用于开关电池组的电池组电池的方法和所属的电池组系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于开关被构造为电化学能量存储器的电池组（111）的多个电池组电池（21）的方法，其中所述电池组电池（21）分别以相应的第一概率P1i电耦合到电池组（111）上并且分别以相应的第二概率P2i从电池组（111）上电去耦。在此，电池组电池（21）能够相互串联。在该方法中，对于每个电池组电池（21），根据相应电池组电池（21）的充电状态LZi和老化状态AZi计算第一品质因数G1i。也确定平均的第一品质因数G1，其对应于电池组电池（21）的第一品质因数G1i的平均值。此外，对于每个电池组电池（21），计算作为相应电池组电池（21）的第一品质因数（G1i）和平均的第一品质因数G1之间的差的线性的特别是单调上升的函数的第二品质因数G2i。在此，对于每个电池组电池（21），分别根据相应电池组电池（21）的所计算的第二品质因数G2i确定相应的第一概率P1i和相应的第二概率P2i。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于开关被构造为电化学能量存储器的电池组的多个电池组电池的方法。本专利技术还涉及一种具有被构造为电化学能量存储器的电池组的电池组系统，其中该电池组具有多个电池组电池单元，所述电池组电池单元分别包括电池组电池和分配给电池组电池的电池组电池监控模块。
技术介绍
在图1中示出由现有技术已知的电池组系统10，其包括具有多个电池组电池单元（智能电池单元，SCU）的电池组11，所述电池组电池单元分别具有电池组电池21和分配给电池组电池21的电池组电池监控模块（电池组电池电子设备模块或电池组电池电子设备）22。为了简化图1中的图示，仅仅两个电池组电池单元被画出并且分别配备附图标记20。电池组电池监控模块22能够实现各个电池组电池21的单独的控制。为了产生电池组11的输出电压（总输出电压）U，该输出电压也用作电池组系统10的输出电压U，电池组电池监控模块22在串联电路中通过连接段相互连接。电池组系统10还包括用于控制电池组系统10的中央控制单元（中央控制单元，CUU）30。为了产生电池组11的可控的输出电压（总输出电压）U，分别借助所分配的电池组电池监控模块22来接通各个电池组电池21，即电池组电池21可以分别相对于电池组11的输出电压U的抽头以正或负的极性引入到串联电路中。为了产生电池组11的可控的输出电压（总输出电压）U，还分别借助所分配的电池组电池监控模块22来切断各个电池组电池21，即通过以下方式将要切断的电池组电池21从串联电路上分离：每个要切断的电池组电池21的连接端子借助所分配的电池组电池监控模块22来电连接，由此桥接相应的电池组电池21。因此，与串联电路接通的电池组电池21可以分别处于被称为“正接通的”开关状态中或处于另外的被称为“负接通的”开关状态中。此外，与串联电路分离的电池组电池21可以处于被称为“桥接的”开关状态中。在这样的电池组系统10（智能电池电池组系统）中，关于电池组电池21的开关状态的变化的决定分散地在相应的电池组电池监控模块22中进行。实际的调节功能通过中央控制单元30来实现，该中央控制单元被构造为花费少地实现的中央调节器。在此，在电池组系统10中，第一控制参量P1和第二控制参量P2的预先给定通过被构造为单向的通信接口的通信段31进行，通过该通信段31从中央控制单元30将仅仅一个唯一的消息发送到所有电池组电池监控模块22，该唯一的消息包括当前的控制参量P1和P2。所有电池组电池监控模块22接收相同的消息，并且或者自主地接通串联电路的分别被分配的电池组电池21，或者通过相应的在电池组电池监控模块22中分别存在的开关（未示出）桥接分别被分配的电池组电池21。根据一种控制算法，中央控制单元30预先给定两个处于0和1之间的数值形式的两个控制参量P1、P2，所述两个控制参量通过通信段31从中央控制单元（CCU）30向电池组电池监控模块（SCU）22传输并且一样被所有电池组电池监控模块22接收。在此适用：0≤P1≤1和0≤P2≤1。在每个电池组电池监控模块22中，实施均匀分布的随机过程，该随机过程将P1解释成被称为接通概率的第一概率，利用该第一概率接通每个被切断的电池组电池21，并且将P2解释成被称为切断概率的第二概率，利用该第二概率切断每个被接通的电池组电池21。中央控制单元30跟踪控制参量P1和P2，使得在电池组11的当前输出电压U和电池组11的所期望的输出电压Us之间出现尽可能小的差（调节差）。附加于产生电池组11的可控的输出电压U，通过中央控制单元30执行的控制算法的简单的扩展可以进行成，使得有效的电池组电池功能状态平衡（电池组电池平衡）通过同时使用电池组电池21的加权的使用期限来实现。对此，每个电池组电池监控模块22根据品质因数缩放相关的控制参量P1或P2，即相同接收的并且根据所分配的电池组电池21的开关状态选择的控制参量P1或P2，该品质因数根据所分配的电池组电池21的充电状态（SOC）和老化状态（SOH）来计算。结果，具有较高品质因数的被切断的电池组电池21在放电过程期间以比具有较低的（较小的）品质因数的电池组电池21更大的概率被接通。相反，具有较低的品质因数的电池组电池21在放电过程期间以比具有较高的品质因数的电池组电池21更大的概率被切断。在时间平均上，具有较低的品质因数的电池组电池21较少经常地被负荷，由此实现电池组电池21的有效的电池组电池功能状态平衡。在上述的电池组电池功能状态平衡方法的实现中已经证实，只有当电池组电池21的品质因数彼此强烈不同时，电池组电池功能状态平衡才可以实现。如果使用与电池组电池21的充电状态相关的电池组电池功能状态平衡方法，则这样执行的电池组电池功能状态平衡的效果在存在电池组电池21之间的小于5%的充电状态差别的情况下几乎还不能被识别。通过使用统计的如之前描述的控制算法（调节算法），电池组电池21根据统计的波动来负荷。迄今的研究已经表明，该效果在迄今使用的电池组电池状态平衡方法中占优势。这导致，由现有技术已知的电池组系统10的电池组11的电池组电池21的充电状态总是在0至5%的范围内彼此不同。
技术实现思路
根据本专利技术提供一种用于开关被构造为电化学能量存储器的电池组的多个电池组电池的方法。在此，电池组电池分别以相应的第一概率被电耦合到电池组上并且分别以相应的第二概率从电池组上电去耦。在此，电池组电池能够相互串联。在该方法中，针对每个电池组电池，根据相应电池组电池的充电状态和老化状态计算第一品质因数。此外，确定平均的第一品质因数，其对应于电池组电池的第一品质因数的平均值。也针对每个电池组电池，计算作为相应电池组电池的第一品质因数和平均的第一品质因数之间的差的线性的特别是单调上升的函数的第二品质因数。在此，针对每个电池组电池，分别根据相应的电池组电池的所计算的第二品质因数来确定相应的第一概率和相应的第二概率。根据本专利技术还提供一种具有被构造为电化学能量存储器的电池组的电池组系统，该电池组具有多个电池组电池单元，所述电池组电池单元分别包括电池组电池和分配给电池组电池的电池组电池监控模块。在此，每个电池组电池监控模块被构造用于将所分配的电池组电池以相应的第一概率电耦合到电池组上并且以相应的第二概率从电池组上电去耦。在此，电池组电池能够借助所分配的电池组电池监控模块彼此串联。此外，每个电池组电池监控模块被构造用于根据相应的电池组电池的充电状态和老化状态来计算所分配的电池组电池的第一品质因数。此外，电池组系统包括中央控制单元，该中央控制单元被构造用于确定平均的第一品质因数（其对应于电池组电池的第一品质因数的平均值）并且将其传递给每个电池组电池监控模块。此外，每个电池组电池监控模块还被构造用于计算所分配的电池组电池的作为相应电池组电池的第一品质因数和平均的第一品质因数之间的差的线性的特别是单调上升的函数的第二品质因数并且分别根据所分配的电池组电池的所计算的第二品质因数来确定相应的第一概率和相应的第二概率。从属权利要求示出本专利技术的优选的改进方案。在本专利技术中确定平均的第一品质因数（所有参与的电池组电池的平均第一品质因数）并且将其从中央控制单元传递到所有电池组电池监控模块，所述电池组电池监控模块分别根据所分配的电池组电池的第一品质因数和所接收的平均本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于开关被构造为电化学能量存储器的电池组（111）的多个电池组电池（21）的方法，其中所述电池组电池（21）分别以相应的第一概率P1i电耦合到电池组（111）上并且分别以相应的第二概率P2i从电池组（111）上电去耦，并且其中电池组电池（21）能够相互串联，其特征在于，对于每个电池组电池（21），根据相应电池组电池（21）的充电状态LZi和老化状态AZi计算第一品质因数G1i并且确定平均的第一品质因数G1，所述平均的第一品质因数对应于电池组电池（21）的第一品质因数G1i的平均值，并且对于每个电池组电池（21），计算作为相应电池组电池（21）的第一品质因数（G1i）和平均的第一品质因数G1之间的差的线性的特别是单调上升的函数的第二品质因数G2i，其中对于每个电池组电池（21），分别根据相应电池组电池（21）的所计算的第二品质因数G2i确定相应的第一概率P1i和相应的第二概率P2i。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 DE 102014214319.51.用于开关被构造为电化学能量存储器的电池组（111）的多个电池组电池（21）的方法，其中所述电池组电池（21）分别以相应的第一概率P1i电耦合到电池组（111）上并且分别以相应的第二概率P2i从电池组（111）上电去耦，并且其中电池组电池（21）能够相互串联，其特征在于，对于每个电池组电池（21），根据相应电池组电池（21）的充电状态LZi和老化状态AZi计算第一品质因数G1i并且确定平均的第一品质因数G1，所述平均的第一品质因数对应于电池组电池（21）的第一品质因数G1i的平均值，并且对于每个电池组电池（21），计算作为相应电池组电池（21）的第一品质因数（G1i）和平均的第一品质因数G1之间的差的线性的特别是单调上升的函数的第二品质因数G2i，其中对于每个电池组电池（21），分别根据相应电池组电池（21）的所计算的第二品质因数G2i确定相应的第一概率P1i和相应的第二概率P2i。2.根据权利要求1所述的方法，其中每个电池组电池（21）的第二品质因数G2i根据以下关系式来确定：G2i=（（G1i-G1）/C）+0.5，其中C是尤其正的常数，0≤G1i≤1，0≤G1≤1和0≤G2i≤1，特别是0.1≤G2i≤0.9，并且其中i是处于1和电池组（111）的电池组电池（21）的数量n之间的自然数，G2i是第i个电池组电池的第二品质因数，G1i是相应的第i个电池组电池的第一品质因数并且G1是平均的第一品质因数，其对应于电池组（111）的电池组电池（21）的第一品质因数的平均值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在电池组（111）的放电过程期间，每个电池组电池（21）的相应的第一概率P1i是相应电池组电池（21）的第二品质因数G2i的线性的单调上升的函数并且每个电池组电池（21）的相应的第二概率P1i是相应电池组电池的第二品质因数G2i的线性的单调下降的函数，和/或在电池组（111）的充电过程期间，每个电池组电池（21）的相应的第一概率P1i是相应电池组电池（21）的第二品质因数G2i的线性的单调下降的函数并且每个电池组电池（21）的相应的第二概率P2i是相应电池组电池（21）的第二品质因数G2i的线性的单调上升的函数。4.根据上述权利要求之一所述的方法，其中为了确定平均的第一品质因数G1，直接从电池组电池（21）的第一品质因数G1i的值计算电池组电池（21）的第一品质因数G1i的平均值，和/或为了确定平均的第一品质因数G1，规定电池组电池（21）的第一品质因数G1i的平均值，以用于产生电池组（111）的所期望的输出电压Us，优选地测量电池组（111）的当前输出电压（U），在存在相对于所期望的输出电压Us更小的当前输出电压（U）时，在电池组（111）的放电过程期间减小和/或在电池组（111）的充电过程期间提高电池组电池（21）的第一品质因数G1i的平均值，和/或在存在相对于所期望的输出电压Us更大的当前输出电压（U）时，在电池组（111）的放电过程期间提高和/或在电池组（111）的充电过程期间减小电池组电池（21）的第一品质因数G1i的平均值。5.根据上述权利要求之一所述的方法，其中对于每个电池组电池（21），利用第一因数f1i缩放的第一控制参量P1用作相应的第一概率P1i并且利用第二因数f2i缩放的第二控制参量P2用作相应的第二概率P2i，其中第一控制参量P1和第二控制参量P2分别与相应电池组电池（21）第一品质因数G1i和相应电池组电池（21）第二品质因数G2i无关，并且分别根据相应电池组电池（21）的第二品质因数G2i预先定义第一因数f1i和第二因数f2i。6.根据权利要求5所述的方法，其中对于每个电池组电池（21），相应的第一因数f1i和相应的第二因数f2i之间的和等于1，和/或对于每个电池组电池（21），相应的第一因数f1i在放电过程期间与相应电池组电池（21）第二品质因数G2i相等，和/或对于每个电池组电池（21），相应的第二因数f2i在充电过程期间与相应电池组电池（21）第二品质因数G2i相等。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中对于所有电池组电池（21）使用相同的第一控制参量P1和相同的第二控制参量P2。8.根据权利要求7所述的方法，其中为了产生电池组（111）的所期望的输出电压Us，预先确定第一控制参量P1和第二控制参量P2，并且优选地测量电池组（21）的当前输出电压（U）并且与电池组（21）的所期望的输出电压Us进行比较，并且在存在当前输出电压（U）和所期望的输出电压Us之间的差时，改变第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：P哈特曼，P希伦布兰德，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE