用于操作電池的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于操作機動車輛的電池的方法，其中通過該機動車輛的系統(tǒng)不斷監(jiān)測參數(shù)，所述參數(shù)表示電池的狀態(tài)，并且如果該系統(tǒng)的評估單元根據(jù)被監(jiān)測的參數(shù)而生成警報信號，則實施至少一個風(fēng)險最小化策略，該至少一個風(fēng)險最小化策略包括用于改變電池狀況的措施。
【專利說明】
用于操作電池的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于操作機動車輛的電池的方法，其中監(jiān)測表示電池的狀態(tài)的參數(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電池可以是例如機動車輛的起動機電池。電池是為內(nèi)燃發(fā)動機的起動機馬達(dá)提供電流的可再充電的電池。相比之下，用于驅(qū)動車輛的電動車輛的電池被描述為牽引電池。除此之外，電動車輛或混合動力車輛也可以包含起動機電池。鉛酸可再充電電池或鋰離子可再充電電池可以被用作電池，然而，這兩種電池在下文中也被稱為鉛酸電池或鋰離子電池。
[0003]如果鉛酸電池或鉛酸可再充電電池老化并且例如由于內(nèi)部短路或其他機制而開始產(chǎn)生氣體，則所述電池的溫度通常升高。這可能導(dǎo)致溫度大大升高到電解液開始沸騰并且從電池中泄露的程度。以這種方式產(chǎn)生的酸性蒸氣、水蒸汽和/或煙霧表示人的潛在安全風(fēng)險，或可能至少是由于這種電池發(fā)出難聞的氣味導(dǎo)致客戶不滿意的原因。這在插電式電動車輛或插電式混合動力車輛的技術(shù)領(lǐng)域特別危險，插電式電動車輛或插電式混合動力車輛在給電池充電時的很長的時間段期間經(jīng)常無人值守。
[0004]在鉛酸電池老化的情況下，內(nèi)部腐蝕和高的內(nèi)阻也可能作為副作用發(fā)生。由于高的內(nèi)阻和降低的容量，所述電池例如不再能夠以足以啟動車輛的電壓提供能量。此外，比車輛的發(fā)電機或直流/直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器汲取更多的電流的電負(fù)載被設(shè)計用于當(dāng)放電時引起電池連接器上的電壓瞬變，這可能降低該負(fù)載或其他負(fù)載的電氣功能。例如，如果沒有遵循車輛中的控制程序的低壓工作極限，則瞬變導(dǎo)致車輛中的控制程序被關(guān)閉和被重新啟動是可能的。
[0005]此外，在電池顯示出這些癥狀的情況下，可以假定所述電池在可預(yù)見的時間段內(nèi)將可能發(fā)生故障。電池的這種功能性故障以及因此車輛的故障應(yīng)該不惜一切代價避免。這可以例如通過使駕駛員或維修人員在適當(dāng)?shù)臅r間注意到即將發(fā)生的電池故障來進(jìn)行。不同的參數(shù)可以被用作故障的電池的指示器。
[0006]然而，給駕駛員或客服代理的警報通知取決于這些人對所述通知的反應(yīng)以便改變危險電池狀況。如果這沒有及時發(fā)生，則車輛功能的損害和/或限制可能已發(fā)生。由于嚴(yán)重的電池問題而導(dǎo)致的車輛故障不容易預(yù)防，并且特別是在例如插電式電動車輛或插電式混合動力車輛的無人值守的充電過程的情況下，這種類型的措施往往不適合避免對電池或?qū)囕v的損壞。這可以例如由于更換電池而發(fā)生，然而，來自電池的蒸汽的泄漏或甚至電池故障也可能在更換電池之前發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)期用于可靠地操作電池的方法，該方法可以解決該問題。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，這個目的是通過根據(jù)獨立權(quán)利要求1的方法來實現(xiàn)的。該方法的進(jìn)一步有利發(fā)展在從屬權(quán)利要求2-9中是顯而易見的。
[0009]應(yīng)當(dāng)指出的是，在權(quán)利要求中單獨說明的特征可以以任何技術(shù)上可行的方式相互結(jié)合并且公開本發(fā)明的附加實施例。說明書特別是結(jié)合附圖描述和詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的用于操作機動車輛的電池的方法的特征在于以下事實:通過機動車輛的系統(tǒng)不斷監(jiān)測直接或間接地表示電池的狀態(tài)的參數(shù)。如果該系統(tǒng)的評估單元根據(jù)這樣的被監(jiān)測的參數(shù)生成報警信號，則實施至少一個風(fēng)險最小化策略，該至少一個風(fēng)險最小化策略包括用于改變電池狀況的措施。如果通過被監(jiān)測的參數(shù)因此識別出電池的狀態(tài)并且所述狀態(tài)表明電池變?nèi)趸蛘呱踔翐p壞，則例如不僅警報通知被顯示在儀表板上或錯誤代碼被存儲在車輛的診斷系統(tǒng)中。相比之下，風(fēng)險最小化策略被車輛的系統(tǒng)自動采取作為對評估單元的報警信號的反應(yīng)并且電池狀況通過所述策略來改變以便因此緩和該狀況。
[0011]本發(fā)明因此旨在通過車輛內(nèi)部風(fēng)險最小化策略主動保證電池的狀況以便減少損壞。這些都是最重要的反應(yīng)措施，因為所述措施可以被采取作為對損壞的電池的反應(yīng)。然而，如果例如充電過程被取消或如果電池的環(huán)境溫度被識別為過高起初就未開始，則這些也可以是預(yù)防性措施。這種類型的狀況可以另外導(dǎo)致電池產(chǎn)生大量氣體并且充電過程變得危險。
[0012]采用根據(jù)本發(fā)明的方法來立即緩和電池的緊急狀況是可能的，其中措施被車輛采取，而無需必須涉及駕駛員或維修人員。緊急狀況因此可以被立即緩和，特別是在無人值守的充電過程的情況下或在駕駛操作期間，并且車輛故障的風(fēng)險被降低。
[0013]風(fēng)險最小化策略的措施優(yōu)選根據(jù)參數(shù)的類型來選擇，參數(shù)的監(jiān)測已導(dǎo)致評估單元生成警報信號。如果例如識別出電池的高內(nèi)阻一一高內(nèi)阻是電池的腐蝕和硫酸化的指示，則風(fēng)險最小化策略可以將充電電壓的期望值設(shè)置為在特別長的時間段內(nèi)特別高以便將硫酸化與板分離。因此，本發(fā)明的一個實施例還提供了在電池的增大的內(nèi)阻的情況下執(zhí)行電池的脫硫過程作為風(fēng)險最小化策略的措施。
[0014]另一方面，如果確定電池的內(nèi)部溫度升高一一這表明弱化或損壞的電池(退化的電池)，則充電電流可以被減小或電池甚至可以被從電流源斷開。因此，風(fēng)險最小化策略的措施特別也可以包括減小電池的充電電流和/或?qū)㈦姵貜碾娏髟磾嚅_。從電流源斷開電池可以例如通過繼電器進(jìn)行或在插座處插電充電過程期間整個車輛被關(guān)斷。
[0015]溫度參數(shù)將直接表示電池的狀態(tài)，S卩，所述電池例如太熱，而被監(jiān)測的其它參數(shù)——例如充電電流的改變——僅間接表示電池的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的方法可以結(jié)合監(jiān)測適合于表示電池的狀態(tài)的那些參數(shù)來使用。
[0016]另外，在本發(fā)明的一個實施例中，風(fēng)險最小化策略的措施根據(jù)機動車輛的當(dāng)前操作模式來選擇。例如，在插電式車輛的充電過程期間，車輛被完全關(guān)斷以便防止負(fù)面影響，但當(dāng)駕駛車輛時，僅充電電流被減小。如果要執(zhí)行電池的脫硫，則這可以在插座處充電過程期間發(fā)生以便避免負(fù)面影響，例如范圍減小和/或增加的燃料消耗。如果當(dāng)駕駛車輛時要避免脫硫過程，則風(fēng)險最小化策略可以因此也采取延遲的措施。特別地，這可以包括，僅在車輛處于特定的操作模式下采取措施。例如，該策略還可以提供，脫硫過程特別是不在充電過程期間執(zhí)行以便避免損壞的電池的無人值守的充電過程。
[0017]來自下面的組的至少一個或多個參數(shù)可以作為電池的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測:
[0018]-電池的內(nèi)部溫度的溫度梯度；
[0019]-電池的充電電流；
[0020]-電池的內(nèi)阻；以及
[0021]-電池的失水。
[0022]這可以通過適合于表征電池的緊急狀態(tài)的目的的任何其它參數(shù)來補充。
[0023]在本發(fā)明的一個實施例中，如果電池的內(nèi)阻超過極限值，則電池的脫硫過程被提供作為風(fēng)險最小化策略的措施。增大的內(nèi)阻表明電池的內(nèi)部腐蝕，然而也可能由于電池的硫酸化引起。為了排除這種情況，脫硫過程例如在限定的時間段內(nèi)執(zhí)行，并且如果在該時間段已過去之后電池的內(nèi)阻仍然處于極限值以上，則評估單元生成報警信號。在這種情況下，可以假定內(nèi)阻是由于內(nèi)部腐蝕而增大，而不是由于電池的硫酸化而增大，因為在這種情況下，所述電阻將由于脫硫過程而下降到相關(guān)限限值以下。由于硫酸化導(dǎo)致的錯誤警報信號可以以這種方式避免。脫硫過程優(yōu)選通過采用電壓期望值給電池充電來執(zhí)行，該電壓期望值至少對應(yīng)于電池的均衡充電。
[0024]在均衡充電的情況下，使用使鉛酸可充電電池中的所有電池單元在合理的時間(例如，12至24小時)內(nèi)完全充電成為可能的電壓期望值。所述電壓期望值常常以溫度依賴性的方式進(jìn)行限定并且經(jīng)常以以下方式限定，即氣體積聚率處于限定的溫度范圍的中間的最大設(shè)計值以下。限定均衡充電的z曲線可以從電池制造商處獲得或者由車輛制造商限定以便在所提供的具有規(guī)定的用戶配置文件的期望車輛中很好地起作用。
[0025]z曲線限定電池的連接端子處的電壓。為了控制主電流源以便實現(xiàn)電池連接端子處的限定的電壓，執(zhí)行電池電壓的反饋控制程序或者執(zhí)行包括具有干擾變量反饋的控制程序的策略是可能的，其中所述策略相對于整個車輛電流或相對于電池電流設(shè)置發(fā)電機或DC-DC轉(zhuǎn)換器的電壓期望值。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，除了采取風(fēng)險最小化策略之外，警報指示仍然可以被提供給駕駛員和/或維修人員，以便指示所述人員電池被損壞。因為用于識別損壞的電池的算法常常生成錯誤消息，盡管電池未被損壞，然而，可以提供的是，如果評估單元在按時間順序彼此相隨的多個操作階段內(nèi)已生成限定數(shù)量的報警信號，則警告指示僅在儀表板中生成和/或錯誤代碼被存儲在診斷系統(tǒng)中。例如，如果在過去的五個操作階段內(nèi)表明損壞的電池的至少一個警報信號已經(jīng)生成三次，則僅識別不規(guī)律的充電過程。如果評估單元在按時間順序彼此相隨的車輛的多個操作階段內(nèi)已生成限定數(shù)量的報警信號，則也可以僅采取車輛內(nèi)部的風(fēng)險最小化策略。
【附圖說明】
[0027]在從屬權(quán)利要求和參照附圖的優(yōu)選示例性實施例的以下描述中，本發(fā)明的另外的優(yōu)點、特征和另外的有利發(fā)展是顯而易見的。
[0028]在附圖中:
[0029]圖1說明了用于限制充電電流的算法；
[0030]圖2說明了用于識別不規(guī)律的充電狀態(tài)、風(fēng)險最小化策略、負(fù)載管理策略和高負(fù)載的算法之間的通信的示例性實施例；
[0031]圖3說明了當(dāng)斷開電池以及增大和降低發(fā)電機電壓期望值時的步驟的流程圖；
[0032]圖4說明了不規(guī)律的充電過程的假定和風(fēng)險最小化策略的終止的算法；
[0033]圖5說明了用于確定電池的高內(nèi)阻和用于請求脫硫過程的算法；
[0034]圖6說明了用于確定電池的高內(nèi)阻和用于執(zhí)行脫硫過程的算法；以及
[0035]圖7說明了確定先前確定的電池的增大的內(nèi)阻是否已通過已經(jīng)執(zhí)行的脫硫過程而減小的程序。
【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明將以示例性的方式參照三種可能的風(fēng)險最小化策略進(jìn)行說明。一方面，這些是如果檢測到氣體的積聚和/或電池的內(nèi)部短路而采取的措施。此外，如果所述電池的溫度被發(fā)現(xiàn)超出充電程序的特定溫度窗口之外，則采取預(yù)防性措施以便斷開電池。另外，風(fēng)險最小化策略將在電池的硫酸化的情況下進(jìn)行說明。
[0037]在電池的情況下，高氣體積聚率或內(nèi)部短路常常伴隨著隨時間變化增加的電池溫度梯度和高的充電電流。為了識別這些情況，這些參數(shù)可以被監(jiān)測并且各種算法可以被使用。如果已檢測到氣體的積聚或內(nèi)部短路，則各個算法然后生成警報信號(指示/標(biāo)記)。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)險最小化策略可以使用評估單元的警報指示并且隨后采取相應(yīng)的補救措施。然而，本發(fā)明不限于確定電池溫度梯度和高充電電流，而是監(jiān)測任何其他參數(shù)是可能的，使用任何其他參數(shù)來推斷氣體的強烈積聚和/或內(nèi)部短路是可能的。
[0038]在氣體的積聚和內(nèi)部短路的情況下，風(fēng)險最小化策略可以不同地組織，其中可以有例如控制電流源以便限制或防止這樣的電池充電過程的基本子戰(zhàn)略。這些子策略可以根據(jù)車輛的操作模式或車輛的以往操作歷史來激活和停用。此外，可以采取通信策略，該通信策略在儀表板中生成警報指示并且將錯誤代碼存儲在車輛的診斷系統(tǒng)中。
[0039]例如，限制充電電流作為用于控制電流源的子策略是可能的。此外，電池可以通過繼電器從電流源斷開或車輛可以在插座處充電過程期間被關(guān)斷。如果電池電流超過限定的極限值，則用于限制充電電流的算法減小電壓期望值，該電壓期望值可以通過標(biāo)準(zhǔn)z曲線來限定。
[0040]該電流極限值應(yīng)該將通向電池的電流限制到足夠的程度，以便防止溫度升高和氣體積聚。如果內(nèi)部短路存在，則OA的極限值完全防止充電電流，但不允許電池的再充電。因此，簡單的正校準(zhǔn)可以是最佳的折衷，以便停止氣體的積聚和熱效應(yīng)，而電池同時繼續(xù)進(jìn)行充電，直到它被更換。
[0041]為了限制充電電流，補償可以從電壓期望值中減去使得產(chǎn)生用于電流限制的所需的電壓期望值，電壓期望值從z曲線確定。圖1說明了用于限制電流的算法，其中如果更強的電流流動已被識別，則所述算法以自適應(yīng)的方式計算補償UOffset。如果電流限制被激活，則最初在步驟I.I設(shè)置值UOffset = 0。此外，在步驟1.2設(shè)置值USetpoint = UNominal-UOff set并且因此電壓期望值USetpoint被確定為電流限制。如果在步驟1.3確定電池電流IBatt大于校準(zhǔn)的極限值CurrentLimitThresh，則在步驟1.4算法在每種情況下將值UOffset增加校準(zhǔn)值OffsetInc(UOffset = UOffset+OffsetInc)。在這種情況下，在步驟1.5存儲時間戳。在進(jìn)一步測量期間，如果電池電流超過極限值CurrentLimitThresh，則進(jìn)一步增大補償值，并且存儲最新的時間戳。如果不再是這種情況，則算法將最新存儲的時間戳與當(dāng)前時間進(jìn)行比較。如果在步驟1.6測試確定該差超過校準(zhǔn)的極限值DecrementTimeThresh(t-Timestamp>CurrentTimeThresh)，則補償值減小校準(zhǔn)值OffsetDec(步驟1.7)。這被重復(fù)直到所測量的電池電流再次超過極限值CurrentLimitThresh或電流限制功能被停用。通過這種算法計算的補償電壓被加到z曲線的標(biāo)稱電壓期望值。
[0042]第二風(fēng)險最小化策略可以提供的是，將電池從電流源系統(tǒng)斷開，這可以通過繼電器進(jìn)行。如果用于給電池充電的電流和用于低電壓網(wǎng)絡(luò)的電源已經(jīng)通過DC-DC轉(zhuǎn)換器提供，則電池可以從總線以簡單的方式斷開，而無需篡改期望值。為了保持車輛處于可用狀態(tài)，如果車輛已被停放，則電池應(yīng)該被重新連接，并且在按時間順序彼此相隨的啟動之后，電池應(yīng)該被斷開。
[0043]只要電池被斷開，它就不能支持負(fù)載的高電流瞬變，例如可能導(dǎo)致這種類型的負(fù)載的功率降低的電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。此外，如果這種類型的高電流瞬變發(fā)生，則電流分布網(wǎng)絡(luò)中的電壓下降到車輛的其它電氣單元失去其功能的程度。在車輛中的分布式控制裝置系統(tǒng)的情況下，瞬變可能導(dǎo)致控制裝置系統(tǒng)被斷開并且被重新啟動。
[0044]為了解決這個問題，只要電池被斷開，該策略就可以發(fā)送信號到具有高負(fù)載的部件和到車輛的負(fù)載管理系統(tǒng)。該信號可以被大電流負(fù)載用來以以下方式改變其操作參數(shù)，即，負(fù)載在弱化模式中操作，在弱化模式中，性能仍然和以前一樣被最大化，但高電流瞬變被最小化。此外，該信號可以被負(fù)載管理系統(tǒng)用來停用非必要的負(fù)載。這最小化DC-DC轉(zhuǎn)換器在負(fù)載瞬變期間需要比DC-DC轉(zhuǎn)換器可以提供的更大的功率的可能性。在這種情況下，電流分布網(wǎng)絡(luò)中的電壓將下降。
[0045]圖2說明了用于識別不規(guī)律的充電狀態(tài)、風(fēng)險最小化策略、負(fù)載管理策略和高負(fù)載的算法之間的通信。在步驟2.1算法識別電池中氣體的積聚和/或內(nèi)部短路。風(fēng)險最小化策略2.2還提供了通過繼電器(2.3’)進(jìn)行的電池被斷開(2.3)。關(guān)于車輛激活狀態(tài)的信息(被激活/被停用)(2.2’)和關(guān)于車輛啟動狀態(tài)的信息(曲柄或啟動請求/啟動)(2.2”)被包含到風(fēng)險最小化策略中。
[0046]風(fēng)險最小化策略此外發(fā)送具有電池已被斷開的信息的信號。如果該信號被激活，則該信號可以被電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)2.5的負(fù)載管理系統(tǒng)2.4和/或具有高負(fù)載2.6的單元使用以便最小化瞬變。
[0047]如果電池和電動車輛負(fù)載在行程期間通過常規(guī)發(fā)電機來供應(yīng)，則如果繼電器存在，使用該風(fēng)險最小化策略以便將鉛酸電池與系統(tǒng)的其余部分?jǐn)嚅_是可能的。然而，在電池被斷開之前，發(fā)電機期望值應(yīng)該被至少降低到電池的空轉(zhuǎn)電壓，以便防止負(fù)載下降。這特別適用于顯示氣體的強烈積聚或放氣并且汲取高電流的電池。在電池已被斷開之后，期望值應(yīng)該再次被增加至其標(biāo)稱值。
[0048]圖3說明了這些步驟的流程圖。在步驟3.1，算法識別氣體的強烈積聚和/或內(nèi)部短路。在步驟3.2，發(fā)電機期望值被至少降低到電池的空轉(zhuǎn)電壓并且在步驟3.3電池被斷開。在步驟3.4，發(fā)電機期望值隨后被增加到其標(biāo)稱電壓。
[0049]如果發(fā)電機期望值被降低至空轉(zhuǎn)電壓，則電池充電電流下降至零?？刂扑惴梢员O(jiān)測電池電流，并且如果電池電流從充電變成放電，則通過繼電器引起電池的斷開。
[0050]如果電動車輛或混合動力車輛的電池在插座處進(jìn)行充電，則低電壓系統(tǒng)通常通過DC-DC轉(zhuǎn)換器來供應(yīng)。鉛蓄電池通常被連接到低電壓系統(tǒng)并且同樣被充電。如果識別出氣體的極端積聚或內(nèi)部短路同時車輛正在插座處進(jìn)行充電，則風(fēng)險最小化策略還終止快速充電過程并且關(guān)閉所有車輛系統(tǒng)。在這種情況下，儀表板中的警報指示應(yīng)該被激活并且錯誤代碼應(yīng)該被存儲在診斷系統(tǒng)中以便通知維修人員關(guān)于此過程。
[0051]限制電池的充電過程的這些子策略可以根據(jù)車輛的操作模式和車輛的以往操作歷史來激活和停用。特別地，區(qū)分車輛在插座處充電或被駕駛的狀態(tài)。此外，已檢測到不規(guī)律的充電過程的參數(shù)可能具有影響。例如，這可以是確定增加的溫度梯度、確定隨著時間變化增加的充電電流或確定內(nèi)部短路。
[0052]來自下組中的任何策略可以被用作用于控制電流源的子策略:限制充電電流，斷開電池或關(guān)閉車輛。在電動車輛的情況下，如果車輛當(dāng)前正在插座處充電，則例如對于每種類型的不規(guī)律充電過程，車輛被關(guān)閉。如果車輛正在行駛，則如果檢測到內(nèi)部短路，可以選擇充電電流限制。另一方面，如果確定增加的溫度梯度，則電池可以被斷開。這種方法的原因是，如果充電電流被限制，則在很短的時間段，具有內(nèi)部短路的電池可能是處于起作用的位置而不是緊急狀況。相比之下不斷變熱的電池應(yīng)該從電流源斷開，即使這種措施可能降低其它系統(tǒng)的性能。
[0053]如果下列條件中的一個或多個發(fā)生，則電流源控制程序可以被自動終止:
[0054]-電池被更換。
[0055]-在下一次鑰匙周期或車輛激活周期期間或在下一個、兩個或更多個鑰匙周期或車輛激活周期之后。
[0056]-如果車輛正在移動最小的時間段，則在下一次行程期間。
[0057]如果電池監(jiān)測系統(tǒng)在服務(wù)計時器中包含電池時間，則可以檢查第一個條件。此外，更換電池的技工通過維護(hù)界面指示電池已被更換。如果車輛開始行駛并且不規(guī)律的充電狀態(tài)已發(fā)生在過去，則第三個條件可以通過計時器被啟動的事實來實施。校準(zhǔn)的時間段應(yīng)該足以溶解在電池中和電池周圍已收集的氫氣。
[0058]如果風(fēng)險最小化策略在不規(guī)律的充電過程已被檢測到的車輛的激活階段的最后尚未終止，則不規(guī)律充電過程的類型(高溫度梯度、內(nèi)部短路等)被存儲在非易失性存儲設(shè)備中。如果車輛被重新激活，則使用所述存儲設(shè)備以便確定關(guān)于電流控制器的風(fēng)險最小化策略。以這種方式，不規(guī)律的充電過程通過按時間順序彼此相隨的車輛的激活階段來假定，直到風(fēng)險最小化策略的終止條件得到滿足。
[0059]圖4說明了具有不規(guī)律的充電過程的假定和風(fēng)險最小化策略的終止的算法。在示例性方式中，三個措施A、B和C可用于控制電流源。首先，在步驟4.1采用已確定的類型I的不規(guī)律充電過程，并且在步驟4.2執(zhí)行關(guān)于車輛當(dāng)前是否正在插座處充電的檢查。如果不是這種情況，則在步驟4.3執(zhí)行關(guān)于附加設(shè)置模式(附屬模式)是否存在或扭矩是否已經(jīng)可能(扭矩就緒)的檢查。在第一種情況4.3’下，采取措施B，而在第二種情況4.3”下，采取風(fēng)險最小化策略的措施C。如果在步驟4.2中的檢查已確定車輛當(dāng)前正在插座處充電，則采取風(fēng)險最小化策略的措施A。
[0060]在每個措施A、B、C的情況下，在各自的步驟4.4、4.4’和4.4”執(zhí)行關(guān)于用于終止風(fēng)險最小化戰(zhàn)略的條件是否已得到滿足的檢查。如果是這種情況，則取消類型I的不規(guī)律充電程序(4.5)并且恢復(fù)正常電流控制程序(4.6)。
[0061]在氣體積聚或內(nèi)部短路的情況下，用于最小化風(fēng)險的一個通信策略可以包括控制程序，在該控制程序下，條件警報被激活并且通過儀表板或錯誤代碼來停用。對于任意類型的不規(guī)律的充電狀態(tài)，在所述狀態(tài)已被識別之后，儀表盤上的警報可以被立即生成或所述警報的生成可以被延遲直到相同的結(jié)果或類似的結(jié)果已被重復(fù)。以這種方式，由于錯誤消息導(dǎo)致的錯誤警報可以被過濾掉。這本應(yīng)導(dǎo)致高昂的擔(dān)保成本和客戶不滿。
[0062]因為風(fēng)險最小化策略被設(shè)計成使得減少用于檢測不規(guī)律的充電狀態(tài)的目的的電池的那些癥狀，所以事件計數(shù)器必須與策略進(jìn)行配合。因為如果車輛伴隨有經(jīng)銷商或技工，錯誤代碼僅被讀出，所以所述錯誤代碼可以被立即生成或同樣地僅在結(jié)果被重復(fù)之后才能生成。
[0063]此外，如果電池的環(huán)境溫度超出電池工作窗口之外，則電池應(yīng)該被隔離或者不再使用。這可以被提供作為預(yù)防性風(fēng)險最小化策略。對于鉛酸電池，如果溫度超過60°C，則電池例如應(yīng)該通過防止充電電流的零電流控制程序來隔離。因此，防止電池產(chǎn)生氣體。在鋰離子電池的情況下，因為非常熱和非常冷的環(huán)境溫度而隔離電池是有利的。電池可以通過繼電器與電流源網(wǎng)絡(luò)隔離或者電流源的電壓期望值以使得充電電流不提供這樣的方式來控制。
[0064]如果車輛當(dāng)前正在插座處充電，則如果環(huán)境溫度處于允許的電池工作溫度之外，另外的預(yù)防性策略可以關(guān)閉。為了選擇該策略，車輛當(dāng)前是否正在充電并且環(huán)境溫度是否處于允許的極限之內(nèi)必須事先確定。
[0065]鉛酸電池的腐蝕可以特別是通過確定電池的高內(nèi)阻來檢測，因為所述高內(nèi)阻是腐蝕的伴隨效應(yīng)。為了這個目的，在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種如果車輛負(fù)載不通過發(fā)電機或DC-DC轉(zhuǎn)換器支持則通過電池監(jiān)測傳感器來測量電池電流和電池電壓的算法。這是例如如果車輛當(dāng)前正在接通程序和關(guān)斷程序之間切換的情況。優(yōu)選的是，當(dāng)在啟動程序期間曲柄啟動內(nèi)燃發(fā)動機時，確定內(nèi)阻。在電動車輛或車輛不具有常規(guī)起動機馬達(dá)的情況下，電池的內(nèi)阻可以優(yōu)選當(dāng)在啟動程序期間關(guān)閉繼電器時確定。在這兩種情況下，適當(dāng)?shù)臅r間點通過校準(zhǔn)具有參數(shù)名的電流閾值ICorrDischargeThresh來選擇。如果電池電流改變，則電池的內(nèi)阻通過以下事實來確定:所產(chǎn)生的電池電壓的變化除以電池電流的該變化(電池的內(nèi)阻=(USampleCharge-UBatt)/(ISampleCharge-1Batt)。
[0066]所確定的電池的內(nèi)阻可以相對于當(dāng)前荷電狀態(tài)和溫度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化以便估算在標(biāo)準(zhǔn)荷電狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)溫度的情況下的電阻。例如，計算出的內(nèi)阻可以被轉(zhuǎn)換成在100%荷電狀態(tài)(SOC)和25°C的情況下的電阻。標(biāo)準(zhǔn)化可以例如使用查找表來進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)阻然后與校準(zhǔn)的極限值進(jìn)行比較以便檢測腐蝕或硫酸化。
[0067]如果電動車輛或混合動力車輛在插座處充電超過較長的時間段，則接通程序和關(guān)斷程序之間的過渡不足夠頻繁地發(fā)生以便確定電池在這些因素下的內(nèi)阻是可能的。因此，該算法也可以提供，一個負(fù)載被特定激活，而發(fā)電機或DC-DC轉(zhuǎn)換器被停用，以便不斷接收關(guān)于限定的放電電流水平的數(shù)據(jù)并且由此計算電池的內(nèi)阻。該負(fù)載可以是例如車輛的可用電部件，其中為此目的例如加熱的窗玻璃可以被使用。然而，為了確定腐蝕的目的，僅安裝在車輛中的電阻也可以被使用。在本發(fā)明的另外的實施例中，可以提供的是，發(fā)電機或DC-DC轉(zhuǎn)換器被周期性地停用和重新激活或電壓期望值被減小和增大以便引起電池電流的變化。因此，測量所得的電池電壓的變化是可能的。
[0068]如果所確定的和優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)化的電池的內(nèi)阻超過限定的極限值，則該算法由此推斷內(nèi)部腐蝕。然而，在這種情況下，存在以下問題:電池的高內(nèi)阻也可能是由于電池的硫酸化引起的。這種情況可能導(dǎo)致與腐蝕相關(guān)的錯誤通知。然而，電池的硫酸化可以被解決，因為均衡充電發(fā)生在特定的時間段內(nèi)。如果高內(nèi)阻是由于電池的硫酸化引起的，則電阻應(yīng)該在進(jìn)行均衡充電過程之后再次降低。如果不是這種情況，而是內(nèi)阻仍然很高，則可以假定所述電阻是由于腐蝕引起的。在這種情況下，對于已確定的腐蝕，可以采取風(fēng)險最小化策略。
[0069]用于確定電池的高的(標(biāo)準(zhǔn)化的)內(nèi)阻和用于執(zhí)行脫硫過程以便排除電池的硫酸化作為高內(nèi)阻的原因或改正所述硫酸化的算法在圖5、6和7中以示例性的方式進(jìn)行說明。使用圖5中的算法以便確定電池的增加的內(nèi)阻并且采用脫硫過程。在步驟5.1，該程序激活電流源。在步驟5.2，執(zhí)行關(guān)于已被執(zhí)行的脫硫過程的指示標(biāo)記是否已被停用的檢查。如果這適用，則在步驟5.3，執(zhí)行關(guān)于電池電流IBatt是否處于極限值ICorrDetThresh以上的檢查。如果是這種情況，則在步驟5.4，電池電壓和電池電流被設(shè)置為參數(shù)USampleCharge = UBatt并且I SampleCharge = IBatt并且時間戳SampleTimeStamp被存儲。另一方面，如果不是這種情況，貝1J在步驟5.5執(zhí)行以下檢查:電池電流是否處于第二極限值ICorrDischargeThresh以下并且同時來自當(dāng)前時間和所存儲的時間戳SampleTimeStamp之間的差是否處于極限值CorrSampIeTimeThresh 以下(t-SampleTimeStamp〈CorrSampleTimeThresh)。如果是這種情況，貝1J在步驟5.6，電池的內(nèi)阻通過商(USampleCharge-UBatt)/(ISampleCharge-1Batt)B成，并且在該示例性實施例中也相對于電池的荷電狀態(tài)和電池溫度進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。如果該值RNorm處于極限值MaxCorrThresh以上(步驟5.7)，則這被評估為增加的電池的內(nèi)阻。如果在步驟5.8中的檢查確定指示標(biāo)記尚未被激活以請求脫硫過程，則這發(fā)生在步驟5.9。如果電池的內(nèi)阻不超過提到的極限值MaxCorrThresh，則該檢查同樣發(fā)生在步驟5.8’。如果在步驟5.8’中的檢查確定用于請求脫硫過程的指示標(biāo)記已被激活，則該指示在步驟5.9’被停用。
[0070]然而，用于請求脫硫過程的指示標(biāo)記也可以通過其他算法來生成。特別地，如果例如自從上次脫硫過程以來特定的時間已經(jīng)過去，則所述指示標(biāo)記可以被定期生成。
[0071]圖6說明了一旦脫硫過程被請求就執(zhí)行脫硫過程的算法。如果例如用于請求脫硫過程的相應(yīng)的指示標(biāo)記已通過圖5中的算法激活或這種類型的指示標(biāo)記已被定期設(shè)置，則執(zhí)行該過程。該算法提供的是，在步驟6.1激活電流源。在步驟6.2，然后執(zhí)行關(guān)于用于請求脫硫過程的內(nèi)部指示標(biāo)記是否已經(jīng)被激活的檢查。如果不是這種情況，則在步驟6.3實施正常電流源管理策略，并且在步驟6.5進(jìn)一步確定用于請求脫硫過程的內(nèi)部指示標(biāo)記是否已被激活。
[0072]變量DesulfTime表示脫硫過程已經(jīng)發(fā)生的時間跨度。該變量被存儲在非易失性存儲設(shè)備中，以便所述變量在車輛的每次關(guān)閉程序期間被存儲并且當(dāng)車輛下一次被激活時可以更新。如果在步驟6.5確定用于請求脫硫過程的指示標(biāo)記已被激活，則設(shè)置變量DesulfTime = O(步驟6.6)。另一方面，如果在步驟6.2確定，當(dāng)電流源被激活時用于請求脫硫過程的指示標(biāo)記已經(jīng)被激活，換言之脫硫過程已經(jīng)在進(jìn)行中，則在步驟6.4將自從上一次關(guān)斷以來的時間與校準(zhǔn)的極限值DesulfKeyOffTimeThresh進(jìn)行比較。為此目的，當(dāng)關(guān)閉車輛時，時間戳被設(shè)置并且當(dāng)前時間和該時間戳之間的差與極限值進(jìn)行比較(RealTime-Desulf ShutDownTimeStamp>DesulfKeyOffTimeThresh?)。如果自從上次關(guān)斷過程以來的時間超過該極限值，則假定關(guān)斷程序的持續(xù)時間太大，因為顯著放電可能已發(fā)生。優(yōu)選的是，已經(jīng)開始的脫硫過程然后不再繼續(xù)而是重新開始。在這種情況下，變量DesulfTime = O因此也被設(shè)置(步驟6.6)。
[0073]如果用于請求這種類型的程序的指示標(biāo)記被設(shè)置，則因此執(zhí)行脫硫過程。用于激活脫硫過程的另外的條件可以是車輛處于特定的操作模式。在插電式車輛的情況下，這可以是例如在插頭處的荷電狀態(tài)并且在不被連接到插座的情況下行駛。這種類型的條件沒有在圖6的算法中提供，然而所述條件可以例如在步驟6.2和6.5中可選地請求。因此，如果用于請求脫硫過程的指示標(biāo)記被激活并且車輛同時處于特定的操作模式中，則用于該算法的該實施例的程序僅移動到步驟6.4或6.6。
[0074]在開始脫硫過程之前，優(yōu)選的是，對于提到的變體中的每個，時間戳被設(shè)置為當(dāng)前時間(6.7)并且然后在步驟6.8電壓期望值用于脫硫過程。脫硫過程的時間Desulf Time被監(jiān)測。一旦所述時間達(dá)到極限值DesulfPer1d，就設(shè)置指示脫硫過程已經(jīng)終止的指示標(biāo)記。如果在步驟 6.9中的比較(Desulf Time+RealTime-DesulfStartTimeStamp>Desulf Per1d?)因此確定極限值已經(jīng)達(dá)到，則在步驟6.10，激活用于指示脫硫過程已經(jīng)發(fā)生的指示標(biāo)記(DesulfatedFlag)并且停用用于請求脫硫過程的指示標(biāo)記。
[0075]另一方面，如果極限值DesulfPer1d尚未達(dá)到，則脫硫過程繼續(xù)并且在步驟6.11繼續(xù)執(zhí)行關(guān)于電流源是否已被斷開的檢查。一旦是這種情況，就將變量Desulf Time的當(dāng)前值存儲在非易失性存儲設(shè)備中(DesulfTime = DesulfTime + RealTime-DesulfStartTimeStamp)。此外，當(dāng)前時間也被存儲在非易失性存儲設(shè)備中作為車輛的關(guān)斷程序的時間戳(DesulfShutDownTimeStamp)。在步驟6.4，該時間戳可以在當(dāng)下一次啟動車輛時使用。
[0076]如果確定電池的(標(biāo)準(zhǔn)化的)內(nèi)阻增大，則因此執(zhí)行脫硫過程。該過程優(yōu)選包括通過至少對應(yīng)于電池的均衡充電的電壓期望值給電池充電。在限定的時間跨度內(nèi)執(zhí)行脫硫過程，并且來自圖6的算法中的步驟6.10的指示標(biāo)記(0^1!1€&仏(^1&8)提供的是，執(zhí)行所述脫硫過程直到結(jié)束。在脫硫充電過程之后，增大的內(nèi)阻應(yīng)該減小。如果不是這種情況，則該狀態(tài)可能是由于腐蝕或另一種電池故障引起的。電池然后應(yīng)該被檢查并且在必要時被更換。
[0077]圖7說明了確定先前確定的增大的電池內(nèi)阻是否已經(jīng)通過已經(jīng)執(zhí)行的脫硫過程減小的程序。如果增大的內(nèi)阻是由于電池的硫酸化引起的，則消除所述硫酸化將是可能的。然而，如果增大的內(nèi)阻并不是由于硫酸化引起的，則可以由此推斷該電池的腐蝕或另一故障已經(jīng)發(fā)生。該過程通過在步驟7.1電流源的激活重新開始。一旦在步驟7.3確定用于指示脫硫過程已被執(zhí)行的指示標(biāo)記被激活(DesulfatedFlag)，就在步驟7.4執(zhí)行關(guān)于電池電流是否處于極限值ICorrDetThresh之上的檢查。一旦是這種情況，就在步驟7.5設(shè)置USamp IeCharge = UBatt且 I Samp IeCharge = IBatt并且設(shè)置時間戮 SampleTimeStamp。
[0078]然而，一旦步驟7.4中的檢查已經(jīng)確定電池電流處于閾值ICorrDetThresh以下，就在步驟7.6執(zhí)行關(guān)于電池電流IBatt是否也處于閾值ICorrDischargeThresh以下并且同時時間和時間戳之間的差是否小于極限值CorrSampleTimeThresh的檢查。如果這兩個條件都滿足，則在步驟7.7計算優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)阻RNorm。內(nèi)阻被確定為商(USampleCharge-UBatt)/(ISampleCharge-1Batt)，并且所述內(nèi)阻被標(biāo)準(zhǔn)化成標(biāo)稱荷電狀態(tài)和標(biāo)稱溫度。在步驟7.8，(標(biāo)準(zhǔn)化的)內(nèi)阻與極限值1^式0^111^通進(jìn)行比較。如果內(nèi)阻實際上大于極限值，則識別出腐蝕，這導(dǎo)致在步驟7.9激活相應(yīng)的指示標(biāo)記(BattMaintenanceReqFlag)。該指示標(biāo)記應(yīng)該表明應(yīng)該進(jìn)行電池的維護(hù)。指示標(biāo)記可能引起例如警報通知顯示在車輛的儀表板上。此外，由于所述指示標(biāo)記，錯誤代碼可以在車輛的診斷系統(tǒng)中生成，并且所述錯誤代碼可以由專業(yè)技術(shù)人員讀取。
[0079]另一方面，如果內(nèi)阻小于極限值MaxCorrThresh，則僅在步驟7.2停用用于指示脫離過程已被執(zhí)行的指示標(biāo)記(DesulfatedFlag)。這樣做的原因是，在這種情況下，增大的內(nèi)阻明顯是由于可以通過脫硫過程消除的硫酸化引起的，沒有必要維修電池。因此對于避免不必要的警報通知是可能的。
【主權(quán)項】
1.一種用于操作機動車輛的電池的方法， 其中通過所述機動車輛的系統(tǒng)不斷監(jiān)測參數(shù)，所述參數(shù)直接或間接地表示所述電池的狀態(tài)，并且如果所述系統(tǒng)的評估單元根據(jù)被監(jiān)測的所述參數(shù)來生成警報信號，則實施至少一個風(fēng)險最小化策略，所述至少一個風(fēng)險最小化策略包括用于改變電池狀況的措施。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于 所述風(fēng)險最小化策略的所述措施根據(jù)所述參數(shù)來選擇，所述參數(shù)的所述監(jiān)測已導(dǎo)致所述評估單元生成警報信號。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項或兩項所述的方法， 其特征在于 所述風(fēng)險最小化策略的所述措施根據(jù)所述機動車輛的當(dāng)前操作模式來選擇。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項或多項所述的方法， 其特征在于 所述風(fēng)險最小化策略的一項措施是減小所述電池的充電電流。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項或多項所述的方法， 其特征在于 所述風(fēng)險最小化策略的一項措施是將所述電池從電流源斷開。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項或多項所述的方法， 其特征在于 監(jiān)測來自下面的組的至少一個或多個參數(shù): -所述電池的內(nèi)部溫度的溫度梯度； -所述電池的充電電流； -所述電池的內(nèi)阻；以及 -所述電池的失水。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項或多項所述的方法， 其特征在于 如果所述電池的所述內(nèi)阻超過極限值，則執(zhí)行所述電池的脫硫過程作為所述風(fēng)險最小化策略的措施。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法， 其特征在于 所述脫硫過程優(yōu)選通過采用電壓期望值給所述電池充電來執(zhí)行，所述電壓期望值至少對應(yīng)于用于所述電池的均衡充電的所述電壓期望值。9.根據(jù)權(quán)利要求7和8中的任一項或兩項所述的方法， 其特征在于 所述脫硫過程在一限定的時間段內(nèi)執(zhí)行，并且如果在所述時間段已過去之后所述電池的所述內(nèi)阻仍然處于極限值之上，則所述評估單元生成警報信號。
【文檔編號】H01M10/42GK106058333SQ201610227790
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月13日 公開號201610227790.6, CN 106058333 A, CN 106058333A, CN 201610227790, CN-A-106058333, CN106058333 A, CN106058333A, CN201610227790, CN201610227790.6
【發(fā)明人】馬克·艾弗特, 埃克哈德·卡登
【申請人】福特全球技術(shù)公司