用于运行电池组系统的方法和电动车辆与流程

本发明涉及一种用于运行电动车辆的电池组系统的方法，其中电池组系统具有至少两个可并联的电池组模块并且每个电池组模块具有至少一个电池组电池，并且其中各个电池组模块可以彼此分开并且独立地接通到耗电器上。此外，本发明涉及一种电动车辆，其包括电池组系统，该电池组系统利用根据本发明的方法来运行。

背景技术：

呈现出：在将来日益增多地使用电驱动的机动车。在电驱动的机动车、如电动车辆和混合动力车辆中，但也在静态应用中使用可充电的电池组系统，主要为了给电驱动装置供应电能。特别是具有锂电池组电池的电池组系统适合于这样的应用。锂电池组电池的特征尤其在于高的能量密度、热稳定性和极小的自放电。多个这样的锂电池组电池相互电串联和并联并且连接成电池组模块。电动车辆的电池组系统包括多个这样构造的并且相互并联的电池组模块。

在运行电动车辆时，电池组系统的电池组电池被用于驱动电动车辆以及给其他耗电器供电并且在此放电。但是，在静止的电动车辆的情况下也发生电池组电池的自放电形式的少量放电。在电池组电池放电时，电流流动，并且电池组电池升温。如果电池组电池的温度超过预给定的温度值，则电池组电池可能由该高温决定地而被损坏或破坏。

为了避免由于过热而损坏或破坏电池组电池，电池组系统具有用于冷却电池组电池的冷却系统。如果尽管有冷却系统仍发生电池组电池的升温或高于预给定的温度值，则可以减小由电池组电池提供的电流。但是，在电流减小的情况下，电池组系统的全功率不再可供电动车辆使用。

从文献us2016/0036100a1已知一种具有多个电池组电池的电池组系统。在此，给每个电池组电池分配一个电路，该电路具有欧姆电阻和与其并联的开关。如果闭合开关，则跨接欧姆电阻。如果电池组电池的温度超过预给定的温度值，则断开开关。由电池组电池提供的电流从现在起流经欧姆电阻并且由此被减小。

从文献us2012/0094150a1同样已知一种具有多个并联的电池组模块的电池组系统。在此，每个电池组模块包括多个串联的电池组电池。各一个旁路开关与电池组电池电并联地布置。如果电池组电池的温度超过预给定的温度值，则可以闭合所属的旁路开关。由此切断电池组电池并且不再提供电流。

技术实现要素：

提出一种用于运行电动车辆的电池组系统的方法。在此，电池组系统具有至少两个可并联的电池组模块。每个电池组模块具有至少一个电池组电池、优选多个电池组电池。电池组电池例如是可重复充电的锂电池组电池，其相互电串联和并联。

各个电池组模块可以彼此分开并且独立地接通到耗电器上。接通特别是应理解为建立与耗电器的电连接，由此电能可以从所接通的电池组模块流至耗电器。接通也可以理解为建立各个电池组模块的电连接，由此所接通的电池组模块彼此并联。这样彼此并联的电池组模块然后可以与耗电器连接。

该方法在此简化地借助具有恰好两个电池组模块、即第一电池组模块和第二电池组模块的电池组系统来描述。当然，该方法也可以匹配于具有多个、特别是多于两个的电池组模块的电池组系统。根据本发明的方法至少包括随后提及的步骤。

首先，检测电池组系统的第一电池组模块的第一模块温度和电池组系统的第二电池组模块的第二模块温度。然后，将第一模块温度以及第二模块温度与预给定的最大温度进行比较。

如果第一模块温度和第二模块温度超过预给定的最大温度，则切断第一电池组模块和第二电池组模块。即，如果电池组系统的所有电池组模块的模块温度都超过预给定的最大温度，则电动车辆的运行是不可以的。

如果第一模块温度和第二模块温度低于预给定的最大温度并且还超过预给定的最小温度，则第一电池组模块和第二电池组模块可以保持接通。即，如果所有电池组模块的模块温度都低于预给定的最大温度，电动车辆的运行是可以的，其中电池组系统的所有电池组模块并联。

当第一电池组模块的第一模块温度超过预给定的最大温度时，并且当第二电池组模块的第二模块温度低于预给定的最大温度时，减小对于电池组系统最大可允许的运行电流。

然后，在预给定的持续时间之后再一次检测第一电池组模块的第一模块温度以及再一次将第一模块温度与预给定的最大温度进行比较。根据在预给定的持续时间之后的所述比较的结果可以实施不同的其他步骤。

根据本发明的一种有利的设计方案，当第一电池组模块的在预给定的持续时间之后检测的第一模块温度又低于预给定的最大温度、特别是低了可预给定的温度阈值时，又提高对于电池组系统最大可允许的运行电流。

根据本发明的另一种有利的设计方案，当第一电池组模块的在预给定的持续时间之后检测的第一模块温度超过预给定的最大温度时，实施随后提到的步骤。

首先，检测流经耗电器的电池组电流。紧接着，将流经耗电器的电池组电流与可由第二电池组模块提供的模块电流进行比较。

在此，当流经耗电器的电池组电流大于可由第二电池组模块提供的模块电流时，即当第二电池组模块不能单独提供流经耗电器的电池组电流时，进一步减小对于电池组系统最大可允许的运行电流。

根据本发明的一种优选的设计方案，当流经耗电器的电池组电流小于可由第二电池组模块提供的模块电流时，即当第二电池组模块能够单独提供流经耗电器的电池组电流时，实施随后提到的步骤。

首先，将流经耗电器的电池组电流与预给定的电流阈值进行比较。当流经耗电器的电池组电流大于预给定的电流阈值时，进一步减小对于电池组系统最大可允许的运行电流。

根据本发明的一种有利的扩展方案，当流经耗电器的电池组电流小于预给定的电流阈值时，并且当流经耗电器的电池组电流小于可由第二电池组模块提供的模块电流时，切断第一电池组模块。

可选地，在切断第一电池组模块之后可以实施随后提到的步骤。首先，可以在预给定的持续时间之后再一次检测第一电池组模块的第一模块温度并且再一次将第一模块温度与预给定的最大温度进行比较。在此，当第一电池组模块的在预给定的持续时间之后检测的第一模块温度低于预给定的最大温度时，又接通第一电池组模块。

然而，当第一电池组模块的在预给定的持续时间之后检测的第一模块温度还总是超过预给定的最大温度时，优选地不接通第一电池组模块。

在此，在切断第一电池组模块之后，也可以重新提高对于电池组系统最大可允许的运行电流。

还提出一种电动车辆，其包括一种电池组系统，该电池组系统利用根据本发明的方法来运行。

本发明的优点

借助根据本发明的方法，具有多个电池组模块的电池组系统可以相对长地以相对高的功率运行，即使单个电池组模块具有过高的模块温度。该方法能够通过切断具有过高模块温度的电池组模块来实现电池组系统的功率的温和回撤，使得该电池组模块可以冷却，而所需的功率由其余电池组模块来提供。该方法特别是允许电动车辆的尽可能长的运行时长和因此通过使用还处于运行温度范围内的电池组模块而实现更远的车辆行程距离。因此，当单个电池组模块具有过高模块温度时，该方法防止电动车辆的过早停车。该方法适合于应用在具有多个可并联的电池组模块的电池组系统中。在切断电池组模块之前，首先逐渐地减小最大可允许的运行电流以及最大可允许的功率。当具有之前过高模块温度的电池组模块又被冷却时，该方法还允许功率减小的自主复位。因此，电池组系统可以在没有外部作用的情况下又变换回常规运行，在该常规运行中，所有电池组模块并联并且分别提供模块电流。根据本发明的方法特别是对于在自动驾驶的电动车辆中的容错系统是强制必需的，以便防止电动车辆的停止。根据本发明的方法可以在学习系统中实施。通过处理自动行驶路段识别或导航系统的相应信息，该方法已经可以提早地应用于合适的行驶路段，以便避免功率减小直至可能的切断。

附图说明

借助附图和随后的描述更详细地阐述本发明的实施方式。

其中：

图1示出具有多个电池组模块的电池组系统的示意图，并且

图2示出用于运行电池组系统的方法的示意图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的随后描述中，相同或相似元件以相同的附图标记来表示，其中在个别情况下放弃对这些元件的重复描述。附图仅仅示意性示出本发明的主题。

图1示出电动车辆的具有多个电池组模块5的电池组系统10的示意图。电池组系统10的每个电池组模块5包括多个电池组电池2，这些电池组电池当前彼此电串联。电池组电池2可以在电池组模块5内彼此不仅并联而且串联。当前，电池组系统10的所有电池组模块5相同地构造。

每个电池组电池2包括分别具有阳极和阴极的电极单元。电极单元的阳极与电池组电池2的负端子连接。电极单元的阴极与电池组电池2的正端子连接。为了串联电池组模块5的电池组电池2，一个电池组电池2的负端子分别与相邻电池组电池2的正端子电连接。

电池组模块5当前可电并联。在输入侧，电池组模块5彼此电连接。在输出侧，每个电池组模块5与单独的模块开关61电连接。通过闭合模块开关61，电池组模块5也在输出侧彼此电连接。因此，在闭合的模块开关61的情况下，电池组模块5电并联。

电池组系统10与电动车辆的耗电器20、特别是与驱动电机连接。给耗电器20分配主开关65。在闭合的模块开关61和闭合的主开关65的情况下，模块电流im流经相关的电池组模块5。电池组电流ib流经耗电器20。电池组电流ib对应于并联的电池组模块5的模块电流im的和。

图2示出用于运行电池组系统10的方法的示意图，该电池组系统与电动车辆的耗电器20连接。在开始步骤100中，接通电动车辆和电池组系统10。检测电池组系统10的所有电池组模块5的模块温度。

该方法在此简化地借助具有第一电池组模块5和第二电池组模块5的电池组系统10来描述。在此，在不限制一般性的情况下，具有较高的模块温度的电池组模块5被称为第一电池组模块5，并且具有较低的模块温度的电池组模块5被称为第二电池组模块5。当然，该方法也可以匹配于具有多个电池组模块5的电池组系统10。

在步骤101中，将第二电池组模块5的第二模块温度与预给定的最小温度和预给定的最大温度进行比较。如果第二模块温度小于最小温度或大于最大温度，则在稍后时刻重复步骤101。

如果第二模块温度大于最小温度并且小于最大温度，则在步骤102中将第一电池组模块5的第一模块温度与预给定的最大温度进行比较。如果第一模块温度小于最大温度，则两个电池组模块5可以保持接通，并且电动车辆可以在步骤103中运行，而电池组系统10的所有电池组模块5是并联的。在稍后时刻重复步骤101。

如果第一电池组模块5的第一模块温度超过预给定的最大温度，并且如果第二电池组模块5的第二模块温度低于预给定的最大温度，则在步骤104中减小对于电池组系统10最大可允许的运行电流。在步骤105中，电动车辆以减小的最大可运行的运行电流运行预给定的持续时间。

在预给定的持续时间之后，在步骤106中再一次检测第一电池组模块5的第一模块温度以及再一次将第一电池组模块5的第一模块温度与预给定的最大温度进行比较。

如果在步骤106中确定第一电池组模块5的在预给定的持续时间之后检测的第一模块温度又比预给定的最大温度低了可预给定的温度阈值，则在步骤107中又提高对于电池组系统10最大可允许的运行电流。电动车辆继续以之前的最大可允许的运行电流来运行，而电池组系统10的所有电池组模块5是并联的。行驶运行在稍后时刻终止于结束步骤120。

如果在步骤106中确定第一电池组模块5的在预给定的持续时间之后检测的第一模块温度还总是超过预给定的最大温度，则在步骤108中检测流经耗电器20的电池组电流ib。同样，将流经耗电器20的电池组电流ib与可由第二电池组模块5提供的模块电流im进行比较。

如果在步骤108中确定流经耗电器20的电池组电流ib大于可由第二电池组模块5提供的模块电流im，则第二电池组模块5不能单独提供流经耗电器20的电池组电流ib。在该情况下重复步骤104，其中进一步减小对于电池组系统10最大可允许的运行电流。

如果在步骤108中确定流经耗电器20的电池组电流ib小于可由第二电池组模块5提供的模块电流im，则第二电池组模块5能够单独提供流经耗电器20的电池组电流ib。在该情况下，在步骤109中将流经耗电器20的电池组电流ib与预给定的电流阈值进行比较。

如果在步骤109中确定流经耗电器20的电池组电流ib大于电流阈值，则重复步骤104，其中进一步减小对于电池组系统10最大可允许的运行电流。

如果在步骤109中确定流经耗电器20的电池组电流ib小于电流阈值，则在步骤110中切断第一电池组模块5。电动车辆在步骤111中继续运行，而切断第一电池组模块5，其第一模块温度超过最大温度。行驶运行在稍后时刻终止于结束步骤120。

本发明不限于在此描述的实施例和其中强调的方面。更确切地说，在通过权利要求说明的范围内可以实现多种变型，其处于本领域技术人员处理的范围内。