DE112016000065T5 - Verbessertes wartungsverfahren für powerakku-packs - Google Patents

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Abstract

Diese Erfindung betrifft ein verbesseres Wartungsverfahren für Powerakku-Packs, einschließlich folgenden Schritten: (1) Analyse für Akku-Pack, (2) Datenvorbehandlung, (3), integrierte Datenbehandlung für die in (2) ermittelten Spannungswert volavgi sowie berechneten Ladungszustand des Einzelakkus SOCi, Gesundheitsstatus SOHi, (4) Lade- und Entladungsgrad des zu wartenden Einzelakkus ermitteln und die Zusammensetzung der Akkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung festlegen, das erfindungsgemäße Wartungsverfahren für Powerakku-Packs kann bei der Betriebnahme des Akku-Packs in Echtzeit alle charakterische Daten des Akkus analysieren und den aufladungs- und entladungsbedürftigen Einzelakku aus Akku-Pack auswählen und gleichzeitig das Verhältnis der Anzahl von Akkus für aufladungs- und entladungsbedürftige Wartung kontrollieren, um eine Balance zu schaffen.

Description

  • Technischer Bereich
  • Diese Erfindung betrifft den Bereich der Wartung für Powerakku-Packs, insbesondere ein verbessertes Wartungsverfahren für Powerakku-Packs.
  • Technischer Hintergrund
  • Zurzeit finden die Akku-Packs aus in Reihenschaltung stehenden Einzelakkus umfangreiche Anwendung bei Anwendungssituationen wie energiesparenden Stromwerken und Elektrofahrzeugen usw. Wegen Faktoren wie des Produktionsprozesses des Einzelakkus hat es die Differenz an Kapazität und Leistung aller Akkus gegeben. Im Lade- bzw. Entladungsvorgang des Akku-Packs wird diese Differenz zwangsläufig vergrößert, so dass sich das Risiko eines Überladens bzw. Überentladens der Akkus im Lade- bzw. Entladungsvorgang erhöht und die Nutzungseffizienz der Kapazität von Akku-Pack sich verschlechtert. Wenn diese Situation lange besteht, wird dieser Prozess des Teufelskreises die Beschädigung von Akkus beschleunigen. Um die Konsistenz des Akku-Packs zu verbessern und die Nutzungseffizienz der Kapazität von Akku-Packs zu erhöhen und die Lebensdauer des Akku-Packs zu verlängern, muss daher eine notwendige Wartung für Akku-Packs erfolgen, um für denjenigen Akku im Akku-Pack, der eine niedrige verbleibende Akkuleistung hat, eine Wartungsaufladung durchzuführen, und für denjenigen Akku, der eine höhere verbleibende Akkuleistung hat, eine Wartungsentladung durchzuführen.
  • Zurzeit gibt es viele Wartungsmethoden. Zusammenfassend kann es sich in zwei Sorten gliedern, die eine auf Spannung basiert und die andere auf Kapazität basiert.
  • Die auf Spannung basierende Wartungsmethode bezieht sich darauf, dass durch den ermittelten Spannungsabfall zwischen Einzelakkus die Ungleichheit des Akku-Packs gewartet wird, und dass durch verschiedene Arten der Wartungsaufladung und -entladung für denjenigen Akku, der hohe Spannung hat, eine Wartungsentladung und für denjenigen Akku, der niedrige Spannung hat, eine Wartungsaufladung erfolgt, wobei das Verfahreneinfach durchgeführt und umfassend angewendet wird. Normalerweise bestehen zwei Möglichkeiten, nämlich Stromverteilung und Energieübertragung. Bei Stromverteilung werden in der Regel durch Widerstände sowie andere Bauteile der Strom des Einzelakkus geregelt und durch Schalter der Strom sich so kontrollieren und regeln lässt, dass für den Einzelakku mit zu hoher Spannung eine Wartungsentladung erfolgt. Bei Energieübertragung ist normalerweise so, dass die Energie, mittels unterschiedlicher Medien, vom Einzelakku mit hoher Spannung in den Akku mit niedriger Spannung fließt, damit die Konsistenz des Akku-Packs verbessert wird. Das Medium zur Energieübertragung kann aus Kondensatoren, Induktoren und Transformatoren usw. ausgewählt werden.
  • Das Grundziel der Wartung ist die Differenz zwischen verbleibenden Leistungen der Akkus auszugleichen. Die obengenannte auf Spannung basierende Wartungsmethode kann die Eigenschaften der Kapazität widerspiegeln, aber nicht genau den Zustand der verbleibenden Akkuleistung beschreiben. Möglicherweise kann übermäßige Balance auftauchen, womit die Konsistenz des Akku-Packs sich verschlechtert. Der Grund für dieses Phänomen sind die Chemikalien im Lithium-Ionen-Akku. Weil der Polarisierungseffekt von Lithium-Ionen-Akku dazu geführt hat, dass wenn der Strom über Akkus durchfließt, der Spannungswert der Akkus vom Balancewert abweicht. Weil während des Produktionsprozesses von Lithium-Ionen-Akku nicht geschaffen werden kann, dass alle Akkus komplett identisch sind. D. h. trotz in gleicher Spannung kann die verbleibende Akkuleistung von Lithium-Ionen-Akku auch unterschiedlich sein. Deswegen hat die auf Kapazität basierende Ausgleichsmethode die obengenannten Nachteile abgeglichen. Während der gesamten Anwendung von Lithium-Ionen-Akku kann noch eine sichere und effektive Balance garantiert werden, womit die Lebensdauer sich verlängert. Durch direkte Nutzung der Wartungsmodule kann eine Wartungsentladung für den Akku mit zu hoher Restkapazität und eine Wartungsaufladung für den Akku mit zu niedriger Restkapazität erfolgen. Aber bei dieser auf Kapazität basierenden Wartungsmethode muss SOC des Einzelakkus genau eingeschätzt werden. Wenn die Genauigkeit von SOC nicht garantiert werden kann, ist die Zuverlässigkeit der Wartung auch in großem Umfang reduziert.
  • Inhalt der Erfindung
  • Um die vorhandenen technischen Nachteile zu überwinden, hat diese Erfindung ein verbesseres Wartungsverfahren für Powerakku-Packs beschrieben, mit dem während der Inbetriebnahme des Akku-Packs in Echtzeit alle charakterische Daten analysiert werden, um den lade- und entladungsbedürftigen Einzelakku im Akku-Pack auszuwählen und gleichzeitig das Verhältnis zwischen der Anzahl der Akku für aufladungsbedürftigen und entladungsbedürftige Wartung zu kontrollieren, dadurch Ausgleich des ganzen Akku-Packs realisiert wird. Die Gleichheit der Akkus durch das Verfahren kann effektiv garantiert werden, das sich auf eine integrierte Wartung gegenüber den zu wartenden Einzelakkus mittels Wartungssystems bezieht, damit die Lebensdauer des Akku-Packs weitgehend sich verlängert und gleichzeitig der Energieverbrauch der externen Stromquelle durch die interne lade- und entladungsbedürftige Wartung und die Abhängigkeit von externer Stromquelle reduziert, in bestimmten Bedingungen nicht erforderlich durch die externe Stromquelle das Wartungssystem Strom versorgt.
  • Um das obengenannte Erfindungsziel zu erreichen, sieht das technische Konzept über das verbessere Wartungsverfahren für Powerakku-Packs wie folgend aus:
    Das verbessere Wartungsverfahren für Powerakku-Packs, wobei der obengenannte Akku-Pack aus in Reihenschaltung stehenden Einzelakkus bestehen, einschließlich folgende Schritten:
    • (1), Akku-Pack Bat = {Bat1, Bat2 ... Batn} lässt sich analysieren, wobei n auf die Menge der Einzelakkus in Akku-Pack hinweist, n ≥ 3, und n eine runde Zahl ist.
    • (2) Datenvorbehandlung, dadurch kontinulierlich m Spannungen vol, Strom cur und Temperatur temp der Einzelakkus sich messen und wählen lässt, wobei m eine runde Zahl mehr als drei ist, um Originaldatenmatrix Z zu ermitteln.
      Figure DE112016000065T5_0002
      Abgesehen von Spitzenwert von Spannungswert, Stromwert, Temperatur lässt der Mittelwert der obenstehenden drei Faktoren ermitteln, um schließlich erforderlichen Spannungswert, Stromwert und Temperatur zu erhalten, nämlich volavgi, curavg, tempavg, 0 ≤ i ≤ n.
      Figure DE112016000065T5_0003
    • (3) normalisierte Behandlung für den in (2) ermittelten Spannungswert volavgi sowie berechneten Ladungszustand des Einzelakkus SOCi und Gesundheitsstatus SOHi, wie folgend:
      Figure DE112016000065T5_0004
      volavg i ist der Spannungswert nach Zusammensetzung des Einzelakkus i, SOCSOH i ist das Produkt von entsprechenden SOC und SOH nach der Zusammensetzung des Einzelakkus i, wobei 0 ≤ i ≤ n, i eine runde Zahl ist.
    • (4) Der Einzelakkus ist für die lade- und entladungsbedürftigen Wartung zu verrechnen und die Zusammensetzung der Akkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung festzulegen.
  • Folgend wird das Nieveau des Einzelakkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung berechnet deren Rechnung wie fogend darstellt:
    Figure DE112016000065T5_0005
    davon w1, w2 auf denjenigen gewichteten Wert von Spannungsfaktor und verbleibender Akkuleistung hiweist, wobei w1 + w2 = 1 ist.
  • In Bezug auf alle Einzelakkus, wenn dChai > dcha ist, wird so berücksichtigt, dass der i. Einzelakku eine aufladungsbedürftige Wartung benötigt, wobei dcha der vorgegebene Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung ist wenn dDisi > ddis ist, wird so berücksichtigt, dass der i. Einzelakku eine entladungsbedürftige Wartung benötigt, wobei dcha der vorgegebene Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung ist,
  • Daraus wird die Zusammensetzung der aufladungsbedürftigen Akkus Bat1 = {Bat11, Bat12 ... Bat1x} und die Zusammensetzung der entladungsbedürftigen Akkus Bat2 = {Bat21, Bat22 ... Bat2y}, x < n, y < n sortiert.
    • (5) es so eingestellt wird, dass der Festwert von Strom für aufladungsbedürftige Wartung Curcha und für entladungsbedürftige Wartung Curdis ist. Um die Balance zu schaffen, muss das Verhältnis
      Figure DE112016000065T5_0006
      zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung ermittelt werden, damit aus der Behandlung des Verhältnis sich der einfachste Bruchteil ergibt wenn Curdis' ≥ Curcha' und Curdis' > d ist, weist d auf die max. Anzahl der aufladungsbedürftigen Akkus hin n/4 ≤ d ≤ n/2 nämlich
      Figure DE112016000065T5_0007
      wobei es bedeutet, dass der Bruchteil zwischen d und
      Figure DE112016000065T5_0008
      eine nach oben gerundete Zahl ist, wenn Curdis' ≥ Curcha' und Curdis' ≥ d ist, nämlich
      Figure DE112016000065T5_0009
      und Curcha' > d ist, nämlich
      Figure DE112016000065T5_0010
      ist das Verhältnis zwischen
      Figure DE112016000065T5_0011
      und d eine nach unten gerundete Zahl. Wenn Curdis' < Curcha' und Curcha' ≤ d ist, nämlich
      Figure DE112016000065T5_0012
      gilt hcha als Zähler im Bedingungen bei maximalen Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung des optimalen Bruchteils zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung und ist eine runde Zahl. hdis gilt als Nenner im Bedingungen bei maximalen Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung des optimalen Bruchteils zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung und ist eine runde Zahl.
  • Wenn
    Figure DE112016000065T5_0013
    ist, kann die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0014
    sein, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0015
    und hdis, sodass die Anzahl der Akkus für entladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0016
    ist, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0017
    und hcha. Wenn
    Figure DE112016000065T5_0018
    ist, kann die Anzahl der Akkus für entladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0019
    sein, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0020
    und hdis, sodass die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0021
    ist, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0022
    und hcha. Wenn
    Figure DE112016000065T5_0023
    ist, kann die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung Numcha = x und für entladungsbedürftige Wartung Numdis = y sein;
    • (6) Nach dem Niveau für lade- und entladungsbedürftige Wartung für alle Akkus ist die Zusammensetzung von Akkus Bat1, Bat2 in absteigender Reihenfolge zu sortieren, woraus die sortierte Zusammensetzung für aufladungsbedürftige Wartung Bat3 = {Bat31, Bat32 ... Bat3x} sich resultiert. Wenn Bat31 ≥ Bat32 ≥ ... ≥ Bat3x ist, lässt die sortierte Zusammensetzung für entladungsbedürftige Wartung Bat4 = {Bat41, Bat42 ... Bat4y} sich resultieren, nämlich Bat41 ≥ Bat42 ≥ ... ≥ Bat4y.
    • (7) Gemäß (5) lässt die Anzahl der Akkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung sich ermitteln, die unter dem in (6) ermittelten Bat3, Bat4 ausgewählt wird, um schließlich die Zusammensetzung der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung herauszufinden, wobei die Zusammensetzung der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
      Figure DE112016000065T5_0024
      und für entladungsbedürftige Wartung
      Figure DE112016000065T5_0025
      ist.
    • (8) Das Wartungssystem sorgt den Einzelakku in der Zusammensetzung BatCha für eine aufladungsbedürftige Wartung und den Einzelakku in der Zusammensetzung BatDis für eine entladungsbedürftige Wartung erfolgt.
  • Vorzugsweise ist im obengenannten Schritt (4) der Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung dcha = 0.2.
  • Vorzugsweise ist im obengenannten Schritt (4) der Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung dcha = 0.2.
  • Vorzugsweise ist im obengenannten Schritt (5) d die eine runde Zahl, die am großen Maße sich (n/3) ernähert.
  • Der Ladezustand SOC (state of charge) bezieht sich auf das Verhältnis zwischen der verbleibenden Kapazität, wenn der Akku nach einer Weile oder in langer Zeit nicht angewendet wird, und Vollkapazität das häufig in Prozent gekennzeichnet wird, dessen Wertbereich zwischen 0–1 liegt. Wenn SOC = 0 ist, weist der Akku auf eine vollständige Entladung auf. Wenn SOC = 1 ist, weist der Akku auf eine vollständige Aufladung auf.
  • Der Sicherheitszustand SOH (State of Health) des Akkus beschreibt den Sicherheitszustand von Powerakku-Pack und ist insbesondere geeignet für Powerakku-Pack aller Arten von Elektrofahrzeug, wie z. B Sicherheitszustand und Restnutzungsdauer von Blei-Säure-Akkus, Ni-MH-Akkus, Lithium-Ionen-Akkus. Für die Rechnung oder Einschätzung von SOH ist ein Verfahren bekannt, es in vorhandenen Patent veröffentlicht wurde, wie chinesische Patente 102508164 A , 101208847 , 102866361 A , 102520361 A .
  • Der Sicherheitszustand SOH (State of Health) des Akkus beschreibt den Sicherheitszustand von Powerakku-Pack, besonders geeignet für Powerakku-Pack aller Arten von Elektrofahrzeug, wie z. B Sicherheitszustand und Restnutzungsdauer von Blei-Säure-Akkus, Ni-MH-Akkus, Lithium-Ionen-Akkus. Für die Rechnung oder Einschätzung von SOH kann man auf das in vorhandenen Patent veröffentlichte Verfahren beziehen, wie chinesische Patente 102508164 A , 101208847 , 102866361 A , 102520361 A .
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt ein funktionales Blockdiagramm über erfindungsgemäßes Wartungssystem für Powerakku-Pack dar
  • 2 stellt ein Schaltbild über obengenannte erfindungsgemäße zu wartende Schaltung dar.
  • 3 stellt ein Schaltbild über ein Schaltbild der einigen erfindungsgemäßen zu wartenden Schaltungen dar.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Folgend wird die Erfindung in Verbindung mit Ausführungsbeispiels und Figuren weiterhin erläutert. Der Schutzbereich der Erfindung wird nicht nur dafür beschränkt.
  • Ein verbesseres Wartungsverfahren für Powerakku-Pack, wobei der obengenannte Akku-Pack aus in Reihenschaltung stehenden Einzelakkus bestehen, einschließlich folgende Schritten:
    • (1), Akku-Pack Bat = {Bat1, Bat2 ... Batn} lässt sich analysieren, wobei n auf die Menge der Einzelakkus in Akku-Pack hinweist, n ≥ 3, und n eine runde Zahl ist.
    • (2) Datenvorbehandlung, dadurch kontinulierlich m Spannungen vol, Strom cur und Temperatur temp der Einzelakkus sich messen und wählen lässt, wobei m eine runde Zahl mehr als drei ist, um Originaldatenmatrix Z zu ermitteln.
      Figure DE112016000065T5_0026
      Abgesehen von Spitzenwert von Spannungswert, Stromwert, Temperatur lässt der Mittelwert der obenstehenden drei Faktoren ermitteln, um schließlich erforderlichen Spannungswert, Stromwert und Temperatur zu erhalten, nämlich volavgi, curavg, tempavg, 0 ≤ i ≤ n.
      Figure DE112016000065T5_0027
    • (3) normalisierte Behandlung für den in (2) ermittelten Spannungswert volavgi sowie berechneten Ladungszustand des Einzelakkus SOCi und Gesundheitsstatus SOHi, wie folgend:
      Figure DE112016000065T5_0028
      volavg i ist der Spannungswert nach Zusammensetzung des Einzelakkus i, SOCSOH i ist das Produkt von entsprechenden SOC und SOH nach der Zusammensetzung des Einzelakkus i, wobei 0 ≤ i ≤ n, i eine runde Zahl ist.
    • (4) Der Einzelakkus ist für die lade- und entladungsbedürftigen Wartung zu verrechnen und die Zusammensetzung der Akkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung festzulegen.
  • Folgend wird das Nieveau des Einzelakkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung berechnet deren Rechnung wie fogend darstellt:
    Figure DE112016000065T5_0029
    davon w1, w2 auf denjenigen gewichteten Wert von Spannungsfaktor und verbleibender Akkuleistung hiweist, wobei w1 + w2 = 1 ist.
  • In Bezug auf alle Einzelakkus, wenn dChai > dcha ist, wird so berücksichtigt, dass der i. Einzelakku eine aufladungsbedürftige Wartung benötigt, wobei dcha der vorgegebene Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung ist wenn dDisi > ddis ist, wird so berücksichtigt, dass der i. Einzelakku eine entladungsbedürftige Wartung benötigt, wobei dcha der vorgegebene Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung ist,
  • Daraus wird die Zusammensetzung der aufladungsbedürftigen Akkus Bat1 = {Bat11, Bat12 ... Bat1x} und die Zusammensetzung der entladungsbedürftigen Akkus Bat2 = {Bat21, Bat22 ... Bat2y}, x < n, y < n sortiert.
    • (5) es so eingestellt wird, dass der Festwert von Strom für aufladungsbedürftige Wartung Curcha und für entladungsbedürftige Wartung Curdis ist. Um die Balance zu schaffen, muss das Verhältnis
      Figure DE112016000065T5_0030
      zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung ermittelt werden, damit aus der Behandlung des Verhältnis sich der einfachste Bruchteil ergibt, wenn Curdis' ≥ Curcha' und Curdis' > d ist, weist d auf die max. Anzahl der aufladungsbedürftigen Akkus hin n/4 ≤ d ≤ n/2 nämlich
      Figure DE112016000065T5_0031
      wobei es bedeutet, dass der Bruchteil zwischen d und
      Figure DE112016000065T5_0032
      eine nach oben gerundete Zahl ist, wenn Curdis' ≥ Curcha' und Curdis' ≤ d ist, nämlich
      Figure DE112016000065T5_0033
      und Curcha' > d ist, nämlich
      Figure DE112016000065T5_0034
      ist das Verhältnis zwischen
      Figure DE112016000065T5_0035
      und d eine nach unten gerundete Zahl. Wenn Curdis' < Curcha' und Curcha' ≤ d ist, nämlich
      Figure DE112016000065T5_0036
      gilt hcha als Zähler im Bedingungen bei maximalen Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung des optimalen Bruchteils zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung und ist eine runde Zahl. hdis gilt als Nenner im Bedingungen bei maximalen Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung des optimalen Bruchteils zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung und ist eine runde Zahl.
  • Wenn
    Figure DE112016000065T5_0037
    ist, kann die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0038
    sein, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0039
    und hdis, sodass die Anzahl der Akkus für entladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0040
    ist, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0041
    und hcha. Wenn
    Figure DE112016000065T5_0042
    ist, kann die Anzahl der Akkus für entladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0043
    sein, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0044
    und hdis, sodass die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0045
    ist, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0046
    und hcha. Wenn
    Figure DE112016000065T5_0047
    ist, kann die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung Numcha = x und für entladungsbedürftige Wartung Numdis = y sein;
    • (6) Nach dem Niveau für lade- und entladungsbedürftige Wartung für alle Akkus ist die Zusammensetzung von Akkus Bat1, Bat2 in absteigender Reihenfolge zu sortieren, woraus die sortierte Zusammensetzung für aufladungsbedürftige Wartung Bat3 = {Bat31, Bat32 ... Bat3x} sich resultiert. Wenn Bat31 ≥ Bat32 ≥ ... ≥ Bat3x ist, lässt die sortierte Zusammensetzung für entladungsbedürftige Wartung Bat4 = {Bat41, Bat42 ... Bat4y} sich resultieren, nämlich Bat41 ≥ Bat42 ≥ ... ≥ Bat4y.
    • (7) Gemäß (5) lässt die Anzahl der Akkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung sich ermitteln, die unter dem in (6) ermittelten Bat3, Bat4 ausgewählt wird, um schließlich die Zusammensetzung der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung herauszufinden, wobei die Zusammensetzung der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
      Figure DE112016000065T5_0048
      und für entladungsbedürftige Wartung
      Figure DE112016000065T5_0049
      ist.
    • (8) das Wartungssystem den Einzelakku in der Zusammensetzung BatCha eine aufladungsbedürftige Wartung und den Einzelakku in der Zusammensetzung BatDis eine entladungsbedürftige Wartung erfolgt.
  • Im obengenannten Schritt (4) ist der Grenzwert zur ladebedürftigfür aufladungsbedürftigen Wartung dcha = 0.2 und Grenzwert für entladungbedürftige Wartung ddis = 0.2. Im obengenannten Schritt (5) ist d die sich am großten Maße (n/3) nährenden runde Zahl.
  • Diese Erfindung hat auch ein mit dem verbesseren Wartungsverfahren für Powerakku-Packs passendes isolierendes bidirektionales Konstantstromwartungssystem, das auf öffentliche Stromversorgung basiert, angeboten, wie in 1 dargestellt, der aus Einzelakkus bestehender Akku-Pack, der Stromquelle, dem Schalter K1, Stromsensor, dem Hauptsteuergerät des Akku-Managementsystems sowie Nebensteuergerät von einigen Akku-Mangementsystem besteht, wobei der obengenannte Stromsensor, der in Verbindung mit der Stromquelle steht, jeweils mit dem Schalter K1 und Hauptsteuergerät des Akku-Steuersystems verbunden ist. Der Schalter steht jeweils mit dem Haupt- und Nebensteuergerät des Akku-Managementsystems in Verbindung. Das obengenannte Hauptsteuergerät des Akku-Managementsystems kann jeweils mit den Nebensteuergerät des Akku-Steuersystems kommunizieren. Das Nebensteuergerät des Akku-Managmentsystems ist jeweils mit einem Akku-Pack eingeschlossen.
  • Das obengenannte Nebensteuergerät des Akku-Managementsystems schließt die Wartungsschaltung, Datenerfassungsschaltung für Einzelakku sowie das Nebensteuergerät MCU ein. Das obengenannte Hauptsteuergerät des Akku-Managementsystems hat Datenerfassungsschaltung des Akk-Packs sowie Steuergerät MCU. Das obengenannte Nebensteuergerät MCU ist jeweils mit der Wartungsschaltung und der Datenerfassungsschaltung des Einzelakkus verbunden, wobei die obengenannte Datenerfassungsschaltung des Einzelakkus mit beiden Enden des Einzelakkus verbunden ist, um die Daten von Spanung, Strom und Temperatur des Einzelakkus zu ermitteln. Das obengenannte Hauptsteuergerät MCU ist mit der Datenerfassungsschaltung des Akku-Packs verbunden. Der obengenannte Akku-Pack ist mit beiden Enden des Akku-Packs verbunden, um Daten wie Spannung, Strom und Temperatur des kompletten Akku-Packs zu ermitteln.
  • Wie in 2 und 3 dargestellt, die obengenannte Wartungsschaltung, einschließlich PWM Steuergerät, Filterkondensator LL1, Feldeffektrohr Q1, Transformator T, Feldeffektrohr Q2, Filterkondensator LL2, Taktschalter K, Schaltung für Signalwandlung 1, Antriebskreis 2, Rückführkreis für Spannungs-/Stromerfassung 3, wobei beide Enden a und b des Hauptkreises von Transformator T jeweils mit einem Ende des Filterkondensators LL1 und der Drain-Elektrode von Feldeffektrohr Q1 verbunden ist, die Quellelektrode des obengenannten Feldeffektrohr Q1 mit anderem Ende des Filterkondensators LL1 und Erdung verbunden ist, die beiden Ende c und d des obengenannten Nebenkreises von Transformator T jeweils mit einem Ende von Filterkondensator LL2 und der Drainelektrode des Feldeffektrohrs Q2 in Verbindung steht, die Quellelektrode des Feldeffektrohrs Q2 mit anderem Ende des Filterkondensators LL2 und dem Rückführkreis für Spannungs- und Stromerfassung 3 verbunden ist, wobei das Gitter von Feldeffektrohr Q1 und Q2 jeweils mit dem Antriebkreis 2 eingeschlossen ist, das Ende a des Hauptkreises von Transformator T und das Ende c des Nebenkreises jeweils mit Rückführkreis für Spannungs- und Stromerfassung 3 in Verbindung steht, die Schaltung für Signalwandlung 1 mit der Stormquelle eingeschlossen ist, die obengenannte Schaltung für Signalwandlung 1 mit dem Antriebkreis 2 verbunden ist, der Rückführkreis für Spannungs- und Stromerfassung 3 mit dem Taktschalter verbunden ist, der obengenannte Taktschalter mit dem zu messenden Akku-Pack in Verbindung steht.
  • Der obengenannte Taktschalter K schließt einige mit dem Einzelakku entsprechenden Anodenschalter K4 und Kathodenschalter K5, ein Ende jedes Anodenschalters K4 mit dem Rückführkreis zur Spannungs- und Stromerfassung verbunden ist, das andere Ende mit der Anode des entsprechenden Einzelakkus eingeschlossen ist, ein Ende jedes Kathodenschalters K5 mit dem Rückführkreis zur Spannungs- und Stromerfassung verbunden ist, das andere Ende mit der Kathode des entsprechenden Einzelakkus eingeschlossen ist,
  • Das Steuergerät PWM in jeder Wartungsschaltung ist jeweils mit dem Hauptsteuergerät des Akku-Managementsystem kommunikativ verbunden, wobei die Stromquelle ein Schaltnetzteil oder Energiespeicher ist.
  • Diese obengenannte Schaltung für Signalwandlung schließt zwei Zweiwegschalter K2 und K3 ein, wobei dieser beschriebene Zweiwegschalter K2 und K3 mit einem Ende jeweils mit einem Anschluss PWMA und PWMB des PWM Steuergeräts in Verbindung steht. Das andere Ende des Zweiwegschalters K2 und K3 ist mit Antriebskreis verbunden. Der obengenannte Antriebskreis steuert die Schaltung von Feldeffektrohr Q1 und Q2. Der obengenannte Rückführkreis zur Spannungs- und Stromerfassung wird durch die vorhanden ausgereifte Technologie realisiert.
  • Das Arbeitskonzept dieses Systems wird so ausgedacht: dass Steuergerät PWM zwei PWM Signale PWMA und PWMB erzeugt, wovon das Signal PWMA ein Hauptstellsignal ist und PWMB das gleichgerichtete Signal ist, mit Hilfe von Kreis für Signalwandlung 1 PWMA und PWMB zum Feldeffektrohr Q1 und Feldeffektrohr Q2 übermittelt wird, Bei Aufladung steuert PWMA Signal Feldeffektrohr Q1 und PWMB Signal Feldeffektrohr Q2. Bei Entladung steuert PWMA Signal das Feldeffektrohr Q2 und PWMB Signal das Feldeffektrohr Q1. Der Taktschalter K dient dazu, dass ein Einzelakku im Akku-Pack für Aufladung oder Entladung ausgewählt wird. Der Rückführkreis zur Spannungs- und Stromerfassung erfasst Lade- und Entladungsstrom und zum PWM Steuergerät rückführt, um mit Konstantstrom aufzuladen oder zu entladen. Gleichzeitig sind die Spannungen von beiden Seiten zu erfassen, um vor Überspannung zu schützen. Im Ladevorgang sieht die Reihenfolge zum Ein- und Ausschalten von Feldeffektrohr Q1 und Q2 wie folgend aus: 1. Wenn Feldeffektrohr Q1 einschaltet ist, ist Feldeffektrohr Q2 ausgeschaltet, wobei die Energie von Stromquelle durch Feldeffektrohr Q1 bis zum Transformator T fließt. 2. Wenn das Feldeffektrohr Q1 ausgeschaltet ist, ist das Feldeffektrohr Q2 ausgeschaltet, wobei die Energie im Transformator T durch die Body-Diode im Feldeffektrohr Q2 zum Filterkondensator LL2 und Einzelakku fließt, wobei der Vorgang ganz kurz und Totzeit ist. 3. Wenn Feldeffektrohr Q1 ausschaltet ist, ist Feldeffektrohr Q2 eingeschaltet, wobei die Energie von Transformator T durch Feldeffektrohr Q2 zum Filterkondensator LL2 und Einzelakku fließt, weil der Ansprechspannungsabfall des Feldeffektrohrs Q2 viel niedriger als Konduktion-Spannungsabfall, kann nach dem Einschalten des Feldeffektrohrs Q2 durch die Synchron-Gleichrichtung erheblich die Leistung der ausgewogenen Stromquelle. 4, wenn das Feldeffektrohr Q1 ausgeschaltet ist, ist das Feldeffektrohr Q2 auch ausgeschaltet. Aber der Vorgang ist ganz kurz und Totzeit. Bisher ist ein Umlauf zum Schluß gekommen. Der Ladevorgang ist ein immer wiederkehrender Umlauf von obengenannten Prozesse. Im gleichen Sinne ist die Zeitreihe von Feldeffektrohr Q1 und Q2 während der Entladung umgekehrt wie im Ladevorgang.
  • Das erfindungsgemäße Wartungssystem für Power-Akku-Pack bedürft keiner anhaltenden oder langfristigen Stromquelle. Wenn System in Ordnung läuft, kann die Stromversorgung steuerbar ausgeschaltet werden und gleichzeitig durch Stromsensor, Wartungsschaltung bei lade- und entladungsbedürftiger Wartung eine Balance für Stromversorgung erreichen, um die Nachteile von anderen Konzepte zu lösen, die langfristig von Stromversorgung oder Ausgleichsstromquelle abhängigen. Das erfindungemäße System kann schnell die Nutzungseffizienz des Akkus erhöhen und effektiv die Nutzungsdauer des Akku-Packs verlängern.
  • Obenstehend werden nur die erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsbeispiele erzählt. Es soll drauf hingewiesen werden. Für die normale Techniker in diesem technischen Bereich und unter der Voraussetzung, dass nicht dem erfindungsgemäßen Prinzip zuwidergelaufen ist, können noch viele Verbesserungen und Optimierungen gemacht werden, wobei diese Verbesserungen und Optimierungen auch im Schutzbereich von dieser Erfindung liegen.

Claims (4)

  1. eine Wartungsmethode zur Verbesserung von Powerakku-Pack, wobei der obengenannte Akku-Pack aus einigen Einzelakkus in Reihenschaltung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass es aus folgenden Schritten besteht: (1), Akku-Pack Bat = {Bat1, Bat2 ... Batn} lässt sich analysieren, wobei n auf die Menge der Einzelakkus in Akku-Pack hinweist, n ≥ 3, und n eine runde Zahl ist. (2) Datenvorbehandlung, dadurch kontinulierlich m Spannungen vol, Strom cur und Temperatur temp der Einzelakkus sich messen und wählen lässt, wobei m eine runde Zahl mehr als drei ist, um Originaldatenmatrix Z zu ermitteln.
    Figure DE112016000065T5_0050
    Abgesehen von Spitzenwert von Spannungswert, Stromwert, Temperatur lässt der Mittelwert der obenstehenden drei Faktoren ermitteln, um schließlich erforderlichen Spannungswert, Stromwert und Temperatur zu erhalten, nämlich volavgi, curavg, tempavg, 0 ≤ i ≤ n
    Figure DE112016000065T5_0051
    (3) normalisierte Behandlung für den in (2) ermittelten Spannungswert volavgi sowie berechneten Ladungszustand des Einzelakkus SOCi und Gesundheitsstatus SOHi, wie folgend:
    Figure DE112016000065T5_0052
    volavg i ist der Spannungswert nach Zusammensetzung des Einzelakkus i, SOCSOH i ist das Produkt von entsprechenden SOC und SOH nach der Zusammensetzung des Einzelakkus i, wobei 0 ≤ i ≤ n, i eine runde Zahl ist. (4) Der Einzelakkus ist für die lade- und entladungsbedürftigen Wartung zu verrechnen und die Zusammensetzung der Akkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung festzulegen. Folgend wird das Nieveau des Einzelakkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung berechnet deren Rechnung wie fogend darstellt:
    Figure DE112016000065T5_0053
    davon w1, w2 auf denjenigen gewichteten Wert von Spannungsfaktor und verbleibender Akkuleistung hiweist, wobei w1 + w2 = 1 ist. In Bezug auf alle Einzelakkus, wenn dChai > dcha ist, wird so berücksichtigt, dass der i. Einzelakku eine aufladungsbedürftige Wartung benötigt, wobei dcha der vorgegebene Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung ist wenn dDisi > ddis ist wird so berücksichtigt, dass der i. Einzelakku eine entladungsbedürftige Wartung benötigt, wobei dcha der vorgegebene Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung ist, Daraus wird die Zusammensetzung der aufladungsbedürftigen Akkus Bat1 = {Bat11, Bat12 ... Bat1x} und die Zusammensetzung der entladungsbedürftigen Akkus Bat2 = {Bat21, Bat22 ... Bat2y}, x < n, y < n sortiert. (5) es so eingestellt wird, dass der Festwert von Strom für aufladungsbedürftige Wartung Curcha und für entladungsbedürftige Wartung Curdis ist. Um die Balance zu schaffen, muss das Verhältnis
    Figure DE112016000065T5_0054
    zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung ermittelt werden, damit aus der Behandlung des Verhältnis sich der einfachste Bruchteil ergibt, wenn Curdis' ≥ Curcha' und Curdis' > d ist, weist d auf die max. Anzahl der aufladungsbedürftigen Akkus hin, n/4 ≤ d ≤ n/2, nämlich
    Figure DE112016000065T5_0055
    wobei es bedeutet, dass der Bruchteil zwischen d und
    Figure DE112016000065T5_0056
    eine nach oben gerundete Zahl ist, wenn Curdis' ≥ Curcha' und Curdis' ≥ d ist, nämlich
    Figure DE112016000065T5_0057
    ist, und Curcha' > d ist, nämlich
    Figure DE112016000065T5_0058
    ist das Verhältnis zwischen
    Figure DE112016000065T5_0059
    und d eine nach unten gerundete Zahl. Wenn Curdis' ≥ Curcha' und Curcha' > d ist, nämlich
    Figure DE112016000065T5_0060
    gilt hcha als Zähler im Bedingungen bei maximalen Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung des optimalen Bruchteils zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung und ist eine runde Zahl. hdis gilt als Nenner im Bedingungen bei maximalen Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung des optimalen Bruchteils zwischen der Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung und ist eine runde Zahl. Wenn
    Figure DE112016000065T5_0061
    ist, kann die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0062
    sein, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0063
    und hdis, sodass die Anzahl der Akkus für entladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0064
    ist, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0065
    und hcha. Wenn
    Figure DE112016000065T5_0066
    ist, kann die Anzahl der Akkus für entladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0067
    sein, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0068
    und hdis, sodass die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0069
    ist, nämlich das Produkt zwischen der nach unten gerundete Zahl
    Figure DE112016000065T5_0070
    und hcha. Wenn
    Figure DE112016000065T5_0071
    ist, kann die Anzahl der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung Numcha = x und für entladungsbedürftige Wartung Numdis = y sein; (6) Nach dem Niveau für lade- und entladungsbedürftige Wartung für alle Akkus ist die Zusammensetzung von Akkus Bat1, Bat2 in absteigender Reihenfolge zu sortieren, woraus die sortierte Zusammensetzung für aufladungsbedürftige Wartung Bat3 = {Bat31, Bat32 ... Bat3x} sich resultiert. Wenn Bat31 ≥ Bat32 ≥ ... ≥ Bat3x ist, lässt die sortierte Zusammensetzung für entladungsbedürftige Wartung Bat4 = {Bat41, Bat42 ... Bat4y} sich resultieren, nämlich Bat41 ≥ Bat42 ≥ ... ≥ Bat4y. (7) Gemäß (5) lässt die Anzahl der Akkus für lade- und entladungsbedürftige Wartung sich ermitteln, die unter dem in (6) ermittelten Bat3, Bat4 ausgewählt wird, um schließlich die Zusammensetzung der Akkus für aufladungsbedürftige und entladungsbedürftige Wartung herauszufinden, wobei die Zusammensetzung der Akkus für aufladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0072
    und für entladungsbedürftige Wartung
    Figure DE112016000065T5_0073
    ist. (8) Das Wartungssystem sorgt den Einzelakku in der Zusammensetzung BatCha für eine aufladungsbedürftige Wartung und den Einzelakku in der Zusammensetzung BatDis für eine entladungsbedürftige Wartung erfolgt.
  2. ein verbessertes Wartungsverfahren für Powerakku-Packs nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im obengenannten Schritt (4) der Grenzwert für aufladungsbedürftige Wartung dcha = 0.2 ist.
  3. ein verbessertes Wartungsverfahren für Powerakku-Packs nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im obengenannten Schritt (4) der Grenzwert für entladungsbedürftige Wartung ddis = 0.2 ist.
  4. ein verbessertes Wartungsverfahren für Powerakku-Packs nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im obengenannten Schritt (5) d eine Ganzzahl ist, die im großen Maße n/3 sich nähert.
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