具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不用于限定本发明的保护范围。

应理解，在本文中，表述“第一”、“第二”等仅用于描述性目的，而不应理解为指示或暗示相对重要性，也不应理解为隐含指明所指示的技术特征的数量。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地表示包括至少一个该特征。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的动力电池系统100的控制方法的流程图。在此，所述车辆尤其是电动车辆，该电动车辆完全通过动力电池系统提供能量并且通过电动机以纯电动模式驱动。但也可以考虑由电动机和发动机共同驱动的混合动力车辆。在此，动力电池系统100示例性地构造为动力锂电池系统。

在此，动力电池系统100包括至少两个电池子系统。当然也可以考虑更多个、例如三个或四个电池子系统。在此，每个电池子系统具有多个串联的单体电芯，这些串联的单体电芯的电压的和为电池子系统的输出电压。

在此，根据单体电芯的不同的电极材料，单体电芯具有不同的标称电压。在此，在单体电芯的放电过程中，单体电芯并不保持以标称电压进行放电，单体电芯的实际输出电压取决于单体电芯的实际容量。示例性地，单体电芯的电压变化范围处于2.5V至4.2V，在单体电芯充满电时电压为4.2V，而单体电芯放完电后电压为2.5V，在整个放电过程中电荷容量与电压之间的变化曲线呈现为类抛物线状，即在放电初始阶段电压从4.2V逐渐降低，随后逐渐进入放电平台期，在该放电平台期电压近似保持为标称电压，最后在放电结束阶段电压迅速下降至2.5V，其中，所述放电平台期占据总放电时间的大约四分之三并且单体电芯在该放电平台期中维持以标称电压放电。在本发明的框架下，“标称电压”应理解为电池在标准规定条件下工作时正负极之间的电势差并且由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度确定，也被称为额定电压。

在此，单体电芯的电压同样取决于所使用的电极材料。示例性地，磷酸铁锂单体电芯具有3.65V的满电电压和3.2V的标称电压，而钴酸锂单体电芯具有4.2V的满电电压和3.7V的标称电压，锰酸锂单体电池具有4.2V的满电电压和3.8V的标称电压，锂镍钴锰三元单体电芯具有3.5-3.7V的标称电压。通常，出于材料和使用安全性的考虑，满电电压不超过4.2V。在此，通过标称电压能够一定程度上识别或表示电池类型。

示例性地，动力电池系统100的所述至少两个电池子系统具有相同数量的、例如100个彼此串联的单体电芯并且具有基本上相同的输出电压。在本发明的框架下，“基本上相同”应理解为所述至少两个电池子系统的输出电压的差值处于5％的范围内、尤其处于1％的范围内。当然也可以考虑其它数量的彼此串联的单体电芯。示例性地，所述至少两个电池子系统在充满电时或者说在荷电状态为100％时分别具有420V的输出电压，在放电平台期分别具有370V的输出电压，而在电量低时、例如荷电状态为5％时分别具有250V的输出电压。

如图1所示，所述控制方法至少包括以下步骤：

S1：检测动力电池系统100的荷电状态；

S2：根据所述荷电状态调节所述至少两个电池子系统之间的连接状态，其中，当所述荷电状态等于或高于规定值时，使所述至少两个电池子系统并联连接，当所述荷电状态低于所述规定值时，使所述至少两个电池子系统串联连接。

在此，动力电池系统100的荷电状态反映出所述至少两个电池子系统各自的荷电状态，当动力电池系统100处于低荷电状态时，所述至少两个电池子系统均处于低荷电状态。动力电池系统100的荷电状态能够示例性地通过电压测试法、电池建模法或库仑计检测出。

示例性地，假设动力电池系统100具有两个电池子系统，每个电池子系统具有100个彼此串联的单体电芯，所述单体电芯具有3.7V的标称电压和2.5V的最小电压，由此每个电池子系统就有370V的标称输出电压和250V的最小输出电压，车辆的需求功率为60kw，而车辆的电流限制为200A，所述电流限制根据电动机和耗电器的过电流能力得出。针对各个参数当然也可以考虑本领域技术人员认为有意义的其它数值。

当动力电池系统100的荷电状态等于或高于规定值、例如为50％时，动力电池系统100的两个电池子系统均具有370V的输出电压，并且两个电池子系统在并联连接状态下形成动力电池系统100的370V的总输出电压。由此可得出，由需求功率和动力电池系统100的总输出电压可计算出动力电池系统100的总输出电流为162A并且流经每个电池子系统的单体电芯的电流为81A，参见表1。因此，能够在确保动力电池系统100的总输出电压和总输出电流均处于规定的限制范围内的情况下满足车辆的需求功率。

表1

当动力电池系统100的荷电状态低于规定值、例如为4％时，动力电池系统100的两个电池子系统示例性地均具有250V的输出电压。如果两个电池子系统仍保持并联连接，那么动力电池系统100的总输出电压为250V，此时由于车辆的电流限制，动力电池系统100的总输出电流为200A并且每个电池子系统的输出电流为100A，在这种情况下动力电池系统100的输出功率为50kw，低于车辆的需求功率，这会对车辆的驱动性能和耗电器的工作性能造成不利影响，严重时会引发安全事故。相反地，如果将两个电池子系统串联连接，那么动力电池系统100的总输出电压为500V，根据需求功率可计算出动力电池系统100的总输出电流为120A，该总输出电流仍处于车辆的电流限制范围内，参见表2。因此，通过改变动力电池系统100的两个电池子系统的连接状态，即使在荷电状态低时仍能够在满足车辆的电流限制的情况下提供车辆的需求功率并且使车辆正常运行。

表2

示例性地，动力电池系统100的荷电状态的规定值能够基于所述动力电池系统的所述荷电状态和输出电压之间的变化曲线、所述车辆的电流限制和所述车辆的需求功率计算出。在此，在动力电池系统100的荷电状态低于规定值时，动力电池系统100的电池子系统的输出电压迅速下降。规定值示例性地为5％。当然也可以考虑，利用经验公式或实验数据估算出所述规定值。

示例性地，在步骤S1中，分别检测所述至少两个电池子系统中的每个电池子系统的荷电状态。由此能够更加精确地得出动力电池系统100整体以及每个电池子系统的荷电状态。

示例性地，当所述至少两个电池子系统中的一个电池子系统的荷电状态低于荷电状态阈值时，停用该电池子系统。在此，荷电状态阈值例如为1％。在动力电池系统的实际使用过程中，会出现电池子系统的荷电状态不同的情况，如果电池子系统在荷电状态低于荷电状态阈值的状态下继续放电，那么电池子系统中的单体电芯由于过放电受到不可逆转的损伤并且使电池寿命缩短。通过停用荷电状态低于荷电状态阈值的电池子系统能够保护电池子系统的性能。

示例性地，在动力电池系统100中还设置有备用电池子系统，当所述荷电状态低于所述规定值时，将所述备用电池子系统与所述至少两个电池子系统串联。由此能够更加充分地保证动力电池系统100的功率输出。

示例性地，附加地检测动力电池系统100中的每个单体电芯的电压，其中，当单体电芯的电压的最大值和最小值之间的差值超过电压阈值时，启动系统均衡功能，通过所述系统均衡功能确保电芯的压差保持在一定范围内，由此消除电池子系统11、12之间的不一致性并且保护电芯的寿命和安全。在此，系统均衡功能可以通过电池管理系统实施并且具有主动均衡和被动均衡两种方案。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的动力电池系统100的线路图。

如图2所示，动力电池系统100包括两个电池子系统，即第一电池子系统11和第二电池子系统12。在此，第一电池子系统11和第二电池子系统12具有相同数量的彼此串联的单体电芯并且具有基本上相同的输出电压。

如图2所示，在第一电池子系统11和第二电池子系统12之间布置有多个继电器21、22、23，通过这些继电器的打开和闭合可以相应地控制第一电池子系统11和第二电池子系统12的串并联连接状态。具体地，第一电池子系统11的负极通过第一继电器21与第二电池子系统12的正极连接，第一电池子系统11的负极通过第二继电器22与第二电池子系统12的负极连接，第一电池子系统11的正极通过第三继电器23与第二电池子系统12的正极连接。此外，第一电池子系统11的正极与动力电池系统100的总正极31连接，而第二电池子系统12的负极与动力电池系统100的总负极32连接，在总正极31和总负极32之间形成动力电池系统100的端电压或者说总输出电压。当第一继电器21闭合并且第二继电器22和第三继电器23打开时，第一电池子系统11和第二电池子系统12串联连接并且动力电池系统100的端电压为两个电池子系统的和，由此提供高电压平台；而当第一继电器21打开并且第二继电器22和第三继电器23闭合时，第一电池子系统11和第二电池子系统12并联连接并且动力电池系统100的端电压等于第一电池子系统11和第二电池子系统12的输出电压。

如图2所示，动力电池系统100具有控制器40，所述控制器根据动力电池系统100的荷电状态来控制这些继电器21、22、23的打开和闭合并且由此调设第一电池子系统11和第二电池子系统12的串并联连接状态。在此，控制器40具有计算机程序产品，其包括计算器程序指令，其中，当所述计算机程序指令被一个或多于一个处理器执行时，所述处理器能够执行根据本发明所述的控制方法。

如图2所示，动力电池系统100还示例性地具有荷电状态检测装置50、60，所述荷电状态检测装置被配置成适于分别检测每个电池子系统的荷电状态并且将所述荷电状态发送给控制器40。当然也可以考虑，由一个共同的荷电状态检测装置检测整个动力电池系统100的荷电状态。

示例性地，控制器40和荷电状态检测装置50、60均集成到动力电池系统100的电池管理模块70中，所述电池管理模块配置成用于监控动力电池系统100整体和电池子系统以及各个单体电芯的状态。在此，电池管理模块还可选地实施系统均衡功能，以用于消除电池子系统之间的不一致性。

前面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本发明。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征能够自由地相互组合，而不偏离本发明的框架。

对于本领域的技术人员而言，本发明的其它优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。