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CN115706276A - 用于控制针对电池管理系统的单池电流边界值的方法、电池管理系统 - Google Patents

用于控制针对电池管理系统的单池电流边界值的方法、电池管理系统 Download PDF

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CN115706276A
CN115706276A CN202210975546.3A CN202210975546A CN115706276A CN 115706276 A CN115706276 A CN 115706276A CN 202210975546 A CN202210975546 A CN 202210975546A CN 115706276 A CN115706276 A CN 115706276A
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CN202210975546.3A
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O·科伊斯
A·阿莱克桑德夫
C·克罗纳
J·贝克尔
M·P·瓦特罗特
T·扎菲里迪斯
V·沙夫
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

本发明涉及控制针对电池管理系统的单池电流边界值的方法，包括：针对测得温度确定针对不同时长的电池单池的平方参考电流；针对每个参考电流依据模型计算参考时间常数，模型借助持续电流计算单池电流的RMS值，持续电流对应充电或放电方向上不发生热损伤的最小电流；依据参考时间常数和平方参考电流针对每个温度构成关于参考时间常数和平方参考电流之间关系的图表；通过将单池电流的平方测量值与平方参考电流比较获知预测时间常数；基于持续电流、预测时长和预测时间常数计算单池电流的预测RMS边界值；基于预测RMS边界值计算针对短、长、持久预测时长的第一、第二、第三预测边界值；依据电池单池的最大允许温度和测得温度计算单池电流的附加RMS边界值。

Description

用于控制针对电池管理系统的单池电流边界值的方法、电池 管理系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制针对电池管理系统的单池电流边界值的方法。
本发明还涉及一种电池管理系统，该电池管理系统被设立用于执行根据本发明的方法。
本发明也涉及一种具有一个或多个电池单池的电池，该电池被设立用于执行根据本发明的方法，且/或该电池包括根据本发明的电池管理系统。
本发明此外涉及一种车辆，该车辆被设立用于执行根据本发明的方法，且/或该车辆包括根据本发明的电池管理系统和/或根据本发明的电池。
背景技术
正在变得明显的是，电驱动的机动车在未来将被更多地使用。在这类电驱动的机动车例如混动式车辆和电动车辆中使用可充电的电池，主要用以给电驱动装置供应电能。
由于存在不直接通过温度传感器监控的部件例如保险装置、继电器的过热或者电池单池的局部过热、和尤其集电器上及围绕集电器的密封材料上的过热的风险，所以电流的RMS值（平方均值，均方根"Root Mean Square"）是相关的。密封材料的过热在规律性地出现时会导致电池单池的泄露，该泄露然后会导致加速的老化。因为这直接与电池单池的损失功率相关联（P=Uloss I=RI 2 ），所以该效应对可供使用的功率有直接影响且会缩短电池单池的寿命。
本发明的目标在于，在考虑电池单池的升温下计算充电方向和放电方向上的最大允许电流。
发明内容
提出一种用于控制针对电池管理系统的单池电流边界值的方法。电池管理系统在此被设立用于监控和控制电池。电池在此可以包括一个或多个串联或并联的电池单池。电池单池优选被构造为锂离子单池。
根据本发明，首先针对所测得的温度Tsens确定针对不同时长tref的电池单池的平方参考电流
Figure 930035DEST_PATH_IMAGE001
。在此，参考电流iref是在该测得的温度Tsens中针对相应的时长tref的最大允许单池电流。例如针对25℃的所测得的温度确定针对2s、10s和30s相应的时长tref的平方参考电流
Figure 332328DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 846486DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 976116DEST_PATH_IMAGE004
。当单池数据表中限定的温度例如是20℃和30℃时，如果该单池数据表允许，可以内插得出这些平方参考电流。
接着针对每个参考电流iref依据模型计算相应的参考时间常数τref，该模型借助持续电流icont用于计算单池电流ireq的RMS值iRMS，该持续电流对应充电方向或放电方向上不发生热损伤的最小电流。该模型的主要任务在于，针对从单池数据表中给出的时长，允许确定的电流。通过该模型以此对电流边界值的动态行为建模。例如当从单池数据表中得知150A的电流仅允许持续2s时，那么该电流必须允许2s或更少。为此，参考时间常数τref被适配成，使得电流的边界值在2s或更早时达到。例如针对相应的参考电流iref2s、iref10s和iref30s计算出相应的参考时间常数τref2s、τref10s和τref30s。
然后，借助所计算的参考时间常数τref和所确定的平方参考电流
Figure 524909DEST_PATH_IMAGE005
构成针对每个确定的温度的关于参考时间常数τref和平方参考电流
Figure 816213DEST_PATH_IMAGE006
之间的关系的图表。该图表同样地可以针对每个确定的充电状态构成。
接着通过将电池电流ireq的平方测量值
Figure 817668DEST_PATH_IMAGE007
与平方参考电流
Figure 750988DEST_PATH_IMAGE005
比较来获知预测时间常数τpred。当单池电流ireq的平方测量值
Figure 403556DEST_PATH_IMAGE007
等于平方参考电流
Figure 131340DEST_PATH_IMAGE001
时，预测时间常数τpred等于与该参考电流iref对应的参考时间常数τref。在另外的情况中，预测时间常数τpred通过内插（Interpolation）来获知。
然后，基于持续电流icont、预测时长tpred和预测时间常数τpred来计算单池电流ireq的预测RMS边界值ipred。预测时长可以是客户特定的。
参考电流iref和参考电流iref的时长tref是单池特定的且与温度相关的。这些可以直接从单池数据表中获取或通过测量获得。
优选用于计算RMS值iRMS的模型被构造为PT1环节，该PT1环节也被称为PT1滤波器。PT1环节被理解为调节技术中的LZI（线性时不变系统）传递环节，该LZI传递环节具有带有一阶延迟的比例传递行为。常见的示例为一阶低通器，该一阶低通器例如可以通过RC环节实现。PT1环节有利地易于实施。
借助于优选被构造为PT1环节的模型说明根据本发明的方法。在此，根据第一方程如下计算单池电流ireq的RMS值iRMS：
Figure 885670DEST_PATH_IMAGE008
在此，iRMS(t)是单池电流ireq的当前RMS值且是与时间相关的，iRMS0是电池电流ireq的初始RMS值，t是时间，τ是PT1环节的时间常数且isens(t)是单池电流ireq的测量值。
然后将单池电流ireq的RMS值iRMS(t)借助于第二方程如下与持续电流icont比较，该持续电流与温度相关：
Figure 91523DEST_PATH_IMAGE009
该持续电流icont对应不发生热损伤的最小电流，且可以从单池数据表中获取。持续电流icont对于限界单池电流ireq是相关的且确保不发生电池单池过热。持续电流icont的值于是被减小，用以保护另外的部件例如保险装置和继电器不受热产生的影响。持续电流icont的值的减小可以基于热测量或者可以是模拟结果。
在
Figure 349329DEST_PATH_IMAGE010
等于
Figure 513594DEST_PATH_IMAGE011
的前提下，预测RMS边界值ipred可以借助于第三方程如下来计算，该预测RMS边界值对应第一方程中的单池电流ireq的测量值isens：
Figure 489640DEST_PATH_IMAGE012
在此，T是电池单池的温度。
针对确定的温度和确定的预测时长tpred例如0.5s、2s或10s可以如下导出新的第三方程：
Figure 499185DEST_PATH_IMAGE013
在该情况下，引入常数k。该常数k被如下限定：
Figure 362230DEST_PATH_IMAGE014
以此如下由新的第三方程导出简化的新的第三方程：
Figure 431817DEST_PATH_IMAGE015
初始的RMS值iRMS0可以借助参考电流iref和参考电流iref的时长tref通过如下在第四方程中所描述的阶跃响应来获得：
Figure 895159DEST_PATH_IMAGE016
依据简化的新的第三方程（3“）和第四方程，针对确定的预测时长tpred借助于第五方程如下计算预测RMS边界值ipred：
Figure 708394DEST_PATH_IMAGE017
在
Figure 675213DEST_PATH_IMAGE018
等于的
Figure 181281DEST_PATH_IMAGE001
前提下，如下借助于第六方程导出时间常数τ：
Figure 131919DEST_PATH_IMAGE019
以此，针对每个确定的最大允许单池电流iref和确定的时长tref计算时间常数τ。借助于第六方程可以针对每个确定的温度计算新的时间常数τ，该新的时间常数根据单池电流ireq的测量值isens进行适配。
在此，将单池电流ireq的平方测量值
Figure 732534DEST_PATH_IMAGE020
与针对确定的温度T和确定的时长tref的平方参考电流
Figure 819439DEST_PATH_IMAGE001
比较，用以导出合适的预测时间常数τpred。
当例如单池电流ireq的平方测量值
Figure 761987DEST_PATH_IMAGE007
等于针对2s的时长tref的平方参考电流
Figure 934342DEST_PATH_IMAGE002
时，可以借助于第六方程计算预测时间常数τpred。在此，预测时间常数τpred等于针对2s的时长tref的参考电流iref2s的参考时间常数τref2s。单池电流ireq于是在2s之后开始降低。
优选预测时间常数τpred的获知通过线性内插来实施。时间常数τpred因此是动态的且根据单池电流ireq的测量值isens进行适配。
当例如单池电流ireq的平方测量值
Figure 89380DEST_PATH_IMAGE007
大于针对10s的时长tref的平方参考电流
Figure 296370DEST_PATH_IMAGE003
、但小于针对2s的时长tref的平方参考电流
Figure 144241DEST_PATH_IMAGE002
时，可以通过针对2s的时长tref的参考电流iref2s的参考时间常数τref2s和针对10s的时长tref的参考电流iref10s的参考时间常数τref10s之间的线性内插来获知预测时间常数τpred。
借助于所获知的预测时间常数τpred和第三方程可以计算预测RMS边界值ipred。
优选将附加的点[imin；τrelax]添加到关于参考时间常数τref和参考电流iref之间的关系的图表中。该点被添加用以限定针对放松（entspannten）或准放松状态中的电池单池的松弛时间常数（Relaxationskonstante）τrelax。在此，imin表示小电流，在该小电流的情况中不出现针对单池的加载。该小电流imin可以是小的充电电流或放电电流。借助于该限定，可以选取小的松弛时间常数τrelax，以便允许例如大的再生电流（Rekuperationsstrom）。这个新的点在此可以与温度T相关。
优选基于预测RMS边界值ipred计算针对短预测时长tpredS的第一预测边界值ipredS、针对长预测时长tpredL的第二预测边界值ipredL和针对持久预测时长tpredP的第三预测边界值ipredP。例如少于2s的时长可以被限定为短预测时长tpredS。例如长预测时长tpredL可以等于2s，而持久预测时长tpredP可以等于10s。这些预测时长可以是客户特定的。这些预测时长一般是固定的值。预测时长tpred在此对应如下时间，在这些时间中恒定电流可以无限界地通过电池管理系统被使用。该恒定电流例如可以被用于计算第三预测边界值ipredP。
优选常数
Figure 69471DEST_PATH_IMAGE021
在计算针对短预测时长tpredS的第一预测边界值ipredS时被确定。通过确定常数k和改变时间常数τ，第一预测边界值ipredS也是动态的，因为该第一预测边界值根据电池单池的当前的热加载进行适配。
在计算第二预测边界值ipredL和第三预测边界值ipredP时应满足两个前提。
一个前提是：
Figure 28200DEST_PATH_IMAGE022
在此，kS是针对第一预测边界值ipredS的常数
Figure 574850DEST_PATH_IMAGE023
，该常数是固定值，kL(T)是针对第二预测边界值ipredL的常数
Figure 328043DEST_PATH_IMAGE024
且kP(T)是针对第三预测边界值ipredP的常数
Figure 474990DEST_PATH_IMAGE025
。常数kL(T)和kP(T)在此是与温度相关的。
另一前提是：当PT1环节是零时，针对长预测时长tpredL的第二预测边界值ipredL应代表电池单池的针对该长预测时长tpredL和针对当前温度的参考电流iref。“PT1环节是零”被理解为充电电流ireq的RMS值iRMS等于零。在此，针对第二预测边界值ipredL的常数kL(T)被如下限定：
Figure 237410DEST_PATH_IMAGE026
在考虑这两个前提的情况下，借助第七和第八方程如下计算针对第二预测边界值ipredL的常数kL和长预测时间常数τpredL(T)：
Figure 153413DEST_PATH_IMAGE027
在此，icont(T)是持续电流，该持续电流对应不发生热损伤的最小电流且可以从单池数据表中获取。在此，iref,predL是针对该长预测时长tpredL的参考电流iref。
然后借助第九方程如下计算第二预测边界值ipredL，该第九方程也从第三方程导出：
Figure 77507DEST_PATH_IMAGE028
第三预测边界值ipredP的计算遵循与用于第二预测边界值ipredL的计算相同的前提。在此适用：kL(T) ≥ kP(T)。以此可以如下借助第十方程计算第三预测边界值ipredP：
Figure DEST_PATH_IMAGE029
在此，τpredP(T)是针对第三预测边界值ipredP的持久（permanente）预测时间常数。
优选依据电池单池的最大允许温度Tmax和电池单池的所测得的温度Tsens计算单池电流ireq的附加的RMS边界值ilimT。该附加的RMS边界值ilimT用于热降额（thermischenDerating），热降额一般来说被理解为减小电流用于限界温度上升。持续电流icont通过附加的RMS边界值ilimT被限界且在热降额的情况中被减小。
附加的RMS边界值ilimT从以下方程中导出：
Figure 429860DEST_PATH_IMAGE030
在此，m是以kg为单位的电池单池的质量，CP是以J/K为单位的热容量，R是以Ohm为单位的电池单池的内电阻，i是以A为单位的单池电流，αenv是与周围环境的热交换系数，Tenv是以K为单位的周围环境温度，αCool是与冷却体的热交换系数，TCool是以K为单位的冷却温度，且A是以m2为单位的热传递面积。
在考虑不存在附加的用于检测Tenv和TCool的温度传感器的极端情况下，上面所提及的方程被如下改写：
Figure 730391DEST_PATH_IMAGE031
借助有限差分法继续如下改写该方程：
Figure 766480DEST_PATH_IMAGE032
附加的RMS边界值ilimT可从第十一方程中如下导出：
Figure 861475DEST_PATH_IMAGE033
以
Figure 983015DEST_PATH_IMAGE034
作为比例放大器且
Figure 87237DEST_PATH_IMAGE035
作为积分放大器。
热时间常数τT被如下限定：
Figure 712254DEST_PATH_IMAGE036
以Kenv=αenv∙A和KCool=αCool∙A。在此，Kenv和KCool是恒定的。
因此适用：
Figure 728882DEST_PATH_IMAGE037
优选使用比例积分调节器（PI调节器），该比例积分调节器具有起比例作用的部分（P部分）和起积分作用的部分（I部分）。PI调节器在此用于热降额。PI调节器的数学结构也可以通过第十一方程来描述。比例放大器kP和积分放大器ki的校准可以基于热模型的方程。有利地可以基于物理参数进行快速的校准。该PI调节器影响持续电流icont且因此影响预测RMS边界值ipred。
借助于PI调节器可以找到使最大允许温度Tmax和所测得的温度Tsens之间的差减小的最大电流。P部分在此提供最大电流的第一估计值，而I部分用于提高估计的准确性且减小最大允许温度Tmax和所测得的温度Tsens之间的距离。
优选比例积分调节器具有抗积分饱和结构。补充地或替选地，比例积分调节器的起积分作用的部分可以在所测得的温度Tsens超过最大允许温度Tmax时且/或在所测得的温度Tsens超过预先给定的温度阈值且单池电流ireq的RMS值iRMS超过预先给定的电流阈值时才被激活。优选PI调节器的I部分仅在关键情况下例如在温度T已经很高时被激活。在另外的情况下，PI调节器的I部分可以被去激活。例如在25℃的温度T的情况下不存在高温的风险，因此I部分被去激活。
在调节时，首先测得当前的温度。接着通过PI调节器计算附加的RMS边界值ilimT。然后当附加的RMS边界值ilimT小于持续电流icont时减小持续电流icont。接着适配预测RMS边界值ipred。重复这些调节步骤，使得动态适配所述预测RMS边界值ipred。在调节时总是执行预测RMS边界值ipred和/或第一、第二和第三预测边界值ipredS、ipredL、ipredP的计算，这些值被发送到总线系统例如CAN总线上。在该情况下获取单池电流ireq的测量值isens。
还提出一种电池管理系统，该电池管理系统被设立用于执行根据本发明的方法。
也提出一种具有一个或多个电池单池的电池，该电池被设立用于执行根据本发明的方法，且/或该电池包括根据本发明的电池管理系统。
此外提出一种车辆，该车辆被设立用于执行根据本发明的方法，且/或该车辆包括根据本发明的电池管理系统和/或根据本发明的电池。
本发明的优点
利用本发明，可以在电池管理系统中有效率地实施算法，该算法从单池规格中限界电流且以此确保满功率可用性和电池单池及部件的热保护。
在此，电池单池的数据被直接用于计算时间常数。利用根据本发明的方法，在此可以计算单池电流的RMS值和单池电流的RMS边界值。这些参量有利地一方面用于识别电池单池的潜在的提前老化且另一方面用于适配车辆的功率策略和行驶策略。
通过使用比例积分调节器确保最大允许温度和所测得的温度之间的静态误差被消除。以此在允许的温度范围中达到最大功率。
借助于根据本发明的方法，除此之外可以实现用于量化单池使用的压力水平且实现快速地校准。
此外，可以利用根据本发明的方法计算单池电流的RMS值，该RMS值可以被用作针对电池加载的标尺。该充电电流的平均值可以被画上，用以可视化单池的压力水平。
此外，根据本发明的方法的实施是高效的，因为仅需要少量的工作存储器用于电池管理系统的处理器。
除此之外，该方法的功能灵活。在此，可以视客户的需求而定改变预测水平线或者说预测时长。
利用根据本发明的方法达到更智能的调节，使得电池系统可以提供更多功率。
附图说明
本发明的实施方式依据附图和下面的说明予以详述。
其中：
图1示出单池电流边界值的预期行为的示意图，
图2示出用于获知预测时间常数τpred的图表的示意图，
图3示出调节回路的方框图，
图4.1示出预测RMS边界值ipred的时间走向的示意图，
图4.2示出相应于图4.1的单池电流ireq的RMS值iRMS的时间走向的示意图，
图4.3示出相应于图4.1的电池单池的所测得的温度Tsens的时间走向的示意图，
图4.4示出相应于图4.1的预测时间常数τpred的时间走向的示意图，
图5.1示出单池电流ireq的没有其RMS值iRMS限界（Begrenzung）的时间走向的示意图，
图5.2示出相应于图5.1的电池单池的所测得的温度Tsens的时间走向的示意图，
图5.3示出单池电流ireq的带有其RMS值iRMS限界的时间走向的示意图，
图5.4示出相应于图5.3的电池单池的所测得的温度Tsens的时间走向的示意图，
图6.1示出根据第一示例的单池电流ireq的带有其RMS值iRMS限界的时间走向的示意图，
图6.2示出相应于图6.1的预测时间常数τpred的时间走向的示意图，
图6.3示出相应于图6.1的充电状态SOC的时间走向和所测得的温度Tsens的时间走向的示意图，
图7.1示出根据第二示例的单池电流ireq的带有其RMS值iRMS限界的时间走向的示意图，
图7.2示出相应于图7.1的预测时间常数τpred的时间走向的示意图，
图7.3示出相应于图7.1的充电状态SOC的时间走向和所测得的温度Tsens的时间走向的示意图以及
图8示出根据本发明的方法的流程。
具体实施方式
在本发明的实施方式的下面的描述中，相同或相似的元件利用相同的附图标记表示，其中，在个别情况中舍弃这些元件的重复描述。附图仅示意性地示出本发明的技术方案。
图1示出电池单池34（见图3）的单池电流边界值的预期行为的示意图。预期的是：通过使用用于监控和控制电池单池34的电池管理系统的动态边界值iD，单池电流ireq的初始值在例如持续30s的第一阶段12中不被降低且该边界值接着在第二阶段14中收敛到连续边界值iC。在第三阶段16中，单池电流ireq然后通过连续边界值iC被限界。
图2示出用于计算预测时间常数τpred的图表的示意图。接下来借助于具有PT1环节的用于计算单池电流ireq的RMS值iRMS的模型来解释该图表。
如上面所实施，针对每个确定的参考电流iref和确定的时长tref以及确定的温度T计算时间常数τ。当前在图2中针对确定的温度T，计算出针对持续30s的参考电流iref30s的参考时间常数τref30s、针对持续10s的参考电流iref10s的参考时间常数τref10s、和针对持续2s的参考电流iref2s的参考时间常数τref2s。
借助于这些数据在图2中构成关于时间常数τ和平方参考电流
Figure 72139DEST_PATH_IMAGE005
之间的关系的图表。
在此，将单池电流ireq的平方测量值isens与针对确定的时长tref的平方参考电流
Figure 980052DEST_PATH_IMAGE005
比较，用以导出合适的预测时间常数τpred。
当例如单池电流ireq的平方测量值isens等于平方参考电流
Figure 990733DEST_PATH_IMAGE002
时，计算出预测时间常数τpred等于针对参考电流iref2s计算出的参考时间常数τref2s。于是单池电流ireq在2s之后开始降低。
当例如单池电流ireq的平方测量值isens大于平方参考电流
Figure DEST_PATH_IMAGE038
、但小于平方参考电流
Figure 427531DEST_PATH_IMAGE002
时，预测时间常数τpred通过参考时间常数τref10s和参考时间常数τref2s之间的线性内插来获知。
此外，附加的点[
Figure 258084DEST_PATH_IMAGE039
；τrelax]被添加到根据图2的图表中。该点被添加用以限定针对放松或准放松状态中的电池单池34的松弛时间常数τrelax。在此，imin表示小电流。借助于该限定可以选取小的松弛时间常数τrelax，以便允许例如大的再生电流。这个新的点在此可以与温度T相关。
图3示出用于调节电池单池34的调节回路30的方框图。调节回路30在此包括用于调节电池单池34的比例积分调节器32。在此测得电池单池34的温度T，该温度被表示为所测得的温度Tsens，且与电池单池34的最大允许温度Tmax比较。所测得的温度Tsens和最大允许温度Tmax之间的差ε作为输入值被传输到比例积分调节器32上。比例积分调节器32借助该差ε计算单池电流ireq的附加的RMS边界值ilimT作为输出值。
在调节时，首先测得当前的温度T。接着通过比例积分调节器32计算附加的RMS边界值ilimT。然后，当附加的RMS边界值ilimT小于持续电流icont时，将持续电流icont减小。接着适配预测RMS边界值ipred。重复该调节步骤，使得动态适配所述预测RMS边界值ipred。
图4.1示出预测RMS边界值ipred的时间走向的示意图。在此，检测到单池电流ireq的测量值isens为400A。400A的单池电流ireq仅允许10s的时长，才不会导致热损伤。以此，按照根据本发明提出的方法计算预测RMS边界值ipred。然后在10s之后单池电流ireq开始降低。预测RMS边界值ipred最终收敛成持续电流icont，该持续电流与最大允许的连续充电电流ireq对应。
图4.2示出相应于图4.1的单池电流ireq的RMS值iRMS的时间走向的示意图，而图4.3示出相应于图4.1的电池单池34的所测得的温度Tsens的时间走向的示意图且图4.4示出相应于图4.1的预测时间常数τpred的时间走向的示意图。从图4.4中得知，预测时间常数 τpred根据单池电流ireq的测量值isens和所测得的温度Tsens进行适配。
图5.1示出单池电流ireq的没有其RMS值iRMS限界的时间走向的示意图。单池电流ireq是脉冲形的且具有两个电流脉冲，这两个电流脉冲具有相等的400A的测量值isens。在此，相应的电流脉冲的时长为10s。在时间点t1发送第一电流脉冲且该第一电流脉冲在时间点t2结束。在时间点t3发送第二电流脉冲且该第二电流脉冲在时间点t4结束。图5.2示出相应于图5.1的电池单池34的所测得的温度Tsens的时间走向的示意图。所测得的温度Tsens在第一电流脉冲的时长期间上升且在两个电流脉冲之间即时间点t2和t3之间的中间时间期间下降，该中间时间也被称为松弛时间trelax。所测得的温度Tsens在第二电流脉冲的时长期间再次上升且在时间点t5超过最大允许温度Tmax。
图5.3示出单池电流ireq的带有其RMS值iRMS限界的时间走向的示意图，而图5.4示出相应于图5.3的电池单池34的所测得的温度Tsens的时间走向的示意图。在此，计算预测RMS边界值ipred。图5.3中所示出的两个电流脉冲与图5.1中的电流脉冲相同。从图5.3中得知，单池电流ireq从时间点t5起通过第一预测RMS边界值ipred被限界。以此，所测得的温度Tsens不超过最大允许温度Tmax。在此，电池单池34的松弛效应也被充分利用。从图5.3中此外得知，在松弛时间trelax中预测RMS边界值ipred再次上升且因此允许大电流脉冲。在以最大允许功率给出其他的电流脉冲之前，有必要使单池放松或松弛。静置的单池意味着，所测得的电压对应空载电压uOCV。出于该原因，重要的是考虑充分长的松弛时间trelax，以便实现第二电流脉冲。松弛时间trelax对应所测得的电压需要的用以达到单池的空载电压的时间。这样就可以设定没有热损伤的风险的最大功率。视温度T和之前使用的脉冲的电流强度而定，该参数可能是不同的。
图6.1示出根据第一示例的单池电流ireq的带有其RMS值iRMS限界的时间走向的示意图，而图6.2示出相应于图6.1的预测时间常数τpred的时间走向的示意图且图6.3示出相应于图6.1的充电状态SOC的时间走向和所测得的温度Tsens的时间走向的示意图。
在此示出具有85％的初始充电状态SOC的经放松的电池单池34的时间走向。在此，电池单池34的初始温度T为-10℃。电池单池34在此针对30s的时长以175A的单池电流ireq被充电。充电状态SOC和所测得的温度Tsens在此保持不变。
从图6.1中得知，在时间点t=10s，表示单池电流ireq的第一电流脉冲以175A的测量值isens被发送到电池单池34上。第一电流脉冲持续30s。从电池单池34的数据表可知，175A的电流脉冲在-10℃的温度T和85％的充电状态SOC下仅允许10s。在此计算预测时间常数τpred和预测RMS边界值ipred，该预测RMS边界值收敛成持续电流icont。从图6.1中还得知，在时间点t=20s，也就是在第一电流脉冲发送10s之后，第一电流脉冲开始降低。第一电流脉冲被降低到持续电流icont上。在第一电流脉冲终止处，预测RMS边界值ipred才开始再次上升，以便允许其他的电流脉冲。在时间点t=100s，与第一电流脉冲相同的第二电流脉冲被发送到电池单池34上。基于电池单池34被加载的状态，第二电流脉冲更早地开始降低。
图7.1示出根据第二示例的单池电流ireq的带有其RMS值iRMS限界的时间走向的示意图，而图7.2示出相应于图7.1的预测时间常数τpred的时间走向的示意图且图7.3示出相应于图7.1的充电状态SOC的时间走向和所测得的温度Tsens的时间走向的示意图。
在此示出具有85％的初始充电状态SOC的经放松的电池单池34的时间走向。在此，电池单池34的初始温度T为-10℃。电池单池34在此针对30s的时长以175A的单池电流ireq被充电。充电状态SOC在此保持不变，而所测得的温度Tsens在电流脉冲的时长期间上升。
从图7.1中得知，在时间点t=10s，表示单池电流ireq的电流脉冲以175A的测量值isens被发送到电池单池34上。该电流脉冲持续30s。从电池单池34的数据表可知，175A的电流脉冲在-10℃的温度T和85％的充电状态下仅允许10s。在此计算预测时间常数τpred和预测RMS边界值ipred，该预测RMS边界值收敛成持续电流icont。因为在电流脉冲的时长期间电池单池34的所测得的温度Tsens改变，所以动态地计算预测时间常数τpred。从图7.1中还得知，该电流脉冲的降低开始得更迟一些。电流脉冲被降低到持续电流icont上。在此，持续电流icont也根据温度T进行适配。
图8示出根据本发明的方法的流程。在此，在步骤S1中针对所测得的温度Tsens确定针对不同时长tref的电池单池34的平方参考电流
Figure 704108DEST_PATH_IMAGE006
。例如针对25℃的所测得的温度Tsens确定针对2s、10s、30s的相应的时长tref的平方参考电流
Figure 552985DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 691842DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure DEST_PATH_IMAGE040
。当单池数据表中限定的温度T例如是20℃和30℃时，如果该单池数据表允许，可以内插得出这些平方参考电流
Figure 744112DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 728248DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 447942DEST_PATH_IMAGE040
。
在步骤S2中，针对每个参考电流iref依据模型计算相应的参考时间常数τref，该模型借助持续电流icont用于计算单池电流ireq的RMS值iRMS，该持续电流对应充电方向或放电方向上不发生热损伤的最小电流。例如当从单池数据表中得知150A的电流仅允许持续2s时，那么该电流须被允许2s或更少。为此，参考时间常数τref被适配成，使得电流的边界值在2s或更早时达到。例如针对相应的参考电流iref2s、iref10s和iref30s，计算相应的参考时间常数τref2s、τref10s和τref30s。优选该模型被构造为PT1环节。
在步骤S3中，依据所计算的参考时间常数τref和所确定的平方参考电流
Figure 492122DEST_PATH_IMAGE005
针对每个确定的温度T构成关于参考时间常数τref和平方参考电流
Figure 562846DEST_PATH_IMAGE001
之间的关系的图表。
在步骤S4中，通过将单池电流ireq的平方测量值
Figure 350673DEST_PATH_IMAGE007
与平方参考电流
Figure 924874DEST_PATH_IMAGE005
比较来获知预测时间常数τpred。当单池电流ireq的平方测量值
Figure 890687DEST_PATH_IMAGE007
等于平方参考电流
Figure 917549DEST_PATH_IMAGE005
时，预测时间常数τpred等于与该参考电流iref对应的参考时间常数τref。在另外的情况中，预测时间常数τpred通过内插来获知。
在步骤S5中，基于持续电流icont、预测时长tpred和预测时间常数τpred计算单池电流ireq的预测RMS边界值ipred。预测时长tpred可以是客户特定的。
在步骤S6中，基于预测RMS边界值ipred计算针对短预测时长tpredS的第一预测边界值ipredS、针对长预测时长tpredL的第二预测边界值ipredL和针对持久预测时长tpredP的第三预测边界值ipredP。例如少于2s的时长可以被限定为短预测时长tpredS。例如长预测时长tpredL可以等于2s，而持久预测时长tpredP可以等于10s。
在步骤S7中，依据电池单池34的最大允许温度Tmax和电池单池34的所测得的温度Tsens计算单池电流ireq的附加的RMS边界值ilimT。该附加的RMS边界值ilimT用于热降额。持续电流icont通过附加的RMS边界值ilimT被限界且在热降额的情况下被减小。
本发明不限于这里所描述的实施例和其中所强调的方面。相反，在通过权利要求给出的范围内，大量的位于本领域技术人员的处理框架中的变型都是可以的。

Claims (10)

1.用于控制针对电池管理系统的单池电流边界值的方法，包括以下步骤：
- 针对所测得的温度Tsens确定针对不同时长tref的电池单池（34）的平方参考电流
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
- 针对每个参考电流iref依据模型计算相应的参考时间常数τref，所述模型借助持续电流icont用于计算单池电流ireq的RMS值iRMS，所述持续电流对应充电方向或放电方向上不发生热损伤的最小电流；
- 依据所计算的参考时间常数τref和所确定的平方参考电流
Figure 101635DEST_PATH_IMAGE002
，针对每个确定的温度T构成关于所述参考时间常数τref和所述平方参考电流
Figure 753196DEST_PATH_IMAGE002
之间的关系的图表；
- 通过将单池电流ireq的平方测量值
Figure 267354DEST_PATH_IMAGE003
与所述平方参考电流
Figure 396984DEST_PATH_IMAGE001
比较来获知预测时间常数 τpred；
- 基于所述持续电流icont、预测时长tpred和所述预测时间常数τpred，计算所述单池电流ireq的预测RMS边界值ipred。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
用于计算所述单池电流ireq的RMS值iRMS的模型被构造为PT1环节。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
与所述单池电流ireq的测量值isens对应的预测时间常数τpred的计算通过线性内插来实施。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
基于所述预测RMS边界值ipred，计算针对短预测时长tpredS的第一预测边界值ipredS、针对长预测时长tpredL的第二预测边界值ipredL和针对持久预测时长tpredP的第三预测边界值ipredP。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，
依据所述电池单池（34）的最大允许温度Tmax和所述电池单池（34）的所测得的温度Tsens计算所述单池电流ireq的附加的RMS边界值ilimT。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，
使用比例积分调节器（32），所述比例积分调节器具有起比例作用的部分和起积分作用的部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述比例积分调节器（32）具有抗积分饱和结构且/或所述比例积分调节器（32）的起积分作用的部分在所测得的温度Tsens超过所述最大允许温度Tmax时且/或在所测得的温度Tsens超过预先给定的温度阈值且所述单池电流ireq的RMS值iRMS超过预先给定的电流阈值时才被激活。
8.电池管理系统，所述电池管理系统被设立用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
9.具有一个或多个电池单池（34）的电池，所述电池被设立用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法，且/或所述电池包括根据权利要求8所述的电池管理系统。
10.车辆，所述车辆被设立用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法，且/或所述车辆包括根据权利要求8所述的电池管理系统和/或根据权利要求9所述的电池。
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