供状态参数的预定值(PT)，所述状态参数(PT)取决于所述相对充电状态参数(SOCen)和所述老化状态参数(SOH)。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述确定方法还包括根据所述相对充电状态参数(SOCen)和所述老化状态参数(SOH)计算实际充电状态参数(SOCr)。3.根据权利要求1或2所述的确定方法，其特征在于，为了确定所述相对充电状态参数(SOCen)，所述确定方法包括由所述电池系统的电流分析测量部件(23)测量(202)在所述第一时刻与所述第二时刻之间的所述充电或放电能量的量。4.一种用于确定电化学电池系统的实际充电状态(SOCr)的确定方法，所述确定方法由所述电池系统的控制单元执行并且包括以下连续的步骤：
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检测所述电池的弛豫阶段的开始的第一时刻，
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连续地测量在弛豫时的所述电池的端子处的电压信号，
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基于在弛豫时的第二时刻测得的所述电压信号估算开路电压(OCV)，其特征在于，所...

【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：