專(zhuān)利名稱(chēng)：用于加熱存儲(chǔ)單元的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加熱電蓄能器的存儲(chǔ)單元的方法，其中，所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第一存儲(chǔ)單元和所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第二存儲(chǔ)單元串聯(lián)。
現(xiàn)有技術(shù)用于加熱電蓄能器的存儲(chǔ)單元的方法，例如用于加熱混合動(dòng)力車(chē)輛或電動(dòng)車(chē)輛的構(gòu)造成可充電的電池的電蓄能器的方法，是已知的。因?yàn)榧词乖跍貛Ь暥戎小缭诤涞亩臁矔?huì)出現(xiàn)低于0°C的室外溫度，所以在這樣的條件下為了完全的功率需求必須首先對(duì)電池進(jìn)行加熱。迄今借助于車(chē)輛的空氣調(diào)節(jié)回路或者單獨(dú)的冷卻劑回路對(duì)設(shè)置在車(chē)輛中的電池單元進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)、即加熱或冷卻。為了借助于蓄能器實(shí)現(xiàn)所要求的功率量或能量以及所要求的電壓，使各個(gè)存儲(chǔ)單元串聯(lián)并且也部分附加地并聯(lián)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，第一存儲(chǔ)單元和第二存儲(chǔ)單元交替地向至少一個(gè)電連接在第一與第二存儲(chǔ)單元之間的中間抽頭上的電感部件供給電流。在此充分利用，所述電感部件具有歐姆電阻值，所述歐姆電阻值的數(shù)值小于第一存儲(chǔ)單元的第一內(nèi)阻的數(shù)值并且也小于第二存儲(chǔ)單元的第二內(nèi)阻的數(shù)值。尤其是，第一內(nèi)阻的數(shù)值一至少在蓄能器的溫度低于o°c 時(shí)——是所述電感部件的歐姆電阻值的數(shù)值的至少10倍并且第二內(nèi)阻的數(shù)值也是所述電感部件的歐姆電阻值的數(shù)值的至少10倍。在本專(zhuān)利申請(qǐng)中，電蓄能器可理解為電荷存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器和/或電化學(xué)蓄能器。所述方法具有如下優(yōu)點(diǎn)除用于電蓄能器的所期望的溫度升高(即加熱)所需的能量以外，僅需最小的能量損耗。電蓄能器尤其是可重復(fù)充電的電池、優(yōu)選鋰離子電池，其具有作為存儲(chǔ)單元的電池單元。在構(gòu)造為電池的電蓄能器中，附加地充分利用，內(nèi)阻隨著溫度下降而增大。尤其是，多個(gè)第一存儲(chǔ)單元和多個(gè)第二存儲(chǔ)單元分別串聯(lián)。因此，串聯(lián)的第一存儲(chǔ)單元和串聯(lián)的第二存儲(chǔ)單元交替地向至少一個(gè)電連接在第一與第二存儲(chǔ)單元之間的中間抽頭上的電感部件供給電流。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式，第一存儲(chǔ)單元的數(shù)量與第二存儲(chǔ)單元的數(shù)量是相同的。如果所有的存儲(chǔ)單元具有相同的單元電壓，則第一存儲(chǔ)單元和第二存儲(chǔ)單元可以同時(shí)在電感部件中建立在數(shù)值上相同的磁場(chǎng)。有利地，通過(guò)至少一個(gè)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)行電流供給的交替。所述開(kāi)關(guān)尤其是晶體管、優(yōu)選地是雙極型晶體管和/或場(chǎng)效應(yīng)晶體管、特別優(yōu)選地是MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)和/或晶閘管。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合來(lái)進(jìn)行電流供給的交替，其中，第一開(kāi)關(guān)使一個(gè)或 多個(gè)第一存儲(chǔ)單元與電感部件電連接而第二開(kāi)關(guān)使一個(gè)或多個(gè)第二存儲(chǔ)單元與電感部件電連接。這兩個(gè)開(kāi)關(guān)尤其被構(gòu)造成晶體管。尤其是，所述方法具有以下步驟-在另一個(gè)晶體管打開(kāi)的情況下閉合一個(gè)晶體管，其中，上升的電流流過(guò)電感部件、所述一個(gè)晶體管和分配給所述一個(gè)晶體管的存儲(chǔ)單元，并且-在達(dá)到一個(gè)可預(yù)給定的電流閾值時(shí)打開(kāi)所述一個(gè)晶體管并且同時(shí)閉合所述另一個(gè)晶體管，其中，流過(guò)電感部件、所述另一個(gè)晶體管和分配給所述另一個(gè)晶體管的存儲(chǔ)單元的電流減小并且隨后以相反的正負(fù)號(hào)增大直至達(dá)到電流閾值?？梢栽谙喾吹姆较蛏稀⒓赐ㄟ^(guò)斷開(kāi)所述另一個(gè)晶體管并且接通所述一個(gè)晶體管來(lái)重復(fù)所述過(guò)程。在所述方法中流過(guò)電蓄能器的存儲(chǔ)單元的電流由于存儲(chǔ)單元的內(nèi)阻中的損耗功率導(dǎo)致電蓄能器的加熱。本發(fā)明還涉及一種用于加熱電蓄能器的存儲(chǔ)單元的裝置，尤其是一種用于實(shí)施前述方法的裝置，其中，所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第一存儲(chǔ)單元和所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第二存儲(chǔ)單元串聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明，所述裝置具有至少一個(gè)開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電連接在第一與第二存儲(chǔ)單元之間的中間抽頭上的電感部件，其中，通過(guò)所述開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換由第一或第二存儲(chǔ)單元交替地向所述電感部件供給電流。如果設(shè)有一個(gè)唯一的開(kāi)關(guān)，則所述轉(zhuǎn)換是切換。如果設(shè)有多個(gè)開(kāi)關(guān)，則所述轉(zhuǎn)換是切換和/或接通和關(guān)斷(開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合)。所述開(kāi)關(guān)優(yōu)選被構(gòu)造成晶體管。電蓄能器尤其是被構(gòu)造為可重復(fù)充電的電池、優(yōu)選為鋰離子電池，其中，存儲(chǔ)單元被構(gòu)造為電池單元。尤其是，多個(gè)第一存儲(chǔ)單元和多個(gè)第二存儲(chǔ)單元分別串聯(lián)。為了蓄能器具有所要求的功率數(shù)據(jù)和能量數(shù)據(jù)，使各個(gè)存儲(chǔ)單元串聯(lián)并且部分附加地并聯(lián)。優(yōu)選地，第一存儲(chǔ)單元的數(shù)量與第二存儲(chǔ)單元的數(shù)量是相同的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合進(jìn)行電流供給的交替，其中，第一開(kāi)關(guān)使第一存儲(chǔ)單元與電感部件電連接而第二開(kāi)關(guān)使第二存儲(chǔ)單元與電感部件電連接。最后，有利的是，所述裝置具有控制裝置和/或調(diào)節(jié)裝置，其控制所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)以控制和/或調(diào)節(jié)流過(guò)電感部件的電流。


以下根據(jù)附圖詳細(xì)地闡述本發(fā)明。附圖示出圖1 具有電蓄能器的電路裝置，所述電蓄能器具有兩個(gè)存儲(chǔ)單元和一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的用于加熱這些存儲(chǔ)單元的裝置，以及圖2 示意圖，其中，在時(shí)間上繪制了流過(guò)具有第一開(kāi)關(guān)的第一電流支路的和流過(guò)具有第二開(kāi)關(guān)的第二電流支路的與時(shí)間相關(guān)的電流變化曲線。
具體實(shí)施例方式圖1示出具有蓄能器1的電路裝置，所述蓄能器具有兩個(gè)串聯(lián)的存儲(chǔ)單元2、3。在這里示出的等效電路圖中，存儲(chǔ)單元2、3中的每一個(gè)分別具有一個(gè)理想的電壓源4、5和一個(gè)歐姆內(nèi)阻6、7。電蓄能器1可通過(guò)饋電線8、9和連接端子8’、9’與未示出的電網(wǎng)連接。 如果所述電蓄能器1例如是電動(dòng)車(chē)輛或混合動(dòng)力車(chē)輛的電驅(qū)動(dòng)裝置的蓄能器，則所述電網(wǎng)是所述車(chē)輛的牽引車(chē)載電網(wǎng)。 在圖1中示出的電路裝置還具有用于加熱電蓄能器1的存儲(chǔ)單元2、3的裝置10。 裝置10具有電地設(shè)置在中間抽頭處的電流路徑12，其方式是設(shè)置有電感部件13。在中間抽頭11上截取施加在兩個(gè)存儲(chǔ)單元2、3之間的中間電位。電流路徑12在與中間抽頭11相對(duì)置的一側(cè)上分支為第一電流支路14和第二電流支路15。在第一電流支路14中設(shè)有第一開(kāi)關(guān)16。如果閉合第一開(kāi)關(guān)16，則得到從電蓄能器1的第一連接端子17 (正極)經(jīng)由第一饋電線8、具有第一開(kāi)關(guān)16的第一電流支路14、具有電感部件13的電流路徑12以及經(jīng)由中間抽頭11、電蓄能器1的第一存儲(chǔ)單元2的第一電流回路。在第二電流支路15中設(shè)有第二開(kāi)關(guān)18。如果閉合第二開(kāi)關(guān)18，則得到從中間抽頭11經(jīng)由具有電感部件13的電流路徑 12、具有第二開(kāi)關(guān)18的第二電流支路15、第二饋電線9到通過(guò)第二存儲(chǔ)單元3與中間抽頭 11連接的第二連接端子19的第二電流回路。第一開(kāi)關(guān)16被構(gòu)造成第一晶體管20，而第二開(kāi)關(guān)18被構(gòu)造成第二晶體管21。圖2示出相應(yīng)的示意圖，其中，在時(shí)間t上繪出了流過(guò)第一電流支路14的電流I 的與時(shí)間相關(guān)的電流變化曲線22和流過(guò)第二電流支路15的電流I的與時(shí)間相關(guān)的電流變化曲線23。用于加熱電蓄能器1的存儲(chǔ)單元2、3的裝置10具有如下功能為了在低溫時(shí)運(yùn)行電蓄能器1，在第二晶體管21打開(kāi)的情況下首先閉合第一晶體管20(在圖2的示例中在時(shí)刻t = 0. Oms)。隨后在第一電流支路14中上升的電流I流過(guò)電流路徑12中的電感部件 13經(jīng)由第一晶體管20流到構(gòu)造為接地的第二連接端子19 (負(fù)極)(圖2中的電流變化曲線
22)。如果在達(dá)到一個(gè)電流閾值(圖2中的12安培)之后打開(kāi)第一晶體管20，即置于未導(dǎo)通的狀態(tài)中，并且同時(shí)或不久之后，接通第二晶體管21 (在圖2的示例中在時(shí)刻t = 5. Oms), 則電流流過(guò)電感部件13流經(jīng)第二晶體管21和第二電流支路15(圖2中的電流變化曲線
23)。只要第二晶體管21仍然是未導(dǎo)通的，則電流I流過(guò)第二晶體管21的未示出的反向二極管。在所述階段中流過(guò)電感部件13的電流再次減小。如果第二晶體管在超過(guò)電流為0 的時(shí)刻(在時(shí)刻t = 9. Oms時(shí)I = 0)后保持導(dǎo)通，則電流I反向流過(guò)電感部件13，并且所述過(guò)程可以在相反的方向上重復(fù)進(jìn)行，即斷開(kāi)第二晶體管21并且接通第一晶體管20 (在圖 2的示例中，在時(shí)刻t = 15. Oms在12安培的電流閾值時(shí))。在所述方法中流過(guò)電蓄能器1 的存儲(chǔ)單元2、3的電流在存儲(chǔ)單元2、3的內(nèi)阻6、7上導(dǎo)致熱損耗，所述熱損耗造成對(duì)電蓄能器1的加熱。同時(shí)通過(guò)能量在存儲(chǔ)單元2、3外的電感部件13中的中間存儲(chǔ)以?xún)H僅最小的能量開(kāi)銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)了所期望的溫度升高。
權(quán)利要求
1.用于加熱電蓄能器的存儲(chǔ)單元的方法，其中，所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第一存儲(chǔ)單元和所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第二存儲(chǔ)單元串聯(lián)，其特征在于，所述第一存儲(chǔ)單元和所述第二存儲(chǔ)單元交替地向至少一個(gè)電連接在所述第一存儲(chǔ)單元和所述第二存儲(chǔ)單元之間的中間抽頭上的電感部件供給電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多個(gè)第一存儲(chǔ)單元和多個(gè)第二存儲(chǔ)單元分別串聯(lián)。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)轉(zhuǎn)換至少一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行電流供給的交替。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)被構(gòu)造成晶體管。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和閉合進(jìn)行所述電流供給的交替，其中，第一開(kāi)關(guān)使所述第一存儲(chǔ)單元與所述電感部件電連接而第二開(kāi)關(guān)使所述第二存儲(chǔ)單元與所述電感部件電連接。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟在另一個(gè)晶體管打開(kāi)的情況下閉合一個(gè)晶體管，其中，上升的電流流過(guò)所述電感部件、所述一個(gè)晶體管以及分配給所述一個(gè)晶體管的存儲(chǔ)單元，在達(dá)到一個(gè)可預(yù)給定的電流閾值時(shí)打開(kāi)所述一個(gè)晶體管并且同時(shí)閉合所述另一個(gè)晶體管，其中，流過(guò)所述電感部件、所述另一個(gè)晶體管和分配給所述另一個(gè)晶體管的存儲(chǔ)單元的電流減小并且隨后以相反的正負(fù)號(hào)重新增大直至達(dá)到所述電流閾值。
7.用于加熱電蓄能器(1)的存儲(chǔ)單元(2，3)的裝置(10)，尤其是用于實(shí)施根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的裝置，其中，所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第一存儲(chǔ)單元(2) 和所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第二存儲(chǔ)單元(3)串聯(lián)，其特征在于，所述裝置具有至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(16，18)和至少一個(gè)電連接在所述第一存儲(chǔ)單元與所述第二存儲(chǔ)單元(2，3)之間的中間抽頭(U)上的電感部件(13)，其中，所述電感部件(13)通過(guò)所述開(kāi)關(guān)(16，18)的轉(zhuǎn)換由所述第一存儲(chǔ)單元或所述第二存儲(chǔ)單元(2，3)交替地供給電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，多個(gè)第一存儲(chǔ)單元(2)和多個(gè)第二存儲(chǔ)單元⑶分別串聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述第一存儲(chǔ)單元(2)的數(shù)量與所述第二存儲(chǔ)單元(3)的數(shù)量是相同的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，通過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)(16，18)的打開(kāi)和閉合進(jìn)行電流供給的交替，其中，第一開(kāi)關(guān)(16)使所述第一存儲(chǔ)單元(2)與所述電感部件(13)電連接而第二開(kāi)關(guān)(18)使所述第二存儲(chǔ)單元(3)與所述電感部件(13)電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有控制裝置和/或調(diào)節(jié)裝置，所述控制裝置和/或調(diào)節(jié)裝置控制所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)(16，18)以控制和 /或調(diào)節(jié)流過(guò)所述電感部件(13)的電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于加熱電蓄能器(1)的存儲(chǔ)單元(2，3)的方法，其中，所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第一存儲(chǔ)單元(2)和所述存儲(chǔ)單元中的至少一個(gè)第二存儲(chǔ)單元(3)串聯(lián)。所述第一存儲(chǔ)單元(2)和所述第二存儲(chǔ)單元(3)交替地向至少一個(gè)電連接在所述第一存儲(chǔ)單元和所述第二存儲(chǔ)單元之間(2，3)的中間抽頭(11)上的電感部件(13)供給電流。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的裝置(10)。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102405553SQ201080017572
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者S·布茨曼 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司