專利名稱：儲(chǔ)能器組件以及用于運(yùn)作這種組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能器組件并且涉及一種用于運(yùn)作這種組件的方法，該儲(chǔ)能器組件包括多個(gè)串聯(lián)連接的電池并且包括一個(gè)控制單元，其中這些串聯(lián)連接的電池被連接到該儲(chǔ)能器組件的一個(gè)電輸出端上。
背景技術(shù)：
大功率蓄電池(像例如用作電動(dòng)車輛中的儲(chǔ)能器)通常包括相互連接的多個(gè)原電池以便滿足在供電電壓、功率輸出和容量方面對(duì)儲(chǔ)能器的要求。作為用于原電池的基礎(chǔ)性技術(shù)，基于所使用的材料而命名的不同的電化學(xué)過程是可供使用的。這些具體地包括鋰離子、鋰聚合物、鎳金屬氫化物或磷酸鐵鋰技術(shù)。所有這些可供使用的技術(shù)共有同特征是多個(gè)事實(shí)上相同并且已經(jīng)運(yùn)行了相同時(shí)間量的電池具有略微不同的特性，例如這是由于生產(chǎn)公差和/或熱學(xué)的或機(jī)械的影響。其結(jié)果是，它們具有不同的充電和放電特征，這造成單獨(dú)的電池被加載到更大的程度并且因此過早地?fù)p毀，這繼而導(dǎo)致整個(gè)蓄電池的失效。DE 10345306A1披露了一種用于對(duì)具有單獨(dú)的電池抽頭的車輛電池進(jìn)行充電并監(jiān)測的裝置，在這種情況下，可以用更高的電壓對(duì)這些單獨(dú)的電池中的一些進(jìn)行充電，并且在放電運(yùn)作過程中單獨(dú)地對(duì)這些單獨(dú)的電池進(jìn)行監(jiān)測。DE 10 2008 005 208A1披露了一種補(bǔ)償性安排，它包括安排在多個(gè)電池之間的多個(gè)開關(guān)，借助這些開關(guān)可以將這些電池在一種正常配置或一種補(bǔ)償性配置下進(jìn)行組合。在補(bǔ)償性配置中，在充電運(yùn)作之前，在這些電池之間發(fā)生了一種受控的充電平衡。DE 10 2006 022 394說明了一種用于對(duì)具有多個(gè)電池的電源的充電進(jìn)行平衡的裝置，其中監(jiān)測了一個(gè)單獨(dú)的電池電壓與一個(gè)可變參考值(具體地是所有電池的平均電壓值)的偏差，并且如果必要的話就啟動(dòng)一個(gè)放電運(yùn)作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的目的是提供一種在開篇時(shí)所提及類型的儲(chǔ)能器組件，該組件具有改進(jìn)的特性。這是根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的一種儲(chǔ)能器組件進(jìn)行的，其中將這些串聯(lián)連接的電池中的至少一些通過對(duì)應(yīng)地并聯(lián)連接的、無電勢的、受控的多個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元連接到該電輸出端以及該控制單元上，這樣在充電、放電和反向充電運(yùn)作過程中，這些電池各自根據(jù)這個(gè)電池的個(gè)體性能特征由這些轉(zhuǎn)換器和控制單元通過選擇性電流消耗來運(yùn)行的，并且在儲(chǔ)能器組件的電輸出端處流出的一個(gè)總電流是由流過這些串聯(lián)連接的電池的一個(gè)基礎(chǔ)電流以及多個(gè)附加電流形成的，這些附加電流是根據(jù)這些單獨(dú)的電池的容量而從它們中取出的。根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器組件使之有可能使用具有不同電氣特性的電池，省略了需要在生產(chǎn)過程中進(jìn)行復(fù)雜的選擇程序。此外，還使之有可能替換有缺陷的電池。在常規(guī)蓄電池的情況下這并不是非常方便的，因?yàn)樾略黾拥碾姵乜傮w上具有與已經(jīng)存在的電池不同的電氣特性。如果必要的話，還可以在運(yùn)作中進(jìn)行這種替換，而無需將儲(chǔ)能器組件從負(fù)載上斷開。有利的是，如果這些無電勢的轉(zhuǎn)換器和控制單元包括多個(gè)開關(guān)式轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是這些電池至少部分地可以是基于不同的基礎(chǔ)技術(shù)的。這些基礎(chǔ)技術(shù)具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。通過結(jié)合不同類型的電池，可以獲得具有優(yōu)化的特性的儲(chǔ)能器組件。對(duì)于所謂的二次使用概念，根據(jù)本發(fā)明的解決方案還產(chǎn)生了多個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)，其中，例如鋰離子蓄電池在車輛中的使用已經(jīng)結(jié)束之后將用于其他目的，例如像用作光伏設(shè)備的儲(chǔ)能器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的改進(jìn)，一個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元對(duì)應(yīng)地被配屬給一組相同的電池。對(duì)于某些應(yīng)用而言方便的是，不為每一個(gè)單獨(dú)的電池、而是只對(duì)應(yīng)地為一組相同的電池配屬一個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元。對(duì)于儲(chǔ)能器組件同樣有利的是，它具有一種模塊式的構(gòu)造，其方式為使得每個(gè)無電勢的、受控的轉(zhuǎn)換器和控制單元與對(duì)應(yīng)地相關(guān)的電池或電池組形成一個(gè)結(jié)構(gòu)性單元，即一個(gè)電池模塊，該電池模塊是通過多個(gè)可釋放的連接元件而電氣地并機(jī)械地連接到儲(chǔ)能器組件上。這些電池模塊的連接元件有利地是可釋放的連接，將其方便地設(shè)計(jì)成插入式接頭。根據(jù)本發(fā)明的這種構(gòu)造使之有可能根據(jù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)作區(qū)域所要求的電氣性能數(shù)據(jù)而將這些電池模塊靈活地結(jié)合到多個(gè)儲(chǔ)能器組件中。此外，很容易地能夠在一個(gè)初始化階段中確定這些電池的個(gè)體特性、并且還能夠按希望對(duì)這些電池模塊進(jìn)行替換。為了這一目的，還可以設(shè)想在一種標(biāo)準(zhǔn)化的支架中安裝該儲(chǔ)能器組件，例如像所謂的“ 19英寸支架”，其中該支架的后側(cè)(所謂的背板)具有多個(gè)用于滑入式模塊的插槽，在當(dāng)前的情況下這種插槽是用于控制單元以及這些電池模塊。背板承載有用于這些滑入式模塊的插入式接頭并且對(duì)它們進(jìn)行電氣連接。有關(guān)電池特性的綜合信息可以用于分析電池的具體特性及其變化。例如，這允許對(duì)可能的電池缺陷的早期檢測(如具體地在鋰電池的情況下可以檢測到的情況)，并且允許其信令通過這些連接元件BMS-V并且還有控制單元BMS-C到達(dá)外部
直ο具體而言，還可以檢測并且防止在鋰離子蓄電池的情況下所擔(dān)心的熱失控。此外，基于所確定的參數(shù)，有可能做出關(guān)于儲(chǔ)能器組件的剩余容量的準(zhǔn)確判斷，并且如果用在電動(dòng)車輛中，有可能給出對(duì)剩余范圍的精確表示。本發(fā)明所基于的目的同樣是通過一種用于運(yùn)作如在權(quán)利要求1至6中所述的儲(chǔ)能器組件的方法來實(shí)現(xiàn)的，其中在一個(gè)初始化階段中，確定這些電池的個(gè)體特性，并且其中，在充電、放電和反向充電運(yùn)作過程中，連續(xù)地檢查這些電池的當(dāng)前狀態(tài)，并且其中，基于在電氣意義上最弱的電池的容量來確定用于這些串聯(lián)連接的電池的一個(gè)基礎(chǔ)電流，并且其中，
通過相應(yīng)地啟動(dòng)這些轉(zhuǎn)換器和控制單元，通過根據(jù)這些單獨(dú)的電池的容量對(duì)它們單獨(dú)加載來提供該基礎(chǔ)電流與儲(chǔ)能器組件的電輸出端處流動(dòng)的總電流之間的差值。


根據(jù)在附圖中展示的一個(gè)示例性實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地解釋，其中通過舉例圖1示出了整個(gè)組件的一個(gè)框圖，并且圖2示出了轉(zhuǎn)換器和控制單元的一個(gè)繪圖。
具體實(shí)施例方式如在圖1中所示出的、根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器裝置除包括多個(gè)原電池Z1，Z2，…Si之外還包括一個(gè)控制單元BMS-C、一個(gè)連接單元BMS-V，并且還包括為這些原電池Zl，Z2，…Si 中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)地配屬的一個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元^1，IR2，…頂！!。這些原電池Z1，Z2，… Zn是通過連接線8串聯(lián)地連接的，以便獲得所希望的儲(chǔ)能器組件電壓，這個(gè)電壓位于該儲(chǔ)能器組件的輸出端5，6處以便為負(fù)載供電?？刂茊卧狟MS-C通過數(shù)據(jù)連接11被連接到這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，IR2,… Ifoi上。通過系統(tǒng)總線9，另外有可能使控制單元BMS-C與其他系統(tǒng)(例如像車輛控制系統(tǒng)、 或者充電器)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。借助一個(gè)可任選的診斷接口 10，可以對(duì)控制單元BMS-C或儲(chǔ)能器組件進(jìn)行配置和監(jiān)測。一方面，連接單元BMS-V可以用于將這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi的輸出端彼此連接、并且連接到儲(chǔ)能器組件的正端子5和負(fù)端子6上，而另一方面，可以用于將這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi的數(shù)據(jù)線連接到控制單元BMS-C的數(shù)據(jù)連接11上。省略了連接單元BMS-V中的開關(guān)使之有可能避免易出錯(cuò)的、并且(在電路斷路器的情況下)昂貴的元件。雖然半導(dǎo)體開關(guān)是無需維護(hù)的，然而在大電流的情況下它們一般
是昂貴的。如果將該儲(chǔ)能器組件安裝在一種標(biāo)準(zhǔn)化的支架中，例如像所謂的“19英寸支架”， 那么連接單元BMS-V是由該支架的后側(cè)(所謂的背板)形成的，該支架后側(cè)具有多個(gè)用于滑入式模塊的插槽，在當(dāng)前的情況下這種插槽是用于控制單元以及這些電池模塊。背板承載有用于這些滑入式模塊的插入式接頭并且將它們電氣地連接。根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器組件的功能如下在其交貨時(shí)的典型狀態(tài)下，全新的儲(chǔ)能器組件是部分充電的。這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，’"Ifoi各自具有來自初始化過程的、關(guān)于所配屬的電池或電池組的必要參數(shù)的信息，例如像電池類型、最大充電終止電壓、最小放電電壓、 額定負(fù)載(容量)、阻抗、等等。在一種有利的方式中，這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi是作為一個(gè)結(jié)構(gòu)性單元而與對(duì)應(yīng)地配屬的原電池Z1，12,…Si或電池組一起生產(chǎn)的，即作為通過接頭而電氣地并機(jī)械地連接到蓄電池單元上的電池模塊。
在這種情況下，在進(jìn)行組裝操作以形成一個(gè)儲(chǔ)能器組件之前，已經(jīng)通過這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi對(duì)電池參數(shù)進(jìn)行了初始檢測。因此，在組裝操作之后，可以立即將這些參數(shù)傳遞給控制單元BMS-C。這樣做的一個(gè)先決條件是，在這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，IR2,…Irn中有非易失性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?；谶@一信息、以及對(duì)這些原電池Zl，Z2，…Si中的每一個(gè)的充電狀態(tài)和對(duì)電輸出端處流動(dòng)的總電流的連續(xù)監(jiān)測，控制單元BMS-C確定了流過這些串聯(lián)連接的電池的基礎(chǔ)電流的最佳值、并且還根據(jù)這些單獨(dú)的電池Zl，Z2，…Si的容量確定了有待從這些單獨(dú)的電池中取出的附加電流的最佳值。其結(jié)果是，每個(gè)電池的放電運(yùn)作是由這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi單獨(dú)控制的，以便達(dá)到基礎(chǔ)電流和這些附加電流的確定值。與附加電流相比基礎(chǔ)電流是相對(duì)大的事實(shí)意味著可以避免大型的、并且因此昂貴的轉(zhuǎn)換器單元。在儲(chǔ)能器組件的總電流為例如50安培的情況下，串聯(lián)連接的電池Z1，12,…Si 加載有例如48安培的基礎(chǔ)電流。剩余的2安培附加電流由這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1， IR2,…Ifoi通過對(duì)具有更大容量的電池進(jìn)行單獨(dú)加載來供應(yīng)。流過對(duì)應(yīng)地最弱的電池(例如第一電池Zl)的電流因此是48安培，而更強(qiáng)的電池 (例如第二電池Tl、通過所配屬的第二轉(zhuǎn)換器和控制單元IR2而加載有52安培的電流，即 48安培的基礎(chǔ)電流并加上4安培的附加電流。這個(gè)4安培的附加電流被第二轉(zhuǎn)換器和控制單元IR2轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能器組件的輸出電壓的電壓水平，因此通過輸出電壓與電池電壓的比值并且通過在轉(zhuǎn)換器中的較小損失降低了它對(duì)總電流的貢獻(xiàn)。以類似的方式，其他的電池 Z3，…Si根據(jù)它們的容量而通過對(duì)應(yīng)地配屬給它們的這些轉(zhuǎn)換器和控制單元頂3，-IRn 對(duì)總電流做出貢獻(xiàn)。對(duì)附加電流消耗的控制是動(dòng)態(tài)地進(jìn)行的，即根據(jù)這些單獨(dú)的電池的參數(shù)的變化。 因此，基礎(chǔ)電流與附加電流之比將根據(jù)這些單獨(dú)的電池的放電變化而改變。在一個(gè)電池完全失效的情況下，這甚至可以導(dǎo)致基礎(chǔ)電流的量值趨向于零、并且完全被完好的電池的附加電流總和替代。另一方面，在充電運(yùn)作的情況下，將由控制單元BMS-C來確定這些電池Zl，Z2，… Zn中之一的電壓何時(shí)接近該電池的個(gè)體的充電終止電壓。在這一情況下，使得對(duì)應(yīng)地配屬的轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi將之后多余的能量從該電池返回到整個(gè)系統(tǒng)中。在這種情況下，自對(duì)應(yīng)的電池(例如第η個(gè)電池Zn)通過所配屬的第η個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元 Ito流入其他串聯(lián)連接的電池Ζ1，Ζ2，…Si-I的附加電流因此被加強(qiáng)，這樣使得該附加電流降低了儲(chǔ)能器組件的總體能耗(在這種情況下也就是說所消耗的總電流)，由此允許更有效地實(shí)現(xiàn)充電運(yùn)作。隨著充電運(yùn)作的繼續(xù)，越來越多的電池Z1，Z2，…Si將達(dá)到它們的個(gè)體的充電終止電壓并且通過所配屬的轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，IR2,…Ito將多余的電荷作為附加電流饋送入整個(gè)系統(tǒng)中，這樣使得在這種情況下整個(gè)系統(tǒng)的能耗變得顯著地更小。當(dāng)儲(chǔ)能器組件處于休止?fàn)顟B(tài)下時(shí)，即當(dāng)既沒有活躍的充電運(yùn)作也沒有活躍的放電運(yùn)作時(shí)，取決于電池的類型，存在一種所謂的自放電。類似地，這是隨電池而不同的，并且如果將它完全地耗盡，可以導(dǎo)致電池zi，Z2，…Si的損毀。因此，根據(jù)本發(fā)明，在儲(chǔ)能器組件的休止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行了一種反向充電運(yùn)作。
這是通過強(qiáng)制將一個(gè)電流從具有更大容量的電池通過所配屬的轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi流入這些串聯(lián)連接的電池中來進(jìn)行的，于是整個(gè)組件被充電，并且因此防止更弱的電池過早放電并損毀。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，IR2,…Ifoi的構(gòu)造基于圖2進(jìn)行了說明，該轉(zhuǎn)換器和控制單元在輸入側(cè)上連接到對(duì)應(yīng)地配屬的電池上并且在輸出側(cè)上連接到儲(chǔ)能器組件的電輸出端上。每個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi包括一個(gè)控制元件12、一個(gè)包括一個(gè)變壓器17的電絕緣平臺(tái)、一個(gè)整流器18、一個(gè)濾波電容器19、一個(gè)保險(xiǎn)絲20(它可以被配置為一個(gè)可逆保險(xiǎn)絲)、以及一個(gè)過電壓限制單元21。同樣提供的是一個(gè)開關(guān)元件14用于將DC電池電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓、一個(gè)電流傳感器13、一個(gè)用于溫度和其他重要的蓄電池參數(shù)傳感器單元22以及一個(gè)通信單元15用于將該控制單元相對(duì)于控制單元BMS-C連接到數(shù)據(jù)接口 11上。開關(guān)元件14與變壓器17、整流器18、濾波電容器19以及保險(xiǎn)絲20 —起形成了一個(gè)開關(guān)式轉(zhuǎn)換器，借助該開關(guān)式轉(zhuǎn)換器可以將電池的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓、變壓到儲(chǔ)能器組件的輸出電壓的水平并且然后進(jìn)行整流。從電池中取出的電流量是由開關(guān)元件14的脈寬調(diào)制來確定的。取決于相應(yīng)的、由控制單元BMS-C給出的預(yù)選值，開關(guān)元件14的控制是由控制元件12進(jìn)行的。從電池中取出的附加電流是借助電流傳感器13測量的。對(duì)于轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，IR2, -IRn的尺寸確定，下列的因素是決定性的必須有可能傳輸在極端情況下由一個(gè)單獨(dú)的電池進(jìn)行平衡的功率。因此，如果儲(chǔ)能器組件具有例如20個(gè)電池Zl，Z2，…Si并且其目的是能夠?qū)σ粋€(gè)電池的完全失效進(jìn)行補(bǔ)償，那么轉(zhuǎn)換器因此必須能夠傳輸該單獨(dú)的電池的標(biāo)稱功率的大約5%，因?yàn)樽匀黄渌?19個(gè)可工作的電池做出了它們的貢獻(xiàn)。如果有η個(gè)電池，那么這個(gè)因子是l/(n-l)。為了補(bǔ)償多個(gè)電池的完全失效，有必要將這些轉(zhuǎn)換器單元設(shè)計(jì)為具有相應(yīng)地更大的容量。關(guān)于對(duì)應(yīng)的電池的狀態(tài)的信息是通過這些用于測量電池參數(shù)(溫度、電壓和電流)的傳感器22來獲得的，它們是通過控制單元12來啟動(dòng)的。控制單元12存儲(chǔ)了相應(yīng)的值并且將它們傳遞給控制單元BMS-C。為了這個(gè)目的，使用了一個(gè)通信單元15，在最簡單的情況下它可以被配置為具有介電絕緣的一個(gè)接口適配器并且用于在控制單元12和控制單元BMS-C之間平衡信號(hào)電壓。只要使用了不同技術(shù)的Zl，Z2，-Zn電池，根據(jù)本發(fā)明的組件就產(chǎn)生其特別的優(yōu)勢。例如，這對(duì)于將用于較低的長期負(fù)載的電池與用于較高的短期負(fù)載的電池進(jìn)行組合是合適的。該組件在放電的情況下對(duì)于將多個(gè)原電池與多個(gè)能量轉(zhuǎn)換器(例如像燃料電池) 進(jìn)行組合類似地也是有利的，這些燃料電池作為個(gè)體參數(shù)(如氣體供應(yīng)、電極的表面特性、 等等)的結(jié)果具有不同的性能特征。通過將當(dāng)前的電池參數(shù)(例如像溫度、電壓和電流)與所儲(chǔ)存的更舊的測量值進(jìn)行比較并且估計(jì)其變化，對(duì)電池的具體特性及其變化進(jìn)行分析是可能的。例如，這允許對(duì)可能的電池缺陷的早期檢測(如具體地在鋰電池的情況下可以檢測到的情況)，并且允許其信令通過連接元件BMS-V以及控制單元BMS-C到達(dá)外部裝置。
具體而言，還可以檢測并且防止在鋰離子蓄電池的情況下所擔(dān)心的熱失控。這被歸咎為是導(dǎo)致最近時(shí)常發(fā)生的膝上計(jì)算機(jī)電池著火的原因。由在空間上分離的部件來構(gòu)造轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，頂2，…Ifoi可能是有利的， 這樣使得僅一個(gè)用于電池?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器與該電池一起形成了一個(gè)結(jié)構(gòu)性單元，而轉(zhuǎn)換器和控制單元頂1，IR2,…Ifoi的其他部件被附連到儲(chǔ)能器組件的后壁(所謂的背板)上。如已經(jīng)提出的，根據(jù)本發(fā)明的解決方案使儲(chǔ)能器組件在即使單獨(dú)的電池失效時(shí)仍能夠工作。這種特性還可以用于在替換單獨(dú)電池的過程中使有可能令一個(gè)儲(chǔ)能器組件運(yùn)作不受干擾，這是通過在替換一個(gè)電池的過程中將基礎(chǔ)電流的量值趨向于零的、并且由其他電池的這些附加電流之和將其完全替代。這些電池特性的準(zhǔn)確知識(shí)還可以用于非常精確地確定該儲(chǔ)能器組件的剩余容量。 在與車輛相結(jié)合，這允許非常精準(zhǔn)地確定仍可覆蓋的距離。
權(quán)利要求
1.一種儲(chǔ)能器組件，包括串聯(lián)連接的多個(gè)電池并包括一個(gè)控制單元，其中這些串聯(lián)連接的電池被連接到該儲(chǔ)能器組件的一個(gè)電輸出端上，其特征在于，將這些串聯(lián)連接的電池 (Z1，Z2，-Zn)中的至少一些通過對(duì)應(yīng)地并聯(lián)連接的、無電勢的、受控的多個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元(IR1，IR2, -IRn)連接到該電輸出端(5，6)以及該控制單元(BMS-C)上，這樣在充電、放電和反向充電運(yùn)作中，這些串聯(lián)連接的電池(Zl，Z2，-Zn)各自根據(jù)這個(gè)電池(Z1， 12, ···&!)的個(gè)體性能特征于由這些轉(zhuǎn)換器和控制單元(IR1，IR2，-Ifoi)通過選擇性電流消耗來運(yùn)行的，并且在該儲(chǔ)能器組件的電輸出端(5，6)處流出的一個(gè)總電流是由流過這些串聯(lián)連接的電池(Z1，Z2，-Zn)的一個(gè)基礎(chǔ)電流以及多個(gè)附加電流形成的，這些附加電流是根據(jù)這些單獨(dú)的電池(Z1，Z2，-Zn)的容量而從它們中取出的。
2.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能器組件，其特征在于，這些無電勢的、受控的轉(zhuǎn)換器和控制單元(IR1，IR2, ... IRn)包括多個(gè)開關(guān)式轉(zhuǎn)換器(14，17，18，19)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的儲(chǔ)能器組件，其特征在于，這些電池(Zl，Z2，-Zn)至少部分地是基于不同的基礎(chǔ)技術(shù)的。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的儲(chǔ)能器組件，其特征在于，一個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元 (IR1, IR2,…Ifoi)對(duì)應(yīng)地被配屬給一組相同的電池(Zl，Z2，…Zn)。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的儲(chǔ)能器組件，其特征在于，每個(gè)無電勢的、受控的轉(zhuǎn)換器和控制單元(IR1，IR2，-IRn)與該對(duì)應(yīng)地相關(guān)的電池(Z1，Z2，…Zn)或電池組形成一個(gè)結(jié)構(gòu)性單元，該結(jié)構(gòu)性單元是通過多個(gè)可釋放的連接元件(BMS-V)而電氣地并機(jī)械地連接到該儲(chǔ)能器組件上。
6.如權(quán)利要求5所述的儲(chǔ)能器組件，其特征在于，提供了多個(gè)插入式接頭作為這些可釋放的連接元件(BMS-V)。
7.一種用于運(yùn)作如權(quán)利要求1至6之一所述的儲(chǔ)能器組件的方法，其特征在于，在一個(gè)初始化階段中，確定這些電池(Z1，Z2，-Zn)的個(gè)體特性，并且其特征在于，在充電、放電和反向充電運(yùn)作過程中，連續(xù)地檢查這些電池(Zl，Z2，-Zn)的當(dāng)前狀態(tài)，并且其特征在于，基于在電氣意義上最弱的電池的容量來確定用于這些串聯(lián)連接的電池(Z1，Z2，-Zn) 的一個(gè)基礎(chǔ)電流，并且其特征在于，通過相應(yīng)地啟動(dòng)這些轉(zhuǎn)換器和控制單元(IR1，IR2，…Ifoi)，通過根據(jù)這些單獨(dú)的電池 (Z1，Z2，-Zn)的容量和電力要求而對(duì)它們單獨(dú)加載來提供在該儲(chǔ)能器組件的電輸出端 (5,6)處流動(dòng)的該基礎(chǔ)電流與總電流之間的差值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將在充電、放電和反向充電運(yùn)作過程中確定的這些電池(Z1，Z2，-Zn)的電流和個(gè)體特性與所儲(chǔ)存的更舊的值進(jìn)行比較，并且將其用作獲得這些電池的未來狀態(tài)的預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。
9.如權(quán)利要求8所述的用于運(yùn)作儲(chǔ)能器組件的方法，其特征在于，這些電池(Zl，Z2r·· Zn)的個(gè)體特性是相對(duì)于這些電池的熱失控的風(fēng)險(xiǎn)而進(jìn)行評(píng)估的。
10.如權(quán)利要求7所述的用于運(yùn)作儲(chǔ)能器組件的方法，其特征在于，這些電池(Z1， Z2，-Zn)的替換是在該儲(chǔ)能器組件的運(yùn)作過程中進(jìn)行的。
11.如權(quán)利要求7所述的用于運(yùn)作儲(chǔ)能器組件的方法，其特征在于，將在充電、放電和反向充電運(yùn)作過程中確定的這些電池(Ζ1，Ζ2，···Ζη)的電流和個(gè)體特性用于確定該儲(chǔ)能器組件的剩余電容量。
12.如權(quán)利要求1至4之一所述的儲(chǔ)能器組件，其特征在于，每個(gè)無電勢的、受控的轉(zhuǎn)換器和控制單元GRl JR2，-IRn)具有一個(gè)存儲(chǔ)器單元，該存儲(chǔ)器單元在結(jié)構(gòu)上是與該轉(zhuǎn)換器和控制單元的其他部件分離的并且與對(duì)應(yīng)地相關(guān)的電池(Ζ1，Ζ2，···Ζη)或電池組形成一個(gè)結(jié)構(gòu)性單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能器組件，該儲(chǔ)能器組件包括串聯(lián)連接的多個(gè)電池和一個(gè)控制單元，其中這些串聯(lián)連接的電池被連接到該儲(chǔ)能器組件的一個(gè)電輸出端上，并且其中這些串聯(lián)連接的電池(Z1，Z2，…Zn)中的至少一部分是通過并聯(lián)連接的、無電勢的、受控的多個(gè)轉(zhuǎn)換器和控制單元(IR1，IR2，…IRn)連接到該電輸出端(5，6)以及該控制單元(BMS-C)上，這樣在充電、放電和再充電的過程中，這些電池(Z1，Z2，…Zn)各自是根據(jù)所述電池(Z1，Z2，…Zn)的個(gè)體的性能特征由這些轉(zhuǎn)換器和控制單元(IR1，IR2，…IRn)通過選擇性電流消耗來運(yùn)作的，并且在該儲(chǔ)能器組件的電輸出端(5，6)處流動(dòng)的一個(gè)總電流是由流過這些串聯(lián)連接的電池(Z1，Z2，…Zn)的一個(gè)基礎(chǔ)電流以及多個(gè)附加電流來形成的，這些附加電流是根據(jù)這些電池(Z1，Z2，…Zn)的容量而從這些單獨(dú)的電池中取出的。本發(fā)明允許不同類型電池的相互連接以便形成一個(gè)儲(chǔ)能器組件并且允許它們均衡的充電或放電，以此協(xié)助最佳地使用所儲(chǔ)存的能量并且延長總使用期限。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102265478SQ200980151984
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者A·波爾, J·哈留恩, M·麥斯切克, N·德蘭托尼 申請(qǐng)人:E-Moove公司