用於管理機動車輛的可再充電電池組的充電的方法
2023-09-21 01:52:55 2
用於管理機動車輛的可再充電電池組的充電的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於管理可再充電電池組（1）的充電的方法，該可再充電電池組包括含有至少一個電化學電池（3）的至少一個模塊（2），其特徵在於，該方法包括以下步驟：通過使用估算該模塊的這些電池的總內部電阻的一個觀察器來估算在該至少一個模塊中產生的熱流。
【專利說明】用於管理機動車輛的可再充電電池組的充電的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於管理可再充電電池組的充電的方法，該可再充電電池組包括含有一對電化學電池的至少一個模塊，或者本發明涉及一種用於操作管理可再充電電池組的充電的設備的方法，該可再充電電池組包括含有一對電化學電池的至少一個模塊。本發明還涉及一種用於執行此方法的設備並且涉及一種包括此設備的機動車輛。本發明進一步涉及一種用於執行此方法的數據媒體。
【背景技術】
[0002]已知的是在一對平行的電池的接線端子處測得的電壓超過一個閾值時停止對機動車輛的電池組進行充電。鑑於過量充電的危險，必須以這種方式儘可能可靠地停止充電過程。用於這種測量的電壓傳感器的固有可靠性雖然非常好，但不足以保證在所有情況下充電均會停止。因此在某些情況下電池會過量充電。這樣導致引發了寄生反應，這些寄生反應可能損害電池組並且甚至可能毀壞該電池組的功能。甚至更麻煩的是這些寄生反應可能釋放有毒氣體。此外，如果放熱反應產生的熱流超過了這些電池向周圍環境耗散的熱流，由此則產生熱失控，從而產生對該電池組或多或少劇烈的毀壞，即使已經停止了對電池組的充電也是如此。
[0003]如上文所解釋的，如果通過電壓測量值來停止充電並且這個測量值是錯誤的，那麼電池組的充電電流可能沒有停止或者可能沒有及時停止。為了排除這種可能性，當前的一個解決方案在於通過完全獨立且冗餘的兩個系統來測量電壓。
[0004]此外，似乎相當值得做的是對於通過使用一個模塊的溫度測量值來檢測電池的過量充電而定義並使用一個可靠的指標，以便準時停止電池組的所有過量充電電流。然後在用於檢測過量充電的邏輯中使用這個指標，以便及時停止充電過程。這個指標可以是與用於停止充電過程的邏輯相獨立的一個補充，所述邏輯是由一個管理該電池組的計算機來管理的。
[0005]已經注意到，直接使用溫度測量值對於過量充電的檢測是不足夠的。研究顯示，在溫度測量值的基礎上檢測具有熱失控的過量充電是不可能的。事實上，這樣的策略將涉及使用溫度下限，這與電池組的使用優化並且因此與車輛的可用性是相對的。
[0006]使用溫度測量值來停止對電池組的充電在以下文件中有所描述:US20050137823、JP2010016944 和 FR2926165。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種用於管理充電的方法，所述方法使得有可能克服上述這些問題並且改進從現有技術中已知的用於管理充電的方法。具體而言，本發明提出了一種用於管理充電的方法，所述方法能夠實現對電池組的可靠且最佳的使用。
[0008]根據本發明，該方法使得有可能管理一個可再充電電池組的充電，該可再充電電池組包括含有至少一個電化學電池的至少一個模塊。該方法包括以下階段:通過使用用於估算該模塊的這些電池的總內部電阻的一個觀察器來估算在該至少一個模塊中產生的熱流。
[0009]這個估算階段可以包括定義該包有至少一個電池的至少一個模塊的熱模型的步驟和/或測量該含有至少一個電池的至少一個模塊的溫度的步驟。
[0010]估算在該至少一個模塊中產生的熱流可以用於確定一個命令來停止該至少一個模塊或該電池組的充電。
[0011]當所估算的總內部電阻超過一個預定閾值或者與其他模塊中所估算的內部電阻顯著不同時，可以停止對該至少一個模塊或該電池組進行充電。
[0012]本發明還涉及一種計算機可讀的數據存儲媒體，在該數據存儲媒體上存儲了一個電腦程式，該電腦程式包括用於執行以上定義的管理方法的這些階段和/或步驟的電腦程式代碼裝置。
[0013]根據本發明，一種用於管理一個可再充電電池組的充電的設備包括用於執行以上定義的管理方法的硬體和/或軟體裝置，其中該可再充電電池組包括含有至少一個電化學電池的至少一個模塊。
[0014]該硬體和/或軟體裝置可以包括用於估算在該至少一個模塊中產生的熱流的裝置。
[0015]用於估算在該至少一個模塊中產生的熱流的該裝置可以包括用於測量含有所述一個或多個電池的該模塊的溫度的一個裝置以及用於對該至少一個電池進行熱建模的一個裝置。
[0016]該設備可以包括一個電池組充電器以及用於操縱該電池組充電器的一個裝置和/或一個斷續器，該斷續器被控制成將該電池組充電器與該至少一個模塊進行連接或斷開連接。
[0017]根據本發明，一種機動車輛、特別是電動車輛或混合動力車輛，包括以上定義的一個設備。
[0018]根據本發明，一種電腦程式包括電腦程式代碼裝置，該電腦程式代碼裝置被設計成用於當在車載處理器或計算機上運行該程序時執行以上定義的方法的這些階段和/或步驟。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]附圖通過舉例方式示出了用於管理充電的一種設備的實施例，所述設備執行了根據本發明的管理方法的一個實施例。
[0020]圖1是一個電池組以及根據本發明用於管理充電的設備的一個實施例的簡圖。
[0021]圖2是根據本發明用於管理充電的設備的一個實施例的邏輯體系結構的簡圖。
[0022]圖3是一個過量充電檢測判據的第一過程隨時間的圖表。
[0023]圖4是該過量充電檢測判據的第二過程隨時間的圖表。
【具體實施方式】
[0024]圖1所示的系統包括一個可再充電電池組1、一個充電器5、以及用於管理該電池組的充電的一個設備10。因此該電池組可以在管理充電的該設備的控制下由充電器充電。[0025]該電池組可以是任何類型的。優選地它是機動車輛的電池組，特別是用於對電動車輛或混合動力車輛的電氣驅動電動機饋電的電池組。
[0026]該電池組包括一個或多個模塊2，該模塊在一個殼體中包封了一個或多個電化學電池3或電化學蓄能器。同一模塊的不同電化學電池是電互連的。類似地，該電池組的不同模塊也是電互連的。此外，該電池組包括用於管理該電池組的一個計算機8。該電池組在其兩個接線端子之間使得有可能提供電力並且在它充電時在其兩個接線端子之間能夠接收電力。該計算機8包括一個用於管理充電的裝置，所述裝置使得有可能特別地檢測一種正常操作情況，在該正常操作情況下必須終止對該電池組充電而不造成故障。該管理裝置還使得有可能命令做出充電過程的此種停止。
[0027]該充電器可以是任何類型的。它針對於有待由其充電的電池組的特徵被適配。該充電器可以通過一個受控的斷續器7與該電池組進行連接或斷開連接。
[0028]用於管理電池組的充電的該設備10使得有可能特別地檢測該電池組被充電的情況並且在必要時做出命令停止該充電器對該電池組的充電。為了做到這樣，該用於管理充電的設備包括用於執行根據本發明的用於管理充電的方法的硬體和/或軟體裝置。換言之，它包括使得有可能根據本發明的方法來支配其操作的硬體和/或軟體裝置。
[0029]該管理裝置包括一個計算機6或一個在下文中參照固2描述的操縱裝置。例如，該計算機收到一個用於測量模塊的溫度的信號並且在必要時收到在數據總線11上循環的其他信號。該溫度測量信號由一個濾波裝置13進行濾波。經濾波的測量信號以及在數據總線11上循環的任何其他信號接著被提供至一個計算裝置14，該計算裝置尤其包括該模塊的一個熱模型15。該計算裝置產生一個信號，該信號被提供給用於檢測該模塊的異常功能的一個裝置16。該檢測裝置輸出一個指示該模塊的正常功能或異常功能的邏輯信號、特別是指示該電池組是否被過量充電的一個信號。該邏輯信號被提供給一個確認裝置17，該確認裝置使得有可能確認之前提到的邏輯信號並且輸出一個指示該電池組是否被過量充電的信號。例如，如果該邏輯信號在一個預定時間段內在輸入端處是連續存在的，則該確認裝置可以確認它收到該邏輯信號。
[0030]該確認裝置17輸出的信號使得有可能操縱該充電器和/或操縱一個受控的斷續器7，從而使得有可能將充電器5與電池組I進行連接或斷開連接。
[0031]該受控的斷續器優選地形成了用於管理充電的該設備的一部分。類似地，用於測定溫度的裝置4優選地形成了用於管理充電的該設備的一部分。
[0032]以下對根據本發明的用於管理充電的方法的一個實施例進行說明。
[0033]如上文所見，當一個電池組電池被過量充電時，傳遞給電池的過量能量觸發了不希望的寄生反應。這些寄生反應引起了氣體的形成以及異常的溫度行為。這正是在根據本發明的方法中所分析的行為。基於檢測關於溫度的異常情況，該方法從而仍可以及時停止過量充電。由單一傳感器測量的溫度信息不足以足夠早地檢測到過量充電，也就是說在熱失控之前，特別是在該傳感器並不總是恰當定位的情況下。
[0034]為了預見這種熱失控，必須推導出溫度信號以便獲知溫度梯度。溫度梯度將是用於停止充電過程的一個有用指標。不幸的是，這種推導僅僅放大了測量噪聲。
[0035]因此對異常情況的檢測優選是基於對一個模塊處的熱傳遞的建模，以便儘可能精確地確定熱信息(相對於所研究的系統的固有時間常數)。[0036]其原理在於在以下不同的多條信息的基礎上估算一個特定模塊的一組電池的內部電阻:
[0037]-溫度信息，
[0038]-電池組電流信息，以及
[0039]-模塊冷卻信息。
[0040]如下面將看到的，這歸結為對該模塊中產生的熱流的估算。
[0041]該溫度信息是例如由一個溫度傳感器(一個模塊上、多個模塊上、或每個模塊上所必須的)來提供的。
[0042]該電池組電流信息是例如根據充電器的電壓和功率(在該數據總線上可獲得)而計算出的。在所提出的解決方案中考慮到了關於電流的信息的不確定性:對觀察器進行校準以便關於此不確定性而言是穩健的。
[0043]建立這些冷卻條件以定義該模塊的熱模型並且是經由在該數據總線上可獲得的信息在線提供的並且是通過一個冷卻系統來遞送的。本發明還在車輛不具有冷卻系統的情況下起作用。在此情況下，建立該信息以定義該模型，並且外部的溫度測量值就足夠了。
[0044]通過參照以下描述的用於描述模塊的熱行為的這些方程，注意到在這些電池的溫度建模中總是涉及到內部電阻。內部電阻的動態變化不能由所提供的數據來建模、並且因此假定為零。
【權利要求】
1.一種用於管理可再充電電池組(I)的充電的方法，該可再充電電池組包括含有至少一個電化學電池(3)的至少一個模塊(2)，其特徵在於，該方法包括以下階段:通過使用估算該模塊的這些電池的總內部電阻的一個觀察器來估算在該至少一個模塊中產生的熱流。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該估算階段包括定義該含有至少一個電池的至少一個模塊的熱模型的步驟和/或測量該含有至少一個電池的至少一個模塊的溫度的步驟。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，估算在該至少一個模塊中產生的熱流被用於確定一個命令以便停止該至少一個模塊或該電池組的充電。
4.如以上權利要求之一所述的方法，其特徵在於，當所估算的總內部電阻超過一個預定閾值或者與其他模塊中所估算的內部電阻顯著不同時，停止對該至少一個模塊或該電池組進行充電。
5.一種計算機可讀的數據存儲媒體，該數據存儲媒體上存儲了一個電腦程式，該電腦程式包括用於執行如以上權利要求之一所述的管理方法的這些階段和/或步驟的電腦程式代碼裝置。
6.一種用於管理可再充電電池組(I)的充電的設備(10)，該可再充電電池組包括含有至少一個電化學電池(3)的至少一個模塊(2)，其特徵在於，該設備包括用於執行如權利要求I至6之一所述的管理方法的硬體(4，6，7)和/或軟體裝置。
7.如前一項權利要求所述的設備，其特徵在於，該硬體和/或軟體裝置包括用於估算在該至少一個模塊中產生的熱流的裝置。
8.如前一項權利要求所述的設備，其特徵在於，用於估算在該至少一個模塊中產生的熱流的該裝置包括用於測量含有所述一個或多個電池的該模塊的溫度的一個裝置(4)以及用於對該至少一個電池進行熱建模的一個裝置(15)。
9.如權利要求7至8之一所述的設備，其特徵在於，該設備包括一個電池組充電器(5)以及用於操縱該電池組充電器的一個裝置(6 )和/或一個斷續器(7 )，該斷續器被控制成將該電池組充電器與該至少一個模塊進行連接或斷開連接。
10.一種機動車輛，特別是電動車輛或混合動力車輛，包括如權利要求7至9之一所述的設備。
11.一種電腦程式，包括一個電腦程式代碼裝置，該電腦程式代碼裝置被設計成用於當在一個車載處理器或計算機上運行該程序時執行如權利要求1到4之一所述的方法的這些階段和/或步驟。
【文檔編號】H02J7/00GK103442934SQ201280014643
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年1月23日 優先權日:2011年1月24日
【發明者】A·聖-馬爾庫, Y·勒武爾克, M·德貝爾 申請人:雷諾股份公司