蓄電池管理系統(tǒng)和蓄電池系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種調節(jié)電路，尤其是一種蓄電池管理系統(tǒng)，以用于監(jiān)測和調節(jié)能夠再充電的蓄電池、尤其是鋰離子蓄電池的運行，該蓄電池具有多個相互連接的蓄電池單池，這些蓄電池單池通過至少一個開關元件與該蓄電池的至少一個電極連接端電性可解耦地相連接，其中該調節(jié)電路具有至少一個第一單池監(jiān)測裝置和至少一個第二單池監(jiān)測裝置，這些單池監(jiān)測裝置分別構造用于，獲取至少一個蓄電池單池的運行參數(shù)并向控制裝置轉發(fā)。
[0002]此外，本發(fā)明還涉及一種蓄電池系統(tǒng)，該蓄電池系統(tǒng)包括能夠再充電的蓄電池，該蓄電池具有多個相互連接的蓄電池單池，這些蓄電池單池通過至少一個開關元件與該蓄電池的至少一個電極連接端電性可解耦地相連接，該蓄電池系統(tǒng)還包括調節(jié)電路、尤其是蓄電池管理系統(tǒng)，以用于監(jiān)控和調節(jié)蓄電池的運行。
【背景技術】
[0003]在現(xiàn)有技術中，用于監(jiān)測和調節(jié)能夠再充電的蓄電池的運行的調節(jié)電路通過名稱蓄電池管理系統(tǒng)是已知的。在此作為蓄電池的運行一方面被規(guī)定為蓄電池的放電過程，即尤其是將這種蓄電池與相應的電負載一起使用，另一方面被規(guī)定為蓄電池的充電過程。在此，在已知的調節(jié)電路中這些蓄電池單池的單池電壓由多個所謂的單池監(jiān)控單元(CSCs)作為測量值獲取并且通過通信總線向中央控制裝置、即所謂的蓄電池控制單元(BCU)傳輸。此外，由電流傳感器測量的電流能夠作為其他的測量值向該蓄電池控制單元(BCU)傳輸。通過分析這些測量值，該蓄電池控制單元確定蓄電池特性，例如首先是各個蓄電池單池的充電狀態(tài)，其也被稱作荷電狀態(tài)(SOC)，以及各個蓄電池單池的老化，其例如也被稱作健康狀態(tài)(SOH)。
[0004]此外，為蓄電池控制單元的這種調節(jié)電路分配任務，當所獲取的測量值表明這些蓄電池單池的危急的單池狀態(tài)時，通過控制接觸器將各蓄電池單池或者蓄電池單池組從該蓄電池的這些電極連接端分離。蓄電池單池的這種分離更為重要，以阻止不僅對該蓄電池而且對由該蓄電池供電的電負載或者是該蓄電池的控制裝置的更大的傷害。因此這尤其重要，因為由被傷害的蓄電池、例如鋰離子蓄電池，也能夠引發(fā)對這種蓄電池的用戶的危險，例如火災危險和爆炸危險。
[0005]因此，由于安全相關性通過診斷試圖實現(xiàn)，可靠地獲取與蓄電池單池的安全狀態(tài)相關的運行參數(shù)、例如尤其是這些單池電壓，并且通過通信總線向蓄電池控制單元可靠地傳輸。在此存在持續(xù)的必要，尤其是優(yōu)化運行參數(shù)的傳輸安全，以實現(xiàn)對蓄電池單池的危急安全的狀態(tài)的可靠地識別。
[0006]在此采用其他的診斷系統(tǒng)或者其他的診斷程序造成以下缺點，即這種調節(jié)電路的復雜性、尤其是為了維持這種調節(jié)電路的性能的復雜性會增大。在通過通信總線向蓄電池控制單元傳輸所有的從該單池監(jiān)控單元所獲取的運行參數(shù)時，因安全相關性而必須的冗余造成了其他的缺點，即該通信總線被極度利用。此外作為另一缺點，這種調節(jié)電路具有小的可延展性。
[0007]鑒于此本發(fā)明的任務是，優(yōu)化用于監(jiān)測和調節(jié)能夠再充電的蓄電池、尤其是鋰離子蓄電池的調節(jié)電路，尤其是關于這種調節(jié)電路的優(yōu)化的性能以及關于對這些蓄電池單池的危急安全的狀態(tài)的優(yōu)化的識別和在出現(xiàn)危急的單池狀態(tài)時將這些蓄電池單池從該蓄電池的電極連接端可靠地電分離。

【發(fā)明內容】

[0008]為了解決該任務，提出了一種用于監(jiān)測和調節(jié)能夠再充電的蓄電池、尤其是鋰離子蓄電池的運行的調節(jié)電路，該蓄電池具有相互連接的多個蓄電池單池，這些蓄電池單池通過至少一個開關元件與該蓄電池的至少一個電極連接端可電解耦地相連接，其中該調節(jié)電路具有至少一個第一單池監(jiān)測裝置和至少一個第二單池監(jiān)測裝置，它們分別被構造為，獲取至少一個蓄電池單池的運行參數(shù)并且向控制裝置轉送，且其中該至少一個單池監(jiān)測裝置通過第一接口與第一控制裝置相連接且該至少一個第二單池監(jiān)測裝置通過第二接口與第二控制裝置相連接，其中該第一控制裝置被構造為，通過分析所接收的運行參數(shù)確定多個蓄電池特性，且其中該第二控制裝置被構造為，控制至少一個開關元件。在此，這些蓄電池單池能夠以有利的方式各自單獨地或者作為蓄電池單池組地通過該至少一個開關元件能夠電解耦，其中，蓄電池單池組尤其也能夠包括全部蓄電池單池。該至少一個開關元件，蓄電池單池通過該至少一個開關元件分別單個地或者以組的方式、例如以十二個蓄電池單池為組的方式，與該蓄電池的至少一個電極連接端相連接，該至少一個開關元件優(yōu)選地為接觸器，尤其優(yōu)選地為電可控制的接觸器。該至少一個開關元件根據(jù)通過第二控制裝置的控制斷開或者閉合這些蓄電池單池和該蓄電池的至少一個電極連接端之間的電連接。有利地，該用于監(jiān)測和調節(jié)能夠再充電的蓄電池的運行的調節(jié)電路為蓄電池管理系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明尤其規(guī)定，該至少一個第一單池監(jiān)測裝置和該至少一個第二單池監(jiān)測裝置分別被如此設置，使得這些單池監(jiān)測裝置分別獲取同樣的至少一個蓄電池單池的運行參數(shù)。由此在獲取其運行參數(shù)時有利地產(chǎn)生冗余，從而在確定危急的單池狀態(tài)時有利地提高可靠性。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的方面規(guī)定，該第一控制裝置的主要功能在于，確定多個蓄電池特性，并且將其他裝置、尤其還是上一級的其他控制裝置的蓄電池特性作為信息轉送。在使用與設置在混合動力車輛或者電動車輛中的車輛蓄電池一起使用的根據(jù)本發(fā)明的調節(jié)電路時，這種上一級的調節(jié)電路能夠例如是上一級的車輛控制器，其例如參與控制驅動元件。根據(jù)本發(fā)明由該第一控制裝置通過分析所接收的運行參數(shù)來確定的蓄電池特性、尤其是蓄電池的充電狀態(tài)(SOC)、該蓄電池的老化狀態(tài)(SOH)和/或者該蓄電池的功能狀態(tài)(S0F，S0F:功能的狀態(tài))。此外該第一控制裝置被構造為，確定作為蓄電池特性的單池狀態(tài)、尤其是危急的單池狀態(tài)。與此相反，該第二控制裝置具有作為主要功能的控制該至少一個開關元件。因此有利地實現(xiàn)將確定一般的蓄電池特性與對至少一個開關元件的與安全相關的控制、即斷開和閉合在蓄電池單池和電極連接端之間的電接觸進行分離。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個尤其優(yōu)選的方案，該第一控制裝置被構造為，確定作為蓄電池特性的單池狀態(tài)并且根據(jù)所確定的單池狀態(tài)向該第二控制裝置傳輸開關元件控制信號。其中該第一控制裝置尤其被構造為，確定作為蓄電池特性的危急的單池狀態(tài)。在此該危急的單池狀態(tài)尤其在于，當在蓄電池單池上獲取到作為運行參數(shù)的異常高的或者異常低的單池電壓時。該第一控制裝置根據(jù)其確定危急的單池狀態(tài)的另一個運行參數(shù)，尤其是超過給定的最大極限值或者低于最小極限值的測量值。在此，除了單池電壓外該運行參數(shù)還能夠涉及單池溫度或者單池電流。如果該第一控制裝置已確定出危急的單池狀態(tài)，那么該第一控制裝置有利地被構造為，通過發(fā)送開關元件控制信號向第二控制裝置報告該危急的單池狀態(tài)。為此該第一控制裝置有利地通過信號導線與該第二控制裝置相連接。有利地，所發(fā)送的開關元件控制信號促使該第二控制裝置在接收該開關元件控制信號時根據(jù)該開關元件控制信號控制該至少一個開關元件。尤其規(guī)定，開關元件控制信號如此促使該第二控制裝置，即如此控制至少一個開關元件，使得至少一個開關元件優(yōu)選地根據(jù)該開關元件控制信號斷開或閉合。有利地規(guī)定，該第一控制裝置為此構造為，生成兩個不同的開關元件控制信號，即斷開信號和閉合信號。即該第一控制裝置雖然生成用于控制該至少一個開關元件的控制信號，但是在此該第一控制裝置不直接地控制該至少一個開關元件，而是向該第二控制裝置傳輸該開關元件控制信號。在此該第二控制裝置被構造為，在接收到開關元件控制信號時，根據(jù)該接收的開關元件控制信號控制該至少一個開關元件并且因此斷開或者閉合這些蓄電池單池和該蓄電池的至少一個電極連接端之間的電連接。
[0011]此外根據(jù)本發(fā)明的同樣尤其優(yōu)選的改進，該第二控制裝置被構造為，通過分析所接收的運行參數(shù)來確定單池狀態(tài)，尤其是危急的單池狀態(tài)。在此，根據(jù)本發(fā)明通過確定該危急的單池狀態(tài)檢驗由該第一控制裝置向該第二控制裝置發(fā)送的開關元件控制信號的可靠性。第二控制開關決定，實際上是否在第一控制裝置的請求下、也就是根據(jù)開關元件控制信號的發(fā)送來操作至少一個開關元件。在此，根據(jù)本發(fā)明該決定基于分析通過第二控制裝置所接收到的運行參數(shù)。是否在接收到開關元件控制信號時控制該至少一個開關元件的決定，就這點而言不依賴于第一控制裝置的分析結果地進行。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一有利的方案，至少一個比較器單元通過第三接口與第二控制裝置相連接，其中該至少一個比較器單元被構造為，通過比較所獲取的蓄電池單池的運行參數(shù)與至少一個極限值來確定危急的極限值偏移量，并且通過發(fā)送報警信號報告第二控制裝置的該極限值偏移量。在此該至少一個比較器單元有利地被構造為，獲取超過最大的單池電壓極限值和低于最小的單池電壓極限值。優(yōu)選地該至少一個比較器單元通常被構造為，獲取與期望