[发明专利]电力拖动用电化学能源剩余使用寿命的评估方法

说明书

本发明涉及一种，例如，电力拖动用的电化学能源剩余使用寿命的估计方法。本发明尤其涉及汽车领域。

更准确地说，本发明涉及包括电力拖动装置的汽车领域。它可以涉及电动汽车或者还有混合动力汽车，就是说，为移动而涉及几种不同能源的汽车。

本发明可以涉及所有电化学能储存类型。该能源尤其可以是电池组，例如，锂离子，Ni-MH或Ni-Zn型电池组。该能源同样可以是超级电容，特别是双层电化学超级电容。

当前的能量状况有利于电动汽车和混合动力汽车工业的发展。电化学能源，作为电池组或超级电容，都是这种类型汽车成本高的要素。

目前技术上的一个挑战在于，提供一种其使用寿命接近汽车使用寿命或者在约十年和二十年之间的使用寿命。然而，电化学能源经受老化现象。

电化学能源老化尤其表现为相对于初始值的容量损失。在电池组中可以储存的能量数量极其重要。

老化同样表现为内阻的提高，它对应于可用功率的损失。

已知的老化估计方法针对容量损失或内阻提高的演变。以本申请人名义申报的专利申请书FR 2 826 457尤其描述一种根据电池组运行时内阻的测量，评估电池组使用寿命的系统。但这样的一个系统在技术上难以应用于某些装置，特别是包括与超级电容耦合的电池组的装置。

电化学能源所经受的老化有两种类型。一方面，该老化涉及其利用；另一方面，涉及日历老化，对应于不使用的周期。日历老化是一个重要因素，大部分汽车约95％的使用寿命处于停泊模式。

日历老化的两个主要参数是温度和充电状态。储存或使用温度越低，能源的使用寿命越长。电池组储存时的充电状态越低，电池组的使用寿命越长。

更准确地说，术语“充电状态”涉及电池组。在超级电容的情况下，人们谈论“工作电压”。超级电容的工作电压越低，其使用寿命越长。

另外，循环老化，就是说，使用时的老化和日历老化，这是不使用时的老化之间可能是类似的。事实上，可以认为循环老化的主要贡献来源于流过所述能源的电流产生的电化学能源温度的上升。

因而，本发明的目标是提出一种类似地对待循环老化和日历老化，估计电化学能源的总老化的方法。该估计从诸如充电状态或工作电压和温度等参数出发进行。该方法可以基于与这样一种能源在不同的充电状态或工作电压和温度的条件下有关日历老化的数据进行。这些数据可以从对不同的温度和充电状态或工作电压的条件下在停泊模式中储存的这样的一个能源的预备试验获得。

这样一种方法与先前列举的某些方法相反，特别容易应用于与超级电容耦合的电池组。

该评估方法可以，例如，当汽车处于运行时估计所述电化学能源的剩余使用寿命。另外，该方法还允许根据电池组在汽车使用寿命的过程中相对于其初始容量减小的真实容量评价电池组的充电状态。事实上，为了优化电池组的运行和保持剩余使用寿命，精确的充电状态估计器对于电池组控制系统和有效牵引电路的安装是需要的。

因而，本发明涉及电力拖动用电化学能源剩余使用寿命的评估方法，包括下列步骤：

●在瞬间t_i测量电化学能源的温度；

●在同一瞬间t_i测量或测定电化学能源的充电状态或工作电压；

●确定电化学能源的在测量条件下估计的日历使用寿命；

●根据在测量条件下估计的日历使用寿命，计算电化学能源在瞬间ti的健全状态。

此外，本发明还涉及一种方法，它还包括一个根据在基准条件下估计的所述能源的健全状态和基准使用寿命，对所述电化学能源在瞬间ti的剩余使用寿命进行评估的计算步骤。

健全状态是一个同样允许估计该能源在瞬间t_i的真实容量的数值。

本发明还涉及电力拖动用电化学能源管理设备，包括执行上述方法的设备。

最后，本发明涉及配备这样一种设备的汽车。

参照附图阅读以下的描述将能更好地理解本发明。这是为了进行说明而决非限制本发明而给出的。附图中：

●图1：示意地描绘一种包括执行按照本发明一种形式的方法的装置的设备；

●图2：对于不同的充电状态电池组损坏系数随着温度的变化。

图1表示包括执行按照本发明一种形式的装置的设备。该设备1特别是包括电池组管理系统2或BMS(电池组管理系统)。该BMS2连接到电池组3。借助于接口12，BMS 2特别连接到电池组3的温度测量装置4、流过电池组3的电流测量装置5和电池组3端子电压测量装置6。该装置4测量的温度、装置5测量的电流强度和装置6测量的电压特别是允许BMS的模块7计算电池组3的充电状态。