用于监测机动车辆电能存储器的充电电流的动态监测方法与流程

1.本发明要求于2019年12月12日提交的法国申请n
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1914275的优先权，该申请的内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。
2.本发明应用于机动车辆中的电能管理的领域。
3.更确切地，本发明涉及一种用于监测电能存储装置的或具有热力动力系统的混动或电动机动车辆的存储器的充电电流的动态监测方法。


背景技术：

4.在机动车辆中，用于给各种装备提供电能的部件包括电能存储装置或“存储器”(尤其是具有重要作用的12v电池)。
5.为了同时确保在对于车辆的车载网络的所有装备(其在12v电压下运行)的供电、电能的产生和对于存储器的充电之间的永久平衡，需要永久性地调节在所述车辆的一个或多个存储器中流通的电流，以在必要时对所述一个或多个存储器进行再充电。该适配性措施对于锂离子类型的电池特别重要，当不进行掌控时，所述锂离子类型的电池的充电电流可能会特别高。
6.在该背景下，因此必需地，根据用于确保提供电能的车载系统的能力对可在所述存储器中流通的充电电流进行监测。
7.已存在用于确保对于机动车辆锂电池的充电电流的管理的管理方法。
8.由此，专利us10442373描述了一种车辆锂电池的管理方法，所述管理方法用于避免该电池的过充电或放电，以在完全安全的情况下和在各种条件下(尤其是当该电池用作所述车辆中的低压电池时)保护该电池。该方法借助于包括继电器和开关的系统来实施，该继电器使由所述电池供电的各种装备电气连接和断连，该开关根据用户的操纵确定连接状态并且生成用于根据所述连接状态激活和停用所述继电器的激活和停用信号。该系统还包括控制器，该控制器用于根据所述再连接开关的连接状态激活和停用所述继电器。
9.还从文件us2018134168a1和2016193940a1已知一些电池充电方法。
10.然而，已知的方法不能够根据经装载在所述车辆中的发生器的电能产生能力动态地操控可在所述电池中流通的充电电流。


技术实现要素：

11.在该背景下，本发明旨在提供一种技术解决方案，该技术解决方案能够根据可用的电流量和/或可由所述车辆的电气发生器产生的电流量持续地适配在存储器中流通(更具体地在锂离子电池中流通)的充电电流。
12.而且，该解决方案需维持在一方面可产生的电能量与另一方面可提供至所述存储器以及所述车载网络的全部电气装备的电能量之间的平衡。
13.该目的借助于一种用于监测机动车辆的低压电能存储器的电流的动态监测方法来达成，所述机动车辆装备有至少一个电能发生器以提供用于给该存储器充电的充电能
量，其特征在于，所述动态监测方法包括：第一操作，所述第一操作用于估算所述存储器的空载电压，所述估算基于所述存储器的温度、电流和电压的测量值来执行；第二操作，所述第二操作用于测量用于根据所述发生器的能量产生能力给所述存储器再充电的可用充电电流储备；第三操作，所述第三操作用于确定经授权用于所述存储器的最大化充电电流；和第四操作，所述第四操作用于确定经授权用于所述存储器的最大化电压。
14.根据所述方法的有利特征，所述第一操作能够估算所述存储器的电阻。
15.根据所述方法的第一实施变型，这些测量值由用于监视所述存储器的状态的监视盒提供。
16.根据所述方法的另一实施变型，这些测量值借助于根据所述存储器的温度构建的存储器的内阻的映射来获得。
17.根据另一特征，所述第二操作基于所述发生器的打开占空比(rapport cyclique d’ouverture)和所述发生器的温度来执行。
18.优选地，所述电流储备通过计算在一方面所述发生器的实时的打开占空比与另一方面所述发生器的极限负荷比率之间的差别来确定。
19.还根据另一特征，所述第三操作基于所述存储器的充电状态、所述存储器的电流、温度和所述可用电流储备来执行。
20.根据所述方法的实施变型，根据所述存储器的温度和所述存储器的充电状态预先地确定所述存储器的极限电流，然后对所述电流和所述可用电流储备的总和与所述极限电流进行比较，以便使得当所述电流和所述储备的总和小于或等于所述极限电流时，则经授权的最大化充电电流等于该总和，而当该总和大于所述极限电流时，则经授权的最大化充电电流等于所述极限电流。
21.还根据其它特征，所述第四操作基于所述存储器的空载电压、所述存储器的经估算电阻和经授权的最大化电流来执行，以便使得经授权的最大化电压通过使所述存储器的内阻与所述存储器的经授权最大化电流的乘积加上述存储器的空载电压来获得。
22.本发明的另一目的在于提供一种机动车辆，所述机动车辆装备有车载计算机和软件，所述软件能够且用于实施如上限定的用于监测12v存储器的电流的动态监测方法。
23.本发明的方法非常普遍地应用于监测传统铅酸电池的充电电流以及经装备于具有热力、混动或电动动力系统的机动车辆上的锂离子电池的充电电流。
24.本发明特别地提供了一种用于解决由欧洲车辆上的铅电池的即将废弃所引发的问题的解决方案。
25.本发明的方法能够掌控可能受向锂离子技术转变所影响的车载电能发生器的尺寸和成本，并且提供一种与该新技术兼容的车辆12v能量管理系统。
附图说明
26.通过阅读本发明下文中的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在所述附图中：
27.图1示意性地示出了用于监测根据本发明的电能存储器的充电电流的动态监测方法的优选操作示例。
具体实施方式
28.为了更清楚起见，相同或相似的元件在说明书和附图中由同样的附图标记表示。
29.自然地，由上述附图所示的和在下文中所描述的本发明方法的实施例仅作为非限制性示例给出。明确规定，可提供不同示例，并且可使不同示例彼此之间组合来提供其它示例。
30.本发明涉及对于机动车辆中所使用的电能的管理的领域，所述机动车辆装备有低压电气存储器(例如12v电池)，并且，所述机动车辆的动力系统是热力的或混动的又或甚至是电动的。
31.更确切地，本发明涉及一种用于适配系统中的低压电气存储器(在下文中附图标记为b，更具体地12v锂离子电池)的电流的动态适配方法，所述系统包括至少一个经装备在混动或电动车辆上的电能发生器(在下文中附图标记为g，例如dc/dc电压转换器)或具有燃烧发动机的车辆交流发生器(该车辆交流发生器用于提供电能来给该电气存储器充电)。
32.本发明的方法用于同时地根据可用电流储备和可由车辆电气发生器产生的电流量监测和调整待施加到12v存储器的端子上的电压，以永久地适配在所述存储器中流通的充电电流。
33.该方法连续地实施，而不会造成对于在可产生的电能量与待提供至所述存储器以及因此待提供至车载网络的全部电气装备的电能量之间的平衡的破坏。
34.特别地，对于在所述存储器中流通的充电电流的掌控是在装备有锂离子技术电池的车载电气系统中的特别关键和精细的操作，因为这些存储器可招致非常高的充电电流(大于100a)。
35.事实上，该类型的存储器需要或是设置电气发生器的超尺寸(该超尺寸尤其造成显著的额外成本)，或是实施(例如由本发明提供的)用于监测和限制这些强充电电流的适配性监测和限制方法。
36.如图1所示，为了确保对12v存储器b的充电电流的动态监测，本发明的方法包括由具有适当软件的车载计算机操控的以下操作。
37.第一操作1在于估算存储器b的空载电压(ocv，还称作开路电压)。该操作后面跟着第二操作2，该第二操作用于测量用于根据发生器g的能量产生能力给存储器b再充电的可用充电电流储备(a)。第三操作3确保了对于经授权用于存储器b的最大化充电电流(amax)的确定，并且由第四操作4继续进行，该第四操作旨在确定经授权用于存储器b的最大化电压(vmax)。这些操作中的每个将在下文的描述中详细描述。
38.第一操作1基于存储器b的温度(t)、电流(c)和电压(v)的测量值来执行，并且还能够估算所述存储器的内阻(r)。这些测量值优选地由用于监视所述12v存储器的状态的监视盒(未示出)提供，该监视盒任选地集成有该功能性。
39.然而，根据本发明的方法的变型，可能地设置使得这些测量值借助于根据存储器的温度(t)构建的存储器b的内阻的映射来获得。
40.存储器b的空载电压(ocv)由此响应于公式；(ocv)＝(v)-[a
×
r]。在需要时，对于经获得信号的过滤可被证明是中肯的以拥有无噪声信息。一阶低通滤波由此适配。
[0041]
第二操作2旨在确定充电电流储备(也就是说，发生器g所能够提供给12v存储器(b)的尤其是给该12v存储器再充电的电流量(a))。
[0042]
该第二操作基于发生器g的打开占空比(rco)或负荷比率和该发生器的温度来执行。电流储备(a)通过计算在一方面发生器g的实时的打开占空比(rco)与另一方面所述发生器的极限负荷比率(rcom)之间的差别来确定。
[0043]
为此，对发生器g的当前负荷比率(rco)(所述当前负荷比率是经产生的能量量的图像和因此是在每个时刻上由所述车辆的车载网络和存储器b消耗的能量量的图像)与极限负荷比率(rcom)(所述极限负荷比率经确定成静态或动态参数)进行比较。该极限负荷比率可例如经确定为90％。
[0044]
在发生器g的负荷比率的这两个值之间的偏差接下来经使用用于在所使用的发生器g的位置处根据所述发生器的温度(tg)借助所述发生器的产生能力的映射确定在产生能力方面的可用电流储备(a)。
[0045]
可用电流储备(a)由此根据公式由函数f给出；(a)＝f(t,rco-rcom)，其中，f是可由所述车辆的电能提供系统的发生器g产生的储备电流的映射函数，同时遵循预案平衡：经产生能量/经消耗能量。
[0046]
第三操作3的目的在于确定可使用用于给存储器b再充电的最大化充电电流(amax)或最佳充电电流。该操作能够确保对于所述存储器的再充电，同时掌控相关联的电流，这在使用倾向于接收强充电电流的12v锂离子存储器的系统上是必需的。
[0047]
事实上，在不存在监测的情况下，这些充电电流可能例如通过使所述存储器饱和而损害在电气产生、对于所述车辆的车载网络的供电和对于存储器b的再充电之间的平衡。
[0048]
该第三操作3基于所述存储器的充电状态(soc)、所述存储器的电流(c)、所述存储器的温度(t)和在第二操作2期间获得的可用电流储备(a)来执行。
[0049]
为此目的，根据所述存储器的温度(t)和充电状态(soc)预先地确定可在存储器b中流通的极限电流(cm)，然后对所述电流(c)和所述可用电流储备(a)的总和与该极限电流(cm)进行比较。该极限电流可通过使用映射来确定，所述映射通过使用该12v存储器的(由其制造商或供应商所传递的)特征规格而为充电状态和温度的函数。
[0050]
经授权用于存储器b的最大化电流(amax)由以下方式确定：
[0051]-当(c) (a)小于或等于(cm)时，则(amax)＝(c) (a)，以及，
[0052]-当(c) (a)大于(cm)时，则(amax)＝(cm)。
[0053]
为了执行对于(特别是在使用锂离子电池时)可由存储器b抽取的电流的动态调节这一目的，第四操作4的目的在于确定可经施加到存储器b的端子上的最大化设定电压(vmax)，而不存在超过最大化充电电流的风险，该最大化充电电流考虑到了所述车辆的一个或多个电气发生器的产生能力。该操作由此能够根据可由电气发生器g产生的能量量永久地适配由存储器b抽取的电流。
[0054]
该第四操作4由此基于所述存储器的空载电压(ocv)、所述存储器的经估算内阻(r)和经授权的最大化电流(amax)通过应用公式(vmax)＝(ocv) [(r)
×
(amax)]来执行。