控制设备和用于放电可再充电电池的方法技术

本发明专利技术涉及用于控制可再充电电池(2)的放电的控制设备(6)，控制设备(6)被配置为：在电池(2)放电期间确定电池(2)的电压(Vx)，当确定的电压(Vx)降至第一预定电压下限(Vmin1)以下时停止放电，在停止放电之后确定电池(2)的电压(Vx)，确定第一预定电压下限(Vmin1)与停止放电之后确定的电池(2)的电压之间的电压差(ΔVx)，以及当确定的电压差(ΔVx)超过预定阈值(ΔVT)时继续放电。本发明专利技术还涉及控制可再充电电池(2)的放电的对应方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制设备和用于放电可再充电电池的方法
本公开涉及用于控制可再充电电池的放电的控制设备并且还涉及可再充电电池的放电方法。
技术介绍
可再充电电池，也称为二次电池元，作为能量存储装置已变得越来越重要，特别是对于车辆。这种车辆可以是包括内燃机和一个或多个电动机的混合动力车辆或纯电驱动车辆。当车辆通过电力被驱动时，电池被放电。用于这种车辆的合适的可再充电电池可以是固态双极电池或其它，例如液体型电池，特别是层压的锂离子电池。可再充电电池可以由单个电池元实现，或者可以包括一组优选地完全相同的电池元。在后一种情况下，电池也被称为电池组。电池或电池组还可以包括用于控制充电和/或放电的控制设备。控制设备监视电池的荷电状态(SOC：stateofcharge)，并且应该避免电池在其安全操作区域外操作。这种电池或电池组也被称为智能电池/智能电池组。控制设备也有可能由车辆提供。充电/放电控制的一个重要方面是确保避免电池的任何过度充电和/或过度放电。为此目的，可以监视电池电压，其在充电期间增加并且在放电期间减小。如果在放电期间确定的电池电压低于预定电压下限，那么由控制设备识别出电池完全放电并且放电停止。但是，在电池的寿命期间，充电和放电过程可能导致电池的层压层的降级。特别地，层压电极可以受到降级的影响。该降级导致电阻增加，这进而降低放电期间测得的电池的电压。因此，当对层压降级的电池放电时，测得的电压更快达到预定的电压上限，并且控制设备错误地识别出电池完全放电。虽然电池实际上还没有完全放电(不在允许的SOC范围的下限)，但放电完成。这意味着可用的能量量由于降级分散而减少。EP1422769(A1)公开了具有单元电池元电压测量接线片的层压堆叠型电池。在堆叠方向上堆叠的多个单元电池元被串联连接，并且共享的电压测量接线片电极分别在多个单元电池上形成，以便测量多个单元电池元的电压。但是，在上述技术中，每个电池元需要单个电压测量接线片电极。在具有几百个电池元的电池的情况下，这种传感器布置可以变得非常昂贵或甚至不可能实现。
技术实现思路
目前，仍然期望提供一种控制设备，其提供可靠和经济的放电控制功能并且适于不同的电池类型。因此，根据本公开的实施例，提供了一种用于控制可再充电电池的放电的控制设备。该控制设备被配置为：-在电池放电期间确定电池的电压，-当确定的电压降至第一预定电压下限以下时，停止放电，-在停止放电之后确定电池的电压，-确定第一预定电压下限与在停止放电之后确定的电池的电压之间的电压差，以及-当确定的电压差超过预定阈值时，继续放电。通过提供这种配置，有可能基于当放电停止时确定的电池的电压增量来控制放电。这种电压增量相对高，以防电池已经遭受层压降级，因为降级导致放电期间较高的电阻并因此导致电池的较低电压。换句话说，如果电压增量高于预定阈值，那么可以确定放电期间电池的相对低的电压是由于层压降级、而不是由于电池的实际放电状态导致的。在这种情况下，继续放电。第一预定电压下限可以基于车辆所使用的荷电状态的期望使用范围来确定。例如，可以设置第一预定电压下限，使得当达到第一预定电压下限时达到或预期达到较低的荷电状态(例如，SOC20％)。控制设备和由控制设备执行的过程适于所有类型的固态双极电池。但是，控制设备也可以应用于其它电池类型，如液体型电池，例如锂离子电池。控制设备还可以被配置为，当确定的电压差超过预定阈值时，将第一预定电压下限替换为小于第一预定电压下限的第二预定电压下限并且重新开始电池的放电。优选地，控制设备还可以被配置为在这种情况下确定电池放电期间电池的电压，并且当电压下降到低于第二预定电压下限或者达到电池的预定允许的荷电状态范围的下限时，确定电池完全放电并重置预定阈值。以这种方式，通过降低预定的电压下限，可以在合适的程度上继续放电。当确定的电压超过递减的预定电压下限时，可以停止放电。但是，如果之前达到电池的预定允许的荷电状态(SOC)范围的下限(例如，10％SOC)，那么放电也可以停止。因而，“完全放电”并不意味着电池在物理上完全放电，即，0％SOC，这可能损害电池并因此要避免。允许的SOC范围的下限可以被选择为使得电池可以最大程度地放电，而不存在电池的任何危险放电和低电压的风险。优选地，控制设备因此可以被配置为设置第二预定的电压下限，使得避免电池的低电压。就此而言，要注意的是，第一预定电压下限通常不构成实际的临界电压下限，而是被选择为使得没有降级的电池可以放电，直到达到预定允许的荷电状态范围的下限。因此，这个第一预定电压下限可以减小，例如，10％、15％、20％或30％，而不会造成任何实际危险的低电压。例如，可以减小第一预定电压下限，使得结果所得的最小SOC预期仍然大于10％或大于20％。当确定的电压差不超过预定阈值时，控制设备还可以被配置为确定电池完全放电并且重置预定阈值。换句话说，控制设备可以基于确定的电压差识别电池是否完全放电或放电是否必须连续。如下面将更详细地描述的，每次电池放电时，可以确定预定阈值。因此，当放电已经完成时，预定阈值也可以被重置。特别地，控制设备可以被配置为基于开始放电之前电池的荷电状态来确定阈值。换句话说，可以在开始放电之前或放电开始时确定阈值。在放电开始之前电池的荷电状态可以小于100％SOC，例如，60％SOC。当确定阈值时，可以考虑在开始放电之前确定的荷电状态(SOC)，因为SOC可以对确定的电压差有影响。即，阈值取决于电池的内部电阻。内部电阻还取决于电池的SOC。因此，当SOC高时，优选地减小阈值。换句话说，在开始放电之前SOC越高，电池的内部电阻减小，因此阈值可以减小越多。此外，阈值可以基于确定的电池降级附加地或替代地确定。可以基于电池的温度/频率分布和电池的预定降级率来确定电池的降级。电池降级的确定可以基于Arrhenius方程。电池的温度/频率分布可以通过针对电池的每个温度记录电池在其寿命期间具有这个温度多少时间来确定。换句话说，电池的温度数据可以在电池的寿命期间(即，在其使用期间以及在使用之间的休息时间内)收集。温度/频率分布可以通过针对电池在其过去寿命期间的每个温度累积电池具有这个温度多少时间来建立。优选地，控制设备可以包括用于确定电池电压的电压传感器。这个电压传感器也可以用于确定电池的荷电状态。可替代地，控制设备可以包括用于确定电池的荷电状态的另一个电压传感器。控制设备可以包括用于确定电池的温度的温度传感器。本公开还涉及电池组。电池组可以包括至少一个电池(特别是固态双极电池)，以及如上所述的控制设备。本公开还涉及电池放电系统。所述电池放电系统可以包括至少一个电池(特别是固态双极电池)、用于电池的放电设备以及如上所述的控制设备。根据另一方面，本公开涉及包括电动机和如上所述的电池组的车辆。可替代地，车辆可以包括电动机、至少一个电池(特别是固态双极电池)以及此外如上所述的控制设备。而且，本公开涉及控制可再充电电池的放电的方法。该方法包括步骤：-在电池放电期间确定电池的电压，-当确定的电压降至第一预定电压下限以下时停止放电，-在停止放电之后确定电池的电压，-确定第一预定电压下限与在停止放电之后确定的电池的电压之间的电压差，以及-当确定的电压差超过预定阈值时继续放电。优选地，当确定的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制可再充电电池(2)的放电的控制设备(6)，控制设备(6)被配置为：在电池(2)放电期间确定电池(2)的电压(Vx)，当确定的电压(Vx)降至第一预定电压下限(Vmin1)以下时，停止放电，在停止放电之后确定电池(2)的电压(Vx)，确定第一预定电压下限(Vmin1)与在停止放电之后确定的电池(2)的电压之间的电压差(ΔVx)，以及当确定的电压差(ΔVx)超过预定阈值(ΔVT)时，继续放电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制可再充电电池(2)的放电的控制设备(6)，控制设备(6)被配置为：在电池(2)放电期间确定电池(2)的电压(Vx)，当确定的电压(Vx)降至第一预定电压下限(Vmin1)以下时，停止放电，在停止放电之后确定电池(2)的电压(Vx)，确定第一预定电压下限(Vmin1)与在停止放电之后确定的电池(2)的电压之间的电压差(ΔVx)，以及当确定的电压差(ΔVx)超过预定阈值(ΔVT)时，继续放电。2.如权利要求1所述的控制设备(6)，还被配置为：当确定的电压差超过预定阈值时，用比第一预定电压下限(Vmin1)小的第二预定电压下限(Vmin2)替换第一预定电压下限(Vmin1)并重新开始电池(2)的放电，确定在电池(2)放电期间电池(2)的电压(Vx)，以及，当电压降至第二预定电压下限(Vmin2)以下或达到电池(2)的预定允许的荷电状态(SOC)范围的下限时，确定电池(2)完全放电并重置预定阈值(ΔVT)。3.如前述权利要求中任一项所述的控制设备(6)，还被配置为：当确定的电压差(ΔVx)不超过预定阈值(ΔVT)时，确定电池(2)完全放电并重置预定阈值(ΔVT)。4.如前述权利要求中任一项所述的控制设备(6)，还被配置为在开始放电之前基于电池(2)的荷电状态(SOC)确定阈值(ΔVT)。5.如前述权利要求中任一项所述的控制设备(6)，还被配置为基于确定的电池(2)的降级(αx)来确定阈值(ΔVT)。6.如权利要求5所述的控制设备(6)，还被配置为基于电池(2)的温度/频率分布和电池(2)的预定的降级率(β)来确定电池(2)的降级(αx)。7.如前述权利要求5至6中任一项所述的控制设备(6)，其中电池(2)的降级(αx)的确定基于Arrhenius方程。8.如前述权利要求6至7中任一项所述的控制设备(6)，还被配置为基于针对电池(2)的每个温度记录电池(2)在其寿命期间具有这个温度多少时间，来确定电池(2)的温度/频率分布。9.如前述权利要求中任一项所述的控制设备(6)，包括用于确定电池(2)的电压(Vx)的电压传感器(10)。10.如前述权利要求中任一项所述的控制设备(6)，包括用于确定电池(2)的温度(T)的温度传感器(8)。11.一种电池(2)组，包括：至少一个电池(2)，特别是固态双极电池，以及如前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：小宫山启太，加藤祐树，
申请(专利权)人：丰田自动车欧洲公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE