一种用于监控蓄电池的充电过程的方法技术

本发明专利技术描述了一种用于监控蓄电池(20)的充电过程的方法，其中，以固定的时间间隔测量多个蓄电池单元(21)的单元电压(S11)，并且如果所测量的蓄电池单元(21)的所述单元电压超过了预先确定的单元电压阈值(S14)，那么防止由于附加的电负载的接通过程而使所述蓄电池(20)的负荷增加(S16)。此外，提供了一种机动车，其被构造用于在所述蓄电池充电过程期间实施依据本发明专利技术的方法。此外，还描述了一种蓄电池系统，其中，控制器(25)被构造用于在蓄电池(20)充电过程期间根据所测量的蓄电池参数来确定估计值，所述估计值相应于所述充电过程不间断地进行时在所述蓄电池(20)中的最大温度。

【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监控蓄电池充电过程的方法，一种蓄电池系统以及一种机动车，其被构造用于实施所述方法。
技术介绍
在混合动力和电动车辆中使用锂离子技术或者镍氢技术的蓄电池，所述蓄电池具有大量串联连接的电化学蓄电池单元。蓄电池管理系统用于监控蓄电池，并且除了安全监控之外还应该给予尽可能长的使用寿命。为此，测量每个单个的蓄电池单元的电压以及蓄电池电流和蓄电池温度并且实施状态估计(例如蓄电池的充电状态或者老化状态的状态估计)。为了将使用寿命最大化，随时识别蓄电池的当前给出的最大容量(LeistungsfMhigkeit)是有益的，即可输出或者可容纳的最大电功率。如果超过了该容量，则可能大大地加速蓄电池的老化。 即使在蓄电池的充电过程期间，蓄电池管理系统仍然始终监控蓄电池的重要参数，以避免各个蓄电池单元或者整个蓄电池的损坏。图I示出锂离子蓄电池在由现有技术公知的充电过程期间的充电电流I和蓄电池单元的单元电压U的典型的时间上的曲线。在第一阶段P1，即所谓的CC阶段(恒流=CC)中，以恒定的电流给蓄电池充电，使得蓄电池单元的单元电压增加。从达到预先确定的临界电压起，该蓄电池进入第二阶段P2，即所谓的CV阶段(恒压=CV)，在恒定电压下继续给该蓄电池充电，该恒定电压的值相应于例如4.IV的单元电压并且处于临界的最大单元电压(断开临界值Umax)之下。充电电流在该阶段P2中近似指数地下降。只要要么达到预先确定的充电时间或者低于预先确定的充电电流的值，就结束该充电过程。所叙述的充电策略依据其特征性阶段被称为CC-CV充电。在充电过程期间，蓄电池的蓄电池管理系统始终监控在蓄电池中隔开的蓄电池模块的温度以及所有的单元电压。针对低于或者超过预先确定的最大的单元温度或者最小或最大的单元电压(例如图I中的Umax)的安全阈值的情况，蓄电池管理系统自动打开蓄电池的高压继电器并且由此断开所述蓄电池(例如以无电流的方式)。这样的安全功能是需要的，以便保护蓄电池免于不可逆的损坏，其在极端情况下也可能导致蓄电池组的不稳定。在运行中还应该尽量避免蓄电池温度升高的情况(高于预先确定的工作温度)，因为这会加速蓄电池组的老化。出于上述原因，蓄电池管理系统即使在充电过程期间仍然不断地将单元电压和模块温度的值告知用于给蓄电池充电的充电器的控制器。在充电过程期间，蓄电池由于损耗功率而发热。为了避免蓄电池在充电过程期间离开允许的温度范围，由包括蓄电池的电动车辆的主控制器来接通空调压缩机，只要蓄电池温度超过了预先确定的临界值。图2a示出了在包括蓄电池、空调压缩机和充电器的总系统中或之上的、在蓄电池充电过程期间的电流Ie和电压Ue的时间上的曲线。图2b示出了在蓄电池中或之上的充电电流Ib和充电电压Ub的同期的曲线。在两个时间点h和t2上分别实现空调压缩机的接通过程。该空调压缩机要求短时间内提高电流Ie，其不能单单由充电器来提供，而是也必须由蓄电池来供应。这导致充电电流Ib在两个时间点上都短时间地“突破(einbricht) ”。充电器的控制器测量该充电电流“突破”并且通过提高充电电压Ub来平衡功率损耗。因为空调压缩机已在接通过程之后立即就需要小得多得多的电流，所以在接通过程之后立即用过高的充电电压Ub给蓄电池充电(参见图2b中紧跟着时间点h和t2的Ub的突然升高)。对于蓄电池的充电过程处于具有相对低的单元电压阶段(例如时间点h)的情况，这是毫无问题的。相反，对于蓄电池的充电过程处于具有较高的单元电压阶段(例如时间点t2)的情况，可能由于打破了最大单位电压界限而出现该蓄电池不受控制地断开。
技术实现思路
根据本专利技术提供一种用于监控优选是锂离子蓄电池的蓄电池的充电过程的方法。所述蓄电池、向所述蓄电池提供充电电流的充电模块以及至少一个附加的电负载是电气电路的组件。所述蓄电池包括多个串联连接的蓄电池单元。所述方法包括如下步骤以固定的时间间隔测量多个蓄电池单元的单元电压，并且，如果所测量的蓄电池单元的所述单元电压超过了预先确定的单元电压阈值，那么防止由于所述附加的电负载的接通过程而使所 述蓄电池的负荷增加。通过这些方法步骤来防止由于通过接通所述附加的电负载而打破了最大单位电压界限进而导致所述蓄电池不受控制地断开。所述蓄电池和所述附加的电负载能够是机动车的组成部分，并且所述机动车的主控制器能够操控所述附加的电负载。此外，所述附加的电负载能够是用于冷却所述蓄电池的电冷却单元，尤其是空调压缩机。根据本专利技术的优选实施方式而设置的是，除了多个蓄电池单元的所述单元电压夕卜，还以固定的时间间隔测量蓄电池充电电流以及所述蓄电池的至少一个温度，根据所述单元电压、所述蓄电池充电电流和所述温度确定估计值，所述估计值相应于所述充电过程不间断地进行的情况下所估计的在所述蓄电池中的最大温度；并且，如果所述估计值超过了预先确定的温度阈值，但是所测得的蓄电池单元的所述单元电压却没有超过所述预先确定的单元电压阈值，那么接通所述电冷却单元。由此实现了，在时间上在蓄电池充电过程的较早阶段就接通所述冷却单元，在该阶段所述单元电压还符合发展趋势地远远处于所述单元电压阈值之下，即处于如下阶段，其中冷却单元的接通还不会由于打破了最大的单位电压界限而导致所述蓄电池不受控制地断开的危险。在确定所述估计值时能够考虑所述单元电压的滞后现象。由蓄电池管理单元来确定所述估计值，并且将其发送给机动车的主控制器。此外，所述估计值由所述蓄电池管理单元经由CAN(控制器局域网络)总线传送给机动车的主控制器。本专利技术的另一方面涉及一种具有优选是锂离子蓄电池的蓄电池和与所述蓄电池相连的蓄电池管理单元的蓄电池系统，其中，所述蓄电池包括多个串联的蓄电池单元。所述蓄电池管理单元具有多个电压测量单元，其被构造用于分别测量蓄电池单元的单元电压，所述蓄电池管理单元具有至少一个温度测量单元，其被构造用于测量蓄电池的温度，所述蓄电池管理单元具有至少一个电流测量单元，其被构造用于测量蓄电池的充电电流，以及所述蓄电池管理单元具有与所述电压测量单元、所述温度测量单元和所述电流测量单元相连的控制器。所述控制器被构造用于在蓄电池充电过程期间根据所述蓄电池充电电流、所述单元电压和所述温度确定估计值，所述估计值相应于所述充电过程不间断地进行的情况下所述蓄电池中的最大温度。由此实现了，在包括蓄电池系统的总系统中根据所述估计值在蓄电池的充电过程的较早阶段就能够接通用于冷却蓄电池的冷却单元，在该阶段所述单元电压还符合发展趋势地远远处于所述单元电压阈值之下，即处于如下阶段，其中冷却单元的接通还不会由于打破了最大的单位电压界限而导致所述蓄电池不受控制地断开的危险。多个温度测量单元能够安置在所述 蓄电池中，它们被构造用于测量所述蓄电池不同区域中的温度。在确定所述估计值时能够考虑所述单元电压的滞后现象。此外，所述估计值能够经由所述蓄电池管理单元的接口，尤其是CAN接口，输出。本专利技术的另一方面涉及一种具有蓄电池系统的机动车，所述蓄电池系统包括优选是锂离子蓄电池的蓄电池和与所述蓄电池相连的蓄电池管理单元；此外，所述机动车具有主控制器和至少一个附加的电负载，其中，所述蓄电池系统与机动车的驱动系统相连，并且所述主控制器操控所述附加的电负载。所述机动车被构造用于在所述蓄电池充电期间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·克卢特，F·莫塞斯，B·克里格，S·洛伊特纳，M·朗，
申请(专利权)人：SB锂摩托有限公司，SB锂摩托德国有限公司，
类型：
国别省市：