多个电池单元的单元对称化方法和执行该方法的电池系统的制作方法_3

文档序号:9719189阅读:来源:国知局
差异进行。针对以预选的精度或精确性进行单元对称 化的情况,进而基于所算出的充电状态可以执行单元对称化。针对基于自放电率进行的所 执行的充电状态补偿不具有足够的精确性的情况,电池单元的自放电率差异可以重新被确 定。在该扩展方案中,因此即使在电池的运行持续时间长的情况下也可以确保,电池单元的 充电状态的补偿始终以非常高的精确性进行,因为要么直接基于充电状态进行补偿,要么 基于自放电率始终根据精确性控制单元对称化。
[0035] 在另一扩展方案的范畴中可以设置,通过有针对性地经由放电电阻使至少一个电 池单元放电来进行方法步骤e )。在该扩展方案中,在对电池单元的充电状态进行这样的电 阻性补偿时有利地为每个电池单元配设电阻和开关元件,以便能够有针对性地经由该放电 电阻使各个电池单元放电并且这样调整充电状态。在此,所存储的能量基本上被转换成热, 并且这样电池单元被放电直至一水平,这对应于具有最低充电状态的电池单元的水平。在 此,通过经由前面所描述的方法由于高精确性可以将电池单元的充电状态的补偿减小到最 低限度,如这在前面详细描述的那样,开关操作循环的数目同样显著地被减小,使得开关单 元(例如)的使用寿命以及补偿电阻的使用寿命也可显著地提高。由此,前面所描述的尤其 是与用于补偿电池单元的充电状态的可接入的放电电阻相组合的方法是有利的。
[0036] 在另一扩展方案的范畴中,此外还可以设置,在电池系统启动时算出用于补偿电 池单元的充电状态的需求。例如,电池单元的充电状态的补偿因此可以在电池单元在一定 的时间中没有或者仅有限地放电或充电之后进行。在该扩展方案中,电池单元可以特别有 利地运行,因为这些电池单元基本上在每次运行时都具有统一的充电状态。此外,在该扩展 方案中可以直接实施单元对称化,因为这在电池单元的静止状态下可以是特别有利的。
[0037] 就根据本发明的方法的另外的技术特征和优点而言,对此明确地参阅结合根据本 发明的电池系统、附图以及【附图说明】的阐述。
[0038] 此外,本发明的主题还是一种电池系统,该电池系统具有多个电池单元,其中通过 该电池系统还可算出电池单元的充电状态并且算出电池单元的自放电率,并且其中通过该 电池系统此外还能够执行单元对称化。前面所描述的电池系统的特征在于,该电池系统具 有控制单元,该控制单元被构建为实施如前面详细描述的方法。
[0039] 这样的电池系统因此以本身已知的方式具有多个串联或并联连接的电池单元,所 述电池单元例如可以被布置在一个电池模块中或者可以构造该电池模块。这些电池单元可 以以本身已知的方式被构建并且比方说可以是锂离子电池,但不限于此。
[0040] 此外,在前面所描述的电池系统中还设置,通过该电池系统可算出电池单元的充 电状态和电池单元的自放电率。为此,尤其是以本身已知的方式可以设置用于对相应的电 池单元的单元电压进行电压测量的装置,以便这样例如通过电池管理系统基于所存储的放 电曲线算出与单元电压相对应的充电状态。相同的装置同样可以得到使用,以便算出自放 电,因为基于充电状态同样可算出自放电率或自放电率的相对差异。
[0041] 在前面所描述的电池系统中此外还设置,通过该电池系统可补偿电池单元的充电 状态。为此,例如可以设置,电池系统具有多个放电电阻,用来选择性地使电池单元中的每 个电池单元放电。相应的放电电阻在此尤其是通过开关逻辑装置可连接到各个电池单元 上,使得各个电池单元可通过放电电阻来放电。例如,针对电池单元中的每个电池单元可以 设置放电电阻。
[0042] 此外,电池单元的放电还为了补偿电池单元的充电状态或为了基于前面所描述的 方法进行单元对称化而通过电池系统来执行。对此,可以设置控制单元,如大多数本来就存 在的电池管理系统,该电池管理系统被构建用于执行这样的方法。为此,控制系统可以与相 对应的部件连接并且在此调拨(auswerf en )相对应的控制指令。相对应地,该控制系统可 以被配备有相对应的控制逻辑装置和/或软件实施装置。
[0043] 此外,电池系统可以被布置在至少部分可电驱动的车辆中。这样的车辆例如可以 是完全电驱动的车辆或者是混合动力车辆。
[0044] 通过前面所描述的电池系统能够实现的是,以基于电池单元的充电状态的方式在 未知晓尤其是串联连接的电池单元的容量情况下也能够实现对充电状态的补偿或单元对 称化,使得由于单元对称化引起的充电时的损耗特别小。因此,可以防止或者至少显著地减 小由于非必要的电荷补偿引起的电荷损耗。
[0045] 就根据本发明的电池系统的另外的技术特征和优点而言,对此明确地参阅结合根 据本发明的方法、附图以及【附图说明】的阐述。
【附图说明】
[0046] 根据本发明的主题的其他优点和有利的扩展方案通过附图来阐明并且在后续的 描述中予以阐述,其中所描述的特征单独地或者任意组合地可以是本发明的主题,只要从 本上下文中没有明确地得到相反含义。在此要注意的是,附图仅具有描述性特征而不能被 认为以任何形式限制本发明。在附图中: 图1示出了具有不同容量的两个电池单元的单元对称化的示意图; 图2示出了表示用于单元对称化的方法的变化过程的示意性框图; 图3a示出了表示在时间点h时对电池单元的充电状态的测量的图表,以及 图3b示出了表示在时间点t2时对电池单元的充电状态的测量的图表。
【具体实施方式】
[0047] 在图1中示意性地示出了两个各具有不同的容量的电池单元的单元对称化。在 此,第一电池单元具有比第二电池单元更小的容量。这在图1中通过轴1〇、1〇'的高度来示 出,其分别应表示充电状态。在此,在级别I中示出了如下状态:在该状态中,两个电池单元 具有为50%的充电状态,因为当前充电状态A、A'恰好在最大值B、B'(比方说充满电)与最 小值C、C'(比方说完全放电的电池单元)之间。
[0048] 朝状态II对电池单元进行充电,其中在输送相同的电荷量的情况下,电池单元但 是由于容量差异而不再具有相同的充电状态。这可以通过如下方式来识别:这两个充电状 态A、A'不再在线12上,该线12应表明统一的充电状态。
[0049] 为了朝状态III补偿充电状态,因此从具有较小容量的电池单元引离电荷,以便 这些电池单元具有相同的充电状态。
[0050] 如果电池单元现在朝状态IV以相同电荷量放电,则又由于电池单元的不同容量 导致充电状态不再是统一的。
[0051] 为了朝状态V调整充电状态,在单元对称化的范畴中又可以电阻性地使电池单元 放电。在此,通过前面执行的朝状态III的单元对称化而部分地提供了朝状态V的单元对 称化的需求。
[0052] 因此能识别出,在各个电池单元的容量未知并且单元对称化尤其是电阻性地朝电 池单元的共同的充电状态进行的系统中,整个要补偿的电荷可以是相对地说高的,因为常 常不能排除经由补偿电阻引离不必要的电荷,该电荷远超过对不同的自放电的纯补偿。
[0053] 防止该效应的方法在图2中示意性地示出。在此,示出了应表示该方法的框图。
[0054] 在此,变化过程轴示出了时间坐标。在时间点h首先在存在预定义的用于算出电 池单元的充电状态的边界条件的前提下确定多个电池单元的每个电池单元的充电状态。此 外,在存在用于算出电池单元的充电状态的预定义的边界条件的前提下,在状态t 2,重新确 定多个电池单元的每个电池单元在时间点t2的充电状态,其中可选的、例如预定义的时间 段14处于^与1 2之间。在此,可以将数据传送给控制系统,其中通过该控制系统可以确定 多个电池单元的自放电率的相对差异。此外,在时间点t 2还可以直接开始单元对称化,因 为存在预定义的边界条件。
[0055] 图2此外还示出了,在稍后的时间点t3,尤其是针对在时间点、应执行单元对称 化的情况,可以确定多个电池单元的每个电池单元的充电状态。持续时间16在此可以处于
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