CN107923942B - 用于监测电池组中的多个电池单体的状态的方法 - Google Patents

用于监测电池组中的多个电池单体的状态的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于监测电池组(1)中的多个电池单体(C1‑C5)的状态的方法，所述方法包括：将所述电池单体(C1‑C5)布置成所述单体的至少两个组(G1‑G3)；将所述单体的所述组(G1‑G3)连接到传感器单元(7b)；以及，通过所述传感器单元(7b)获得指示所述电池组(7a)的操作状态的、用于每个组(G1‑G3)的至少一个传感器测量值(U1 sens，U2 sens，U3 sens)。根据本发明的方法还包括：通过超定方程***确定用于每个电池单体(C1‑C5)的单体测量值(U1 cell，U2 cell，...)，该超定方程***将所述单体测量值(U1 cell，U2 cell，...)定义为所述传感器测量值(U1 sens，U2 sens，U3 sens)的函数；以及，评估从所述方程***产生的任何残差项，以便识别具有与基于其余电池单体的预期值偏离的单体测量值(Ucell)的任何电池单体。本发明还涉及如上所述的用于监测相互连接的多个电池单体(C1‑C5)的状态的电池管理***(12)。

Description

用于监测电池组中的多个电池单体的状态的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监测电池组中的多个电池单体的状态的方法。该方法包括：将所述电池单体布置成至少两个单体组；将所述单体组连接到传感器单元；以及，通过所述传感器单元获得指示所述电池组的操作状态的、用于每个组的至少一个传感器测量值。
本发明还涉及一种用于监测电池组中的相互连接的多个电池单体的状态的电池管理***。该***包括所述多个单体的至少两个组和连接到每个所述组的传感器单元。该传感器单元被构造成用于提供指示所述电池组的操作状态的、用于每个组的至少一个传感器测量值。
本发明可应用在车辆中，例如轿车、卡车、公共汽车和建筑设备。虽然下文将以公共汽车的形式来描述本发明，但本发明不限于这种特定类型的车辆，而是也可以用在其他车辆中。
背景技术
在车辆领域中，与利用替代动力源(即，用作常规内燃机的替代品的动力源)的车辆的推进有关的研究和开发正稳步增加。特别地，电动车辆已成为有希望的替代方案。
根据如今的技术，车辆可以仅通过电机操作，或者通过包括电机和内燃机的布置来操作。后一种替代方案通常被称为混合动力车辆(HEV)，并且例如能够以内燃机用于在城市外区域驾驶时操作车辆而电机可以用在城市区域或需要限制诸如一氧化碳和氮氧化物等有害污染物排放的环境中的方式使用。
电动车辆中涉及的技术与电能储存***的发展密切相关，例如用于车辆的电池相关技术。如今的用于车辆的电能存储***可以包括具有多个可充电电池单体的电池组，其与控制电路一起形成被构造成用于向车辆中的电机提供电力的***。
通过内燃机和被供应有来自可充电电能存储***的电力的电机操作的车辆有时被称为插电式混合动力车辆(PHEV)。插电式混合动力车辆通常使用具有可充电电池单体的能量存储***，可充电电池单体可通过与外部电源的连接而被充电。在充电期间，在相对短的时间内将大量能量供给到能量存储***中，以便优化车辆的可行驶里程。为此，通过其中车辆上的控制单元请求通过外部电源进行充电过程的过程来适当地实现对能量存储***的实际充电。这是在能量存储***和外部电源通过适当的连接器元件电连接之后进行的。
在汽车技术领域中，能量存储***通常包括具有大量电池单体的电池组。使用插电式混合动力车辆作为示例，电池组例如可以是锂离子型的。在使用600V锂离子电池组的情况下，将需要大约200个串联连接的电池单体来实现期望的电压以操作车辆。车辆的可用行驶里程取决于某些参数，例如该电池组的荷电状态(SOC)。荷电状态是为了防止电池在欠充电或过充电情形期间运行以及为了管理电动车辆中的能量而使用的重要参数。需要估算荷电状态，因为该参数没有可用的直接测量值。
此外，已知的是，电池随时间而劣化，并且需要诊断通过电池参数(例如单体端子电压、单体容量和每个单体的欧姆电阻)评估的任何性能的降低。这些参数可用于健康监测、用于估算电池组的所谓健康状态(SOH)以及用于预测电池组何时将不能运行或达到其寿命终点。
还已知的是在车辆中使用电池管理***以便确保车辆的安全操作状况。在这种电池管理***中，可以为每个电池单体提供电压传感器，以便测量每个单体的单体端子电压。由于希望监测每个单体，该任务非常耗时，这是因为电池组可以包括许多单体。因此，这个过程可能会对控制单元的测量和计算能力方面要求很高。因此，需要更准确且有效地监测电池组的电池单体。特别地，需要估算诸如电池组的荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)的参数。这种估算可通过被构造成测量一个或多个参数的传感器设备来实现，该一个或多个参数因此可以用作电池组的操作状态的指示。
专利文献US 2006/273802教导了一种***，其中，根据各种方程的***获得电池组的电压数据并确定电压校正值。该文献还公开了一种用于基于不同的电压测量***之间的平均值来确定异常电池(即，与正常状况相比呈现差异的电池)的出现的***。
此外，专利文献US 6081095教导了一种电压平衡器***，其被构造成用于通过与平均电压值进行比较来检测各个出现偏差的单体。
虽然上述已知的***被布置成用于监测具有多个电池单体的电池组，但用于监测电池单体的前述解决方案存在的一般问题在于：它们在电池测量和计算方面相对复杂、耗时且成本高。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的、用于监测电池组的多个电池单体的方法和***，其解决了与现有方案相关的问题并且还可用于检测异常状况，例如可能在所述电池单体中出现的过电压和欠电压。
通常，通过用于监测电池组中的多个电池单体的状态的方法来实现该目的，所述方法包括：将所述电池单体布置成所述单体的至少两个组；将所述单体的所述组连接到传感器单元；以及，通过所述传感器单元获得指示所述电池组的操作状态的、用于每个组的至少一个传感器测量值。该方法还包括：通过超定方程***确定用于每个电池单体的单体测量值，该超定方程***将所述单体测量值定义为所述传感器测量值的函数；以及，评估从所述方程***产生的任何残差项，以便识别具有与基于其余电池单体的预期值偏离的单体测量值的任何电池单体。
根据一实施例，该方法包括使用来自所述方程***的前次计算的信息通过所述超定方程***的再次计算来确定与所述残差项对应的单体测量值。
通过本发明，可获得一些优点。首先，可以注意到，本发明提供了一种改进的用于监测电池组的方法，其有助于在监测期间降低复杂度并减少计算工作量。
根据一实施例，该方法包括将所述单体组以如下方式布置，使得：所述组中的至少两个均包括两个或更多个单体，并且所述组中的至少两个彼此重叠而使得单体形成重叠的所述组的一部分。该方法还包括将所述传感器单元连接到所述组；其中，所述组的数量少于单体的数量。该实施例提供了以下形式的优点：减少了所需的与电池组相关联的传感器的数量。
上述目的还通过用于监测电池组中的相互连接的多个电池单体的状态的电池管理***来实现，该电池管理***包括：所述多个单体的至少两个组；连接到每个所述组的传感器单元，所述传感器单元被构造成用于提供指示所述电池组的操作状态的、用于每个组的至少一个传感器测量值。该***还包括电池控制单元，所述传感器单元连接到该电池控制单元，所述电池控制单元被配置成用于通过超定方程***确定用于每个电池单体的单体测量值，该超定方程***将所述单体测量值定义为所述传感器测量值的函数。所述电池控制单元还被配置成用于评估从所述方程***产生的任何残差项，以便识别具有与基于其余电池单体的预期值偏离的单体测量值的任何电池单体。
在下面的描述和从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例给出的对本发明实施例的更详细描述。
图1示出了其中可以使用本发明的、公共汽车形式的混合动力车辆的示意图。
图2是根据本发明的实施例的用于车辆的电池管理***的示意图。
图3是根据本发明的实施例的电池组的示意图。
图4是示出了本发明的实施例的操作的流程图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述本公开的多个不同方面。然而，本文公开的方法和***能够以许多不同的形式实现，且不应解释为仅限于本文所阐述的这些方面。
首先参考图1，示出了公共汽车1形式的车辆的简化立体图，根据本实施例，该车辆是所谓的插电式混合动力型的，其配备有经由离合器4彼此连接的内燃机2和电机3。内燃机2和电机3都可用于驱动公共汽车1。
电机3连接到变速箱5，变速箱5又连接到公共汽车1的后轮轴6。以本身已知且因此不详细描述的方式，内燃机2和电机3可用于驱动后轮轴6。根据本实施例，电机3用作组合的电驱式电动机和发电机，并且还适当地用作内燃机2的起动电动机。
公共汽车1载有电能存储***7，其包括电池组7a，该电池组7a则包括多个电池单体(图1中未详细示出)。如下面将更详细描述的，这些电池单体彼此串联连接，以提供具有期望的电压水平的DC输出电压。适当地，这些电池单体是锂离子型的，但也可以使用其它类型。
能量存储***7还包括传感器单元7b，该传感器单元7b被布置成用于测量指示电池组7a的操作状态的一个或多个预定参数。例如，传感器单元7b可以构造成用于测量电池组7a及其电池单体的电压。此外，传感器单元7b可以构造成用于测量替代的参数，例如电池电流或每个电池单体的温度。如下面将详细描述的，通过传感器单元7b测量的一个参数或多个参数可用于控制电池组7a的状况。
根据一实施例，如图1所示，能量存储***7布置在公共汽车1的顶部上。公共汽车1的包括能量存储***7的推进***的上述部件连接到车辆控制单元8。
虽然本公开涉及在公共汽车形式的车辆1中使用的电池组7a，但其总体上涉及监测几乎任何类型的车辆中的电池组的状态，其中该车辆至少通过电机而运行并且其具有包括含有多个电池单体的电池组的能量存储***。这些类型的示例是全电动车辆和混合动力车辆的其他构造。
在公共汽车1的某些操作模式期间，适合使用电机3来操作公共汽车1。这意味着能量存储***7将向电机3输送电力，电机3进而驱动后轮轴6。在公共汽车1的其他操作模式期间，例如当能量存储***7的荷电状态被确定为不足以通过电机3操作公共汽车1时，将内燃机2经由离合器4和变速箱5连接到后轮轴6。电机和内燃机可以组合并用于操作车辆的方式基本是先前已知的，因此，不在这里进行任何更详细的描述。
公共汽车1配备有第一电连接器元件9，其适当地呈集电弓的形式，该第一电连接器元件9安装在公共汽车1的顶部上并布置成用于连接到架空电导线形式的第二电连接器元件10，该第二电连接器元件10形成外部电源11的一部分并被构造成用于传导具有一定电压的充电电流。以这种方式，能够通过架空线10与集电弓9之间的连接为能量存储***7提供电流，以便对电池组7a充电。
根据一实施例，集电弓9和架空线10被布置成使得能量存储***7的充电在公共汽车1静止时进行，即，在公共汽车终点站处或在公共汽车站或类似位置处的充电站处进行。应当注意，可以实施与图1所示的不同的其它类型的过程以对蓄电***7充电，例如使用从外部电源供给电流并连接到布置在车辆中的对应插座中的电插头。
现在将参考图2更详细地描述本发明的实施例，图2是车辆1的电池组7a及相关部件的简化图表。图1所示的所有部件都未在图2中示出。
如上所述，电池组7a包括多个电池单体C1、C2、C3等(也用附图标记“C”表示)，根据一实施例，其适当地约为200个单体，但具体数字可能会变化。根据一实施例，所述电池单体是锂离子型的，但本发明的原理同样适用于其它类型的电池单体。
电池组7a连接到电机3并且被构造成用于操作所述电机3(电机3则操作车辆1)。此外，电池组7a连接到传感器单元7b，传感器单元7b又连接到电池控制单元8。
如上所述，本发明被构造成用于监测电池组7a的状态，即，用于监测每个电池单体C的状态。因此，根据一实施例，传感器单元7b被构造成用于测量电池组7a的一个或多个操作参数。根据一实施例，这样的操作参数可以是每个电池单体的电压(U)。因此，传感器单元7b被构造成用于测量每个电池单体C的端子电压U，并且用于将与所测量到的电压值相关的信息传输到电池控制单元8。利用这些电压值，控制单元8可以确定电池组7a的荷电状态(SOC)。
图2还以示意性的方式示出了形成车辆的一部分的第一连接器9以及形成外部电源11的一部分的第二连接器10。因此，电池组7a、传感器单元7b和控制单元8构成电池管理***12，该电池管理***12被布置成用于监测电池单体C的状态。电池管理***12具有三个主要目的；第一，提供电池组7a的参数的内部状态估算，例如荷电状态(SOC)、电力状态、健康状态等；第二，提供单体平衡程序(这需要所有电池单体的荷电状态和电压的测量值)；第三，当检测到某些状况(例如过充电或过热)时，提供故障处理。
控制单元8被构造成用于通过电压测量值来检测与电池组的操作相关的故障，即，在测量结果偏离预期值或值区间的情况下。例如，故障可能是电池单体过早老化的结果。在本发明的上下文中，故障应理解为与电池组7a相关的至少一个参数偏离于可接受的状况。然而，这里将不再进一步详细描述用于电池组7a的单体平衡的要求和方法。
电池组7a及其电池单体C的状态可以用诸如其荷电状态(SOC)和健康状态(SOH)的参数来描述。荷电状态(SOC)对应于电池组7a中的剩余荷电量，且因此被连续地进行估算。可以通过测量每个电池单体C的电池容量(Ah)并且还通过测量每个电池单体C的欧姆电阻(欧姆)来监测和估算健康状态(SOH)。
如下面将更详细地描述的，本公开涉及一种用于通过所述参数或多个参数的电池单体测量值以及通过使用超定方程***来确定电池组7a的一个或多个操作参数的方法，该超定方程***将这些单体测量值定义为由传感器单元7b实施的测量值的函数。这将通过如图2中示意性地示出的估算单元8a来实现。
参考图3，示出了串联布置的多个电池C1、C2,...C5(即，C1-C5)，即，使得它们一起形成具有由每个电池单体C1-C5的各自单独的电压的总和构成的电压的单元。图3所示的示例被简化其包括五个单独的电池单体C1-C5的情形，但本发明基本可以通过布置在电池组中的任何数量的电池单体来实现。
如上所述，希望将传感器单元7b(也参见图1和图2)布置成提供反映电池组7a的操作状态的至少一个参数的测量值。根据一实施例，通过所述传感器单元7b提供每个电池单体C1-C5的电压(U)的测量值。
根据替代实施例，根据本发明的电池管理***12可以构造成用于测量除了电池电压以外的其它参数作为电池组7a的操作状态的指示。仅作为实例，这种参数可以是电池的电流(I)或电池温度(T)。这两个参数都可用于控制电池组7a的状态。
为了提供测量值，传感器单元7b包括多个电压传感器S1、S2、S3(也称为“S1-S3”)。根据已知技术，传感器单元可包括用于电池组中的每个电池单体的电压传感器。然而，根据一实施例，为了减少所需的电压传感器的数量并且为了最小化所述控制单元中的计算复杂度，使用了层次模型。以这种方式，可以提高整个传感器单元和控制单元的成本效率。
为了获得这一点，图3所示的实施例被构造有电池组1，该电池组1以如下方式布置：即，使得电池单体C1-C5被布置成电池单体的多个组。这在图3中由附图标记G1、G2、G3指示。应当注意，在本发明的上下文中，包含两个或更多个电池单体的组(例如，包含两个电池单体C1、C2的组G1)以及仅包含单个电池单体的组(图3中未示出)都被称为“组”。
如图3所示，这些单体的组G1-G3中的每一个均连接到传感器单元7b，特别是使得：
-第一组G1连接到第一传感器S1；
-第二组G2连接到第二传感器S2；且
-第三组G3连接到第三传感器S3。
因此，根据一实施例，提供了被分解成子***集合的层次模型。提供了比电池单体C1-C5的数量少的多个传感器S1-S3，这形成了比先前已知的解决方案更具成本效益的理念。现在将参考一个示例来描述这种理念：如果与第一组G1相关联的第一传感器S1未指示任何错误(例如呈低于特定阈值水平的检测电压水平的形式)并且如果第二传感器S2指示存在错误，则可以假定第三电池单体C3或第四电池单体C4有故障。如果第三传感器S3(与第三组G3相关联)未指示任何错误，则最终可以假定第三电池单体C3是有故障的那个。
对于所有的电池单体C1-C5，可以得出类似的、用于确定任何检测到的错误来自哪里的过程。因此，通过使用不超过三个电压传感器S1-S3来记录与所有五个电池单体C1-C5相关的测量值。这意味着可以降低传感器单元7b的成本，同时能够保持检测电池单体C1-C5的各种参数的可能性。在本示例中，由于传感器单元的数量减少40％，所以计算负载已降低40％。
为了实现这一点，图3所示的实施例被布置成使得单体的组G1-G3被构造成使得所述组G1-G3中的至少两个组均包括两个或更多个单体，并且还使得所述组G1-G3中的至少两个组重叠，以便电池单体(例如图3中的电池单体C2)形成所述重叠的组的一部分。而且，传感器单元7b以使得所述组G1-G3中的每一个组均连接到形成传感器单元7b的一部分的对应传感器S1-S3的方式连接到组G1-G3。传感器单元7b被布置成使得每个组存在对测量值的一次估算。最后，组G1-G3的数量少于单体C1-C5的数量。
根据一个方面，电池单体C1-C5的组G1-G3以使得它满足以下关系的方式被布置：
所述组的数量–floor(单体的数量/2)≥1
这对应于图3所示的实施例，图3示出了五个电池单体C1-C5和三个组G1-G3。因此，这种设置满足上述关系。
传感器S1-S3被构造成用于测量与电池单体C1-C5的操作状态相关的至少一个参数。根据一实施例，电池单体C1-C5的端子电压(U)用作相关的传感器信号。所测量到的电压值可传输到控制单元8，并在控制单元中使用以估算电池单体C1-C5或单体的组G1-G3的某些特性。根据一实施例，控制单元8被布置成用于估算荷电状态，以及可选的其他参数，例如每个电池的单体容量和欧姆电阻。
总体上，传感器单元7b被构造成用于获得指示所述电池组7a的操作状态的、用于每个组(G1-G3)的传感器测量值(U1 sens，U2 sens，U3 sens)。而且，控制单元8(也参见图2)可以在任何上述参数的测量结果偏离预期值的情况下生成故障指示。这适当地利用图3所示的原理来进行，即，通过所说明的布置成多个组G1-G3的电池单体C1-C5以及与所述组G1-G3相关联的传感器S1-S3。在来自传感器S1-S3的测量值应该指示任何电池单体(C1-C5)有故障的情况下，电池管理***12发出指示或警告信号。
在此阶段，应当注意，图3所示的实施例是基于将电池单体C1-C5构造成三个单体的组(G1-G3)的布置方式，每个所述组均连接到一个传感器(S1-S3)。这引起了较少的传感器、较少的布线和较低的计算成本的优点。然而，本发明在原则上可以在不将电池单体和传感器布置成多个组的情况下实施。换句话说，本发明同样适用于其中每个电池单体具有其自身的传感器的实施例。本发明的总体目的是监测多个电池单体(C1-C5)的状态，并且，即使电池单体(C1-C5)没有如图3所示地被构造成多个组，也可以实现这一点。
根据本公开，提出了一种方法，其包括通过超定方程***来确定每个电池单体C1-C5的电池单体测量值U1 cell、U2 cell...等，该超定方程***将所述单体测量值定义为所述传感器测量值U1 sens、U2 sens、U3 sens的函数。在下文中，该方法描述了如何根据组电压测量值S1-S3估算单体电压。根据该方法，可以存在所定义的最小电压值和最大电压值，以便检测异常的欠电压或过电压状况，这在电池管理***12中是至关重要的任务。
图4示出了具有所提出的方法的主要步骤的流程图。首先，该方法开始于从电压传感器获得测量值(参见图4中的步骤13)，即，上文参考图3描述的每个组G1-G3的电压测量值。所描述的方法包括使用仅五个电池单体C1-C5和三个电压传感器S1-S3。然而，通常使用的电池组7a将使用几百个电池单体。
在图4的步骤14中，将使用下文所示的方程(1)-(7)根据传感器输出来估算每个单体的电压，其中nx sens是通过特定的传感器x获得其测量值的电池单体的数量。在本示例中，n1 sens＝2，n2 sens＝3且n3 sens＝2。方程(1)-(7)定义了线性方程的超定***，即，具有比未知数更多的方程的***。
Figure BDA0001459559220000121
Figure BDA0001459559220000122
Figure BDA0001459559220000123
Figure BDA0001459559220000124
Figure BDA0001459559220000125
Figure BDA0001459559220000126
Figure BDA0001459559220000127
在图4的步骤15中，基于使用电池单体电压的平均值信息的模型来获得残差。该平均电压umean是使用所述传感器输出如下面的方程(8)所示地计算的：
Figure BDA0001459559220000131
该残差可以视为与平均测量电压的偏差，在正常操作状况期间其接近零，并且根据方程(9)来定义它：
Figure BDA0001459559220000132
因此，如图4的步骤15所示，可以通过将残差定义为与平均测量值的偏差来估算所述残差。
在图4的步骤16中，使用所述残差来检测具有过电压或欠电压的电池单体，即，预计可能有故障的电池单体。与电池单体有关的偏离正常行为的这种信息是有用的，以便改进线性方程(1)-(7)的***，并因此得到每个单体的电压的更好估算。获得由方程***(1)-(7)产生的残差项(residual term)，以便识别电池单体中的任一个是否具有偏离特定阈值的单体测量值Ucell。这样的阈值可适当地基于来自其余电池单体的测量值的平均值。
可以注意到，传感器的数量越多，所获得的结果就越好，这是因为平均电压umean(8)较少受到具有过电压或欠电压的单体影响。
在下面的描述中，为了简单起见，可以假设仅一个单体偏离其余单体(“单故障假设”)，但所提出的同一方法可用于偏离其余单体的多个单体。
过电压U0V由下式给出：
(10) UOV＝max(uoverv)
其在满足下式时被检测(见图4中的步骤17)：
(11)UOV＞δ，其中(10)中的最大值出现在传感器i处，
其中，δ是基于如何平衡该***以及对故障敏感度和检测率之间的权衡而定义的阈值。
现在，检查传感器i-1(当i＞0)或传感器i+1(当i＞传感器总数)是否超过阈值：
(12)传感器i-1检测：uover v，i-1＞UOV*γ
(13)传感器i+1检测：uover v，i+1＞UOV*γ
其中，γ是0到1之间的可调常数。
类似地，在检测具有欠电压的单体的情况下，应在方程(10)中使用最小函数，并且应将不等式(12)-(13)改为“小于”。
最后，可以通过将下表1所示的结构模型的行与表2所示的当前故障签名相匹配来识别具有过电压或欠电压的任何单体(如步骤17中所检测到的)。该信息对于图4中的步骤18是必需的。
表1结构模型
传感器1 传感器2 传感器3
单体1 1 0 0
单体2 1 1 0
单体3 0 1 0
单体4 0 1 1
单体5 0 0 1
表2当前故障签名
Figure BDA0001459559220000151
在步骤18中，故障单体的信息用于更新方程(1)-(7)。仅修改了包含测量之前检测的故障单体的一个或多个传感器的方程。再一次，这种新的方程组定义了线性方程的超定***，为此，可以例如通过线性最小二乘法得到近似解。
下面给出一个示例，以便更详细地示出图4的步骤18所涉及的过程。考虑具有5个单体的示例，其中，单体1具有过电压：
Figure BDA0001459559220000152
Figure BDA0001459559220000153
并且f被定义为：
Figure BDA0001459559220000154
方程(3)-(7)和(14)-(16)定义了要通过例如线性最小二乘法求解的线性方程的超定***。
Figure BDA0001459559220000155
在图4的步骤19中，根据电池组是否仍在使用中来作出决定。如果其仍在使用中，则所述过程返回到步骤13。如果未在使用中，则该算法在步骤20中停止。
因此，电池单体的端子电压的测量值可用于检测异常的欠电压或过电压状况，这对于电池组的可靠性和安全性而言是重要的。
总之，通过超定方程***获得电池单体C1-C5的单体测量值。将评估由该方程***产生的任何残差项，以便识别是否存在偏离预期值的任何电池单体测量值。优选地，通过使用来自该方程***的前次计算的信息再次计算超定方程***来提供对应于所述残差项的单体测量值。
应当理解，本发明不限于上文所述并在附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。例如，虽然电池端子电压(U)通常用作相关的传感器信号(参见图3)，但也可以通过传感器单元测量其他参数，例如电池单体C1-C10的温度或电池电流。

Claims (11)

1.一种用于监测电池组(7a)中的多个电池单体(C1-C5)的状态的方法，所述多个单体被串联布置，所述方法包括：
-将所述电池单体(C1-C5)以如下方式布置成所述单体的至少两个组(G1-G3)，使得：
-所述组(G1-G3)中的至少两个均包括两个或更多个单体，并且
-所述组(G1-G3)中的至少两个彼此重叠而使得单体形成重叠的所述组的一部分；
其中，所述组(G1-G3)的数量少于所述单体(C1-C5)的数量；
-将所述单体的所述组(G1-G3)连接到传感器单元(7b)；以及
-通过所述传感器单元(7b)获得指示所述电池组(7a)的操作状态的、用于每个组(G1-G3)的至少一个传感器测量值(U1 sens，U2 sens，U3 sens)；
其中，所述方法还包括：
-通过求解超定方程***来确定用于每个电池单体(C1-C5)的单体测量值(U1 cell，U2 cell，...)，所述超定方程***将所述单体测量值(U1 cell，U2 cell，...)定义为所述传感器测量值(U1 sens，U2 sens，U3 sens)的函数；以及
-评估从所述方程***产生的任何残差项，以便识别具有与基于其余电池单体的预期值偏离的单体测量值(Ucell)的任何电池单体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
-使用来自所述方程***的前次计算的信息通过所述超定方程***的再次计算来确定与所述残差项对应的单体测量值(Ucell)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括：
-基于单体测量值与来自所述方程***的单体测量值的平均值的比较来提供所述残差项。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：
-通过所述传感器单元(7b)获得呈每个电池单体(C1-C5)的端子电压测量值形式或每个电池单体(C1-C5)的温度测量值形式的所述至少一个传感器测量值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
-将所述单体(C1-C5)的所述组(G1-G3)以如下方式布置，使得它满足以下关系：
所述组的数量–单体的数量/2≥1。
6.一种电池管理***(12)，所述电池管理***用于监测电池组(1)中的串联连接的多个电池单体(C1-C5)的状态，所述电池管理***包括：
-所述多个单体(C1-C5)的组(G1-G3)，其中：
-所述组(G1-G3)中的至少两个均包括两个或更多个单体，并且
-所述组(G1-G3)中的至少两个彼此重叠而使得单体形成重叠的所述组的一部分；其中
所述组(G1-G3)的数量少于所述单体(C1-C5)的数量；
-连接到每个所述组(G1-G3)的传感器单元(7b)，所述传感器单元(7b)被构造成用于提供指示所述电池组(1)的操作状态的、用于每个组(G1-G3)的至少一个传感器测量值(U1 sens，U2 sens，U3 sens)；其中，所述电池管理***还包括电池控制单元(8)，所述传感器单元(7b)连接到所述电池控制单元(8)，所述电池控制单元(8)被配置成用于通过求解超定方程***来确定用于每个电池单体(C1-C5)的单体测量值(U1 cell，U2 cell，...)，所述超定方程***将所述单体测量值(U1 cell，U2 cell，...)定义为所述传感器测量值(U1 sens，U2 sens，U3 sens)的函数；其中，所述电池控制单元(8)还被配置成用于评估从所述方程***产生的任何残差项，以便识别具有与基于其余电池单体的预期值偏离的单体测量值的任何电池单体。
7.根据权利要求6所述的电池管理***，其特征在于，所述组(G1-G3)中的每一个均连接到形成所述传感器单元(7b)的一部分的对应传感器(S1-S3)。
8.根据权利要求7所述的电池管理***，其特征在于，所述传感器(S1-S3)被构造成用于测量与所述电池单体(C1-C5)的操作状态相关的至少一个参数，所述参数是下列参数中的至少一个：至少一个电池单体的端子电压(V)；和至少一个电池单体的温度(T)。
9.一种车辆，其包括根据权利要求6-8中的任一项所述的电池管理***。
10.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质携载有包括程序代码组件的计算机程序，当所述程序产品在计算机上运行时，所述程序代码组件执行根据权利要求1-5中的任一项所述的步骤。
11.一种控制单元(8)，所述控制单元(8)用于监测电池组(7a)中的相互连接的多个电池单体(C1-C5)的状态，所述控制单元(8)被配置成执行根据权利要求1-5中的任一项所述的方法的步骤。
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