[发明专利]用于平衡电池组的方法和系统

说明书

本发明涉及用于平衡电池组(7a)的方法，所述电池组(7a)包括串联连接的多个电池单体(C1‑C3)，其中每个电池单体(C1‑C3)关联于与所述电池单体(C1‑C3)并联连接的电阻器(R1‑R3)，并且其中每个所述电阻器(R1‑R3)与连接到控制单元(8)的可控开关(S1‑S3)串联联接。所述方法包括：选择性地接通和断开所述开关(S1‑S3)，以启动相应的电池单体(C1‑C3)的放电；由此将所述电池单体(C1‑C3)相对于所述电池组(7a)中的其它单体进行平衡。此外，所述方法包括以下步骤：a)限定(15)指示每个开关(S1‑S3)的断开状态或接通状态的控制变量(u)；b)至少部分地基于因根据所述控制变量控制所述开关(S1‑S3)而导致的电池组(7a)的电流损失来确定成本；c)将步骤a)和步骤b)重复预定的次数；d)选择(16)使得所述成本最小化的控制变量；和e)基于所选择的控制变量来启动(17)所述平衡。本发明还涉及用于平衡电池组(7a)的系统。

技术领域

本发明涉及用于平衡电池组的方法，所述电池组包括串联连接的多个电池单体，其中每个电池单体关联于与该电池单体并联连接的电阻器，并且其中每个所述电阻器与连接到控制单元的可控开关串联联接。该方法包括选择性地接通和断开所述开关，以启动相应的电池单体的放电，由此，将所述电池单体相对于所述电池组中的其它单体进行平衡。

本发明还涉及用于平衡电池组的系统，所述电池组包括串联连接的多个电池单体，其中每个电池单体关联于与该电池单元并联连接的电阻器，其中每个所述电阻器与连接到控制单元的可控开关串联联接，所述控制单元被构造为选择性地接通和断开所述开关，以启动相应的电池单体的放电，由此，将所述电池单体相对于所述电池组中的其它单体进行平衡。

本发明可应用在车辆中，例如轿车、卡车、公交车和建筑设备。虽然在下文中将参考公交车形式的应用来描述本发明，但本发明不限于此特定类型的车辆，而是也可用在其它车辆中。

背景技术

在车辆领域中，使用替代动力源、即用作常规内燃机的替代的动力源来推进车辆的相关研发在稳定增长。特别地，电驱动车辆已经成为一种有前途的替代方案。

根据目前的技术，车辆可以仅由电机驱动，或可以由包括电机和内燃机的设备(arrangement)驱动。后一种替代方案通常称为混合动力车辆(HEV)，且例如可以通过如下方式来使用：在城市区域外行驶时，用内燃机来驱动车辆；而在城市区域中或在需要限制有害污染物(例如，一氧化碳和氮氧化物)的排放的环境中，可以使用电机。

电驱动车辆中涉及的技术紧密相关于电能存储系统的开发，例如用于车辆的电池相关技术。目前的用于车辆的电能存储系统可包括具有多个可充电电池单体的电池组，这些电池单体与控制电路一起形成被构造为将电力提供到车辆中的电机的系统。

由内燃机及从可充电的电能存储系统供电的电机驱动的车辆有时被称为插电式混合动力车辆(PHEV)。插电式混合动力车辆通常使用具有可充电电池单体的能量存储系统，这些电池单体可通过通向外部电源的连接而被充电。在充电期间，大量的能量在相对短的时间内被馈送到能量存储系统内，以优化车辆的行驶范围。为此，能量存储系统的实际充电合适地通过如下过程实施：在该过程中，车辆上的控制单元请求由外部电源执行充电过程。在能量存储系统和外部电源已利用合适的连接器元件电连接之后，执行该过程。

在汽车技术领域中，能量存储系统通常包括具有大量电池单体的电池组。以插电式混合动力车辆为例，该电池组可例如是锂离子型的。在使用600V的锂离子电池组的情况中，将需要串联连接约200个电池单体，以实现驱动车辆所期望的电压。车辆的可用行驶范围取决于一些参数，例如电池组的荷电状态(SoC)。荷电状态是重要的参数，其用于防止电池在欠充电情况或过充电情况中运行，并且用于管理电动车辆中的能量。因为对荷电状态没有可用的直接测量值，需要估计这一参数。