确定与运行点相关的电阻变化因子的方法和设备以及车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于确定能量储存装置的与运行点相关的电阻变化因子的方法和设备以及车辆。此外，本发明涉及一种用于确定能量储存装置的与运行点相关的电阻的方法和设备。
【背景技术】
[0002]尤其在至少部分地电气运行的车辆中、例如在电动车和混合动力车中，设置有能量储存装置，其储存且提供对于行驶运行必需的电能。
[0003]这样的能量储存装置的电阻是尤其用于确定允许的功率输出的重要特征值。在此，该电阻随着能量储存装置的老化增加而变化，该电阻通常在能量储存装置运行之前、即在所谓的生命周期开始(BOL)时在试验台上被确定。在第一次运行之后，老化主要受两个标准影响，即所谓的周期性的和所谓的日历的老化。然而由于不同的影响因素仅能不精确地预测该老化。在彼此不同的运行点中也出现不均匀的老化。
[0004]为了例如能够精确地且可靠地确定允许的功率输出，值得期望的是在车辆的每个行驶循环中并且在能量储存装置的整个生命周期上尽可能精确地测定电阻。
[0005]在此尤其值得期望的是已在行驶循环开始时精确地确定电阻，以避免不允许的功率释放。
[0006]文件DE 102 57 588 B3说明了一种用于预测电池的、尤其车辆电池的电压的方法。所说明的方法使能够预测电压干扰(在其实际由于负载出现之前)。对此，尤其利用动态的内电阻并且首先测定被过滤的电池电压和被过滤的电池电流。从在被过滤的电池电流与规定的载荷电流之间的电流差来测定在动态内电阻上的欧姆电压降。从被过滤的电池电压减去欧姆电压降和被过滤的极化电压来计算预测的电池电压。然而，该文件未说明确定动态内电阻的具体方式。
[0007]文件WO 2006/057468 Al公开了一种用于估计描述电池的当前运行条件的值的方法。该方法包括估计在电池中的充电状态，其中，充电状态由内部状态参量包括。此外，该方法包括估计在电池中的健康状态，其中，健康状态由内部参数包括。在该文件中说明了一种Kalman过滤器，其中，电池单元(Batteriezelle)的电阻作为状态参量或参数被包含在Kalman过滤器中。
[0008]这样的基于Kalman过滤器的估计的缺点是，由所使用的能量储存装置的模型造成的不精确性可导致错误地确定能量储存装置的内电阻。例如，在确定充电状态(S0C-State of Charge)、温度和/或电流时的不精确性可导致在确定电阻时的不精确性。出于该原因，在关键运行状态中未确定电阻，例如在低于0°C的温度下、在0%至10%和90%至100%之间的充电状态中和在较小的电流、例如在小于1A的电流的情况中。
[0009]文件DE 10 2011 017 113 Al公开了一种在例如车辆的运行期间确定蓄电池的老化状态的方法，该车辆由电机驱动。在其中也使用Kalman过滤器、即三重扩展的Kalman过滤器。在该方法中，利用第一 Kalman过滤器计算充电状态和由电流产生的快速的和缓慢的过电压且利用第二 Kalman过滤器计算内电阻且利用第三Kalman过滤器计算电池容量。
[0010]文件DE 10 2012 010 487 Al公开了一种用于在应用特性线场的情况下评估电池的老化状态的方法。
[0011]文件EP I 380 849 BI公开了一种用于关于新状态测定蓄能电池的在完全充电状态中可提取的电荷量的方法，通过在充电或放电过程的上升阶段之前或期间以及在其衰减阶段期间的至少两个时刻测量电池电流和/或电池电压，通过从在近似相同的电池电流值下上升阶段中的至少一个电池电压值与衰减阶段中的至少一个电池电压值的关系中或者从在近似相同的电池电压值下上升阶段中的至少一个电池电流值与衰减阶段中的至少一个电池电流值的关系中确定用于可提取的电荷量的特性参量。在此，评估通过在充电或放电方向上在优选地短暂的脉冲式负载下施加电池电流值和电池电压值得到的滞后特性，以便由此推出蓄能电池的可提取的电荷量。
[0012]文件DE 10 2010 043 870 Al公开了一种转换器控制单元，其就此响应起动确定单元的命令，将转换器控制成使得在蓄电池处产生纹波电流。储存单元储存特性场，其定义在蓄电池的温度和电流之间的相互关系以及内电阻。估计单元基于温度和电流的任何检测值以及储存在储存单元中的特性场估计蓄电池的内电阻的值。
[0013]文件DE 10 2012 022 458 Al公开了一种用于监控蓄能器的方法，其中，传感地检测蓄能器的运行参数和/或运行状态，并且借助于运行参数和/或运行状态从与蓄能器相关联的第一特性场或者通过与蓄能器相关联的第一计算函数来测定蓄能器的当前的相对容量状态。此外，借助于容量状态从与蓄能器相关联的第二特性场或者通过与蓄能器相关联的第二计算函数来测定蓄能器的当前的相对能量状态。
【发明内容】
[0014]该技术问题提出确定一种用于确定与运行点相关的电阻变化因子的方法和装置，其使能够在能量储存装置的整个使用寿命期间对于每个行驶循环精确且可靠地确定能量储存装置的当前电阻。此外，该技术问题提出提供一种用于确定与运行点相关的电阻的方法和装置以及车辆，其同样使能够这样确定电阻。
[0015]通过具有权利要求1，15，16和17的特征的对象得到该技术问题的解决方案。本发明的有利的设计方案由从属权利要求得出。
[0016]提出一种用于确定能量储存装置的与运行点相关的电阻变化因子的方法。在此，该电阻变化因子也可被称为老化因子。在此，电阻变化因子可表示在能量储存装置的当前电阻、尤其内电阻与对于确定的运行点的额定电阻之间的比。在此，额定电阻可以是前述的BOL (生命周期开始)电阻，其在能量储存装置的第一次运行之前例如通过合适的试验方法来确定。能量储存装置尤其可以是车辆的电池单元或牵引用电池，其中，牵引用电池又可包括多个电池单元。在此，能量储存装置可为车辆的行驶运行储存和提供能量。
[0017]与运行点相关的额定电阻例如可以以特性场(公称特性场)的形式来提供，其中，通过特性场来提供在至少一个运行参数与额定电阻之间的关系。
[0018]在此，运行点特征在于至少一个运行参数、例如充电状态(State of Charge -SOC)和/或温度。优选地，运行点特征在于充电状态和温度。在该情况中，公称特性场是二维特性场。
[0019]根据本发明，在运行点开始时刻确定开始电阻。运行点开始时刻在此可表示该运行点在能量储存装置的运行中出现的时刻。由此，运行点开始时刻也可以是车辆的行驶循环的开始。开始电阻在此、尤其在能量储存装置的第一次运行时可等于额定电阻。如以下还详细阐述的那样，开始电阻然而还可包含另外的份额。由此也根据运行点确定开始电阻。
[0020]在此，行驶循环表示车辆的行驶运行的时期或车辆处于准备好行驶的或激活的状态中的时期。该时期当然也包括车辆在运行中、但是未行驶的时间段。行驶运行的时期如此例如可以是从开始时刻(在开始时刻建立电压供应用于一个或多个消耗器、例如一个或多个控制器和/或点火系统)直至结束时刻(在结束时刻又中断用于一个或多个消耗器的该电压供应)的时期。但是，行驶循环也可以是从开始时刻(在开始时刻开始从能量储存装置中提取能量用于车辆的运行或车辆的至少一部分)直至结束时刻(在结束时刻又结束该提取)的时期。
[0021]此外，至少在运行点结束时刻确定在能量储存装置的当前的(与运行点相关的)电阻与尤其对于该运行点确定的开始电阻之间的电阻变化。运行点结束时刻表示在能量储存装置的运行中转变到另一运行点中的时刻。这例如可在充电状态和/或温度尤其变化高于预定的量时实现。如以下还详细阐述的那样，至少在运行点结束时刻确定电阻变化不排除多次地、尤其递归地确定在运行点开始时刻与运行点结束时刻之间的电阻变化。
[0022]此外将(与运行点相关的)结束电阻确定为开始电阻和在运行点结束时刻确定的电阻变化的和。此外将与运行点相关的电阻变化因子确定为在结束电阻与开始电阻的额定电阻份额之间的比。开始电阻的额定电阻份额在此可相应于前述的额定电阻。
[0023]然后可储存这样确定的与运行点相关的电阻变化因子。尤其可根据运行点储存与运行点相关的电阻变化因子，尤其以特性场的形式。通过这样的电阻变化因子-特性场，可提供在至少一个运行参数与电阻变化因子之间的关系。优选地，电阻变化因子-特性场也可以是二维特性场，其反映在充电状态、温度和电阻变化因子之间的关系。在此，在能量储存装置的第一次运行之前可对于每个运行点以值I来初始化电阻变化因子-特性场。
[0024]当然也可以以其它形式来提供在运行点与相应的电阻变化因子、额定电阻或开始电阻之间的关系，例如以函数的形式。
[0025]如果在一行驶循环中经过多个运行点，则可对于运行点中的每个新确定开始电阻、电阻变化和电阻变化因子。
[0026]所提出的方法以有利的方式实现了对于能量储存装置的不同运行点精确地确定以及尤其持续地储存电阻变化因子。
[0027]由此，可借助于相应的与运行点相关的电阻变化因子对于每个行驶循环且对于能量储存装置的整个使用寿命将与运行点相关的额定电阻换算成当前的与运行点相关的电阻。这例如又使能够更好地确定当前允许的功率输出并且由此实现提高的运行安全性。
[0028]所提出的