用于确定能量存储设备的电阻变化的方法和装置及汽车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于确定能量存储设备的电阻变化的方法和装置以及一种汽车。
【背景技术】
[0002]特别是在至少部分地电驱动的汽车以及电动汽车和混合动力汽车中，设置有能量存储设备，其存储行驶操作所需的电能并且提供用于行驶操作。这种能量存储设备的(内)电阻是特别是用于确定允许的功率输出的重要的特征值。经由电阻变化，也可以推断出能量存储设备的老化，由此例如可以调整工作方式。此外，能量存储设备的初始电压的动态性能的建模也需要该电阻。
[0003]DE 102 57 588 B3描述了一种用于预测电池、特别是汽车电池的电压的方法。所描述的方法使得能够在实际由于负荷而出现电压突降之前预测电压突降。为此，还使用动态内电阻，并且首先确定经过滤波的电池电压和经过滤波的电池电流。根据该经过滤波的电池电流和预先给定的负载电流之间的差电流，确定动态内电阻上的欧姆电压降。根据经过滤波的电池电压，扣除该欧姆电压降和经过滤波的极化电压，来计算预测的电池电压。然而，该文献没有描述确定动态内电阻的具体方式和方法。
[0004]WO 2006/057468 Al公开了一种用于估计描述电池的当前工作状况的值的方法。该方法包括估计电池中的充电状态，其中，充电状态包括在内部状态参量中。该方法还包括估计电池中的健康状态，其中，健康状态由内部参数所包括。在该文献中，描述了卡尔曼滤波器，其中，电池单元的电阻作为状态参量或者参数包含在卡尔曼滤波器中。
[0005]这种基于卡尔曼滤波器的估计的缺点是，由于所使用的能量存储设备的模型而产生的不准确可能导致能量存储设备的内电阻的错误的确定。例如，确定充电状态(SOC-State of Charge)、温度和/或电流时的不准确可能导致确定电阻时的不准确。由于该原因，在临界工作状态下，例如在0°C以下的温度下、在O %至10 %和90 %至100 %之间的充电状态下以及在电流流动小、例如电流流动小于1A的情况下不确定电阻。
[0006]DE 10 2011 017 113 Al公开了在例如由电机驱动的汽车工作期间确定蓄电池的老化状态。其中也使用卡尔曼滤波器、即三重扩展的卡尔曼滤波器。在该方法中，利用第一卡尔曼滤波器计算充电状态以及由电流产生的快和慢的过电压，并且利用第二卡尔曼滤波器计算内电阻，并且利用第三卡尔曼滤波器计算电池容量。
[0007]DE 10 2012 010 487 Al公开了一种使用特征曲线族评价电池的老化状态的方法。
【发明内容】
[0008]要解决的技术问题是，提供一种用于确定能量存储设备的电阻变化的方法和装置，由此还提供一种用于确定能量存储设备的电阻的方法和装置，其能够实现特别是独立于模型的不准确的电阻变化或电阻的准确并且可靠的确定。此外，要解决的技术问题是提供一种相应的汽车。
[0009]提出了一种用于确定能量存储设备的电阻变化的方法。能量存储设备特别地可以是电池单元或者牵引用电池，其又可以包括多个电池单元。此外，能量存储设备特别地可以是汽车中的能量存储设备。在此，能量存储设备可以为汽车的行驶操作存储并提供能量。
[0010]该用于确定电阻变化的方法可以是用于确定能量存储设备的电阻的方法的一部分。在此，能量存储设备的电阻可以根据初始电阻与电阻变化、例如作为初始电阻与电阻变化的和来确定。在此，初始电阻可以是预先已知或者预先确定的。特别地，可以在能量存储设备第一次投入使用之前，例如通过合适的确定方法来确定初始电阻。还可以在每一个行驶周期开始时确定初始电阻。例如，可以在行驶周期结束时，作为在该行驶周期开始时确定的初始电阻与电阻变化的和来确定当前电阻，其中，然后存储该当前电阻，并且可以在下一行驶周期开始时用作初始电阻。
[0011]在所提出的方法中，采集能量存储设备的测量电压。测量电压可以是能量存储设备的初始电压。采集在此可以借助相应的采集设备、特别是借助电压传感器来进行。术语“采集”在此不仅包括对测量电压的直接采集，还包括根据其它、特别是直接采集的电参量确定测量电压。
[0012]此外，确定能量存储设备的模型电压。模型电压可以建模能量存储设备的初始电压。模型电压例如可以表示估计的能量存储设备的初始电压。模型电压特别地可以与能量存储设备的优选的、然而不是强制的动态模型有关地被确定。模型例如可以反映能量存储设备的模型电压和至少一个工作参数之间的关系。工作参数尤其可以是能量存储设备的充电状态(SOC)、温度和/或能量存储设备的电流。能量存储设备的电流在此可以是充电电流或放电电流。
[0013]模型可以包括至少一个特征参量，其也可以称为模型参数。特征参量特别地可以是能量存储设备的电阻。由此，模型电压可以特别地与能量存储设备的电阻有关地确定。另一个特征参量例如可以是动态充电性能或者放电性能的时间常数和/或放大系数。
[0014]此外，确定模型电压和测量电压之间的偏差。偏差例如可以作为模型电压和测量电压之间的差来确定。
[0015]此外，可以采集能量存储设备的测量电流。这例如可以借助合适的采集设备、特别是借助电流传感器来进行。测量电流在此可以表示能量存储设备的充电电流或放电电流。在此，例如可以假设，充电电流具有正号，其中，放电电流具有负号。模型电压例如可以与所米集的测量电流有关地确定。
[0016]根据本发明，确定偏差的在时间上的变化，其中，与偏差的在时间上的变化有关地确定能量存储设备的电阻变化。此外，还可以确定测量电流的在时间上的变化，其中，附加地与测量电流的在时间上的变化有关地确定电阻变化。偏差的在时间上的变化可以表示在时间上的变化的定量的值。
[0017]由此，描述了一种方法，其中，不根据模型电压和测量电压之间的偏差、而根据该偏差的在时间上的变化确定电阻变化。这意味着，当模型电压和测量电压之间的偏移(Offset)在时间上是恒定的时，特别地还在动态过程、特别是充电或放电过程期间，该偏移不导致确定出变化的电阻。
[0018]能量存储设备的电阻变化例如可以根据偏差的在时间上的变化来确定，方法是将偏差的在时间上的变化、例如将在时间上的变化的定量的值与恒定或者可变的放大系数相乘。
[0019]该放大系数在此例如可以根据能量存储设备的工作点来选择，其中，对于不同的工作点可以采用不同的放大系数。这些放大系数例如可以通过仿真或者通过基于试验台的确定方法来确定。工作点例如可以根据充电状态和/或温度来给出。然而，放大系数也可以是恒定的。
[0020]附加地，能量存储设备的电阻变化可以根据偏差的在时间上的变化来确定，方法是根据在至少一个先前的时间点确定的电阻变化和与放大系数相乘的偏差的在时间上的变化来确定在当前时间点确定的电阻变化。
[0021]此外，能量存储设备的电阻变化可以根据偏差的在时间上的变化来确定，方法是将电阻变化确定为偏差的在时间上的变化除以测量电流的在时间上的变化的商。特别地，仅当测量电流的在时间上的变化大于零，并且在短于预先确定的(小)持续时间、例如短于100ms、短于50ms或者短于20ms的观察时间间隔中发生了时间上的变化时，才能进行电阻变化的这种确定。优选观察时间间隔的持续时间取10ms。
[0022]在所提出的方法中，以有利的方式避免了模型电压和测量电压之间的静态偏差影响电阻变化的确定。由此，电阻变化的确定与这些静态偏差无关地进行。这特别地可以在如下假设下进行，即，当没有出现偏差的在时间上的变化时，假设的电阻等于真实的电池内电阻。
[0023]由此，以有利的方式实现特别是与模型电压和测量电压之间的静态偏差无关的、对能量存储设备的电阻或电阻变化的准确并且可靠的确定。
[0024]在另一个实施方式中，仅当偏差的在时间上的变化的量大于预先确定的阈值、例如大于零时，进行电阻变化的确定。当然，也可以选择不同于零的阈值，特别是以便使噪声影响最小化。
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