[发明专利]用于运行电储能器单元的方法

说明书

描述一种用于运行电储能器单元的方法。在此，在使用第一数学模型的情况下确定第一机械状态参量、尤其机械压力或者位移。此外，在使用第二数学模型的情况下确定电化学状态参量、尤其在所述电储能器单元中的物质浓度。所述第一数学模型和所述第二数学模型耦合。此外，根据所确定的第一机械状态参量和/或所述电化学状态参量确定所述电储能器单元的老化状态和/或充电状态。此外，说明一种相应的设备、一种相应的计算机程序、一种相应的机器可读的存储介质、一种具有相应的设备的相应的电储能器单元以及其应用。

技术领域

本发明从根据专利独立权利要求所述的用于运行电储能器单元的方法、设备、计算机程序以及机器可读的存储介质出发，其中，确定电储能器单元的第一机械状态参量和电化学状态参量并且基于如此确定的参量来确定电储能器单元的老化状态或者充电状态。同样地，描述一种电储能器单元以及其应用。

背景技术

电储能器单元、尤其基于锂离子技术的电储能器单元恰恰在汽车领域中作为在传动系中的重要的组件而得以越来越多的推广。在此，电储能器单元的电极由于锂离子的存入过程和提取过程而经受容量上的改变。根据充电状态、但是也根据电极的老化，使电极的相应维度尤其正交于电极的位置布置地改变。因此，相对于至今已经使用的电储能器单元的电压、温度或者电流这样的测量参量而言附加地可以使用这些机械变化，以便提高电极的老化的或者充电状态的确定准确性或者以便使基于电参量的单独检测的不准确性最小化。

尤其是，电极或者电储能器单元的老化状态和充电状态的基于模型的监测和确定是有用的，以便确保维持电储能器单元的安全运行。例如，在电极上的机械压力过高的情况下，锂离子电池组具有提高的老化速率。由于在锂离子电池组之内的电极的由嵌入引起的膨胀和钝化层的形成，由于机械结构空间的限制而在电极上产生机械压力。

此外，例如用于电极的例如基于硅的新的活性材料具有电势迟滞，这使得基于电极势能确定充电状态困难化。

就此而论，物理的或者电化学的模型、例如已知的Newman模型适合用于描述电化学过程，以便描述在电极中的电化学的过程。但是，这还没有提供关于电储能器单元的机械状态的信息，例如电极的膨胀或者被其施加到包围电极的壳体上的力。

在文献DE 10 2012 209 271 A1中描述一种电池组的电池组管理系统，其中，在电池组电池之内，在电极线圈上安装有压力敏感的薄膜传感器，所述薄膜传感器的测量值被电池组状态识别装置评估并且被用于电池组状态识别。

在文献US 2015/0188198 A1中描述一种电池组模块，所述电池组模块具有电池组电池以及测力计和控制模块，其中，测力计测量由于电池组电池的隆起引起的力并且控制模块设置用于，基于所接收的力测量数据估计电池组模块的剩余的使用寿命。

在文献US 2014/0107949 A1中描述一种电池组管理控制装置，该电池组管理控制装置基于根据经验确定的机械特性参量执行电储能器单元的充电状态确定或者老化状态确定。

在Shankar Mohan等人的文献“A phenomenological Model of Bulk Force in aLi-Ion Battery Pack and its Application to State of Charge Estimation”，Journal of the Electrochemical Society（电化学学会杂志），161（14）A2222-A2231（2014）中借助于数学模型描述锂离子电池在充电或者放电期间产生的力。在此，描述一种试验构造，所述试验构造提供在电池组电池之外的力测量单元。

发明内容

公开一种具有专利独立权利要求的特征的、用于运行电储能器单元的方法。