用于诊断蓄电池的状态的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于诊断具有多个蓄电池单元的蓄电池的状态的方法。
[0002]此外本发明还涉及一种计算机程序和一种蓄电池管理系统，其用于执行该方法。此外本发明还涉及一种蓄电池和一种具有这种蓄电池的机动车。
【背景技术】
[0003]在混合动力车辆和电动车辆中使用镍金属氢化物技术或者锂离子技术的蓄电池堆，其由大量串联连接的电化学单池组成。蓄电池管理系统用于监测蓄电池并且除了安全性监测外还应当保证蓄电池有尽可能高的使用寿命。
[0004]蓄电池管理系统的任务是，使得尽管具有不同的自放电和不同的充电效率但是各蓄电池单元的充电状态(充电的状态，SOC)相互协调。这例如通过对蓄电池单元进行合适的均衡(平衡)来实现，这通常电阻性地进行。为此为每个蓄电池单元设置电阻和开关元件，以能够通过所谓的平衡电阻对每个蓄电池单池进行有针对性地放电。例如在DE 10 2009 002466 Al中阐述了一种用于对蓄电池单元进行充电状态均衡的这样的方法。此外在该文献中还阐述了所谓的电感的单池平衡，其中该用于均衡单池电压的电路概念以其中传输的电能的电感性中间存储器为基础。此外该文献还公开了一种蓄电池诊断，于是仅仅在由该蓄电池供电的负载的蓄电池状态显示出其未工作在主运行时，该蓄电池诊断才开启。
【发明内容】
[0005]根据本发明的用于诊断具有多个蓄电池单元的蓄电池的状态的方法设置以下步骤:
[0006]a)确定充电状态均衡需求值；
[0007]b)确定可能的诊断选项；
[0008]c)将所确定的充电状态均衡需求值与所确定的可能的诊断选项的需求阈值进行比较；以及
[0009]d)诊断多个蓄电池单元的状态。
[0010]在步骤a)中为每个蓄电池单元确定充电状态均衡需求值。因此能够确定，哪个蓄电池单元故障或者不合格。
[0011]在步骤d)中根据步骤c)中比较的结果以诊断多个蓄电池单元的状态的形式来进行蓄电池的状态的诊断。
[0012]有利地能够由所确定的充电状态均衡需求值与所确定的可能的诊断选项的需求阈值的显著的偏差判定来推测故障的或不合格的蓄电池单元。在步骤d)中进行对故障的或不合格的蓄电池单元的辨识，例如通过在故障存储器中存储登记、通过发出报警信号或者例如如果辨识到大量蓄电池单元为故障的或不合格的时，还通过将车辆转换到所谓的跛行状态。于是驾驶员能够安排置换相关的蓄电池单元。
[0013]有利的进一步研究和对在独立权利要求中所给出的方法的优化通过在从属权利要求中实施的方案是可能的。
[0014]根据一实施方式该可能的诊断选项在步骤b)中包括第一诊断选项，该第一诊断选项关于至少一个蓄电池单元的提高的自放电率，优选地涉及所有蓄电池单元的提高的自放电率。该自放电率能够被视作蓄电池单元的健康状态(健康的状态，S0H)的标准。因此有利地根据充电状态均衡需求值推测相关的蓄电池单元的提高的自放电率。
[0015]其中优选地设置，根据有界的S0C窗口(S0C，充电状态)的存在来确定第一诊断选项的可能性。例如通过对蓄电池单元放电且之后充电或者通过充电且之后放电可以变为初始充电状态。尤其有利的是通常在每个驾驶日均实现S0C窗口，该S0C窗口处于一个范围中，该范围针对确定的车辆类型、如电动车辆(EV，电动车)或者混合动力车辆(HEV，混合动力车)。在混合动力车辆中有利的是，当该有界的S0C由40 %和50 %的S0C值限定时。在电动车辆中有利的是，当限制的S0C窗口通过大于80 %或大于90 %的S0C值限定时。
[0016]根据一优选的实施方式该可能的诊断选项包含第二诊断选项，该第二诊断选项关于至少一个蓄电池单元的容量损耗，优选地关于所有蓄电池的容量损耗。该容量损耗由于蓄电池单元的老化而产生且在本发明的范围内提供用于蓄电池单元的健康状态的另一标准。因此尤其有利的是根据充电状态均衡需求值推出相关蓄电池单元的可能的容量损耗。
[0017]优选地根据小于参考时间段、例如小于1小时或者小于2小时的时间段的存在来确定第二诊断选项。尤其能够根据在最大1到2个小时内至少20%的S0C增量的存在确定第二诊断选项。
[0018]根据本发明还提出了一种计算机程序，当该计算机程序在可编程的计算机装置上执行时，根据该计算机程序执行在此所述的方法。优选地该计算机程序随着蓄电池装置执行至标准运行。该计算机程序尤其能够是用于实施蓄电池诊断系统的模块或者是用于实施车辆的蓄电池管理系统的模块。该计算机程序能够存储在可机读的存储介质中、例如存储在可机读的或可擦写的存储介质上或者与计算机装置相关联，例如存储在便携式存储器，比如CD-R0M、DVD、U盘或者存储卡上。附加地或者替代地为此该计算机程序能够处在计算机装置、例如在服务器或者云服务器上，以用于下载，例如通过数据网络如因特网，或者通信链路如电话线或无线连接。
[0019]此外根据本发明还提出了一种蓄电池管理系统(BMS)，具有用于确定充电状态均衡需求值的单元、用于确定可能的诊断选项的单元、用于将所确定的需求值与所确定的诊断选项的需求阈值进行比较的单元以及用于诊断多个蓄电池单元的状态的单元。
[0020]此外根据本发明还提供了一种蓄电池，尤其是锂离子蓄电池和镍金属氢化物蓄电池，其包括蓄电池管理系统且可与车辆的驱动系统相连接，其中该蓄电池管理系统如前所述构造和/或设置用于，执行根据本发明的方法。
[0021]在前述描述中使用的概念“蓄电池”和“蓄电池单元”为适用于蓄能器或者是蓄能器单元的常用说法。优选地该蓄电池包括一个或多个蓄电池单元，其能够表示蓄电池单池、蓄电池模块、模块线路或者蓄电池堆。其中作为蓄电池堆表示多个蓄电池单池，其在空间上相互结合并且通常与壳体或者与罩体一起设置。其中优选地这些蓄电池单池相互固定连接并且电路上相互连接、例如串联或者并联连接成模块。多个模块能够连接成所谓的蓄电池直接转换器(BDC，蓄电池直接转换器)并且多个蓄电池直接转换器能够连接成所谓的蓄电池直接逆变器(BDI，蓄电池直接逆变器)。
[0022]此外根据本发明还提出了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连接。优选地该方法在电驱动车辆中使用，其中实现将多个蓄电池单池连接以提供机动车所需的驱动电压。
【附图说明】
[0023]在附图中示出并且在以下说明书中进一步阐述本发明的实施例。其中:
[0024]图1示出了与多个蓄电池单元通信的蓄电池管理系统的示意图；
[0025]图2示出了根据第一实施方式的根据本发明的方法；
[0026]图3示出了根据第二实施方式的根据本发明的方法；以及
[0027]图4示出了具有标准的充电状态均衡值的示图。
【具体实施方式】
[0028]图1示出了蓄电池管理系统2，其设置用于，监测和/或控制多个蓄电池单元4。该蓄电池管理系统2设置用于，执行根据本发明的方法。蓄电池管理系统2和多个蓄电池单元4之间的通信通过合适的通信单元14、16实现，通信单元14、16作为至通信信道18、例如至CAN总线的接口。
[0029]该蓄电池管理系统2具有用于确定充电状态均衡需求值的单元6。用于确定该需求值的单元6设置用于，从多个蓄电池单元4获得测量值和/或测量数据，以由此分别确定每个蓄电池单元4的充电状态均衡需求值。例如能够定期地确定该充电状态均衡需求值，或者在车辆的确定事件或者运行状态时确定该充电状态均衡需求值。为了通过分析该充电状态均衡需求值来推出蓄电池单元的健康状态，在需求确定时确定边界条件。
[0030]这通过具有2个蓄电池单元的示例示出:
[0031]第一蓄电池单元以下标L表示且第二蓄电池单元以下标S表示。这些蓄电池单元具有不同的自放电，
[0032]自放电:ol、os。
[0033]以及不同的容量，
[0034]容量:CL>Cs。
[0035]在时间点t时在多个蓄电池单元中得到充电
[0036]QL(t)=QL(0)+AQL(t)-oL(t)，
[0037]Qs(t) =Qs(0)+Δ Qs(t)_os(t)，
[0038]其中ΔQ(t)表示充电增量/放电增量。
[0039]该充电状态均衡需求由以下等式得出:
[0040]QL(t)/CL-Qs(t)/Cs=(QL(0)Cs-Qs(0)CL)/(CLCs)+{(CL-Cs)/(CLCs)}.AQ(t)<