[发明专利]用于确定蓄电池模块的损耗状态的方法、蓄电池管理系统、电压等级蓄电池系统和机动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定蓄电池模块的损耗状态的方法，该蓄电池模块具有至少一个蓄电池单元，例如锂离子蓄电池单元，如其例如在电动或混合动力机动车的牵引用蓄电池中应用，也在具有至少部分或暂时电驱动的驱动装置的机动车中应用。本发明因此也涉及机动车和蓄电池管理系统。

背景技术

由于改善的存储能力、更频繁的可再充电性以及更高的能量密度蓄电池得到越来越广泛的应用。具有较小的能量存储能力的蓄电池例如用于小的可携带的电子装置，如移动电话、膝上电脑、摄像机和诸如此类，而具有高的能力的蓄电池作为能源用于混合动力或电动车辆等的电机的驱动或者用作静止蓄电池。

蓄电池能够例如通过串联连接蓄电池模块而形成，其中部分地也实现蓄电池模块的并联连接，并且蓄电池模块自身能够由串联和/或并联连接的蓄电池单元组成。

对于混合动力或电动车辆的电机的驱动特别是电压等级蓄电池系统是适合的，该电压等级蓄电池系统也称为蓄电池直接转换器(BDC)。电压等级蓄电池系统包括至少一个蓄电池模块组，其具有一个或多个可串联连接的蓄电池模块。另外的蓄电池模块组能够与之并联地连接。蓄电池模块在此具有耦合单元并且借助于耦合单元可个体地电气连接并且可电气分离。因此能够通过相应地连接和分离模块来应用电压等级蓄电池系统，以便产生分级可变的电压曲线。在相应设计中例如能够产生三个基本上相同的相互相移的等级电压分布，所述等级电压分布借助于后置的用于逆变的装置可用于电动或混合电机的驱动。

为了蓄电池管理，例如为了原则上驱控模块，为了提高蓄电池的安全性，为了蓄电池模块和由蓄电池模块组合的蓄电池系统的效率提高和寿命延长采用蓄电池管理系统。蓄电池管理系统的任务是确定蓄电池模块的当前状态。属于为此应用的信息的是例如蓄电池模块或包含在蓄电池模块中的蓄电池单元的阻抗、欧姆内阻，其中阻抗依赖于蓄电池单元的充电状态、温度和老化程度。

根据现有技术实现在蓄电池的正常运行之外的所属的测量。例如在ISO 12405中提出，给待测试的蓄电池在秒范围中的时间间隔中施加脉冲形的充电和放电电流并且在电流脉冲之前和之后测量蓄电池上的电压。阻抗那么产生为测量的电压的差与电流脉冲的强度的比例。

发明内容

按照本发明提供一种根据权利要求1用于确定蓄电池模块的损耗状态的方法。所述方法包括根据对电流强度的测量确定欧姆内阻，其中所述蓄电池模块能够与至少一个另一蓄电池模块串联电气连接或与所述至少一个另一蓄电池模块分离。该方法的特征在于，所述方法包括分离所述蓄电池模块以及在断开的回路中测量经分离的蓄电池模块的电流强度。

因此对损耗状态的确定没有影响其余蓄电池模块的其他应用。

因此在一种实施形式中，当在使用所述蓄电池模块组期间所述蓄电池模块(100)被分离以产生可变的电压时，实施所述方法。

所述方法能够包括电气阻抗光谱。

电气阻抗光谱能够包括给蓄电池模块施加电压调制。所述方法随后能够包括根据所测量的电流强度来确定由于电压调制引起的电流强度调制。确定所述蓄电池模块的欧姆内阻，以能够使得电压调制与电流强度调制成比例。那么能够容易地借助于相位校正确定欧姆内阻。

因此在一个实施形式中，在电气阻抗光谱的范围中如下改变电压调制，以使得在所述电压调制与所确定的电流强度调制之间的相移为零。所述欧姆内阻那么能够直接确定为电压调制与电流强度调制的商。

为了确定损耗状态能够特别是实现具有一个调制频率的电压调制并且电气阻抗光谱能够包括至少另一具有另一调制频率的电压调制。

能够为蓄电池模块的不同充电状态实现对电流强度的测量。

借助于对电流强度的测量能够确定表征所述蓄电池模块的电化学过程的时间常数。实现与至少一个预定的时间常数比较，以便特别准确地确定所述蓄电池模块的损耗状态。

本发明此外还涉及一种用于蓄电池模块组的蓄电池管理系统，该蓄电池模块组包括至少两个可相互串联连接的和可单独分离的蓄电池模块，其中所述蓄电池模块组适合通过连接和分离所述蓄电池模块产生可变电压。蓄电池管理系统再者包括用于测量蓄电池模块电流强度的装置以及用于将测量的电流强度传送到所述蓄电池管理系统的装置。在此所述蓄电池管理系统设置为将至少两个蓄电池模块中之一的蓄电池模块电流强度用于确定所述至少两个蓄电池模块中之一的损耗状态，所述电流强度在为了产生可变电压而实施的分离所述至少两个蓄电池模块中之一期间被传送。