用于切換電池組的多個電池組電池的方法和電池組系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用于切換（Schalten)被構(gòu)造為電化學(xué)能量存儲器的電池組的多個電 池組電池的方法。本發(fā)明還設(shè)及具有被構(gòu)造為電化學(xué)能量存儲器的帶有多個電池組電池單 元的電池組的電池組系統(tǒng)，所述電池組電池單元分別包括電池組電池和分配給電池組電池 的電池組電池監(jiān)控模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 在圖1中示出由現(xiàn)有技術(shù)已知的電池組系統(tǒng)10,其包括具有多個電池組電池單元 (Smart Cell化it (智能電池單元）SCU) 20的電池組11，所述電池組電池單元分別具有電 池組電池21和分配給電池組電池21的電池組電池監(jiān)控模塊（電池組電池電子模塊或者電 池組電池電子設(shè)備)22。為了簡化圖1的圖示，僅兩個電池組電池單元被繪出草圖并且分別 配備有附圖標(biāo)記20。所述電池組電池監(jiān)控模塊22能夠單獨地控制單個電池組電池21。為 了產(chǎn)生電池組11的輸出電壓(總輸出電壓)U，其中該輸出電壓還用作電池組系統(tǒng)10的輸出 電壓U，所述電池組電池監(jiān)控模塊22 W串聯(lián)的方式通過連接段彼此連接。所述電池組系統(tǒng) 10此外包括中央控制單元（Central Control化it (中央控制單元乂CU)30,用于控制電池 組系統(tǒng)10。
[0003] 為了產(chǎn)生電池組11的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓(總輸出電壓）U，各個電池組電池21分 別借助于所分配的電池組電池監(jiān)控模塊22接通，也即所述電池組電池21分別相對于輸出 電壓U的量取W正的或者負的極性被引入到串聯(lián)電路中。為了產(chǎn)生電池組11的經(jīng)調(diào)節(jié)的 輸出電壓(總輸出電壓）U，此外各個電池組電池21分別借助于所分配的電池組電池監(jiān)控模 塊22被斷開，也即將要斷開的電池組電池22與串聯(lián)電路分離，其方式是，借助于所分配的 電池組電池監(jiān)控模塊22電連接每個要斷開的電池組電池21的接線端，由此相應(yīng)的電池組 電池21被跨接。接入到串聯(lián)電路的電池組電池21因此可W分別處于被稱作"正接入"的 開關(guān)狀態(tài)中或者處于被稱作"負接入"的另一開關(guān)狀態(tài)中。此外，與串聯(lián)電路分離的電池組 電池21處于被稱作"跨接"的開關(guān)狀態(tài)中。
[0004] 在運樣的電池組系統(tǒng)10 (智能電池電池組系統(tǒng)（SmartCell-Batteriesystemen)) 中，分散地在各自的電池組電池監(jiān)控模塊22中對電池組電池21的開關(guān)狀態(tài)的變化進行決 定。實際的調(diào)節(jié)功能通過中央控制單元20實施，所述中央控制單元20被構(gòu)造為低耗費地 實現(xiàn)的中央調(diào)節(jié)器。
[0005] 在此，在電池組系統(tǒng)10中，通過被構(gòu)造為單向通信接口的通信段31預(yù)先給定第一 控制參量P1和第二控制參量P2,通過所述通信段31，僅一個唯一的包括實際的控制參量P1 和P2的消息由中央控制單元30被發(fā)送給所有的電池組電池監(jiān)控模塊22。所有的電池組電 池監(jiān)控模塊22接收相同的消息，并且通過相應(yīng)的在電池組電池監(jiān)控模塊22中分別存在的 開關(guān)(未示出)要么自主地將分別分配的電池組電池21接入串聯(lián)電路，要么跨接分別分配的 電池組電池21。根據(jù)控制算法，所述中央控制單元30預(yù)先給定W兩個處于0和1之間的數(shù) 值形式的兩個控制參量P1、P2,所述控制參量通過通信段31由中央控制單元（CCU)30被傳 輸?shù)诫姵亟M電池監(jiān)控模塊（SCU)22,并且同樣地由所有的電池組電池監(jiān)控模塊22接收。在 此0《P1《1 W及0《P2《1適用。
[0006] 在每個電池組電池監(jiān)控模塊22中，均勻分布的隨機過程被實施，該隨機過程將P1 解釋為稱為接通概率的第一概率，其中每個斷開的電池組電池21 W所述第一概率被接通， 并且將P2解釋為稱為斷開概率的第二概率，其中每個接通的電池組電池21 W所述第二概 率被斷開。所述中央控制單元30如此跟蹤控制參量P1和P2,使得在電池組系統(tǒng)10的實際 的輸出電壓U和期望的輸出電壓Us之間出現(xiàn)盡可能小的差(調(diào)節(jié)差)。
[0007] 為了產(chǎn)生電池組11的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓U，可W附加地如此進行通過中央控制單 元30執(zhí)行的控制算法的簡單的擴展，使得主動式電池組電池功能狀態(tài)均衡（電池組電池平 衡）對于電池組電池21通過同時使用加權(quán)的使用持續(xù)時間來實現(xiàn)。
[0008] 為了產(chǎn)生電池組的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓U，對此，每個電池組電池監(jiān)控模塊22根據(jù) 品質(zhì)因子縮放相關(guān)的控制參量P1或者P2、也即相同地接收的并且根據(jù)所分配的電池組電 池21的開關(guān)狀態(tài)選擇的控制參量P1或者P2,所述品質(zhì)因子根據(jù)所分配的電池組電池21的 荷電狀態(tài)（S0C)和老化狀態(tài)（S0H)被計算。為了產(chǎn)生電池組的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓U，因此在 放電過程期間斷開的、具有較高的品質(zhì)因子的電池組電池21比具有較低的飯小的)品質(zhì)因 子的電池組電池21 W較大的概率被接通，并且，相反地，具有較低的品質(zhì)因子的電池組電 池21比具有較高的品質(zhì)因子的電池組電池21 W較大的概率被斷開。為了產(chǎn)生電池組的經(jīng) 調(diào)節(jié)的輸出電壓U，具有較低的品質(zhì)因子的電池組電池21在時間上平均地不太頻繁地被放 電，由此電池組電池21的主動式電池組電池功能狀態(tài)均衡被實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 按照本發(fā)明提供用于切換構(gòu)造為電化學(xué)能量存儲器的電池組的多個電池組電池 的方法。在此，所述電池組電池分別W相應(yīng)的第一概率電禪合到電池組，并且分別W相應(yīng) 的第二概率與電池組電去禪。此外，所述電池組電池彼此能串聯(lián)。在所述方法中，對于每個 電池組電池，品質(zhì)因子被計算為在第一函數(shù)和第二函數(shù)之間的總和，所述第一函數(shù)與相應(yīng) 的電池組電池的充電狀態(tài)尤其線性相關(guān)，所述第二函數(shù)與在電流的電流值和相應(yīng)的電池組 電池的內(nèi)阻之間的乘積尤其線性相關(guān)，其中如果相應(yīng)的電池組電池電禪合到電池組，則所 述電流流過該相應(yīng)的電池組電池。此外對于每個電池組電池，所述相應(yīng)的第一概率和相應(yīng) 的第二概率分別根據(jù)相應(yīng)的電池組電池的所計算的品質(zhì)因子被確定。
[0010] 按照本發(fā)明，此外提供具有被構(gòu)造為電化學(xué)能量存儲器的帶有多個電池組電池單 元的電池組的電池組系統(tǒng)，所述電池組電池單元分別包括電池組電池和分配給所述電池組 電池的電池組電池監(jiān)控模塊。在此每個電池組電池監(jiān)控模塊被構(gòu)造用于，將所分配的電池 組電池 W相應(yīng)的第一概率電禪合到電池組，并且W相應(yīng)的第二概率與電池組電去禪。所述 電池組電池還能借助于所分配的電池組電池監(jiān)控模塊彼此串聯(lián)。此外每個電池組電池監(jiān)控 模塊被構(gòu)造用于，作為在第一函數(shù)與第二函數(shù)之間的總和來計算所分配的電池組電池的品 質(zhì)因子，其中所述第一函數(shù)與所分配的電池組電池的充電狀態(tài)尤其線性相關(guān)，所述第二函 數(shù)與在電流的電流值和所分配的電池組電池的內(nèi)阻之間的乘積尤其線性相關(guān)，如果所分配 的電池組電池電禪合到電池組，則所述電流流過該所分配的電池組電池。每個電池組電池 監(jiān)控模塊還被構(gòu)造用于，對于所述所分配的電池組電池，分別根據(jù)所分配的電池組電池的 所計算的品質(zhì)因子來確定相應(yīng)的第一概率和相應(yīng)的第二概率。
[0011] 在本發(fā)明中，電流的電流值被理解為相應(yīng)電流的正地定義的絕對值。
[0012] 從屬權(quán)利要求示出本發(fā)明的優(yōu)選的改進方案。
[0013] 在本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施方式中，所述第一概率對于每個電池組電池而言在電 池組放電時是相應(yīng)的電池組電池的品質(zhì)因子的單調(diào)上升的尤其線性的函數(shù)，并且在電池組 充電時是單調(diào)下降的尤其線性的函數(shù)，和/或所述第二概率對于每個電池組電池而言在電 池組放電時是相應(yīng)的電池組電池的品質(zhì)因子的單調(diào)下降的尤其線性的函數(shù)，并且在電池組 充電時是單調(diào)上升的尤其線性的函數(shù)。優(yōu)選地，在每個電池組電池的品質(zhì)因子的表達式中 存在的第一函數(shù)不僅在電池組放電時、而且在電池組充電時是相應(yīng)的電池組電池的充電狀 態(tài)的單調(diào)上升的尤其線性的函數(shù)，和/或在每個電池組電池的品質(zhì)因子的表達式中存在的 第二函數(shù)在電池組放電時是在電流的電流值和相應(yīng)的電池組電池的內(nèi)阻之間的乘積的單 調(diào)下降的尤其線性的函數(shù)，并且在電池組充電時是單調(diào)上升的尤其線性的函數(shù)，其中如果 相應(yīng)的電池組電池禪合到電池組，則所述電流流過該相應(yīng)的電池組電池。
[0014] 在本發(fā)明中，每個與電池組電去禪的電池組電池、也即每個斷開的電池組電池可 第一概率被電禪合到電池組、也即被接通，所述第一概率在電池組放電時是相應(yīng)的電 池組電池的品質(zhì)因子的單調(diào)上升的尤其線性的函數(shù)，并且在電池組充電時是單調(diào)下降的尤 其線性的函數(shù)。運意味著，在電池組放電時，斷開的電池組電池的品質(zhì)因子越大，該電池組 電池越頻繁地被接通，并且相反地，斷開的電池組電池的品質(zhì)因子越小，該電池組電池越不 頻繁地