对电驱动的运输工具的电蓄能器执行快速充电过程的方法技术

本发明专利技术涉及用于对电驱动的运输工具的电蓄能器（40）执行快速充电过程的方法、装置、蓄能器、和充电设备，其中蓄能器（40）包括：外壳（41），能同时充电的模块串的第一组合（42），与模块串的第一组合（42）不相交的、能同时充电的模块串的第二组合（44），用于接收电能的第一外端子（46），其中模块串的第一组合（42）和模块串的第二组合（44）处于结构单元中，并且其中所述方法包括：与预先定义的充电策略一致地对模块串的第一组合（42）和模块串的第二组合（44）顺序交替地和/或部分交替地充电。

【技术实现步骤摘要】
对电驱动的运输工具的电蓄能器执行快速充电过程的方法
本专利技术涉及一种用于对电驱动的运输工具的电蓄能器执行快速充电过程的方法。本专利技术尤其涉及用于平均温度电池组（Mitteltemperaturbatterie）的快速充电过程。
技术介绍
在电驱动的运输工具中，例如电动和混合动力车辆中，以及在固定应用中使用基于锂制造的、可充电的牵引用电池组，以便给电驱动设备供应电能。相应的电池组可以例如由多个串联接通的电池组模块构造，其中每个电池组模块可以具有多个串联或并联接通的电池组电池。目前在运输工具中使用的电池组系统必须也在低温情况下随时可以使用。这不仅与充电过程相关联地适用，也适用于放电过程。锂电池组的新技术由固态电解质组成，因为它们通常具有更高的能量密度。其化学组成部分是高活性的，并且仅在确定温度范围内运行，例如高于50℃且低于90℃的温度范围内运行。在所述温度范围之外，它们由于高的内部电阻而在其功率行为方面受到限制，或者出于安全原因而不允许运行。智能充电策略尤其是对于这种电池组是有必要的，以便可以在狭窄的预先定义的温度范围内尽可能快地对其充电。自身的温度处于预先定义的温度范围内的平均温度电池组或可投入运行的平均温度电池组的充电过程尤其是在快速充电时可能导致电池组电池的温度超出。以相应的冷却来应对这个问题，因为正是利用高电流的充电过程引起附加的电池加热，由此电池组的温度继续升高。US953203B2描述一种二次电池组系统，所述二次电池组系统由多个二次电池组组成，所述二次电池组与预先定义的顺序一致地借助控制电路交替地和反复地被充电，其中分别只有一个二次电池组处于充电状态，而其他的二次电池组在此时间段中不被充电。在预先定义的充电时间之后，控制电路基于用于充电过程的预先定义的顺序来选择相应的下一个二次电池组。循环重复该顺序，直至二次电池组系统已达到其目标充电状态。DE102010043912A1描述一种用于确定电池组的电池的充电状态的方法，具有用于确定电池组的电池的充电状态的模块的电池组以及具有相应电池组的机动车，它们尤其是可用于在具有多个电化学电池的电池组的情况下，例如在机动车的牵引用电池组的情况下，加速地实施电池补偿。
技术实现思路
本专利技术的主题是可投入运行的平均温度电池组的充电策略，所述平均温度电池组可以在快速充电方法中充电，而不会遇到其运行温度范围的温度极限，并且其中几乎完全地一并考虑到松弛（Relaxation）。根据本专利技术的第一方面，建议一种用于对电驱动的运输工具的电蓄能器执行快速充电过程的方法。就此而论，快速充电过程表示尤其是，完整的充电过程，其包括：连接充电设备到蓄能器上，对蓄能器充电和在快速充电过程结束后将充电设备从蓄能器分开。蓄能器尤其可以是平均温度电池组，所述平均温度电池组的运行温度范围例如在50℃至90℃之间，尤其是70℃和90℃之间，所述蓄能器包括：能同时充电的模块串（Modulstrang）的第一组合和与模块串的第一组合不相交的（disjunkt）、能同时充电的模块串的第二组合，其中模块串的第一组合和模块串的第二组合处于结构单元中（einebaulicheEinheit）。模块串可以分别由多个串联接线的电池组模块组成并且具有相应的接触可能性，以便使在相应模块串中串联接线的模块在其整体上能够充电或放电。为此目的，模块串本身可以分别由自己的外壳包围，其中相应的接触装置可以设置在相应外壳的外侧上。通过所述接触装置，可以以适合的方式来接线蓄能器的各个模块串。在热能从蓄能器向蓄能器的周围环境的最佳排出的观点情况下，优选地应考虑：将模块合适地接线成相应的模块串。即，通过确定模块串的第一组合和模块串的第二组合可以确保，可以尽可能均匀和尽可能快地从蓄能器外壳向周围环境排出通过充电过程而在相应的模块串内产生的热量。为了实现这点，在蓄能器外壳中的模块串例如可以相互平行地（parallelzueinander）布置，使得优选地模块串的至少分别一个第一面和至少分别一个第二面面向蓄能器外壳的第一面和蓄能器外壳的第二面并且从而可以以适合的方式热耦合。如以上所述，根据本专利技术的方法规定将蓄能器的多个模块串划分为模块串的第一组合和与模块串的第一组合不相交的、模块串的第二组合，其中这种划分也可以被理解为多个模块串的掩模（Maskierung），由此模块串的第一组合相当于第一掩模并且模块串的第二组合相当于第二掩模。就此而论，不仅所述方法而且所述蓄能器的构造也不限于模块串的两个组合的数量。相反，只要是模块串的组合的数量和将模块串划分成模块串的相应组合的方式和方法实现或者支持本专利技术的方法，原则上就能够设想任意数量的不相交的、模块串的组合。在考虑到用于实现到外壳上的充分热耦合的适合措施的情况下，多个模块串可以在蓄能器外壳内优选地相互平行地布置。更优选地，模块串的第一组合和模块串的第二组合的选择可以被如此构型，使得模块串的相应组合被交错嵌套地（ineinanderverschachtelt）布置。也即换句话说，模块串的第一组合可以包括所有那些在考虑平行布置的情况下与所述布置的奇数序数（Ordnungszahl）对应的模块串，而模块串的第二组合可以包括所有那些与所述布置的偶数序数对应的模块串。以这种方式嵌套或者咬合（verzahnen）的模块串的物理或电气分配可以例如借助模块串的相应选择的固定布线来进行。根据本专利技术的方法在方法步骤中规定，与预先定义的充电策略一致地，对所述模块串的第一组合和所述模块串的第二组合执行顺序交替（sequenziellalternierend）和/或部分交替（teilalternierend）的充电。预先定义的充电策略可以例如借助包括分析单元的根据本专利技术的装置实现，所述装置被设立用于，在充电过程期间根据所述充电策略将模块串的第一和第二组合与作为能源的充电设备连接。模块串的相应组合与充电设备的连接可以通过如下电气开关单元来进行，所述电气开关单元可以由分析单元操并且例如可以包括用于建立相应连接的接触器和/或继电器。所述装置可以是蓄能器本身的组成部分并且可以布置在蓄能器外壳的内部或外部。分析单元可以例如构型为专用集成电路（ASIC）、现场可编程逻辑门电路（FPGA）、处理器、数字信号处理器、微控制器、模拟电路等并且在信息技术上可以连接到存储器单元上。对于分析单元例如是微控制器其他用于执行计算机程序的技术设备的情况，充电策略可以例如以构型为计算机程序的算法的形式来实现，所述计算机程序可以通过分析单元执行。可替代地，用于执行充电策略的算法也可以是现有电池组管理系统的组成部分并由其执行。对模块串的第一和第二组合进行顺序交替和/或部分交替的充电的过程应以如下方式理解，“顺序地（sequenziell）”代表：模块串的相应组合的充电阶段和充电中断阶段持续相继变换直至整个快速充电过程的完成。充电阶段和充电中断阶段的相应持续时间可以例如以预先定义的值的形式被存储（ablegen）在连接到分析单元上的存储器单元中并且在实施充电策略的过程中通过在分析单元上执行的计算机程序被读出和被处理。充电阶段的持续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对电驱动的运输工具的电蓄能器（40）执行快速充电过程的方法，/n·其中所述蓄能器（40）包括：/n○外壳（41），/n○能同时充电的模块串（30）的第一组合（42），/n○与所述模块串（30）的所述第一组合（42）不相交的、所述能同时充电的模块串（30）的第二组合（44），和/n○用于接收电能的第一外端子（46），/n·其中所述模块串（30）的所述第一组合（42）和所述模块串（30）的所述第二组合（44）处于结构单元中，并且/n·其中所述方法包括：与预先定义的充电策略一致地对所述模块串（30）的所述第一组合（42）和所述模块串（30）的所述第二组合（44）顺序交替地和/或部分交替地充电（400）。/n

【技术特征摘要】
20180615 DE 102018209684.81.一种用于对电驱动的运输工具的电蓄能器（40）执行快速充电过程的方法，
·其中所述蓄能器（40）包括：
○外壳（41），
○能同时充电的模块串（30）的第一组合（42），
○与所述模块串（30）的所述第一组合（42）不相交的、所述能同时充电的模块串（30）的第二组合（44），和
○用于接收电能的第一外端子（46），
·其中所述模块串（30）的所述第一组合（42）和所述模块串（30）的所述第二组合（44）处于结构单元中，并且
·其中所述方法包括：与预先定义的充电策略一致地对所述模块串（30）的所述第一组合（42）和所述模块串（30）的所述第二组合（44）顺序交替地和/或部分交替地充电（400）。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述模块串（30）平行地布置和/或所述模块串（30）的所述第一组合（42）和所述模块串（30）的所述第二组合（44）交错嵌套地布置。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：
·借助于传感机构（50）确定（100）所述模块串（30）的所述第一组合（42）的第一状态信息，
·借助于所述传感机构（50）确定（200）所述模块串（30）的所述第二组合（44）的第二状态信息，并且根据所述第一状态信息和所述第二状态信息
•适配（300）所述充电策略。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于所述模块串（30）的所述第一组合（42）和所述模块串（30）的所述第二组合（44）的充电电流是恒定的，或者根据所述预先定义的充电策略被适配。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对于所述模块串（30）的所述第一组合（42）和所述模块串（30）的所述第二组合（44），所述模块串（30）借助于固定布线来被确定或者可变地借助于可控电气开关矩阵来被确定。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中根据松弛阶段和/或根据模块串（30）的相应组合（42,44）的当前温度来选择用于所述模块串（30）的所述第一组合（42）的和用于所述模块串（30）的所述第二组合（44）的所述充电阶段（82）的持续时间和/或所述充电中断阶段（84）的持续时间。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：D克劳克，C沃尔，T施奈特，
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