用于蓄電池管理的方法和蓄電池管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于蓄電池管理的方法和一種蓄電池管理系統(tǒng)。
[0002] 本發(fā)明的主題還是一種計算機程序和一種具有蓄電池管理系統(tǒng)的機動車。
【背景技術(shù)】
[0003] 在電驅(qū)動車輛之中越來越經(jīng)常地使用蓄能池作為能量源。根據(jù)通常的語言習(xí)慣在 本說明書中將概念"蓄電池"和"蓄電池系統(tǒng)"適配至蓄能池或者蓄能池系統(tǒng)。在此越來越 多地使用基于鋰的蓄能池單元，因為這樣的蓄能池單元目前來說在較小的重量的情況下具 有最大可用的能量密度，尤其是相較于基于鎳或者鉛的蓄能池而言。對于這樣的蓄能池來 說將會要求有10年或者更長的使用壽命。對于車輛之中的蓄能池的這樣的要求然而與設(shè) 置在移動電話或者筆記本之中的蓄能池所提出的要求不同。在車輛之中的蓄能池與在建筑 模型之中的蓄能池更具有可比性。為了達到所要求的使用壽命，該蓄能池通常配屬有所謂 的蓄電池管理系統(tǒng)，該蓄電池管理系統(tǒng)首先執(zhí)行蓄電池狀態(tài)識別并且提供該蓄電池的熱管 理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在依據(jù)本發(fā)明的用于蓄電池管理的方法之中進行了如下設(shè)置，即根據(jù)狀態(tài)參數(shù)KR 的在預(yù)測時間段Λt之中預(yù)測的可用的量來測定在該預(yù)測時間段Λt之中由該蓄電池所提 供的電流Iv的量，其中，借助于所述狀態(tài)參數(shù)的關(guān)于第一參考時間段所測定的允許的量 κ_和所述狀態(tài)參數(shù)的關(guān)于所述第一參考時間段ti所測定的取樣的量K的差值來測定所預(yù) 測的可用的狀態(tài)參數(shù)的量KR。
[0005] 由所述蓄電池所提供的電流、的量能夠被告知給蓄電池的合適的控制系統(tǒng)，從而 與之相對應(yīng)地調(diào)節(jié)逆變器并且僅僅涉及該電流。通過依據(jù)本發(fā)明的方法能夠避免由于過高 的功率輸出而對蓄能池造成損害并且更好地滿足對于蓄電池所給定的使用壽命的保障。所 述蓄電池管理不僅阻止可能的由于在蓄電池上的最大電流引起的損害，而且在確定的充電 以及放電狀態(tài)時能夠鑒于蓄能池單池參數(shù)方面提供功率輸出的優(yōu)化。依據(jù)本發(fā)明設(shè)置了用 于電流調(diào)節(jié)的監(jiān)控算法，該電流調(diào)節(jié)尤其是能夠確保使得蓄電池在所期望的范圍之內(nèi)工作 和老化并且由此不會提前需要更換該蓄電池。
[0006] 該方法尤其是適于在電動車輛或者混合動力車輛之中使用的蓄電池中使用。對于 這樣的蓄電池的要求包括例如應(yīng)當提供在50V至600V之間的電壓。例如合適的蓄電池類型 包括所有鋰離子類型（例如磷酸鐵鋰、鋰鎳錳、鈷、鋰硫化鐵、鋰聚合物、鉛酸、先進的鉛酸、 鎳金屬氫化物、鎳鎘、溴化鋅、鎳氯化鈉、鋅-空氣或者鋰空氣）。在使用該方法時尤其是一 方面能夠在蓄電池之中阻止有損害的溫度梯度的形成并且另一方面也能夠識別在充電情 況下的離子的存儲，在鋰離子的情況下已知為所謂的鋰電鍍。
[0007] 通過在從屬權(quán)利要求之中所列出的措施實現(xiàn)在獨立權(quán)利要求之中所給出的方法 的有利的改進方案和改善方案。
[0008] 作為狀態(tài)參數(shù)，考慮用于計算電流Iv的可提供的量，例如適合為電能。但是示出 了另一個狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)控作為能量來說特別適于所給出的目的并且此外易于測量。
[0009] 該狀態(tài)參數(shù)優(yōu)選地為在另一種意義上來說能量類型的狀態(tài)參數(shù)并且以該蓄電池 的合適的歐姆式模型來具有單位J/Ω。在預(yù)測時間段Λt之中所提供的電流、的量在此 通過根據(jù)狀態(tài)參數(shù)Iv的可提供的的量和該預(yù)測時間段Λt所形成的商并且接下來的求根 來測定得出，也就是說在優(yōu)選地使用的狀態(tài)參數(shù)和電流之間存在物理的關(guān)聯(lián)，即：
[0010] K=I2t，
[0011] 其中，K描述了狀態(tài)參數(shù)，I描述了以A為單位的測量的電流并且t描述了以s為 單位所測量的時間。該蓄電池電流I和時間的測量能夠高性價比地進行并且將在許多蓄電 池管理系統(tǒng)之中相繼地加以提供。相較于對于基于能量的監(jiān)控和平衡來說根據(jù)模型形成的 不同，該模型形成基于蓄電池，在歐姆式的情況下例如觀察通常復(fù)雜的、與溫度、時間以及 電流相關(guān)的蓄電池電阻，其測定相較于附加的測量裝置來說是必須的或者是容量的觀察。
[0012] 該預(yù)測時間段在確定的時間段2s和200s之間、優(yōu)選地在5s和100s之間例如10s 或者20s。第一參考時間段、在其中測定允許的和取樣的狀態(tài)參數(shù)的量的第一參考時間段 優(yōu)選地大于在5s和1000s之間的、例如優(yōu)選地在10s和200s之間、尤其是100s或者150s 的這樣的時間段。第一參考時間段越大，所提供的電流的預(yù)測便能越是可靠地進行。反過 來，也必須考慮在蓄電池單池之中的特定的散熱，從而不會對蓄電池形成較強的要求，即尤 其是在測定的時間段之上的高的電流，在一個確定的時間之后將不再重要。在此，在監(jiān)控的 10s至200s之間以及在5s至20s的預(yù)測的時間段示出了有意義的解決方案。
[0013] 根據(jù)一個優(yōu)選的實施形式，狀態(tài)參數(shù)的所預(yù)測的可用的量KR以相較于狀態(tài)參數(shù)的 在第二參考時間段t2所測定的取樣的量KN來增大。該第二參考時間段12在此優(yōu)選地具有 預(yù)測時間段Λt的大小并且在第一參考時間段h開始時開始。如果在對于測定允許的以 及取樣的狀態(tài)參數(shù)的量是可測量的第一參考時間段tl開始時存在加速度事件，即已經(jīng)持 續(xù)了測定的持續(xù)時間，那么需要非常低的功率需求，所以在測定的持續(xù)時間之后能夠較強 地提高所預(yù)測的可用的狀態(tài)參數(shù)的量并且能夠有效地提供更大的電流。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案將提供預(yù)防邊界電流Ι1ιηι，所述預(yù)防邊界電流iHi艮據(jù) 在所述預(yù)測時間段Λt之中可提供的電流Iv與另一個函數(shù)的乘積來測定，其中，所述另一 個函數(shù)與所取樣的所述狀態(tài)參數(shù)的量K相對于所允許的所述狀態(tài)參數(shù)的量Kmax的比值k有 關(guān)。所述預(yù)防邊界電流的值能夠分配給合適的蓄電池控制系統(tǒng)，從而相應(yīng)地調(diào)節(jié)逆變器并 且僅僅涉及這樣的電流。在預(yù)防邊界電流上的該電流的邊界能夠更強地阻止加速的老化并 且即便在這樣的情況下仍允許單調(diào)的功率輸出。
[0015] 尤其有利地，當另一個函數(shù)在該取樣的狀態(tài)參數(shù)的量K與允許的狀態(tài)參數(shù)的量 K_的比例k在臨界的閾值之下時是基本上恒定的，例如等于一，并且在該臨界的閾值之上 時是單調(diào)遞減的。該臨界的閾值為在0和1之間的確定的數(shù)字、優(yōu)選地在0. 3至0. 7之間 或者在0. 4至0. 6之間、特別優(yōu)選地為約0. 5。在該臨界的閾值之下時該取樣的狀態(tài)參數(shù)的 量還遠小于允許的狀態(tài)參數(shù)的量，從而使得該電流限制不必增大。在該臨界的閾值之上即 當所取樣的狀態(tài)參數(shù)的量在所允許的狀態(tài)參數(shù)的量的附近時，較強地限制電流，并且越強 地限制，則相互間的量的比例越大。單調(diào)遞減的屬性能夠例如通過在臨界的閾值之上的另 一個函數(shù)的線性下降的特性來表示。借助于可調(diào)節(jié)的臨界的閾值能夠針對主動的蓄電池溫 度管理提供另一個參數(shù)。
[0016] 依據(jù)本發(fā)明此外提出了一種計算機程序，當所述計算機程序在可編程計算機裝置 之上實施時所述計算機程序用于實施在此所描述的方法。該計算機程序能夠例如涉及用于 在車輛之中實施蓄電池管理系統(tǒng)或者子系統(tǒng)的模塊。該計算機程序能夠存儲在機器刻度的 存儲介質(zhì)之上，例如在永久性的或者可重寫的存儲介質(zhì)之上或者與計算機裝置相關(guān)聯(lián)地或 者在可擦除的CD-R0M、DVD或者USB盤之上。附加地或者替代地，該計算機程序能夠在計算 機裝置例如在服務(wù)器或者用于下載的云系統(tǒng)之上提供，例如通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)注入因特網(wǎng)或者 通信連接注入電話線或者無線連接來提供。
[0017] 依據(jù)本發(fā)明此外設(shè)置了一種蓄電池管理系統(tǒng)，其用于提供關(guān)于蓄電池的溫度和電 流的信息的診斷傳感器、用于測定狀態(tài)參數(shù)的關(guān)于第一參考時間段^的允許的量K_的模 塊、用于測定狀態(tài)參數(shù)的關(guān)于所述第一參考時間段h的取樣的量Κ的模塊、用于根據(jù)所允 許的所述狀態(tài)參數(shù)的量K_和所取樣的所述狀態(tài)參數(shù)的量K來測定預(yù)測的可用的所述狀態(tài) 參數(shù)的量KR的模塊以及用于根據(jù)在所述預(yù)測時間段Λt之中所預(yù)測的可用的所述狀態(tài)參 數(shù)的量KR來測定可提供的電流Iv的量的模塊。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種具有用于驅(qū)動機動車的電驅(qū)動電機以及與該電驅(qū) 動電機相連接的蓄電池的機動車包括這樣的蓄電池管理系統(tǒng)。所述蓄電池管理系統(tǒng)也能 夠為蓄能池驅(qū)動的電氣裝置的一部分，尤其是在以下工具之中使用，例如蓄能池螺絲刀、鉆 頭、移動電話或者筆記本電腦。
[0019] 本發(fā)明的優(yōu)點
[0020] 借助于依據(jù)本發(fā)明所提出的解決方案示出了用于蓄電池管理的方法，該方法鑒于 可能的由于最大電流所引起的損害而重點考慮蓄電池管理。該管理和功率輸出的優(yōu)化在確 定的充電和行駛狀態(tài)的情況下在蓄電池單池的參數(shù)方面將通過依據(jù)本發(fā)明所提出的解決 方案在管理中除了考慮蓄電池單池的最大電流并且由此考慮所涉及的損害。借助于依據(jù)本 發(fā)明所提出的解決方案所給出的監(jiān)控算法服務(wù)于電流調(diào)節(jié)并且確保蓄電池或蓄電池單池 或者包括多個蓄電池單池的蓄電池組在所期望的范圍之中工作并且因此盡可能少地老化， 從而在依據(jù)本發(fā)明所提出的方法運行期間能夠避免蓄電池單池或者蓄電池單池組的提前 更換。
[0021] 通過依據(jù)本發(fā)明所提出的方法能夠以有利的方式實現(xiàn)：所述蓄電池管理系統(tǒng)借助 于所提出的算法確保車輛以及蓄能池的運行處于優(yōu)化的邊界之內(nèi)并且在必要時不會報告 駕駛員的所要求的功率。
【附圖說明】
[0022] 在所附的附圖之中示出并且在接下來的說明書之中進一步闡述多個實施例。附圖 中：
[0023] 圖1示出了車輛控制系統(tǒng)的示意性圖示；
[0024] 圖2示出了在蓄電池之中的電流的時間曲線；以及
[0025] 圖3示出了限制函數(shù)的曲線。
【具體實施方式】
[0026] 圖1示出了車輛控制系統(tǒng)的示意性圖示。蓄能池1通過分離裝置4(BDU:battery disconnectunit)和逆變器5與電機6相連接。蓄能池1能夠包括多個單個的蓄電池單 池，該多個單個的蓄電池單池例如相互間串聯(lián)連接，能夠包括多個蓄電池模塊，該多個蓄電 池模塊具有單個的或者多個串聯(lián)連接和/或并聯(lián)連接的蓄電池單池或者