对车辆中使用的电池组电池再充电的方法和充电调节器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种对车辆中使用的电池组电池进行再充电的方法，其中给电池组电池分配充电状态，并且再充电被调节，使得施加在电池组电池上的电压最大采用所确定的电压阈值。
[0002]此外，本发明涉及一种用于调节牵引电池组的再充电的充电调节器。
【背景技术】
[0003]在现有技术中，在许多设计方案中已知用于对电池组电池进行再充电的方法。所述电池组电池是二次电池，也就是说蓄电池。尤其由于比较高的能量密度，优选地锂离子电池在车辆中被用作电池组电池。目前，这些锂离子电池尤其在2V与4.2V(V:伏特)之间的电压范围中运行。在此，这些电压范围尤其由现有的安全要求和使用寿命要求而得到。超过这些电压范围导致更快的老化并且由此导致电池组电池的更少的预期寿命。在许多电池组电池中，特别是充电功率与放电功率相比明显更小，并且因此在认证周期(Zertifizierungszyklen)中导致更少的再生功率，并且因此最终导致至少部分地以电动方式运行的车辆的更少的有效距离。
[0004]通过对施加在电池组电池上的电流和电压的合适的调节或控制而对电池组进行再充电。本发明尤其涉及一种用于对电池组电池进行再充电的方法，在混合动力车辆、插电式混合动力车辆或电动车辆中，这些电池组电池被构造用于提供为了运行、尤其是为了驱动所需的能量。
[0005]用于对在车辆中使用的电池组电池进行再充电的方法例如由文献DE 10 2008008 238 Al已知。在该文献中，公开了一种用于混合驱动装置借助内燃机、电机、电池组和至少一个控制器的充电策略的方法，其中用于电池组的不同的充电和放电函数被保存在控制器中，并且该控制器依赖于不同的输入变量选择不同的充电或放电函数之一。
[0006]此外，由文献DE 10 2005 044 268 Al已知用于控制或调节在具有混合驱动装置的车辆中的蓄能器的充电状态或能量流动的方法和设备，借助该方法和该设备，混合驱动装置的效率应得到改进。
[0007]此外，由文献DE 198 49 055 C2已知一种用于控制牵引电池组的充电状态的方法。在该文献中公开了当上充电状态分散值超过能预给定的充电降低界限值时，降低允许的充电功率。
【发明内容】
[0008]在此背景下，本发明的任务是，尤其是如下改进用于对在车辆中使用的电池组电池进行再充电的方法，即，在行驶运行中再生的能量、尤其是通过制动过程再生的能量改进地输送给电池组电池，并且因此有利地能够借助车辆在利用通过电池组电池提供的能量的情况下实现更高的有效距离。
[0009]为了解决该任务，建议一种用于对在车辆中使用的电池组电池进行再充电的方法，其中给电池组电池分配充电状态，并且再充电被调节，使得施加在电池组电池上的电压最大采用所确定的电压值，该电压值不仅通过预定的稳态电压阈值而且通过暂态电压阈值来确定，其中暂态电压阈值大于稳态电压阈值，并且其中再充电被调节，使得依赖于电池组电池的充电状态要么稳态电压阈值有效要么暂态电压阈值有效。也就是说，再充电被调节，使得施加在电池组电池上的电压依赖于当前有效的电压阈值最大采用稳态电压阈值或暂态电压阈值。由此，有利地提供了如下可能性，即，代替稳态电压阈值而将暂态电压阈值至少暂时作为电压施加到电池组电池上，并且因此，与在至多将稳态电压阈值作为最大的电压施加在电池组电池上时相比，更强地提高电池组电池的充电状态。优选地给电池组电池分配所谓的SOC(SOC !State of Charge (充电状态)作为充电状态，该SOC以百分数提供关于充电状态的信息。因此，最大的SOC为100%。
[0010]根据本发明规定的再充电的调节尤其也包括再充电的控制。尤其规定，构造并使用根据本发明的用于对在车辆中使用的锂离子电池进行再充电的方法。
[0011]为了确保在车辆中使用的电池组电池在预给定的电压范围之内运行并且电池组电池稳定地不超过例如4.2伏特的最大的电压，根据本发明的方法有利地规定，确定稳态电压阈值。尤其在充电站处对电池组电池进行再充电时，该稳态电压阈值有效。为了防止超过稳态电压阈值，尤其规定了，监控并限制S0C，例如限制在O %至90 %之间的值之内。
[0012]本发明充分利用的是，在许多电池组电池中，充电功率与放电功率相比明显更小，并且因此可以给电池组电池输送更少再生能量。本发明通过以下方式解决该问题:在行驶运行期间提高充电功率。这有利地通过确定大于稳态电压阈值且暂时代替稳态电压阈值而有效的暂态电压阈值来进行。在暂态电压阈值有效时，施加在要充电的电池组电池上的电压可以有利地采用高于稳态电压阈值但不超过暂态电压阈值的值。优选地，暂态电压阈值位于稳态电压阈值之上0.3%至20%之间，特别优选地位于稳态电压阈值之上2%至15%之间。
[0013]尤其规定了，在行驶运行中借助再生能量进行再充电时，暂态电压阈值代替稳态电压阈值而有效，使得在行驶运行中借助再生能量进行再充电时，施加在电池组电池上的电压最大可以被提高到暂态电压阈值。例如规定了，在锂离子电池的情况下，稳态电压阈值为4.2V而暂态电压阈值为4.3V。由此，在借助再生能量进行再充电时，尤其在再生制动时，可以有利地更快地提高电池组电池的充电状态。在此，尤其在脉冲期间，特别是在行驶运行中在再生制动过程中规定了分别施加在电池组电池上的电压的提高。
[0014]尤其规定了，在根据本发明的方法中，测定电池组电池的充电状态的瞬时值、优选地当前的S0C，其中再充电被调节，使得当充电状态的瞬时值位于预定义的充电状态阈值之下时，暂态电压阈值有效。由此，有利地确保，电池组电池不由此过早老化，在高充电状态下，高电压施加在电池组电池上。
[0015]优选地，预定义的充电状态阈值小于最大充电状态的80%，特别优选地小于最大充电状态的70%。尤其规定了，充电状态阈值相应于小于80%的S0C，优选地70%的S0C。在遵循这些充电状态阈值的情况下，有利地提供了对适用于电池组电池的安全要求和使用寿命要求的遵循。
[0016]本发明的另一有利的设计方案规定，测定并监控电池组电池的空载电压(0CV ;OCV:Open Circuit Voltage (开路电压))，其中再充电被调节，使得当空载电压达到和/或超过预定义的最大允许的空载电压时，稳态电压阈值有效。因此，有利地确保，空载电压不超过最大允许的电压。由此，进一步确保，没有太高的电压被施加在电池组电池上，并且因此有利地抵抗电池组电池的过早老化。
[0017]尤其规定了，测定电池组电池的充电状态的瞬时值，尤其是当前的SOC，并且由充电状态的该瞬时值测定电池组电池的空载电压。这尤其可以借助空载电压模型来进行，该空载电压模型给确定的SOC分配确定的空载电压。有利地在利用查找表(Look-Up-Table)的情况下进行SOC值向空载电压值的分配。
[0018]根据本发明的另一有利的设计方案，以测量技术的方式检测分别施加在电池组电池上的电池组电池电压。此外，有利地测定在相应的电池组电池的内阻上降落的内阻电压。于是，有利地由电池组电池电压与内阻电压的差测定空载电压。因此，以替代于经由SOC测定空载电压的方式进行空载电压的这种测定。在此，电池组电池电压相应于施加在电池组电池上的实际电压。优选地在利用电池监控单元的情况下，尤其在利用电池监控电路(CellSupervising Circuits，CSCs)的情况下，有利地通过以测量技术的方式检测电池组电池电流来进行内阻电压的测定，其中由电池组电池电流和用于电池的内阻的值测定在内阻上降落的内阻电压。根据有利的设计方案，借助内阻模型根据观测器原理估计或近似地测定内阻。
[0019]有利地，不仅经由电池组电池电压所测定的空载电压而且经由SOC所测定的空载电压分别被监控，尤其是如下被监控，即，该空载电压不超过最大允许的电压值。在此，尤其规定了，当所测定的空载电压之一达到和/或超过最大允许的电压值时，电压阈值从暂态电压阈值被降低到稳态电压阈值。因此，有利地提供了双重的保护，以便使分别施加在电池组电池上的电压保持在预给定的界限内。
[0020]根据本发明的方法的另一特别有利的设计方案规定，再充电被调节，使得暂态电压值最大在预定义的时间间隔的持续时间内有效，由此，有利地实现，施加在电池组电池上的电压最大在预定义的时间间隔的持续时间内被提高到暂态电压阈值。这是另一措施，其有利地防止，在高充电状态下，可能导致要充电的电池组电池的过早老化的太高的电压施加在电池组电池上。特别优选地规定了，预定义的时间间隔在10秒至2分钟之间，特别优选地在50秒至70秒之间。在该时间间隔之后，稳态电压阈值有利地代替暂态电压阈值而再次有效。也就是说，施加在电池组电池上的电压可以在预定义的时间间隔到期之后最大相应于稳态电压阈值。优选地在从暂态电压阈值改变到稳态电压阈值之后稳态电压阈值同样在预定义的时间间隔、优选地10秒的时间间隔内有效，使得在一定程度上实现了关于电压阈值的改变的迟滞。
[0021]按照根据本发明的方法的另一有利的设计方案，再充电被调节，使得暂态电压阈值动态地被匹配，优选地依赖于充电状态的瞬时值被匹配。因此，尤其规定了，暂态电压阈值在低SOC时与在高SOC时相比更高。根据该方法的一种有利的设计方案规定了，稳态电压阈值为