[发明专利]蓄电池系统和用于确定蓄电池系统的蓄电池单元或蓄电池模块的内阻的所属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定蓄电池的蓄电池单元或蓄电池模块的内阻的方法，所述蓄电池具有包括多个串联连接的蓄电池模块的蓄电池模块组。特别是本发明涉及用于确定这样的蓄电池的蓄电池单元或蓄电池模块的内阻的方法，所述蓄电池的蓄电池模块构成为，借助于控制信号选择性地可切换到接通的状态或未接通状态，在所述接通状态下相应的蓄电池模块引起所述蓄电池模块组的输出电压，在所述未接通状态下相应的蓄电池模块与所述蓄电池模块组解耦。此外本发明还涉及一种蓄电池系统，其构成为实施按照本发明的方法。

背景技术

由现有技术已知用于混合动力和电动车辆中的蓄电池，该蓄电池称为牵引用蓄电池，因为所述牵引用蓄电池用于电动驱动装置的供电。

在申请者的更早地专利申请中描述了驱动系统，所述驱动系统分别具有包括可逐级调节的输出电压的蓄电池系统并且当今例如用于电动和混合动力车辆或者静止应用例如风力发电设备的转子叶片调节装置中。在图1中示出了这样的蓄电池系统的例子。

蓄电池系统100包括蓄电池101，其连接到包括电容器103的直流电压中间电路102。直流电压中间电路102集成在由蓄电池系统100包括的脉冲逆变器104中，通过脉冲逆变器在三个输出端上分别借助于两个可开关的半导体阀(未表示)和两个二极管(未表示)提供相对相移的正弦电压用于三相电机(电驱动电机)105的运行。电容器103的电容在此设计得足够大，以便使得在直流电压中间电路103中的电压对于一个持续时间稳定化，在一个持续时间中接通可开关的半导体阀中之一。

蓄电池101包括具有多个串联连接的蓄电池模块的蓄电池模块组106，其中在附图中示出仅仅两个蓄电池模块107、108。在蓄电池模块107与蓄电池模块组106的正极109之间连接充电和分离机构110，该正极在该情况下形成正的蓄电池端子。选择性地，能够附加地在蓄电池模块108与蓄电池模块组106的负极111之间连接分离机构112，该负极在该情况下形成负的蓄电池端子。蓄电池模块107、108能够具有耦合机构(未示出)，借助于耦合机构所述蓄电池模块选择性地独立地分别接通到蓄电池模块组106或与蓄电池模块组106解耦，也就是说能够被桥接，以便通过这种方式实现具有逐级可调节的输出电压的蓄电池系统。

为了确保这样的蓄电池系统的安全性，充分利用蓄电池单元的效率并且提高蓄电池单元的寿命，在牵引用蓄电池中应用蓄电池管理系统。该蓄电池管理系统的核心功能是所谓的蓄电池状态识别，该蓄电池状态识别确定蓄电池单元的当前状态。在此重要的信息中之一是蓄电池单元的内阻，该内做确定为充电状态、蓄电池单元的温度及其老化状态的函数。在德国汽车工业联合会提案“Energy Storage System for HEV”中以及在ISO 12405的草案中描述了用于表征蓄电池单元的这样的方法。

在图2中示出了该方法的基本原理。在此图2示出了蓄电池电压U_Batt地示例性的电压变化，该电压变化在蓄电池的脉冲形的充电和放电电流I_Batt期间被分析处理。在此电流I_Batt以电荷速率c-rate(“current rate”)的单位应用。以附图标记表示蓄电池的放电的时间间隔，并且以附图标记202表示蓄电池的充电的时间间隔。按照本方法直接由两个相邻的时刻的电压和电流差确定蓄电池单元的内阻R。在此在图2中以罗马数字给用于蓄电池电压U_Batt的相应测量的测量时刻编号。在下文中提出的电压和电流值的索引涉及这些测量时刻。作为例子通过分析处理在测量时刻(i)——其中t＝0秒——和(iii)——其中t＝10秒——的电压和电流值产生对于持续10秒的放电的内阻为：

对于持续10秒的充电过程的内阻能够相应地通过分析处理在测量时刻(vi)——其中t＝58秒——和(viii)——其中t＝68秒——的电压和电流值按照(2)计算：

该方法在蓄电池单元的表征中应用在测试台上。对于该方法不利的是，困难的是在测试台中完全描绘所有可考虑的真实行驶情况，其例如能够在机动车中蓄电池的运行中出现。因此通过这种方式确定的内阻值仅仅是有条件的并且仅仅带有受限的精度的限制地可用于在车辆中蓄电池管理系统中的进一步处理。

发明内容