用于確定電池組的溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定電池組的溫度的方法。本發(fā)明尤其涉及用于通過精確地確定電池溫度以改善的準確性來確定溫度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電化學(xué)蓄能器、諸如鋰離子電池組在很多日常的應(yīng)用中廣泛流行。所述電化學(xué)蓄能器例如被用在計算機、比如筆記本電腦、移動電話、智能手機中并且被用在其它應(yīng)用中。即使在車輛、比如機動車的目前被強烈地推動的電氣化的情況下，這種電池組也提供優(yōu)點。
[0003]電池組或者電池組電池的運行溫度在此常常是重要的運行參數(shù)。溫度例如可以對電池組的效率和耐久性具有大的影響，因為在提高的溫度的情況下電池組的效率以及耐久性可以被降低。因此，電池、比如鋰離子蓄電池的運行溫度的測量對于電池組的運行來說是重要的。
[0004]文件US6,902,319 B2描述一種用于基于熱源和電池組之間的熱轉(zhuǎn)移來估計車輛電池組的內(nèi)部溫度的方法。
[0005]從文件US 2012/0109554 Al中已知一種用于估計電池組中的電池的核心溫度的方法。在這種方法中執(zhí)行兩次估計，應(yīng)用加權(quán)因子并且緊接著通過被加權(quán)的第一和第二估計的函數(shù)來估計核心溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主題是用于確定電池組的溫度的方法，具有下列方法步驟:
a)確定至少一個電池組電池的充電狀態(tài)；
b)直接在終止通過所述至少一個電池組電池的電流的流動之后確定所述至少一個電池組電池的空載電壓的改變；以及
c)基于充電狀態(tài)以及空載電壓的改變來確定所述至少一個電池組電池的溫度。
[0007]前面所描述的方法能夠以特別準確以及低成本的方式確定電池組的溫度。在此，在確定電池組的溫度時詳細地確定一個電池組電池或者多個電池組電池的溫度。
[0008]前面所描述的方法因此用于確定電池組電池的溫度以及因此電池組的溫度。電池組的溫度在電池組的運行中起顯著的作用。這例如可能由在加熱電池組時所述電池組可能經(jīng)歷所謂的熱逃逸引起的。過熱在此可能例如通過內(nèi)部的電池缺陷或者也可能通過外部的溫度影響實現(xiàn)。
[0009]在此，這種故障狀況如原則上已知的那樣尤其在電池組電池的內(nèi)部發(fā)生并且在此以多個等級進行，其中進行的等級中的每個可以造成引起比較而言更大的損壞。在過熱時在此例如可能發(fā)生例如被布置在陽極上的電解質(zhì)層或者被布置在電解質(zhì)和陽極之間的保護層的損害或者分解，由此電解質(zhì)組成部分可能與陽極材料、諸如碳起放熱反應(yīng)，這可能進一步提高電池的溫度。在此，這種放熱過程可能進一步加速例如在陽極處進行的過程，其中被如此產(chǎn)生的熱量可能使例如有機溶劑分解，所述有機溶劑例如可以存在于電解質(zhì)中。這又可能導(dǎo)致:易燃的氣體、諸如乙烷、甲烷或者其它的碳氫化合物可以被釋放。此外，這種氣體通過電解質(zhì)的分解的構(gòu)成例如可以引起電池的內(nèi)部中的壓力上升，這可能帶來另外的損害。
[0010]從上述內(nèi)容變得明確的是，精確的溫度測量對于電池組的安全的運行來說以及此外對于電池組的足夠的耐久性來說有大的重要性。
[0011]為了實現(xiàn)這一點，前面所描述的方法根據(jù)方法步驟a)包括確定至少一個電池組電池的充電狀態(tài)。該方法步驟可以以本身已知的方式通過電池組控制系統(tǒng)實現(xiàn)，如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說原則上已知的那樣。電池組的充電狀態(tài)也被稱為S0C(state of charge(充電狀態(tài)))并且可以以非限制性的方式例如在考慮電池組電壓的情況下是能夠確定的，因為該電池組電壓常常與充電狀態(tài)相關(guān)。此外，流動的電流例如可以在時間上被積分或者可以使用卡爾曼(Kalman)濾波器。然而，確定所述至少一個電池組電池的充電狀態(tài)不限于前面所描述的方法。在此，全部的電池組電池的充電狀態(tài)可以被確定，或者多個例如串聯(lián)的電池組電池中的每個或者各個的充電狀態(tài)可以根據(jù)方法步驟a )被確定。一個電池組電池或者多個電池組電池的充電狀態(tài)的使用在此例如可以對于本方法來說因此是有優(yōu)點的，因為充電狀態(tài)在電池組的運行中總歸常常被測量并且因此為此存在的技術(shù)前提在電池組控制系統(tǒng)中總歸被給定。除此之外，充電狀態(tài)提供用于確定至少一個電池組電池的溫度的可能的參數(shù)，如在下面所解釋的那樣。
[0012]根據(jù)方法步驟b)，本方法此外包括直接在終止通過所述至少一個電池組電池的電流的流動之后確定所述至少一個電池組電池的空載電壓的改變。在該方法步驟中因此確定:電池組電池的空載電壓(V。。)在終止電流的流動之后如何改變，終止電流的流動例如能夠通過例如經(jīng)由分離電連接或者斷開全部的耗電器來關(guān)斷電池組電池實現(xiàn)。詳細地可以確認:當流動的電流被中斷時，空載電壓的改變在基本上全部的充電狀態(tài)的情況下是能夠確定的。如果例如在一定的時間間隔中使用放電電流，其中空載電壓通過放電在時間的過程中下降，則可以直接在終止電流之后在終止放電電流的情況下、例如在斷開電池的情況下觀察空載電壓的漂移。詳細地可以在這種情況下觀察空載電壓的電壓上升。另一方面，可以直接在例如通過關(guān)斷電池終止充電電流之后在電池組或者電池在一定的時間間隔中的充電電流以及因此時間上的電壓上升的情況下又確定空載電壓的漂移，其中空載電壓在終止所述充電電流之后降低。
[0013]空載電壓在此可以以本身已知的方式是能夠確定的，其方式是，在例如一個電池或者多個電池的情況下通過所述一個電池或所述多個電池的電流的流過被終止并且在此在相應(yīng)的開放的極處的電壓被測量。在此，電壓尤其在較長的時間間隔期間被測量，以便確定電壓的改變或者電壓漂移。
[0014]此外，所述方法根據(jù)另外的方法步驟c)包括基于充電狀態(tài)以及空載電壓的改變來確定至少一個電池組電池以及因此電池組的溫度。該方法步驟尤其基于:在終止流動的電流之后空載電壓的前面所描述的漂移不依賴于在這種情況下是涉及放電電流還是充電電流，尤其依賴于至少一個電池組電池的充電狀態(tài)和溫度。根據(jù)本發(fā)明的方法因此基于，在已知的或者恒定的充電狀態(tài)的情況下在改變的溫度下在終止電流的流動之后空載電壓的改變根據(jù)溫度的改變同樣改變?？蛰d電壓的上升或者降低因此可以用作對電池組電池的溫度的確定的指示。
[0015]在此，一個或多個電池組電池的溫度可以針對該電池組電池或者這些電池組電池的空載電壓分別單個地被確定的情況被單獨地確定，或者多個電池組電池的平均的溫度可以在這些尤其串聯(lián)的電池組電池的空載電壓被共同地確定時被確定。
[0016]前面所描述的用于確定溫度的方法因此允許在使用至少一個電池組電池的充電狀態(tài)以及空載電壓的改變的情況下以間接的方式確定電池組的溫度。在此，前面所描述的方法與從現(xiàn)有技術(shù)中已知的測量方法相比具有顯著的優(yōu)點。
[0017]通過前面所描述的方法，電池組的溫度可以被特別準確地測量，因為尤其可以推斷出如下溫度，所述溫度在一個電池組電池或者多個電池組電池的內(nèi)部中構(gòu)成。因此，這尤其可以具有重要性，因為例如一個電池組的溫度在所述溫度例如在電池組外殼的外部被確定時不總是與存在于電池組的內(nèi)部中的值相對應(yīng)。除此之外，尤其可能在基于提高的溫度的故障情況下需要非?？焖俚姆磻?yīng)，以便防止更大的損壞。在此可以通過電池內(nèi)部中的溫度可以被直接確定來特別動態(tài)地作出反應(yīng)，因為電池的內(nèi)部中的溫度提高常常以某一時間延遲在被布置在外殼的外側(cè)處的傳感器中才可以是能夠確定的。
[0018]除此之外，前面所描述的方法利用降低數(shù)量的溫度傳感器可以是可能的或者可以完全地放棄溫度傳感器。由此通過前面所描述的方法能夠一方面使得能夠顯著地節(jié)省成本。因為一方面用于傳感器的成本可以被節(jié)省。此外，本方法可以基本上在沒有另外的成本密集的構(gòu)件的情況下被執(zhí)行。與此相對，前面所描述的方法可以以簡單的方式以能夠毫無問題地確定的測量數(shù)據(jù)尤其通過電池組控制系統(tǒng)被執(zhí)行，使得所述方法能夠以簡單的方式以及以最低的成本在現(xiàn)有的系統(tǒng)中被實現(xiàn)。
[0019]除此之外，溫度傳感器的數(shù)量的減少具有可以節(jié)省重量的另外的優(yōu)點。這尤其可以在移動應(yīng)用的情況下、諸如在電驅(qū)動的車輛的情況下具有大的優(yōu)點。
[0020]此外，電池組的耐久性可以由此被進一步升高，因為附加的有源的部分的缺少可以具有降低的服務(wù)耗費以及此外可以具有針對損害的降低的可能性。
[0021]總之，前面所描述的用于確定電池組的溫度的方法因此允許電池組的特別低成本以及安全的運行以及此外電池組的特別高的耐久性。
[0022]在一種設(shè)計方案的范圍中，在使用空載電壓的時間上的改變的情況下或者在使用空載電壓的改變的時間常數(shù)或者空載電壓的改變的整個分布的情況下可以執(zhí)行方法步驟C)。在該設(shè)計方案中因此尤其在漂移的時間常數(shù)(τ)被確定并且被用于本方法時空載電壓的改變尤其作為時間的函數(shù)可以被確定以及被分析。在該設(shè)計方案中，準確的溫度檢測已經(jīng)可以是可能的，因為時間常數(shù)常常已經(jīng)依賴于當前的溫度并且因此已經(jīng)可以允許溫度的準確的測量結(jié)果。時間常數(shù)在此尤其可以被理解為空載電壓的改變的特征參量，所述特征參量涉及空載電壓的直至穩(wěn)定的改變的純持續(xù)時間，或者也涉及持續(xù)時間t=TI / e，所述持續(xù)時間需要作為常常指數(shù)地下降或者上升的過程的空載電壓的改變，以便將該過程的初始值下降到Ι/e，或者以便升高該數(shù)值。在此T表示溫度。
[0023 ]然而，此外可能的是，除了空載電壓的純時間上的改變，考慮空載電壓的改變的整個分布。在考慮整個分布的情況下在此可以除了時間成分之外至少也考慮空載電壓的改變的強度。因此，該設(shè)計方案尤其可以實現(xiàn)一個電池組電池或者多個電池組電池的溫度的特別準確的檢測。
[0024]在另一設(shè)計方案的范圍中，所述方法可以通過電池組控制系統(tǒng)被執(zhí)行。這種也被稱為電池組管理系統(tǒng)的系統(tǒng)常常為了電池組的運行總歸是存在的。在此，電池組控制系統(tǒng)不需要昂貴的構(gòu)造或者改造，以便可以執(zhí)行本方法，因為在本方法中使用的參數(shù)、如空載電壓和充電狀態(tài)大多可以毫無問題地在電池組的運行的范圍中被測量。由此，僅僅需要將合適的指令引入到所述控制系統(tǒng)中，通過所述指令可以基于前面所提到的參數(shù)探測溫度。
[0025]在另一設(shè)計方案的范圍中，方法步驟c)可以基于尤其被存放在電池組控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)集被執(zhí)行。在該設(shè)計方案中，本方法可以特別簡單地被實現(xiàn)到電池組控制系統(tǒng)