用于确定电池的热容量的方法与流程

1.本发明涉及一种用于确定电池、尤其车辆电池的热容量的方法。


背景技术：

2.为了诊断电池需要了解电池温度。然而，直接测量电池温度在技术上是非常高耗费的。出于这个原因，电池温度通常借助计算模型来计算。
3.这些计算模型是基于：例如借助布置在电池传感器之上的温度传感器检测电池附近的温度。电池传感器被装配在电池电极上并且检测另外的电池参数，例如电池电压或电池电流。
4.流经电池的电流造成热功率损耗，导致电池温度升高。电池与环境、尤其环境温度进行热交换。因此，电池的升温导致了电池环境的升温。这种升温可以借助电池传感器的温度传感器来检测。电池与环境之间的温度差越大，热补偿功率就越大。
5.因此，通过测量车辆电池的环境中的温度可以获取或计算电池温度。
6.热功率损耗很大程度上取决于电池尺寸，尤其取决于车辆电池的热容量。因此，为了能够尽可能准确地计算电池温度，需要了解电池的热容量。
7.通常，在生产时校准电池，其中也确定电池的热容量。热容量被存储在车辆软件中，以便在计算电池温度时可以考虑到热容量。
8.然而，车辆电池的校准是非常复杂的。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于，提供一种用于确定电池、尤其车辆中的电池的热容量的方法，使得可以实现简单且快速地校准车辆电池。
10.为了实现该目的，提供一种用于确定电池、尤其车辆中的电池的热容量的方法，该方法具有以下步骤：
[0011]-确定电池的酸的重量、水的重量以及铅的重量，
[0012]-根据电池的确定的酸、水以及铅的重量和酸、水以及铅的比热容计算电池的热容量。
[0013]
本发明基于的理念在于，根据值或测量值来确定热容量，这些值或测量值能够以简单的方式获得或者能够被确定，从而使得无需高耗费地校准车辆电池。尤其在生产车辆电池时已经能够确定这些值并且在安装车辆电池时将其传输到车辆的控制装置上。
[0014]
原则上，在此以计算的方式和/或通过测量来确定电池的酸、水和铅的量。由于这些组分的比热容是已知的，由此可以以简单的方式计算电池的热容量。
[0015]
电池的热容量尤其还取决于电池的荷电状态。为了提高确定热容量的准确性，因此优选额外地确定电池的荷电状态，并且在计算热容量时考虑该荷电状态。尤其还可以考虑两个不同的荷电状态，以便提高计算的准确性。
[0016]
为了确定水、酸以及铅的量，该方法可以具有以下步骤：
[0017]-在电池的第一荷电状态下确定酸与水的比例，
[0018]-在电池的第二荷电状态下确定酸与水的比例，
[0019]-确定第一荷电状态与第二荷电状态之间的电荷量，
[0020]-确定电池的重量
[0021]-根据获取的酸与水的比例以及充电的电池的电荷量计算充电的电池的酸的重量和水的重量。
[0022]
根据第一状态与第二状态之间的电荷量以及在第一状态和第二状态下的酸与水的比例可以确定在第一状态下的电池的酸和水的绝对量。
[0023]
当电池被放电时，每提供一个电子就有一个酸分子转化为水分子。因此，酸与水的比例发生变化。由于第一状态与第二状态之间的电荷量是已知的并且电子的电荷量也是已知的，因此根据这些电荷量来确定电池的水和酸的量。此外，酸和水分子的质量也是已知的，从而使得可以非常准确地计算在第一状态下的电池的酸和水的重量。铅的量或铅的重量可以以简单的方式确定，即，从电池的总重量中减去确定的酸重量和水重量。
[0024]
优选地，电池在第一荷电状态下具有比在第二荷电状态下更多的电荷。在第一荷电状态与第二荷电状态之间的电荷量优选地至少为电池总电荷量的50％，尤其至少70％。
[0025]
针对上述方法无需将电池完全充满电或完全放电。例如在第一荷电状态下的电池的电荷量至少为70％，尤其至少为80％。
[0026]
然而，电池也可以在第一状态下是完全充满电的。
[0027]
优选地，电池在第二荷电状态下被充电至小于30％，尤其小于20％。
[0028]
替代性地，电池在第二荷电状态下被完全放电。
附图说明
[0029]
结合附图从以下描述中得出其他优点和特征。图1示出根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
[0030]
在车辆的运行中需要对车辆电池执行诊断。除了电池的荷电状态，该诊断包括另外的参数，例如电池温度。直接测量电池的温度是非常高耗费的。出于这个原因，无法直接测量电池的温度，而是借助测量模型或计算模型进行获取。
[0031]
例如在被装配在车辆电池的电池电极上的电池传感器之上布置有温度传感器。该温度传感器可以检测环境温度，可以使用该环境温度来获取车辆电池的温度。
[0032]
流经电池的电流造成了热功率损耗p_loss，该热功率损耗导致电池温度升高。电池温度dt_batt随时间的变化能够作为功率损耗p_loss与电池的热容量c_thermisch的商：
[0033]
dt_batt＝p_loss/c_thermisch
[0034]
电池与环境进行热交换。环境温度t_env与电池温度t_batt的温度差越大，热补偿功率p_eq就越大。热补偿功率p_eq能够作为温度差与热电阻r_thermisch的商：
[0035]
p_eq＝(t_env-t_batt)/r_thermisch
[0036]
热电阻r_thermisch大体上取决于电池的环境。
[0037]
因此，需要电池的热容量c_thermisch来计算电池温度dt_batt随时间的变化。该
热容量取决于电池尺寸和电池成分，尤其取决于电池的水的量。
[0038]
通常在生产时校准电池，其中也确定热容量c_thermisch，从而使得每个电池类型或每个电池尺寸指配有固定的热容量c_thermisch。该热容量能够被存储在车辆软件中，以便在确定电池温度时车辆控制装置能够使用该热容量。
[0039]
热容量c_thermisch的确定可以借助以下方法以简单的方式进行。
[0040]
该方法的基本构思是，不使用针对热容量c_thermisch的固定的、预先确定的值，而是根据在车辆运行已知的或可以获取的测量值来确定该热容量。
[0041]
原则上，针对本方法获取电池的成分，尤其水、酸以及铅的重量比例。各单独的组成部分的比热容是已知的。物体的热容量是其比热容乘以重量。因此可以计算电池的各单独的组分的热容量并且由此可以计算整个电池的热容量c_thermisch。
[0042]
水、酸以及铅的重量比例能够以不同的方式获取。例如，为此在电池的第一荷电状态和第二荷电状态下获取酸与水之间的比例。相比于第一荷电状态，在第二荷电状态下，电池优选更少地被充电。此外，获取第一状态与第二状态之间的电荷量。
[0043]
当电池被放电时，每提供一个电子就有一个酸分子转化为水分子。因此，酸与水的比例发生变化。由于第一荷电状态与第二荷电状态之间的电荷量q以及单独的电子的电荷量是已知的，因此可以根据这些值确定电池的水和酸的绝对量。
[0044]
由于酸分子和水分子的质量是已知的，因此由此可以非常准确地计算出车辆电池的酸的重量以及水的重量。电池的重量减去酸的重量和水的重量等于电池的铅的重量。
[0045]
在生产车辆电池时获取电池容量的值，即完全充满电的电池与完全放电的电池之间的电荷量q。同样，在生产时获取完全充满电的电池和完全放电的电池的开放源电压，即酸与水之间的比例。因此，仅需确定电池的重量来确定热容量c_thermisch。
[0046]
在上述方法中，电池在第一荷电状态下是完全充满电的(100％)并且在第二荷电状态下是完全放电的(0％)。然而，如果第一荷电状态与第二荷电状态之间的对应的电荷量对于其他的荷电状态的值是已知的或能够被获取的，则还能够使用第一荷电状态和第二荷电状态下的其他的荷电状态。例如针对第一荷电状态还可以使用70％与100％之间的值(尤其80％)并且针对第二荷电状态可以使用0％与30％之间的值(尤其20％)。