用于确定在蓄能器中是否储存有确定最低能量的方法以及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定在蓄能器(12)中是否储存有确定的最低能量(M)的方法，该最低能量(M)与蓄能器(12)的小于或等于确定的荷电状态限值(G)的荷电状态(SOC0)相对应，为蓄能器(12)分配负载特性曲线(16、18)，负载特性曲线具有特征性区域(B、B

【技术实现步骤摘要】
用于确定在蓄能器中是否储存有确定最低能量的方法以及控制装置


[0001]本专利技术涉及一种用于确定在蓄能器中是否储存有确定的最低能量的方法。此外，本专利技术也涉及一种用于机动车的控制装置。

技术介绍

[0002]在功能安全性方面，尤其是对12伏和48伏电池、但是也对高压电池提出的要求越来越高。尤其是，为了提供充分的裕量以保证所有FuSi(Funktionale Sicherheit、功能安全性)相关的功能，此时还可用的能量尤其重要。此时，尤其应保证，在这种蓄能器中还有确定的最低能量可供使用。为了保证这种情况，需要可以尽可能可靠地确定，当前在蓄能器中储存有多少能量。为了确定电池的荷电状态，常常使用特性曲线族，尤其是如下的特性曲线族，即，该特性曲线族定义在电池的稳态电压和电池的当前荷电状态之间的关系。如果测得电池的稳态电压，则可以借助于这种特性曲线族确定对应的荷电状态。但其前提是，这种特性曲线至少近似实现明确的关联性/对应关系。但在铅电池和几种锂离子电池、例如磷酸铁锂电池的情况下，这种符合FuSi的荷电状态确定很困难，这是因为恰好在以铅为基础的和以磷酸铁锂为基础的电芯化学方案中，不能从稳态电压中推出清晰的荷电状态。换句话说，该特性曲线在很大的荷电状态范围上的变化过程相对平缓。由此，对于多种荷电状态来说，稳态电压几乎不变。相应地，通过测量稳态电压不能明确地推出准确的荷电状态范围。由此不利地，在铅电池和锂离子电池或磷酸铁锂电池中，仅仅能通过大的耗费或甚至以不符合ASIL(Automotive Safety Integrity Level、汽车安全完整性等级)的方式确定荷电状态以及进而确定在蓄能器中的剩余能量。由此，难以甚至不可能与FuSi相关地使用这些参数。因此，通常或者单纯地过大地设计电池，或者使用第二电池作为冗余。这两种方案都带来很高成本。备选地，为了实现ASIL等级的分解，功利性地解决问题。这仅仅转移了问题，在系统中引入了更高的复杂性，并且此外又提高了成本。
[0003]DE 10 2019 135 291 A1阐述了一种用于估计在具有串联的电芯或电芯组的电池包中的剩余能量的方法。该方法包括测量电池参数，该电池参数包括电池电压、电池电流和电池温度。控制装置在使用参数的情况下实时地估计静态的荷电状态差和与电流相关的荷电状态值，这包括作为在电池包的平均荷电状态与最弱的或最低的能量电芯组的荷电状态之间的差计算静态的荷电状态值。与电流相关的荷电状态值是以百分比形式的每单位电流的荷电状态值。静态的荷电状态值和与电流相关的荷电状态值通过多参数状态估计模块进行滤波。在使用被滤波的状态值的情况下，控制装置进行控制动作，该控制动作对估计出的剩余能量做出响应。在此，尤其是对于电池化学方案、例如确定的锂离子电池，也使用实现更明确的关联性的、用于空载电压
‑
荷电状态
‑
关系的特性曲线。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是，提供一种方法以及一种控制装置，该方法和控制装置实现，尽管
蓄能器具有在荷电状态的很大范围上相对平缓地变化的稳态电压特性曲线，也以尽可能高的可靠性确定，在蓄能器中是否储存有确定的最低能量。
[0005]该目的通过分别具有根据相应的独立权利要求所述的特征的方法和控制装置实现。从属权利要求、说明书以及附图的主题是本专利技术的有利的设计方案。
[0006]在根据本专利技术的用于确定在蓄能器中是否储存有确定的最低能量的方法中，首先如此提供蓄能器，使得确定的最低能量与小于或等于确定的荷电状态限值的蓄能器荷电状态相对应。此外，为蓄能器分配至少一个负载特性曲线，该负载特性曲线为在负载下可在蓄能器处量取的电压的多个不同的电压值分配荷电状态的对应的荷电状态值，其中，该至少一个负载特性曲线具有特征性区域，该特征性区域将负载特性曲线分成具有第一变化过程特征的第一线区段和具有第二变化过程特征的第二线区段，其中，第一线区段被分配给第一荷电状态范围，并且第二线区段被分配给第二荷电状态范围，并且其中，特征性区域被分配给确定的荷电状态限值。此外，时间上相继地确定蓄能器在负载下的多个电压值，并且根据所述多个电压值的变化过程确定，与时间上最后确定的电压值对应的当前蓄能器荷电状态是否高于确定的荷电状态限值，并且如果当前荷电状态高于确定的荷电状态限值，则确定了，当前在蓄能器中储存有确定的最低能量。
[0007]在此，本专利技术基于的认识是，存在这样的电芯化学方案或者说电池化学方案，例如钠离子电芯，该钠离子电芯在其在负载下的电压特性曲线方面表现出非常令人感兴趣的特点：例如，如果在恒定的电流下使这种电池从高荷电状态的范围开始放电，则电池的电压直至确定的荷电状态限值几乎保持恒定，在钠离子电芯中，该荷电状态限值通常为约40％SOC(State of Charge、荷电状态)。在该荷电状态限值以下，电压显著下降。由此，例如刚好可以将这种下降用于通过简单的符合FuSi的电流电压测量可靠地识别出达到约40％SOC，或者概言之达到确定的荷电状态限值。可以说，该负载特性曲线的荷电状态限值或对应的特征性区域将特性曲线分成具有不同变化过程特征的两个线区段，即，第一变化过程特征和第二变化过程特征。因此，可简单地通过变化过程特征的区别识别该特征性区域，从而有利地以非常高的安全性确定，目前是处在第一荷电状态范围内还是处在第二荷电状态范围内。此外，本专利技术基于的认识是，为了确定在蓄能器中是否还包含期望的最低能量，没必要准确地确定当前荷电状态。即，为此只需要确定当前的荷电状态是高于还是低于确定的荷电状态限值，这可根据特征性的特征曲线简单地确定。因此，此时甚至不必能够准确地确定当前的荷电状态值自身。由此，接下来可行的是，将电池保持在高于40％SOC，或以如下方式运行电池，使得电池的荷电状态始终高于该荷电状态限值。由此，剩余的可以用作FuSi裕量，也就是说在蓄能器中储存的、与40％对应的剩余能量。尤其是通过如此设计蓄能器，使得用作该FuSi裕量的最低能量与低于所述荷电状态限值的荷电状态相对应。因此，如果始终保持蓄能器的荷电状态高于荷电状态限值，则由此同时也保证，在蓄能器中始终包含所要求的最低能量。可简单地通过合适地选择蓄能器的容量提供这种设计。又可简单地例如通过设置更多或更少的电池电芯来合适地设计。此外，由此可简单地确定，在最坏的情况下还有多少能量可供用作FuSi裕量。
[0008]原则上，这种方法也可用于作为蓄能器的锂离子电池，这是因为锂离子电池也部分地具有特征性的特性曲线区域。但尤其有利的是，作为蓄能器使用钠离子电池。因此，负载特性曲线相应地表示钠离子电池的负载特性曲线。该负载特性曲线典型地具有可非常容
易识别的、特征性的区域，可以说以线的拐点形式的区域。由此，恰好对于钠离子电池来说，可以非常简单且可靠地确定，当前荷电状态是高于还是低于预确定的荷电状态限值，并且相应地也确定，在蓄能器中是否还包含期望的最低能量。
[0009]蓄能器可以是高压电池、中压电池或低压电池，即，例如具有大于60伏的电池电压的电池，或者在中压电池的情况下具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定在蓄能器(12)中是否储存有确定的最低能量(M)的方法，其特征在于，设有如下步骤：
‑
提供蓄能器(12)，使得所述确定的最低能量(M)与蓄能器(12)的小于或等于确定的荷电状态限值(G)的荷电状态(SOC0)相对应；
‑
其中，为蓄能器(12)分配至少一个负载特性曲线(16、18)，所述负载特性曲线为在负载下能在蓄能器(12)处量取的电压(U)的多个不同电压值分配荷电状态(SOC)的对应荷电状态值，其中，所述至少一个负载特性曲线(16、18)具有特征性区域(B、B
’
)，所述特征性区域将负载特性曲线(16、18)分成具有第一变化过程特征的第一线区段(16a、18a)和具有第二变化过程特征的第二线区段(16b、18b)，其中，第一线区段(16a、18a)被分配给第一荷电状态范围(ΔSOC1)，而第二线区段(16b、18b)被分配给第二荷电状态范围(ΔSOC2)，其中，特征性区域(B、B
’
)被分配给确定的荷电状态限值(G)；
‑
时间上相继地确定蓄能器(12)在负载下的多个电压值(U)；以及
‑
根据多个电压值(U)的变化过程确定，与时间上最后确定的电压值(U)对应的当前荷电状态是否高于所述确定的荷电状态限值(G)，如果当前荷电状态高于所述确定的荷电状态限值(G)，则确定，当前在蓄能器(12)中储存有确定的最低能量(M)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果当前荷电状态不高于所述确定的荷电状态限值(G)，则确定，至少不保证在蓄能器(12)中当前储存有确定的最低能量(M)，并且尤其是触发功能。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所确定的电压值(U)的变化过程并且根据所述变化过程与第一变化过程特征和/或第二变化过程特征的比较，确定当前荷电状态是否高于所述确定的荷电状态限值(G)。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检查，所确定的电压值(U)在时间上的变化过程中是否根据第三变化过程特征变化，其中，如果电压值(U)在时间上的变化过程中根据与负载特性曲线(16、18)的第二变化过程特征对应的第三变化过程特征变化，则确定，当前荷电状态高于所述确定的荷电状态限值(G)，尤其是其中，当电压值(U)在预确定的限值之内不变和/或电压值的时间上的变化过程的变化小于预确定的限值时，电压值(U)根据第三变化过程特征变化。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，如果确定了电压值(U)不是根据第...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：