[發明專利]用于確定電池的實際容量的方法和設備

有效

• 申請號: 201380027639.2
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN104335057A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: A·巴克;R·諾曼
• 申請（專利權）人: 奧迪股份公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 劉丹;吳鵬

技術領域

本發明涉及一種使用電池特征曲線來確定電池的實際容量的方法和設備。

背景技術

在使用電池(可充電電源、二次電池或蓄電池)作為驅動車輛的唯一能源或與內燃機同時使用的能源的機動車(電動車輛、混合動力車輛)中，電池的容量對于在電池不重新充電的情況下機動車所能行駛的續駛里程至關重要。

隨著使用年限和/或充放電周期次數的增加，從例如目前可用的鋰離子蓄電池中所能夠取得的能量——也就是所能夠取得的電流量會減少已經是公知的事實。

對于這種在口語中常被稱作老化、以電池在充放電運行(常規使用)中的特性改變或者隨時間老化為特點的容量損耗，目前的確定并不充分。

已知的用于確定容量損耗的方法要么非常復雜并且/或者難以參數化(例如在阻抗測定方面)，要么就是所使用的老化模型并不全面或充分參數化，這會給計算造成巨大偏差。

簡單的方法通常具有的缺點是：重要的參數(例如在電池的壽命和使用中變化的消耗功率或效率)不能被考慮或不能簡單地確定。

因此，不能在連續或標準運行中以簡單的方式對當前的能量含量、也就是實際可供使用的電流量作出專門推斷。因為電池容量會因為老化特性而降低，而在未對實際的電池容量進行準確更新(或更正)的情況下，對可用性的推斷會出現錯誤或者不準確。

許多已知的用于確定電池當前容量的方法都需要確定電池的荷電狀態(State?of?Charge,SOC)——其基于對電池的開路電壓(Open?Circuit?Voltage,OCV)的測量，以及要求測量在兩個荷電狀態之間所取得的電流量。

因此，例如EP?1?314?992?A2描述了一種設備和方法，其用于為驅動電動車的蓄電池確定容量，其中借助于在空載狀態下的開路電壓來確定蓄電池的第一荷電狀態和蓄電池的第二荷電狀態，由在這兩個荷電狀態之間所流出的放電率量來確定蓄電池的實際容量。

DE?10?2007?037?041?A1公開了一種方法和設備，其利用已存儲的電池模型來識別酸電池的電池狀態。其中以特征曲線的形式記錄了酸電池的開路電壓與可從電池獲得的電荷的關系。確定描述由電池老化和電池的酸層引起的電池容量損耗的第一參數。另外，確定關于特征曲線斜率信息的第二參數。另外，參照第一和第二參數對所存儲的特征曲線進行匹配。

根據該公開文本，通過確定開路電壓-安培小時-特征曲線來確定可由酸電池取得的能量和實際容量。與無酸層的新電池相比，在電池老化時，該特征曲線平行地上移，而當電池帶有酸層時，該特征曲線的斜率變大。該開路電壓-安培小時-特征曲線可以通過在放電前后測量電池開路電壓而得出。然后在使用實際確定的電壓-安培小時-特征曲線的情況下對所存儲的特征曲線進行匹配。

DE?10?2010?006?965?A1描述了一種用于為車輛的電池確定電池特征曲線的至少一個區域的方法，其中由所測得的電池參數確定電池的當前荷電狀態，由所測得的電池參數與在參照所確定的荷電狀態的情況下由標準-電池特征曲線確定的標準值之間的差確定出一偏差值，并通過將該偏差值添加到標準電池特征曲線上來確定新的電池特征曲線的至少一個區域。

根據該公開文本，通過測量電池在不同的荷電狀態下經過較長時間的靜止階段后的空載電壓來確定當前的電池特征曲線。根據在給定荷電狀態下對各個開路電壓的比較或者根據在給定開路電壓下對各個電池特征曲線的比較來確定當前的電池特征曲線(怠速電壓-當前荷電狀態-特征曲線)與“標準-電池”的電池特征曲線的偏差。

JP?2002-243?813?A公開了一種計算單元，該計算單元基于在積分開始時間點和積分結束時間點上的空轉電壓，由蓄電池的關于時間積分的放電率得出蓄電池的荷電狀態的變化，以及空轉電壓與蓄電池荷電狀態之間的校正值。此外該計算單元還在放電率值的積分基礎上計算出蓄電池隨時間下降的容量，放電率值的積分是以放電率和荷電狀態變化為基礎計算出來的。此外，計算單元還在蓄電池的隨時間下降的容量和最初容量的基礎上計算容量下降率。

DE?39?10?904?A1涉及一種用于監測可充電的封閉式電池的荷電狀態的方法，其中在給電池充電后——在至少充電一次后——測量端電壓UKL并將其作為開路電壓U₀儲存，其中在不同的時間點上測量在接線端處的瞬時電壓U_ti，并根據開路電壓U₀與瞬時電壓U_ti之間的偏差來確定放電狀態。