[发明专利]用于从电池供电单元供应电能的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种方法和系统，用于以温度受控方式从电池供电单元向电子器件特别是安装在自行车上的电子器件供应电能。

背景技术

例如用于控制电子变速器和/或用于获取、显示和控制骑行参数以及各种功能的安装在自行车上的电子器件提供了供电单元的用途。

该供电单元通常包括通常串联的一个或多个电池，也称为电池组。用于这种电子器件的电池通常具有可再充电类型。

电池额定电压和容量与随着电池温度变化而变化的关系相关。图22示出示例特征曲线，其中电池的用V表示的额定电压和用mAh表示的容量的演化在温度为-20℃、-10℃、0℃、室温和60℃处示出。

如可从图22的特征曲线看出，当温度降低时，电压和容量数值降低，即曲线朝向零点移动。在如可能在冬季中特别是安装在自行车上的电子器件的电池供电单元所经历的特定寒冷条件中，电池尽管被充电，因此不能供给负载所需电流，或者保持所需电压。这因此引起系统性能降低。为了最好地利用电池，因此有利的是不在低温下使用它。

发明内容

作为本发明基础的技术问题在于允许供电单元也能够在低的大气温度下使用。

在其第一方面，本发明涉及一种方法，用于以温度受控方式从电池供电单元向自行车电子器件供应电能。该方法包括以下步骤：

-探测供电单元的至少一个温度，

-控制电池供电单元的操作条件，包括检查探测温度是否低于或等于下温度阀值，

并且，如果所述检查步骤具有肯定的结果，

-从供电单元向与所述供电单元热耦合的至少一个加热元件供应电能。

通过供电单元的自加热，它的温度升高到一定温度数值，此时供电单元的性能令人满意。

下温度阀值的数值被有利的选择成保证供电单元的容量为供电单元最大额定容量的至少5％，优选地40％。

在使用具有聚合电解质的锂离子电池时，Tlow的数值有利的选择成等于-4℃。

有利地，该检查步骤可包括检查探测温度是否低于上温度阀值。通过设置双阀值，能够获得供电单元更加连续的加热，特别是避免过于频繁地开关用于加热的元件，以及当供电单元温度围绕下温度阀值快速变化时系统发生不稳定性的风险。

上温度阀值的数值被选择从而在供电单元性能和它的电荷损耗之间获得良好的平衡，并且优选地被选择成能够保证供电单元的容量是供电单元最大额定容量的至少75％。

更优选地，上温度阀值为4℃。在一个实施例中，从供电单元到所述至少一个加热元件的电能供给是下温度阀值和与探测温度成比例的温度之间的差值的函数，以此方式实现闭环反馈控制。

所述函数优选地是比例、积分和/或求导类型的函数。

探测至少一个温度的步骤可包括探测所述电池供电单元的多个电池的每一个的温度，例如采用平均值或者最小温度作为检查基准。

可替代地或者另外地，检查步骤可包括检查下温度阀值和探测温度之间的差值是否小于或等于最大温度差值。

在下温度阀值和探测温度之间的最大温度差值被如此选择，使得超过该差值时供电单元不能充分地自加热，即直至它达到或者超过下温度阀值数值，同时保持充分的剩余电荷使得电子器件操作足够的时间。

优选地，ΔTmax＝15℃，特别是对于具有聚合电解质的锂离子电池。

为了尽可能简化检查，最大温度差值可被选择为恒定数值，基于试验并且基于所用供电单元和加热元件的类型选择，例如为15℃。

可替代地，能够更加考虑供电单元自加热的实际可能性，选择最大温度差值作为供电单元剩余电荷的非下降函数。

为了相同目的，根据本发明方法可包括探测供电单元剩余电荷的步骤，并且检查步骤可包括检查剩余电荷是否大于最小剩余电荷。

在一个实施例中，最小剩余电荷是恒定的百分比数值，例如供电单元最大电荷的75％。

恒定百分比数值能够例如被如此选择，使得当下温度阀值和探测温度之间的差值等于最大温度差值时，超过该差值供电单元不能自加热以达到或者超过下温度阀值数值，能够保证至少在几个小时内对供电单元的加热和电子器件具有令人满意的性能，例如至少三个小时。

为了更加考虑供电单元自加热和提供令人满意性能的实际可能性，最小剩余电荷可以是温度差值的非下降函数。

优选地最小剩余电荷是在0°和最大温度差值之间的温度差值范围中的温度差值的增加函数，对于等于0°的温度差值等于剩余储备电荷，并且对于高于或者等于最大温度差值的温度差值等于供电单元的最大电荷(100％)。