电池组管理系统和用于校准电池组管理系统的传感器的方法与流程

文档序号:12071006阅读:218来源:国知局
本发明涉及用于当在充电站处对所属的电池组充电期间校准电池组管理系统的传感器的方法。此外,本发明还涉及用于具有电池组的电池组系统的电池组管理系统,其中所述电池组管理系统具有传感器,所述传感器适用于当在充电站处对电池组充电时检测充电参数。
背景技术
:电池包(经常以锂离子技术)在混合动力和电动车辆中被使用,所述电池包由大量串联连接的电化学电池组成。电池组管理系统(Batteriemanagementsystem)用于监控电池包(以下也称作电池组),并且应当除了安全监控以外保证尽可能高的寿命。电池组管理装置具有用于测量例如电流、电压和温度的不同传感器。用于测量流经电池组的电流的电流传感器应取得大的意义,因为通过所述电流传感器测定的电流值通常被用于确定充电状态(SOC,StateofCharge(电荷状态))。在此,实际流动的电流能够通过电流传感器越精确地被测定,电池组的充电状态就能够越精确地被测定。此外,经常借助于电流传感器对由电池组发出的持续电流以及峰值电流进行监控,所述峰值电流的监控是安全相关的并且所述峰值电流的大小(Höhe)对于担保服务(Garantieleistungen)的确保可能是起决定作用的(ausschlagegebend)。由电池组可发出的电流能够越精确地被测定,用于补偿可能的测量误差的安全缓冲器就能够被选择得越小。此外,电池包经常地具有用于测定包电压的电压传感器,所述包电压可以被使用用于对串联连接的电化学电池的电压的总和进行合理性检查。此外,电池组可以具有用于测定链接电压(Linkspannung)的电压传感器,所述链接电压可以在电网连接侧在接触器之后被测量,电网可以经由所述接触器与电池组连接。基于包电压和链接电压之间的可能的差,可以对接触器进行诊断。这样的电压传感器通常经校准地在电池组制造时被安装在所述电池组中。之后一般不发生对由老化引起的可能传感器值偏差进行补偿的任何其他校准。由JP2013090473已知用于识别车辆的电流传感器的异常的方法和能量存储设备。为此,调节器将在能量存储设备中的第一电流传感器的检测值与位于车辆上的充电设备中的第二电流传感器的检测值进行比较,所述充电设备经由充电线缆由外部能量源供电。JP2012-080712描述在车辆上运行的车辆充电设备,其中即使传感器提供异常值,所述车辆充电设备也能够实现车辆电池组的充电。车辆充电设备在输入侧和在输出侧具有传感器,所述传感器的值由错误识别装置比较,以便从而探测出检测错误。由充电电流和所属充电电压的在时间上被求积分的乘积来确定在对电池组充电时从能量源传输的电荷量(Ladungsmenge)。因此在下文中也将充电电流和充电电压共同地称作充电参数。此外,在下文中,将由电池组管理系统的传感器所检测的电流和电压称作IBMS和UBMS,以及将由固定的充电站测定的电流和电压称作IStation或UStation。技术实现要素:按照本发明设置用于对电池组管理系统的传感器进行校准的方法,其中所述传感器适用于当在充电站处对所属的电池组充电时检测充电参数。在此,在利用由充电站在充电电压UStation的情况下发出的充电电流IStation对电池组充电时,(i)通过充电站检测充电电流IStation和/或充电电压UStation,(ii)通过电池组管理系统的传感器以充电测量电流IBMS或充电测量电压UBMS的形式来检测充电参数,(iii)从充电测量电流IBMS和充电电流IStation中或从充电测量电压UBMS和充电电压UStation中测定(ermittelt)测量差,和(iv)使用所测定的测量差作为传感器校正值用于校准传感器。这样的方法提供多个优点。第一优点在于,电池组管理装置的传感器可以被检验。在尤其是用于混合动力车辆或电动车辆的充电站处,特别也为了结算目的(Abrechnungszwecken)而发出准确地确定的电荷量。为此,必须检定用于确定电荷量的传感器、也即用于测定所发出的充电电流和在此存在的充电电压UStation的传感器。这样的检定(Eichung)通常可以在充电站的操作员侧例如通过定期检验被保证。在按照本发明的方法中,从由电池组管理系统测定的充电测量电流IBMS和充电电流IStation中或从由电池组管理系统测定的充电测量电压UBMS和充电电压UStation中测定测量差。所述差的测定因此允许将由电池组管理系统的传感器测定的值与由充电站测定的值进行比较,其中后者由于对充电站的检定而应当具有高的可靠性。因此,例如车辆电池组的所有传感器共同遭受作用于车辆的环境影响。有利地,所述方法允许与不属于电池组管理装置并且在车辆电池组情况下不位于车辆上并且此外通常被检定的电流参考或电压参考进行比较。所述方法的另一优点在于,传感器错误能够可靠地被识别,其中传感器的检验能够在电池组的每次充电时被执行。因此,本发明的方法提供定期传感器诊断的优点,而对此不需要时间上的额外耗费。此外,按照本发明的方法提供以下优点:电池组管理系统的传感器定期地、也即在每次充电时,不仅能够被检验,而且能够被校准。校准也在无时间上的额外耗费的情况下、也即在车辆电池组情况下例如在不访问车间的情况下进行。从所述方法的频繁执行中、也即由于电池组管理系统的频繁地(häufig)被检验的、必要时重新校准的并从而可靠地进行测定的传感器而得到一系列其他优点。因此,电池组的充电状态SOC(StateofCharge(电荷状态))可以精确地被测定,这允许关于可供使用的剩余电荷或可能的剩余功率的准确的陈述。此外,电池组的老化状态SOH(StateofHealth(健康状态))可以较精确地被确定。并且此外精确的测量值允许安全公差的减小。此外,在由电池组管理系统所测定的电压之间、例如在链接电压和包电压之间的精细差别可以较精确地被测定,由此可以较精确地进行电池组内部的诊断、例如用于接触器诊断。有利地执行所述方法,使得充电参数的值从充电站被传送给电池组的电池组管理系统,并且所述电池组管理系统执行测量差的计算。这样的扩展方案允许高效地执行所述方法,因为对于所述方法仅需要单向数据传输方法,用于将数据从站传输给电池组。在可替代的扩展方案中,其中充电测量电流IBMS或充电测量电压UBMS从电池组被传送给充电站,以便在那里计算差,所测定的测量差或传感器校正值必须利用双向数据传输方法在进一步的传输中被传送到电池组。有利地,传送通过握手协议(Handshake-Protokoll)来保障。握手通常被理解为认可交换(Quittungsbetrieb)。在相应的握手方法中,两个参与数据传输的参与者在每个传输过程之后通过直接的认可信号同步。因为通过所述方法干涉敏感电池组特征参量的测定,所以充电参数的有错误的传送可能引起严重后果,其中所述有错误的传送可能导致误校准。因此有利地由电池组认可充电参数的传送。此外,有利地以以下方法进行传输,所述方法将所接收的值传输回给发送方,或所述方法使用信息、例如校验数位,以便可以验证所接收的数据的正确性。有利地执行所述方法,使得充电参数的值在时间上改变,并且针对充电参数的不同值测定传感器校正值。因为传感器错误在由传感器检测的参量的值域上不必是恒定的,所以这样的扩展方案允许创建值表(也称查找表(Lookuptable))或校正特性曲线,根据所述值表或校正特性曲线,经校正的传感器值可以被分配给每个所测定的传感器值。有利地连续地或逐步地改变充电参数的值。这样的执行允许利用每一步首先传输充电参数的值,所述值以随后的时间间隔通过充电站设定。通过重复所述做法,校正特性曲线能够逐步地被测定。可替代地或补充地,连续地改变充电参数,其中通过传输,近似(quasi)连续地将充电参数的在充电站所检测的值传送给电池组管理系统。因此,例如恒定的充电电流IStation引起连续升高的充电电压UStation。充电电压UStation的连续的传送允许在电池组管理系统中测定所属的连续的充电测量电压UBMS。有利地,仅在成功的握手之后才逐步地改变充电参数,因为将假定的、必要时事先设定的充电参数到有错误地分配给由充电站实际设定的充电参数可能导致误校准。有利地执行所述方法,使得将测量差与阈值进行比较,其中在超过所述阈值时用信号通知错误(Fehlersignalisierung)。这样地执行所述方法允许测定并且用信号通知在校准时的错误以及传感器缺陷。当在车辆电池组中执行所述方法的情况下,能够将错误的存在用信号通知给驾驶员(/女驾驶员)。有利地利用充电电压UStation作为充电参数执行所述方法。在这样地执行所述方法时,充电电压UStation例如被传送给电池组。电池组的电池组管理系统经由要校准的电压传感器测定充电测量电压UBMS并且计算所属的测量差ΔU。所述测量差ΔU被存储,并且被用作传感器校正值UΔ。这例如通过将传感器校正值UΔ与由传感器测定的电压UBMS的值相加来进行。有利地,不是为唯一的电压值UBMS,而是为所述电压值的值域的至少一个区段确定传感器校正值UΔ。如果通过充电站例如逐步地提高充电电压UStation,那么对于相应的充电电压UStation测定分别所属的测量差ΔU,其中对于每个充电电压UStation设定所属的充电电流IStation。所述测量差ΔU以传感器校正特性曲线UΔ(UBMS)的形式被保存,使得对于由电压传感器测定的值UBMS提供所属的传感器校正值UΔ。有利地利用充电电流IStation作为充电参数执行所述方法。在这样地执行所述方法时,充电电流IStation例如被传送给电池组。电池组的电池组管理系统经由要校准的电流传感器测定充电测量电流IBMS,并且计算所属的测量差ΔI。所述测量差ΔI被存储并且被用作传感器校正值IΔ。这例如通过将传感器校正值IΔ与由传感器测定的电流IBMS的值相加来进行。有利地,不是为唯一的电流值IBMS,而是为所述电流值的值域的至少一个区段确定传感器校正值IΔ。如果通过充电站例如逐步地提高充电电流IStation,其方式是例如使充电电压UStation提高或降低,直至出现所属的充电电流IStation,那么对于相应的充电电流IStation测定分别所属的测量差ΔI。所述测量差ΔI以传感器校正特性曲线IΔ(IBMS)的形式被保存,从而对于由电流传感器测定的值IBMS提供所属的传感器校正值IΔ。有利地利用负的充电电流IStation或放电电流作为充电参数来执行所述方法。通过例如将充电电压UStation降低到低于包电压或者低于链接电压,可以实现将充电电流IStation反转为放电电流,经由所述放电电流的改变以相同的方式可以测定传感器校正特性曲线IΔ(IBMS)。有利地执行用于校准电池组管理系统的传感器的方法,所述传感器被使用用于确定电池组的容量。基于经由所述方法校准的传感器对容量进行确定,允许准确地确定所述容量的大小,所述大小例如允许精确地计算混合动力车辆或电动车辆的可供使用的续驶里程(Reichweite)或剩余续驶里程。在用于具有电池组的电池组系统的按照本发明的电池组管理系统中,其中所述电池组系统具有传感器,所述传感器适用于当在充电站处对电池组充电时检测充电参数,规定:所述电池组管理系统被设立用于,(i)读入在对电池组充电时借助于充电站在系统外部所检测的充电电压UStation和/或在系统外部所检测的充电电流IStation的数值,(ii)经由传感器作为充电参数检测充电测量电流IBMS或充电测量电压UBMS,(iii)从充电测量电流IBMS和充电电流IStation中或从充电测量电压UBMS和充电电压UStation中测定测量差,和(iv)使用所测定的测量差作为传感器校正值用于校准传感器。所述电池组管理系统尤其是用于执行上面提及的方法的电池组管理系统。附图说明随后参考所附附图根据优选的实施方式进一步阐述本发明。图1示出用于执行按照本发明的方法的在充电站处的电池组系统的装置的示例;图2示出在执行按照本发明的方法的一种实施方案时充电电流IStation和充电测量电流IBMS的时间变化过程的示例;图3示出传感器校正值IΔ与充电测量电流IBMS有关的函数的示例;图4示出在执行按照本发明的方法的一种实施方案时充电电压UStation和充电测量电压UBMS的时间变化过程的示例;图5示出传感器校正值UΔ与充电测量电压UBMS有关的函数的示例。具体实施方式图1示出用于执行按照本发明的方法的一种实施方案的在充电站3处的电池组系统10的装置的示例。电池组系统10具有电池组2,所述电池组2由电池组管理系统1管理。为此,所述电池组管理系统1具有多个(这里未示出的)传感器,这些传感器用于检测电压、例如作为在电池包上的电压检测包电压,或例如作为在电池组2的耗电器输出端处的电压检测链接电压。由充电站3经由充电线缆12对电池组系统10充电。在此,在充电电压UStation5的情况下由充电站3发出的充电电流IStation4在充电线缆12中流动。充电电流IStation4和充电电压UStation5可以由充电站3中的调节设备11设定。充电电压UStation5和充电电流IStation4在充电站3中由经检定的测量设备I和U检测。此外,在充电站3和电池组系统10之间、尤其在充电站3和电池组2的电池组管理系统1之间存在数据连接13。所述数据连接13不仅可以无线地实施而且可以实施为线路。可以经由数据连接13将充电参数(例如充电电流IStation4或充电电压UStation5)的值从充电站3传送给电池组2的电池组管理系统1。可以通过电池组管理系统1和调节设备11之间的握手协议保障(abgesichert)所述传送。调节装置11被设立用于在时间上改变充电参数、也即充电电流IStation4或充电电压UStation5的值,并且将经改变的值经由数据连接13传送给电池组管理系统1。电池组管理系统1被设立用于,针对充电参数的不同值测定传感器校正值,并且使用传感器校正值用于校准传感器。利用所述装置在以下这样的扩展方案中执行方法,即通过调节装置11连续地或逐步地改变充电参数的值。在此,仅在成功的握手之后,才相应地改变充电参数。在成功的握手之后,通过充电站3的调节装置11,对图2中示出的充电电流IStation4作为充电参数进行改变或者重新设定。在电池组管理系统1侧,接着通过要校准的电流传感器对同样在图2中示出的充电测量电流IBMS6进行测定。可替代地,通过充电站3的调节装置11,对图4中示出的充电电压UStation5作为充电参数进行改变或重新设定。在电池组管理系统1侧,通过要校准的电压传感器对同样在图4中示出的充电测量电压UBMS7进行测定。电池组管理系统1从充电测量电流IBMS6和充电电流IStation4中,或从充电测量电压UBMS7和充电电压UStation5中测定测量差8、9,所述测量差被用作用于对要校准的电流传感器进行校准的传感器校正值IΔ,或者被用作用于对要校准的电压传感器进行校准的传感器校正值UΔ。图2示出在执行按照本发明的方法的一种实施方案时充电电流IStation4和充电测量电流IBMS6的时间变化过程的示例,其中充电电流IStation4逐步地、这里以20A的间隔得以提高。图3示出传感器校正值IΔ与充电测量电流IBMS6有关的函数的示例。为了创建该函数,充电电流IStation4如在图2中示出的那样以20A的步幅(Schritten)得以提高,并且相应的充电测量电流IBMS6得以测定。关于充电测量电流IBMS6描绘了在充电电流IStation4和充电测量电流IBMS6之间的差。在充电电流IStation4为60A的情况下,由电池组管理系统1测定出了大小为65A的充电测量电流IBMS6。充电电流IStation4和充电测量电流IBMS6之间的差对于大约(bei)65A的充电测量电流IBMS6因此为-5A。如果电池组管理系统1检测65A的电流值,那么将-5A作为传感器校正值添加到所述电流值上。因为没有连续地从充电电流IStation4和充电测量电流IBMS6中测定值对,所以在充电测量电流IBMS6的给定的值之间内插了传感器校正值IΔ(IBMS)。图4示出充电电压UStation5和充电测量电压UBMS7的时间变化过程的示例。因为充电电压UStation5和充电测量电压UBMS7随着充电状态SOC增加而连续地升高,所以曲线示出连续的变化过程。在此,充电电压UStation5和充电测量电压UBMS7通过频繁地将充电电压UStation5传送给电池组管理系统1近似同步地得以测定。这也对应于充电参数的逐步改变,其中步距被选择得小。图5示出传感器校正值UΔ与充电测量电压UBMS7有关的函数的示例。在此,与图3中的传感器校正值IΔ(IBMS)的测定类似地来测定传感器校正值UΔ(UBMS)。不同于图3中的做法,对充电电压UStation5连续地或者以小的步幅进行了改变,使得所属的传感器校正值UΔ(UBMS)对于每个充电测量电压UBMS7是可用的。当前第1页1 2 3 
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