[发明专利]电池分级方法和设备

说明书

本发明涉及将电池——尤其是用于机动车的电池——分级的方法和设备。

在车辆电池的使用期间，其逐渐丧失其性能，因此带来也许对车辆——尤其是电牵引车——的运行有害的影响。

以控制这个性能丧失为目的，已经设想了用于计算电池的劣化度的设备和方法。

因此，文件FR2841385考虑到计算多个劣化度，每个劣化度与一个所检测的状态值相关。然后在与状态值相关的劣化度的基础上计算总劣化度。在这个文件中公开的设备和方法的缺点是，每个劣化度总体上涉及电池插座。

机动牵引车的电池通常由多个模块组成，这些模块本身由多个单元组成。

因此，文件US7075194描述了一种允许实时地配置电池同时根据使用将元件彼此不同地连接的系统。元件的并联连接有利于强烈地消耗电流的使用。元件的串联连接有利于要求高电压的使用。

然而元件的老化不是均匀的，因为它依赖于每个元件所特有的热环境、元件的初始特征、在早期老化的制造过程源中的漂移、在车辆中的从例如互连阻抗的观点看可引起功率电路中的不平衡的情况。

每个元件所特有的特征差异性随着时间的流逝而变大，且电池丧失这些性能的全部或部分。电池的性能的丧失对车辆的性能、对其消耗以及因此对温室效应气体排放有直接影响。

在目前技术水平上，设想分析整个电池并根据其总特征判断其状态，而不考虑组成其的元件的特征差异性。通过遵照这样的方法，我们因此就更换电池，尽管只更换某些元件就足够了。

然而，放弃对电池的总特征的了解以局部集中在元件的单独状态上并不是可预见的，因为总特征直接影响电池的外部，尤其是车辆的运行。

为了补救目前技术水平的缺点，本发明的目的是通过组装被分成组的蓄电元件来实现的电池的分级方法，其包括下列步骤：

-估计老化度，每个老化度与不同的组相关；以及

-根据所估计的老化度的统计分布参数来给电池分配表示在使用中的电池的潜在性能的分级水平。

特别地，通过波导阻抗测量方法或内阻估计方法根据穿过元件组的电流的测量和电压的测量来估计至少一组的老化度。

有利地，该方法包括由第二组替换至少第一组以便维持电池的分级水平的步骤。

特别地，第一组通过在电池中与第二组对调而被替换，在对调之前，第二组受到比第一组更弱的使用约束。

更特别地，使用约束包括温度。

可选地，第一组由来自另一电池的具有更弱的老化度的第二组替换。

仍然可选地，第一组由具有零老化度的第二组替换。

在不同的可能的实施模式中，一组包括电池的全体元件，不管是电池的多个元件还是唯一的一个元件。

优选地，统计分布参数包括老化度的平均值和/或所估计的老化度的最高值。

本发明的目的也是分级通过组装被分成组的蓄电元件来实现的电池的设备，其包括设置成执行下列操作的部件：

-估计老化度，每个老化度与不同的组相关；

-根据所估计的老化度的统计分布参数来给电池分配表示在使用中的电池的潜在性能的分级水平。

特别地，该部件被设置成通过波导阻抗测量方法或内阻估计方法根据穿过元件组的电流的测量和电压的测量来估计至少一组的老化度。

有利地，该设备包括维持蓄电元件来实现电池并允许由第二组替换至少第一组以便维持电池的分级水平的滑槽。

更特别地，该部件包括分级水平和所估计的老化度的通信装置。

在该设备中，一组可包括电池的全体元件，不管是电池的多个元件还是唯一的一个元件。

优选地，统计分布参数包括老化度的平均值和/或所估计的老化度的最高值。

在参考所附示意图接下来进行的解释性描述中，本发明将被更好地理解，且本发明的其它目的、特征、细节和优点将看起来更清楚，作为例子唯一地给出的附图示出本发明的实施方式，且其中：

-图1是根据本发明的设备的示意图；

-图2示出根据本发明的方法的步骤；

-图3是统计分布与特征值的关系曲线；

-图4示出根据图3的曲线的偏移的可能分级的例子。

参考图1，电池通过组装两个输出端子15和16之间的蓄电元件1、2、3、4、5来实现。每个蓄电元件1、2、3、4、5提供在两个接触片20和21之间的电压和内部阻抗。蓄电元件1、2、3、4、5被分成组，在组中间它们可彼此并联或串联连接，且这些组又可彼此分别串联或并联连接。