CN118050553A - 用于车辆的车载电网的电压测量方法和运行方法 - Google Patents

用于车辆的车载电网的电压测量方法和运行方法 Download PDF

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CN118050553A CN202311531461.7A CN202311531461A CN118050553A CN 118050553 A CN118050553 A CN 118050553A CN 202311531461 A CN202311531461 A CN 202311531461A CN 118050553 A CN118050553 A CN 118050553A
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C·齐瓦诺普洛斯
I·M·A·桑图乔
J·斯沃博达
M·沃尔夫
T·巴拉巴斯
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Robert Bosch GmbH
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    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的车载电网(100)的电压测量方法，其中所述车载电网(100)包括带有多个电池电芯(2)的电池组(10)和至少一个子电网(20、30)，所述至少一个子电网(20、30)能够通过保护器件(SH+、SH‑、SL+、SL‑)与所述电池组(10)耦接。根据本发明，所述电压测量方法包括以下方法步骤：在保护器件(SH+、SH‑、SL+、SL‑)断开时的第一校准运行中：‑测量单个电池电芯(2)的电芯电压(UZ)；‑借助于测量到的电芯电压(UZ)计算所述电池组(10)的组电压(UP)；‑测量所述电池组(10)的组电压(UP)；‑借助于计算出的组电压(UP)和测量到的组电压(UP)计算针对组电压(UP)的第一校正因子。

Description

用于车辆的车载电网的电压测量方法和运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的车载电网的电压测量方法，其中所述车载电网包括带有多个电池电芯的电池组和至少一个能够通过保护器件与所述电池组耦连的子电网。
本发明还涉及一种用于车载电网的运行方法以及一种控制单元，所述控制单元设立用于执行根据本发明的电压测量方法和/或运行方法。
背景技术
在车辆启动时，主保护器件断开。这时，在电池侧上存在电池电压，而车载电网电压为0V。车载电网被预先充电至电池电压，由此主保护器件能够无电流地接通电池电源。
然而，对电池电压和车载电网电压的测量是不精确的，由此保护器件上的电压实际上大于0V。这就导致在车载电网中高接通电流从电池进入到直流链路电容器中。这导致保护器件的加速老化。
能够利用高精度的分压器来测量电压。然而，这导致非常高的成本，因为车载电网包括多个子电网，必须对多个子电网的电压进行测量。
文献WO 2019/076662 A1公开了一种用于车辆的车载电网的电压测量方法。所述车载电网包括高压电网和至少一个其他电网。在此执行高精度的电压测量。
发明内容
提出一种用于车辆的车载电网的电压测量方法。所述车载电网在此包括带有多个电池电芯的电池组和至少一个能够通过保护器件与所述电池组耦连的子电网。在此，所述电池电芯在电池组内能够串联和/或并联联接。
根据本发明，在保护器件断开时的第一校准运行中，测量单个电池电芯的电芯电压。然后借助于测量到的电芯电压计算电池组的组电压。在此，所述组电压按照电池电芯的联接方式进行计算。例如，就电池电芯的串联联接而言，计算出的组电压等于单个电芯电压之和。有利的是，计算出的组电压比测量到的组电压更精确。随后测量电池组的组电压。然后借助于计算出的组电压和测量到的组电压计算针对组电压的第一校正因子。
这适用于：
其中，k1是表示组电压的绝对精度的第一校正因子，UP,cal是计算出的组电压，UP,meas是测量到的组电压。
优选的是，此外，在保护器件闭合时的第二校准运行中，测量电池组的组电压。随后测量至少一个子电网的子电网电压。然后借助于测量到且校正后的组电压以及测量到的子电网电压计算针对子电网电压的第二校正因子。在此，第一校正因子能够用在第二校正因子的计算中。
这适用于：
其中，k2是表示组电压与子电网电压的相对精度的第二校正因子，UP,meas是测量到的组电压，UN,meas是测量到的子电网电压。
如果所述车载电网包括多个子电网，还能够利用相同的原理计算表示所述子电网的子电网电压相互之间的相对精度的其他校正因子。
此外，在测量运行中，在测量车载电网中的组电压和子电网电压时，使用第一校正因子和第二校正因子或者说其他校正因子。组电压的测量值以及子电网电压的测量值能够根据以下等式被校准：
Up,real＝k1·Up,meas
和
UN,real＝k2·UN,meas
在此，UP,real是实际的组电压并且UN,real是实际的子电网电压。
优选的是，车辆的每个行驶周期执行至少一次第一校准运行，如例如在行驶前和/或在行驶后执行第一校准运行。不过，为了更高的精度，建议在没有电流流动时执行第一次校准运行；优选在开关或者说保护器件断开时执行第一次校准运行。
优选的是，在车辆的行驶周期期间周期性地执行第二校准运行，或者车辆的每个行驶周期执行至少一次第二校准运行。
优选的是，第一校准运行和/或第二校准运行在不同的温度下被执行。由此能够获得不同的依赖于温度的校正系数。
特别优选的是，第一校准运行和/或第二校准运行在不同温度下被反复执行。
优选的是，储存校正参数。利用新求得的参数检查旧参数进行可信度测试。由于老化和温度的影响，偏差应在一定范围内变动。
优选的是，至少一个子电网由用于给电池组充电的充电电网形成或者由用于对车辆进行牵引的牵引电网形成。所述充电电网在此例如包括用于将充电电网与充电桩连接起来的充电插口。所述牵引电网能够包括至少一个用于驱动车辆的电动马达。
此外，还提出了一种用于车辆的车载电网的运行方法。所述车载电网在此包括带有多个电池电芯的电池组和至少一个能够通过保护器件与所述电池组耦接的子电网。
在此，通过检测电压值监测和/或控制电池组的运行和/或至少一个子电网的运行。根据本发明的电压测量方法被用于检测电压值。
此外，还提出了一种用于车辆的车载电网的控制单元。所述控制单元设立用于执行根据本发明的电压测量方法和/或根据本发明的运行方法，或者设立用于此类的方法。
此外，还提出了一种用于车辆的车载电网。所述车载电网包括带有多个电池电芯的电池组、至少一个能够通过保护器件与电池组耦接的子电网以及根据本发明的控制单元。
本发明还涉及一种包括根据本发明的车载电网的车辆。
本发明的优点
借助于根据本发明的电压测量方法能够改善电压的绝对精度。当保护器件断开时，没有会在总线处产生电压降的电流流动。因此，电芯电压之和对应于组电压。电芯电压之和被非常精确且冗余地测量。在此，误差会分外显眼。电芯电压之和因此能够等同于组电压，并且由此进行通过计算的测量值校正。由此还能够在测量链中使用不精密的电阻或者说元件，因为误差能够被校准掉，这带来了不小的成本降低。
此外，借助于根据本发明的方法还改善了电压的相对精度。一旦保护器件闭合，在两个测量路径上，即针对组电压和子电网电压，施加有相同的电压。由此，可能略有不同的测量值在物理上表示相同的值并且能够被看作相同。因此，电压并不是绝对更精确，而是相对彼此更精确。由此能够在下一个行驶周期中，当保护器件在预先充电后必须被闭合时，通过测量值校正将保护器件上的电压最大程度地降低。这里也能够省去可能带来改善的绝对精度以及因此还有相对精度的精密的电阻。该构思适用于任何要通过开关接通电网的位置。
第一校准运行和第二校准运行能够良好地相互组合。通过第一种校准运行能够实现组电压的绝对精度。如果将所述组电压的绝对精度和组电压与其他子电网的子电网电压(如例如充电电网的电压和牵引电网的电压)的相对精度，或者说和其他子电网的子电网电压相互之间的相对精度进行结算，则能够实现所有子电网的子电网电压的良好的绝对精度。由此能够实现所有子电网的子电网电压的良好的绝对精度和相对精度。
附图说明
参照附图和以下说明对本发明的实施方式进行更详细的阐述。
图1示出了车辆的车载电网的示意性的示图，所述车载电网设立用于执行根据本发明的电压测量方法和运行方法。
具体实施方式
由图1得到车辆的车载电网100的示意性的示图，所述车载电网设立用于执行根据本发明的电压测量方法和运行方法。
由图1得知，车载电网100包括电池组10、第一子电网20和第二子电网30。
电池组10在此包括多个电池电芯2，所述多个电池电芯2串联联接并且各自具有电芯电压UZ。电池电芯2能够彼此并联或者串联联接。
所述电池电芯2中的每个电池电芯都配有像例如电芯监控电路(Cell SupervisorCircuit，CSC)的传感器一样的电芯电压测量装置12。借助于电芯电压测量装置12能够非常精确地检测单个电芯电压UZ。
电池组10此外还配有组电压测量装置14，所述组电压测量装置14能够构造为分压器。组电压测量装置14在此能够被集成到电池组10中。
第一子电网20在此构造为用于对车辆进行牵引的牵引电网，第一子电网20包括直流链路电容器CL(其也被称为中间电路电容器)和电气负载RL(其例如是用于驱动车辆的电动马达)。由图1得知，第一子电网20能够通过保护器件、更确切地说是第一主保护器件SH+和第二主保护器件SH-与电池组10耦连。为了测量第一子电网电压UB，给第一子电网配备了第一子电网电压测量装置22，所述第一子电网电压测量装置22能够构造为分压器。
第二子电网30在此构造为用于给电池组10充电的充电电网，第二子电网30包括用于例如与直流充电桩连接的充电插口34。由图1得知，第二子电网30能够通过保护器件、更确切地说是第一充电保护器件SL+和第二充电保护器件SL-与第一子电网20接通并且因此与电池组10电连接。为了测量第二子电网电压UL，给第二子电网配备了第二子电网电压测量装置32，所述第二子电网电压测量装置32能够构造为分压器。也可考虑的是，借助于第一和第二充电保护器件SL+、SL-将第二子电网30与电池组10直接连接。
由电芯电压测量装置12测量到的单个电芯电压UZ、由组电压测量装置14测量到的组电压UP、由第一子电网电压测量装置22测量到的第一子电网电压UB和由第二子电网电压测量装置32测量到的第二子电网电压UL被传送到车载电网100的控制单元40处，所述控制单元40设立用于执行根据本发明的电压测量方法和运行方法。根据所传输的测量到的电压，计算第一校正因子和第二校正因子或者说其他校正因子、如例如表示第一子电网20的第一子电网电压UB与第二子电网30的第二子电网电压UL的相对精度的其他校正因子。这些校正因子则用于电压测量。
本发明并不局限于在此描述的实施例及其中强调的方面。而是在通过权利要求书给定的范围内能够进行大量在专业技术手段范畴内的修改。

Claims (12)

1.一种用于车辆的车载电网(100)的电压测量方法，其中所述车载电网(100)包括带有多个电池电芯(2)的电池组(10)和至少一个子电网(20、30)，所述至少一个子电网(20、30)能够通过保护器件(SH+、SH-、SL+、SL-)与所述电池组(10)耦接，
其特征在于，
所述电压测量方法包括以下方法步骤：
在保护器件(SH+、SH-、SL+、SL-)断开时的第一校准运行中：
-测量单个电池电芯(2)的电芯电压(UZ)；
-借助于测量到的电芯电压(UZ)计算所述电池组(10)的组电压(UP)；
-测量所述电池组(10)的组电压(UP)；
-借助于计算出的组电压(UP)和测量到的组电压(UP)计算针对所述组电压(UP)的第一校正因子。
2.根据权利要求1所述的电压测量方法，其特征在于，
所述电压测量方法此外还包括以下方法步骤：
在保护器件(SH+、SH-、SL+、SL-)闭合时的第二校准运行中：
-测量所述电池组(10)的组电压(UP)；
-测量所述至少一个子电网(20、30)的子电网电压(UB、UL)；
-借助于测量到且校正后的组电压(UP)以及测量到的子电网电压(UB、UL)计算针对所述子电网电压(UB、UL)的第二校正因子(UB、UL)；
并且
-在测量运行中：
-在测量所述车载电网(100)中的组电压(UP)和子电网电压(UB、UL)时，使用所述第一校正因子和所述第二校正因子。
3.根据权利要求1或2所述的电压测量方法，其特征在于，
所述车辆的每个行驶周期执行至少一次所述第一校准运行。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电压测量方法，其特征在于，
在所述车辆的行驶周期期间周期性地执行所述第二校准运行，或者所述车辆的每个行驶周期执行至少一次所述第二校准运行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电压测量方法，其特征在于，
所述第一校准运行和/或所述第二校准运行在不同温度下被执行。
6.根据权利要求5所述的电压测量方法，其特征在于，
所述第一校准运行和/或所述第二校准运行在不同温度下被重复地执行。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电压测量方法，其特征在于，
储存校正参数，其中利用新求得的参数对旧参数进行可信度测试。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电压测量方法，其特征在于，
所述至少一个子电网(20、30)由用于给所述电池组(10)充电的充电电网形成或者由用于对所述车辆进行牵引的牵引电网形成。
9.一种用于车辆的车载电网(100)的运行方法，其中所述车载电网(100)包括带有多个电池电芯(2)的电池组(10)和至少一个子电网(20、30)，所述至少一个子电网(20、30)能够通过保护器件(SH+、SH-、SL+、SL-)与所述电池组(10)耦接，
其特征在于，
-通过检测电压值来监控和/或控制所述电池组(10)的运行，并且/或者，通过检测电压值来监控和/或控制所述至少一个子电网(20、30)的运行；并且
-根据权利要求1至8中任一项所述的电压测量方法被用于检测所述电压值。
10.一种用于车辆的车载电网(100)的控制单元，所述控制单元设立用于，
实施根据权利要求1至8中任一项所述的电压测量方法和/或根据权利要求9所述的运行方法；或者
用于此类方法。
11.一种用于车辆的车载电网(100)，其包括带有多个电池电芯(2)的电池组(10)、至少一个能够通过保护器件(SH+、SH-、SL+、SL-)与所述电池组(10)耦接的子电网(20、30)和根据权利要求10所述的控制单元。
12.一种车辆，其包括根据权利要求11所述的车载电网(100)。
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