一種用于監控蓄電池的充電過程的方法技術

本發明專利技術描述了一種用于監控蓄電池(20)的充電過程的方法，其中，以固定的時間間隔測量多個蓄電池單元(21)的單元電壓(S11)，并且如果所測量的蓄電池單元(21)的所述單元電壓超過了預先確定的單元電壓閾值(S14)，那么防止由于附加的電負載的接通過程而使所述蓄電池(20)的負荷增加(S16)。此外，提供了一種機動車，其被構造用于在所述蓄電池充電過程期間實施依據本發明專利技術的方法。此外，還描述了一種蓄電池系統，其中，控制器(25)被構造用于在蓄電池(20)充電過程期間根據所測量的蓄電池參數來確定估計值，所述估計值相應于所述充電過程不間斷地進行時在所述蓄電池(20)中的最大溫度。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于監控蓄電池充電過程的方法，一種蓄電池系統以及一種機動車，其被構造用于實施所述方法。
技術介紹
在混合動力和電動車輛中使用鋰離子技術或者鎳氫技術的蓄電池，所述蓄電池具有大量串聯連接的電化學蓄電池單元。蓄電池管理系統用于監控蓄電池，并且除了安全監控之外還應該給予盡可能長的使用壽命。為此，測量每個單個的蓄電池單元的電壓以及蓄電池電流和蓄電池溫度并且實施狀態估計(例如蓄電池的充電狀態或者老化狀態的狀態估計)。為了將使用壽命最大化，隨時識別蓄電池的當前給出的最大容量(LeistungsfMhigkeit)是有益的，即可輸出或者可容納的最大電功率。如果超過了該容量，則可能大大地加速蓄電池的老化。 即使在蓄電池的充電過程期間，蓄電池管理系統仍然始終監控蓄電池的重要參數，以避免各個蓄電池單元或者整個蓄電池的損壞。圖I示出鋰離子蓄電池在由現有技術公知的充電過程期間的充電電流I和蓄電池單元的單元電壓U的典型的時間上的曲線。在第一階段P1，即所謂的CC階段(恒流=CC)中，以恒定的電流給蓄電池充電，使得蓄電池單元的單元電壓增加。從達到預先確定的臨界電壓起，該蓄電池進入第二階段P2，即所謂的CV階段(恒壓=CV)，在恒定電壓下繼續給該蓄電池充電，該恒定電壓的值相應于例如4.IV的單元電壓并且處于臨界的最大單元電壓(斷開臨界值Umax)之下。充電電流在該階段P2中近似指數地下降。只要要么達到預先確定的充電時間或者低于預先確定的充電電流的值，就結束該充電過程。所敘述的充電策略依據其特征性階段被稱為CC-CV充電。在充電過程期間，蓄電池的蓄電池管理系統始終監控在蓄電池中隔開的蓄電池模塊的溫度以及所有的單元電壓。針對低于或者超過預先確定的最大的單元溫度或者最小或最大的單元電壓(例如圖I中的Umax)的安全閾值的情況，蓄電池管理系統自動打開蓄電池的高壓繼電器并且由此斷開所述蓄電池(例如以無電流的方式)。這樣的安全功能是需要的，以便保護蓄電池免于不可逆的損壞，其在極端情況下也可能導致蓄電池組的不穩定。在運行中還應該盡量避免蓄電池溫度升高的情況(高于預先確定的工作溫度)，因為這會加速蓄電池組的老化。出于上述原因，蓄電池管理系統即使在充電過程期間仍然不斷地將單元電壓和模塊溫度的值告知用于給蓄電池充電的充電器的控制器。在充電過程期間，蓄電池由于損耗功率而發熱。為了避免蓄電池在充電過程期間離開允許的溫度范圍，由包括蓄電池的電動車輛的主控制器來接通空調壓縮機，只要蓄電池溫度超過了預先確定的臨界值。圖2a示出了在包括蓄電池、空調壓縮機和充電器的總系統中或之上的、在蓄電池充電過程期間的電流Ie和電壓Ue的時間上的曲線。圖2b示出了在蓄電池中或之上的充電電流Ib和充電電壓Ub的同期的曲線。在兩個時間點h和t2上分別實現空調壓縮機的接通過程。該空調壓縮機要求短時間內提高電流Ie，其不能單單由充電器來提供，而是也必須由蓄電池來供應。這導致充電電流Ib在兩個時間點上都短時間地“突破(einbricht) ”。充電器的控制器測量該充電電流“突破”并且通過提高充電電壓Ub來平衡功率損耗。因為空調壓縮機已在接通過程之后立即就需要小得多得多的電流，所以在接通過程之后立即用過高的充電電壓Ub給蓄電池充電(參見圖2b中緊跟著時間點h和t2的Ub的突然升高)。對于蓄電池的充電過程處于具有相對低的單元電壓階段(例如時間點h)的情況，這是毫無問題的。相反，對于蓄電池的充電過程處于具有較高的單元電壓階段(例如時間點t2)的情況，可能由于打破了最大單位電壓界限而出現該蓄電池不受控制地斷開。
技術實現思路
根據本專利技術提供一種用于監控優選是鋰離子蓄電池的蓄電池的充電過程的方法。所述蓄電池、向所述蓄電池提供充電電流的充電模塊以及至少一個附加的電負載是電氣電路的組件。所述蓄電池包括多個串聯連接的蓄電池單元。所述方法包括如下步驟以固定的時間間隔測量多個蓄電池單元的單元電壓，并且，如果所測量的蓄電池單元的所述單元電壓超過了預先確定的單元電壓閾值，那么防止由于所述附加的電負載的接通過程而使所 述蓄電池的負荷增加。通過這些方法步驟來防止由于通過接通所述附加的電負載而打破了最大單位電壓界限進而導致所述蓄電池不受控制地斷開。所述蓄電池和所述附加的電負載能夠是機動車的組成部分，并且所述機動車的主控制器能夠操控所述附加的電負載。此外，所述附加的電負載能夠是用于冷卻所述蓄電池的電冷卻單元，尤其是空調壓縮機。根據本專利技術的優選實施方式而設置的是，除了多個蓄電池單元的所述單元電壓夕卜，還以固定的時間間隔測量蓄電池充電電流以及所述蓄電池的至少一個溫度，根據所述單元電壓、所述蓄電池充電電流和所述溫度確定估計值，所述估計值相應于所述充電過程不間斷地進行的情況下所估計的在所述蓄電池中的最大溫度；并且，如果所述估計值超過了預先確定的溫度閾值，但是所測得的蓄電池單元的所述單元電壓卻沒有超過所述預先確定的單元電壓閾值，那么接通所述電冷卻單元。由此實現了，在時間上在蓄電池充電過程的較早階段就接通所述冷卻單元，在該階段所述單元電壓還符合發展趨勢地遠遠處于所述單元電壓閾值之下，即處于如下階段，其中冷卻單元的接通還不會由于打破了最大的單位電壓界限而導致所述蓄電池不受控制地斷開的危險。在確定所述估計值時能夠考慮所述單元電壓的滯后現象。由蓄電池管理單元來確定所述估計值，并且將其發送給機動車的主控制器。此外，所述估計值由所述蓄電池管理單元經由CAN(控制器局域網絡)總線傳送給機動車的主控制器。本專利技術的另一方面涉及一種具有優選是鋰離子蓄電池的蓄電池和與所述蓄電池相連的蓄電池管理單元的蓄電池系統，其中，所述蓄電池包括多個串聯的蓄電池單元。所述蓄電池管理單元具有多個電壓測量單元，其被構造用于分別測量蓄電池單元的單元電壓，所述蓄電池管理單元具有至少一個溫度測量單元，其被構造用于測量蓄電池的溫度，所述蓄電池管理單元具有至少一個電流測量單元，其被構造用于測量蓄電池的充電電流，以及所述蓄電池管理單元具有與所述電壓測量單元、所述溫度測量單元和所述電流測量單元相連的控制器。所述控制器被構造用于在蓄電池充電過程期間根據所述蓄電池充電電流、所述單元電壓和所述溫度確定估計值，所述估計值相應于所述充電過程不間斷地進行的情況下所述蓄電池中的最大溫度。由此實現了，在包括蓄電池系統的總系統中根據所述估計值在蓄電池的充電過程的較早階段就能夠接通用于冷卻蓄電池的冷卻單元，在該階段所述單元電壓還符合發展趨勢地遠遠處于所述單元電壓閾值之下，即處于如下階段，其中冷卻單元的接通還不會由于打破了最大的單位電壓界限而導致所述蓄電池不受控制地斷開的危險。多個溫度測量單元能夠安置在所述 蓄電池中，它們被構造用于測量所述蓄電池不同區域中的溫度。在確定所述估計值時能夠考慮所述單元電壓的滯后現象。此外，所述估計值能夠經由所述蓄電池管理單元的接口，尤其是CAN接口，輸出。本專利技術的另一方面涉及一種具有蓄電池系統的機動車，所述蓄電池系統包括優選是鋰離子蓄電池的蓄電池和與所述蓄電池相連的蓄電池管理單元；此外，所述機動車具有主控制器和至少一個附加的電負載，其中，所述蓄電池系統與機動車的驅動系統相連，并且所述主控制器操控所述附加的電負載。所述機動車被構造用于在所述蓄電池充電期間本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C·克盧特，F·莫塞斯，B·克里格，S·洛伊特納，M·朗，
申請(專利權)人：SB鋰摩托有限公司，SB鋰摩托德國有限公司，
類型：
國別省市：