用于确定电池的运行状态的方法和实施这种方法的电池

总体上，本发明涉及蓄电池单元的电池，并且更具体地涉及控制这种电池的正确运行，以确保该电池能够满足施加于其上的运行条件或使用曲线(profile)。

更具体地，本发明涉及一种用于确定被安装在航空器上的电池的运行状态的方法。

传统上，在电池发生故障的情况下，电池的控制系统会采取某些措施，通常通过将电池与所连接的电气系统断开连接来开始。

电池仅在其运行状态下与配电系统通信。

关于所要求的使用曲线，电池可能不可用，这是因为电池的参数的变化会影响其性能。

电池无法工作可能是由于荷电状态或SOC不足，或者由于温度过低导致其性能下降所致。

当电池的温度降低时，可用容量、即能够交换电荷的容量会降低。同样，当温度下降时，电池的内部电阻值会增加，从而导致输送的电压下降。因此，当电池能够提供的电压下降到最小阈值以下时，电池变得无法执行委托给它的任务。电池的可用容量取决于运行条件，而存储的容量是电池中实际存在的容量。当运行条件最佳时，可用容量将恢复为存储容量。在低电流状态或高温下尤其如此。

除了前述的电池参数之外，电池不能提供使用曲线的原因还可能是电池的老化，这取决于电池的使用和存放条件。

电池的老化不仅影响电池的可用容量，而且影响其内部电阻，从而取决于电池的老化而导致限制电池的可用性。

在现有技术中已知用于估计电池提供预定功率曲线的适合性的方法。但是，这种方法并不令人满意。

鉴于以上所述，本发明的目的是分析电池关于预定使用曲线的运行状态。

本发明的另一个目的是提供一种用于确定电池的运行状态的方法，该方法使得可以提供电池关于使用曲线的运行状态，以便特别是执行用于作用于电池的运行参数的动作，使得电池能够满足对其要求的使用曲线。

因此，根据第一方面，本发明的目的是一种用于确定电池关于一个或多个使用曲线的运行状态的方法，该方法包括：

-在先学习的步骤，在该步骤中，对于一个或多个使用曲线，根据电池的参数定义所述电池的运行极限；所述运行极限限定了在其中电池执行所述一个或多个使用曲线的运行区域以及在其中电池不执行所述一个或多个使用曲线的非运行区域；

-针对给定使用曲线，确定电池的运行状态的步骤，在此步骤期间确定在运行中的电池的参数，以及

-比较步骤，在该比较步骤中，比较由学习步骤得出的运行极限和由确定步骤得出的在运行中的电池的参数，并将电池置于运行区域或非运行区域中。

因此，根据电池的参数，在先学习阶段可以获知针对每种使用曲线、可用状态和不可用状态之间的运行极限。

因此，可以通过与预定的运行极限进行比较来获知针对待测试的使用曲线、电池的未来可用性。

在一实施例中，电池的参数包括温度、电池的荷电水平以及电池的一个或多个老化参数。

例如，电池的参数是电池的内部电阻和可用容量。

根据另一特征，该方法还包括分析步骤，在该分析步骤中，分析要为电池返回运行区域而要调整的一个或多个参数。

例如，从温度和荷电水平中选择一个或多个要调整的参数。

根据另一方面，本发明的另一个目的是一种电池，包括用于管理电池的运行状态的系统，该系统包括：具有在其中存储的、取决于电池的参数的电池运行极限的存储装置，所述运行极限限定了运行区域和非运行区域，在运行区域中，电池执行一个或多个使用曲线，在非运行区域中，电池不执行一个或多个使用曲线；用于针对给定的使用曲线确定在运行中的电池的参数的装置；和比较装置，所述比较装置用于比较被存储在存储装置中的运行极限和电池中的所述参数以及用于将电池置于运行区域或非运行区域中。

通过阅读以下仅以非限制性示例的方式给出并参考附图的描述，本发明的其他目的、特征和优点将显现出来，其中：

图1示出了电池的运行极限，该运行极限取决于温度和荷电状态的变化，这是在第一学习阶段结束时获得的；

图2示出了在第一学习阶段结束时获得的取决于荷电状态、电池温度及其老化状态的变化的电池的运行极限的变化；

图3示出了根据本发明的方法的测试阶段的主要步骤；和

图4是实施根据本发明的方法的电池的示意图。

现在将参照图1至图3描述根据本发明的一个实施例的用于确定电池的运行状态的方法的主要步骤。例如，实施该方法以控制安装的系统中的电池的运行，所述系统特别是安装在航空器上。

该方法有利地由管理系统实施，该管理系统例如集成在电池中并且被适当地编程以执行这种方法。

根据本发明的方法基本上包括两个阶段，一个阶段是学习阶段，另一阶段是适当的测试阶段。

在学习阶段，根据电池的、将会影响其性能的参数来针对一组使用曲线来确定电池的运行极限。

这些运行参数尤其是电池的温度和电池的荷电状态(SOC)。

该在先的学习阶段包括针对一组预定使用曲线的每个使用曲线实施测试。针对每个使用曲线，在几种温度和荷电状态下执行这些测试，以便确定针对所讨论使用曲线的电池的运行极限。

如图1所示，这些测试阶段例如从最低温度Tmin到最高温度Tmax来进行，并且荷电状态介于最小值SOCmin和最大值SOCmax之间。每个测试阶段都包括检查电池在给定温度T和给定荷电状态SOC的情况下是否能够在预定义的时间段或预定义的时间段范围内提供所需的在电压水平、电流水平、功率或电能方面的使用曲线。

在此，运行极限是函数h(SOC，T)，它可以区分电池关于给定运行曲线的“提供的曲线”的运行状态(I区)与关于所考虑的使用曲线的“未提供的曲线”的非运行状态(II区)。

如图2所示，这些测试还针对各种老化状态来进行，即电池内部电阻变化ΔR和电池可用容量变化ΔC在0、针对新电池、与ΔRmax以及ΔCmax之间变化的各种值。

因此，关于给定使用曲线的在运行状态和非运行状态之间的运行极限由表面h(SOC，T，ΔR，ΔC)限定，该表面h(SOC，T，ΔR，ΔC)根据在最小值SOCmin和最大值SOCmax之间的荷电状态而变化，根据在最小值Tmin和最大值Tmax之间的温度值而变化，并且根据电池的在新状态(ΔR＝0和ΔC＝0)和最大老化状态(ΔR＝ΔRmax和ΔC＝ΔCmax)之间的老化而变化。

在电池的适当测试阶段期间，为了检查电池是否能够提供要测试的使用曲线，在第一步骤1中，对电池的当前参数进行判定。这些参数在此由包括荷电状态SOCk和温度Tk的运行条件组成。

还可以通过确定内部电阻ΔR的增加和容量损失ΔC来判定电池的老化状态(步骤2)。

可以通过常规技术、例如使用测试算法来获得该老化状态、尤其是内部电阻和容量的增加值。

例如参考图1，因此关于运行极限来确定运行点(SOCk，Tk)。

因此，在接下来的步骤3中，比较由此确定的运行点和运行极限。

如果电池在适用范围内，则认为该电池可用于委托给它的任务(步骤4)。

如果不是这种情况，则认为电池不可用(步骤5)。

然而，在该步骤期间，确定为能使电池到达运行区域而要做出的一方面荷电状态的变化ΔSOC和另一方面温度的变化ΔT。

发热值ΔT尤其是电池内部的指标，因为当加热器存在时，加热器通常集成在电池中并且由控制系统调节。

另一方面，再充电需求是外部指标，该外部指标被递送到电池之外，以引起其再充电。

在刚刚描述的实施例中，对于每个使用曲线，运行极限都是固定的。

参考图4，可以有利地在包括一组电池单元C1，…，Cn和管理系统6的电池中实现刚刚描述的方法，所述管理系统6包括：存储装置7，所述存储装置7具有针对一组使用曲线而取决于电池的参数的、在其中存储的电池的运行极限，所述参数影响电池的性能；计算装置8，所述计算装置8包括用于确定电池的当前参数的装置；和比较装置，所述比较装置将要被测试的使用曲线与从存储装置中提取的并且针对所述要被测试的使用曲线、相应于所述当前参数的运行极限进行比较。

在本文中，提到电池的可用性取决于老化状态(ΔR和ΔC)，但尚未指明如何判定该状态。可以通过算法类型和/或测试的常规方式获得此状态。