專利名稱：用于確定蓄電池的均衡充電的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于確定蓄電池的均衡充電的方法和裝置，其中，對蓄電 池進行過充電超過一個標稱完全充電狀態(tài)。
背景技術：
為了對蓄電池、尤其是鎳金屬氫化物蓄電池(NiMH)進行均衡充電， 用確定的電荷量對蓄電池進行過充電。迄今，為此對蓄電池連續(xù)地用恒定 并且相對小的電流充電，以便可探測均衡充電。充電過程可持續(xù)多個小時， 直到電池監(jiān)測系統(tǒng)探測到蓄電池被完全充滿并且可能情況下也被均衡為 止。如果充電過程經(jīng)常中斷，則均衡充電通過到目前為止的控制和監(jiān)測方 法決不能產(chǎn)生效果。通常，蓄電池的充電總是用電網(wǎng)充電裝置來執(zhí)行，以 便可保證連續(xù)的充電電流。
但對于現(xiàn)代混合車輛沒有提出對蓄電池通過電網(wǎng)充電。為了產(chǎn)生所
需的恒定且小的充電電流，需要用內(nèi)燃發(fā)動機進行較長時間的工作階段，
例如在高速公路上較長時間行駛。也可考慮用12V啟動機電池對混合電池 進行夜間充電。缺點在于，車輛控制裝置卻不可預先識別高速公路行駛 將持續(xù)多長時間。通過12V啟動機電池進行均衡充電在夜間可能中斷。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明的任務在于，在相應的用于確定蓄電池的均衡充電 的裝置下提供一種改善的方法，通過該方法可在各種工作條件下控制均衡充電。
該任務通過開頭所述類型的方法這樣來解決探測充電工作階段，在 所述充電工作階段中，蓄電池至少處于標稱完全充電狀態(tài)中；累加在完全 充電工作階段中充入到蓄電池中的電荷量，以便獲得均衡充電的值。
該方法基于這樣的知識均衡充電的重要特征是，對蓄電池用標稱容量的約10至20%的確定電荷量進行過充電，并且不是絕對需要連續(xù)的電流 流動。已知在充電過程之間也可存在暫停。根據(jù)本發(fā)明的方法由此利用這
樣的知識對蓄電池可用確定的電荷量與充電過程持續(xù)多長時間以及充電 過程如何執(zhí)行相對無關地進行過充電。
為此，簡單地累加在完全充電工作階段中充入到蓄電池中的電荷量。 由此，僅考慮在過充電階段中充入到蓄電池中的電荷量，在該過充電階段 中，蓄電池的充電狀態(tài)達到了最大值。如果過充電階段通過放電階段而中 斷，則電荷量的累加也中斷這樣長時間，直到出現(xiàn)另一個新的過充電階段。
優(yōu)選將在完全充電工作階段中累加的電荷量與確定的給定均衡充電量 進行比較。當所累加的電荷量的量大于給定均衡充電量時識別成功結束的 均衡充電。預給定的足夠的電荷量一充入到了蓄電池中，由此就識別到均 衡充電的終止，該均衡充電于是可通過對蓄電池的功率控制裝置的干預而 終止。
有利的也在于，(優(yōu)選持續(xù)地)確定最高的模塊電壓與最低的模塊電壓 之間的電壓差，將電壓差與確定的最大電壓差相比較。電壓差一小于確定 的最大電壓差，就可推斷出成功結束的均衡充電。
成功結束的均衡充電的識別優(yōu)選需要所累加的電荷量大于給定均衡充 電量并且電壓差小于確定的最大電壓差。
僅當滿足這兩個判據(jù)時，才應推斷出成功結束的均衡充電。
另外有利的是，優(yōu)選持續(xù)地測量電池溫度并且當所測量到的電池溫度 大于確定的最大溫度時通過蓄電池的過充電來中斷均衡充電過程。由此防 止蓄電池變得對于均衡充電過熱以及可能再冷卻，以便稍后可用合適地調(diào) 節(jié)溫度的蓄電池繼續(xù)進行均衡充電。
最大的蓄電池溫度應處于40至50度的范圍內(nèi)并且例如對于NiMH蓄 電池確定到45"C。
另外有利的是，優(yōu)選持續(xù)地確定充電狀態(tài)并且當充電狀態(tài)小于確定的 最小充電狀態(tài)時中斷均衡充電。
由此保證，試圖對蓄電池進行過充電僅當達到確定的最小充電狀態(tài)時 才執(zhí)行。最小充電狀態(tài)應處于80至100%的范圍內(nèi)并且優(yōu)選取值為90%。 僅當達到該最小充電狀態(tài)之后才試圖使蓄電池進入過充電狀態(tài)，在該過充電狀態(tài)中，充電狀態(tài)達到了蓄電池的最大值。
另外，該任務通過監(jiān)測裝置來解決，該監(jiān)測裝置用于蓄電池，該監(jiān)測 裝置具有一個用于識別蓄電池的當前的充電狀態(tài)的充電狀態(tài)識別裝置和一 個用于連續(xù)地確定充入到蓄電池中的電荷量的電荷測量單元，該監(jiān)測裝置 被構造用于執(zhí)行上述方法并且具有一個監(jiān)測單元，該監(jiān)測單元被設置用于 探測完全充電工作階段，在所述完全充電工作階段中，蓄電池至少處于標 稱完全充電狀態(tài)中，該監(jiān)測單元還被設置用于累加在完全充電工作階段中 充入到蓄電池中的電荷量以及用于確定蓄電池的均衡充電，以便由所累加 的電荷量獲得均衡充電的值。。


下面借助于附圖對本發(fā)明進行示例性詳細說明。附圖表示 圖l用于蓄電池的監(jiān)測裝置的方框圖，其具有連接在其上的連入到 車輛系統(tǒng)中的蓄電池；
圖2 用于確定蓄電池的均衡充電的流程圖。
具體實施例方式
圖1允許看到一個用于蓄電池2的監(jiān)測裝置1的方框圖，這些蓄電池 例如連入到車輛的整車電路網(wǎng)絡3中。監(jiān)測裝置1具有一個充電狀態(tài)識別 裝置4,用于測定蓄電池2的當前的充電狀態(tài)SOC。充電狀態(tài)識別裝置己 經(jīng)充分公知，因此不予以詳細描述。蓄電池2的充電狀態(tài)例如是當前在蓄 電池2中可供使用的容量，涉及蓄電池2的標稱容量并且以標稱容量的百 分比來描述。
另外，監(jiān)測裝置1具有一個電荷測量單元5，用于確定充入到蓄電池2 中的電荷量以及必要時也確定從蓄電池2放出的電荷量。這例如可通過電 流傳感器來進行。
另外，監(jiān)測裝置1具有一個監(jiān)測單元6，用于通過充電狀態(tài)識別裝置4 所測定的充電狀態(tài)來探測完全充電工作階段，在所述完全充電工作階段中， 蓄電池處于過充電階段中。 一探測到這樣的完全充電工作階段，就將通過 電荷測量單元5測定的電荷量在監(jiān)測單元中累加，以便獲得均衡充電的值。所蓄積的電荷量的值存儲在監(jiān)測裝置1的存儲器7中。附加地測量蓄電池2 的模塊上的分電壓，以便可確定最高的模塊電壓和最低的模塊電壓。 借助于圖2中示出的流程圖來詳細描述由監(jiān)測裝置1執(zhí)行的方法。 在探測到均衡充電的必要性之后在步驟a)中將AH-電量計Ahequ置于 值OAh并且給車輛控制裝置傳送信號蓄電池2需要均衡充電。車輛控制 裝置現(xiàn)在將試圖使蓄電池2在步驟b)中用合適的電流完全充電。在該階段 中可發(fā)生在此期間蓄電池2短時間地放電或者均衡充電過程通過車輛和 稍后繼續(xù)行駛的停止而中斷。
在均衡充電期間連續(xù)地檢測蓄電池2的充電狀態(tài)SOC^是否已經(jīng)達 到確定的最大值(例如標稱容量的100%)，因為然后蓄電池2進入過充電 階段中。對于過充電階段的情況，將充入到蓄電池2中的電荷量^1在^1-電量計Ah，中累加，其方式是將在接著的時段中充入的電荷量Ah(n)加到
Ah-電量計的到目前為止的值Ahequ(Il-l)上。Ah-電量計Ahequ由此僅計數(shù)在
過充電階段中充入到蓄電池2中的全部電荷量Ah。
對于過充電階段通過放電而中斷并且充電狀態(tài)SOC^由此下降到預給 定的100%最大值以下的情況，電荷量的累加中止這樣長的時間，直到充電 狀態(tài)又大于或等于100%最大值。因此，在該時間的進程中，所測定的過充 電的電荷量Ah的量又提高。
為了識別成功結束的均衡充電而檢測是否已經(jīng)充入足夠的電荷量并 且最高的模塊電壓與最低的模塊電壓之間的電壓差是否小于確定的最大電 壓差。足夠的電荷量按照方程
A^equ〉Qbatt一nenn X fequ
來檢測，其中，Qbatt，nn是電池的標稱容量，fequ是可自由確定參數(shù)的因子，
該因子對于NiMH蓄電池例如可確定到15%。
確定的最大電壓差AUequ是在用于NiMH蓄電池的傳統(tǒng)電池監(jiān)測系統(tǒng)中 已經(jīng)存在的參數(shù)，該參數(shù)例如可取值為20mV/單體。
如果已經(jīng)識別到均衡充電成功，則在步驟c)中生成一個相應的報告， 該報告例如可促使電池控制裝置終止均衡充電過程。此外，將一個表征均 衡充電必要性的特征位復位。
對于電荷量Ahequ大于標稱容量Qbatt^enn并且電壓差AU不足夠小(AU始終大于A和Uiqu)的情況，則進行提示蓄電池2不可進行均衡。對于該
情況，在步驟d)中發(fā)出一個相應的報告，以便促使檢驗蓄電池2。即蓄電 池也許處于不正常的可用狀態(tài)中。蓄電池2的單體可能受損。也意義的在 于，連續(xù)地監(jiān)測電池溫度。如果最大溫度要變得大于經(jīng)確定參數(shù)的例如45 "C的值T皿^u，則蓄電池2對于均衡充電而言過熱。在此情況下，監(jiān)測裝 置產(chǎn)生一個可促使電池控制裝置中止均衡充電的特征位并且由此傳送信號 給車輛控制裝置過充電應中斷，直到最大電池溫度小于確定的例如+35
'C的溫度值Tst^equ。在此情況下可給出用于確定均衡充電的算法是否工 作。另外可給出Ah-電量計的值Ahequ和所需的放電量QbafXfequ、在該方 法期間測定的最大電池溫度Tmax eeU和電壓差MJ。
權利要求
1.用于確定蓄電池(2)的均衡充電的方法，在該均衡充電中，對該蓄電池(2)進行過充電超過一個標稱完全充電狀態(tài)，其特征在于探測完全充電工作階段，在所述完全充電工作階段中，該蓄電池(2)至少處于所述標稱完全充電狀態(tài)中；累加在所述完全充電工作階段中充入到該蓄電池(2)中的電荷量(Ah)，以便獲得均衡充電的值(Ahequ)。
2. 根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于將在所述完全充電工作階段中 累加的電荷量(Ahequ)與確定的給定均衡充電量相比較并且當所累加的電 荷量(Ah^u)大于給定均衡充電量時識別成功結束的均衡充電。
3. 根據(jù)權利要求1或2的方法，其特征在于確定最高的模塊電壓與最 低的模塊電壓之間的電壓差(AU)，將該電壓差(AU)與確定的最大電壓差(AUequ)相比較并且當該電壓差(AU)小于確定的最大電壓差(AUequ)時識別成功結束的均衡充電。
4. 根據(jù)上述權利要求之一的方法，其特征在于測量蓄電池溫度(Tbatt) 并且當所測量到的蓄電池溫度(Tbatt)大于確定的最大溫度(丁皿_，)時中 斷均衡充電過程。
5. 根據(jù)權利要求4的方法，其特征在于所述最大的蓄電池溫度(Tbatt) 處于40至50。C的范圍內(nèi)并且優(yōu)選取值為+45-C。
6. 根據(jù)權利要求4或5之一的方法，其特征在于在所測量到的溫度 (Tbatt)達到了一個低的溫度值(Tsta^equ)之后重新開始均衡充電。
7. 根據(jù)權利要求6的方法，其特征在于所述確定的低的溫度值 (T^tequ)處于30至4(TC的范圍內(nèi)并且優(yōu)選取值為35°C。
8. 根據(jù)上述權利要求之一的方法，其特征在于確定充電狀態(tài)并且當該 充電狀態(tài)小于確定的最小充電狀態(tài)時中斷均衡充電。
9. 根據(jù)權利要求8的方法，其特征在于所述確定的最小充電狀態(tài)在均衡充電之前處于80至100%的范圍內(nèi)并且優(yōu)選高于90%。
10. 根據(jù)上述權利要求之一的方法，其特征在于顯示均衡充電的狀態(tài)、電荷量、初始充電所需的電荷量、電壓差和域測量到的最大電池溫度。
11. 監(jiān)測裝置(1)，用于蓄電池(2)，該監(jiān)測裝置具有一個用于識別該 蓄電池(2)的當前的充電狀態(tài)(SOC)的充電狀態(tài)識別裝置(4)和一個 用于連續(xù)地確定充入到該蓄電池(2)中的電荷量(Ah)的電荷測量單元(5)， 該監(jiān)測裝置被設置用于執(zhí)行根據(jù)上述權利要求之一的方法，其特征在于 設置有一個監(jiān)測單元(1)，該監(jiān)測單元被設置用于探測完全充電工作階段， 在所述完全充電工作階段中，該蓄電池(2)至少處于標稱完全充電狀態(tài)中， 該監(jiān)測單元還被設置用于累加在所述完全充電工作階段中充入到該蓄電池 中的電荷量(Ah)以及用于根據(jù)所累加的電荷量(Ahequ)確定該蓄電池(2) 的均衡充電，在電池內(nèi)部測量至少兩個分電壓(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定蓄電池(2)的均衡充電的方法，在該均衡充電中，對該蓄電池(2)進行過充電超過一個標稱完全充電狀態(tài)，該方法具有步驟探測完全充電工作階段，在所述完全充電工作階段中，該蓄電池(2)至少處于所述標稱完全充電狀態(tài)中；累加在所述完全充電工作階段中充入到該蓄電池(2)中的電荷量(Ah)，以便獲得均衡充電的值。
文檔編號H02J7/00GK101669264SQ200880014012
公開日2010年3月10日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權日2007年3月5日
發(fā)明者H-W·福爾格 申請人:約翰遜控制混合動力與可循環(huán)有限責任公司