用于运行电池单元的方法与流程

本发明涉及一种用于运行电池单元、尤其车辆中的电池单元的方法，其中，借助温度传感器测量电池单元的温度，并且为了求取流过电池单元的电池电流，借助电流传感器对测量电流进行测量。

背景技术：

电能能够借助电池存储。电池将化学反应能量转换成电能。在此，一次电池与二次电池不同。一次电池仅能够工作一次，而二次电池(也称为蓄电池)能够被重复充电。在此，电池包括一个或多个电池单元。

此外，二次电池用于机动车——尤其电动车辆(electricvehicle，ev)、混合动力车辆(hybrideelectricvehicle，hev)以及插电式混合动力车辆(plug-in-hybrideelectricvehicle，phev)。

电池单元具有正电极(也称为阴极)和负电极(也称为阳极)。阴极和阳极分别包括一个电流导体(stromableiter)，在该电流导体上施加有活性材料。借助集电器将两个电极的电流导体与电池单元的极(也称为端子)电连接。

在电池单元的运行中，电池电流从外部电流回路中的正端子流至负端子。在电池单元的放电过程中，电池电流为正，并且在电池单元的充电过程中，电池电流为负。

现有技术中已知的电池单元只能在受限的工作温度范围内最佳地运行。过高的温度可能会引起不可逆的化学反应，这可能导致容量损耗或者甚至导致电池单元的损坏。在温度过低的情况下，电池单元的性能可能会降低。在例如低于0℃的极限温度的情况下进行充电时，尤其可能使多种类型的电池单元受损。

为了求取流过电池单元的电池电流，可以使用电流传感器。电流传感器尤其在测量相对较小的电流时具有容差，该容差以测量误差电流的形式产生影响。因此，如果对相对较小的测量电流进行测量，则由于容差无法确定：电池单元被充电还是被放电。

因此，为了可靠地阻止电池单元在低于例如0℃的极限温度的温度情况下被充电，当所测量的测量电流小于测量误差电流时，必须关断电池单元。

技术实现要素：

提出一种用于运行电池单元、尤其车辆中的电池单元的方法，其中，借助温度传感器测量电池单元的温度，并且为了求取流过电池单元的电池电流，借助电流传感器对测量电流进行测量。如果电池电流为正，则电池单元被放电。如果电池电流为负，则电池单元被充电。

当所测量的温度低于极限温度时，并且当所测量的测量电流低于预给定的极限值时，将用电器与电池单元连接，由此，由来自电池单元的用电器电流流过用电器。由此，电池单元附加地提供流过用电器的用电器电流，由此，使流过电池单元的电池电流增大。

根据本发明的一种有利构型，在此，预给定的极限值相应于电流传感器的测量误差电流。在此，测量误差电流是测量电流与电池电流的最大偏差。因此确保：在将用电器与电池单元连接之前，电池电流不变为负，并且，在将用电器与电池单元连接之前，不对电池单元进行充电。

在此优选地，用电器电流至少与预给定的极限值一样大。由此，在将用电器与电池单元连接时，电池电流至少以预给定的极限值增大。

根据本发明的一种有利的扩展方案，当所测量的测量电流高于预给定的阈值时，将用电器与电池单元分离。因此，保护电池单元并且不使其不必要地放电。

在此优选地，预给定的阈值相应于预给定的极限值与用电器电流的总和。因此确保：在将用电器与电池单元分离之后，电池电流不变为负，并且，在将用电器与电池单元分离之后，不对电池单元进行充电。

根据本发明的一种有利构型，极限温度相应于0℃的值。对于多种类型的电池单元而言，0℃是极限温度，低于0℃，电池单元可能会在充电时受损。

根据本发明的一种有利的扩展方案，当所测量的温度高于极限温度时，将用电器与电池单元分离。因此，保护电池单元并且不对其不必要地放电。

在此优选地，用电器是用于加热电池单元的加热器。因此，可以借助用电器电流将电池单元加热至高于极限温度。在达到极限温度之后，可以重新对电池单元进行充电。

根据本发明的一种优选的扩展方案，如果在用电器与电池单元连接的情况下，所测量的测量电流低于预给定的极限值，则关断电池单元。由此确保：即使在用电器与电池单元连接的情况下，电池电流也不为负，并且即使在用电器与电池单元连接的情况下，也不对电池单元进行充电。

根据本发明的方法有利地用于电动车辆(ev)、混合动力车辆(hev)或插电式混合动力车辆(phev)。

通过根据本发明的方法，例如可靠地阻止在低于例如0℃的极限温度的情况下对电池单元进行充电。即使如果在用电器与电池单元分离的情况下，所测量的测量电流小于测量误差电流，电池单元也可以继续保持运行。因此，电池单元可以继续给待机运行中的小型用电器供电。因此，能够实现电池单元的可靠运行。

附图说明

根据附图和以下描述进一步阐述本发明的实施方式。

附图示出：

图1示出电池单元的示意图；

图2示出用于实施用于运行图1中的电池单元的方法的电路装置；

图3示出图2中的电路装置中的测量电流的示例性的时间变化过程。

在本发明的实施方式的以下描述中，借助相同的附图标记表示相同的或相似的元件，其中，省去对所述元件在个别情况下的重复性描述。附图仅示意性地示出本发明的主题。

具体实施方式

在图1中示意性地示出电池单元2。电池单元2包括单元壳体3，该单元壳体棱柱形地(在此长方体形地)构造。在此，单元壳体3实施成导电地并且例如由铝制成。然而，单元壳体3也可以由电绝缘材料(例如塑料)制成。

电池单元2包括负端子11和正端子12。通过端子11、12，可以截取由电池单元2提供的电压。此外，可以通过端子11、12对电池单元2进行充电。端子11、12彼此间隔开地布置在棱柱形的单元壳体3的顶面上。

在电池单元2的单元壳体3内布置有电极单元10，该电极单元具有两个电极——即阳极21和阴极22。阳极21和阴极22分别薄膜状地实施并且在中间设置有隔离体18的情况下缠绕成电极绕组。也可设想，多个电极绕组设置在单元壳体3中。替代电极绕组，例如也可以设置电极堆叠。

阳极21包括薄膜状实施的阳极活性材料41。阳极21还包括同样薄膜状实施的电流导体31。阳极活性材料41和阳极21的电流导体31彼此平面地贴靠并且彼此连接。阳极21的电流导体31能够导电地实施并且由金属(例如铜)制成。阳极21的电流导体31借助集电器与电池单元2的负端子11电连接。

阴极22包括薄膜状实施的阴极活性材料42。阴极22还包括同样薄膜状实施的电流导体32。阴极活性材料42和阴极22的电流导体32彼此平面地贴靠并且彼此连接。阴极22的电流导体32能够导电地实施并且由金属(例如铝)制成。阴极22的电流导体32借助集电器与电池单元2的正端子12电连接。

阳极21与阴极22通过隔离体18彼此分离。隔离体18同样薄膜状地构造。隔离体18电绝缘地构造、但能够传导离子地(即对于锂离子可穿透地)构造。

图2示出用于实施用于运行图1中的电池单元2的方法的电路装置。该电路装置包括电池开关50，该电池开关在此直接连接到电池单元2的负端子11上。借助电池开关50可以接通和关断电池单元2。

电路装置包括电流传感器62，该电流传感器在此直接连接到电池单元2的正端子12上。电流传感器62用于求取流过电池单元2的电池电流ib。如果电池电流ib为正，则电池单元2被放电，并且如果电池电流ib为负，则电池单元2被充电。

借助电流传感器62对测量电流im进行测量。电流传感器62具有以测量误差电流if的形式产生影响的容差。在此，测量误差电流if是测量电流im与电池电流ib的最大偏差。

存在：im-if<ib<im+if(a)

因此，只要借助电流传感器62所测量的测量电流im大于测量误差电流if，则电池电流ib肯定为正，并且电池单元2被放电。

电路装置也包括用电器70，该用电器能够借助用电器开关72与电池单元2连接。在此，用电器70是用于加热电池单元2的加热器。用电器70例如也可以是后窗玻璃加热器、照明装置或平衡电阻。如果用电器开关72闭合，则用电器70与电池单元2连接并且用电器电流iv流过用电器70。

在此，用电器电流iv相对较准确地已知并且不具有显著容差。用电器电流iv由电池单元2提供。流至在此未示出的其他模块的剩余电流ir也由电池单元2提供。

电路装置还包括控制单元64。控制单元64与温度传感器66连接，借助该温度传感器测量电池单元2的温度t。温度传感器66布置在电池单元2附近。控制单元64也与电流传感器62连接。控制单元64还与电池开关50并且与用电器开关72连接。控制单元64由温度传感器66以及由电流传感器62接收测量值并且还用于操控电池开关50和用电器开关72。

图3示出图2中的电路装置的测量电流im的示例性的时间变化过程。可以这样认为，在测量电流im的在此未示出的时间变化过程期间，电池单元2的温度t始终小于极限温度tg。极限温度tg与电池单元2的类型无关并且在此相应于0℃的值。

在第一时刻t1，电池单元2被放电并且测量电流im大于预给定的极限值ig。在第一时刻t1，用电器开关72断开并且用电器70与电池单元2分离。因此，用电器电流iv是零。在此，极限值ig相应于电流传感器62的测量误差电流if。

存在：ig＝if(c)

结合等式(a)得出：ib>im-ig>0

在第二时刻t2，测量电流im低于预给定的极限值ig。然后，将用电器开关72闭合，并且将用电器70与电池单元2连接。紧接着，用电器电流iv流过用电器70。因此，电池单元2附加地提供流过用电器70的用电器电流iv，由此，测量电流im以用电器电流iv增大。在此，用电器电流iv大于极限值ig。

存在：iv>ig(d)

借助等式(a)和(c)得出：ib>im-ig>iv-ig>0

在第二时刻t2与第三时刻t3之间，测量电流im发生波动。然而在此，测量电流im始终大于预给定的极限值ig。

在第三时刻t3，测量电流im高于预给定的阈值is。然后，将用电器开关72断开，并且由此将用电器70与电池单元2分离。因此，紧接着，用电器电流iv重新为零，并且测量电流im以用电器电流iv减小。在此，预给定的阈值is相应于预给定的极限值ig与用电器电流iv的总和。

存在：is＝ig+iv(e)

借助等式(a)和(c)得出：ib>im-ig>is-iv-ig>0

如果在第二时刻t2与第三时刻t3之间，在用电器70与电池单元2连接期间，测量电流im低于预给定的极限值ig，则不应排除电池电流ib为负并且电池单元2被充电。在这种情况下，将电池开关50断开，并且由此关断电池单元2。

如果在第二时刻t2与第三时刻t3之间，在用电器70与电池单元2连接期间，所测量的温度t高于预给定的极限温度tg，则允许电池电流ib变为负，并且允许对电池单元2进行充电。在这种情况下，将用电器开关72断开，并且由此将用电器70与电池单元2分离。

本发明不限于在此描述的实施例以及其中强调的方面。更确切地说，在通过权利要求说明的范围内，本领域技术人员的行为范畴内的多个变型方案都是可能的。