專利名稱：用于計算從儲能器中可獲取的電荷的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的用于計算直到規(guī)定的放電結束時從儲能器、尤其從電池中可獲取的電荷的裝置，以及按照權利要求9的前序部分所述的相應方法。
在電儲能器、例如電池中，當前可獲取的電荷是一個重要的量，因為它表達了在未超過儲能器所要求的最低效能時仍可用的能量儲備。正是在汽車技術領域中，準確地預報可獲取的電荷比知道電池的通過鋁酸性蓄電池中的平均酸濃度而確定的當前充電狀態(tài)更具有決定意義，因為該充電狀態(tài)只是提供了一種與全充電相比已獲取的電荷的信息，而不是仍然還可獲取的電荷量的信息。
還可獲取的總電荷可直接確定連接于儲能器的電氣負載的可用性。另外，對可獲取的電荷的了解可被用于控制技術的措施、例如用于汽車中的能量管理。由此，例如能夠在達到最低電荷儲備之前及時地開始采取降低消耗的措施，例如斷開或者調暗不很重要的負載。
從EP-0376967中已經知道，確定從儲能器中可獲取的電荷。這里，在Peukert公式的基礎上，根據(jù)不變的放電電流、電池溫度和老化現(xiàn)象通過在計算單元中所儲存的靠經驗得出的特性曲線族來估算可獲取的電荷。從而，雖然可能計算出直到放電結束時可獲取的電荷，所述放電結束的特征在于儲能器的完全放電，但相反不能確定不超過規(guī)定的最低端電壓或者不超過儲能器最低效能時可獲取的電荷。另外，在Peukert公式基礎上對可獲取的電荷的確定是相對不準確的，因為沒有考慮影響放電結束的狀態(tài)的各種影響，例如由于電池老化在電極上的活性物質損耗，或者在低溫時電極上冰的形成。
因此，本發(fā)明以如下任務為基礎，即實現(xiàn)用于計算從儲能器中可獲取的電荷的裝置和方法，所述裝置或者所述方法能夠非常準確地確定直到達到規(guī)定的放電結束判據(jù)時可獲取的電荷。
按照本發(fā)明通過權利要求1或者9所述的特征來解決該任務。本發(fā)明另外的改進方案是從屬權利要求的目標。
本發(fā)明的基本思想在于，規(guī)定電荷預測器、即用于計算可獲取的電荷的裝置，所述電荷預測器在考慮規(guī)定的放電電流曲線和溫度曲線的情況下，借助于數(shù)學儲能器模型計算從儲能器中可獲取的電荷。這里，該儲能器模型是數(shù)學模型，該模型借助于各種數(shù)學模型來描述儲能器的基于各種物理影響的電氣特性。所述數(shù)學模型描述諸如電壓、電流、溫度等狀態(tài)變量的函數(shù)關系，并且包括各種參數(shù)。
從儲能器的當前狀態(tài)出發(fā)，進行由電荷預測器執(zhí)行的電荷計算。因此，在電荷預測器中儲存的數(shù)學模型首先根據(jù)儲能器的當前工作狀態(tài)被初始化。對此，規(guī)定了狀態(tài)變量和參數(shù)估值器，以從諸如儲能器的電壓、電流和溫度等當前工作變量中計算出狀態(tài)變量和可能的儲能器模型的參數(shù)。對于儲能器的如下狀態(tài)變量、即在運行時不能直接被測量的狀態(tài)變量，例如已知的Kalman濾波器可被用作狀態(tài)變量和參數(shù)估值器。然后，基于該初始化狀態(tài)，電荷預測器計算直到規(guī)定的放電結束、即直到達到一個或多個規(guī)定的放電結束判據(jù)時從儲能器中可獲取的電荷，下面將會詳細地描述所述判據(jù)。
在電池的情況下，儲能器模型包括電池內阻RI、酸擴散電阻Rk和滲透極化Up的至少一個模型。
狀態(tài)和參數(shù)估值器計算出電池的至少一個靜止電壓Uc0和一個濃差極化Uk作為狀態(tài)變量Z。只要電池電容是未知的，并從而使用的電池的酸電容C0也是未知的，那么也可以計算出這些。另外，該狀態(tài)變量和參數(shù)估值器優(yōu)選地至少計算出參數(shù)Ri025、Ue，grenz、Rk025、UD025和C0。下面還將對這些參數(shù)進行詳細描述。
被用來計算可獲取的電荷的放電結束判據(jù)可以例如是達到或者不超過規(guī)定的最小電解電壓Uekrit、最小端電壓UBattmin或者達到規(guī)定的最低效能ULastmin。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實施方案，計算直到達到或者不超過至少兩個、優(yōu)選的所有三個所述放電結束判據(jù)時可獲取的電荷。
如果電解電壓Ue下降到低于規(guī)定的最小電解電壓Uekrit，那么滿足該最小電解電壓Uekrit的放電結束判據(jù)。這里，規(guī)定的電解電壓Uekrit優(yōu)選地考慮由于電池老化引起的活性物質損耗和/或低溫時在電極上的冰的形成。
如果端電壓UBatt下降到低于規(guī)定的最小端電壓UBattmin，那么滿足該最小端電壓UBattmin的放電結束判據(jù)。
如果當儲能器由負載加載一段時間，則電源電壓、例如由儲能器供電的所述負載的電壓下降到低于規(guī)定的閾值，那么滿足最低效能判據(jù)。為了確定負載電壓是否在規(guī)定的負載電流曲線時下降到低于規(guī)定的閾值，規(guī)定根據(jù)負載電流曲線計算出所屬的負載電壓的電壓預測器。因此，在機動車中可以計算出，在規(guī)定的放電電流和電池溫度曲線時，還有多少電荷從汽車電池中是可獲取的，直到只含有這么多電荷，使在規(guī)定的負載電流曲線時，需接通的負載處的電源電壓不會下降到低于規(guī)定的閾值。這首先在機動車艦船電網中是必要的，以便阻止不再從電池中獲取電荷，例如這對再次的起動過程是必要的。
選擇地也可以定義其他的放電結束判據(jù)。
電荷預測器以規(guī)定的時間間隔重復計算從儲能器中可獲取的電荷，其中分別考慮放電電流IBatt，ent1和儲能器溫度TBatt，ent1的當前值。該電荷預測器優(yōu)選地也能夠確定直到達到規(guī)定的放電結束判據(jù)時的時間。
狀態(tài)和參數(shù)估值器優(yōu)選地基于與電荷預測器相同的儲能器模型工作。
以下借助于附圖對本發(fā)明示例性地進行更加詳細的描述。


圖1示出具有電荷預測器和電壓預測器的、用于計算從電池中可獲取的電荷的裝置的示意圖；圖2示出鉛酸蓄電池的等效電路圖；圖3a示出用于表示在由電荷預測器計算可獲取的電荷時的基本方法步驟的流程圖；圖3b，c示出用于表示檢驗各種放電結束判據(jù)的流程圖；圖3d示出用于表示在由電壓預測器計算最小電池電壓時的基本方法步驟的流程圖；和圖4示出電解電壓與各種物理影響的依賴關系圖。
1.用于計算可獲取的電荷的裝置圖1示出用于計算從電池中、尤其從汽車電池中可獲取的電荷的裝置的框圖。該裝置包括狀態(tài)變量和參數(shù)估值器1、電荷預測器2和電壓預測器3。該裝置能夠，計算從當前電池狀態(tài)UBatt、IBatt、TBatt和規(guī)定的放電電流曲線IBatt，ent1開始直到達到規(guī)定的放電結束時從電池(沒有示出)中可獲取的電荷。在此，所述放電電流曲線IBatt，ent1可以是任意規(guī)定的電流曲線或者常數(shù)電流(IBatt)。
電荷預測器2和電壓預測器3包括數(shù)學電池模型，以用于描述汽車電池的電氣特性。因此，在了解電池的當前工作變量、即當前電池電壓UBatt、當前電池電流IBatt和當前電池溫度TBatt時，以及在考慮規(guī)定的放電電流曲線IBatt，ent1和規(guī)定的溫度曲線TBatt，ent1的情況下，可以計算直到達到三種不同的放電結束判據(jù)時從電池中可獲取的電荷Qe，Ukrit、Qe，UBattmin、Qe，ULastmin(所述判據(jù)在本例中相互結合)。在放電時，放電電流曲線IBatt，ent1和溫度曲線TBatt，ent1可以由控制設備(沒有示出)規(guī)定，或者從電池的當前工作變量UBatt、IBatt、TBatt中被計算出。
電荷預測器2和電壓預測器3包括數(shù)學模型，以在數(shù)學上描述汽車電池的電氣特性，并且該數(shù)學模型以圖2所示的鉛酸蓄電池的等效電路圖為基礎。
2.鉛酸蓄電池的等效電路2示出鉛酸蓄電池的等效電路圖。電池電流IBatt的計數(shù)方向與通常一樣，充電選擇正，而放電選擇負。單個狀態(tài)變量和組件如下，由左向右為Ri(UC0，Ue，TBatt)是歐姆內阻，取決于靜止電壓UC0、電解電壓Ue和酸溫度Tbatt；URi是歐姆電壓降；C0是酸電容；UC0是靜止電壓；Rk(UC0，TBatt)是酸擴散電阻，取決于靜止電壓UC0(放電度)和酸溫度TBatt；τk＝Rk*Ck是酸擴散的時間常數(shù)(被假設為數(shù)量級10分鐘的常數(shù))；Uk是濃差極化；Ue＝UC0+Uk是電解電壓；ΔUNernst(Ue，TBatt)是端電壓和電解電壓Ue之間的電壓差，取決于電解電壓Ue和酸溫度TBatt；UD(IBatt，TBatt)是靜態(tài)滲透極化，取決于電池電流IBatt和酸溫度TBatt；UBatt是電池的端電壓。
將單個變量歸因于電池的各種物理影響，下面簡短地描述這些變量
電壓URi是電池內阻Ri上的歐姆電壓降，所述電壓降又取決于靜止電壓UC0、電解電壓Ue和酸溫度TBatt。
如果在電池的一個靜止階段之后，任何地方的酸濃度大小相同，那么靜止電壓UC0與電池中的平均酸濃度成比例，并且與電池的端電壓相同。
濃差極化Uk考慮反應位置、即電極處的酸濃度與電池中平均值的偏差。在電池放電時，最低的酸濃度處于電極的氣孔上，因為那里酸被消耗掉，而新的酸才必須從電解質中重新注入。
電解電壓Ue考慮通過與反應位置處的酸濃度有關的濃差極化而產生的靜止電壓UC0的偏差。對此有Ue＝UC0+Uk。
術語ΔUNernst(Ue，TBatt)描述電極電勢和電解電壓之間的電壓差，所述電壓差再次取決于反應位置處的局部酸濃度和酸溫度TBatt。
靜態(tài)滲透極化UD(IBatt，TBatt)考慮電池第一電極和電解質之間與電解質和電池第二電極之間的電過渡電阻，并且再次取決于電池電流IBatt和酸溫度TBatt。
當放電時，酸從電解質到反應位置(電極)的擴散通過酸擴散電阻Rk(UC0，TBatt)描述，該酸擴散電阻再次取決于靜止電壓UC0和酸溫度TBatt。
3.數(shù)學儲能器模型數(shù)學儲能器模型包括多個模型，所述模型描述電池的歐姆內阻Ri(UC0，Ue，TBatt)、酸擴散電阻Rk(UC0，TBatt)、電極電勢和電解電壓之間的電壓差ΔUNernst(Ue，TBatt)、和靜態(tài)滲透極化UD(IBatt，TBatt)。選擇地可以考慮更多或者更少的數(shù)學模型。對單個下面所提及的變量也可以使用其他的數(shù)學模型。
3.1.歐姆內阻Ri(UC0，Ue，TBatt)＝Ri0(TBatt)*(1+Ri，fakt*(UC0max-UC0)/(Ue-Ue，grenz))，有Ri0(TBatt)＝Ri025/(1+TKLfakt*(TBatt-25℃))。
其中Ri025是在全充電和TBatt＝25℃時的歐姆內阻；TKLfakt是電池電導的溫度系數(shù)；Ri，fakt是特性曲線族參數(shù)；UC0max是全充電電池的最大靜止電壓；
Ue，grenz是在放電結束時的電解電壓(與老化有關)。
3.2酸擴散電阻為了逼近酸擴散電阻Rk，可以使用例如下列模型Rk(UC0，TBatt)＝Rk0(TBatt)*(1+Rk，fakt1*(UC0max-UC0)+Rk，fakt2*(UC0max-UC0)2+Rk，fakt3*(UC0max-UC0)3)有Rk0(TBatt)＝Rk025*exp(-(ERk0/J)/8.314*(1/(273.15+TBatt/℃)-1/298.15))(阿累尼烏斯方法)和Rk025是在全充電和TBatt＝25℃時的酸擴散電阻；Erk0是活化能；Rk，fakt1，Rk，fakt2，Rk，fakt3是多項式系數(shù)。
3.3在電極電勢和電解電壓Ue之間的電壓差ΔUNernst對于在電極電勢和電解電壓之間的電壓差可以例如使用下列的模型ΔUNernst(Ue，TBatt)＝alpha*exp(-(Ue)-Uekn)/beta)+TKUD0*(TBatt-25℃)；有alpha，beta，Uekn是特性曲線參數(shù)；TKUD0是電極電勢的溫度系數(shù)。
3.4靜態(tài)滲透極化對于靜態(tài)滲透極化可以使用下列模型UD(IBatt，TBatt)＝UD0(TBatt)*ln(IBatt/ID0)，有UD0(TBatt)＝UD025*(1+TKUD01*(TBatt-25℃)+TKUD02*(TBatt-25℃)2+TKUD03*(TBatt-25℃)3)UD025是在IBatt＝e*ID0和TBatt＝25℃時的靜態(tài)滲透電壓；ID0是UD＝0V的滲透電流；TKUD01，TKUD02，TKUD03是滲透極化的第一、第二和第三階的溫度系數(shù)。
3.5電池中酸分層的影響如果從低充電狀態(tài)、即低平均酸濃度開始以高電流對電池充電，那么尤其在具有液態(tài)電解質的鉛酸蓄電池中形成酸分層。通過高充電電流，在電極(反應位置)的范圍內形成高濃度的酸，它由于其較高的重量比向下沉，所以在上層范圍留下低濃度的酸。由此，在酸分層時，電池表現(xiàn)為具有減小電容(并從而具有減少的可獲取電荷)的電池，因為只有具有高酸濃度的下層電池范圍還參加反應。另外，通過在下層范圍增加的酸濃度，使電極電勢升高到超過不分層的電池的值。因為狀態(tài)變量和參數(shù)估值器1計算出靜止電壓UC0和酸電容C0，并且使其適應化，所以在通過電荷預測器2進行電荷預測時已經隱含地考慮酸分層對可獲取的電荷的作用。因此，該方法也考慮了具有酸分層的電池中可獲取的電荷的減少。
4.計算從儲能器中可獲取的電荷圖3a示出對從汽車電池中可獲取的電荷Qe進行的計算。對此，電荷預測器2進行數(shù)字計算，并且計算出圖2中電池模型的狀態(tài)變量UC0、Uk、Ue、ΔUNernst、URi和UBatt。該計算的執(zhí)行詳細如下在框10中，在采用的放電電流曲線IBatt，ent1上計算在時間步驟tsample時從電池中獲取的電荷qk，并且進行迭代相加。該放電電流曲線IBatt，ent1可以例如是常數(shù)，并且對應于電池電流IBatt或者是任意規(guī)定的電流曲線。有qk+1′＝qk′+IBatt，ent1*tsampletk+1′＝tk′+tsample對于該計算，這里初始值q0′和t0′為q0′＝0，t0′＝0進行這種迭代計算，直到滿足規(guī)定的放電結束判據(jù)。于是，從電池中可獲取的電荷為Qe＝qk+1′，并且在規(guī)定的放電電流IBatt，ent1上到達到放電結束判據(jù)時還剩余的時間為te＝tk+1′。
在框11到15中，計算靜態(tài)滲透極化UD(IBatt，ent1，TBatt，ent1)、靜止電壓UC0，k+1′、濃差極化Uk，k+1′、電解電壓Ue，k+1′、值ΔUNernst，K+1′、歐姆電壓降URi，k+1′，和電池電壓UBatt，k+1′。這里，方程詳細地表述為UC0，k+1′＝UC0，0′+qk+1′/C0′初始值UC0，0′＝UC0，C0′＝C0Uk，k+1′＝Uk，k′+(IBatt，ent1*Rk(UC0，k+1′，TBatt，ent1)-Uk，k′)*tsample/taukUe，k+1′＝UC0，k+1′+Uk，k+1′ΔUNernst，k+1′＝alpha*exp(-(Ue，k+1′-Uekn)/epsilon)+TKUD0*(TBatt，ent1-25℃)初始值Uk0′＝Uk，Rk025′＝Rk025URi，k+1′＝Ri(UC0，k+1′，UC0，k+1′，TBatt，ent1)*IBatt，ent1
初始值Ri025′＝Ri025，Ue，grenz′＝Ue，grenzUBatt，k+1′＝URi，k+1′+Ue，k+1′+ΔUnernst，k+1′+UD′這里，進行迭代后，具有系數(shù)k+1的UBatt，k+1′是一個新的值。進行所述迭代，直到滿足規(guī)定的放電結束判據(jù)、在本例中同時滿足三個不同的放電結束判據(jù)。
圖3b和3c示出了采用不同放電結束判據(jù)的狀態(tài)變量的比較。第一放電結束判據(jù)是達到臨界電解電壓Ue，Krit，所述電解電壓取決于電解質中的酸濃度、電池溫度TBatt，ent1和由于電池電極的活性物質損耗而產生的電壓限制ΔUe，grenz。在圖3b的步驟21中，對每一迭代步驟k進行檢測，電解電壓Ue，k+1′是否小于或者等于所述臨界電解電壓。如果是，那么在步驟22中將邏輯“1”(真)賦予相應標志flagUe，krit。因此，在該放電結束判據(jù)中可獲取的電荷Qe是Qe，Uekrit＝qk+1′，且到達到放電結束判據(jù)時的時間是te，Uekrit＝tk+1′。
在步驟24中，優(yōu)選地與步驟21并列進行檢測，是否滿足第二放電結束判據(jù)。在此，檢驗電池電壓UBatt，k+1′是否小于或者等于規(guī)定的最小電池電壓UBatt，min。如果是，那么再次將“真”賦予具有符號flagUBattmin的特殊標志。可獲取的電荷為Qe，UBattmin＝qk+1′，并且到達到該放電結束判據(jù)時的時間te，Ubattmin為te，Ubattmin＝tk+1′。
在步驟26中(見圖3c)，最后檢測，是否滿足第三放電結束判據(jù)、即要求的電池最低效能。這里進行檢測，當在可規(guī)定的時刻接通負載時，在可規(guī)定的負載上下降的負載電壓ULast在規(guī)定的負載電流曲線ILast內是否小于或者等于最小負載電壓ULast，min。如果負載以規(guī)定的負載電流曲線ILast被接通一段規(guī)定的時間tLast，那么該負載電壓ULast是以下電壓，即出現(xiàn)在負載或者例如電池處的電壓。該計算具有如下基礎，即應該對所述時間tLast保證，電源電壓(或者負載電壓)不會下降到低于規(guī)定的最小值，并且在它的工作時間tLast時，對負載進行充足的供電。為了計算在規(guī)定的接通時間tLast之后出現(xiàn)的負載電壓ULast，設定電壓預測器3。借助于狀態(tài)變量UC0、Uk、Ue、ΔUNernst、URi和UD的已知模型，所述電壓預測器在規(guī)定的負載電流曲線ILast上并且經過規(guī)定的負載接通時間tLast來計算電池電壓UBatt(步驟36)。在運行該負載接通時間tLast過后，來自所有迭代步驟(步驟37)的電池電壓UBatt的最小值(步驟38)等于負載電壓ULast(步驟39)。
在框30到36中，電壓預測器3使用與用于計算電池狀態(tài)變量的電荷預測器相同的計算模型，其不同是，該計算以負載電流曲線ILast為基礎。該負載電流曲線ILast是例如負載、例如在機動車中用于驅動起動電動機所需的電流。負載電流曲線ILast和接通時間tLast可以例如由控制單元規(guī)定。有qk+1″＝qk″+ILast*tsampletk+1″＝tk″+tsample在框26中，將在進行負載仿真時出現(xiàn)的最小電池電源ULast與閾值ULast，min比較，并且確定，該最小負載電壓ULast是否小于或者等于電壓ULast，min。
在規(guī)定的負載電流ILast時通過電壓預測器3進行的最小電壓Umin的計算在電荷預測器2的每個迭代步驟中被執(zhí)行。如果仿真得出達到最低效能(ULast＜＝ULast，min)，那么將“真”賦予具有符號flagULastmin的特殊標志。直到該第三放電結束判據(jù)時可獲取的電荷Qe是Qe，Ulastmin＝qk+1′。
在規(guī)定的放電電流IBatt，ent1時，在時間te，Ulastmin＝tk+1′時達到電池的最低效能(框27)。
如果在步驟21、24和26中沒有達到放電結束判據(jù)，那么相同地在框22、25和27之后，在步驟28中檢測，是否同時滿足三個放電結束判據(jù)。如果是，那么將可獲取電荷Qe，Uekrit、Qe，UBattmin、Qe，ULastmin中的最小值作為最大可獲取的電荷給出。同時也給出所屬的時間te。如果否，那么繼續(xù)該計算。
在常數(shù)放電電流IBatt，ent1＝常數(shù)和常數(shù)溫度TBatt，ent1＝常數(shù)時，也可以分析地計算狀態(tài)變量UC0′和Uk′以及電池電壓UBatt′，所以可以不用考慮根據(jù)圖3a通過電荷預測器2進行的計算時間多的迭代計算。
5.確定第一放電結束判據(jù)從電池中可獲取的電荷基本上取決于電解質中所含的酸。此外，放電結束其次還與在放電過程時電池的電極中可用的活性物質(鉛酸蓄電池中的Pb、PbO2)有關，再次與低溫時的電解質結冰有關。在考慮至少一個上述影響的情況下，可以基本提高可獲取的電荷的準確度。
5.1酸限制在新的電池和具有微小活性物質損耗的電池中，電池的放電基本上由電解質中含有的酸來限制(酸限制)。在通過電荷預測器計算可獲取的電荷時，將與之成比例的電解電壓Ue應用于反應位置(電極)處的酸濃度。新電池的典型的極限值是例如在放電結束時Ue，krit，sure＝11.5V(見圖4中的分支b)。
5.2活性物質限制在具有較高活性物質損耗的電池中，由于缺乏可供放電反應使用的活性物質(Pb，PbO2)，在較高電壓時就已經發(fā)生放電結束(電池不再提供電荷)。圖4示出將臨界電解電壓Ue，krit向上移動一個值ΔUe，grenz達到較高的電壓(從11.5V到12V；從分支b到分支c)。因此，在考慮活性物質限制的情況下，可以使用下列關系Ue，krit，Masse＝11.5V+ΔUe，grenz5.3電解質結冰在溫度低于-10℃時，尤其在具有低酸濃度時，可能出現(xiàn)電解質結冰。這時阻礙了將酸輸送到電極的反應位置，所以在電極上出現(xiàn)較低的酸濃度(見圖4中的分支a)。對于臨界電解電壓，這里可以使用下列與溫度有關的關系Ue，krit，Eis(TBatt)＝11.423V-0.0558V*(TBatt/℃)-0.0011V*(TBatt/℃)2-1.0*e-5V*(TBatt/℃)3在考慮所有三種影響的情況下，對第一放電結束判據(jù)(達到最小電解電壓Ue)可以使用下列關系Ue＝Ue，krit＝max(Ue，krit，Sure，Ue，krit，Masse，Ue，krit，Eis)圖4再次示出得出的與電池溫度TBatt和ΔUe，grenz有關的臨界電解電壓Ue，krit曲線。
2002.12.17羅伯特·博世有限公司；70442斯圖加特參考符號列表1 狀態(tài)變量和參數(shù)估值器2 電荷預測器3 電壓預測器10-15 電荷預測器的計算步驟
20-28放電結束的檢測30-39電壓預測器的計算步驟Z狀態(tài)變量P參數(shù)UBatt電池電壓IBatt電池電流TBatt電池溫度IBatt，ent1放電電流曲線TBatt，ent1溫度曲線Qe，Ue，krit直到達到臨界電解電壓時可獲取的電荷Qe，UBattmin直到達到最小電池電壓時可獲取的電荷Qe，ULastmin直到達到最低效能時可獲取的電荷te直到達到放電結束時的時間ILast負載電流ULast負載電壓Ri歐姆內阻UC0靜止電壓Uk濃差極化URi歐姆電阻上的電壓降Rk酸擴散電阻ΔUNernst電極電勢和電解電壓之間的電壓差Ue電解電壓UD滲透極化Ue，krit臨界電解電壓UBatt，min最小電池電壓ULast，min最小負載電壓
權利要求
1.用于計算直到規(guī)定的放電結束時從儲能器、尤其從電池中可獲取的電荷(Qe)的裝置，其特征在于-電荷預測器(2)，其基于數(shù)學儲能器模型計算在規(guī)定的放電電流曲線(IBatt，entl)時從所述儲能器中可獲取的電荷(Qe)，所述數(shù)學儲能器模型在數(shù)學上描述儲能器的電氣特性，和-狀態(tài)變量和參數(shù)估值器(1)，其從所述儲能器的當前工作變量(UBatt，IBatt，TBatt)計算出所述數(shù)學儲能器模型的狀態(tài)變量(Z)和/或參數(shù)(P)。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述儲能器模型是電池模型，其包括內阻(Ri)、酸擴散電阻(Rk)、和滲透極化(UD)至少一個數(shù)學模型。
3.按照權利要求1或者2所述的裝置，其特征在于，所述狀態(tài)變量和參數(shù)估值器(1)計算出至少一個靜止電壓(UC0)和一個濃差極化(Uk)作為狀態(tài)變量(Z)。
4.按照權利要求3所述的方法，其特征在于，所述狀態(tài)變量和參數(shù)估值器(1)另外還計算出滲透極化(UD)。
5.按照上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述電荷預測器(2)計算出直到達到規(guī)定的最小電解電壓(Uemin)時可獲取的電荷(Qe)，該最小電解電壓是第一放電結束判據(jù)。
6.按照上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述電荷預測器(2)計算出直到達到儲能器的最小電壓時可獲取的電荷(Qe)，該儲能器的最小電壓是第二放電結束判據(jù)。
7.按照上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述電荷預測器(2)計算出直到達到規(guī)定的最低效能(ULastmin)時可獲取的電荷(Qe)，該最低效能是第三放電結束判據(jù)。
8.按照上述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，規(guī)定了電壓預測器，可為所述電壓預測器規(guī)定負載電流曲線(ILast)，并且所述電壓預測器依賴于負載電流(ILast)計算出基于所規(guī)定的負載電流曲線(ILast)而出現(xiàn)的所屬的負載電壓(ULast)。
9.用于計算直到規(guī)定的放電結束時從儲能器、尤其從電池中可獲取的電荷(Qe)的方法，其特征在于以下步驟-基于數(shù)學儲能器模型借助于電荷預測器(2)計算在規(guī)定的放電電流曲線(IBatt，Entlade)時從所述儲能器中可獲取的電荷(Qe)，所述數(shù)學儲能器模型在數(shù)學上描述儲能器的電氣特性，和-借助于狀態(tài)變量和參數(shù)估值器(1)從儲能器的當前工作變量(UBatt，IBatt，TBatt)中為所述數(shù)學儲能器模型計算出狀態(tài)變量(Z)和/或參數(shù)(P)。
10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于，所述電荷預測器(2)計算直到達到規(guī)定的最低效能(ULastmin)時可獲取的電荷(Qe)，其中考慮從電壓預測器(1)輸送給所述電荷預測器(2)的負載電壓(ULast)，所述電壓預測器依賴于規(guī)定的負載電流曲線(ILast)計算出所述的負載電壓(ULast)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于計算直到規(guī)定的放電結束時從儲能器、尤其從電池中可獲取的電荷的裝置。如果使用數(shù)學儲能器模型，可以獲得特別準確的電荷預測，所述數(shù)學儲能器模型在數(shù)學上描述了儲能器的電氣特性，并且電荷預測器(2)借助于它計算在規(guī)定的放電電流(I
文檔編號G01R31/36GK1735812SQ03825837
公開日2006年2月15日 申請日期2003年9月29日 優(yōu)先權日2003年1月20日
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