用于平衡能量存儲系統(tǒng)的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于平衡車輛中的能量存儲系統(tǒng)的方法，該能量存儲系統(tǒng)包括多個相互連接的電池單體，該車輛包括被布置成用于推進所述車輛的電機，所述方法包括:監(jiān)視對所述單體進行平衡的需求;基于與所述電池單體有關的運行條件開始對所述平衡的請求;對所述能量存儲系統(tǒng)放電，直到所述能量存儲系統(tǒng)的荷電狀態(tài)已達到預定水平；以及，平衡所述電池單體的電壓。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于平衡車輛中的能量存儲系統(tǒng)的裝置，該能量存儲系統(tǒng)包括多個相互連接的電池單體，該車輛包括被布置成用于推進所述車輛的電機，所述裝置包括電池管理單元，該電池管理單元被構造為:監(jiān)視對所述單體進行平衡的需求;基于與所述電池單體有關的運行條件開始對所述平衡的請求;對所述能量存儲系統(tǒng)放電，直到所述能量存儲系統(tǒng)的荷電狀態(tài)已達到預定水平；以及，平衡所述電池單體的電壓。
【背景技術】
[0003]在車輛領域中，在與通過替代性的動力源(S卩，用作常規(guī)內(nèi)燃機的替代物的動力源)推進車輛有關的研究和開發(fā)方面存在著穩(wěn)步增長。內(nèi)燃機(例如汽油機或柴油機的形式)提供了高效率且具有相對低的燃料消耗。然而，環(huán)境問題已導致了對更環(huán)保的車輛動力源的研究的增長。特別是，對電動車輛的研究已表現(xiàn)為一種有前景的替代方案。
[0004]如今，存在著各種類型的包括電機的車輛推進系統(tǒng)。例如，能夠僅借助于電機、或借助于包括電機和內(nèi)燃機兩者的裝置來操作車輛。后一種方案通常被稱為混合動力車輛(HEV)，且例如能夠以如下方式使用:其中，內(nèi)燃機用于在城市區(qū)域之外行駛時操作車輛，而電機能夠在城市區(qū)域中或在需要限制有害污染物(例如一氧化碳和氮氧化物)排放的環(huán)境中使用。
[0005]電動車輛中涉及的技術與電能存儲系統(tǒng)(例如為車輛的電池相關技術的形式)的研究密切相關。如今的用于車輛的電能存儲系統(tǒng)可包括一組可充電的電池單體，它們與控制電路一起形成一個單元，該單元被布置在車輛中并構造成用于操作電機。混合動力車輛也通常布置成在制動期間通過被稱為“再生制動”的過程來對能量存儲系統(tǒng)充電。
[0006]借助于內(nèi)燃機以及被供給有來自可充電電能存儲系統(tǒng)的電力的電機而運行的車輛有時被稱為插電式混合動力車輛(PHEV)。插電式混合動力車輛使用如下的能量存儲系統(tǒng)，該能量存儲系統(tǒng)具有可充電電池或另外的能夠通過連接到外部電源而恢復到一定狀態(tài)(包括滿電荷)的合適的能量源。
[0007]取決于所涉及的車輛及再充電過程的電力需求，該外部電源可以是可經(jīng)由傳統(tǒng)電源線接入的常規(guī)電網(wǎng)電力系統(tǒng)的形式，或可以是其它裝置的形式。與較小的轎車和類似車輛相比，當車輛為大客車或重型運輸車輛的形式時，通常需要更大功率的充電裝置和過程。
[0008]電動車輛和混合動力車輛中的電能存儲系統(tǒng)通常包括由多個串聯(lián)連接的電化學電池單體(通常為數(shù)百個鋰電池單體)組成的電池組。在車輛運行期間，該電池組在其將能量供給到車輛電機的同時逐漸放電。然而，沒有兩個電池單體是相同的，例如在電池單體的容量、荷電狀態(tài)和自放電率方面總是存在細微的差異。最弱的電池單體的容量和壽命限制了該電池組的整體容量和壽命。為了能夠從該電池組獲得更多能量和更長壽命，在這些電池單體之間定期地重新分配電壓，以使它們達到共同的荷電狀態(tài)。這通常被稱為“電池單體平衡”。用于所述電池單體平衡的一個公知的方法是使電池組的各個電池單體在電池內(nèi)部的平衡電阻上放電。
[0009]上述類型的能量存儲系統(tǒng)與如下的電池管理單元相關聯(lián):該電池管理單元被構造為監(jiān)視電池單體并監(jiān)視任何對電池單體進行平衡的需求。開始電池單體平衡過程的條件適合是任何兩個電池單體之間的所謂的開路單體電壓之差超過預定值(例如10mV)時。該條件可以被認為適合使電池管理單元開始對電池單體進行平衡。
[0010]先前已知的是，電池單體的平衡優(yōu)選在其中能量存儲系統(tǒng)輸出電壓對能量存儲系統(tǒng)荷電狀態(tài)的導數(shù)dOCV/dSOC較高的荷電狀態(tài)水平下執(zhí)行。這意味著，對電池單體的開路單體電壓的檢測(用于確定是否需要對電池單體進行平衡)能夠以高的精確度進行。
[0011 ]這還意味著，電池單體平衡過程的實際起始點可能必須延遲到如下的時間點:在該時間點，荷電狀態(tài)具有其中所述導數(shù)足夠高的幅值。這可能導致用于提供這種電池單體平衡的非常長的等待時間，因為能量存儲系統(tǒng)必須被部分地放電，然后才能執(zhí)行電池單體平衡。總之，根據(jù)現(xiàn)有技術的電池單體平衡是需要較長時間來執(zhí)行的過程。
[0012]而且，在電池組已經(jīng)歷所謂的張弛時間(即一定的休眠時間)之前，通常不執(zhí)行電池單體平衡。這也導致了完成電池單體平衡之前的長時間段。
[0013]為了限制電池組中的溫度升高，放電功率必須是低的，這又導致總體上較長的電池單體平衡時間。
[0014]專利文獻JP2010-081731公開了一種電池單體平衡系統(tǒng)，其中導航系統(tǒng)和關于行駛路線的信息能夠用于控制電池單體平衡過程。
[0015]雖然根據(jù)所述JP2010-081731的系統(tǒng)可有助于能夠減少電池單體平衡時間的解決方案，但仍需要一種改進的電池平衡方法，以消除與較長的電池單體平衡時間有關的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本公開的目的在于提供一種用于平衡能量存儲系統(tǒng)(尤其是用于混合動力車輛的能量存儲系統(tǒng))的方法，其中至少部分消除了上述問題。該目的通過所附獨立權利要求中的任一項獨立權利要求的特征來實現(xiàn)。
[0017]本公開涉及一種用于平衡車輛中的能量存儲系統(tǒng)的方法，該能量存儲系統(tǒng)包括多個相互連接的電池單體，該車輛包括被布置成用于推進所述車輛的電機。所述方法包括:監(jiān)視對所述單體進行平衡的需求;基于與所述電池單體有關的運行條件開始對所述平衡的請求;對所述能量存儲系統(tǒng)放電或充電，直到所述能量存儲系統(tǒng)的荷電狀態(tài)已達到預定水平；以及，平衡所述電池單體的電壓。此外，所述方法包括:在開始對所述平衡的請求時，允許表示所述平衡的時間表的輸入指令；以及，根據(jù)所述輸入指令開始所述放電，使得能量存儲系統(tǒng)達到所述預定水平的荷電狀態(tài)。
[0018]本公開的優(yōu)點是通過以下事實獲得的:例如，如果所述車輛的駕駛員提供所述輸入指令以在合適的時間點(例如關于車輛的夜間停車或甚至在短暫的午餐間隙停車期間)安排所述平衡，能夠以比根據(jù)現(xiàn)有技術的時間少得多的時間執(zhí)行。在此情況下，所述平衡可在能量存儲系統(tǒng)已達到適當?shù)暮呻姞顟B(tài)的時刻執(zhí)行，以允許優(yōu)化的電池單體平衡過程。
[0019]通過實施從屬權利要求中的一項或幾項從屬權利要求的特征來實現(xiàn)進一步的優(yōu)點。
[0020]根據(jù)一個實施例，所述方法包括基于表示所述電池單體的荷電狀態(tài)和/或開路單體電壓的值開始對所述平衡的請求。適當?shù)?，所述方法包括在任何兩個電池單體之間的開路單體電壓之差超過預定閾值的情況下開始對所述平衡的請求。這意味著，當滿足某些適當?shù)臈l件時，執(zhí)