用于表征通过电容效应储存能量的模块的方法和设备的制造方法_3

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其端子处都具有相同的电压值,不 过同时通常允许几十毫伏的泄漏。
[0135] 修改平衡能够包括全部或部分地更改通过储能元件的电流的路径,该储能元件的 单位电压与期望的标称值相比被认为太高。在这种情况下,修改平衡相当于更改通过所涉 及的储能元件的电流的路径。但是相对于使得储能组件平衡的其他方法,该示例是非限制 性的。
[0136] 有利地,根据本发明的表征设备能够被用于单独地表征包括串联或并联安装的多 个储能元件的储存组件中的每个储能元件。
[0137] 在储存组件包括串联和/或并联安装的几个储存元件的情况下,根据本发明的设 备能够包括:
[0138] _电流测量模块,其用于将所述储存元件连接在一起的电路的至少一个并联支路,
[0139] _电压测量模块,其用于每个储存元件,并且可选地用于将所述储存元件连接在一 起的电路的至少一个并联支路。
[0140] 所述设备还能够或者可替代地能够包括在储能组件的端子处的电压测量模块和 测量储能模块的输出处的电流的装置。
[0141] 为储存元件进行的一系列电压测量、相应的电流测量能够与为构成所述储存组件 的一部分的另一储存元件进行的电压的系列测量、相应的电流的系列测量同时或者不同时 地执行。
[0142] 根据本发明的另一方面,提出了用于表征用于通过电容效应储存能量的至少一个 元件(特别地被称为超级电容器)的方法,特别是用于确定与所述储能元件的寿命周期 (S0H)或充电状态(S0C)相关的数据项的方法,对于每个储存元件,所述方法包括:
[0143] _构成测量周期的以下步骤的至少一次迭代:
[0144] 鲁由包括被称为电压传感器的至少一个测量装置的电压测量模块对所述储存元 件端子处的电压进行一系列电压测量,和
[0145] 鲁由包括被称为电流传感器的至少一个测量装置的电流测量模块对通过所述储 存元件的电流进行一系列电流测量;和
[0146] -根据所述电压测量和电流测量统计地计算与所述储存元件有关的变量的步骤;
[0147] 其中,所述一系列电压测量和电流测量在两个测量时段中进行,该两个测量时段 在时间上与被称为总时段的时段的至少70%、优选地至少90%重叠,所述总时段包括所述 测量时段,测量是利用具有相同数量级的动态响应的电压和电流测量模块进行的。
[0148] 特别地,同一个测量周期的电压测量和电流测量能够以同一频率或者以两个基本 相等的频率进行。
[0149] 有利地,一系列测量的电压测量或者一系列测量的电流测量能够以大于或等于 10Hz的频率进行。
[0150] 优选地,电压测量频率和/或电流测量频率能够是200Hz。
[0151] 根据本发明的方法还能够包括修改至少一个电压传感器或至少一个电流传感器 的动态响应的至少一个步骤,以获得在统计学上一致的电压和电流测量,所述修改步骤包 括对以下中的至少一个的处理:
[0152] -在所述传感器的输入处提供的待测量的电压或电流,
[0153] _由所述传感器在输出处提供的测量信号。
[0154] 对于测量周期,能够进行一系列电流测量和一系列电压测量,以使得以交替/交 错方式进行电压测量和电流测量。
[0155] 根据本发明的方法还能够包括在缓冲存储器中存储于测量周期的一系列测量期 间测量的电压值和/或电流值的至少一部分的步骤。
[0156] 根据本发明的方法包括确定至少一个中间统计变量。这种中间统计变量能够例如 是关于电压或电流的方差、标准差或平均值。
[0157] 在根据本发明的方法中,能够通过以下来计算至少一个统计变量:
[0158] -考虑在单个测量周期期间进行的测量,
[0159] -考虑在多个测量系列期间进行的测量,或
[0160] _以滑动方式,考虑先前进行的多次测量。
[0161] 通常,根据本发明的表征方法还能够包括由根据本发明和上述的设备执行的步骤 /操作中的一个,或者如果不存在对这些步骤/操作的任何结合的技术性反对的话还能够 包括这些结合,其具有或独立于该设备的构造。此处将不会重复或者详细说明这些特征以 避免使说明书过度复杂。
[0162] 根据本发明的另一方面,提出了一种管理储能组件的方法,所述储能组件包括串 联和/或并联安装的、通过电容效应储存能量的多个元件。
[0163] 这种管理方法包括:
[0164] -依照根据本发明的表征方法,为所述储能元件中的至少一个确定至少一个表征 数据项的至少一个步骤,和
[0165] -根据所述至少一个表征数据项,修改所述储存组件中的至少一个储存元件的平 衡或者使用的至少一个步骤。
[0166] 通常,根据本发明的管理方法还能够包括由根据本发明和上述的储存组件执行的 步骤/操作中的一个,或者如果不存在对这些步骤/操作的任何结合的技术性反对的话还 能够包括这种结合,其具有或独立于该设备的构造。此处将不会重复或者详细描述这些特 征以避免使说明书过度复杂。
[0167] 根据对绝非限制性的示例和附图的详细描述的研宄,其他优点和特征将变得明 显,在这些附图中:
[0168] -图1是根据本发明的储存组件的示意图;
[0169] -图2是根据本发明的表征方法的示意图;和
[0170] -图3是用于实施根据本发明的电压和电流的交错测量的多种配置的示意图。
[0171] 很好理解的是,将在下文中描述的实施例是绝非限制性的。如果下面所描述的与 其他所描述的特征独立的特征选集足以赋予技术优点或者相对于现有技术区分本发明,则 能够特别地设想本发明的变化方案仅包括该特征选集。该选集包括至少一个优选的功能特 征,该功能特征不具有结构细节,或者如果结构细节中的单独一部分足以赋予技术优点或 者相对于现有技术区分本发明,则该功能特征仅具有结构细节的该部分。
[0172] 特别地,如果从技术角度来说不反对所有所描述的变化方案和实施例的结合,则 能够进行这种结合。
[0173] 在附图中,对几个附图来说共有的元素保持相同的附图标记。
[0174] 首先,将描述根据静态参数的两种计算方法来计算统计变量的非限制性示例。这 些实施例中的每个都能够在本发明中单独或者彼此结合地实施。
[0175] 实施例1 :直接计算
[0176] 假设N为在测量周期中和在总时段St中测量的电压"U"和电流"I"的值的数量, 其中St〈〈ls。如上所述,通常通过交错进行U和I的测量来使N的值例如在测量时段St 内均匀分布。
[0177] 应注意的是,利用根据本发明的设备,即使没有均匀地进行测量,也会发现电流和 电压模块输出处的待由计算装置处理(借助于由每个模块的处理装置另外执行的处理)的 成对的值。
[0178] 变量G的平均变化在统计学上对应于该变量的标准差〇 ,或者如果以数学距离方 面来看的话对应于其方差var(;= 〇 /,并且所计算的统计变量特别包括电压的和/或电流 的方差或标准差。
[0179] -方面,借助于根据本发明的方法和设备,利用以下关系式来确定平均值 U、I,和U和I的方差varu、var#P/或标准差〇U、〇 1:
[0181] 因此,根据本发明的设备和方法能够为每个时段St提供由计算装置在计算步骤 中确定的六个值:一方面是"O^varu、〇u,和另一方面是了、var#P〇 :。这些值中的三个(了 和通过选择得到的对(varu,vari)或(〇u,〇1))被存储在例如缓冲存储器中,以用于ESR和 C的后续计算。
[0182] ESR的计筧
[0183] 然后,通过使用以下作为存储的数据对的函数的关系式中的一个,能够由计算装 置在计算步骤期间计算ESR的值:
[0184] 〇u=ESRX〇j
[0185] varu=ESR2Xvarj
[0186] 对于该实施例,用于计算统计变量ESR的时间间隔对应于进行一系列测量的时间 间隔、即测量周期的时段,并且因此优选地小于ls,特别地小到0.Is。
[0187] C的计筧
[0188] 通过进行相同的I和U测量和/或先前在ESR的计算期间获得的统计变量I和U 的计算结果并且将它们应用到以下公式中,能够获得C的值:
[0190] AQh2=CX(AU卜2-ESRXA1卜2)
[0191] 其中:
[0192] _AQ对应于在两个状态①和②之间储存元件中的电荷量差,其也由电荷传感器测 量;
[0193] -AU对应于在状态①和②之间储存元件端子处的电压差,即U或"[f的数值差;
[0194] -ESR对应于先前计算的值,和
[0195] _AI来自在状态①和②之间的I或了的数值差。
[0196] 为了改进计算精度,储存元件的状态①和②能够被选择为在时间方面、或在电荷 量方面、或在电压方面是分开的,以获得足够远离0的"AQ"和/或"AU-ESRX△I"的值, 同时保持在代表使用储存元件的应用的变化域内。
[0197] 在时间方面,状态①和②能够例如是分开的,使得2s<A 64s,并且特别地 4s^A 16s〇
[0198] 在电荷量方面,状态①和②能够例如是分开的,使得CnXUn/32库伦 < |AQ^I<CnXUn库伦,其中Cn是储存元件的标称电容,Un是储存元件的标称工作电压, 并且特别地CnXUn/16库伦彡|AQi-2| <CnXUn/4库伦。
[0199] 在电压方面,状态①和②能够例如是分开的,使得Un/32V彡|A% -2| <UnV,并 且特别地Un/16V彡|A% - 21彡Un/4V。
[0200] 能够根据命令将AQ的测量结果清零至零可以是有益的。在这种情况下,状态① 能够对应于该清零而状态②对应于AQ的测量结果。
[0201] 应注意的是,无论是用于确定AQ的实施例或者计算方法,都能够在储存元件所 连接到的电路中添加电荷量传感器,替代由计算装置根据I或I的测量结果执行的计算。
[0202] 然后,直接从该传感器获得AQ。
[0203] 这种电荷传感器能够是通过储存元件的电流的积分器。其能够组成与电流传感器 串联布置的特定传感器。例如,某些数字分流器根据内部测量信号的数字积分直接提供从 可控清零开始已经通过分流器的电荷量。
[0204] 在一个变化方案中,根据电流传感器的输出信号的性质,能够利用电流传感器的 存在通过对来自电流传感器的信号进行模拟或数字积分来产生这样的电荷传感器。例如, 多范围霍尔效应传感器通常提供最好是通过专用积分电路以模拟方式积分的模拟信号。相 反,磁通门传感器通常提供最好是通过专用或非专用计算装置以数字方式积分的数字信 号。在该变化实施例中,将计算装置(例如微控制器)和/或数据存储装置专门用于电流 传感器的输出信号的数字积分可能是有益的,这是由于该计算可能导致资源的高消耗。如 果输出信号是模拟的,则中间ADC能够转换信号以使得该信号能够被专用计算和/或存储 装置使用。
[0205] 有利地,当使用电荷传感器测量变量AQ时,无论是哪个实施例,控制装置都还能 够被配置为控制I、U和Q的测量,以使得U、I和Q的至少一个测量在同一间隔St〈0.Is内 进行。
[0206] 如上面详细描述的,本实施例提供相对令人满意的结果,
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