專利名稱：用于為蓄電池充電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于為蓄電池充電的方法以及充電裝置、蓄電池和機(jī)動(dòng)車，借助于它們能夠?qū)嵤┰摲椒ā?br> 背景技術(shù)：
在未來，無論是在靜態(tài)的應(yīng)用中(例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中)，還是在諸如混合動(dòng)力和電動(dòng)車輛中，都將應(yīng)用更多的新型的蓄電池系統(tǒng)，對(duì)于這樣的新型的蓄電池系統(tǒng)，在可靠性方面則提出了非常高的要求。這樣高的要求的背景在于，蓄電池的故障能夠引起整個(gè)系統(tǒng)的故障或者甚至引起安全相關(guān)的問題。所以例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中使用蓄電池，以便在強(qiáng)風(fēng)時(shí)通過轉(zhuǎn)子葉片調(diào)節(jié)來保護(hù)該設(shè)備免于不允許的運(yùn)行狀態(tài)。為了借助于蓄電池系統(tǒng)獲得所需的功率和能量數(shù)據(jù)，將單個(gè)的蓄電池單元串聯(lián)地并且部分地附加并聯(lián)連接。在行駛狀態(tài)(Fahrbetrieb)下，蓄電池典型地借助于兩個(gè)接觸器與車輛連接。在車輛中，為了緩沖電壓和電流尖峰還有所謂的中間電路電容器。然而，該中間電路電容器提供了這兩個(gè)主接觸器的直接接通，因?yàn)樵谶@種情況下將會(huì)有非常大的電流通過該些接觸器流入中間電路電容器并且可能將其損毀。因此，通常來說在蓄電池中使用所謂的預(yù)充電單元，該預(yù)充電單元首先以受限制的電流為中間電容器充電。然后，在該電容器充電之后才接通兩個(gè)主接觸器。圖1為這樣的預(yù)充電單元的原理圖，該預(yù)充電單元用于由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池來為中間電路電容器充電。多個(gè)蓄電池單元1-1，…，ll-η串聯(lián)以及可選地附加并聯(lián)連接，以便針對(duì)各個(gè)應(yīng)用達(dá)到所期望高的輸出電壓和蓄電池容量。在蓄電池單元的正極27和正的蓄電池端子12之間連接有充電和分離裝置14?？蛇x地，能夠附加地在蓄電池單元的負(fù)極28和負(fù)的蓄電池端子13之·間連接分離裝置15。正的蓄電池端子12和負(fù)的蓄電池端子13是這樣的連接端，在這樣的連接端處能夠?qū)⒇?fù)載連接至蓄電池。例如在包括蓄電池的機(jī)動(dòng)車中，能夠在行駛狀態(tài)下將電機(jī)連接至正的蓄電池端子12和負(fù)的蓄電池端子13。分離和充電裝置14和分離裝置15分別包括接觸器16或17，它們被設(shè)置為將蓄電池單元從蓄電池端子12、13分離，以便無電壓地連接后者。否則，由于串聯(lián)連接的蓄電池單元的高的直流電壓將會(huì)給維修人員或者諸如此類的人員帶來巨大的危險(xiǎn)電勢(shì)。在該充電和分離裝置14中除了充電接觸器18之外還設(shè)置有與充電接觸器18串聯(lián)連接的充電電阻19。當(dāng)蓄電池連接至車輛(未示出)的中間電路時(shí)，該充電電阻19限制中間電路電容器(未示出)的充電電流。為此，首先斷開接觸器16并且僅閉合接觸器18。如果在正的蓄電池端子12處的電壓達(dá)到了蓄電池單元的電壓，那么能夠閉合接觸器16并且必要時(shí)斷開充電接觸器18。該接觸器16、17和充電接觸器18顯著地提高蓄電池的成本，因?yàn)閷?duì)其可靠性和對(duì)由其引起的電流的要求較高。蓄電池的充電要么通過將充電裝置耦接至車輛中間電路要么通過將充電裝置連接至蓄電池借助于第二附加的接觸器來進(jìn)行。圖2是借助于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的第二附加接觸器來將充電裝置耦接至蓄電池的原理圖。該充電裝置20經(jīng)由接觸器21與蓄電池單元的正極27連接并且經(jīng)由接觸器22與蓄電池單元的負(fù)極28相連接。該接觸器21、22也必須如此地設(shè)置，使得其在充電裝置側(cè)可能的短路的情況下能夠斷開。這將是昂貴的并且成本密集的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于為具有至少一個(gè)蓄電池單元的蓄電池充電的方法，其中，充電裝置的第一連接端經(jīng)由整流裝置與所述至少一個(gè)蓄電池單元的第一極相連。其中，所述整流裝置被如此地設(shè)置，以使得充電電流能夠流過。通過整流裝置允許充電電流能夠流過，并且相反地在充電裝置側(cè)上短路時(shí)整流裝置截?cái)?sperren)并且不允許電流以相反的方向流過，從而能夠阻止所述蓄電池的放電，能夠省掉所述接觸器中的一個(gè)接觸器。其中，整流裝置 應(yīng)該理解為這樣的元件，該元件允許以一個(gè)方向的電流通過并且截?cái)嘁韵喾吹姆较虻碾娏鳌?yōu)選地，所述整流裝置為二極管，尤其是半導(dǎo)體二極管。接下來，開關(guān)裝置應(yīng)該理解為這樣的元件，該元件能夠被如此地驅(qū)動(dòng)，即其要么建立要么斷開一個(gè)電連接。特別地，開關(guān)裝置能夠?yàn)榻佑|器。所述充電裝置的第二連接端能夠經(jīng)由開關(guān)裝置與所述至少一個(gè)蓄電池單元的第二極相連。如果所述蓄電池包括多個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池單元，那么所述第一極為串聯(lián)連接的末端處的蓄電池單元的第一極，并且所述第二極為串聯(lián)連接的相反的末端處的蓄電池單元的第二極。本發(fā)明還提供了一種充電裝置，其中，在所述充電裝置的第一連接端處如此地安置整流裝置，以使得當(dāng)所述充電裝置與蓄電池連接時(shí)可實(shí)施依據(jù)本發(fā)明所述的方法。本發(fā)明還提供了一種蓄電池，其包括至少一個(gè)蓄電池單元和整流裝置，其中，所述整流裝置的第一連接端與所述至少一個(gè)蓄電池單元的第一極相連，其中，所述整流裝置的第二連接端與第一充電連接端連接并且其中所述整流裝置被如此地安置，以使得當(dāng)所述蓄電池與充電裝置連接時(shí)可實(shí)施依據(jù)本發(fā)明所述的方法。所述蓄電池優(yōu)選地為鋰離子蓄電池。所述蓄電池還包括第一開關(guān)裝置，其中，所述第一開關(guān)裝置的第一連接端與所述至少一個(gè)蓄電池單元的第二極相連并且其中所述第一開關(guān)裝置的第二連接端與第二充電連接端相連。所述第一開關(guān)裝置的所述第二連接端能夠與第一蓄電池端子連接?？蛇x地，所述蓄電池還包括第二開關(guān)裝置，其中，所述第二開關(guān)裝置的第一連接端與所述至少一個(gè)蓄電池單元的第二極相連并且其中所述第二開關(guān)裝置的第二連接端與第一蓄電池端子連接。所述蓄電池還能夠包括第三開關(guān)裝置，其中，所述第三開關(guān)裝置的第一連接端與所述至少一個(gè)蓄電池單元的所述第一極相連并且其中所述第三開關(guān)裝置的第二連接端與第二蓄電池端子相連接。所述蓄電池優(yōu)選地為鋰離子蓄電池。本發(fā)明還提供了一種機(jī)動(dòng)車，尤其是電動(dòng)機(jī)動(dòng)車，所述機(jī)動(dòng)車包括依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池，其中，所述機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與所述蓄電池相連接。


借助于附圖和接下來的說明書進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中:圖1示出了用于由根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池來為中間電路電容器充電的預(yù)充電單元的原理圖；圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的借助于第二附加接觸器將充電裝置耦接至蓄電池的原理圖；圖3示出了依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池的第一實(shí)施例的原理圖，該蓄電池借助于依據(jù)本發(fā)明所述的方法來充電；以及圖4示出了依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池的第二實(shí)施例的原理圖，該蓄電池借助于依據(jù)本發(fā)明所述的方法來充電。
具體實(shí)施例方式在圖3中示出了依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池10的第一實(shí)施例，該蓄電池10以依據(jù)本發(fā)明所述的方法來充電。如在圖1和圖2中所示出的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池那樣，依據(jù)本發(fā)明的蓄電池10包括多個(gè)蓄電池單元11-1，…，ll-η。在蓄電池單元的正極27和正的蓄電池端子12之間連接有充電和分離裝置14。可選地，還能夠在該蓄電池單元的負(fù)極28和負(fù)的蓄電池端子13之間連接有分離裝置15。該分離和充電裝置14和分離裝置15分別包括接觸器16或17，它們被設(shè)置用于將蓄電池單元11-1，…，ll-η從蓄電池端子12，13分離，以便無電壓地連接后者。在該充電和分離裝置14中除了充電接觸器18之外還設(shè)置有與該充電接觸器18串聯(lián)連接的充電電阻19。與在圖1和圖2 中所示出的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池不同的是，依據(jù)本發(fā)明的蓄電池10還包括二極管23，其陰極與蓄電池單元的正極27相連接并且其陽極與正的充電連接端24相連接。該蓄電池單元的負(fù)極28與負(fù)的充電連接端25相連接。正的充電連接端24與負(fù)的充電連接端25是這樣的連接端，在這樣的連接端處能夠?qū)⒊潆娧b置20連接至蓄電池。如果在充電連接端24、25處連接有充電裝置20，那么充電電流能夠流過該二極管23，該充電電流為蓄電池充電。如果相反地短路該充電連接端24和25，那么該二極管23將截?cái)?。在蓄電池單元的?fù)極28和負(fù)的充電連接端25之間能夠安置接觸器22。可選地，二極管23也能夠安置在蓄電池單元的負(fù)極28和負(fù)的充電連接端25之間(未示出)；在這種情況下，二極管23的陽極與蓄電池單元的負(fù)極28相連接，并且二極管23的陰極與負(fù)的充電連接端25相連接。在此，接觸器能夠安置在蓄電池單元的正極27和正的充電連接端24之間。在依據(jù)本發(fā)明的蓄電池的第一實(shí)施例中，蓄電池單元的負(fù)極28如在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池中那樣可選地經(jīng)由接觸器17與負(fù)的蓄電池端子13連接。圖4示出了依據(jù)本發(fā)明的蓄電池的第二實(shí)施例，該蓄電池包括接觸器26，該接觸器的一個(gè)連接端與蓄電池單元的負(fù)極28連接并且其另一個(gè)連接端既與負(fù)的蓄電池端子13也與負(fù)的充電連接端25相連接。因此，接觸器26被與蓄電池單元11-1，…，ll-η串聯(lián)地安置。通過將蓄電池單元的負(fù)極28經(jīng)由同一個(gè)的接觸器26與負(fù)的蓄電池端子13和與負(fù)的充電連接端25相連接能夠省掉另外的接觸器。該接觸器26實(shí)現(xiàn)了雙重功能，既能夠在行駛狀態(tài)也能夠在充電狀態(tài)將電流中斷。在上述的依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，二極管23被實(shí)施為蓄電池的一部分。然而，本發(fā)明并不僅限于此。依據(jù)本發(fā)明的方法也能夠在該二極管被實(shí)施為充電裝置的一部分(未示出)時(shí)執(zhí)行。在這樣情況下，該二極管被安置在充電裝置的連接端處，該連接端在充電時(shí)與蓄電池的充電連接端相連接。示例性地，該充電裝置能夠具有二極管，其陰極與充電裝置的連接端相連，該連接端在充電時(shí)與蓄電池的正的充電連接端相連接。如果在這種情況下在充電裝置中出 現(xiàn)了短路，那么該二極管將截?cái)嗖⑶易柚剐铍姵氐姆烹姟?br> 權(quán)利要求
1.一種用于為具有至少一個(gè)蓄電池單兀(11-1,..., ll-η)的蓄電池(10)充電的方法，其特征在于，充電裝置(20)的第一連接端經(jīng)由整流裝置(23)與所述至少一個(gè)蓄電池單元(11-1)的第一極(27)相連，其中，所述整流裝置(23)被如此地設(shè)置，以使得充電電流能夠流過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述整流裝置(23)為二極管，尤其是半導(dǎo)體二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述充電裝置(20)的第二連接端經(jīng)由開關(guān)裝置(22、26)與所述至少一個(gè)蓄電池單元(ll-η)的第二極(28)相連。
4.一種充電裝置，其特征在于，在所述充電裝置的第一連接端處如此地安置整流裝置，以使得當(dāng)所述充電裝置與蓄電池連接時(shí)可實(shí)施依據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法。
5.一種蓄電池(10)，其包括至少一個(gè)蓄電池單元(11-1，…，11-n)，其特征在于，所述蓄電池(10)包括整流裝置(23)，其中，所述整流裝置(23)的第一連接端與所述至少一個(gè)蓄電池單元(11-1)的第一極(27)相連，其中，所述整流裝置(23)的第二連接端與第一充電連接端(24)連接，并且其中，所述整流裝置(23)被如此地安置，以使得當(dāng)所述蓄電池(10)與充電裝置(20)連接時(shí)可實(shí)施依據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄電池(10)，其中，所述蓄電池(10)還包括第一開關(guān)裝置(22、26)，其中，所述第一開關(guān)裝置(22、26)的第一連接端與所述至少一個(gè)蓄電池單元(ll-η)的第二極(28)相連，并且其中，所述第一開關(guān)裝置(22、26)的第二連接端與第二充電連接端(25)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄電池(10)，其中，所 述第一開關(guān)裝置(26)的所述第二連接端與第一蓄電池端子(13)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄電池(10)，其中，所述蓄電池(10)還包括第二開關(guān)裝置(17)，其中，所述第二開關(guān)裝置(17)的第一連接端與所述至少一個(gè)蓄電池單元(ll-η)的所述第二極(28)相連，并且其中，所述第二開關(guān)裝置(17)的第二連接端與第一蓄電池端子(13)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的蓄電池(10)，其中，所述蓄電池(10)還包括第三開關(guān)裝置(16)，其中，所述第三開關(guān)裝置(16)的第一連接端與所述至少一個(gè)蓄電池單元(11-1)的所述第一極(27)相連，并且其中，所述第三開關(guān)裝置(16)的第二連接端與第二蓄電池端子(12)相連。
10.一種機(jī)動(dòng)車，尤其是電動(dòng)機(jī)動(dòng)車，其中，所述機(jī)動(dòng)車包括根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的蓄電池(10)，并且其中，所述機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與所述蓄電池連接。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于為具有至少一個(gè)蓄電池單元(11-1，…，11-n)的蓄電池(10)充電的方法，其中，充電裝置(20)的第一連接端經(jīng)由整流裝置(23)與所述至少一個(gè)蓄電池單元(11-1，…，11-n)的第一極(27)相連。所述整流裝置(23)被如此地設(shè)置，以使得充電電流能夠流過。此外提出了一種充電裝置、一種蓄電池(10)和一種機(jī)動(dòng)車，借助于它們能夠?qū)嵤┮罁?jù)本發(fā)明所述的方法。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103250321SQ201180056201
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者S·布茨曼 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會(huì)社