用于对至少部分地由电池提供动力的车辆的电池充电和再生制动进行管理的系统以及相 ...的制作方法
【专利摘要】一种电功率供应系统包括一个电池，该电池由多个单元电池构成，该电池装配有能够测量流过该电池的电流(Ibat(t))的一个电流计、以及能够测量一个单元电池的端子之间的电压(Vj)的至少一个电压计。一个电子控制单元能够传送一个最大可允许电功率设定点。该控制单元被配置成通过采用至少两个值中的最小值来计算与一个单元电池相关联的最大可允许电功率，该至少两个值包括一个第一电功率(Pmaxj1)和一个第二电功率(Pmaxj2)。
【专利说明】用于对至少部分地由电池提供动力的车辆的电池充电和再 生制动进行管理的系统以及相关联的调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明的主题是电池管理系统，并且具体是安装在机动车辆上并且旨在推进该机 动车辆的电池管理系统。
【背景技术】
[0002] 这些电池可以在车辆停止时以电气端子充电、或者在该车辆减速时通过电动机回 收该车辆的一部分机械能来充电。这被称作再生制动。
[0003] 可能有必要限制被回收并返回至电池的功率，例如以便不损害某些安全系统例如 ABS或ESP的运行，如在专利申请号W0 2008 040893中所描述的。
[0004] 还可能有必要限制返回至该电池的功率以便不损坏该电池。于是可以针对发送至 该电池的最大电流或者针对施加到该电池的端子之间的最大电压而强加多个阈值。
[0005] 常规而言，可以由一个电子控制单元来管理电池，该电子控制单元监控发送至该 电池的最大电功率。这个最大电功率因此可以与在回收模式中在轮处所许可的最大机械功 率相关联。
[0006] 这些只基于电压阈值或只基于电流强度阈值的限制不可能限制例如锂离子类型 的电池中金属沉积等影响。在到达电极处的Li+离子流动过大以致Li+离子插入到该电极 的石墨中的某些运行条件中，可能在电池的负电极处产生金属锂沉积物。这些Li+离子然 后以金属沉积物的形式一起聚集在该电极上，有可能造成该电池的内部短路。
[0007] 专利申请W0 2009 036444提出，通过在电池的每个单独的单元电池中引入一个 参考电极并且通过监控负电极相对于该参考电极的电势以使得该电势不会低于形成金属 锂的阈值电势，来限制锂沉积物的这种危险。
[0008] 这种解决方案应用起来是昂贵的，因为它假定在电池的至少一些单元电池中插入 参考电极。如果所有这些单元电池都装配有一个参考电极，则该系统的成本可能会变得过 高，并且如果只是一些单元电池装配的话则该系统可能不是足够可靠的。
【发明内容】
[0009] 本发明的目标是提出一种用于尤其在再生制动阶段中管理电池再充电阶段的系 统，该系统使得有可能特别地以一种可靠并且便宜的方式限制锂沉积的风险。
[0010] 为此，本发明提出一种电功率供应系统、值得注意的是用于机动车辆的电功率供 应系统，该电功率供应系统包括一个蓄电池，该电池由一个或多个单元电池构成，该电池装 配有适用于测量通过该电池的电池电流的一个电流计以及适用于测量一个单元电池的端 子之间的电压的至少一个电压计，该功率供应系统包括一个电子控制单元，该电子控制单 元适用于在电池再充电阶段中传送大可接受电功最率设定点。该控制单元被配置成通过要 求装配有电压计的一个单元电池保持低于该单元电池的端子之间的最大电压来计算与该 单元电池相关联的一个最大可接受功率，这个电压是通过该单元电池的电流强度的一个下 降函数。
[0011] 本发明进一步提出一种电功率供应系统、值得注意的是用于机动车辆的电功率供 应系统，该电功率供应系统包括一个蓄电池。该电池由一个或多个单元电池构成、装配有 适用于测量通过该电池的电流的一个电流计、并且装配有适用于测量一个单元电池的端子 之间的电压的至少一个电压传感器。根据一个有利的变体实施例，该电池的每个单兀电池 都装配有适用于测量该单元电池的端子之间的电压的一个电压传感器。若干个并联的单元 电池可以装配同一个电压传感器。根据一个优选实施例，单元电池的端子之间的电压对应 于一个单独的电化学单元电池的端子之间的电压，也就是说该单元电池的两个电极的电势 差。该电压计可以例如被连接到一个电化学单元电池的、或者是一组若干个彼此并联的电 化学单元电池的端子上。该功率供应系统包括一个电子控制单元，该电子控制单元适用于 在电池再充电阶段中传送最大可接受电功率设定点。该控制单元被配置成通过采用至少两 个值中的最小值来计算与装配有电压计的一个单元电池相关联的最大可接受功率，这两个 值即为一个第二功率和一个第一功率，该第二功率是一个第一 ,〖亘定阈值电压与该电池电流 和一个项的总和的乘积，该项是该单元电池的端子之间的电压的一个函数，并且该第一功 率是与该电池电流和该单元电池的端子之间的电压线性相关的一个第一函数同也与该电 池电流和该单元电池的端子之间的电压线性相关的一个第二函数的乘积。根据一个优选实 施例，该电子控制单元被配置成针对每个装配有电压计的单元电池来计算该第二功率和该 第一功率中的最小值。根据一个特别有利的实施例，该电子控制单元被配置成针对该电池 的每个单元电池来计算该第二功率和该第一功率中的最小值。
[0012] 该电子控制单元可以包括适用于计算单元电池的电量状态的一个电量状态计算 机、并且可以包括一个图谱，该图谱使得能够从一个温度和该单元电池的电量状态来读取 该单元电池的内电阻。于是，加到电池电流上以用于计算该第二功率的项与该单元电池的 内电阻成反比，并且该第一线性函数和第二线性函数的系数是该单元电池的内电阻的函 数。根据一个优选实施例，该第一线性函数和第二线性函数的系数是以涉及该单元电池的 内电阻的分数的形式计算出的。
[0013] 根据一个特别有利的实施例，该控制单元还适用于对该电池强加一个功率，该功 率是以下各项中的最小值：
[0014] -驾驶员希望的功率，
[0015] -电池所许可的功率，
[0016] 以便允许在每个时刻根据对该电池的限制来限制该功率。
[0017] 根据可以与以上实施例结合的另一个实施例，有可能在每个时刻按以下方式计算 单元电池的瞬时电阻V Short_term_cell, k+1 ?
【权利要求】
1. 一种尤其用于机动车辆的电功率供应系统（1)，包括一个蓄电池（2)，该电池（2)由 一个或多个单元电池构成，该电池装配有适用于测量通过该电池（2)的电流 (Ibat)的一个电流计（5)以及适用于测量一个单元电池（3"^.，：^)的端子之间的电压的 至少一个电压计^，^，^，^，该功率供应系统包括一个电子控制单元^^该电子控制单 元适用于传送在再充电阶段中该电池可以接受的最大电功率设定点（P_)，其特征在于，该 控制单元（7)被配置成通过在装配有电压计的一个单元电池的端子之间强加一个最大电 压来计算该单元电池可以接受的最大功率，这个电压是通过该单元电池的电流强度的一个 下降函数。
2. 如权利要求1所述的电功率供应系统（1)，其中该控制单元（7)被配置成通过规定 这个功率小于或等于一个第一功率（Pma!y_2)来计算与装配有电压计的一个单元电池相关联 的最大可接受功率，该第一功率（P_j2)是与该电池电流（Ibat)和该单元电池（3J的端子之 间的电压（')相关的一个第一线性函数同与该电池电流和该单元电池的端子之间的电压 相关的一个第二线性函数的乘积。
3. 如权利要求2所述的电功率供应系统（1)，其中该控制单元（7)还被配置成通过规 定这个功率小于或等于一个第二功率（Pma!dl)来计算与装配有电压计的一个单元电池相关 联的最大可接受功率，该第二功率是一个第一恒定阈值电压（Vs)与该电池电流（Ibat)和一 个项的总和的乘积，该项是该单元电池的端子之间的电压（')的一个函数。
4. 如以上权利要求之一所述的功率供应系统，其中该控制单元（7)包括适用于计算该 单元电池的电量状态（SOCp的一个电量状态计算机（10)、并且包括一个图谱（8)，该图谱 使得能够根据一个温度（Tj)和该单元电池（3」）的电量状态（SOCj)来读取该单元电池的内 电阻（1_)，加到该电池电流（Ibat)上以用于计算该第一功率（PM!dl)的该项是与该单元电池 的内电阻（r」）成反比的，并且该第一线性函数和第二线性函数的系数是该单元电池的内电 阻（h)的函数。
5. 如以上权利要求之一所述的功率供应系统，其中该电池（2)包括多个电压传感器 ^，^^，。，每个电压传感器都适用于测量一个不同的单元电池以:^^^^的端子之 间的电压，并且其中该电子控制单元（7)被配置成计算该电池可接受的一个最大功率，该 最大功率为每个装配有电压计的单元电池可接受的最大值中的最小值乘以一个恒定单元 电池系数。
6. 如权利要求4或5之一所述的功率供应系统，其中该第二功率（PM!dl)是该第一恒定 阈值电压（Vs)与该电池电流（Ibat)和一个商的总和的乘积，该商是该第一阈值电压（Vs)与 该单元电池的端子之间的电压（Vj)之间的差值除以该单元电池的内电阻（rj)。
7. 如权利要求6所述的功率供应系统，其中针对该第一功率的计算，该单元电池的内 电阻值（h)被替换为一个安全内电阻值（&)，该安全内电阻值是通过将从该图谱（8)推导 出的电阻（h)乘以一个严格大于1的安全系数（k)而获得的。
8. 如权利要求4至7之一所述的功率供应系统，其中该第一功率（Pma"_2)是以下各项的 乘积： -该单元电池的内电阻（h)与一个恒定正斜率因子（a)的总和的平方的倒数； -该电池电流（Ibat)乘以该单元电池的内电阻（r」）、再加上一个第二阈值电压（V2)并 且再减去该单元电池的端子之间的电压（vp; -该第二阈值电压（v2)乘以该单元电池的电阻（rp、再加上该单元电池的端子之间的 电压（')与该斜率因子（a)的乘积、并且再减去该电池电流（Ibat)与该单元电池的内电阻 (rp以及该斜率因子（a)的乘积。
9. 如权利要求8所述的功率供应系统，其中针对该第一功率的计算，该单元电池的内 电阻值（h)被替换为一个安全内电阻值（&)，该安全内电阻值是通过将从该图谱（8)推导 出的电阻（h)乘以一个严格大于1的第二安全系数（k)而获得的。
10. 如权利要求4至9之一所述的功率供应系统，其中该电池（2)装配有多个温度传感 器（6)，并且其中该电子控制单元（7)被配置成通过使用一个温度值（Tj)来读取这些不同 的单元电池的内电阻（rp，该温度值是从多个不同的传感器获得的多个温度 0\)中的最小值。
11. 如权利要求9所述的功率供应系统，其中该电子控制单元（7)被配置成通过采用至 少三个值中的最小值来计算与该单元电池相关联的最大可接受功率，这三个值即为该第一 功率（P_j2)、该第二功率（Pmaxjl)、以及一个第三功率（P_j3)，该第三功率是以下三项的乘 积： -该单元电池的内电阻（h)与不同于该第一斜率因子的一个第二恒定正斜率因子的总 和的平方的倒数； -该电池电流（Ibat)乘以该单元电池的内电阻（r」）、再加上一个第三阈值电压并且再减 去该单元电池的端子之间的电压（'); -该第三阈值电压乘以该单元电池的电阻（rp、再加上该单元电池的端子之间的电压 (')与该第二斜率因子的乘积、并且再减去该电池电流（Ibat)与该单元电池的内电阻（r」） 以及该第二斜率因子的乘积。
12. -种用于调节电池（7)的再充电阶段的方法，其中通过计算该电池可接受的最大 功率来限制被发送至该电池以便对其进行再充电的电功率，该最大功率为与该电池的一个 单元电池相关联的最大可接受功率的倍数，与该单元电池相关联的最大功率是通过采取 至少两个值中的最小值来计算出的，这两个值即为一个第一功率（Pma"_2)和一个第二功率 (Pn^.i)，该第二功率（P_^)对应于当该单元电池的端子之间的电压（')增大到达到一个 第一恒定阈值电压（Vs)时该单元电池所吸收的功率，并且该第一功率（Pma"_2)对应于当该 单元电池的端子之间的电压（')和/或该电池的电流强度（Ibat)增大到横过一条电流强 度-电压曲线（15)时该单元电池所吸收的功率，该曲线随着通过该电池的电流强度（Ibat) 的变化而严格下降。
13. 如权利要求12所述的调节方法，其中在与电量状态（SOCP和温度（Tp相关的一个 图谱（8)中读取的该单元电池的内电阻值（rp被用于计算该第一功率和第二功率（P_j2， Pmaxji)。
14. 如权利要求12至13所述的方法，其中，计算出与多个单元电池相关联的最大功率， 该电池可接受的最大功率被计算为与这些不同的单元电池相关联的最大功 率中的最小值的倍数。
15. 如权利要求4、7、9、10和13所述的功率供应系统，其中该电子控制单元（7)进一步 包括一个第二计算机，该第二计算机被配置成针对每个单元电池（3 :，32, ...3p3n)而根据 通过该电池的电流的记录以及在该单元电池的端子之间测量的电压的记录来计算该内电 阻的值。
【文档编号】H02J7/00GK104380564SQ201380032824
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2012年7月6日
【发明者】A·圣-马尔库, D-H·蒂恩, Y·勒武尔克, T·珀尚 申请人:雷诺两合公司