本發(fā)明涉及一種對(duì)蓄電池進(jìn)行蓄電池管理的方法，該蓄電池具有多個(gè)蓄電池單池并且配備有充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)和用于監(jiān)控蓄電池功能性的蓄電池管理系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及設(shè)置用于執(zhí)行該方法的計(jì)算機(jī)程序、蓄電池管理系統(tǒng)、蓄電池系統(tǒng)和機(jī)動(dòng)車。

背景技術(shù)：

如今，電子控制器越來越多地使用在汽車領(lǐng)域。對(duì)此的示例是發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和用于ABS或氣囊的控制器。對(duì)于電驅(qū)動(dòng)的車輛來說，當(dāng)今的研究重點(diǎn)是研發(fā)性能卓越的具有附屬的蓄電池管理系統(tǒng)、即控制器的蓄電池組，其配備有用于監(jiān)控蓄電池功能性的軟件。蓄電池管理系統(tǒng)還確保了使用的蓄電池單池和蓄電池組的安全且可靠的功能。它們對(duì)電流、電壓、溫度、絕緣電阻值和其他用于各個(gè)單池和/或整個(gè)蓄電池組的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和控制。借助這些參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)提升了蓄電池系統(tǒng)的使用壽命、可靠性和安全性的管理功能。

蓄電池管理系統(tǒng)由多個(gè)控制器組成，在這些控制器上運(yùn)行獨(dú)立的軟件功能。取決于蓄電池單池的數(shù)量、傳感器的數(shù)量和蓄電池模塊在機(jī)動(dòng)車中的不同結(jié)構(gòu)空間上的分布地，在此得到如下的控制器拓?fù)洌渚哂幸粋€(gè)主控制器和多個(gè)用于直接在各個(gè)蓄電池單池和蓄電池模塊處檢測(cè)測(cè)量值的下級(jí)的傳感器控制器。檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)由通信通道在控制器之間交換。

為了平衡電壓，例如是由于蓄電池單池的不同的損耗或老化而引起的，已知的是，執(zhí)行充電狀態(tài)平衡(單池平衡，Cell Balancing)，在其中，具有高充電狀態(tài)的蓄電池單池與具有低充電狀態(tài)的蓄電池單池進(jìn)行均衡。為此，根據(jù)需求地將電流導(dǎo)引經(jīng)過充電狀態(tài)平衡電阻(所謂的平衡電阻)并且使蓄電池單池受控地放電。主控制器確定充電狀態(tài)平衡需求。該主控制器進(jìn)一步提出了對(duì)傳感器控制器的針對(duì)實(shí)施充電狀態(tài)平衡來說的要求。

DE 10 2008 002 100 A1指出了用于對(duì)車輛蓄電池進(jìn)行充電狀態(tài)平衡的方法，其中，蓄電池單池的充電狀態(tài)值通過優(yōu)選在靜止階段的電壓測(cè)量來獲知。例如，直接在動(dòng)作“點(diǎn)火”之后或在激活執(zhí)行測(cè)量的控制器之后就被視為合適的時(shí)刻。由各個(gè)蓄電池單池的充電狀態(tài)計(jì)算出使每個(gè)單元放電直至充電狀態(tài)相應(yīng)于最弱的蓄電池單池的充電狀態(tài)的電荷量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)蓄電池進(jìn)行蓄電池管理的方法中，該蓄電池具有多個(gè)蓄電池單池并且配備有充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)和用于監(jiān)控蓄電池功能性的蓄電池管理系統(tǒng)，其中，蓄電池管理系統(tǒng)包括主控制器和多個(gè)傳感器控制器，它們經(jīng)由通信通道彼此連接，并且其中，充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)具有多個(gè)充電狀態(tài)平衡電阻，它們通過多個(gè)傳感器控制器投入運(yùn)行，以對(duì)多個(gè)蓄電池單池進(jìn)行充電狀態(tài)平衡，在所述方法中設(shè)置的是，傳感器控制器將關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息存儲(chǔ)到第一非易失性存儲(chǔ)器中。

有利地，運(yùn)用關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的歷史并在傳感器控制器中將它們分散地存儲(chǔ)。在具有多個(gè)蓄電池模塊且在其中給每個(gè)蓄電池模塊配備傳感器控制器的蓄電池中，得到如下優(yōu)點(diǎn)，即關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息可以在拆除蓄電池模塊的情況下讀出和進(jìn)行分析。為此無需主控制器。外部的測(cè)試人員可以以該方式尤其簡(jiǎn)單地得到重要的信息。

信息優(yōu)選包括溫度變化的次數(shù)值和/或充電狀態(tài)平衡的時(shí)間段值，其中，計(jì)數(shù)不一定是決定性的。針對(duì)蓄電池的診斷來說這些信息有重要意義。充電狀態(tài)平衡電阻的每次接入自小的持續(xù)時(shí)間起就已經(jīng)導(dǎo)致該充電狀態(tài)平衡電阻的發(fā)熱。在切斷之后，充電狀態(tài)平衡電阻重新冷卻。溫度變化的數(shù)量影響著構(gòu)件的使用壽命，尤其影響著焊接部位，它們由于溫度變化而損耗。

溫度變化的數(shù)量不必與所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的總數(shù)量相對(duì)應(yīng)是由如下所述而得出的，即存在大量影響充電狀態(tài)平衡的因素，例如涉及的構(gòu)件的溫度，尤其是蓄電池單池的溫度，以及還有蓄電池單池的可能的欠電壓。這些因素在個(gè)別情況下引起充電狀態(tài)平衡的非計(jì)劃的中斷，例如是由于充電狀態(tài)平衡電阻的過熱。如果充電狀態(tài)平衡電阻再次冷卻到閾值以下，必要時(shí)再次進(jìn)行充電狀態(tài)平衡。上述的因素具有對(duì)充電狀態(tài)平衡的持續(xù)時(shí)間或溫度變化的數(shù)量的直接影響。所述的方法非常有效地對(duì)關(guān)于溫度變化的信息和所有安裝的充電狀態(tài)平衡電阻的激活持續(xù)時(shí)間進(jìn)行管控。

已知的是，關(guān)于充電狀態(tài)平衡的相關(guān)信息不是關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，從而主控制器在行駛周期起始時(shí)無需準(zhǔn)備好這些信息。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，在行駛周期結(jié)束時(shí)，主控制器確定多個(gè)蓄電池單池的充電狀態(tài)平衡需求，將該需求向多個(gè)傳感器控制器傳達(dá)并且主控制器隨后關(guān)斷。關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息現(xiàn)在可以僅由傳感器控制器來檢測(cè)，因?yàn)閮H在這些傳感器控制器上運(yùn)行的軟件就可以檢測(cè)關(guān)于充電狀態(tài)平衡的持續(xù)時(shí)間和過程的信息以及關(guān)于溫度變化的的信息。在充電狀態(tài)平衡期間，主控制器是不激活的并且無法收集相關(guān)的信息。多個(gè)傳感器控制器自動(dòng)地執(zhí)行充電狀態(tài)平衡并且管控關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息。在提出的方案中，在主控制器中存在與在行駛周期期間典型地僅來自倒數(shù)第二個(gè)行駛周期的充電狀態(tài)平衡電阻的使用相關(guān)的信息。

觸發(fā)行駛周期的起始和結(jié)束的事件例如可以是充電脈沖、蓄電池從“運(yùn)行”(驅(qū)動(dòng))到“充電”(充電)的狀態(tài)變化、對(duì)信號(hào)“充電有效”的分析或?qū)c(diǎn)火信號(hào)上的狀態(tài)變化的分析。

根據(jù)一種實(shí)施方式，在行駛周期結(jié)束時(shí)，在多個(gè)傳感器控制器的非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息向主控制器傳送。由此，尤其避免了系統(tǒng)啟動(dòng)的延時(shí)。與此替選地可以設(shè)置的是，關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息在內(nèi)部，即與另外的通信相結(jié)合地在多個(gè)傳感器控制器與主控制器之間傳遞。為了傳送數(shù)據(jù)，只要空閑的通信帶寬可供使用，就使用它。為此，主控制器的啟動(dòng)過程沒有延時(shí)，有利地在主控制器中更早地出現(xiàn)信息。

根據(jù)一種實(shí)施方式，主控制器將關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息存儲(chǔ)在第二非易失性存儲(chǔ)器中。在此，在主控制器中形成了總直方圖，其允許了關(guān)于充電狀態(tài)平衡電阻的使用的整體概覽。在要求保護(hù)的范圍內(nèi)，總直方圖可以從主控制器的非易失性存儲(chǔ)器中讀出并且被考慮用于分析充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)的使用。

根據(jù)一種實(shí)施方式，在更換蓄電池單池、蓄電池模塊和所配屬的傳感器控制器時(shí)，主控制器以復(fù)位相關(guān)單元、尤其是存儲(chǔ)單元的方式來更新關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息。

根據(jù)本發(fā)明，還提出了一種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序在可編程的計(jì)算機(jī)裝置中實(shí)施時(shí)，根據(jù)該計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行在此所述的方法中的一種。計(jì)算機(jī)程序例如是用于運(yùn)行機(jī)動(dòng)車蓄電池管理系統(tǒng)的軟件模塊、軟件程序或軟件子程序。計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在可機(jī)讀的存儲(chǔ)介質(zhì)上，例如在永久的或可擦寫的存儲(chǔ)介質(zhì)上，或者與計(jì)算機(jī)裝置相關(guān)聯(lián)地，例如在便攜式存儲(chǔ)器，例如CD-ROM、DVD、藍(lán)光光碟、USB存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)卡上。在此附加或替選地，計(jì)算機(jī)程序可以在計(jì)算機(jī)裝置，例如在服務(wù)器或云服務(wù)器上提供，用以例如通過如因特網(wǎng)那樣的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或通過如電話線或無線連接那樣的通信連接來下載。

根據(jù)本發(fā)明還提出了一種用于對(duì)具有多個(gè)蓄電池單池并且配備有充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)的蓄電池的蓄電池功能性進(jìn)行監(jiān)控的蓄電池管理系統(tǒng)，其中，蓄電池管理系統(tǒng)包括主控制器和多個(gè)傳感器控制器和，它們經(jīng)由通信通道彼此連接，并且其中，充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)具有多個(gè)充電狀態(tài)平衡電阻，它們通過傳感器控制器投入運(yùn)行，用以對(duì)蓄電池單池進(jìn)行充電狀態(tài)平衡。在此設(shè)置的是，傳感器控制器具有第一非易失性存儲(chǔ)器和充電狀態(tài)平衡控制單元，其中，充電狀態(tài)平衡控制單元設(shè)置用于將關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息存儲(chǔ)到第一非易失性存儲(chǔ)器中。

優(yōu)選地，蓄電池管理系統(tǒng)構(gòu)造和/或設(shè)置用于執(zhí)行在這里說明的方法。相對(duì)應(yīng)地，在該方法的范圍內(nèi)說明的特征相應(yīng)地也適用于蓄電池管理系統(tǒng)，并且相反地，在蓄電池管理系統(tǒng)的范圍內(nèi)說明的特征也適用于該方法。

蓄電池管理系統(tǒng)的單元理解為不必在物理上彼此分隔的功能單元。因此，例如當(dāng)在軟件中實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能時(shí)，蓄電池管理系統(tǒng)的多個(gè)單元可以在唯一的物理單元中實(shí)現(xiàn)。此外，蓄電池管理系統(tǒng)的單元也以硬件，例如通過專用的集成電路(ASIC，專用集成電路)，或以存儲(chǔ)單元來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，尤其用于確定和存儲(chǔ)關(guān)于充電狀態(tài)平衡的信息的單元實(shí)施為蓄電池管理系統(tǒng)中的軟件或ASIC。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了具有包括多個(gè)蓄電池單池和充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)的蓄電池和這樣的蓄電池管理系統(tǒng)的蓄電池系統(tǒng)。蓄電池尤其可以是鋰離子蓄電池或鎳-金屬氫化物蓄電池并且能與機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接。

術(shù)語“蓄電池”和“蓄電池單元”在本說明書中與通常的慣用語相適應(yīng)地用于蓄能池或蓄能池單元。蓄電池包括一個(gè)或多個(gè)蓄電池單元，其可以表示為蓄電池單池、蓄電池模塊、模塊系或蓄電池組。在蓄電池中，蓄電池單池優(yōu)選在空間上進(jìn)行組合并且在電路技術(shù)上彼此連接，例如串聯(lián)或并聯(lián)連接成模塊。多個(gè)模塊可以形成所謂的蓄電池直接轉(zhuǎn)換器(BDC，蓄電池直接轉(zhuǎn)換器)，并且多個(gè)蓄電池直接轉(zhuǎn)換器形成蓄電池直接逆變器(BDI，蓄電池直接逆變器)。優(yōu)選地，蓄電池具有多個(gè)蓄電池模塊，其中，給每個(gè)蓄電池模塊恰好配屬一個(gè)傳感器控制器。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種具有這種蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，其中，其蓄電池與機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接。機(jī)動(dòng)車可以設(shè)置為純電動(dòng)車輛并且僅包括電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。替選地，機(jī)動(dòng)車可以設(shè)置為混合動(dòng)力車輛，其包括電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)。在一些變型方案中可以設(shè)置的是，混合動(dòng)力車輛的蓄電池在內(nèi)部通過發(fā)電機(jī)利用內(nèi)燃機(jī)來充電?？捎赏獠砍潆姷幕旌蟿?dòng)力車輛(PHEV，插電混合電動(dòng)車輛)附加地設(shè)置有如下可能，即蓄電池通過外部的電網(wǎng)來充電.在這樣設(shè)置的機(jī)動(dòng)車中，行駛周期包括作為運(yùn)行階段的行駛運(yùn)行和/或充電運(yùn)行.

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)本發(fā)明的方法和蓄電池管理系統(tǒng)提供了關(guān)于充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)的使用的信息，尤其關(guān)于充電狀態(tài)平衡電阻的使用的信息，其中，也考慮到可能的更換蓄電池模塊和/或傳感器控制器。關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息持久地存儲(chǔ)在傳感器控制器中，以便能夠在拆卸傳感器控制器時(shí)讀出并進(jìn)行分析。

尤其有利的是，當(dāng)主控制器關(guān)斷時(shí)，例如在行駛周期的空轉(zhuǎn)中，也收集這樣的信息。

附圖說明

本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在以下的說明中詳細(xì)闡述。其中：

圖1示出具有蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車；

圖2A至2D示出傳感器控制器的直方圖；以及

圖3A至3B示出主控制器的直方圖。

在本發(fā)明的實(shí)施例的以下說明中，相同或相似的組件以相同或相似的附圖標(biāo)記來標(biāo)示，其中，在個(gè)別情況下取消了對(duì)這些組件的重復(fù)說明。附圖僅示意性地示出本發(fā)明的主題.

具體實(shí)施方式

圖1示出具有蓄電池系統(tǒng)12的至少部分電驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車10。

圖1的機(jī)動(dòng)車10可以設(shè)置為純電驅(qū)動(dòng)的車輛或附加地具有內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力車輛。為此，機(jī)動(dòng)車10配備有電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)14，其通過電動(dòng)馬達(dá)(未示出)至少部分地電驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車10。

由蓄電池16提供電能。蓄電池16包括多個(gè)蓄電池單池19或蓄能池單池，例如具有電壓范圍在2.8V至4.2V的鋰離子蓄電池單池。蓄電池單池19組合成蓄電池模塊20的組，并且在此串聯(lián)連接且局部附加地并聯(lián)連接，以便使蓄電池16獲得所需的功率數(shù)據(jù)和能量數(shù)據(jù)。

蓄電池16是蓄電池系統(tǒng)12的一部分，該蓄電池系統(tǒng)還包括蓄電池管理系統(tǒng)。蓄電池管理系統(tǒng)包括主控制器18和多個(gè)配屬于蓄電池模塊20的傳感器控制器17。

主控制器18和傳感器控制器17經(jīng)由通信通道24彼此連接，該通信通道例如是SPI總線(串行外設(shè)接口總線)或CAN總線(控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線)，通常蓄電池單池監(jiān)控單元和模塊監(jiān)控單元(未示出)經(jīng)由該通信通道檢測(cè)各個(gè)蓄電池單池19或各個(gè)蓄電池模塊20的溫度作為測(cè)量值并且提供給主控制器18，用以監(jiān)控和控制蓄電池功能性。為了通信，通信單元26、28配屬于蓄電池模塊20和主控制器18。

蓄電池16，即在示出的實(shí)施例中是每個(gè)蓄電池模塊20的蓄電池16，具有充電狀態(tài)平衡系統(tǒng)22，其在示出的實(shí)施例中實(shí)施純電阻性的充電狀態(tài)平衡。開關(guān)32和充電狀態(tài)平衡電阻30為此配屬于每個(gè)蓄電池單池19，其中，開關(guān)32能由傳感器控制器17來操縱。然而本發(fā)明并不限于該實(shí)施例，而是同樣可以使用在感性或容性的充電狀態(tài)平衡方法中。

每個(gè)傳感器控制器17包括通信單元26和充電狀態(tài)平衡控制單元33。充電狀態(tài)平衡控制單元33設(shè)置用于檢測(cè)所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息，尤其是溫度變化的數(shù)量和充電狀態(tài)平衡的累計(jì)持續(xù)時(shí)間并且在第一非易失性存儲(chǔ)器34中將其保存。第一非易失性存儲(chǔ)器34例如是EEPROM(電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)，在其中持久地存儲(chǔ)信息。

主存儲(chǔ)器18包括第二非易失性存儲(chǔ)器36，在其中持久地保存有由傳感器控制器17確定且存儲(chǔ)的關(guān)于所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息。

圖2A至2D示出直方圖38，其中，圖2A和圖2B配屬于第一傳感器控制器17而圖2C和圖2D配屬于第二傳感器控制器17。直方圖38示出由傳感器存儲(chǔ)器17保存的所執(zhí)行的充電狀態(tài)平衡的信息。圖2A至2D示出的信息可以從傳感器控制器17的第一非易失性存儲(chǔ)器34中讀出并且進(jìn)行分析。

圖2A中的直方圖38示出針對(duì)每個(gè)充電狀態(tài)平衡電阻30的所測(cè)得的溫度變化的數(shù)量。為此，標(biāo)注了關(guān)于充電狀態(tài)平衡電阻30的標(biāo)識(shí)符42的次數(shù)值。

圖2B示出針對(duì)充電狀態(tài)平衡電阻30的充電狀態(tài)平衡的累計(jì)持續(xù)時(shí)間。為此，標(biāo)注了關(guān)于充電狀態(tài)平衡電阻30的標(biāo)識(shí)符42的時(shí)間段值44。

圖2C和圖2D示出與針對(duì)第二傳感器控制器17的充電狀態(tài)平衡電阻30的溫度變化的數(shù)量和充電狀態(tài)平衡的累計(jì)持續(xù)時(shí)間相關(guān)的相應(yīng)的信息。

圖3A和圖3B示出與蓄電池16的充電狀態(tài)平衡電阻30的溫度變化的數(shù)量和充電狀態(tài)平衡的累計(jì)持續(xù)時(shí)間相關(guān)的信息。在蓄電池16之中唯一地給出各個(gè)充電狀態(tài)平衡電阻30的標(biāo)識(shí)符42。主控制器18中的信息形成總直方圖46，其可以從主控制器18的第二非易失性存儲(chǔ)器36中讀出并且進(jìn)行分析。

在實(shí)踐中，可以如下那樣變換該方法。

在行駛周期起始時(shí)，主控制器18開始運(yùn)行。在正常運(yùn)行期間，主控制器18中的關(guān)于充電狀態(tài)平衡電阻30的信息來自于倒數(shù)第二個(gè)行駛周期，因?yàn)楦鶕?jù)上一個(gè)行駛周期的關(guān)于充電狀態(tài)平衡的信息在傳感器控制器17的行駛周期的空轉(zhuǎn)中才被傳送。

在行駛周期結(jié)束時(shí)，主控制器18向傳感器控制器17請(qǐng)求充電狀態(tài)平衡電阻30的使用信息的當(dāng)前狀態(tài)。隨后，主控制器18向傳感器控制器17發(fā)送用于執(zhí)行充電狀態(tài)平衡的指令并且關(guān)斷。在主控制器18關(guān)斷的情況下，充電狀態(tài)平衡自動(dòng)地由傳感器控制器17來執(zhí)行。

在下一個(gè)行駛周期結(jié)束時(shí)，主控制器18向傳感器控制器17再次請(qǐng)求充電狀態(tài)平衡電阻30的使用信息的當(dāng)前狀態(tài)。在此，信息如根據(jù)之前的行駛周期那樣在傳感器控制器17的第一非易失性存儲(chǔ)器34中存儲(chǔ)并且于是傳送。因此，主控制器18再次向傳感器控制器17發(fā)送用于執(zhí)行充電狀態(tài)平衡的指令并且關(guān)斷。在主控制器18關(guān)斷的情況下，該請(qǐng)求自動(dòng)地來執(zhí)行。

本發(fā)明并不限于在這里說明的實(shí)施例和在其中強(qiáng)調(diào)的方面。更確切地說，在通過權(quán)利要求給出的范圍內(nèi)，在本領(lǐng)域技術(shù)人員的處理范圍內(nèi)變換都是可行的。