用于控制机动车辆的电池单元的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制机动车辆的电池单元的方法。

背景技术

从现有技术中已知使用具有多个电池模块的电池单元。在本说明书的上下文中，电池模块被特别理解为意指可再充电电压源。电池单元的电池模块可经由半导体元件不同地彼此连接。此类电池单元通常用于电驱动型机动车辆中，以便将电能提供到传动系。

还已知彼此并联地互连电池单元的多个电池模块。这例如在绝缘测量的情况下进行。还可以彼此并联地互连多个电池模块，以便例如在需要机动车辆的较高加速度时能够快速地为传动系提供更多电力。

当在电池模块并联连接的情况下操作时，电池模块的电压差不应太大是很重要的。如果电压差太大，由于电路内存在的容量和电池模块之间的低欧姆连接，并联电路中出现相对较大的均衡电流。

用于电操作式车辆的车载网络中的电压补偿的方法从DE 102018004891A1中已知，其中由两个电池的感测电压形成电压差，并且对感测电压超出目标电压范围的电池的用电装置通电。这使电池放电，直到电压在目标电压范围内。

发明内容

相比之下，本发明解决了在机动车辆停车时间较长的情况下降低电池模块之间的大电压差的风险的问题。

此问题通过下文所述的方法、控制单元以及系统来解决。本发明的实施方案在下文中描述。

电池单元被配置成以便将电能提供到机动车辆的电传动系。例如，电池单元和传动系可以经由电引线彼此连接。电传动系被配置成以便驱动机动车辆。电池单元包括多个电池模块。

监测电池单元是否处于断电状态。在本说明书的上下文中，断电状态被特别理解为意指电池单元通过开关元件与用电装置，特别是与机动车辆的传动系分开。测量电池单元处于断电状态的时间段。如果该时间段超过时间阈值，将电池单元从断电状态转变到通电状态。当通电时，电池模块彼此并联电连接。在本说明书的上下文中，通电状态被特别理解为意指电池单元电连接到至少一个用电装置。优选地，在通电状态下，电池单元可例如通过低电压分接头电连接到机动车辆的车载网络，所述机动车辆的操作电压小于电池单元提供的电压。各种用电装置可以是该车载网络的部件。

通过在电池模块并联连接且电连接到车载网络的情况下转变到通电状态，电池模块的电压在本质上彼此匹配。以此方式，当机动车辆长时间不使用时，电池模块之间的大电压差的风险降低，因为各个电池模块在断电时也以不同速率放电。

根据本发明的一个实施方案，时间阈值可以是恒定的。以此方式，可以实现在机动车辆的长期停车期间定期将电池单元切换到通电状态，并且因此补偿电池模块之间的电压差。

根据本发明的一个实施方案，时间阈值可以是变化的。例如，时间阈值可以在电池单元已从通电状态转变回到断电状态之后改变。例如，在通电状态下，可以监测电池模块上存在的电压。时间阈值可以在已检测到最高电压与最低电压之间的电压差大于第一电池模块阈值时特别降低。因此，时间阈值可以适应电池模块不同放电的快慢程度。

时间阈值可以在已检测到最高电压与最低电压之间的电压差小于第二电池模块阈值时增加。以此方式，可以避免不必要地转变到通电状态。

根据本发明的一个实施方案，电池单元可以被配置成以便输出交流电压。为此，电池单元可包括例如逆变器。例如，逆变器可以由若干部件组成，并且不必作为单独部件存在。

根据本发明的一个实施方案，电池单元可以被配置成以便输出直流电压。

根据本发明的一个实施方案，在对单元通电之后，可以在电池模块并联连接的情况下执行绝缘测量。在本说明书的上下文中，绝缘测量被特别理解为意指对电池单元电连接到的电路的绝缘电阻的测量。彼此并联连接电池模块可以是绝缘测量的一部分。以此方式，可以通过已在电池单元的控制单元中实施的操作来实现并联电路系统。

当电池模块以旁路方式互连时，也可以替代地执行绝缘测量。

根据本发明的一个实施方案，在转变到通电状态之后，可以测量电池模块的相应电压。可以维持电池模块的并联电路系统以及通电状态，直到最高电压与最低电压之间的差小于电压阈值为止。这具有并联电路系统维持足够长的时间以便将电压匹配到所需程度的优点。

根据本发明的一个实施方案，在对单元通电时，可确定电池模块的相应充电状态。这可特别地在对单元通电之后，例如甚至在绝缘测量之前直接完成。充电状态可通过例如开路电压和电池温度来确定。相应充电状态显著影响相应电池模块的电压。优选地，确定电池模块之间的电压差，以确保电池模块的并联电路系统是可行的，没有损坏的风险。

一种用于机动车辆的电池单元的控制单元被配置成以便执行根据本发明的一个实施方案的方法。

一种系统包括根据本发明的一个实施方案的控制单元以及电池单元。

总体上，本发明在此公开下述1、9和10的技术方案，下述2-8为优选技术方案：

1.一种用于控制机动车辆的电池单元的方法，其中所述电池单元被配置成以便将电能提供到所述机动车辆的电传动系(M)，其中所述电传动系(M)被配置成以便驱动所述机动车辆，其中所述电池单元包括多个电池模块(U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2；WN)，

其中所述方法包括以下步骤：

-监测所述电池单元是否处于断电状态；

-测量所述电池单元处于所述断电状态的时间段；以及

-当所述时间段超过时间阈值时，将所述电池单元从所述断电状态转变到通电状态，其中在所述通电状态下所述电池模块(U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2；WN)彼此并联电连接。

2.根据前述方案1所述的方法，其特征在于，所述时间阈值是恒定的。

3.根据前述方案1所述的方法，其特征在于，所述时间阈值是变化的。

4.根据前述方案1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电池单元被配置成以便输出交流电压。

5.根据前述方案1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电池单元被配置成以便输出直流电压。

6.根据前述1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在对所述单元通电之后，在所述电池模块(U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2；WN)并联连接的情况下执行绝缘测量。

7.根据前述1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述单元转变到所述通电状态之后，测量所述电池模块(U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2；WN)中的每一个上的电压，其中维持所述电池模块(U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2；WN)的并联电路系统以及所述通电状态，直到最高电压与最低电压之间的差小于电压阈值。

8.根据前述1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在对所述单元通电之后确定所述电池模块(U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2；WN)的相应充电状态。

9.一种用于机动车辆的电池单元的控制单元，其中所述控制单元被配置成以便执行根据前述1-8中任一项所述的方法。

10.一种系统，所述系统包括根据前述方案9所述的控制单元以及所述电池单元。

附图说明

本发明的另外特征和优点从以下参考附图对优选示例性实施方案的描述变得显而易见。相同附图标记用于相同或相似部件以及具有相同或相似功能的部件。示出了以下内容：

图1是根据本发明的一个实施方案的系统的示意电路图；

图2是电池模块的实施方案的示意电路图；以及

图3是电池模块的替代实施方案的示意电路图。

具体实施方式

所述系统是机动车辆的部件，并且包括电池单元，所述电池单元具有多个电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN，传动系M和低电压分接头LV。通过低电压分接头LV，电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN电连接到机动车辆的车载网络。车载网络的电压低于电池模块供应的电压。

电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN也电连接到传动系M，并且被配置成以便将电能提供到传动系M。传动系M被配置成以便驱动机动车辆。

图2和3示出了电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN的可能实施方案。它们各自包括电压源1和多个开关元件2。开关元件2可特别地为半导体开关元件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。通过开关元件2的合适电路系统，电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN可以不同方式彼此连接。

如果机动车辆长时间不使用，那么电压源1以不同速率放电，使得它们在机动车辆通电时具有不同的高电压。当机动车辆在电压源1的电压差相对较大的情况下投入使用时，存在可能损坏电池模块或其他部件的大的均衡电流的风险。

因此，设想当电池单元在超过时间阈值的时间段内一直处于断电状态时，在电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN彼此并联连接的情况下将电池单元转变到通电状态。当电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN彼此并联连接时，电压彼此匹配。电池模块的并联电路系统可通过开关元件2的合适电路系统来实现。

以此方式，无需额外测量即可实现对电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN的充电状态的调节以及因此对其电压的调节。当电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN并联连接时的通电状态是在控制单元中已经提供的电池模块U1、U2、UN、V1、V2、VN、W1、W2和WN并联连接时的模式时特别有利。此模式可以是例如绝缘测量。