均衡方法技术

披露了一种用于对电气系统(1)的蓄电装置的电池(2)的单体均衡(20

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】均衡方法


[0001]本专利技术涉及一种用于均衡蓄电装置的电池的单体的方法。
[0002]特别地，本专利技术涉及对电动车辆或混合动力车辆的电池的管理。

技术介绍

[0003]电动车辆、混合动力车辆或甚至可充电的混合动力车辆包括蓄电装置的、由串联和/或并联的大量单体形成的电池。
[0004]虽然在蓄电装置的电池中，所有的单体都具有类似于其他单体的特性，但是仍然存在尤其是物理离差或差异，比如以安培小时(Ah)为单位的容量离差和以欧姆(Ω)为单位的电阻离差。一般来说，这些单体状态也会发生暂时离差，比如荷电状态(SOC)和/或温度的差异。
[0005]随着时间的推移和电池的使用，所有这些物理离差和状态差异都会导致单体发生程度不同的老化。单体老化速率的这种差异导致单体之间的健康状态(SOH)有所不同。
[0006]然而，由于电池的总可用容量会直接受到影响，因此串联安装的单体之间荷电状态的任何差异都是限制性参数。具体地，单体之间的电荷差异越大，电池的总可用容量减少得越多。因此，这对电动车辆的续航里程具有负面影响。
[0007]这就是需要定期均衡单体的原因。均衡由电池管理系统(BMS)直接且独立地执行。
[0008]在大多数情况下，这是所谓的“耗散”均衡(也称为“被动”均衡)的问题，其主要在于通过使得单体放电到电阻器中以使其达到目标荷电状态(通常为具有最低荷电状态的单体的SOC)，从而均衡单体的荷电状态。
[0009]当均衡电路的尺寸合适时(即当均衡电流充足时)，并且当定期使用均衡策略时，单体之间的荷电状态的离差会保持在低于给定的阈值。该阈值尤其取决于单体电压的测量精度。
[0010]然而，只能在车辆操作期间激活这种均衡策略。
[0011]因此，这些策略无法在较长驻车阶段期间避免单体失衡。
[0012]另外，众所周知，常规的单体均衡并不是设计为在驾驶阶段期间为电动车辆均衡足够数量的安培小时。
[0013]因此，举例来说，在常规均衡的情况下并且对于2.5V的标称单体电压以及130欧姆的均衡电阻器，如果考虑到机动车辆的用户简档为每月使用25天、在最坏的情况下每天通勤20分钟并且每月充电1小时20分钟，则在这种精确的情况下，在考虑单体为140Ah的情况下，主动均衡将只能够重新均衡0.064423077Ah而需求为0.7Ah。
[0014]因此，为了能够确保无论机动车辆的使用简档如何单体都是均衡的，有必要部署在机动车辆睡眠时实施的独立均衡策略。所谓的睡眠意指关闭机动车辆并关闭其计算机的状态。
[0015]目的进一步在于不从车辆的车载供电电网汲取电力，因为需要在包括BMS在内的所有计算机都睡眠的情况下执行该操作。
[0016]因此，需要一种用于均衡单体的独立方法，该方法在机动车辆睡眠时发挥作用，并且不会导致单体过热或过放电。
[0017]文献US 2018/0354387 A1在现有技术中是特别已知的，其描述了一种用于在机动车辆睡眠时均衡电池单体的方法，该方法实施独立的集成电路，比如专用集成电路(ASIC)。然而，所描述的方法效率相对较低，并且不能优化机动车辆的续航里程。

技术实现思路

[0018]因此，本专利技术旨在提供一种独立且优化的单体均衡解决方案，该解决方案在机动车辆睡眠时发挥作用，并且既不会导致电池或其管理单元过热，也不会导致单体过放电。
[0019]为此，提供了一种用于对电气系统的蓄电装置的电池的单体的均衡进行控制的方法，该电气系统包括主管理单元和多个独立的从设备，
[0020]所述电池的所述单体被分成多个子组，每个子组与一个独立的从设备相关联，并且每个子组中的所述单体彼此并排布置，
[0021]每个子组中的每个单体各自连接到该独立的从设备中的电路，该独立的从设备包括相关联的受控开关和相关联的电阻器，
[0022]每个独立的从设备的所述电阻器连接成一排；
[0023]对于每个子组，每个独立的从设备被配置为从所述主管理单元接收控制命令，并根据所接收到的控制命令来控制所述受控开关，以便均衡所述子组中的所述单体的电荷。
[0024]对于单体的每个子组的每个独立的从设备，所述方法包括由以下组成的步骤：
[0025]‑
接收对于与所述独立的从设备相关联的每个单体而言要均衡的电荷量；
[0026]‑
确定与所述独立的从设备相关联的该组单体中具有要均衡的最大电荷量的单体；
[0027]‑
选择所述子组中的与电阻器相关联的其他单体作为候选单体进行均衡，该电阻器与具有要均衡的最大电荷量的所述单体相关联的电阻器不相邻；
[0028]‑
从所述候选单体的选择中排除要均衡的电荷小于预定阈值的单体；
[0029]‑
命令所述独立的从设备控制所连接的开关以便均衡具有要均衡的最大电荷量的单体与所述候选单体的选择中的单体；以及
[0030]‑
在均衡期间关闭该主管理单元。
[0031]因此，该方法使得可以当主管理单元关闭时，通过使得要均衡的单体放电到它们相关联的电阻器中来均衡电池单体，这允许获得最佳均衡，同时通过选择不相邻的电阻器来确保均衡不会导致从设备、并且尤其是均衡电阻器的过热，并且同时尤其是通过定义预定阈值(定义单体是否有资格进行均衡)来避免任何过放电。
[0032]有利地且非限制性地，对于每个子组，与所述单体相关联的电阻器由该独立的从设备通过数字标识符来标识，这些电阻器在每个子组中被布置成使得两个相邻的电阻器具有不同奇偶性的数字标识符，其特征在于，选择步骤之前是标识步骤，在该标识步骤中，标识与具有要均衡的最大电荷量的所述单体相关联的该电阻器的奇偶性值，
[0033]该选择步骤包括选择与具有与为要均衡的最大电荷量的该单体的电阻器确定的奇偶性相同的奇偶性的电阻器相关联的单体作为候选单体进行均衡。
[0034]因此，通过选择与要均衡的单体的电阻器具有相同奇偶性的电阻器相关联的单体
来选择候选单体进行均衡，并且因此以相对简单的方式检测与要均衡的单体的电阻器不相邻的电阻器。这允许获得从算法角度来看快速且相对简单的选择方法。
[0035]有利地且非限制性地，根据这些独立的从设备的独立操作的最大持续时间乘以两个单体之间的最大均衡电流来确定所述预定阈值。这允许获得相关的且相对最佳的阈值。
[0036]然而，本专利技术不限于这种计算，并且根据一个替代方案，可以在实施该方法之前的步骤中设置预定阈值。
[0037]本专利技术还涉及一种电气系统的主管理单元，该电气系统包括蓄电装置的电池和多个独立的从设备，
[0038]所述电池的所述单体被分成多个子组，每个子组与一个独立的从设备相关联，并且每个子组中的所述单体彼此并排布置，
[0039]每个子组中的每个单体各自连接到该独立的从设备中的电路，该独立的从设备包括相关联的受控开关和相关联的电阻器，
[0040]每个独立的从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对电气系统(1)的蓄电装置的电池(2)的单体(20
‑
35)的均衡进行控制的方法(30)，该电气系统包括主管理单元(5)和多个独立的从设备(4，4
’
)，所述电池(2)的所述单体(20
‑
35)被分成多个子组(201，202)，每个子组与一个独立的从设备(4，4
’
)相关联，并且每个子组(201，202)中的所述单体(20
‑
35)彼此并排布置，每个子组(201，202)中的每个单体(20
‑
35)各自连接到该独立的从设备(4，4
’
)中的电路，该独立的从设备包括相关联的受控开关(60
‑
75)和相关联的电阻器(80
‑
95)，每个独立的从设备(4，4
’
)的所述电阻器(80
‑
95)连接成一排；对于每个子组(201，202)，每个独立的从设备(4；4
’
)被配置为从所述主管理单元(5)接收控制命令，并根据所接收到的控制命令来控制所述受控开关(60
‑
75)，以便均衡所述子组(201，202)中的所述单体的电荷；其特征在于，对于单体的每个子组(201，202)的每个独立的从设备(4，4
’
)，所述方法包括由以下组成的步骤：
‑
接收(301)对于与所述独立的从设备(4，4
’
)相关联的每个单体(20
‑
35)而言要均衡的电荷量；
‑
确定(302)与所述独立的从设备(4，4
’
)相关联的该组单体(20
‑
35)中具有要均衡的最大电荷量的单体(20
‑
35)；
‑
选择(304)所述子组(201，202)中的与电阻器(80
‑
95)相关联的其他单体(20
‑
35)作为候选单体进行均衡，该电阻器与具有要均衡的最大电荷量的所述单体相关联的电阻器不相邻；
‑
从所述候选单体的选择中排除(305)要均衡的电荷小于预定阈值的单体；
‑
命令(306)所述独立的从设备(4，4
’
)控制所连接的开关(80
‑
95)以便均衡具有要均衡的最大电荷量的单体与所述候选单体的选择中的单体；以及
‑
在均衡期间关闭该主管理单元(5)。2.如权利要求1所述的方法(30)，其中，对于每个子组(201，202)，与所述单体(20
‑
35)相关联的电阻器(80
‑
95)由该独立的从设备(4，4
’
)通过数字标识符来标识，这些电阻器(80
‑
95)在每个子组(201，202)中被布置成使得两个相邻的电阻器(80
‑
95)具有不同奇偶性的数字标识符，其特征在于，选择步骤(304)之前是标识步骤(303)，在该标识步骤中，标识与具有要均衡的最大电荷量的所述单体相关联的该电阻器的奇偶性值，该选择步骤(304)包括选择与具有与为要均衡的最大电荷量...

【专利技术属性】
技术研发人员：AL，
申请(专利权)人：雷诺股份公司，
类型：发明
国别省市：