包括电池和用于确定电池最大可容许功率的装置的车辆、以及相应方法

包括电池和用于确定电池最大可容许功率的装置的车辆、以及相应方法
【专利摘要】带有电动或混合动力推进的机动车辆，包括一个可再充电蓄电池、允许能量回收的一个制动系统，该电池在一个供应系统(2)的控制之下在制动阶段过程中以及在充电阶段过程中是可再充电的，该供应系统包括用于确定该电池的最大可允许功率(BATPIN)的装置；用于确定该电池的最大可容许功率的装置包括使得能够基于该电池的温度和电量状态来读取一个第一最大功率的一个第一图谱(3)、以及使得能够基于该电池的温度和电量状态来读取一个第二最大功率的一个第二图谱(4)。
【专利说明】包括电池和用于确定电池最大可容许功率的装置的车辆、 从及相应方法

【技术领域】
[0001] 本发明设及用于管理电池的系统、并且具体地设及用于对安装在机动车辆上的并 且旨在推进所述机动车辆的电池进行管理的系统。

【背景技术】
[0002] 该些电池可W在车辆处于静止时在电端子处被再充电、或者借助于电动机通过对 所述车辆减速时该车辆的某些动能进行回收而被再充电。该种能量回收通常称为再生制 动。
[0003] 电池可能变质或老化并且可能失去其储存能量的能力。该种老化取决于电池存放 的条件并且还取决于当车辆移动时电池使用的情况。
[0004] 已经提出了限制被提供给电池的功率量W便不会对所述电池造成损坏的电池管 理系统炬M巧。因此限制了朝电池循环的电流或施加在该电池上的电压。此外，该些极限值 总体上一方面是针对带有能量回收的制动情况计算的而另一方面是针对正常充电情况、也 就是说车辆处于静止且在端子被使用时的情况计算的。
[0005] 在制动情况下电池的最大可允许功率总体上是高的并且可W被应用大约十秒钟 的短时间段而不会损坏电池。对于充电（借助端子）而言，功率通常是较弱的，但可W长期 应用。
[0006] 当用户处于长的制动阶段时，例如在长坡道的下降过程中，通过使用对制动阶段 的高功率的限制可W实施具有长时间电能回收的制动。如果该些长制动阶段长于与正常制 动阶段相对应的10秒钟，该些长制动阶段可能损坏车辆的电池。事实上，电池将在过长的 时间段上被提供高的功率。
[0007] 另外，该些功率值通常被存储在图谱中并且可W根据电池电量状态和电池温度来 读取。可W使用两个图谱：所述每种情况各有一个图谱。


【发明内容】

[000引本发明的目标是改善车辆电池的电功率供应系统，尤其是在长的制动阶段过程 中。
[0009] 根据一个实施例，提出一种带有电动或混合动力推进的机动车辆，所述车辆包括 一个可再充电蓄电池、一个允许能量回收的制动系统，该电池在一个功率供应系统的控制 之下在制动阶段中W及在充电阶段中（例如，车辆在端子处为静止时）是可再充电的，该功 率供应系统包括用于确定该电池的最大可容许功率的装置。
[0010] 根据车辆的总体特征，用于确定电池的最大可容许功率的装置包括；使得能够基 于该电池的温度和电量状态来读取一个第一最大功率的一个第一图谱、使得能够基于该电 池的温度和电量状态来读取一个第二最大功率的一个第二图谱、和用于计算该电池的所述 最大可容许功率的装置，其中，该第一最大功率大于该第二最大功率，该第一图谱包括对应 于制动阶段的多个第一最大功率值并且该第二图谱包括对应于该电池的充电阶段的多个 第二最大功率值，并且所述用于计算该电池的所述最大可容许功率的装置被设计成用于计 算由在0与1之间的第一系数a (t)影响的该第一功率与由等于1-a (t)的第二系数影响 的该第二功率之和。
[0011] 因此，在每个时间点上应用一种限制，该种限制取决于与充电阶段相对应的图谱 值中的一个读取值（低值）W及与制动阶段相对应的图谱值中的一个读取值（高值）二者。 选择该第一系数W获得在该第一最大功率（如果等于一）、该第二最大功率（如果等于零） W及该两个功率的加权（如果在零与一之间）之间选择的一种限制。
[0012] 在一个长的制动阶段过程中，例如优选的是减小该第一系数W便获得小于所读取 的第一功率的电池最大可容许功率，因而使电池免于老化。
[0013] 该车辆还可W包括用于测量该电池中的循环电流的装置W及用于即时计算该第 一系数的装置，从而给出：
[0014] -在该车辆启动过程中，该第一系数值等于一，
[0015] -如果所测量的该电池中的循环电流为负，则该第一系数值增大，
[0016] -如果所测量的该电池中的循环电流大于一个电流阔值，则该第一系数值减小，或 者
[0017] -如果该电池的循环电流是在零与所述电流阔值之间并且该第一系数在前一个时 间点增大，则该第一系数值增大，或者如果该电池的循环电流是在零与所述电流阔值之间 并且该第一系数在前一个时间点减小，则该第一系数值减小。
[0018] 该样一个系统迭代运行并且在每一次新的迭代（也就是说在每个新的时间点）传 送一个新的系数值。例如，该系统可W使该系数在每一次迭代时增加或减少相同的量。
[0019] 获得了一种根据对该电池提供的电流来确定系数的值的系统，如果该电池传送电 流，也就是说在放电过程中，所述系数的值为负，而如果电池接收电流，也就是说在充电过 程中，所述系数的值为正。此外，电流在再生制动过程中通常具有较高的值，并且因此该电 流阔值可W被选择为使得它表明实施了具有能量回收的制动阶段。
[0020] 具体地讲，该个变体具有的优点是使得能够在非常短的时间上获得高的可容许功 率值并且因此确保电池的再充电而不会损坏所述电池。
[0021] 此外，该最大许可功率可W在长的制动阶段上缓慢减小从而不会致使驾驶者抖动 和摇晃。
[0022] 在一个变体中，该车辆还包括用于测量在一个时间段上被提供给该电池的平均功 率的装置W及用于即时计算该第一系数的装置，从而给出：
[0023] -在该车辆启动过程中，该第一系数值等于一，
[0024] -如果所述平均功率小于所述第二最大功率值，则该第一系数值增大，或者
[0025] -如果所述平均功率大于所述第二最大功率值，则该第一系数值减小。
[0026] 因此，在每个时间点上计算出在所述时间段的过程中有效应用的平均功率水平。 该个系数是根据第二最大功率值而减小或增大的，该第二最大功率值对应于通过端子充 电。事实上，如果该平均功率大于针对充电阶段的最大可容许功率，则优选的是减小该系数 W保护该电池。
[0027] 该电池可W由一个或多个单元电池形成，该系统包括用于测量一个单元电池的端 子之间的电压的装置w及用于限制该电池的最大可容许功率的额外装置，从而提供了根据 该单元电池的一个最大电压值和所测量的电压而计算出的一个第=最大功率值。
[002引因此，实施两种限制，该个最低值被存储W保护电池。
[0029] 根据一个实施例，提出一种用于调节带有电动或混合动力推进的机动车辆的可再 充电蓄电池的充电的方法，该机动车辆包括一个允许能量回收的制动系统，该电池在制动 阶段中W及在充电阶段中（例如，车辆在端子处为静止时）是可再充电的。
[0030] 根据总体特征，该方法包括：确定对应于制动阶段的一个第一最大功率的一个步 骤（例如，在一个基于电池温度和电池电量状态的图谱中）、确定对应于该电池的充电阶段 的一个第二最大功率的步骤（例如，在一个基于电池温度和电池电量状态的图谱中）、w及 将由一个第一系数影响的该第一功率和由一个在0与1之间的一个第一系数a (t)影响的 该第二功率W及由等于1-a (t)的第二系数影响的该第二功率加在一起W便由此推断出 该电池的最大可容许功率的一个步骤，其中该第一最大功率大于该第二最大功率。
[0031] 有可能的是测量该电池再的循环电流并且如下地即时固定该第一系数：
[0032] -在该车辆启动过程中该第一系数等于一，
[003引-如果所测量的该电池中的循环电流为负，则该第一系数等于一个增大的第一系 数值，
[0034]-如果所测量的该电池中的循环电流大于一个电流阔值，则该第一系数等于一个 减小的第一系数值，或者
[00巧]-如果该电池中的循环电流是在零与所述电流阔值之间并且该第一系数在前一个 时间点增大，则该第一系数等于一个增大的第一系数值，或者如果该电池的循环电流是在 零与所述电流阔值之间并且该第一系数在前一个时间点减小，则该第一系数等于一个减小 的第一系数值。
[0036] 在一个变体中，有可能的是测量在一个时间段中提供给该电池的平均功率并且如 下地即时固定该第一系数：
[0037] -在该车辆启动过程中该第一系数等于一，
[003引-如果所述平均功率小于所述第二最大功率值，该第一系数等于一个增大的第一 系数值，或者
[0039] -如果所述平均功率大于所述第二最大功率值，该第一系数等于一个减小的第一 系数值。
[0040] 该电池可W由一个或多个单元电池形成，并且测量一个单元电池的端子之间的电 压，另外，基于根据该单元电池的一个最大电压值和所测量电压计算出的一个第=最大功 率值来额外限制该电池的最大可容许功率。

【专利附图】

【附图说明】
[0041] 通过阅读仅W非限定实例的方式并且通过参见附图所给出的W下说明，另外的目 标、特征和优点将变得清楚，在附图中：
[0042] -图1展示了如何获得图谱，
[0043] -图2示意性地展示了根据本发明的一个系统，
[0044] -图3展示了根据本发明的一个实施例的变体，
[0045] -图4展示了根据本发明的一个实施例的另一个变体，
[0046] -图5和图6展示了根据本发明的一个实施例的又一个变体。

【具体实施方式】
[0047] 针对包括一个或多个单独单元电池的机动车辆电池，可W通过一个电池单元电池 的内电阻的图谱值CRwii)来实施最大可容许功率图谱的创建。该些图谱可W在校准之前通 过多个步骤来获得并且使得有可能根据电池电量状态和电池温度来读取该个电阻。电池电 量状态BSOC直接取决于单元电池开路电压OCV并且因此可W通过多个电压传感器来测量。
[0048] 还可W通过许可来获得在带有能量回收的制动阶段中有电流流过的一个单元电 池的最大许可电压VumitePIW，同样可W获得在充电阶段中有电流流过的一个单元电池的最 大许可电压 VumitePCHGD
[0049] 图1示出了在一个单元电池端子处依赖于通过该单元电池的电流的发展（线1)。 单元电池的端子之间的电压Vedl等于电流I BAT为零时的开路电压OCV。该个电压W-个与 该单元电池的电阻DCIUi相关联的倾斜度发展，该个电阻是在一个图谱中读取的。通过之 前确定的值VumitePIW和VumitePCH。，可W获得针对制动阶段中的许可最大电流的对应已知的电 流值ImXPIwW及针对在充电阶段中的许可最大电流的对应已知的电流值I MXPOK：。尽管图形 解析有可能确定针对充电阶段和针对制动阶段的电池最大可容许功率，但该些最大可容许 功率也可W通过方程1来获得：

【权利要求】
1. 一种带有电动或混合动力推进的机动车辆，该机动车辆包括一个可再充电蓄电池、 允许能量回收的一个制动系统，该电池在一个功率供应系统（2,12)的控制之下在制动阶 段过程中以及在该车辆处于静止时的充电过程中是可再充电的，该功率供应系统包括用于 确定该电池的最大可允许功率（BATPIN)的装置，其特征在于，用于确定该电池的最大可 容许功率的该装置包括使得能够基于该电池的温度和电量状态来读取一个第一最大功率 (BATPINrowEKMAP(t))的一个第一图谱（3)、使得能够基于该电池的温度和电量状态来读取一 个第二最大功率（ChaP〇WpwEEMAP(t))的一个第二图谱（4)、以及用于计算该电池的所述最大 可容许功率的装置（5)，该第一最大功率大于该第二最大功率，该第一图谱包括对应于一个 制动阶段的多个第一最大功率值，并且该第二图谱包括对应于该电池的一个充电阶段的多 个第二最大功率值，并且所述用于计算该电池的所述最大可容许功率的装置被设计成用于 计算由一个在〇与1之间的第一系数a (t)影响的该第一功率与由一个等于1-a (t)的第 二系数影响的该第二功率之和。
2. 如权利要求1所述的车辆，进一步包括用于测量该电池中的循环电流（I bat)的装置 以及用于即时计算该第一系数a (t)的装置，从而给出： -在该车辆启动过程中，第一系数值等于一， -如果所测量的该电池中的循环电流为负，则第一系数值增大， -如果所测量的该电池中的循环电流大于一个电流阈值，则第一系数值减小，或者 _如果该电池中的循环电流是在零与所述电流阈值之间并且该第一系数在前一个时间 点处增大，则该第一系数值增大，或者如果该电池中的循环电流是在零与所述电流阈值之 间并且该第一系数在前一个时间点处减小，则该第一系数值减小。
3. 如权利要求1所述的车辆，进一步包括用于测量在一个时间段的过程中对该电池提 供的平均功率（PowerAveragea))的装置以及用于即时计算该第一系数a (t)的装置，从 而给出： -在该车辆启动过程中，第一系数值等于一， -如果所述平均功率小于所述第二最大功率值，则第一系数值增大，或者 -如果所述平均功率大于所述第二最大功率值，则第一系数值减小。
4. 根据以上权利要求中任一项所述的车辆，其中该电池是由一个或多个单元电池形 成，该系统包括用于测量一个单元电池的端子之间的电压的装置以及用于限制该电池的最 大可容许功率的额外装置（13)，从而提供根据该单元电池的一个最大电压值和所测量电压 而计算出的一个第三最大功率值。
5. -种用于调节带有电动或混合动力推进的机动车辆的可再充电蓄电池的充电的方 法，该机动车辆包括一个允许能量回收的制动系统，该电池在制动阶段中以及在该车辆处 于静止时的充电阶段中是可再充电的，其特征在于，所述方法包括确定对应于制动阶段的 一个第一最大功率值（BATPINrawEKMP(t))的一个步骤、确定对应于该电池的充电阶段的一个 第二最大功率（ChaPowrowEKMAP(t))的步骤、以及将由一个在0与1之间的第一系数a (t)影 响的该第一功率和由一个第二系数l_a (t)影响的该第二功率加在一起以便由此推断出 该电池的最大可容许功率的一个步骤，其中该第一最大功率大于该第二最大功率。
6. 如权利要求5所述的方法，其中测量该电池中的循环电流（Ibat)并且如下地即时固 定该第一系数a (t): -在该车辆启动过程中，该第一系数等于一， -如果所测量的该电池中的循环电流为负，该第一系数等于一个增大的第一系数值， -如果所测量的该电池中的循环电流大于一个电流阈值，该第一系数等于一个减小的 第一系数值，或者 -如果该电池中的循环电流是在零与所述电流阈值之间并且该第一系数在前一个时间 点处增大，该第一系数等于一个增大的第一系数值，或者如果该电池中的循环电流是在零 与所述电流阈值之间并且该第一系数在前一个时间点处减小，该第一系数等于一个减小的 第一系数值。
7. 如权利要求5所述的方法，其中测量在一个时间段的过程中对该电池提供的平均功 率（PowerAverage(t))并且如下地即时固定该第一系数a (t): -在该车辆启动过程中，该第一系数等于一， -如果所述平均功率小于所述第二最大功率值，该第一系数等于一个增大的第一系数 值，或者 -如果所述平均功率大于所述第二最大功率值，该第一系数等于一个减小的第一系数 值。
8. 如权利要求5至7中任一项所述的方法，其中该电池是由一个或多个单元电池形成 的，并且测量一个单元电池的端子之间的电压，基于根据该单元电池的一个最大电压值和 所测量的电压计算出的一个第三最大功率值来另外限制另该电池的最大可容许功率。
【文档编号】H02J7/00GK104488132SQ201380036448
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】A·圣-马尔库, C·欧博尔蒂, M-H·吉罗, B·德洛贝尔 申请人:雷诺股份公司