提供用于蓄电池单元的保养和维修的信息的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于提供用于蓄电池单元的保养和维修的信息的方法，其中，获取并且量化蓄电池单元的使用数据并且其中，形成多个直方图(H、AG、GE、2、12、22)，多个直方图具有每个被量化的使用数据的特定的数值(8)的出现的频率(6)或者从中推导出的数值，其特征在于，形成至少一个当前的和至少一个聚合的直方图(H、AG)并将其存储在非易失性的存储器中。此外，本发明提供一种数据结构(24)、一种计算机程序和一种蓄电池管理系统，其都被设置用于执行上述方法，本发明还提供一种蓄电池和一种机动车，该机动车的驱动系统和这种蓄电池相连接。
【专利说明】提供用于蓄电池单元的保养和维修的信息的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于提供用于蓄电池单元的保养和维修的信息的方法和装置，其中，获取并且量化蓄电池单元的使用数据，并且其中，形成多个直方图，其具有每个被量化的使用数据的特定的数值的出现的频率或者从中推导出的数值。此外，本发明还提出了一种具有这种信息的数据结构，以及一种计算机程序和一种蓄电池管理系统，两者尤其被设置用于执行该方法。此外本发明还提出了一种蓄电池和具有这种蓄电池的机动车。
【背景技术】
[0002]目前在车辆领域越来越多地使用电子的控制装置，例如发动机控制装置和用于ABS或气囊的控制装置。对于电驱动车辆目前的研究重点是开发具有从属的多个蓄电池管理系统，即多个控制装置的高性能的蓄电池组，该蓄电池管理系统装备有用于监控蓄电池功能性的软件。此外，多个蓄电池管理系统保证所使用的多个蓄电池单池和多个蓄电池组的安全和可靠的功能。该多个蓄电池管理系统监控和控制单个单池和/或整个蓄电池组的电流、电压、温度、绝缘电阻和其它的量。利用该些量能够实现管理功能，该管理功能提高了蓄电池管理系统的使用寿命、可靠性和安全性。
[0003]文献DE 10 2010 031 337 Al介绍了一种方法。为确定多个蓄电池单池的预测的使用寿命，对于多个运行周期确定多个物理的量和/或在蓄电池单元中发生的过程的执行的次数并且保存物理量的确定的数值的出现的频率和/或至少一个确定的过程的执行的次数。由此能够提前地识别、防止单池损坏并且在蓄电池单池的预测的使用寿命方面获取准确的认知。
【发明内容】
[0004]在根据本发明的用于提供用于蓄电池单元的维修和服务的信息的方法中规定，形成至少一个当前的和至少一个聚合的直方图并将其储存到非易失性的存储器中。
[0005]有利地引入关于蓄电池的使用的历史，其不仅能够在质保要求
(Gewahrungsleistungsanspruch )的范围内被读出，还能够用于分析蓄电池的使用情况，例如用于确定蓄电池单元的预测的使用寿命或健康状态(SOH)。在此形成直方图，其中，该直方图具有能够分配给每个被量化的使用数据的每个被量化的使用日期的获取的次数或者从中推导出的数值。
[0006]使用推导出的数值能够表示例如相对频率、系统移位或使用数据的获取的加权，该加权适用于放大所获取的使用数据的说服力和比较力。
[0007]优选能够自由地确定，应当形成多少个当前的直方图和多少个聚合的直方图。另外优选地能够确定直方图具有哪种聚合的等级，也就是说多少直方图或运行周期组合成一个聚合的直方图。
[0008]过量化所获取的使用数据表示，网格点(StUtzstelle)被确定，该网格点分别表示多个区间的界线，并且所获取的使用数据被分配给该些区间。该些区间在此能够是不同大小的或者被定期地确定。例如能够确定在_40°C和+80°C之间的温度范围并且将其划分成10°C、5°C、2°C或1°C的区间，其中，在划分区间时一方面考虑到存储器需求并且另一方面考虑到这样地被量化的所获取的使用数据的说服力。
[0009]在运行周期期间，优选在非易失性的存储器中更新直方图。在运行周期之后将该直方图写入控制器的非易失性的存储器中。这种非易失性的存储器例如是所谓的EEPROM(电可擦只读存储器)，即非易失性的电子功能块，其被存储的信息能够被电擦除。在保修期索赔的范围内，能够从控制器的非易失性的存储器中读取直方图并用于分析蓄电池的使用情况。
[0010]在上文中论述的方法的有利的改进和优化通过在下文中举出的措施是可能的。
[0011]当前的直方图能够仅仅涉及上一个运行周期或一般是上几个运行周期的确定的数目，例如倒数第2个、第3个、第4个或第5个运行周期。但优选规定根据每个运行周期形成和储存直方图。因此，当前的直方图包括例如上一个运行周期的每个被量化的使用数据的特定的值的出现的频率，也就是从运行周期的开始到运动周期的结束，其中，触发运行周期开始和结束的事件能够是例如充电脉冲、从“运行” (Drive)到“充电” (Charge)的蓄电池的状态变化，信号“充电有效”(Laden aktiv)的分析或也能够是端子15、即点火正极上的状态变化的分析。触发运行周期开始和结束的事件同样能够是通过所谓的蓄电池平衡的探测来定义。例如能够定义运行周期，使得其包括随后的充电过程或者不包括该充电过程。
[0012]聚合的直方图优选具有2至10个运行周期的聚合等级。尤其优选的是4至5个运行周期的聚合等级。能够设置所聚合的直方图包括最后一个运行周期的值。但优选地设置为聚合的直方图包括未被当前的直方图包括的运行周期。
[0013]最后几个运行周期的直方图被详细地储存下来，而位于更之前的运行周期被聚合地保存。因此在紧邻的过去的关于蓄电池的使用的信息详细地存在。更之前的运行周期被组合在一起地存在。因此与仅仅存储一个直方图的方法相比，在蓄电池失效或在保修期索赔时提供额外的分析可能性。
[0014]根据一个优选的实施方式形成总直方图。该总直方图能够作为关于过去所有运行周期的聚合的直方图形成。优选地设置为，该总直方图由没有被聚合的直方图和当前的直方图包括的运行周期构成。
[0015]该总直方图尤其适用于确定蓄电池单元的使用寿命以及健康和老化状态。在总直方图中，能够通过使用对于运行周期的计数器推导出每个运行周期中的平均使用情况。由此，其提供在至今的使用寿命期间的蓄电池的使用的总的概况。
[0016]蓄电池单元使用数据的获取率优选具有处于6/s和6/h之间的确定值，优选地处于Ι/s和Ι/min之间，尤其优选地处于6/min和Ι/min之间。在确定的时间间隔之后例如在直方图中标记出单池的当前的温度和当前的电压。对于例如温度和SOC的测量值能够另外优选地为在Ι/min和6/h之间的采样率。对于电压优选地将一个过滤的数值保存，例如在一个确定的时间间隔上的平均值，其中优选的时间间隔同样为大约I分钟。蓄电池单元的每个使用数据的获取率优选地处于一个支持车载诊断系统(OBD)的范围。
[0017]蓄电池的使用数据包括例如温度、充电状态、释放的电流或、提供的电压。同样还包括从中推导的数值，例如在时间上求积分的的量、彼此相乘或以其他方式聚合得到的量，例如在合适的可量化的多个单元中的蓄电池的所谓的健康状态(SOH)。此外，在使用数据中能够包括最小状态与最大状态，例如充电状态之间的差值，相对蓄电池功率或充电和放点循环的执行的次数。
[0018]根据一个优选的实施方式，直方图被存储在批量数据结构(Stapeldatenstruktur)中。该批量数据结构包括例如在表层的当前的直方图、更深的聚合的直方图和在数据结构底层的总直方图。如果为数据结构填充新的数值，则它优选为从上到下地实现。所存储的直方图的翻新，也就是更新，和/或更深的层的聚合能够例如通过机器导向的编程实现，使得其更快并且更小的计算强度地完成。
[0019]此外根据本发明所述提出一种具有关于蓄电池的使用条件的信息的数据结构，其中，在实施上述方法时编制该数据结构。该数据结构例如由用于实现保养和维修目的的计算机装置读取。该数据结构包括例如第一识别码num_aggHist0，其指出存储多少聚合的直方图。该数据结构包括例如第二识别码grad_aggHisto,其指出该直方图应包括哪种聚合的等级。该数据结构包括例如另一个识别码num_vo 11 stHi sto,其能够给出上一个运行周期的全部直方图的数目。
[0020]根据本发明所述还提出一种计算机程序，，当该计算机程序在可编程的计算机设备上执行时，根据该计算机程序实施上述多种方法中的任一种。计算机程序能够涉及例如用于实施用于提供用于蓄电池单元的保养和维修的信息的装置的模块和/或用于实施车辆的蓄电池管理系统的模块。计算机程序能够被保存在机器可读的存储介质上，例如保存在一个永久的或可复写的存储介质上或计算机设备的配件内，例如在诸如CD-ROM、DVD、USB条或存储卡的便携式存储器上。补充地或替代地能够在计算机设备上，例如服务器或云-服务器上提供计算机程序用于例如通过数据网络，例如互联网或通信连接，例如电话线或无线连接进行下载。
[0021 ] 按照本发明此外还提出一种蓄电池管理系统(BMS)，其具有用于获取蓄电池单元的使用数据的单元、用于量化所获取的使用数据的单元和设置用于形成至少一个当前的直方图和至少一个聚合的直方图的单元，其中，该直方图具有每个被量化的使用数据的特定的数值出现的频率或者从中推导出的数值。
[0022]此外，根据本发明所述还提供一种蓄电池，尤其是锂离子蓄电池或镍金属氢化物蓄电池，该蓄电池具有蓄电池管理系统并且与机动车的驱动系统是可连接的，其中，如之前所述地构造和/或设置的蓄电池管理系统执行按照本发明的方法。在本说明书中根据通常的语言习惯用概念“蓄电池”和“蓄电池单元”代替蓄能池或蓄能池单元。该方法能够既用在锂离子蓄电池又用在镍金属氢化物蓄电池上。优选地，该方法应用于一个或多个蓄电池的多个和尤其全部的单池上，该些单池基本上同时地运行。
[0023]该蓄电池优选包括一个或多个蓄电池单元，该些蓄电池单元能够包括蓄电池单池、蓄电池模块、模块支路或蓄电池组。在此优选地，多个蓄电池单池在空间上被合并在一起并且在线路技术上是彼此相连接的，例如被串联地或并联地连接成多个模块、多个支路以及一个蓄电池组。
[0024]按照本发明此外还提供一种具有这种蓄电池的机动车，其中，该蓄电池与机动车的驱动系统相连接。优选地，该方法应用于电驱动的车辆，在该些车辆中多个蓄电池单池连接在一起用以提供必要的驱动电压。
[0025]所述方法扩展了使用直方图的存储，使得详细地存储最近多个运行周期中的蓄电池的使用情况，组合更之前的运行周期中的蓄电池的使用情况，即聚合的存储并且借助于对使用寿命有决定性意义的直方图存储蓄电池的整个使用情况。
[0026]有利地能够实现减小的存储器需求，因为不是对于每个运行周期都存储各自的直方图，而是根据直方图的时效存储多个直方图的组合的版本。尽管较高的蓄电池的使用寿命和控制装置的存储器限制，通过聚合对于每个运行周期的分开的直方图的存储是可能的。通过完全存储最后多个运行周期的直方图，存在获取关于蓄电池的最近的使用情况的非常准确的信息的可能性，这尤其在保修期的情况下是有意义的。通过合适的数据结构提供了对不同的使用直方图的有效的访问。通过待获取的测量值的数目能够被任意扩展，该数据结构能够实现好的可扩展性。能够使用高维度的直方图，其例如提供在充电状态、温度和电流的特定的组合的情况下该蓄电池被使用多久。此外，在不同的独立的直方图上面能够并行地应用该方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]根据附图和后续的说明进一步解释本发明的实施例。
[0028]图1示出了一维的直方图的示例；
[0029]图2示出了二维的直方图的示例；
[0030]图3示出了一维的直方图的聚合的图示；
[0031]图4示出了依据第一实施方式的根据本发明所述的数据结构；以及
[0032]图5示出了依据第二实施方式的根据本发明所述的数据结构。
【具体实施方式】
[0033]图1示出了一维的直方图2，在其中示出特定的测量值的出现的频率值6，其表示在直方图2的纵坐标上。该直方图2能够在机动车的一个或几个运行周期内编制并示范性地示出蓄电池单元的所获取的温度值8。
[0034]在所示的示例中，总区间4被划分为十个单个的区间4-1、4_2……4_10，该总区间在此示范性地包括从-20°C到+70°C的温度值8，，其中，每个区间4-1、4-2……4_10在此示范性地具有10°C的区间宽度。在曲线图下方给定的温度值8能够例如是通过区间界限给出的数值的中间值，或者是左界限或右界限的数值。
[0035]该直方图2在此示范性地包括I次测量到在0°C的条件下使用、10次测量到在10C的条件下使用、25次测量到在20°C的条件下使用、10次测量到在30°C的条件下使用以及2次测量到在40°C条件下使用。根据本发明的直方图2在合适的计算机单元中也能够作为二维的 10-数组(O,-200C ；0,-1O0C ；1,0°C ；10,10°C ；25,10°C ；6,30°C ；2,40°C ；0,50°C ；
0,60。。；0,70°C )存在。
[0036]图2示出了在更新步骤14之前和之后的二维的直方图12，该更新步骤在此示范性地通过箭头表示。该直方图12例如包括关于在特定的温度和电压条件下车辆蓄电池的使用情况的信息。例如由该直方图12在更新步骤14后可见，8次测量到在20°C和3.5V电压的情况下运行蓄电池，或者从不在10°C和3.3V电压的情况下运行该蓄电池。
[0037]在制定该直方图12时，通过确定的获取率确定温度和电压并且相应的频率值16增大I。示例示出具有测量“20°C /3.5V”的升高的频率值的更新步骤14。
[0038]图2中的直方图12在更新步骤14前能够位于计算机内部作为数组，例如作为(5，3.6V, 10° ;7,3.6V,20° ；8,3.6V,30° ;5, 3.6V,40° ;0, 3.6V, 50° ；5,3.5V, 10° ；7,3.5V,20。；8,3.5V,30° ；5,3.5V,40° ；2,3.5V,50° ；5,3.4V, 10° ；7,3.4V,20° ；8,3.4V,30° ；5，3.4V，40。;0，3.4V，50。;0，3.3V，10。；4,3.3V,20 ° ；4,3.3V,30 ° ;3，3.3V，40。；0,
3.3V，50° )或者相应地在其他涉及电压和温度的分类中。
[0039]图3示范性地示出了直方图的聚合的，其中，在此示范性示出三个直方图2-1、2-2、2-3，其参照图1描述。这三个直方图2-1、2-2、2-3，其自身能够已经是聚合的直方图，在聚合的步骤20，在此为相加步骤中，转变为聚合的直方图22。下述聚合能够相应地转变为更多维度的直方图。
[0040]第一直方图2-1 例如作为二维的 10-数组(0，_20° ；0,-10° ;1，0。;10，10。;25，20° ;6，30° ;2，40° ;0，50° ;0，60° ;0，70° )存在，第二直方图 2-2 作为二维的 10-数组(0，-20。；0，-10。；1，0。；5，10。；11，20。；5，30。；1，40。；0，50。；0，60。；0，70。)存在，第三直方图 2-3 作为二维的 10-数组(0，-20° ;0，-10。;1，0。;7，10。;12，20° ；4,30° ;0，40。；0，50。；0，60。；0，70。)存在。
[0041]通过数组的对应位置的相加形成聚合的直方图22，其能够作为二维的10-数组(O, -20° ;0，-10° ;3，0° ;22，10° ;48，20° ;15，30° ;3，40° ;0，50° ;0，60° ;0，70° )存在。
[0042]图4示出了依照本发明的第一实施方式的适当的数据结构24。该数据结构24包括多个用于存储完整的直方图的区域(Felder) 26、多个用于存储聚合的直方图的区域28和一个用于存储总直方图的区域30。例如设置有两个用于存储完整的直方图的区域26a、26b，但也能够根据存储器容量是任意多个。另外例如设置有两个用于存储聚合的直方图的区域28a、28b，但也能够根据存储器容量是任意多个。
[0043]在所示的示例中，第一数据结构24-1含有关于在第二个运行周期后的机动车的蓄电池单元的使用数据的信息并通过关于第三个运行周期的相应的使用数据的信息来更新。两个用于存储完整的直方图的区域26a、26b填充有第一个运行周期的直方图Hl和第二个运行周期的直方图H2。如果采用第三个运行周期的直方图H3，则第一个运行周期的直方图Hl被转换为用于存储聚合的直方图的区域28，如箭头所示。能够设置为第二个运行周期的直方图H2被写入到第一个运行周期的直方图Hl所在的位置，如虚线箭头所示。这一行为对应于所谓的数据批量(Datenstapel)。第三个运行周期的直方图H3能够要么出现在第一个运行周期的直方图Hl在第二个运行周期后所在的位置26上，要么出现在第二个运行周期的直方图H2在第二个运行周期后所在的位置26上。
[0044]因此在第一数据结构24-1中首先完整地存储之前两个运行周期的直方图Hl和H2。产生直方图H3的第三个运行周期后，发生完整存储的直方图的溢出(tiberlauf)，使得直方图H2和H3被完整地存储下来并且直方图Hl被添加到第一聚合的直方图AG1。该第一聚合的直方图在这一时间点只由Hl构成。在第四个运行周期后再次发生溢出，使得H3和H4被完整地存储，H2被添加到第一聚合的直方图AG1。来自H2的直方图输入内容(Histogrammeintrag)在此被加入到在AGl中的输入内容中。AGl由Hl和H2的总和构成。
[0045]在10个运行周期后示出第二数据结构24-2，其中，添加第11个直方图H11。聚合的直方图的存储位置28a、28b填充有开始8个运行周期的聚合的直方图AG1、AG2并且用于详细的运行周期的存储空间26a、26b填充有对于第9和第10个运行周期的直方图H9、HlO0如果现在针对第11个运行周期的直方图11被存储到数据结构24-2中，则聚合的直方图AG2被推移至总直方图的存储空间30内，该聚合的直方图包括前4个运行周期的直方图。聚合的直方图AG1，其包括运行周期5-8的直方图H5-H8，能够例如被引入更深处的存储空间28b，以便在更高位置的存储空间28a中为第9个运行周期的尚且详细的直方图H9创造空间或者将该直方图H9存储在较深的位置28b。对详细地存在的存储空间26b、26a的占据(Nachbesetzung)能够参照数据结构24_1描述。
[0046]在22个运行周期后示出第三个数据结构24-3。用于总直方图的存储空间30由总直方图GE占用，其通过前12个运行周期的直方图H1-H12的聚合的产生。聚合的直方图的存储空间28a、28b由运行周期13-16或17-20的聚合的直方图AG1、AG2占据，用于详细的运行周期值的存储位置26a、26b由运行周期21和22的直方图H21、H22占据。
[0047]详细的实施例能够从下面的表格中提取:
[0048]
【权利要求】
1.用于提供用于蓄电池单元的保养和维修的信息的方法，其中，获取并且量化蓄电池单元的使用数据，并且其中形成多个直方图(H、AG、GE、2、12、22)，所述多个直方图具有每个被量化的使用数据的特定的数值(8)的出现的频率(6)或者从中推导出的数值，其特征在于，形成至少一个当前的和至少一个聚合的直方图(H、AG)并将其存储到非易失性的存储器中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在每个运行周期后形成并且存储所述多个直方图(H、AG、GE、2、12、22)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚合的直方图(AG)具有2至10个运行周期的聚合等级。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，形成总直方图(GE)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以一个获取率来获取所述使用数据，其中，所述获取率具有6/s和6/h之间的确定的值。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述蓄电池的所述使用数据包括温度、充电状态、释放的电流或提供的电压。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个直方图(H、AG、GE、2、12、22)被存储在批量数据结构(24、32)中。
8.具有关于蓄电池的使用条件的信息的数据结构(24、32)，其中，如果为实现保养和维修的目的由计算机装置读取所述数据结构(24、32)，则在实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法时生成所述数据结构(24、32)。
9.计算机程序，当所述计算机程序在可编程的计算机设备上执行时，所述计算机程序用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.蓄电池管理系统，其具有用于获取蓄电池单元的使用数据的单元、用于量化所获取的使用数据的单元和设置用于从多个直方图(H、AG、GE、2、12、22)中形成至少一个当前的直方图(H)和至少一个聚合的直方图(AG)的单元，其中，所述直方图(H、AG、GE、2、12、22)具有每个被量化的使用数据的特定的数值(8)的出现的频率(6)或者从中推导出的数值。
11.蓄电池，其包括多个蓄电池单池和根据权利要求10所述的蓄电池管理系统，并且与机动车的驱动系统是可连接的。
12.机动车，其具有根据权利要求11所述的蓄电池，其中，所述蓄电池与所述机动车的驱动系统相连接。
【文档编号】H01M10/48GK104183880SQ201410331918
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2013年5月22日
【发明者】C·布罗豪斯 申请人:罗伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式会社