用于切换电池组的多个电池组电池的方法和电池组系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于切换（Schalten)被构造为电化学能量存储器的电池组的多个电 池组电池的方法。本发明还设及具有被构造为电化学能量存储器的带有多个电池组电池单 元的电池组的电池组系统，所述电池组电池单元分别包括电池组电池和分配给电池组电池 的电池组电池监控模块。
【背景技术】
[0002] 在图1中示出由现有技术已知的电池组系统10,其包括具有多个电池组电池单元 (Smart Cell化it (智能电池单元）SCU) 20的电池组11，所述电池组电池单元分别具有电 池组电池21和分配给电池组电池21的电池组电池监控模块（电池组电池电子模块或者电 池组电池电子设备)22。为了简化图1的图示，仅两个电池组电池单元被绘出草图并且分别 配备有附图标记20。所述电池组电池监控模块22能够单独地控制单个电池组电池21。为 了产生电池组11的输出电压(总输出电压)U，其中该输出电压还用作电池组系统10的输出 电压U，所述电池组电池监控模块22 W串联的方式通过连接段彼此连接。所述电池组系统 10此外包括中央控制单元（Central Control化it (中央控制单元乂CU)30,用于控制电池 组系统10。
[0003] 为了产生电池组11的经调节的输出电压(总输出电压）U，各个电池组电池21分 别借助于所分配的电池组电池监控模块22接通，也即所述电池组电池21分别相对于输出 电压U的量取W正的或者负的极性被引入到串联电路中。为了产生电池组11的经调节的 输出电压(总输出电压）U，此外各个电池组电池21分别借助于所分配的电池组电池监控模 块22被断开，也即将要断开的电池组电池22与串联电路分离，其方式是，借助于所分配的 电池组电池监控模块22电连接每个要断开的电池组电池21的接线端，由此相应的电池组 电池21被跨接。接入到串联电路的电池组电池21因此可W分别处于被称作"正接入"的 开关状态中或者处于被称作"负接入"的另一开关状态中。此外，与串联电路分离的电池组 电池21处于被称作"跨接"的开关状态中。
[0004] 在运样的电池组系统10 (智能电池电池组系统（SmartCell-Batteriesystemen)) 中，分散地在各自的电池组电池监控模块22中对电池组电池21的开关状态的变化进行决 定。实际的调节功能通过中央控制单元20实施，所述中央控制单元20被构造为低耗费地 实现的中央调节器。
[0005] 在此，在电池组系统10中，通过被构造为单向通信接口的通信段31预先给定第一 控制参量P1和第二控制参量P2,通过所述通信段31，仅一个唯一的包括实际的控制参量P1 和P2的消息由中央控制单元30被发送给所有的电池组电池监控模块22。所有的电池组电 池监控模块22接收相同的消息，并且通过相应的在电池组电池监控模块22中分别存在的 开关(未示出)要么自主地将分别分配的电池组电池21接入串联电路，要么跨接分别分配的 电池组电池21。根据控制算法，所述中央控制单元30预先给定W两个处于0和1之间的数 值形式的两个控制参量P1、P2,所述控制参量通过通信段31由中央控制单元（CCU)30被传 输到电池组电池监控模块（SCU)22,并且同样地由所有的电池组电池监控模块22接收。在 此0《P1《1 W及0《P2《1适用。
[0006] 在每个电池组电池监控模块22中，均匀分布的随机过程被实施，该随机过程将P1 解释为称为接通概率的第一概率，其中每个断开的电池组电池21 W所述第一概率被接通， 并且将P2解释为称为断开概率的第二概率，其中每个接通的电池组电池21 W所述第二概 率被断开。所述中央控制单元30如此跟踪控制参量P1和P2,使得在电池组系统10的实际 的输出电压U和期望的输出电压Us之间出现尽可能小的差(调节差)。
[0007] 为了产生电池组11的经调节的输出电压U，可W附加地如此进行通过中央控制单 元30执行的控制算法的简单的扩展，使得主动式电池组电池功能状态均衡（电池组电池平 衡）对于电池组电池21通过同时使用加权的使用持续时间来实现。
[0008] 为了产生电池组的经调节的输出电压U，对此，每个电池组电池监控模块22根据 品质因子缩放相关的控制参量P1或者P2、也即相同地接收的并且根据所分配的电池组电 池21的开关状态选择的控制参量P1或者P2,所述品质因子根据所分配的电池组电池21的 荷电状态（S0C)和老化状态（S0H)被计算。为了产生电池组的经调节的输出电压U，因此在 放电过程期间断开的、具有较高的品质因子的电池组电池21比具有较低的饭小的)品质因 子的电池组电池21 W较大的概率被接通，并且，相反地，具有较低的品质因子的电池组电 池21比具有较高的品质因子的电池组电池21 W较大的概率被断开。为了产生电池组的经 调节的输出电压U，具有较低的品质因子的电池组电池21在时间上平均地不太频繁地被放 电，由此电池组电池21的主动式电池组电池功能状态均衡被实现。
【发明内容】
[0009] 按照本发明提供用于切换构造为电化学能量存储器的电池组的多个电池组电池 的方法。在此，所述电池组电池分别W相应的第一概率电禪合到电池组，并且分别W相应 的第二概率与电池组电去禪。此外，所述电池组电池彼此能串联。在所述方法中，对于每个 电池组电池，品质因子被计算为在第一函数和第二函数之间的总和，所述第一函数与相应 的电池组电池的充电状态尤其线性相关，所述第二函数与在电流的电流值和相应的电池组 电池的内阻之间的乘积尤其线性相关，其中如果相应的电池组电池电禪合到电池组，则所 述电流流过该相应的电池组电池。此外对于每个电池组电池，所述相应的第一概率和相应 的第二概率分别根据相应的电池组电池的所计算的品质因子被确定。
[0010] 按照本发明，此外提供具有被构造为电化学能量存储器的带有多个电池组电池单 元的电池组的电池组系统，所述电池组电池单元分别包括电池组电池和分配给所述电池组 电池的电池组电池监控模块。在此每个电池组电池监控模块被构造用于，将所分配的电池 组电池 W相应的第一概率电禪合到电池组，并且W相应的第二概率与电池组电去禪。所述 电池组电池还能借助于所分配的电池组电池监控模块彼此串联。此外每个电池组电池监控 模块被构造用于，作为在第一函数与第二函数之间的总和来计算所分配的电池组电池的品 质因子，其中所述第一函数与所分配的电池组电池的充电状态尤其线性相关，所述第二函 数与在电流的电流值和所分配的电池组电池的内阻之间的乘积尤其线性相关，如果所分配 的电池组电池电禪合到电池组，则所述电流流过该所分配的电池组电池。每个电池组电池 监控模块还被构造用于，对于所述所分配的电池组电池，分别根据所分配的电池组电池的 所计算的品质因子来确定相应的第一概率和相应的第二概率。
[0011] 在本发明中，电流的电流值被理解为相应电流的正地定义的绝对值。
[0012] 从属权利要求示出本发明的优选的改进方案。
[0013] 在本发明的特别优选的实施方式中，所述第一概率对于每个电池组电池而言在电 池组放电时是相应的电池组电池的品质因子的单调上升的尤其线性的函数，并且在电池组 充电时是单调下降的尤其线性的函数，和/或所述第二概率对于每个电池组电池而言在电 池组放电时是相应的电池组电池的品质因子的单调下降的尤其线性的函数，并且在电池组 充电时是单调上升的尤其线性的函数。优选地，在每个电池组电池的品质因子的表达式中 存在的第一函数不仅在电池组放电时、而且在电池组充电时是相应的电池组电池的充电状 态的单调上升的尤其线性的函数，和/或在每个电池组电池的品质因子的表达式中存在的 第二函数在电池组放电时是在电流的电流值和相应的电池组电池的内阻之间的乘积的单 调下降的尤其线性的函数，并且在电池组充电时是单调上升的尤其线性的函数，其中如果 相应的电池组电池禪合到电池组，则所述电流流过该相应的电池组电池。
[0014] 在本发明中，每个与电池组电去禪的电池组电池、也即每个断开的电池组电池可 第一概率被电禪合到电池组、也即被接通，所述第一概率在电池组放电时是相应的电 池组电池的品质因子的单调上升的尤其线性的函数，并且在电池组充电时是单调下降的尤 其线性的函数。运意味着，在电池组放电时，断开的电池组电池的品质因子越大，该电池组 电池越频繁地被接通，并且相反地，断开的电池组电池的品质因子越小，该电池组电池越不 频繁地