補償電池單元的充電狀態的方法和執行該方法的電池系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種用于補償（Ausgleichen)多個電池單元、尤其是在一個電池模塊 中的多個電池單元的充電狀態的方法，尤其是用于改進地補償電池單元的充電狀態的方 法。此外，本發明還設及一種電池系統，該電池系統被構建為實施運樣的方法。
【背景技術】
[0002] 電化學蓄能器、譬如裡離子電池在許多日常應用中廣泛流行。運些電化學蓄能器 例如在如膝上型電腦的計算機、移動電話、智能電話中和在其他應用中被采用。即使在車 輛巧日機動車輛）電動化目前迅猛向前推進的情況下，比方說在電動車輛或者混合動力車輛 中，運樣的電池也顯現出優點。
[0003] 裡離子電池、例如比方說用于汽車使用范圍的裡離子電池常常包括多個單個電池 單元。為了提高電壓水平或者電流水平，運些單元彼此并聯地或者串聯地接線并且W機械 方式被聯合成模塊。此外，電池管理系統還用于監控電池并且除了安全監控之外還要能夠 實現盡可能長的使用壽命。
[0004] 例如，為了延長使用壽命，公知的是，使電池單元的充電狀態彼此匹配或彼此 補償，使得電池單元具有相同的充電狀態。該過程也被稱為單元對稱化或單元平衡化 (Zell-B曰1曰ncing)c 陽0化]從文獻US 2013/0099746 A1中公知了一種用于單元對稱化的系統和方法。在運 樣的方法中，單元對稱化基于對充電狀態的測量來執行。此外在此還設置，在進行單元對稱 化時，關于對稱化需求所算出的（ermittelt)誤差在邊界值之下。
[0006] 此外，文獻CN 102231546A還描述了一種用于單元對稱化的方法，該方法基于對 充電狀態的測量，并且其中在算出充電狀態時應修正誤差。
【發明內容】
[0007] 本發明的主題是一種用于補償多個電池單元的充電狀態的方法，其中所述電池單 元可W存在于一個電池模塊中。該方法包括如下方法步驟： a) 確定用于算出多個電池單元的充電狀態的補償需求的第一方法的潛在誤差 (Fehlerpotential)； b) 確定用于算出多個電池單元的充電狀態的補償需求的第二方法的潛在誤差，其中第 二方法與第一方法不同； C)比較在方法步驟a)和b)中所確定的潛在誤差；化及 d)基于通過具有較低的潛在誤差的方法已算出的需求補償多個電池單元的充電狀態。
[0008] 在此，前面所描述的方法步驟原則上可W按前面所描述的順序進行，其中然而該 方法在本發明的意義下不必限于上面提到的順序。
[0009] 通過前面所描述的方法能夠實現的是，基于電池單元的充電狀態的單元對稱化在 未知曉尤其是串聯連接的電池單元的容量的情況下也能夠實現，使得由于單元對稱化引起 的充電時的損耗特別小。
[0010] 前面所描述的方法因此用于補償多個電池單元的充電狀態或使所述多個電池單 元的充電狀態彼此匹配。運些電池單元在此尤其是W本身已知的方式被布置在一個電池模 塊中或構造運個，并且在此比方說串聯地或者并聯地接線。在此，該方法可W設及多個電池 單元的組，即設及電池模塊的電池單元的一部分，或者設及所有的多個電池單元、即所有的 布置在一個電池模塊中的電池單元。
[0011] 對電池單元彼此間的單元對稱化的要求有根據地例如可在于，運些單元可W具有 不同的自放電率并且由此在一定的時間段內可W改變單元彼此間的充電狀態。此外，各個 電池單元的容量也可W比方說由于生產分散性（Pro化ktionsstreuung)而彼此偏差。該效 應可能可W在使用壽命開始時被忽略，但是在使用壽命的過程中由于單元老化中的差異而 被增大，并且導致電池單元之間的若干百分比的容量差異。
[0012] 為了防止運一點，通過借助前面所描述的方法執行的單元對稱化可W實現，各個 電池單元的充電狀態（state of charge, S0C)盡管自放電不同并且如果有運種情況則容量 不同還彼此相協調。在此，尤其是運些單元的充電狀態彼此相協調，包括電池單元的電池模 塊的充電狀態比方說可W被限定為在電池單元的所有充電狀態上的最小值。
[0013] 充電狀態的補償或對此的需求的算出在此可W按時間間隔根據電池單元的狀態、 例如其壽命來進行。通常，可W按為一周或者W上、例如兩周的間隔對充電狀態進行補償， 其中運些值絕對不是限制性的。原則上，當電池單元的充電狀態的差異在闊值之上時，可W 對電池單元的充電狀態進行補償。
[0014] 為了實現運一點，前面所描述的方法根據方法步驟a)包括確定用于算出多個電池 單元的充電狀態的補償需求的第一方法的潛在誤差，并且此外根據方法步驟b)包括確定用 于算出多個電池單元的充電狀態的補償需求的第二方法的潛在誤差，其中第二方法與第一 方法不同。在此，可W應用兩種方法或大于兩種的多種方法，或首先可W將其潛在誤差彼此 相比較。進而，可是W非限制性的方式關于兩種方法來描述本發明，其中隨后的說明同樣適 用于多于兩種的方法。
[0015] 所使用的用于確定單元對稱化的需求的方法在此原則上也可從現有技術中公知。 單元對稱化的需求在此尤其是可W根據具體的事件來選擇并且原則上基于電池單元的不 同的充電狀態。在此，該需求原則上可W是定性的W及尤其是定量的參數，使得不僅算出在 各個電池單元中是否必需單元對稱化而且也算出在各個電池單元中必需單元對稱化多少 量。
[0016] 潛在誤差在本發明的意義下此外還應被理解為在確定對單元對稱化的需求時在 相對應的方法中存在的猜測的或估計的或者算出的模糊性或不精確性。換言之，通過潛在 誤差可W確定，通過相對應的方法可多精確地算出對單元對稱化的需求。在高潛在誤差的 情況下，對單元對稱化的需求因而可W相對地說不精確地被確定，而在相對地說低的潛在 誤差的情況下可W相對地說精確地確定對單元對稱化的需求。
[0017] 相應的方法的潛在誤差在此W本身已知的方式例如通過相應的所使用的參數的 誤差增大而可算出，如運對本領域技術人員而言沒有困難地可看出的那樣。在此，在確定潛 在誤差的情況下尤其是如下誤差可W被一同包含在內：運些誤差可為了確定對于相對應的 方法所需的參數而出現。
[0018] 當潛在誤差根據方法步驟a)和b)來確定時，現在根據方法步驟c)可W進行在方 法步驟a)和b)中所確定的潛在誤差的比較。由此可W算出，相應的方法的所算出的潛在 誤差、即第一方法或者第二方法的所算出的潛在誤差中的哪個潛在誤差是較低的潛在誤差 或者較高的潛在誤差，換言之通過方法步驟C)可算出，利用第一方法或者第二方法中的哪 種方法可W最精確地算出對單元對稱化的需求。
[0019] 基于該結果進而還可W執行單元對稱化。詳細而言根據方法步驟d)基于需求或激 活闊值執行單元對稱化，該激活闊值通過具有相對地說最小的潛在誤差的方法來算出。換 言之，單元對稱化基于設及需求的數據來執行，所述需求W較高的精度或較低的誤差概率 來算出。
[0020] 前面所描述的方法因此基于選出用于計算或算出對單元對稱化的需求的方法，該 方法最為適合于當前的應用情況或可最高精度實現單元對稱化。由此，單元對稱化或 其激活闊值可W動態地與在相應的時間點存在的條件匹配并且顯著地提高精度。
[0021] 因此可W防止，如對于現有技術而言公知的那樣，對于單元對稱化使用恒定的激 活闊值，所述激活闊值對于所有應用情況并且在整個使用壽命上是恒定的。與此相反，激活 闊值在前面所描述的方法中更確切地說動態地與相應的占主導的條件匹配并且根據相對 應的計算方法的計算精度來匹配。由此，可W抵制的是，在電池單元的整個使用壽命上或對 于任意應用情況所應用的激活闊值可能會導致單元對稱化的不精確性。尤其是，在老化的 電池模塊中能夠實現適當的單元對稱化。
[0022] 前面所描述的方法由此相對于現有技術可具有顯著優點。尤其是，通過前面所描 述的方法能夠實現的是，可W將非必要的單元對稱化減小到最小值，由此被用于單元對稱 化的相對應的部件的使用壽命可W被延長。此外，運樣可W減小基于單元對稱化的能量損 耗并且提高了持續的容量。
[0023] 此外，前面所描述的方法可應用地與相對應的事件相匹配，并且在此與功率狀況 (Leis化ngsprofil)無關，例如在用于至少部分地電驅動的車輛中時與電池遭受的行駛狀 況（Fa虹zeu邑）無關。
[0024] 因此可W防止，單元對稱化在例如充電狀態的固定限定的闊值的情況下被激活。 由此可W防止，在闊值置位得過高時W不是必需的方式降低容量，因為被補償得過大程度。 另一方面，同樣可W防止的是，當過多電荷被放電時，太高的電荷量被放電，運比方說在闊 值被預調得過低時是運種情況。更確切地說，通過基于要預期的誤差調節該方法能夠實現 W非常高的