CN114518537A

CN114518537A - 用于确定电池单体的参数的值的方法、控制装置和机动车

Info

Publication number: CN114518537A
Application number: CN202111367213.4A
Authority: CN
Inventors: A·巴克; M·施耐德
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2022-05-20
Also published as: DE102020130732A1

Abstract

本发明涉及一种用于获得机动车(10)的电池(14)的至少一个电池单体的至少一个参数(SOC、K)的值的方法，其中，根据特征曲线族(18)获得至少一个参数(SOC、K)的值，特征曲线族与所述至少一个电池单体相关联并且为所述至少一个电池单体定义在所述至少一个电池单体的稳定电压(U)和所述至少一个电池单体的荷电状态(SOC)之间的关系，其中，在先后的时间步中重复获得至少一个参数(SOC、K)的值。在此检查，至少在所述时间步中的一个时间步时获得的、至少一个参数(SOC、K)的值是否满足预确定的标准，并且至少在不满足预确定的标准的条件下，调整特征曲线族(18)，根据所述调整改变特征曲线族(18)的至少一部分。

Description

用于确定电池单体的参数的值的方法、控制装置和机动车

技术领域

本发明涉及一种用于确定机动车的电池的至少一个电池单体的至少一个参数的值的方法，其中，根据与所述至少一个电池单体相关联的特征曲线族确定至少一个参数的值，该特征曲线族为所述至少一个电池单体定义在所述至少一个电池单体的稳定电压与电池单体的荷电状态之间的关系。在此，在相继的时间步中重复确定所述至少一个参数的值。本发明还涉及一种用于机动车的控制装置以及一种机动车。

背景技术

为了能在电池、例如锂离子电池中确定容量以及进而可储存的、可用的能量或者还有剩余能量，根据稳定电压补偿确定当前荷电状态(SOC，State of Charge)。根据特征曲线或特征曲线族进行该补偿，特征曲线也可采用表格、尤其是电压表格或OCV(开路电压)表格的形式。这种表格通常将相应的荷电状态与对应的稳定电压相关联。通过在充电或放电过程之前和之后的荷电状态差以及通过此时流过的电荷量，计算锂离子存储器的容量。在此，用于确定荷电状态的基础即为该OCV表格。随着蓄能器的发展，通过各种不同的测量方法为待使用的单体确定该OCV表格。但是在OCV表格方面表现出的问题是，其在蓄能器的使用期间发生变化。其原因在于不同的环境影响，如例如温度、电负载、机械影响或时间上的老化。其结果是，单体的内电阻变化并且由此所得到的稳定电压也变化。然而，由于稳定电压是用于确定电池容量的基础，因此，随着时间流逝不再能准确地确定电池容量。但是，稳定电压不仅仅由于内电阻的改变而变化。电解质或阴极和/或阳极的改变也可导致稳定电压的变化。由此，通过内电阻的改变也不能明确地推断出容量的变化。因此，没可能得到这两个参数之间的关联，从而内电阻值不适合用于检验容量值的可信度。

专利文献EP 1 702 219 B1描述了一种用于借助于神经网络估算电池荷电状态的设备，神经网络处理电池单体的电流、电压和温度以及当前时间数据作为输入数据。

此外，专利文献EP 1 873 542 B1描述了一种用于在使用对电池建模的测量模型的情况下估算电池的荷电状态的电池管理***，测量模型包括内电阻、扩散阻抗和空载电压。

此外，专利申请US 2017/0146608 A1描述了一种用于基于单体的熵确定单体的健康状态和荷电状态的方法。

根据该方法，不使用OCV表格来确定电池的例如荷电状态或容量。

此外，专利申请DE 10 2019 108 498 A1描述了基于空载电压和被校准的数据进行的电池状态估算。尤其是，在此在使用查询表的情况下确定电池的荷电状态，查询表将空载电压与荷电状态相联系。在车辆设计时，利用对一个或多个另外的电池的老化进行控制的测试记录、例如动应力测试的试验记录来校准该查询表。被校准的数据与在车辆中老化的电池的数据有关联，并且由此允许在车辆中准确估算容量和荷电状态。但是，这仅当车辆中的电池单体以与在之前的测试中的情况相同的方式老化时才如此。于是，为此必须相应地首先能确定：相关的电池单体当前处于什么样的老化状态中。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种用于确定电池的至少一个参数的值的方法、一种控制装置以及一种机动车，其实现，在电池单体逐渐老化时也能以尽可能准确且尽管如此但尽可能简单的方式确定所述至少一个参数的值。

该目的通过具有相应的独立权利要求的特征的方法、控制装置和机动车实现。本发明的有利的设计方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。

在用于获得机动车的电池的至少一个电池单体的至少一个参数的值的根据本发明的方法中，根据特征曲线族获得所述至少一个参数的值，该特征曲线族与至少一个电池单体相关联并且为所述至少一个电池单体定义了在所述至少一个电池单体的稳定电压与所述至少一个电池单体的荷电状态之间的关系，其中，在相继的/顺序的时间步中重复地获得所述至少一个参数的值。此外，检查至少在时间步中的一个时间步时获得的、所述至少一个参数的值是否满足预确定的标准，并至少在不满足预确定的标准的条件下，调整/适配特征曲线族，根据该调整改变特征曲线族的至少一部分。

换句话说，由此可有利地提供随时学习的特征曲线族，例如随时学习的OCV表格。为了方法的初始化，在此，可调用初始的特征曲线族，该特征曲线族可随后有利地在时间进程中逐渐调整。在本发明的范围中，特征曲线族、特征曲线和表格同义地被使用。换句话说，如果提到表格，则其也应理解成通常的特征曲线族，特征曲线族也可采用与表格形式不同的形式。这种OCV特征曲线是用于描述单体的基础数据。OCV特征曲线在单体的使用寿命期间变化，附加地也大多根据所使用的单体类型而以不同的程度变化。通过自学习的OCV特征曲线，现在有利地可保证，例如用于确定电池容量的数据基础在使用寿命上始终具有同样好的质量。这给出的优点是，可使电池的相应的单体始终在正确的电压范围中工作。这一方面延长了电池的使用寿命，提供了可再现且合情理的容量值，并且由此也改善了车辆的可感受到的可再现的电的有效距离。

机动车的电池优选为高压电池，其又包括多个电池单体。在此，所描述的方法可针对每个电池单体单独地进行，于是，可从这些电池单体的值简单地获得用于总电池的相应的值。尤其是，例如在单个电池单体并联的情况中，可简单地将单个电池单体的容量相加成总电池的总容量，而在通常在高压电池中存在的串联的情况中，从单体的最小的单容量得到高压电池的总容量。于是，可相应地为每个单个电池单体储存相应的特征曲线，或者仅为整个电池储存特征曲线。如开头所述的那样，能以表格的形式提供特征曲线族。但尽管如此，该特征曲线族在此偶尔也称为特征曲线。在此，该特征曲线也可将有限数量的离散的荷电状态值与对应的稳定电压值相关联。对于在其之间的值，可进行插值。

特征曲线族的至少一部分例如可以是一个值对或值元组，或者也可以是多个值对或值元组，或者是将值范围彼此关联的特征曲线的局部。在此，此外优选的是，将对特征曲线族的调整限制在所述至少一部分上，也就是说不是全局都进行调整，而是局部调整，例如仅仅对于确定的稳定电压值和对应的荷电状态值或对于确定的稳定电压范围和对应的荷电状态范围进行调整。

此外，在特征曲线族中，除了稳定电压(也称为空载电压)和荷电状态外，也可考虑另外的参数、尤其是所述至少一个电池单体的温度。换句话说，特征曲线族可针对不同的温度或温度范围定义在所述至少一个电池单体的荷电状态与稳定电压之间的关系。在此，在相继的时间步中获得至少一个参数的值。于是，同样可在对应的时间步中检查所述至少一个参数的值是否满足预确定的标准。时间步不必事先确定并且彼此具有相同的间隔，而是时间步也可为事件触发的。在此，有利的尤其是在充电或放电过程之前和之后的时刻，尤其是其中，电池或至少一个电池单体在该时刻尽应尽可能处于完全松弛(relaxiert)的状态中，也就是说，预确定的时间应在静态时。这具有的优点是，由此可特别准确地获得稳定电压，从而优选地在该方法的过程中使用这一点，如以下还将详细解释的那样。

此外，所述至少一个参数优选地是至少一个电池单体的荷电状态和/或至少一个电池单体的容量。在此，可根据特征曲线族获得荷电状态，其方式为：检测所述至少一个电池单体的稳定电压，尤其是也检测所述至少一个电池单体的当前温度，然后对于所属的稳定电压和温度的值从特征曲线族读取所述至少一个电池单体的当前荷电状态。而容量可通过在充电或放电过程期间输入所述至少一个电池单体或从所述至少一个电池单体中提取的电荷量除以在该充电或放电过程期间发生的荷电状态变化来获得。在此，荷电状态变化是在充电或放电过程之前的初始荷电状态与在充电或放电过程之后的最终状态(以下也称为最终荷电状态)之间的差。相应地，还有利的是，在各个时间步之间，以所述至少一个电池单体的充电或放电的形式实施所述至少一个电池单体的荷电状态变化。在此，不必一定使所述至少一个电池单体完全充电或完全放电。所述至少一个电池单体的充电和放电也应理解成部分充电或部分放电过程。这类充电或放电过程，尤其是与紧接着的稳定阶段相结合，可相应地触发所描述的方法的执行并且定义相应的时间步。相应地，在各个时间步之间也可存在相对长的时间段。然而，这对于所描述的方法没有不利影响，因为电池的稳定电压-荷电状态特性的变化在时间进程中刚好仅非常缓慢地变化。

在本发明的另一有利的设计方案中，在检查是否满足预确定的标准时，检查所获得的所述至少一个参数的值与所述至少一个参数的确定的参考值相比是否具有预确定的最小程度的跃变，其中，至少在存在预确定的最小程度的跃变的条件下，调整特征曲线族。

在此，跃变理解成变化。例如，如果特征曲线族、例如OCV特征曲线在电池使用期间如此变化，更准确地说所述至少一个电池单体的稳定电压-荷电状态特性相对于所储存的OCV特征曲线如此变化，使得这对荷电状态的确定产生影响，则这表现为在适应阶段之后的、也就是说在电池或至少一个电池单体的稳定阶段之后的荷电状态跃变和容量跃变的形式。因此，有利地，所述至少一个参数值的这种预确定的最小程度的跃变可推断出，所涉及的至少一个电池单体的稳定电压-荷电状态特性可能已经改变，这种情况于是可有利地通过相应地调整特征曲线族而予以考虑。如以上描述的那样，可通过测量当前的稳定电压通过特征曲线族获得至少一个电池单体的当前荷电状态。另一用于获得荷电状态的可行方案在于，对在充电过程期间输入至少一个电池单体或在放电过程期间从至少一个电池单体中提取出的电流进行电流积分。换句话说，例如对于充电过程，有：

SOC_Ende＝SOC_Anfang+∫I(t)dt/K，

其中，SOC_Ende表示至少一个电池单体在充电过程之后的荷电状态，SOC_Anfang表示电池单体在充电过程之前的荷电状态，I表示充电电流，并且K表示至少一个电池单体的容量。

因此，至少一个电池单体的荷电状态一方面可以基于特征曲线族通过稳定电压测量来获得，另一方面可通过电流积分获得。可将相应的值相互比较，来检查在两个时间步之间是否出现荷电状态的跃变。即，可将荷电状态值与参考值比较，该参考值表示根据电流积分获得的荷电状态的值。由此，该用于荷电状态的参考值随着时间步可能改变，因为对于每个时间步总是重新获得该参考值。如可从以上方程式中看出的那样，根据在充电过程之前和之后的荷电状态，以及根据充电电流，还可获得至少一个电池单体的容量。可将这样获得的容量与参考值、例如初始时为新的电池或至少一个电池单体给出的容量值相比较。类似地，由此可检查，新获得的容量相对于该参考值是否具有跃变、即变化。当然，类似地，这也适用于放电过程。必要时，也可在方法进程中调整容量值，这在以下更详细地描述。这意味着，新获得的容量值也可设定成用于随后的时间步的新的参考值。相应地，用于容量和荷电状态的参考值在必要时随着时间步变化。

然而，在最佳地调整特征曲线族时出现的问题是，在时间进程中，除了特征曲线族之外，至少一个电池单体的容量也变化。现在，如果在计算中不仅特征曲线族而且容量都未知(因为它们发生了变化)，则近似于得到具有两个未知数的方程式(如上面给出的那样)。在这种情况中，在没有其它考量的情况下无法将该变化与容量或OCV表格或者通常地说特征曲线族关联起来。在此，本发明此外基于的认知是：评估相应的以上描述的跃变的程度及跃变的方向可得到结论，根据该结论可定义措施，该措施详细说明，为了使将来的在荷电状态和容量方面的跃变减到最小或者完全消除，是否必须调整OCV特征曲线族以及向哪个方向调整。刚好当作为所述至少一个参数不仅考察荷电状态而且考察容量时，有利地可详细给出待采取的措施。

因此，本发明的另一有利的设计方案是，在每个时间步中获得荷电状态的值和容量的值作为所述至少一个参数，并且对于相应的值检查，其与为相应的时间步确定的相应的参考值相比是否具有预确定的最小程度的相应跃变。此时，可为两个参数即荷电状态和容量中的每一个各自定义这种跃变必须具有的最小程度。此外，也可为参数中的每一个分配自己的参考值，如以上已经描述和定义的那样。因此，用于荷电状态的参考值可通过在相应的充电或放电过程方面的电流积分提供，用于容量的参考值例如可以是在之前的时间步中的或者初始提供的用于容量的值。由此，可为相应的时间步重新提供参考值。现在，接下来探讨现在可从所获得的值的可能的跃变中推出的结论。

在此，根据本发明的另一有利的设计方案，对于第一种情况，即，在时间步中的一个确定的时间步，所获得的容量的值和所获得的荷电状态的值与用于该确定的时间步的相应的参考值相比都不具有预确定的最小程度的相应的跃变，则至少在随后紧接着的下一个时间步之前不调整特征曲线族。亦即，如果荷电状态和容量都不具有跃变，则可认为，这些值正常并且不需要调整特征曲线族。

根据本发明的另一有利的设计方案，对于第二种情况，即，在时间步中的一个确定的时间步，仅仅容量的值具有跃变，则根据跃变的跃变方向并且根据在该时间步之前的荷电状态变化的方向，调整特征曲线族。此时，跃变方向定义了当前值与参考值的偏差方向。亦即，如果在该确定的时间步提供的容量的值大于参考值，则下文将其称为向上跃变。如果容量的值小于参考值，则下文将其称为向下跃变。相应地，上和下表示跃变的相应的跃变方向。此外，荷电状态变化的方向定义了，在该确定的时间步与直接位于该确定的时间步之前的时间步之间是给所述至少一个电池单体输入了电荷(例如在充电过程的范围中)还是例如在机动车的运行中例如通过所述至少一个电池单体的放电而从所述至少一个电池单体中提取了电荷。例如，如果至少一个电池单体被充电，则通过用在该充电过程期间输入所述至少一个电池单体的电荷量除以荷电状态变化，也就是说除以在充电过程之后所述至少一个电池单体的荷电状态与在充电过程之前所述至少一个电池单体的荷电状态之间的差，来定义容量。在充电过程之后，并且尤其是在等待了确定的松弛时间之后，可根据对稳定电压的测量通过特征曲线族获得荷电状态，并且另一方面还通过从在充电过程之前的初始荷电状态开始进行电流积分获得荷电状态。相应地，如果在充电之后荷电状态没有跃变，则可认为，该最终荷电状态值正常。由于容量具有跃变并且荷电状态差进入容量中，则相应地可得到的结论是，在初始荷电状态中存在问题，也就是说，在至少一个电池单体的在充电之前的荷电状态中存在问题。因此，以上述充电过程为例可得到的结论是，如果容量向下跃变，则低电压、也就是说初始荷电状态的稳定电压实际上低于在特征曲线族中给出的值。反过来，在容量向上跃变时可得到的结论是，所述低电压实际上更高。这能有利地相应地修正特征曲线族。在容量向下跃变时，对于上述充电过程的情况，相应地向下修正用于初始荷电状态的稳定电压，尤其是使得这带来新的用于初始荷电状态的值，该新的值相应地导致新的荷电状态差并且也带来不再具有跃变的新的容量值。当存在向上的容量跃变时，可相应地进行。在这种情况中，向上修正用于初始荷电状态的稳定电压，从而由此进行对于容量值的修正，于是，修正后的容量值相应地不再相对于参考值具有跃变。在上述放电过程中，类似地调整与初始荷电状态相关联的“高”稳定电压值，因为在这种情况中，初始荷电状态高于最终荷电状态。此外，在调整时，也始终以在稳定电压与荷电状态之间成正比/直接成比例为前提并且以此为假设，也就是说，稳定电压越大，荷电状态越高。

在本发明的另一有利的设计方案中，对于第三种情况，即，在时间步中的一个确定的时间步，不仅容量的值而且荷电状态的值都具有相应的跃变，并且此时相应的跃变具有相同的跃变方向，则根据跃变的跃变方向并且根据在该时间步之前的荷电状态变化的方向，调整特征曲线族。因此，例如，如果荷电状态以及容量具有跃变方向相同的跃变，则这首先是不可信的，因为荷电状态差与容量彼此成反比/间接成比例。从中继而可得到的结论是，此时必然存在两种叠加的效应。这一点接下来再次以充电过程为例进行解释，但是类似地，这也再次可用于放电过程：亦即，如果至少一个电池单体的最终荷电状态向上跃变，则因此初始荷电状态实际上也必须与更高的稳定电压相关联，确切地说，使得对于所考察的充电或放电过程来说，荷电状态差有效地变小。现在，相应地，有利地可向上修正低荷电状态、也就是说初始荷电状态的稳定电压。这尤其适用于不仅容量值而且荷电状态值都向上跃变的情况。而如果确定了荷电状态和容量都向下跃变，则相应地向下修正低荷电状态的稳定电压。如果不是充电过程，而是取而代之考察放电过程，则对应地不是修正低荷电状态的稳定电压，而是修正在放电过程中与相应的初始荷电状态对应的、高荷电状态的稳定电压。因此，有利地在这种情况中也可采取合适的措施来考虑特征曲线族的改变。

在本发明的另一有利的设计方案中，对于第四种情况，即，在时间步中的一个确定的时间步，不仅容量的值而且荷电状态的值都具有相应的跃变，并且此时相应的跃变具有相反的跃变方向，则至少在随后紧接着的下一个时间步之前，不调整特征曲线族。此外，在这种情况中，根据跃变的跃变方向并且根据在该时间步之前的荷电状态变化的方向调整容量的值，并且尤其是在下一个时间步中检验合理性。如果确定了荷电状态值的跃变与容量值的跃变相反，则存在多种可能的结论。例如，两个新的值可能都是正确的并且可能尚未学习该容量，或者两个值都是错误的。因此有利的是，首先不调整特征曲线族，而仅仅调整容量。换句话说，将在该时间步中新获得的容量设定成新的参考值。这尤其是适用于上述的充电过程，以及同样适用于放电过程。随后，有利地在随后的时间步中检验该措施的合理性。如果该措施正确，也就是说以正确的方式调整了容量，则在随后的时间步中出现的情况是，在荷电状态值和容量值中都没有记录到跃变，也就是说，所有都正常，也就是说出现上文所述的第一种情况。否则的话，得到此处讨论的其它情况中的一种，并且然后可再次采取相应地在此阐述的措施。

刚好在最后所述的第四种情况中有利的是，新调整过的容量值首先不作为进一步的计算过程或者在机动车中的其它功能的依据，直至完成了可信度检验。根据至少一个电池单体的当前容量和/或至少一个电池单体的当前荷电状态实现功能的、机动车的其它功能模块例如可一直使用这些参数的目前为止的且已经验证过的值，直至新的值也被验证并且进行了可信度检验。换句话说，常常需要多个充电和放电循环(其也需要不同措施)来得到可信的结果。其事实依据是，如开头描述的那样，具有两个未知数的方程式不能在一个步骤中求解。但是，由于电池内的变化过程在单体完好时非常缓慢，所以可以连续地随时学习。因为在单个步骤中可能出现不可信的或不能直接检验可信度的结果，所以也可行的是，在后台进行所述计算。因此，所述变化对控制器实际计算所用的值没有影响，并且对于驾驶员来说也不可见。例如可规定，当结果具有高的置信度时，该结果才被实际计算所采用。例如，可通过以下方式定义高的置信度，即，荷电状态和容量中的跃变在预确定的值以下，所述预确定的值优选地在相关值的2％和4％之间。

此外，还存在第五种情况，当在时间步中的一个确定的时间步时仅仅荷电状态的值具有跃变并且容量的值没有跃变时，出现这种情况。在这种情况中，根据本发明的另一有利的设计方案，至少在随后紧接着的下一个时间步之前，不调整特征曲线族，并且在该下一个时间步之前，根据跃变的跃变方向并且根据在该时间步之前的荷电状态变化的方向调整容量的值，并且如果在下一个时间步中再次出现这种情况，就在再下一个时间步中调整特征曲线族。亦即，如果在一个时间步中确定仅仅荷电状态具有跃变而容量没有跃变，则在这种情况中设置两阶段的措施。在这种情况中基于的认知在于，容量假设得过小或者最终荷电状态的稳定电压不正确。因此尤其有利的是，首先在第一步中修正容量，确切地说，如果在上述充电过程之后确定了向下的荷电状态跃变，则向上修正容量，并且反之亦然，也就是说，如果在上述充电过程之后确定了向上的荷电状态跃变，则向下修正容量。此时，修正的量相当于从荷电状态跃变中得到的容量差。于是这可修正首先提到的情况，即，容量假设得过小。如果这符合实际，则该修正措施引起以上描述的第一种情况，即，所有都正常。否则的话，也就是说，在随后的时间步中再次出现该问题，则作为进一步的措施修正特征曲线族，确切的说，视最终荷电状态的跃变方向而定，向上或向下修正稳定电压，在充电过程的情况中，该稳定电压与最终荷电状态相关联。换句话说，如果已经确定了荷电状态向下跃变，则也向下修正稳定电压，并且在荷电状态向上跃变的情况中，也向上修正稳定电压。在放电过程的情况中，稳定电压的修正方向刚好相反。

在这种情况中也有利的是，相关的结果、即尤其是调整后的容量当具有高的置信度并且例如在随后的时间步中证实了该假设或措施时才作为进一步计算的依据。尽管以上阐述的特殊的示例主要涉及充电过程，但这些措施也能以相应的方式用于至少一个电池单体的放电过程。此外，所描述的措施不仅适用于完整的充电和放电过程，也适用于在充电和放电方向上的部分过程。

此外，本发明也涉及一种用于机动车的控制装置，控制装置设计成，执行根据本发明的方法或其实施方式中的一个。控制装置可具有数据处理装置或处理器装置，其设定成，执行根据本发明的方法的实施方式。处理器装置为此可具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器和/或至少一个FPGA(现场可编程逻辑门阵列)和/或至少一个DSP(数字信号处理器)。此外，处理器装置可具有程序码，程序码设定成，在通过处理器装置运行时执行根据本发明的方法的实施方式。程序码可储存在处理器装置的数据存储器中。

本发明也包括具有这种控制装置的机动车。根据本发明的机动车优选地设计成汽车，尤其是乘用车或载重货车，或者公共汽车或摩托车。

对于根据本发明的方法及其实施方案描述的优点以相同的方式适用于根据本发明的控制装置和根据本发明的机动车。

本发明也包括根据本发明的控制装置和根据本发明的机动车的改进方案，其具有已经结合根据本发明的方法的改进方案描述过的特征。出于这一原因，在此不再赘述根据本发明的控制装置和根据本发明的机动车的相应的改进方案。

本发明也包括所描述的实施方式的特征的组合。因此，只要实施方式不是以彼此排斥的方式描述的，本发明也包括具有所描述的实施方式中的多个实施方式的特征的组合的实现方案。

附图说明

接下来描述本发明的实施例。其中：

图1示出了根据本发明的实施例的具有电池和用于获得至少一个电池参数的值的控制装置的机动车的示意图；以及

图2示出了用于说明根据本发明的实施例的用于获得至少一个电池参数的值的方法的流程图。

具体实施方式

以下解释的实施例是本发明的优选的实施方式。在实施例中所描述的实施方式的部件分别是本发明的单个的、可被彼此独立看待的特征，这些特征也分别彼此独立地改进本发明。因此，本公开也应包括与所示出的实施方式的特征组合不同的组合。此外，所描述的实施方式也可通过已经描述的本发明特征中的其它特征补充。

在图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。

图1示出了机动车10的示意图，机动车具有控制装置12和电池14、例如高压电池。此外，控制装置12具有存储器16，在存储器中储存有特征曲线族18、尤其是OCV表格。该OCV表格对于相应的温度范围将电池14的相应的稳定电压值与对应的荷电状态值相关联。在图1中，示意性地为那里示出的电池14示出了荷电状态SOC，尤其是形象地以充电进度条的形式示出。典型地，荷电状态SOC以0％至100％的百分数给出。在此，可在电池14中容纳的最大电荷量定义了电池14的容量K。如果将部分电荷量ΔQ输入电池14，则由此得到荷电状态的变化ΔSOC。由此，可如下获得容量K：K＝ΔQ/ΔSOC。电荷量ΔQ又可从充电电流I获得，尤其是根据ΔQ＝∫Idt。例如，如果以30安培的电流为电池14充电一小时，则这相当于30安培时的给电池14输入的电荷量ΔQ。如果在这种充电过程中，荷电状态从0％提高到100％，则该30安培时相当于电池14的容量K。

从初始荷电状态出发，例如可通过电流积分获得电池14的最终荷电状态。另一方面，电池14的当前荷电状态SOC也可通过储存在控制装置12的存储器16中的特征曲线族18来确定。为此仅须获得电池14的稳定电压U。这典型地在电池14的稳定阶段之后进行，因为此时可实现特别准确地获得稳定电压U。这些测量值、即稳定电压U以及在电池14的充电和/或放电过程中的电池电流I同样可提供给控制装置12。在已知这些参数并在借助于特征曲线族18的情况下，控制装置12例如总是可确定荷电状态SOC的当前值，并且提供给其它***，或者例如为驾驶员指示出。

在使用稳定电压表格或OCV表格的用于确定荷电状态的传统方法中存在的问题是，这种用于相关的电池的OCV表格仅仅适用于电池的新状态。即，稳定电压-荷电状态特性随着存蓄能器的使用而变化，这由不同的环境影响、如温度、电负载、机械影响和随时间的老化而产生。其结果是，例如，对于相应的荷电状态，单体的内电阻变化并且进而所得到的稳定电压也变化。但是，稳定电压不仅仅由于内电阻的变化而变化。电解质或者阴极和/或阳极的变化也可导致稳定电压的变化。如果在OCV表格中不考虑这些，则随着时间流逝，在电池容量的确定以及荷电状态的获得中的不精确性越来越高。

现在，根据本发明，可通过以下方式有利地避免这种情况，即，随着时间的流逝调整初始作为基础的OCV表格18，尤其是使其与电池14的当前状态相匹配。即，在此有利地提供随时学习的OCV表格18，由此，使OCV表格有利地在任何时候都最佳地与电池特性相匹配。现在，以下详细描述该做法。

为此，图2示出了用于说明根据本发明一实施例的用于获得电池参数的至少一个值的方法的流程图。在此，电池参数尤其不仅为荷电状态SOC而且为电池14的容量K。根据这些尤其是在相继的时间步中重复获得的值，进行OCV表格18的调整，更准确地说决定特征曲线族18和容量K的可能的调整。然而，这种调整首先需要一些考量，因为除了OCV特征曲线外，单体或电池14的容量K也变化。现在，如果在计算时不仅OCV特征曲线18而且容量K都是未知的(因为它们可能都变化了)，则得到具有两个未知数的方程式。于是，在这种情况中不再能、至少在没有其它考量的情况下不再能将该变化与容量K或者OCV表格18相关联。为了解决这一问题，可使用以下描述的方法。现在，如果OCV特征曲线18在使用期间如此变化，使得对荷电状态SOC的确定有影响(这以在适应阶段之后在荷电状态值和容量值中的跃变的形式表现出来)，评估相应的跃变的程度及其方向，也就是说大于、等于、小于在适应阶段之前的荷电状态值或容量值，并且以此为基础定义相应的结论和措施，即：必须向哪个方向调整调整OCV特征曲线18(如果需要的话)，以便使未来的在荷电状态和容量K中的跃变最小或者完全消除。

在此，在步骤S10中开始该方法，在步骤S10中，首先确定或假设电池14的容量K的容量值，以及电池14的荷电状态SOC的当前荷电状态值。对于容量K，例如在电池14的新状态中假设，容量K在初始时相当于由电池14的供应商提供的初始值。在电池14的新状态中，初始使用的OCV表格18也应符合电池特性，这涉及尤其是对于相应的温度范围将稳定电压值与荷电状态SOC的相应的荷电状态值相关联。例如，在步骤S10中可根据该表格18提供荷电状态SOC的初始值。

紧接着，在该示例中，在步骤S12中进行充电过程以给电池14充电。此时，电池可完全充电或者也可仅部分充电。以下示例相应地涉及前述这样的充电过程的情况。但是，对于电池的前述放电过程，也可类似地通过相应的调整来实施该方法。

在该充电过程期间，从充电电流I(其值被输送给控制装置12)，可在已知在步骤S10中提供的初始荷电状态的情况下，获得在步骤S12中该充电过程之后的最终状态。该获得例如可紧接着充电过程并且同样也在步骤S12中进行。此外，在步骤S14中，根据特征曲线族18获得电池14的当前荷电状态SOC。优选地，这在电池14的稳定阶段之后进行，因为该确定以稳定电压U的测量为基础。在步骤S16中，可从这样获得的当前荷电状态值获得容量K，该当前荷电状态值是所谓的在充电过程之后电池14的最终荷电状态的值。该容量从电流积分和在最终荷电状态与初始荷电状态之间的荷电状态差得到，如已经参照图1描述的那样。随后，可将这两个在步骤S14和S16中新获得的用于容量K和当前荷电状态SOC的值与相应的参考值比较。对于容量K，参考值是初始在步骤S10中提供的容量值K。当前荷电状态SOC的参考值是在步骤S12中在充电过程结束时获得的、根据电流积分计算出来的最终荷电状态值。

在此，尤其是检查，所涉及的新获得的值相对于相应的参考值是否具有跃变Δ1、Δ2。为此，例如一方面可在步骤S18中检查，是否存在荷电状态跃变Δ1。如果不存在，则可此外在步骤S20中检查，是否存在容量跃变Δ2。即使如果在步骤S18中确定，存在荷电状态跃变Δ1，也可在步骤S22中同样检查，是否存在容量跃变Δ2。换句话说，无论如何都检查这两者，即，是否存在容量跃变Δ2以及是否存在荷电状态跃变Δ1，其中，这种检查的时间顺序并不重要。尤其是，也可同时进行这两个检查。因此，如果例如在步骤S18中确定，不存在荷电状态跃变Δ1，并且此外在步骤S20中确定，也不存在容量跃变Δ2，则转移到步骤S24，在该步骤中确定，所有都正常，也就是说所获得的值是正确的并且OCV表格18以及容量K的值还是最新的。随后，再次转移到步骤S10，并且从头开始所述方法，然后，在紧接着的步骤S12中不一定必然再次进行电池14的充电，而是例如也可进行放电过程。

如果在步骤S18中确定，不存在荷电状态跃变Δ1，然而在步骤S20中确定，存在容量跃变Δ2，则可在步骤S26中调整OCV表格18。这基于的认知是：根据表格18与在步骤S10中确定的起始荷电状态值相关联的稳定电压值不再是最新的，并且视容量跃变Δ2的跃变方向而定实际上更高或者更低。尤其是，此时可如在以下示例中解释的那样进行调整：根据本示例，首先获得电池14的初始荷电状态。这通过稳定电压U(其例如为3400mV)的测量实现。根据OCV表格18，可获得与该稳定电压U对应的荷电状态值。例如，表格18的一个对应的片段可如下所示：

在该示例中，初始荷电状态值相应地为20％。此外，当前假设的电池14的容量K为49Ah。紧接着，将电池14充电到85％的最终荷电状态，这可根据充电电流I的电流积分获得。在电池14的稳定阶段之后，再次基于稳定电压U的获得并且在使用特征曲线族18的情况下获得85％的荷电状态值，也就是说，荷电状态SOC没有跃变Δ1。然而，在稳定阶段之后，容量K跃变成50Ah并且由此具有向上的跃变Δ2。由于最终荷电状态值没有跃变Δ1，可认为，最终荷电状态值是正确的。相应地可得到的结论是，不正确的初始荷电状态值引起该容量跃变。即，容量实际上低2％，也就是说，初始荷电状态SOC实际上低2％，为18％而不是20％。因此，在开始时、也就是说在充电之前测得的为3400mV的稳定电压U不是与荷电状态值20％相关联而是与18％相关联。换句话说，与荷电状态值20％相关联的稳定电压U实际上高于3400mV。因此，可通过尤其是将用于荷电状态值20％的稳定电压值向上修正成3450mV，相应地修正OCV表格18。

如果容量K向下跃变，则也向下修正稳定电压U，而如果容量K向上跃变，则向上修正与初始荷电状态对应的稳定电压。紧接着，再次从头开始本方法。

另一方面，如果在步骤S18中确定，荷电状态值相对于其参考值具有跃变Δ1，并且此外在步骤S22中确定，容量K也具有跃变Δ2，则还在步骤S28中检查，容量K和荷电状态SOC具有相同的跃变方向还是相反的跃变方向。如果这两者具有相同的跃变方向，则转移到步骤S30，在步骤S30中再次修正特征曲线族18。这基于的认知是，视跃变方向而定，与初始荷电状态值相关联的稳定电压U实际上具有比在表格18中给出的更低或更高的电压。如果跃变方向向下，则相应地向下修正用于初始荷电状态的稳定电压值，否则向上修正。一个计算示例可如下所示：

在此也又假设49Ah的初始容量，并且电池充电到85％的荷电状态值。在稳定阶段之后，确定容量跃变成50Ah并且最终荷电状态向上跃变到88.3％。将容量从49Ah修正成50Ah(原来的容量的102％)会引起荷电状态修正成83.3％，也就是说，原来的值的98％(102％的倒数)。但是，荷电状态SOC实际上跃变了5％，变成90％，也就是说，总跃变于是为3.3％+1.7％＝5％。由此，对于实际的荷电状态跃变Δ1得到：

Δ1＝SOC_neu-(K_alt/K_neu)×SOC_alt，

在此，SOC_neu表示在稳定状态之后的88.3％的荷电状态，SOC_alt表示85％的荷电状态，K_alt是原来假设的容量49Ah，K_neu是新的容量50Ah。如果再次假设，初始荷电状态为20％，例如根据如下OCV表格：

因此，现在必须以计算出的5％的跃变将用于20％的稳定电压U修正成25％时的值，也就是说，5％的总修正。然后，相应地为荷电状态值20％录入电压3450mV。

另一方面，如果在步骤S28中确定，容量K和荷电状态SOC的跃变Δ1、Δ2具有相反的方向，则转移到步骤S32。这种情况可具有多种原因。尤其是，这可能意味着，这两个值都正常，或者容量K尚未被学习，或者两个值都错误。相应地可规定，在步骤S32中首先调整容量K，也就是说，使在步骤S16中获得的容量值等于在步骤S10中重复所述方法时的新的容量值。然后，在随后的时间步中检验该做法的合理性。如果该假设正确，则在随后的步骤中，在没有其它变化的情况下，不再出现跃变Δ1、Δ2。否则的话，出现所描述的其它情况或者还将描述的情况中的一种，并且采取相应的措施。

如果在步骤S22中确定，不出现容量跃变，则在步骤S34中首先检查，这种情况是否在之前的时间步中同样已经出现过，也就是说仅仅荷电状态值具有跃变Δ1而容量值没有跃变。如果不是这种情况，则在步骤S36中修正容量K。此时，修正方向与荷电状态值的跃变方向相关。如果荷电状态向下跃变，则向上修正容量K，并且反之亦然。在此，将容量K修正了与从荷电状态值的跃变Δ1中得到的容量变化相当的值。然后，在步骤S10中以该新的容量值从头开始本方法。相反，如果这种情况重新出现，也就是说，在步骤S34中确定，这种情况已经在之前的时间步中出现，则转移到步骤S38，在步骤S38中修正特征曲线18。尤其是，此时再次修正与最终荷电状态值相关联的稳定电压值。在此，当荷电状态值向上跃变时，也向上修正稳定电压值，而荷电状态值向下跃变时，也向下修正稳定电压值。然后，在步骤S10中以修正的特征曲线族18重新进行本方法。

在此，针对步骤S36和步骤S38描述的两种调整方案再次基于如下认知：荷电状态值具有的仅一个跃变又具有多种原因。一方面可能是，假设的容量过小，这可通过在步骤S36中的措施来补偿。但是另一方面也可能是，稳定状态值不正常，这继而又可通过针对步骤S38描述的措施来修正。

对此尤其是可看出，一些修正需要多个时间步来确定哪些值需要改变，也就是说，是否必须修正特征曲线18和/或容量K。但尽管如此，这一点有利地可通过所描述的方法必要时在多个时间步中明确地确定，从而最终可提供随时学习的OCV表格18，该OCV表格在电池14的老化过程中也反映出正确的在稳定电压和荷电状态方面的电池特性。容量也能以这种方式与其由老化引起的变化相匹配。由于此外可认为，容量K在电池14的使用寿命期间缓慢下降，例如还可设想，可将高于可定义的阈值的更大的跃变认为是不可信的。换句话说，例如如果确定了比该阈值更高的向上的容量跃变，则例如可认为该容量值不可信。因此，例如可定义，丢弃该测量结果，和/或为了采取进一步的措施，例如调整容量和/或表格18，必须首先在另一时间步中检验可信度。特别是，可例如在向上修正时假设更窄的限值，因为容量K在使用寿命期间不增加。但是，由在电流和电压中的测量精度决定地，也应允许保留在两个方向上的较小的修正。此外，不仅可为整个电池14，而且例如也可附加地为每个单体或单体组独立地确定容量K。于是也可行的是，相互检验计算出的容量值的可信度。

由于在单个步骤中可能出现不可信的结果，也可行的是，可在后台进行计算。因此，该变化对控制器12实际计算所用的值没有影响，并且对于驾驶员来说也不可见。当结果具有高的可信度并且例如荷电状态和容量中的跃变低于确定的值(例如在所涉及的值的2％和4％之间)时，才也将该值用于实际计算。

总地来说示例表明，如何通过本发明提供用于确定电蓄能器的荷电状态的随时学习的OCV特征曲线，通过该OCV特征曲线可考虑在电池单体或电池的使用寿命期间的变化。通过这种自学习的OCV特征曲线确保，用于确定电池容量的数据基础在使用寿命上始终具有同样好的质量。这给出的优点是，可使单体始终在正确的电压范围中工作。这一方面延长了存储器的使用寿命，提供了可再现且合情理的容量值，并且由此也改善了车辆的可感受到的可再现的电的有效距离。

Claims

1.一种用于获得机动车(10)的电池(14)的至少一个电池单体的至少一个参数(SOC、K)的值的方法，其中，根据特征曲线族(18)获得所述至少一个参数(SOC、K)的值，所述特征曲线族与所述至少一个电池单体相关联并为所述至少一个电池单体定义在所述至少一个电池单体的稳定电压(U)与所述至少一个电池单体的荷电状态(SOC)之间的关系，其中，在相继的时间步中重复获得所述至少一个参数(SOC、K)的值，

其特征在于，

检查至少在所述时间步中的一个时间步时获得的、所述至少一个参数(SOC、K)的值是否满足预确定的标准，并且至少在不满足预确定的标准的条件下，实施对特征曲线族(18)的调整，根据所述调整改变特征曲线族(18)的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个参数(SOC、K)是所述至少一个电池单体的荷电状态(SOC)和/或所述至少一个电池单体的容量(K)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在各个时间步之间，以所述至少一个电池单体的充电或放电的形式实施所述至少一个电池单体的荷电状态变化。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在检查是否满足预确定的标准时，检查所获得的所述至少一个参数(SOC、K)的值与所述至少一个参数(SOC、K)的确定的参考值相比是否具有预确定的最小程度的跃变(Δ1、Δ2)，其中，至少在存在预确定的最小程度的跃变(Δ1、Δ2)的条件下，进行对特征曲线族(18)的调整。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述时间步中的每个时间步中，获得荷电状态(SOC)的值和容量(K)的值作为所述至少一个参数(SOC、K)，并对于相应的值检查其与为相应的时间步确定的相应的参考值相比是否具有预确定的最小程度的相应跃变(Δ1、Δ2)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

对于第一种情况，即：在所述时间步中的一个确定的时间步，所获得的容量(K)的值和所获得的荷电状态(SOC)的值与用于该确定的时间步的相应的参考值相比都不具有预确定的最小程度的相应的跃变(Δ1、Δ2)，则至少在随后的下一个时间步之前不调整特征曲线族(18)，和/或

对于第二种情况，即：在所述时间步中的一个确定的时间步，仅仅容量(K)的值具有跃变(Δ2)，则根据该跃变(Δ2)的跃变方向并且根据在该时间步之前的荷电状态变化的方向，实施对特征曲线族(18)的调整。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，对于第三种情况，即：在所述时间步中的一个确定的时间步，不仅容量(K)的值而且荷电状态(SOC)的值都具有相应的跃变(Δ1、Δ2)，并且此时相应的跃变(Δ1、Δ2)具有相同的跃变方向，则根据所述跃变(Δ1、Δ2)的跃变方向并且根据在该时间步之前的荷电状态变化的方向实施对特征曲线族(18)的调整。

8.根据上述权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，

对于第四种情况，即：在所述时间步中的一个确定的时间步，不仅容量(K)的值而且荷电状态(SOC)的值都具有相应的跃变(Δ1、Δ2)，并且此时相应的跃变(Δ1、Δ2)具有相反的跃变方向，则至少在随后的下一个时间步之前不调整特征曲线族(18)，并且根据跃变(Δ1、Δ2)的跃变方向并且根据在该时间步之前的荷电状态变化的方向实施对容量(K)的值的调整，并在下一个时间步中实施可信度检验；和/或

对于第五种情况，即：在所述时间步中的一个确定的时间步，仅荷电状态(SOC)的值具有跃变(Δ1)，则至少在随后的下一个时间步之前不调整特征曲线族(18)，并在该下一个时间步之前根据跃变(Δ1)的跃变方向并且根据在该时间步之前的荷电状态变化的方向实施对容量(K)的值的调整，并且如果在所述下一个时间步中再次出现这种情况，就在再下一个时间步中实施对特征曲线族(18)的调整。

9.一种用于机动车的控制装置(12)，所述控制装置被设计成，实施根据上述权利要求中任一项所述的方法。

10.一种具有根据权利要求9所述的控制装置的机动车(10)。