CN104396114B - 用于调节蓄电池的充电状态的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于调节蓄电池(300)的蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的充电状态(LA2)的方法，其中，所述蓄电池(300)具有带有未均匀地充电的多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的至少一个蓄电池组(310)并且确定所述蓄电池(300)的所述单个的蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的所述充电状态(LA2)，所述多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)分别包括至少一个蓄电池单池。其中，所述蓄电池组(310)的分别具有一种低于为蓄电池组的最强地加以充电的一个蓄电池模块(BM4)或者多个蓄电池模块(BM4)的充电状态的第一充电状态(LE2、LGE2)的充电状态的所述蓄电池模块(BM1、BM2、BM3)在至少一个充电过程期间借助于至少一个充电电源充电至所述第一充电状态(LE2、LGE2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于调节部分放电的蓄电池的蓄电池模块的充电状态的方法，其中，所述蓄电池具有带有未均匀地充电的多个蓄电池模块的至少一个蓄电池组，该些蓄电池模块分别包括至少一个蓄电池单池，并且确定所述蓄电池的单个的蓄电池模块的所述充电状态。本发明还涉及相应的用于调节蓄电池的蓄电池模块的充电状态的装置。
此外，本发明涉及一种具有依据本发明的装置的机动车。
背景技术
在本申请人之前的专利申请中描述了如下的驱动系统，该驱动系统分别包含具有分级调节的输出电压的蓄电池系统并且如今例如在电动和混合动力车辆或者同样在静态的应用诸如在风力发电设备的叶片调节中加以应用。在图1中示出了这样的驱动系统10的原理图。
蓄电池系统101包括蓄电池100，其连接至直流电压中间电路90，该直流电压中间电路包括电容器。连接至该直流电压中间电路90的有一个包括于蓄电池系统101之中的脉冲逆变器50，通过该脉冲逆变器分别借助于两个受控的半导体阀(未示出)和两个二极管(未示出)将相互相移的正弦电压提供至三个输出端，以驱动三相电机(电驱动电机)60。该电容器40的容量必须足够大，以便以一个持续时间来稳定在直流电压中间电路90之中的电压，在该持续时间之中两个受控的半导体阀中的一个导通。在实际的应用之中，诸如电动车辆之中得出在mF范围内的高的容量。
蓄电池100包括蓄电池组110，该蓄电池组110具有串联连接的蓄电池模块，这些蓄电池模块之中在附图中仅仅示出了两个蓄电池模块120、130。在蓄电池模块120和蓄电池组110的正极121之间连接有充电和分离装置140，该正极在该情况下形成正的蓄电池端子。可选地，能够在蓄电池模块130和蓄电池组110的负极131之间附加地连接有分离装置150，该负极在这种情况下形成负的蓄电池端子。该分离和充电装置140、150分别被构造为将借助于耦合装置(未示出)能够耦合至蓄电池组110的蓄电池模块120、130从蓄电池端子121、131分离开来，以便没有电压地连接这些蓄电池端子121、131。
在图2中所示出的驱动系统10具有三相电机(电驱动电机)60，其连接至具有蓄电池100的蓄电池系统101，该蓄电池100具有分级可调的输出电压。在该电机60和蓄电池100之间还设置有相应的多相逆变器(多相转换器)，其集成在该蓄电池系统100之中并且因此在此未单独地加以示出。该蓄电池100包括三个并联连接的蓄电池组110，它们分别类似于图1中所示出的蓄电池组那样加以构建。蓄电池组110分别通过其正极121和集成在蓄电池系统101之中的多相逆变器(未单独加以示出)与三相电机60电连接。一般来说，对于n相(n>2)的电机来说，蓄电池100相应地并联连接n个蓄电池组110。每个蓄电池组110包括多个串联连接的、设置在其负极131和其正极121之间的蓄电池模块120、130，它们之中在附图中每个蓄电池组110仅仅示出了两个。
蓄电池100的所有的蓄电池模块120、130还包括一个(未示出)的耦合装置，借助于该耦合装置该些蓄电池模块120、130分别耦合至相关联的蓄电池组110并且能够从相关联的蓄电池组110去耦合。
在图1中所示出的蓄电池系统将被描述为蓄电池直接转换器(Battery DirectConverter：BDC)，并且在图2中所示出的蓄电池系统将被描述为蓄电池直接逆变器(BDI：Batterie Direct Inverter)。
在图3中示出了传统的蓄电池100，其确切地如图1的蓄电池那样加以构建。相同的附图标记将被用于蓄电池100的相同的部件。在图3中所示出的也是四个蓄电池单池111，它们包括在该蓄电池模块120之中并且也示出了四个蓄电池单池111，它们包括在蓄电池模块130之中。其中，每个蓄电池模块120、130分别有一个蓄电池单池具有附图标记111。在图3中详细地示出了充电和分离装置140和分离装置150。该充电和分离装置140包括分离开关141，其与充电开关142和充电电阻143的串联电路并联耦合。此外，该分离装置150包括一个分离开关151。
在这样的传统的蓄电池100诸如在图1至图3中所示例性地加以示出的那样，所有的蓄电池模块120、130以及蓄电池单池111总是稳定地参与充电或者放电过程的。
在图4中示出了以百分比的形式给出的在充电过程期间的传统的锂离子蓄电池的总的充电状态LG的曲线，其与在几个小时中所测量的时间t有关。以“总的充电状态”LG在此来描述蓄电池作为整体的充电状态而非单个的蓄电池模块的或者蓄电池的单个的蓄电池单池的充电状态。其中，该蓄电池模块或者该蓄电池的蓄电池单池将均匀地参与充电过程。在图4中也以伏特示出了所测量的输出电压U的曲线并且以安培示出了用于充电蓄电池的所测量的充电电流的曲线。其中，以LGK描绘蓄电池的时间相关的充电状态特征线，以UK描绘蓄电池的时间相关的输出电压特征线并且以IK描绘了用于充电蓄电池的充电电流的时间相关的特征线。在2.5h之后充电电流下降至0A并且蓄电池的充电状态LG象征性地达到100％。因此，在2.5h之后蓄电池的充电过程中断，因为该蓄电池完全充电了。在图4中所示出的多条曲线由“A.Jossen，W.Weydanz的正确使用当今的蓄能器”已知。
在传统的单相或者多相蓄电池系统之中，诸如这样的在图1和图2中示例性地加以示出的那样，所有的蓄电池模块或者相应的蓄电池的蓄电池单池均匀地参与充电和放电过程。为了确保单相或者多相的蓄电池的完全充电，必须在运行期间确保稳定的放电并且在发生较大的偏差时通过相应的均衡过程(平衡)诸如在静止阶段的例如有目的的放电来通过蓄电池模块或者蓄电池单池带来该状态。
由现有技术已知的用于充电蓄电池的标准方法由一个阶段(恒定充电电流范围)组成，而借助于恒定的电流来实现蓄电池模块或者蓄电池单池的充电并且跟在另一个阶段(恒定电压充电范围)之后，而借助于该恒定的电压来实现直至最大的充电状态的蓄电池模块或者蓄电池单池的充电。在多相蓄电池系统之中为了避免不受控的均衡电流而必须在并联连接的蓄电池组之间相互隔离地加以充电，这些并联连接的蓄电池组分别包括分别具有至少一个蓄电池单池的蓄电池模块。
由现有技术已知的用于调节传统的蓄电池的蓄电池模块的充电状态的过程将借助于图5和图6进一步加以阐述，在该过程之中蓄电池模块或者蓄电池单池均匀地参与充电和放电过程，其在传统的尤其是单相的蓄电池系统的示例中包括具有尤其是一个蓄电池组310的蓄电池300，该蓄电池组310例如具有四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4。为了简化图5的图示，在那仅给出了在图5中以A1所描绘的蓄电池300的开始状态的蓄电池组310的附图标记和包括其的蓄电池300。类似地也给出了图6的图示。
在图5中较清晰地示意性示出了所谓的并且由现有技术已知的用于调节蓄电池300的蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4的充电状态的过程的第一阶段。该所谓的过程的第一阶段包括放电过程EV1和跟在放电过程EV1之后的均衡过程(平衡)BV1.
在图5中以A1来描述在放电过程EV1之前的蓄电池300的状态，以B1描绘了在放电过程EV1之后并且在均衡过程BV1之前的蓄电池300的状态，并且以C1描绘了蓄电池300在均衡过程BV1之后的状态。以LA1、LB1和LC1还来描绘在三个不同的蓄电池状态A1、B1和C1之中的单个的蓄电池模块的充电状态，它们在单个的蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4的右边分别以百分比所给出。以LGA1、LGB1和LGC1还来描绘在三个不同的蓄电池状态A1、B1和C1之中的整个蓄电池300的充电状态。LGA1、LGB1和LGC1的该些值其中分别以百分比给出，在分别与蓄电池状态A1、B1或C1相对应的蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4的上方。
在相应于蓄电池300在放电过程EV1之前的状态的蓄电池状态A1中，蓄电池300的所有四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4以及由此也使得蓄电池300作为整体被完全充电。因此，该四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4在放电过程EV1之前分别具有100％的充电状态LA1。蓄电池300作为整体由此在放电过程EV1之前也具有100％的整体充电状态LGA1。
在放电过程EV1期间将放电所有的四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4。其中，蓄电池模块BM1在69％的充电状态之下并且蓄电池模块BM2、BM3和BM4分别带入70％的充电状态LB1。作为整体的蓄电池在放电过程EV1之后具有约70％的整体充电状态LGB1。
在后续的均衡过程BV1之中，所有的四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4均被带入同样的充电状态即69％的LC1之下。作为整体的蓄电池300由此在均衡过程BV1之后同样具有69％的整体充电状态。借助于该均衡过程BV1，所有四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4均均匀地加以放电。
在图6中，所谓的由现有技术已知的并且在图5中部分地加以示出的过程的第二个和最后一个阶段清晰地示意性加以示出，以便调节蓄电池300的蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4的充电状态。所谓的过程的第二个阶段包括充电过程(未示出)，其跟随在图5中所示出的均衡过程BV1之后具有第一充电部分过程LV11和第二个跟随在第一充电部分过程LV11之后的第二充电部分过程LV12。
在第一充电部分过程LV11期间，以恒定充电电流模式借助于恒定的电流来充电四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4。在第二充电部分过程LV12期间，以恒定电压模式借助于恒定的电压来充电四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4。
在图6中以C1描绘了蓄电池300在均衡过程BV1之后并且在充电部分过程LV11之前的状态，以D1描绘了蓄电池300在第一充电部分过程LV11之后并且在第二充电部分过程LV12之前的状态并且以E1描绘了蓄电池300在第二充电部分过程LV12之后的状态。相类似地，如在图5的图示中所示出的那样，还将以LC1、LD1和LE1来描绘在三个不同的蓄电池状态C1、D1和E1之中的单个的蓄电池模块的充电状态并且以LGC1、LGD1和LGE1来描绘蓄电池300作为整体在其三个不同的状态C1、D1和E1之中的充电状态并且以百分比所给出。
蓄电池状态C1与在图5中所示出的蓄电池状态C1相同。所有的蓄电池模块均分别具有相同的充电状态LC1即69％。
在第一充电部分过程LV11期间，所有的四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4借助于恒定的电流分别充电至80％的相同充电状态LD1。该蓄电池作为整体在第一充电部分过程LV11之后同样具有约80％的整体充电状态LGD1。
在第二充电部分过程LV12期间，所有的四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4借助于恒定的电压分别充电至100％的相同充电状态LE1，也就是说，分别完全充电。该蓄电池作为整体在第一充电部分过程LV11之后同样具有100％的整体充电状态LGE1。
因此，在第一充电部分过程LV11以及第二充电部分过程LV12期间，所有四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4都均匀地参与由第一充电部分过程LV11和第二充电部分过程LV12所组成的充电过程之中。
此外，由本发明的申请人的之前的专利申请描述了用于放电和充电传统的蓄电池的蓄电池模块的策略，该蓄电池具有降低充电时间的目的。
此外，由文献DE 102008021090A1已知了一种用于交换在一个蓄能器装置的串联连接的蓄能器之间的电荷的方法，其中，将分别测量该些蓄能器的电压，借助于所测量的蓄能器电压选出至少一个蓄能器，尤其是具有最小的蓄能器电压的一个蓄能器或者具有最小的蓄能器电压的多个蓄能器，并且将之前由该蓄能器装置所提取的能量至少部分地引入该至少一个所选出的蓄能器之中。因为在运行期间由于不同的磨损而生产原因或者原因地使得该蓄能器装置的单个的蓄能器具有不同的容量，也就是说能够具有不同的最大充电状态并且因此使得单个的蓄能器在充电过程期间比其他的蓄能器更早地完成充电，因此而优选地只要这些蓄能器中的一个蓄能器达到了其最大充电状态便结束所选出的蓄能器的充电过程。为了达到该蓄能器装置的尽可能长的使用寿命和该蓄能器装置的尽可能大的可用容量，单个的蓄能器的充电状态尤其是相互均衡。其中缺点在于为了调节该蓄能器装置的所有的蓄能器的相同的充电状态而必须附加于充电过程实施均衡过程，这将引起该蓄能器装置的充电时间的延长。
发明内容
依据本发明提供了一种用于调节蓄电池的蓄电池模块的充电状态的方法，尤其是部分放电的蓄电池，其中，所述蓄电池具有至少一个蓄电池组，所述至少一个蓄电池组带有多个未均匀地加以充电的蓄电池模块，所述蓄电池模块分别包括至少一个蓄电池单池，并且所述蓄电池确定所述蓄电池的单个的蓄电池模块的充电状态。其中，将分别具有比所述蓄电池组的最强地加以充电的一个或者多个蓄电池模块的并且尤其是为所述蓄电池组的完全地加以充电的蓄电池模块的充电状态的65％至小于75％的第一充电状态更低的充电状态的所述蓄电池组的所述蓄电池模块在至少一个充电过程期间借助于至少一个充电电源充电至所述第一充电状态。
此外，提供了一种用于调节蓄电池的蓄电池模块的充电状态的装置，其中，所述蓄电池具有带有多个蓄电池模块的至少一个蓄电池组，所述多个蓄电池模块分别包括至少一个蓄电池单池，并且所述装置被构造为确定所述蓄电池的单个的蓄电池模块的充电状态。其中，所述装置包括至少一个充电电源并且还被构造为分别具有比所述蓄电池组的最强地加以充电的一个或者多个蓄电池模块的并且尤其是为所述蓄电池组的完全地加以充电的蓄电池模块的充电状态的65％至小于75％的第一充电状态更低的充电状态的所述蓄电池组的所述蓄电池模块，在至少一个充电过程期间借助于至少一个充电电源充电至所述第一充电状态。
借助于依据本发明的蓄电池的单个的蓄电池模块的充电策略能够实现，即在部分放电的蓄电池之中在尽可能短的充电时间之后再次达到所述蓄电池的高的充电状态。其中，作为属性使用的是即完全放电的蓄电池模块或者蓄电池单池快速地再次能够带入65％至小于75％的充电状态，而其他接下来的充电至100％的充电状态需要显著更长的时间。该属性也能够借助于图4的图示容易地看出。
在本发明的一个特别优选的实施形式之中，在充电过程的第一步骤之中首先将至少一个第一蓄电池模块借助于非功率首先(即非电流受限)的充电电源充电至至少一个第二蓄电池模块的充电状态，所述第一蓄电池模块为所述蓄电池组的最弱地加以充电的至少一个蓄电池模块并且所述第二蓄电池模块为所述蓄电池组的第二弱地加以充电的至少一个蓄电池模块。此外，所述充电过程的所述第一步骤如此频繁地加以重复，直至所述蓄电池组的所有的蓄电池模块具有所述第一充电状态。
此外，在本发明的其他的尤其优选的实施形式之中，在充电过程期间所述蓄电池组的分别具有低于所述第一充电状态的充电状态的所述蓄电池模块首先借助于电流受限的充电电源同时加以充电并且在达到所述第一充电状态之后分别不继续进行充电。
换句话说，蓄电池组的依据本发明的所有蓄电池模块受限充电至所述蓄电池组的最强地加以充电的蓄电池模块的充电状态。其中，借助于非功率受限的充电电源(在所述的快速充电模块之中)首先仅仅充电最弱的蓄电池模块，只要其已经达到了第二弱的蓄电池模块的充电状态，那么该第二弱蓄电池模块一起充电并且如此进行下去。由于其在图4中示例性地加以示出的典型地与时间相关的充电状态特征线(即电荷曲线)的缘故，这将引起蓄电池组的最大充电的最快的路径。倘若该充电电源为电流受限的，那么受限同时充电蓄电池组的所有更弱地加以充电的蓄电池模块，并且在达到所述蓄电池组的最强地加以充电的蓄电池模块的充电水平时分别关断或者非继续充电另外的充电。
在本发明的一个特别有利的实施形式之中，其中所述蓄电池具有多个蓄电池组，相应地充电至第一充电状态的蓄电池组分别作为整体尤其是周期性地相继地并且优选地根据每个蓄电池组的相应的第一充电状态充电至第二充电状态，该第二充电状态为所述蓄电池的最强地加以充电的一个或者多个蓄电池模块的充电状态并且为完全充电的蓄电池模块的充电状态的尤其是65％至小于75％。
换句话说，只要蓄电池组的所有的蓄电池模块采用该蓄电池组的最高的充电水平，那么所述蓄电池的组(串)的所有的蓄电池模块继续加以充电，直至在整个蓄电池系统中均达到了具有最高的充电水平的蓄电池模块的充电水平。接下来针对所有的蓄电池组以及相重复该过程。
特别地，所述蓄电池的充电至所述第二充电状态的蓄电池组分别作为整体借助于恒定的电流从其他的组进行分离并且优选地周期性地相继地继续充电至所述蓄电池的第三充电状态，该第三充电状态为所述蓄电池的完全地加以充电的蓄电池模块的充电状态的尤其是75％至85％。优选地，此外，所述蓄电池的充电至所述第三充电状态的蓄电池组分别作为整体借助于恒定的电压单独地相互充电并且优选地周期性地相继地完全充电。
换句话说，只要所述蓄电池的所有的蓄电池组采用相同的电荷水平，那么待充电的蓄电池组或者所述蓄电池的待充电的相将会转动，优选地周期性地转动，以便达到整个蓄电池系统的均匀的电荷。该转动然后既能实现在恒定电流充电范围之中也能够实现在恒定电压充电范围之中。通过该蓄电池的单个的组的之前所描述的顺序的充电能够作为均匀充电的立即使用的尤其是准备开行的蓄电池的结果在任何时刻中断所述充电过程。
因为蓄电池的充电借助于依据本发明的充电策略也能够在非均匀的放电的蓄电池中不会随之带来任何缺点，所以使得在运行和/或静止状态期间的主动的所述蓄电池模块(主动的蓄电池模块-平衡)的电荷均衡过程变得多余。
通过依据本发明的充电策略能够实现，即所述蓄电池单池(蓄电池单池-平衡)的充电状态的均衡仅限于确保典型地包括12个蓄电池单池的蓄电池模块之中的均匀的电荷而非保证典型地在大的装置中包括150的蓄电池单池数量的蓄电池的蓄电池单池。
借助于依据本发明的方法和相应的依据本发明的装置能够开启这样的可能性，即传统的蓄电池的单个的蓄电池模块能够不同程度地参与到即将进行的充电和放电过程之中。
本发明的另一个方面涉及一种具有蓄电池的蓄电池系统，所述蓄电池具有带有多个分别包括至少一个蓄电池单池的蓄电池模块的至少一个蓄电池组并且所述蓄电池系统具有集成的用于调节所述蓄电池的所述蓄电池模块的充电状态的依据本发明的装置。
本发明的另一个方面涉及一种蓄电池管理系统，其被构造用于实施依据本发明的方法。
依据本发明，所述蓄电池尤其是锂离子蓄电池。
此外，本发明还涉及一种具有依据本发明的蓄电池系统的车辆，所述蓄电池系统包括带有至少一个蓄电池组的蓄电池，所述至少一个蓄电池组带有多个分别包括至少一个蓄电池单池的蓄电池模块。
在从属权利要求中给出并且在说明书中描述了本发明的有利的改进方案。
附图说明
接下来将参照所附的附图进一步阐述本发明的实施例。其中：
图1示出了由现有技术已知的驱动系统，其具有带有分级可调的输出电压的蓄电池系统，其中，该蓄电池系统包括具有蓄电池组和脉冲逆变器的蓄电池；
图2示出了由现有技术已知的带有蓄电池系统的驱动系统，该蓄电池系统具有分级可调的输出电压，其中，该蓄电池系统包括具有三个蓄电池组的蓄电池和一个多相脉冲逆变器；
图3示出了具有依据现有技术的蓄电池组的蓄电池，其中，相较于图1详细地示出了包括于蓄电池之中的充电和分离装置和另外的包括于蓄电池之中的分离装置；
图4随时间示出的并且在充电过程期间出现的依据现有技术的蓄电池的充电电流的曲线以及该蓄电池的相应的充电状态和相应的输出电压的曲线；
图5示出了由现有技术已知的用于调节传统的蓄电池的蓄电池模块的充电状态的过程的第一示意性阶段；
图6示出了由现有技术已知的并且在图5中部分地加以示出的用于调节传统的蓄电池的蓄电池模块的充电状态的过程的第二个、最后一个且示意性地示出的阶段；
图7示出了根据本发明的第一实施形式的用于调节传统的蓄电池的蓄电池模块的充电状态的依据本发明的过程的第一示意性示出的阶段；
图8示出了根据本发明的第一实施形式的用于调节传统的蓄电池的蓄电池模块的充电状态的依据本发明的且在图7中部分地加以示出的过程的第二示意性示出的阶段；
图9示出了示出了根据本发明的第一实施形式的用于调节传统的蓄电池的蓄电池模块的充电状态的依据本发明的且在图7和图8中部分地加以示出的过程的第三示意性示出的阶段。
具体实施方式
依据本发明的用于调节传统的蓄电池的蓄电池模块的充电状态的过程根据本发明的第一实施形式将借助于图7至图9针对三相中的每相详细地加以描述，其中，该蓄电池模块或者蓄电池单池非均匀地参与充电和放电过程，在具有蓄电池300的三相蓄电池系统(BDI)的示例中，该蓄电池具有三个蓄电池组310，它们例如分别具有四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4。本发明或者依据本发明的过程的应用然而能够应用于蓄电池系统(BDI)，其包括任意数量的蓄电池模块和相(以单个的相开始)。为了简化图7的图示，单个的蓄电池组310和包括其的蓄电池300仅仅标注了在图7中描述为A2的蓄电池300的起始状态。类似地，在图8的图示和图8的图示中也作同样处理。
专业人员应当了解，在此所给出的实施形式中所给出的百分比数据与充电状态相关与相应的单池或者所基于的单池化学的类型有关。在其他的实施形式之中，优选的百分比范围能够与在此明确地加以给出的百分比范围不同，只要由此能够达到相同的结果便可。
在图7中，所谓的依据本发明的用于调节蓄电池300的蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4的充电状态的过程清晰地加以示出了。所谓的依据本发明的过程的第一阶段包括放电过程EV2和放电过程EV之后的依据本发明的充电过程(未示出)的第一充电部分过程LV21。
在图7中以A2标注了蓄电池300在放电过程EV2之前的状态，以B2标注了蓄电池300在放电过程EV2之后并且在充电部分过程LV21之前的状态并且以C标注了蓄电池300在第一充电部分过程LV21之后的状态。以LA2、LB2和LC2分别标注了在三个不同的蓄电池状态A2、B2和C2之中的单个的蓄电池模块的充电状态，它们分别以百分比所给出。以LGA2、LGB2和LGC2标注了在其三个不同的状态A2、B2和C2之中的作为整体的蓄电池300的充电状态。LGA2、LGB2和LGC2的值其中也分别以百分比所给出。
在图7和图8的图示中假设所有三个蓄电池组均以相同的方式进行放电并且再次加以充电。仅仅为了简化图示，该些过程或者部分过程仅仅针对单个的蓄电池组310加以示出。
在蓄电池状态A2之中，该状态相应于蓄电池300在放电过程EV2之前的状态，蓄电池300的所有四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4以及由此使得蓄电池300作为整体均为完全充电。因此，这四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4在放电过程EV2之前分别具有100％的充电状态LA2。蓄电池300作为整体由此在放电过程EV2之前同样具有100％的整体充电状态LGA2。
在蓄电池300在放电过程EV2期间放电之后，在三相中的任意一相中的四个蓄电池模块BM1至BM4的单个的蓄电池模块的任意充电水平开始借助于非功率受限的充电电源所执行的蓄电池300的充电，随着在第一充电部分过程LV21期间执行的蓄电池组310的最弱地加以充电的蓄电池模块BM1充电至蓄电池组310的第二弱地加以充电的蓄电池模块BM2的充电水平。
取而代之地，在放电过程EV2期间发生的蓄电池300的放电至任意充电水平的在三个相中的每个相之中的四个蓄电池模块BM1至BM4的单个的蓄电池模块开始以下过程，即所有更弱的蓄电池模块BM1、BM2和BM3借助于电流受限的和/或功率受限的充电电源进行充电并且在达到最强的蓄电池模块BM4的充电状态时分别关断相应的第一充电部分过程中的蓄电池模块BM1、BM2和BM3。
在放电过程EV2期间，所有四个蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4非均匀地加以放电。其中，蓄电池模块BM1带入65％的充电状态LB2，蓄电池模块BM2带入67％的充电状态LB2，蓄电池模块BM3带入69％的充电状态LB2，蓄电池模块BM4带入70％的充电状态LB2。该蓄电池300作为整体在放电过程EV2之后具有在65％和70％之间的整体充电状态LGB2。
在接下来的第一充电部分过程LV21期间，所有四个蓄电池模块非均匀地加以充电。其中，蓄电池模块BM1带入67％的充电状态LC2并且不对BM2、BM3和BM4进行充电，使得蓄电池模块BM2保留在67％的充电状态LC2，蓄电池模块BM3保留在69％的充电状态LC2以及蓄电池模块BM4保留在70％的充电状态LC2。该蓄电池300作为整体在充电部分过程LV21之后具有在67％和70％之间的整体充电状态LGC2。
在图8中清晰地示意性示出了依据本发明的且在图7中部分地加以示出的用于调节蓄电池300的蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4的充电状态的过程的第二阶段。所谓的依据本发明的过程的第二阶段包括第二充电部分过程LV22和其后的依据本发明的充电过程(未示出)的第三充电部分过程LV23，其中，该第二充电部分过程LV22跟随在在图7中所示出的第一充电部分过程LV21之后。
在图8中以C2标注在第一充电部分过程LV21之后并且在第二充电部分过程LV22之前的蓄电池状态，并且其与在图7中所示出的蓄电池状态C2相同。此外，以D2标注了在第二充电部分过程LV22之后并且在第三充电部分过程LV23之前的蓄电池状态并且以E2标注了在第三充电部分过程LV23之后的蓄电池状态。类似地，如在图7的图示中所示出的那样，在三个不同的蓄电池状态C2、D2和E2之中标注单个的蓄电池模块的充电状态LC2、LD2、LE2并且以LGC2、LGD2和LGE2来标注蓄电池300作为整体在其三个不同的状态C2、D2和E2之中的充电状态并且以百分比给出。
在第二充电部分过程LV22期间，两个充电至第二强的蓄电池模块的充电水平的已充电的蓄电池模块BM1和BM2充电至第三强的蓄电池模块BM3的充电水平。在第三充电部分过程LV23期间，所有三个充电至第三强的蓄电池模块BM3的充电水平的蓄电池模块BM1、BM2和BM3充电至第四强的充电水平并且在这种情况下充电最强的蓄电池模块BM4。当多个蓄电池模块存在时，所有更弱的蓄电池模块如前所描述的那样重复地充电至该蓄电池组的最强的蓄电池模块的充电水平。
在第二充电部分过程LV22期间，所有四个蓄电池模块非均匀地加以充电。其中，蓄电池模块BM1和蓄电池模块BM2分别带入69％的充电状态并且蓄电池模块BM3和BM4不充电，使得蓄电池模块BM3保留在69％的充电状态并且蓄电池模块BM4保留在70％的充电状态。该蓄电池300作为整体在第二充电部分过程LV22之后具有在69％和70％之间的整体充电状态。
在第三充电部分过程LV23期间，所有四个蓄电池模块非均匀地加以充电。其中，蓄电池模块BM1、蓄电池模块BM2和蓄电池模块BM3分别带入70％的充电状态LE2并且不充电蓄电池模块BM4，使得蓄电池模块BM4保留在70％的充电状态LE3。该蓄电池300作为整体在第三充电部分过程LV23之后具有60％的整体充电状态LGE2。
一旦蓄电池组的所有的蓄电池模块BM1至BM4采用了相应的蓄电池组的最高的充电水平，该最高的充电水平被描述为第一充电状态在图8的图示中以LE2或者LGE2加以标注并且为70％，那么该组的所有蓄电池模块并行地继续充电，直至达到整个蓄电池300中的具有最高的充电水平的蓄电池模块的充电水平。
接下来针对其他相重复该过程(未示出)。在该阶段中已经能够根据充电状态在多个蓄电池组之间开始转动，优选地开始周期性的转动。
在图9中清晰地示意性示出了在图7和图8中部分地加以示出的依据本发明的用于调节蓄电池300的蓄电池模块BM1、BM2、BM3和BM4的充电状态的过程的第三和最后一个阶段。所谓的依据本发明的过程的第三阶段包括依据本发明的充电过程的第四充电部分过程LV24和其后的第五充电部分过程LV25(未示出)，其中，第三充电部分过程LV24接着图8中所示出的第三充电部分过程LV23进行。
在图9中以E2标注在第三充电部分过程LV23之后并且在第四充电部分过程LV24之前的蓄电池状态。其中，蓄电池组太E2与图8中所示出的蓄电池状态E2相同。此外，以F2标注了在第四充电部分过程LV24之后并且在第五充电部分过程LV25之前的蓄电池状态并且以G2标注了在第五充电部分过程LV25之后的蓄电池状态。类似地，如在图7和图8的图示中所示出的那样，在三个不同的蓄电池状态E2、F2和G2之中标注单个的蓄电池模块的充电状态LE2、LF2、LG2并且以LGE2、LGF2和LGG2来标注蓄电池300作为整体在其三个不同的状态E2、F2和G2之中的充电状态并且以百分比给出。
在所有蓄电池组310或者相带入了具有总的蓄电池300的最高的充电水平的蓄电池模块的充电水平之后，分别在相应的第四充电部分过程LV24期间执行的恒定电流充电将会在所有的蓄电池组310或者相之间转动，优选地周期性地转动，以便从该时刻起达到所有相的均匀的充电并且实现恒定电流充电的每个时刻的中断。总的蓄电池的最高的充电水平将描述为第二充电状态并且在图8和图9的图示中以LE2或者LGE2来加以标注。该第二充电状态在图8和图9的图示中未70％。
在达到预先确定的第三充电状态LF2或者LGF2之后，该第三充电状态在图9的图示中为80％并且相应于在每个第四充电部分过程LV24和相应的第五充电部分过程LV25之间的切换时点，将分别在相应的第五充电部分过程LV25期间执行的恒定电压充电在所有的蓄电池组310或者相之间转动，优选地周期性转动，以便继续使得所有的相的均匀的充电尤其是所有相的均匀地执行的完全的充电至100％的充电状态LG2并且实现恒定电压充电的任意时刻的中断。
通过单个的蓄电池组的转动能够例如通过中断时蓄电池组的充电状态的期望的最大偏差或者通过蓄电池模块的温度来加以控制，该偏差能够由于电流跌落所引起。
所有对于依据本发明的方法或者依据本发明的用于调节蓄电池的蓄电池模块的充电状态的过程的实现所必须的部件已经在传统的蓄电池系统中所包含了。依据本发明的方法尤其是以通常的方式涉及借助于软件来实现的半导体阀在耦合装置之中的控制和在分离和充电装置之中的传统的蓄电池系统，诸如这样的在图1至图3中已经示出的那样。
Claims (10)
1.一种用于调节蓄电池(300)的多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的充电状态(LA2)的方法，其中，所述蓄电池(300)具有带有未均匀地充电的多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的至少一个蓄电池组(310)，并且确定所述蓄电池(300)的单个的蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的所述充电状态(LA2)，所述多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)分别包括至少一个蓄电池单池，其特征在于，在至少一个充电过程期间，所述蓄电池组(310)的分别具有低于第一充电状态(LE2、LGE2)的充电状态的所述多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3)借助于至少一个充电电源充电至所述第一充电状态(LE2、LGE2)，所述第一充电状态为蓄电池组的最强地加以充电的一个蓄电池模块(BM4)或者多个蓄电池模块(BM4)的充电状态，其中在所述充电过程的第一充电部分过程(LV21)中首先将至少一个第一蓄电池模块(BM1)借助于非功率受限的充电电源充电至至少一个第二蓄电池模块(BM2)的充电状态，所述第一蓄电池模块为所述蓄电池组(310)的至少一个最弱地加以充电的蓄电池模块(BM1)，所述第二蓄电池模块为所述蓄电池组(310)的至少一个第二弱地加以充电的蓄电池模块(BM2)，并且所述第一充电部分过程(LV21)如此经常地相继重复，直至所述蓄电池组(310)的所有蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)具有所述第一充电状态(LE2、LGE2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述充电过程期间所述蓄电池组(310)的分别具有低于所述第一充电状态(LE2、LGE2)的一种充电状态的所述多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3)首先借助于电流受限的和/或功率受限的充电电源对所有的蓄电池模块同时进行充电并且在达到所述第一充电状态(LE2)之后分别不再继续加以充电。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述蓄电池(300)具有多个蓄电池组(310)时，充电至相应的第一充电状态(LE2、LGE2)的所述多个蓄电池组(310)分别作为整体周期性地相继地或者根据每个蓄电池组(310)的所述第一充电状态(LE2、LGE2)充电至第二充电状态(LE2、LGE2)，所述第二充电状态为整个蓄电池(300)的一个最强地加以充电的蓄电池模块(BM4)或者多个最强地加以充电的蓄电池模块(BM4)的充电状态并且为所述蓄电池(300)的完全加以充电的蓄电池模块的充电状态的65％至小于75％。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，充电至所述第二充电状态(LE2、LGE2)的所述多个蓄电池组(310)分别作为整体借助于恒定的电流单独地、周期性相继地继续充电至第三充电状态(LF2、LGF2)，所述第三充电状态为所述蓄电池(300)的完全地加以充电的蓄电池模块的充电状态的75％至85％。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，充电至所述第三充电状态(LF2、LGF2)的所述多个蓄电池组(310)分别作为整体借助于恒定的电压分步地、周期性相继地完全地加以充电。
6.一种用于调节蓄电池(300)的多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的充电状态(LA2)的装置，其中，所述蓄电池(300)具有带有分别包括至少一个蓄电池单池的多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的至少一个蓄电池组(310)并且所述装置被构造用于确定所述蓄电池(300)的单个的蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的所述充电状态(LA2)，其特征在于，所述装置包括至少一个充电电源并且还被构造用于在至少一个充电过程期间，将所述蓄电池组(310)的分别具有低于第一充电状态(LE2、LGE2)的充电状态的所述多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3)借助于所述充电电源充电至所述第一充电状态(LE2、LGE2)，所述第一充电状态为蓄电池组的最强地加以充电的一个蓄电池模块(BM4)或者多个蓄电池模块(BM4)的充电状态，其中在所述充电过程的第一充电部分过程(LV21)中首先将至少一个第一蓄电池模块(BM1)借助于非功率受限的充电电源充电至至少一个第二蓄电池模块(BM2)的充电状态，所述第一蓄电池模块为所述蓄电池组(310)的至少一个最弱地加以充电的蓄电池模块(BM1)，所述第二蓄电池模块为所述蓄电池组(310)的至少一个第二弱地加以充电的蓄电池模块(BM2)，并且所述第一充电部分过程(LV21)如此经常地相继重复，直至所述蓄电池组(310)的所有蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)具有所述第一充电状态(LE2、LGE2)。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述装置还被构造用于在存在具有多个蓄电池组(310)的蓄电池(300)的情况下充电至相应的第一充电状态的蓄电池组(310)分别作为整体周期性相继地并且根据所述相应的第一充电状态(LE2、LGE2)充电至第二充电状态(LE2、LGE2)，所述第二充电状态为整个蓄电池(300)的一个最强地加以充电的蓄电池模块(BM4)或者多个最强地加以充电的蓄电池模块(BM4)的充电状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述装置还被构造用于借助于恒定的电流将充电至所述第二充电状态(LE2、LGE2)的所述蓄电池组(310)分别作为整体单独地、周期性相继地充电至期望的第三充电状态(LF2、LGF2)并且借助于恒定的电流将充电至所述第三充电状态(LF2、LGF2)的所述蓄电池组(310)分别作为整体单独地并且周期性地相继完全地加以充电。
9.一种蓄电池(300)，其具有带有多个蓄电池模块(BM1、BM2、BM3、BM4)的至少一个蓄电池组(310)和根据权利要求6至8中任一项所述的装置，所述多个蓄电池模块分别包括至少一个蓄电池单池。
10.一种车辆，其具有根据权利要求9所述的蓄电池(300)，其中，所述蓄电池(300)与机动车的驱动系统相连接。
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