對(duì)車輛中使用的電池組電池再充電的方法和充電調(diào)節(jié)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種對(duì)車輛中使用的電池組電池進(jìn)行再充電的方法，其中給電池組電池分配充電狀態(tài)，并且再充電被調(diào)節(jié)，使得施加在電池組電池上的電壓最大采用所確定的電壓閾值。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)牽引電池組的再充電的充電調(diào)節(jié)器。
【背景技術(shù)】
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，在許多設(shè)計(jì)方案中已知用于對(duì)電池組電池進(jìn)行再充電的方法。所述電池組電池是二次電池，也就是說(shuō)蓄電池。尤其由于比較高的能量密度，優(yōu)選地鋰離子電池在車輛中被用作電池組電池。目前，這些鋰離子電池尤其在2V與4.2V(V:伏特)之間的電壓范圍中運(yùn)行。在此，這些電壓范圍尤其由現(xiàn)有的安全要求和使用壽命要求而得到。超過(guò)這些電壓范圍導(dǎo)致更快的老化并且由此導(dǎo)致電池組電池的更少的預(yù)期壽命。在許多電池組電池中，特別是充電功率與放電功率相比明顯更小，并且因此在認(rèn)證周期(Zertifizierungszyklen)中導(dǎo)致更少的再生功率，并且因此最終導(dǎo)致至少部分地以電動(dòng)方式運(yùn)行的車輛的更少的有效距離。
[0004]通過(guò)對(duì)施加在電池組電池上的電流和電壓的合適的調(diào)節(jié)或控制而對(duì)電池組進(jìn)行再充電。本發(fā)明尤其涉及一種用于對(duì)電池組電池進(jìn)行再充電的方法，在混合動(dòng)力車輛、插電式混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛中，這些電池組電池被構(gòu)造用于提供為了運(yùn)行、尤其是為了驅(qū)動(dòng)所需的能量。
[0005]用于對(duì)在車輛中使用的電池組電池進(jìn)行再充電的方法例如由文獻(xiàn)DE 10 2008008 238 Al已知。在該文獻(xiàn)中，公開了一種用于混合驅(qū)動(dòng)裝置借助內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)、電池組和至少一個(gè)控制器的充電策略的方法，其中用于電池組的不同的充電和放電函數(shù)被保存在控制器中，并且該控制器依賴于不同的輸入變量選擇不同的充電或放電函數(shù)之一。
[0006]此外，由文獻(xiàn)DE 10 2005 044 268 Al已知用于控制或調(diào)節(jié)在具有混合驅(qū)動(dòng)裝置的車輛中的蓄能器的充電狀態(tài)或能量流動(dòng)的方法和設(shè)備，借助該方法和該設(shè)備，混合驅(qū)動(dòng)裝置的效率應(yīng)得到改進(jìn)。
[0007]此外，由文獻(xiàn)DE 198 49 055 C2已知一種用于控制牽引電池組的充電狀態(tài)的方法。在該文獻(xiàn)中公開了當(dāng)上充電狀態(tài)分散值超過(guò)能預(yù)給定的充電降低界限值時(shí)，降低允許的充電功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在此背景下，本發(fā)明的任務(wù)是，尤其是如下改進(jìn)用于對(duì)在車輛中使用的電池組電池進(jìn)行再充電的方法，即，在行駛運(yùn)行中再生的能量、尤其是通過(guò)制動(dòng)過(guò)程再生的能量改進(jìn)地輸送給電池組電池，并且因此有利地能夠借助車輛在利用通過(guò)電池組電池提供的能量的情況下實(shí)現(xiàn)更高的有效距離。
[0009]為了解決該任務(wù)，建議一種用于對(duì)在車輛中使用的電池組電池進(jìn)行再充電的方法，其中給電池組電池分配充電狀態(tài)，并且再充電被調(diào)節(jié)，使得施加在電池組電池上的電壓最大采用所確定的電壓值，該電壓值不僅通過(guò)預(yù)定的穩(wěn)態(tài)電壓閾值而且通過(guò)暫態(tài)電壓閾值來(lái)確定，其中暫態(tài)電壓閾值大于穩(wěn)態(tài)電壓閾值，并且其中再充電被調(diào)節(jié)，使得依賴于電池組電池的充電狀態(tài)要么穩(wěn)態(tài)電壓閾值有效要么暫態(tài)電壓閾值有效。也就是說(shuō)，再充電被調(diào)節(jié)，使得施加在電池組電池上的電壓依賴于當(dāng)前有效的電壓閾值最大采用穩(wěn)態(tài)電壓閾值或暫態(tài)電壓閾值。由此，有利地提供了如下可能性，即，代替穩(wěn)態(tài)電壓閾值而將暫態(tài)電壓閾值至少暫時(shí)作為電壓施加到電池組電池上，并且因此，與在至多將穩(wěn)態(tài)電壓閾值作為最大的電壓施加在電池組電池上時(shí)相比，更強(qiáng)地提高電池組電池的充電狀態(tài)。優(yōu)選地給電池組電池分配所謂的SOC(SOC !State of Charge (充電狀態(tài))作為充電狀態(tài)，該SOC以百分?jǐn)?shù)提供關(guān)于充電狀態(tài)的信息。因此，最大的SOC為100%。
[0010]根據(jù)本發(fā)明規(guī)定的再充電的調(diào)節(jié)尤其也包括再充電的控制。尤其規(guī)定，構(gòu)造并使用根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)在車輛中使用的鋰離子電池進(jìn)行再充電的方法。
[0011]為了確保在車輛中使用的電池組電池在預(yù)給定的電壓范圍之內(nèi)運(yùn)行并且電池組電池穩(wěn)定地不超過(guò)例如4.2伏特的最大的電壓，根據(jù)本發(fā)明的方法有利地規(guī)定，確定穩(wěn)態(tài)電壓閾值。尤其在充電站處對(duì)電池組電池進(jìn)行再充電時(shí)，該穩(wěn)態(tài)電壓閾值有效。為了防止超過(guò)穩(wěn)態(tài)電壓閾值，尤其規(guī)定了，監(jiān)控并限制S0C，例如限制在O %至90 %之間的值之內(nèi)。
[0012]本發(fā)明充分利用的是，在許多電池組電池中，充電功率與放電功率相比明顯更小，并且因此可以給電池組電池輸送更少再生能量。本發(fā)明通過(guò)以下方式解決該問(wèn)題:在行駛運(yùn)行期間提高充電功率。這有利地通過(guò)確定大于穩(wěn)態(tài)電壓閾值且暫時(shí)代替穩(wěn)態(tài)電壓閾值而有效的暫態(tài)電壓閾值來(lái)進(jìn)行。在暫態(tài)電壓閾值有效時(shí)，施加在要充電的電池組電池上的電壓可以有利地采用高于穩(wěn)態(tài)電壓閾值但不超過(guò)暫態(tài)電壓閾值的值。優(yōu)選地，暫態(tài)電壓閾值位于穩(wěn)態(tài)電壓閾值之上0.3%至20%之間，特別優(yōu)選地位于穩(wěn)態(tài)電壓閾值之上2%至15%之間。
[0013]尤其規(guī)定了，在行駛運(yùn)行中借助再生能量進(jìn)行再充電時(shí)，暫態(tài)電壓閾值代替穩(wěn)態(tài)電壓閾值而有效，使得在行駛運(yùn)行中借助再生能量進(jìn)行再充電時(shí)，施加在電池組電池上的電壓最大可以被提高到暫態(tài)電壓閾值。例如規(guī)定了，在鋰離子電池的情況下，穩(wěn)態(tài)電壓閾值為4.2V而暫態(tài)電壓閾值為4.3V。由此，在借助再生能量進(jìn)行再充電時(shí)，尤其在再生制動(dòng)時(shí)，可以有利地更快地提高電池組電池的充電狀態(tài)。在此，尤其在脈沖期間，特別是在行駛運(yùn)行中在再生制動(dòng)過(guò)程中規(guī)定了分別施加在電池組電池上的電壓的提高。
[0014]尤其規(guī)定了，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，測(cè)定電池組電池的充電狀態(tài)的瞬時(shí)值、優(yōu)選地當(dāng)前的S0C，其中再充電被調(diào)節(jié)，使得當(dāng)充電狀態(tài)的瞬時(shí)值位于預(yù)定義的充電狀態(tài)閾值之下時(shí)，暫態(tài)電壓閾值有效。由此，有利地確保，電池組電池不由此過(guò)早老化，在高充電狀態(tài)下，高電壓施加在電池組電池上。
[0015]優(yōu)選地，預(yù)定義的充電狀態(tài)閾值小于最大充電狀態(tài)的80%，特別優(yōu)選地小于最大充電狀態(tài)的70%。尤其規(guī)定了，充電狀態(tài)閾值相應(yīng)于小于80%的S0C，優(yōu)選地70%的S0C。在遵循這些充電狀態(tài)閾值的情況下，有利地提供了對(duì)適用于電池組電池的安全要求和使用壽命要求的遵循。
[0016]本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案規(guī)定，測(cè)定并監(jiān)控電池組電池的空載電壓(0CV ;OCV:Open Circuit Voltage (開路電壓))，其中再充電被調(diào)節(jié)，使得當(dāng)空載電壓達(dá)到和/或超過(guò)預(yù)定義的最大允許的空載電壓時(shí)，穩(wěn)態(tài)電壓閾值有效。因此，有利地確保，空載電壓不超過(guò)最大允許的電壓。由此，進(jìn)一步確保，沒(méi)有太高的電壓被施加在電池組電池上，并且因此有利地抵抗電池組電池的過(guò)早老化。
[0017]尤其規(guī)定了，測(cè)定電池組電池的充電狀態(tài)的瞬時(shí)值，尤其是當(dāng)前的SOC，并且由充電狀態(tài)的該瞬時(shí)值測(cè)定電池組電池的空載電壓。這尤其可以借助空載電壓模型來(lái)進(jìn)行，該空載電壓模型給確定的SOC分配確定的空載電壓。有利地在利用查找表(Look-Up-Table)的情況下進(jìn)行SOC值向空載電壓值的分配。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一有利的設(shè)計(jì)方案，以測(cè)量技術(shù)的方式檢測(cè)分別施加在電池組電池上的電池組電池電壓。此外，有利地測(cè)定在相應(yīng)的電池組電池的內(nèi)阻上降落的內(nèi)阻電壓。于是，有利地由電池組電池電壓與內(nèi)阻電壓的差測(cè)定空載電壓。因此，以替代于經(jīng)由SOC測(cè)定空載電壓的方式進(jìn)行空載電壓的這種測(cè)定。在此，電池組電池電壓相應(yīng)于施加在電池組電池上的實(shí)際電壓。優(yōu)選地在利用電池監(jiān)控單元的情況下，尤其在利用電池監(jiān)控電路(CellSupervising Circuits，CSCs)的情況下，有利地通過(guò)以測(cè)量技術(shù)的方式檢測(cè)電池組電池電流來(lái)進(jìn)行內(nèi)阻電壓的測(cè)定，其中由電池組電池電流和用于電池的內(nèi)阻的值測(cè)定在內(nèi)阻上降落的內(nèi)阻電壓。根據(jù)有利的設(shè)計(jì)方案，借助內(nèi)阻模型根據(jù)觀測(cè)器原理估計(jì)或近似地測(cè)定內(nèi)阻。
[0019]有利地，不僅經(jīng)由電池組電池電壓所測(cè)定的空載電壓而且經(jīng)由SOC所測(cè)定的空載電壓分別被監(jiān)控，尤其是如下被監(jiān)控，即，該空載電壓不超過(guò)最大允許的電壓值。在此，尤其規(guī)定了，當(dāng)所測(cè)定的空載電壓之一達(dá)到和/或超過(guò)最大允許的電壓值時(shí)，電壓閾值從暫態(tài)電壓閾值被降低到穩(wěn)態(tài)電壓閾值。因此，有利地提供了雙重的保護(hù)，以便使分別施加在電池組電池上的電壓保持在預(yù)給定的界限內(nèi)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的方法的另一特別有利的設(shè)計(jì)方案規(guī)定，再充電被調(diào)節(jié)，使得暫態(tài)電壓值最大在預(yù)定義的時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間內(nèi)有效，由此，有利地實(shí)現(xiàn)，施加在電池組電池上的電壓最大在預(yù)定義的時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間內(nèi)被提高到暫態(tài)電壓閾值。這是另一措施，其有利地防止，在高充電狀態(tài)下，可能導(dǎo)致要充電的電池組電池的過(guò)早老化的太高的電壓施加在電池組電池上。特別優(yōu)選地規(guī)定了，預(yù)定義的時(shí)間間隔在10秒至2分鐘之間，特別優(yōu)選地在50秒至70秒之間。在該時(shí)間間隔之后，穩(wěn)態(tài)電壓閾值有利地代替暫態(tài)電壓閾值而再次有效。也就是說(shuō)，施加在電池組電池上的電壓可以在預(yù)定義的時(shí)間間隔到期之后最大相應(yīng)于穩(wěn)態(tài)電壓閾值。優(yōu)選地在從暫態(tài)電壓閾值改變到穩(wěn)態(tài)電壓閾值之后穩(wěn)態(tài)電壓閾值同樣在預(yù)定義的時(shí)間間隔、優(yōu)選地10秒的時(shí)間間隔內(nèi)有效，使得在一定程度上實(shí)現(xiàn)了關(guān)于電壓閾值的改變的遲滯。
[0021]按照根據(jù)本發(fā)明的方法的另一有利的設(shè)計(jì)方案，再充電被調(diào)節(jié)，使得暫態(tài)電壓閾值動(dòng)態(tài)地被匹配，優(yōu)選地依賴于充電狀態(tài)的瞬時(shí)值被匹配。因此，尤其規(guī)定了，暫態(tài)電壓閾值在低SOC時(shí)與在高SOC時(shí)相比更高。根據(jù)該方法的一種有利的設(shè)計(jì)方案規(guī)定了，穩(wěn)態(tài)電壓閾值為