用于确定二次电池的健康状态的方法和电池管理系统技术方案

为了简单地确定二次电池(1)的健康状态(SoH)，设置有观测器(10)，该观测器进行针对健康状态

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定二次电池的健康状态的方法和电池管理系统
本专利技术涉及一种用于确定二次电池的健康状态的方法，其中，利用观测器进行针对健康状态的第一估算，以及一种电池管理系统，该电池管理系统确定健康状态并且用于控制二次电池的运行。
技术介绍
对于二次电池(可重复充电的电池)的使用，荷电状态(SoC)和健康状态(SoH)是重要参数。荷电状态说明：电池相对于最大电量充电或放电到哪种程度。健康状态允许得到关于电池的当前状态或品质的结论，例如关于相对于额定状态的当前状态或品质的结论，并且能够推断出工作能力或剩下的剩余使用寿命。但对于SoH不存在定义的特征参量。通常作为针对SoH的特征参量考虑电池的内电阻或容量，亦或两者，经常也相对于一个或多个特征参量的给定的额定值而言。在电池管理系统(BMS)中使用两个参量，以便控制电池的运行。经由荷电状态可以例如决定：可以何时或如何给电池充电。经由健康状态，必要时也根据荷电状态，可以选择特定的运行策略，用于延长电池的使用寿命，以及用于优化运行本身。典型的示例是电动车辆或混合动力车辆的电的动力传动系的BMS，该BMS监测并控制驱动电池的运行。SoC和/或SoH通常无法直接测量，或只能非常困难地直接测量。这尤其是适用于在正常使用中的电池。因此，这些参量在BMS中经常由电池的测得的参量估算、例如借助于调节技术的观测器来估算。在电池上通常通过测量技术检测可测量的参量、如负载电流、输出电压、温度、充电/放电循环等。观测器然后由此确定SoC和/或SoH的当前值。由于健康状态改变得没有荷电状态那么快，因此也可以规定，比SoH更频繁地更新SoC。WO2014/114564A1例如描述了一种调节技术的用于估算二次电池的荷电状态和健康状态的观测器。在此，描述了：如何能够训练形式为线性模型网络的模型结构，以便估算荷电状态。在此，也可以在荷电状态的估算中考虑当前的健康状态，并且观测器可以被补充，以便也用于估算健康状态。除此以外，已知的是将老化预测模型用于二次电池，以便估算剩余使用寿命。对此的一种示例在US9,217,779B2中找到。利用老化预测模型原则上根据特定的将来的负载估算电池的健康状态的将来的发展。对此，对于不同的电池类型、例如对于锂离子电池(Li-Ion)使用不同的老化预测模型。老化预测模型具有特定的模型结构和模型参数，所述模型参数的值在参数化时必须被确定，以便尽可能好地描述二次电池的行为。但这种老化预测模型针对特定的二次电池的参数化需要高的测量耗费，用来识别二次电池的退化(老化)与各种不同的影响参量、如充电/放电循环的数量、使用时间、温度、容量率(针对放电速度的量度)、荷电状态(或倒数值，所谓的放电度)等的相关性，并且能够利用模型来呈现。对于老化预测模型的参数化，将需要大量测量数据，以便能够估算或确定模型的参数。此外，也可能还面临使参数化变困难的效应，如快到二次电池的最终使用寿命时较快速的退化或在由于循环负载引起的退化和按日历的老化(由于使用时间)之间的区分。对于所有不同的二次电池或二次电池的电池单体而言单纯通过测量和分析测量数据确定老化预测模型是耗费巨大的。因此，经常也应用所谓的加速的老化测试。但这种加速的老化测试的结果有时不能或不能直接转用于在二次电池的真实运行中明显更慢的老化，并且因此只能有条件地应用。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是给出一种方法，利用该方法能够更简单地确定二次电池的健康状态。所述任务根据本专利技术通过如下方式解决，即，使用老化预测模型用于确定针对健康状态的第二估算，利用针对健康状态的第一估算对老化预测模型进行参数化和/或将针对健康状态的第一估算与针对健康状态的第二估算关联，并且要么将健康状态的第一估算要么将健康状态的第二估算要么将健康状态的第一估算和第二估算的关联用作二次电池的健康状态。以这种方式一方面可以在电池的持续运行中由利用观测器估算的健康状态对针对二次电池的老化预测模型进行参数化。由此，不再需要事先利用测量数据耗费地对老化预测模型进行参数化。相反地，在持续运行中适配老化预测模型。另一方面，两个当前的针对健康状态的第一估算和第二估算也可以相关联，以便获得带有更高品质的健康状态的估算。在此，所述关联可以事先确定或预定和/或可以与相应的应用相适配，以便应用理想的关联。为了参数化，优选在二次电池的运行的特定的时间段上由二次电池的所检测的参量确定老化因数，并且由所确定的老化因数和在所述时间段中针对健康状态的第一估算确定老化预测模型的参数，利用所述参数对老化预测模型进行参数化。老化因数为此有利地由二次电池的现有的测量参量和/或由此导出的参量确定。完全特别有利地，使用多个二次电池的针对健康状态的第一估算和可选的老化因数，用于对老化预测模型进行参数化。以这种方式，参数化能够以更多数据为支撑，这改进了参数化的品质。同样地，在此不同的二次电池的不同运行状态也可以改进参数化的品质。二次电池的健康状态能够简单地作为健康状态的第一估算和健康状态的第二估算加权的总和确定，其中，权重可以是预定的或可以被适配。由于在参数化时通常也确定不确定性或置信区间，因此有利地也可以根据第一估算和第二估算的不确定性或置信区间进行加权。同样地，在关联时也可以考虑二次电池的运行特性。这提供了用于关联健康状态的两个存在的估算的多种可行方案。由此，健康状态的确定也可以简单地与相应的应用优化地相适配。附图说明下面参考示出本专利技术的示例性地、示意性地且非限制性地有利的设计方案的图1至4详细阐释本专利技术。附图中：图1示出由电池管理系统控制的用于给电负载供电的二次电池，图2示出根据本专利技术的电池管理系统，图3示出带有老化预测模型的外部的参数化的实施方案，图4示出带有基于不同的二次电池的数据对老化预测模型进行的外部的参数化的实施方案。具体实施方式图1示出二次电池1，该二次电池与电负载2连接。电负载2例如是电动车辆或混合动力车辆的电驱动装置。二次电池1由电池控制单元(该电池控制单元通常被称为电池管理系统3)控制和监测。电池管理系统3控制用以优化二次电池1的工作能力和使用寿命的措施。电池管理系统3的典型的功能是保护二次电池1的各个电池单体、使电池单体平衡、充放电控制、确定荷电状态SoC、确定健康状态SoH以及还有存储运行数据，所述运行数据的形式是时间曲线。除此以外，电池管理系统3也可以设有数据通讯接口，用以能够与其他控制单元、例如混合动力传动系控制单元或车辆控制单元交换数据和信息，以及用以能够按需要读取或传输关于二次电池1的数据(例如为了进行维护)。电池管理系统3为此获得二次电池1的测量参量(所述测量参量表征二次电池1的运行)，通常获得负载电流I和输出电压U以及温度T。为此，也能够设置有电流传感器4、电压传感器5或温度传感器6。当然，也能够还测量二次电池1的其他的和/或另外的可测量的参量并且在电池管理系统3中处理所述其他的和/或另外的可测量的参量。借助图2详细描述电池管理系统3(硬件和/或软件)的用于能够以简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定二次电池(1)的健康状态(SoH)的方法，其中，利用观测器(10)进行针对所述健康状态

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180831 AT A50744/20181.用于确定二次电池(1)的健康状态(SoH)的方法，其中，利用观测器(10)进行针对所述健康状态的第一估算，其特征在于，使用老化预测模型(11)用于确定针对所述健康状态(SoHp)的第二估算，依据针对所述健康状态的第一估算对所述老化预测模型(11)进行参数化和/或将针对所述健康状态的第一估算与针对所述健康状态(SoHp)的第二估算关联，并且要么将所述健康状态的第一估算要么将所述健康状态(SoHp)的第二估算要么将所述健康状态的第一估算和第二估算的关联用作所述二次电池(1)的健康状态(SoH)。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述二次电池(1)的运行的特定的时间段上由所述二次电池(1)的所检测的参量确定老化因数(A)，并且由所确定的老化因数(A)和在所述时间段中针对所述健康状态的第一估算确定所述老化预测模型(11)的参数(P)，利用所述参数对所述老化预测模型(11)进行参数化。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用多个二次电池(1)的针对所述健康状态的第一估算和可选的老化因数(A)，用于对所述老化预测模型(11)进行参数化。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述健康状态(SoH)作为针对所述健康状态的第一估算和针对所述健康状态(SoHp)的第二估算加权的总和确定。


5.根据权利要求4所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·哈默特纳，S·亚库贝克，M·多尔，
申请(专利权)人：AVL李斯特有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT