[發(fā)明專利]在使用電阻式電池單元平衡時(shí)牽引電池的電池單元的內(nèi)阻的求取

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080017136.3
• 申請日: 2010-02-25
• 公開（公告）號: CN102395896A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·芬克
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;H02J7/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 曾立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和6的前序部分所述的用于求取電池、尤其是牽引電池的電池單元的內(nèi)阻的方法和裝置。

背景技術(shù)

已表明，未來無論是在例如風(fēng)力設(shè)備的靜態(tài)應(yīng)用中還是在例如混合動力車輛和電動車輛的車輛中，越來越多地使用新的電池系統(tǒng)。在本說明書中，概念“電池”和“電池系統(tǒng)”適應(yīng)通常的語言使用習(xí)慣用于蓄電池或蓄電池系統(tǒng)。

在圖4中示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電池系統(tǒng)的原理性功能結(jié)構(gòu)。為了借助電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所要求的功率和能量數(shù)據(jù)，在電池單元1中各個(gè)電池單元1a串聯(lián)并且部分地附加地并聯(lián)。對于電池單元的串聯(lián)，在圖5中示出了用于混合動力車輛或電動車輛的所謂牽引電池的原理電路圖。在電池單元1a與電池系統(tǒng)的電極之間具有所謂的安全與熔斷單元16，所述安全與熔斷單元16例如負(fù)責(zé)電池1與外部系統(tǒng)的接通和斷開以及保護(hù)電池系統(tǒng)免受不允許的大電流和電壓以及提供安全功能——例如在打開電池殼體時(shí)將電池單元1a與電池系統(tǒng)電極單極地分離。另一功能單元形成電池管理裝置17，所述電池管理裝置17除電池狀態(tài)識別裝置17a外還實(shí)施與其他系統(tǒng)的通信以及電池1的熱管理。

在圖4中示出的功能單元電池狀態(tài)識別裝置17a具有如下任務(wù)：確定電池1的當(dāng)前狀態(tài)以及預(yù)告電池1的未來性能，例如使用壽命預(yù)告和/或有效距離預(yù)告。未來性能的預(yù)告(Vorhersage)也稱為預(yù)測在圖6中示出了基于模型的電池狀態(tài)識別的原理性結(jié)構(gòu)。所示出的基于模型的電池狀態(tài)識別和預(yù)測基于借助于觀察器17b和電池模型17c通過已知的方式對電參量——電池電流和電池電壓以及電池1的溫度進(jìn)行的分析?？梢葬槍﹄姵?的各個(gè)電池單元1a進(jìn)行電池狀態(tài)識別，其中，這基于相應(yīng)的電池單元電壓、電池單元電流和電池單元溫度進(jìn)行。此外，也可以針對整個(gè)電池1進(jìn)行電池狀態(tài)識別。這根據(jù)對準(zhǔn)確性的要求通過分析電池1的各個(gè)電池單元1的狀態(tài)和整個(gè)電池1的基于此的聚集或者直接通過分析總體電池電壓、電池電流和電池溫度進(jìn)行。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的所有方法的相同之處在于，在電池1的正常運(yùn)行中出現(xiàn)的電流變化、電壓變化和溫度變化用于電池狀態(tài)的求取以及未來性能的預(yù)測。

在圖7中示出了用于電池單元1a的所謂的電阻平衡的裝置的功能原理。電池單元平衡的任務(wù)在于，在多個(gè)單個(gè)電池單元1a串聯(lián)時(shí)使所有電池單元1a具有相同的充電狀態(tài)或相同的電池單元電壓。由于電池單元1a的原則上存在的不對稱性，例如略微不同的電容、略微不同的自放電，在電池運(yùn)行中在沒有附加措施的情況下不存在電池單元平衡。在電阻式電池單元平衡中，電池單元1a可以通過接入與電池單元并聯(lián)的歐姆電阻2進(jìn)行放電。在圖6中，通過與電池單元1a并聯(lián)的、具有序號n的晶體管10(T_{Bal_n})來接入具有值R_{Bal_n}的電阻2。通過與具有最小充電狀態(tài)或最小電壓的、具有序號n的電池單元1a相比具有更高充電狀態(tài)或更高電壓的電池單元1a的放電，可以實(shí)現(xiàn)電池1的所有電池單元1a上的充電狀態(tài)或電壓的對稱。施加在電池單元1a上的電壓通過由兩個(gè)電阻11、12和電容器13構(gòu)成的濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器14輸送給控制與分析處理單元15，以分析處理，所述控制與分析處理單元15對于每個(gè)電池單元1a均存在并且與上級的中央控制單元、例如電池狀態(tài)識別裝置17a進(jìn)行通信。在由多個(gè)單個(gè)電池單元1a的串聯(lián)構(gòu)成的鋰離子電池中，使用現(xiàn)有技術(shù)的電阻式電池單元平衡。此外，還存在用于電池單元平衡的其他方法，這些方法可以視原理而定地?zé)o損耗地工作，例如所謂的電感式電池單元平衡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種用于求取電池系統(tǒng)的單個(gè)電池單元的內(nèi)阻的新的方案，借助所述方案能夠比如今的現(xiàn)有技術(shù)更穩(wěn)健地、更準(zhǔn)確地且與電池的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)地實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)識別和預(yù)測。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1的特征的方法和具有權(quán)利要求6的特征的裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：其可以在具有電阻式電池單元平衡的電池系統(tǒng)中在無需附加電子電路開銷或者僅需很少的附加電子電路開銷的情況下用于電池單元的內(nèi)阻的確定。與如今的現(xiàn)有技術(shù)相比，所述方法和所述裝置還具有如下優(yōu)點(diǎn)：為了確定內(nèi)阻可以一再導(dǎo)致相同的運(yùn)行過程并且由此實(shí)現(xiàn)特別穩(wěn)健和準(zhǔn)確的確定。此外，所述新方法和所述新裝置還具有如下優(yōu)點(diǎn)：其還可以在電池在其電極上不輸出功率或不接收功率的運(yùn)行階段中(例如在車輛停止時(shí))使用。這在目前已知的方法中是不可能的。

從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明優(yōu)選的擴(kuò)展構(gòu)型。

特別優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置包括：如此選擇第一時(shí)刻，使得第一電流等于0，并且第二時(shí)刻是電池單元的隨后的放電階段或充電階段期間的任意時(shí)刻。