用于运行动力电池的方法和电池管理系统以及机动车技术方案

本发明专利技术涉及一种用于运行机动车中的动力电池的方法，其中，动力电池在充电运行状态中通过快速充电装置充电。预先确定需在快速充电装置处充入的能量的量。根据充电功率确定动力电池的预期的升温，其在考虑到可预先确定的最大充电持续时间的情况下由需充入的能量的量确定。确定电池充电起始温度，使得在快速充电装置处执行充电过程之后动力电池的电池运行温度不超过电池运行温度上限。在机动车的行驶运行状态中探测电池运行温度，并且一旦探测到的电池运行温度高于电池充电起始温度，在行驶运行状态中使电池运行温度下降到电池充电起始温度。本发明专利技术还涉及一种用于实施该方法的相应的电池管理系统以及具有这种电池管理系统的机动车。

【技术实现步骤摘要】
用于运行动力电池的方法和电池管理系统以及机动车
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于运行机动车中的动力电池/牵引电池的方法。本专利技术还涉及一种根据权利要求9的前序部分的用于运行机动车中的动力电池的电池管理系统。此外，本专利技术涉及一种具有这种电池管理系统的机动车。
技术介绍
现代的机动车可设计为纯电动车辆或具有电化学的蓄能器以用于提供驱动功率的至少一部分的混合动力车辆。这种为驱动(牵引)而设的蓄能器通常构建成电池的形式，尤其呈高压电池的形式，其具有多个串联的单个单池。在此，目前优选的技术是电化学单池，其呈锂离子蓄电池的形式。根据通常的叫法，蓄能器在下文中被称为高压电池或动力电池。高压电池在此根据通常的定义被理解成电压大于或等于60伏特的电池。对于可用的续航里程受动力电池中的剩余的能量含量限制的纯电动车辆，在待走过的路程较大的情况下存在为动力电池在途中进行再充电的需求，其中，期望使为此将使用的充电时间是使用液态或气态燃料的传统的加料过程的量级。因为锂离子蓄电池能快速充电，即，在约15分钟之内可充满其容量的80％，所以越来越多地被用作快速充电装置。目前，电动车辆(BatteryElectricVehicle(电池电动车)，BEV)中的动力电池大多直接或通过车辆空调系统间接冷却，其中，对于直接冷却的变型方案，来自车辆空调系统的致冷介质直接流向动力电池并且直接冷却该动力电池。对于间接冷却的变型方案，在电池回路中使用冷却介质并且为了散热还又通过与致冷介质回路连接的致冷介质-冷却介质热交换器(Chiller(冷冻机))再冷却该冷却介质。目前使用的常用的车辆空调系统具有的致冷功率总共约为6至8千瓦。该度量设计用于施加通常引起车内空气调节和电池调温的冷却功率。当前开发了具有快速充电技术的充电基础设施，其提供350千瓦的充电功率并且可在15分钟内给动力电池充满容量的80％。对于该快速充电技术，仅基于安装在机动车中的车辆空调系统的电池调温不再足够。为此，由DE112012003099T5已知一种用于电动车辆电池的快速充电的充电站。充电站包括提供电荷的充电源、提供冷却介质的冷却介质源和接头，该接头包括用于供电的区段以用于供应电荷以及用于供给冷却介质的区段以用于供应冷却介质。接头可与车辆连接并且在那里联接。用于冷却电动车辆中的动力电池的这种方案的缺点是在充电站侧以及在电动车辆侧的显著的附加花费，以及需要统一的接口。在另一方面，由DE102012223054A1已知一种用于车辆的高压电池的热管理的方法和系统。控制器配置成，当车辆处于运行中时将动力电池的温度调节成在运行温度范围内。当电池与充电设备和电源连接，并且外部温度在环境温度范围之外时，将电池的温度调节成在充电温度范围内。如果外部温度在环境温度范围之外并且电池与充电设备和电源连接，则将电池预调节到电池运行温度上。如果车辆与充电设备和电源连接并且外部温度在环境温度范围之外，则将车辆中的内室预调节到内室温度上。此外，由DE102016104065A1已知一种这样的方法，其尤其包括在电气化车辆被关断时在电池组件的直流快充过程期间自动预调节该电气化车辆的乘客车厢。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于运行机动车中的动力电池的方法、一种用于运行机动车中的动力电池的电池管理系统以及一种机动车，通过它们可在快速充电过程中降低用于给动力电池调温的花费。该目的通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求9的特征的电池管理系统以及具有权利要求10的特征的机动车实现。本专利技术的有利的改进方案为从属权利要求的对象。本专利技术基于的认知是，当在快速充电装置处以350千瓦为动力电池充电期间，在动力电池中产生约17.5千瓦的热损耗功率，与之相对的是安装在机动车侧的通常的呈约6千瓦至8千瓦的大小的冷却功率。这种高的约9.5千瓦的功率欠缺几乎不可通过车辆空调系统中的技术飞跃来覆盖。此外，本专利技术基于的另一认知是，动力电池的热质量可用作缓冲器来在快速充电过程期间吸收产生的热损耗，而不会离开预先规定的温度范围。本专利技术的出发点是一种用于运行机动车中的动力电池的方法，其中，动力电池在充电运行状态中通过快速充电装置充电。根据本专利技术，该方法由以下方式改进，即，预先确定需在快速充电装置处充入的能量的量；根据充电功率确定动力电池的预期的升温，该充电功率在考虑到可预先确定的最大充电持续时间的情况下由需充入的能量的量确定；并且这样确定电池充电起始温度，使得在快速充电装置处执行充电过程之后动力电池的电池运行温度不会超过电池运行温度上限。此外，所述方法包括：探测在机动车的行驶运行状态中的电池运行温度，并且如果探测到的电池运行温度高于电池充电起始温度，在行驶运行状态中使电池运行温度下降到电池充电起始温度上。通过使用根据本专利技术的方法，还可在充电基础设施中在在动力电池的调温方面没有附加花费的情况下实现以350千瓦的充电功率进行快速充电过程。此外，对于能快速充电的、电池驱动的机动车，可继续使用当前的车辆空调系统，因此，不需要开发新的空调系统。此外，相对于由现有技术已知的利用外部的冷却介质输入装置的方案，得到显著的成本节省，因为根据本专利技术提出的方法可基于当前已经使用的零部件予以实现，其可相应地进行调整并且不需要附加的硬件。根据本专利技术的有利的改进方案，所述方法包括另一步骤：比较电池充电起始温度与电池运行温度下限，并且当所述比较得出电池充电起始温度低于电池运行温度下限时，将电池充电起始温度限制到电池运行温度下限。由此避免动力电池降温到这样的温度范围，在该温度范围中动力电池不再运行或仅还可受限地运行。优选地，可在此设置成，在需要将电池充电起始温度限制到电池运行温度下限上时，降低预先确定的需充入的能量的量和/或延长可预先规定的充电持续时间。用于快速充电运行的参数的这种调整可尤其在考虑到机动车的用户、尤其是驾驶员的偏好的情况下进行。例如可设置成，代替在一个快速充电装置处的唯一一次中途停滞，设置在两个不同的快速充电装置处的两次在时间上彼此间隔开的中途停滞，其中，在行驶运行中在第一次中途停滞和接着的第二次中途停滞之间的时间间隔可用来使通过快速充电过程提高的电池运行温度再次下降。特别有利地，在使用该方法时设置成，电池运行温度上限如此选择，即，使得动力电池在充电过程结束时不会处于可输出的功率已经降低、尤其明显降低的温度范围中。由此确保，机动车在快速充电过程结束时可直接切换到行驶运行状态中，即，机动车的驾驶员可在“加料过程”之后直接继续行驶。根据有利的改进方案，方法包括另一步骤：确定在行驶运行状态中的过多的/剩余的(überschüssig)冷却功率供应；根据探测到的电池运行温度和电池充电起始温度确定需从动力电池排出的热能的量、以及根据所述的过多的/剩余的冷却功率供应和根据需排出的热能的量确定需要的温度下降持续时间；根据至快速充电装置的剩余的剩余行驶距离确定抵达快速充电装置的推测的抵达时间；并且最迟在由所推测的抵达时间减去需要的温度下降持续时间而求得的时刻开始使电池运行温度下降。由此确保，及时开始动力电池的冷却，以便可在抵达快速充电装置时直接以设置的开始条件实施快速充电过程。根据有利的改进方案，方法包括另一步骤：根据输入到机动车的导航装置中的行驶目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在机动车中运行动力电池(33)的方法(10)，其中，所述动力电池(33)在充电运行状态(31)中通过快速充电装置(39)充电，其特征在于，所述方法包括以下步骤：‑预先确定(15)需在快速充电装置(39)处充入的能量的量，‑根据充电功率确定(16)所述动力电池(33)的预期的升温，该升温在考虑到能预先给定的最大充电持续时间的情况下由需充入的能量的量来确定，‑以如下方式确定(17)电池充电起始温度(Tstart)，即：使得当在快速充电装置(39)处执行充电过程之后所述动力电池(33)的电池运行温度(Tbatt)不超过电池运行温度上限(Thi)，‑在机动车的行驶运行状态(29)中探测(23)电池运行温度(Tbatt)，以及‑如果所探测到的电池运行温度(Tbatt)高于电池充电起始温度(Tstart)(24)，则使电池运行温度(Tbatt)在所述行驶运行状态(29)中下降(25)到电池充电起始温度(Tstart)。

【技术特征摘要】
2017.06.20 DE 102017210303.51.一种用于在机动车中运行动力电池(33)的方法(10)，其中，所述动力电池(33)在充电运行状态(31)中通过快速充电装置(39)充电，其特征在于，所述方法包括以下步骤：-预先确定(15)需在快速充电装置(39)处充入的能量的量，-根据充电功率确定(16)所述动力电池(33)的预期的升温，该升温在考虑到能预先给定的最大充电持续时间的情况下由需充入的能量的量来确定，-以如下方式确定(17)电池充电起始温度(Tstart)，即：使得当在快速充电装置(39)处执行充电过程之后所述动力电池(33)的电池运行温度(Tbatt)不超过电池运行温度上限(Thi)，-在机动车的行驶运行状态(29)中探测(23)电池运行温度(Tbatt)，以及-如果所探测到的电池运行温度(Tbatt)高于电池充电起始温度(Tstart)(24)，则使电池运行温度(Tbatt)在所述行驶运行状态(29)中下降(25)到电池充电起始温度(Tstart)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：-比较(21)电池充电起始温度(Tstart)与电池运行温度下限，并且-如果由所述比较得出：电池充电起始温度(Tstart)低于电池运行温度下限，则将电池充电起始温度(Tstart)限制(22)到电池运行温度下限上。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：-确定在行驶运行状态(29)中的剩余的冷却功率供应，-根据探测到的电池运行温度(Tbatt)和所述电池充电起始温度(Tstart)确定需从动力电池(33)排出的热能的量，并根据所述剩余的冷却功率供应以及根据需排出的热能的量确定所需的温度下降持续时间，-根据到快速充电装置(39)前剩下的剩余行驶距离，确定抵达快速充电装置(39)的推测的抵达时间(t3)，-最迟在由推测的抵达时间减去所需的温度下降持续时间求得的时刻(t2)开始使电池运行温度(Tbatt)下降。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：-根据输入到机动车的导航装置(40)中的行驶目的地确定(14)需充入的能量的量。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：-根据机动车的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·周，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE