用于测量具有多个电池组模块的电池组的电流的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于测量电池组（10）的电流的方法，所述电池组（10）具有多个电池组模块（11），所述方法包括测量被分配给所述电池组模块（11）的温度。在该方法中，针对至少一个电池组模块（11），首先借助于所测量的温度和温度模型来确定连接器的温度，而且借助于所述连接器的温度和电阻模型来确定所述连接器的电阻。紧接着，测量在所述连接器处降落的电压并且据此计算流过所述连接器的电流。此外，本发明专利技术还涉及一种相对应的设备和一种包括这种设备的电池组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于测量具有多个电池组模块的电池组的电流的设备和方法。此外，本专利技术还涉及包括这种用于测量电流的设备的电池组。
技术介绍
在混合动力车辆或者纯电驱动的车辆中需要存储大量电能。为了存储电能而采用电池组系统，所述电池组系统通常包括多个分别具有大量电池组电池的电池组模块和附属的电池组管理系统。该电池组管理系统包括（复数个）监控单元以及一个电池组控制单元，利用所述监控单元可以监控所述电池组或电池组模块和电池组电池的状态。所述电池组的监控单元包含监控传感器，并且将所述传感器的信号转发给电池组控制单元。所述监控传感器确定电池组电池的重要的状态参数，所述状态参数尤其是包括温度、电压、电池内阻和流动的电流。为了能够满足常用的安全性规定，通常冗余地实施相对应的监控传感器。从US2010/0271036A1中已知一种电池组模块，该电池组模块包括大量电池组电池。该电池组模块的各个电池组电池通过电池连接器以串联电路的形式彼此连接。此外，该电池组模块还包括电池监控单元，以便监控电池组模块的温度、流动的电流以及各个电池组电池的电压。为了温度监控的目的，在电池组电池的区域中设置多个热敏电阻。为了测量电池组电池的电压，每个电池连接器都与监控单元连接。接着，一个电池组电池的电压可以作为在两个与该电池组电池连接的电池连接器之间的电压来测量。为了测量电流，电池连接器通过两个线路与监控单元连接。在此，第一线路被布置在与第一电池组电池的连接的区域中而第二线路被布置在电池连接器上的与第二电池组电池的连接的区域中。流过电池连接的电流导致在该电池连接器上的压降。在电池连接器上的压降能够经过所述两个连接线路由监控单元来测量。借助所测量的该压降，连同电池连接器的之前确定的电阻可以推断出流动的电流。US2011/0199091A1描述了用于电池组的电流传感器。电流传感器包括测量电阻、电路和外壳。该电流传感器被布置在电池组处，使得该电流传感器被集成到耗电器与电池组之间的电路中。对此，该电流传感器被布置在电池组极之一处。在测量电阻处出现被测量的压降。集成电路分析电压差并且可以通过数据总线、例如CAN总线来提供结果。在现有技术方面不利的是：为了满足预先给定的安全性要求、诸如确定的ASIL等级（汽车安全完整性等级（AutomotiveSavetyIntegrityLevel）），必须用多个传感器来进行电池组电流的测量。迄今为止需要的冗余提高了用于所述电流传感器的集成的耗费以及成本。
技术实现思路
提出了一种用于测量具有至少两个电池组模块的电池组的电流的方法，所述至少两个电池组模块分别具有至少两个电池组电池，所述方法针对至少一个电池组模块来说包括测量被分配给该电池组模块的温度并且针对至少一个连接器包括如下步骤：a)借助于所测量的温度和温度模型来确定连接器的温度，b)借助于电阻模型和连接器的按照步骤a)确定的温度来计算该连接器的电阻，c)测量在连接器处降落的电压，并且d)由按照步骤b)来计算的电阻和在步骤c)中测量的电压来计算流过连接器的电流，其中，所述连接器是电池连接器，该电池连接器将电池组模块的两个电池组电池彼此电连接，或者所述连接器是模块连接器，该模块连接器电接触电池组模块。电池组、尤其是用于混合动力车辆或者纯电驱动的车辆的电池组通常包括大量电池组电池。这些电池组电池通常首先联合成电池组模块，其中所述电池组包括多个这种模块。在本说明书的范围内，如在普遍的语言惯用法那样常见地使用术语电池组，使得所述术语电池组不仅包括一次电池组而且包括二次电池组（蓄电池）。与此相应地，术语电池组电池不仅包括一次电池而且包括二次电池，并且术语电池组模块包括不仅由一次电池而且由二次电池构成的电池组模块。为了达到电池组的所需的功率数据，各个电池组电池和电池组模块都通过连接器来彼此电连接。在此，存在如下电池连接器，所述电池连接器将一个电池组模块的两个电池组电池彼此电连接，而且存在如下模块连接器，所述模块连接器将两个电池组模块彼此电连接或者将一个模块与电池组的一个连接端子或接线端子连接。优选地，由于基于锂离子的电池组电池的高的能量密度而使用基于锂离子的电池组电池。在按照本专利技术的方法中，在一个电池组模块中，各个电池组电池以串联电路的形式彼此连接，其中一个电池连接器分别将两个电池组电池彼此连接。在此，一个电池连接器分别将负接线端子与相邻的电池组电池的正的接线端子连接。这些电池组模块又借助于模块连接器彼此电连接，其中同样可以将串联电路用于此。因为在串联电路之内流动的电流是恒定的，所以如果流过连接器的电流被确定，那么足以测量该电池组的电流。优选地，该方法的步骤a)至d)将针对电池组的每个电池组模块运行（durchlaufen）。如果针对多于一个连接器来确定流过该连接器的电流，那么就此实现测量的冗余。可以确定流过连接器的电流，其方式是确定在连接器之上降落的电压并且该电压除以所述连接器的电阻。为了测量该电压，连接器在两个点处电接触。如果测量电池连接器处的电压，那么优选的是：第一电连接被布置在电池连接器与第一接线端子连接的区域中而第二电连接被布置在电池连接器与第二电池组接线端子连接的区域中。如果应该测量在模块连接器处的电压，那么优选的是：第一电连接被布置在模块连接器与电池组电池的接线端子连接的区域中而第二电连接被布置在模块连接器与电池组的汇流排或者连接端子连接的区域中。然而，该连接器的电阻是与温度相关的。此外，由于流过连接器的电流而发生该连接器的加热，使得在没有温度补偿的情况下会使所述测量失真。因而，首先作为起点来测量被分配给电池组模块的温度。在此，优选地，在电池组的一点处实施温度测量，所述点在连接器的附近。在另一变型方案中，优选的是在一个电池组电池的接线端子处实施温度测量，所述电池组电池与连接器保持连接。但是，在本专利技术的其它的变型方案中，也可以在电池组电池的外壳处、或者在电池组模块的外壳处进行温度测量。此外，还可设想的是：在每个电池组电池处或者在每个连接器的区域中执行温度测量。紧接着，借助于连接器的被测量的初始温度和温度模型来计算该连接器的温度。温度模型可以以热网络的形式来实现。在此考虑对连接器的温度的不同的贡献。一方面，连接器的由于焦耳热、即由于流动的电流引起的温度升高对该连接器的温度作出贡献。此外，还通过与周围环境空气的接触和对电池组电池的接线端子的热传导来影响该温度。简单的模型例如可以通过如下等式来表达：。在此，Tbond是连接器的温度，Tamb是周围环境温度，Tct是在电池组电池的接线端子处的温度，Rthctb是在电池接线端子与连接器之间的热阻，Rthamb是在连接器与周围环境之间的热阻，而Pbond是在连接器处由于焦耳加热而引起的损耗功率。通过如下等式来给出通过在连接器中的电流流动而形成的焦耳热：，其中，I表示流过连接器的电流。在该方法的第二步骤b)中，连接器的电阻借助于电阻模型和之前所确定的温度来确定。在一种简单的情况下，电阻模型是温度的线性函数：。在此，Rbond是连接器的电阻，Rbond(T0)是电池连接器在温度T0时的电阻，而A是常数，该常数说明了连接器的电阻的温度相关性。在该方法的第三步骤c)中，测量在连接器处降落的电压，而在该方法的第四且是最后的步骤d)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量电池组（10）的电流的方法，所述电池组（10）具有至少两个电池组模块（11），所述至少两个电池组模块（11）分别具有至少两个电池组电池（12），所述方法针对至少一个电池组模块（11）包括测量被分配给所述电池组模块（11）的温度，而且针对所述电池组模块（11）的至少一个连接器包括如下步骤：a) 借助于所测量的温度和温度模型来确定所述连接器的温度，b) 借助于电阻模型和连接器的按照步骤a)确定的温度来计算所述连接器的电阻，c) 测量在所述连接器处降落的电压，以及d) 由按照步骤b)所计算的电阻和在步骤c)中测量的电压来计算流过所述连接器的电流，其中，所述连接器是电池连接器（18），所述电池连接器（18）将所述电池组模块（11）的两个电池组电池（12）彼此电连接，或者所述连接器是模块连接器（80），所述模块连接器（80）电接触所述电池组模块（11）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.15 DE 102014213731.41.用于测量电池组（10）的电流的方法，所述电池组（10）具有至少两个电池组模块（11），所述至少两个电池组模块（11）分别具有至少两个电池组电池（12），所述方法针对至少一个电池组模块（11）包括测量被分配给所述电池组模块（11）的温度，而且针对所述电池组模块（11）的至少一个连接器包括如下步骤：a)借助于所测量的温度和温度模型来确定所述连接器的温度，b)借助于电阻模型和连接器的按照步骤a)确定的温度来计算所述连接器的电阻，c)测量在所述连接器处降落的电压，以及d)由按照步骤b)所计算的电阻和在步骤c)中测量的电压来计算流过所述连接器的电流，其中，所述连接器是电池连接器（18），所述电池连接器（18）将所述电池组模块（11）的两个电池组电池（12）彼此电连接，或者所述连接器是模块连接器（80），所述模块连接器（80）电接触所述电池组模块（11）。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，被分配给所述电池组模块（11）的温度的测量以及所述步骤a)至d)针对所述电池组（10）的每个电池组模块（11）被执行。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由针对所述电池组（10）的连接器所计算的电流形成所述电池组（10）的电流的平均值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将针对所述电池组模块（11）来确定的温度和/或按照步骤c)测量的电压与相应的平均值进行比较，而且在电池组模块（11）的测量相对于所述测量的平均值有超过极限值的偏差时，推断出测量装置（30、32）的失灵。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在测量装置（30、32）失灵时，在平均值计算中只考虑如下连接器，针对所述连接器能够确定电流。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，进行对所述连接器（18）的电阻模型的校准，其方式是用限定的充电电流来给所述电池组（10）充电，而且同时确定所述连接器的电阻。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述连接器的电阻模型的所述校准彼此进行比较，而且在一个连接器的校准相对于所述校准的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C兹范诺普路斯，L洛伦茨，S贝格曼，J施奈德，
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