[發明專利]用于確定蓄電池模塊的損耗狀態的方法、蓄電池管理系統、電壓等級蓄電池系統和機動車

有效

• 申請號: 201380029538.9
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN104349932A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: S·霍爾;H·芬克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;G01R31/36
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及一種用于確定蓄電池模塊的損耗狀態的方法，該蓄電池模塊具有至少一個蓄電池單元，例如鋰離子蓄電池單元，如其例如在電動或混合動力機動車的牽引用蓄電池中應用，也在具有至少部分或暫時電驅動的驅動裝置的機動車中應用。本發明因此也涉及機動車和蓄電池管理系統。

背景技術

由于改善的存儲能力、更頻繁的可再充電性以及更高的能量密度蓄電池得到越來越廣泛的應用。具有較小的能量存儲能力的蓄電池例如用于小的可攜帶的電子裝置，如移動電話、膝上電腦、攝像機和諸如此類，而具有高的能力的蓄電池作為能源用于混合動力或電動車輛等的電機的驅動或者用作靜止蓄電池。

蓄電池能夠例如通過串聯連接蓄電池模塊而形成，其中部分地也實現蓄電池模塊的并聯連接，并且蓄電池模塊自身能夠由串聯和/或并聯連接的蓄電池單元組成。

對于混合動力或電動車輛的電機的驅動特別是電壓等級蓄電池系統是適合的，該電壓等級蓄電池系統也稱為蓄電池直接轉換器(BDC)。電壓等級蓄電池系統包括至少一個蓄電池模塊組，其具有一個或多個可串聯連接的蓄電池模塊。另外的蓄電池模塊組能夠與之并聯地連接。蓄電池模塊在此具有耦合單元并且借助于耦合單元可個體地電氣連接并且可電氣分離。因此能夠通過相應地連接和分離模塊來應用電壓等級蓄電池系統，以便產生分級可變的電壓曲線。在相應設計中例如能夠產生三個基本上相同的相互相移的等級電壓分布，所述等級電壓分布借助于后置的用于逆變的裝置可用于電動或混合電機的驅動。

為了蓄電池管理，例如為了原則上驅控模塊，為了提高蓄電池的安全性，為了蓄電池模塊和由蓄電池模塊組合的蓄電池系統的效率提高和壽命延長采用蓄電池管理系統。蓄電池管理系統的任務是確定蓄電池模塊的當前狀態。屬于為此應用的信息的是例如蓄電池模塊或包含在蓄電池模塊中的蓄電池單元的阻抗、歐姆內阻，其中阻抗依賴于蓄電池單元的充電狀態、溫度和老化程度。

根據現有技術實現在蓄電池的正常運行之外的所屬的測量。例如在ISO?12405中提出，給待測試的蓄電池在秒范圍中的時間間隔中施加脈沖形的充電和放電電流并且在電流脈沖之前和之后測量蓄電池上的電壓。阻抗那么產生為測量的電壓的差與電流脈沖的強度的比例。

發明內容

按照本發明提供一種根據權利要求1用于確定蓄電池模塊的損耗狀態的方法。所述方法包括根據對電流強度的測量確定歐姆內阻，其中所述蓄電池模塊能夠與至少一個另一蓄電池模塊串聯電氣連接或與所述至少一個另一蓄電池模塊分離。該方法的特征在于，所述方法包括分離所述蓄電池模塊以及在斷開的回路中測量經分離的蓄電池模塊的電流強度。

因此對損耗狀態的確定沒有影響其余蓄電池模塊的其他應用。

因此在一種實施形式中，當在使用所述蓄電池模塊組期間所述蓄電池模塊(100)被分離以產生可變的電壓時，實施所述方法。

所述方法能夠包括電氣阻抗光譜。

電氣阻抗光譜能夠包括給蓄電池模塊施加電壓調制。所述方法隨后能夠包括根據所測量的電流強度來確定由于電壓調制引起的電流強度調制。確定所述蓄電池模塊的歐姆內阻，以能夠使得電壓調制與電流強度調制成比例。那么能夠容易地借助于相位校正確定歐姆內阻。

因此在一個實施形式中，在電氣阻抗光譜的范圍中如下改變電壓調制，以使得在所述電壓調制與所確定的電流強度調制之間的相移為零。所述歐姆內阻那么能夠直接確定為電壓調制與電流強度調制的商。

為了確定損耗狀態能夠特別是實現具有一個調制頻率的電壓調制并且電氣阻抗光譜能夠包括至少另一具有另一調制頻率的電壓調制。

能夠為蓄電池模塊的不同充電狀態實現對電流強度的測量。

借助于對電流強度的測量能夠確定表征所述蓄電池模塊的電化學過程的時間常數。實現與至少一個預定的時間常數比較，以便特別準確地確定所述蓄電池模塊的損耗狀態。

本發明此外還涉及一種用于蓄電池模塊組的蓄電池管理系統，該蓄電池模塊組包括至少兩個可相互串聯連接的和可單獨分離的蓄電池模塊，其中所述蓄電池模塊組適合通過連接和分離所述蓄電池模塊產生可變電壓。蓄電池管理系統再者包括用于測量蓄電池模塊電流強度的裝置以及用于將測量的電流強度傳送到所述蓄電池管理系統的裝置。在此所述蓄電池管理系統設置為將至少兩個蓄電池模塊中之一的蓄電池模塊電流強度用于確定所述至少兩個蓄電池模塊中之一的損耗狀態，所述電流強度在為了產生可變電壓而實施的分離所述至少兩個蓄電池模塊中之一期間被傳送。