用于蓄電池元件的電荷平衡的方法、蓄電池系統(tǒng)以及具有這樣蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于蓄電池元件的電荷平衡的方法、蓄電池系統(tǒng)以及具有這樣的蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，它們特別是可用以設(shè)置蓄電池系統(tǒng)，其中維持技術(shù)性能——其通過在蓄電池系統(tǒng)的蓄電池單池之間的主動(dòng)的電荷平衡實(shí)現(xiàn)——與相應(yīng)的成本——其通過應(yīng)用被動(dòng)的電荷平衡的方法而被降低——的預(yù)定的比例。為此提出一種用于在至少四個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(Z1、Z2、Z3、Z4)之間的電荷平衡的方法。按照本發(fā)明，所述至少四個(gè)蓄電池元件(Z1、Z2、Z3、Z4)中的至少一部分被分組為至少兩組(M1、M2)，每組分別具有至少兩個(gè)蓄電池元件(Z1、Z2)、(Z3、Z4)。在一組內(nèi)的各蓄電池元件之間實(shí)施被動(dòng)的電荷平衡，而在多個(gè)組(M1、M2)的至少一部分之間實(shí)施主動(dòng)的電荷平衡。
【專利說明】用于蓄電池元件的電荷平衡的方法、蓄電池系統(tǒng)以及具有這樣蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于蓄電池元件的電荷平衡的方法、蓄電池系統(tǒng)以及具有這樣的蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，它們特別是可用以設(shè)置蓄電池系統(tǒng)，其中維持技術(shù)性能一其通過在蓄電池系統(tǒng)的蓄電池單池之間的主動(dòng)的電荷平衡實(shí)現(xiàn)一與相應(yīng)的成本一其通過應(yīng)用被動(dòng)的電荷平衡的方法而被降低——的預(yù)定的比例。
【背景技術(shù)】
[0002]有證據(jù)表明，在將來不僅在靜止的應(yīng)用(例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備)中而且在車輛(如混合動(dòng)力和電動(dòng)車輛)中越來越多地采用新的蓄電池系統(tǒng)，對(duì)新的蓄電池系統(tǒng)在可靠性方面提出了高要求。對(duì)于該高要求的背景為，蓄電池的失靈能夠?qū)е抡麄€(gè)系統(tǒng)的失靈(例如在電動(dòng)車輛中牽引用蓄電池的失靈)或者甚至能夠?qū)е掳踩嚓P(guān)問題(在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中例如采用蓄電池，以便在強(qiáng)風(fēng)下通過轉(zhuǎn)子葉片調(diào)節(jié)保護(hù)設(shè)備以防止不允許的運(yùn)行狀態(tài))。
[0003]圖1示出了按照現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池系統(tǒng)的原理電路圖。在蓄電池系統(tǒng)的正極10與負(fù)極12之間串聯(lián)連接有充電和分離裝置14、多個(gè)蓄電池單元Zp…ZnW及可選擇的另一分離裝置16。充電和分離裝置14包括斷路開關(guān)18、充電開關(guān)20以及充電電阻22?？蛇x擇的分離裝置16包括斷路開關(guān)24。為了以該蓄電池系統(tǒng)滿足對(duì)功率和能源數(shù)據(jù)的要求，將多個(gè)蓄電池單元Zp彳2?串聯(lián)連接；也已知的是，將各蓄電池單元或蓄電池單元的串聯(lián)連接的組并聯(lián)連接。
[0004]在應(yīng)用多個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池單元時(shí)的問題在于，各個(gè)蓄電池單元并不是同樣完好的，這能夠?qū)е虏煌男铍姵貑卧妷?，特別是在蓄電池壽命的數(shù)量級(jí)的更長(zhǎng)的時(shí)間段上。因?yàn)樘貏e是在鋰離子蓄電池中單個(gè)蓄電池單元的過充或深度放電將導(dǎo)致蓄電池的不可逆的損壞，所以必須以定期的時(shí)間間隔進(jìn)行電荷平衡(所謂的蓄電池單元平衡)。出于該目的，通過外部接線措施如此給各個(gè)蓄電池單元充電或放電，以使得它們又具有相同的蓄電池單元電壓。
[0005]由現(xiàn)有技術(shù)已知這樣的方法，在該方法中分別成對(duì)地被動(dòng)或主動(dòng)地實(shí)現(xiàn)蓄電池的蓄電池單元的電荷平衡。例如能夠借助于包括運(yùn)算放大器的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)這樣的主動(dòng)的蓄電池單元平衡。對(duì)于主動(dòng)的蓄電池單元平衡能夠例如在待平衡的蓄電池單元之間的中間抽頭上設(shè)置電感。
[0006]在此被動(dòng)的方法的原理在于，將充電較高的蓄電池單元放電到充電較低的蓄電池單元的水平，也就是將能量轉(zhuǎn)換為熱量。這具有的缺點(diǎn)在于，在蓄電池單元中包含的能量沒有被利用并且再者在蓄電池單元平衡中產(chǎn)生了熱量，這些熱量必須通過冷卻措施導(dǎo)出。
[0007]主動(dòng)的蓄電池單元平衡一其中將電荷從蓄電池單元轉(zhuǎn)移到蓄電池單元一避免了這些缺點(diǎn)，然而卻是成本較高。
[0008]由文獻(xiàn)DE102008043593A1已知一種用于平衡電氣蓄能單元的組的電壓的方法，其中借助于線圈將電荷在電氣蓄能單元的組之間轉(zhuǎn)移。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，在技術(shù)性能與成本之間找到折中，其方法是實(shí)施混合的蓄電池單元平衡，也就是說，其方法是相互組合被動(dòng)和主動(dòng)的電荷平衡。按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，其方法是在至少四個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件之間的電荷平衡中將這些蓄電池元件分為至少兩組A、M2，其中每組包括至少兩個(gè)蓄電池元件。對(duì)于所述多個(gè)組中的每個(gè)，在此設(shè)定，為在該組中的蓄電池元件的至少一部分實(shí)現(xiàn)被動(dòng)的電荷平衡。與之相對(duì)地，在各組之間主動(dòng)平衡電荷。通過預(yù)定分別組合為一組的蓄電池元件的數(shù)量(以及預(yù)定組的數(shù)量)能夠因此實(shí)現(xiàn)在性能與成本之間期望的衡量。
[0010]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中設(shè)定，分別在兩組之間、優(yōu)選在兩個(gè)相鄰的組之間實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的電荷平衡。
[0011]另一優(yōu)選的實(shí)施形式設(shè)定，對(duì)于各組中的至少一部分通過用于蓄電池單元電壓獲取的單元、優(yōu)選用于蓄電池單元電壓獲取的ASIC(專用集成電路)實(shí)施在一個(gè)組內(nèi)的被動(dòng)的電荷平衡。在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中設(shè)定，也由中央控制單元控制、也就是不自治地實(shí)施主動(dòng)的電荷平衡。
[0012]另一優(yōu)選的實(shí)施形式設(shè)定，自治地實(shí)現(xiàn)所述主動(dòng)和/或被動(dòng)的電荷平衡。證實(shí)為尤其有利的是，在通過用于蓄電池單元電壓獲取的單元實(shí)現(xiàn)各蓄電池元件之間的被動(dòng)的電荷平衡時(shí)，自治地實(shí)現(xiàn)在各組之間的主動(dòng)的電荷平衡。
[0013]本發(fā)明的另一方面涉及一種蓄電池系統(tǒng)，其具有至少四個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件，至少一個(gè)用于在蓄電池元件的組之間的主動(dòng)的電荷平衡的模塊，以及至少兩個(gè)用于在蓄電池元件之間的被動(dòng)的電荷平衡的模塊。按照本發(fā)明如此設(shè)置該蓄電池系統(tǒng)，以使得用于電荷平衡的方法是可實(shí)施的，其中所述四個(gè)蓄電池元件中的至少一部分被分組為至少兩組，每組分別具有至少兩個(gè)蓄電池元件，在一組的各蓄電池元件之間實(shí)施被動(dòng)的電荷平衡，而在多個(gè)組的至少一部分之間實(shí)施主動(dòng)的電荷平衡。
[0014]在此，一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式為被動(dòng)的電荷平衡設(shè)定，為分別兩個(gè)相鄰的蓄電池元件Z1、Zi+1(i = 1、2、…、η-1)設(shè)有一個(gè)用于兩個(gè)相鄰的蓄電池兀件Z1、Zi+1的電荷的被動(dòng)的平衡的電荷平衡模塊。在此如此相互連接兩個(gè)相鄰的蓄電池元件Zp Zi+1，以使得相鄰的蓄電池元件Zi中的第一個(gè)蓄電池元件Zi的正極與相鄰的蓄電池元件中的第二個(gè)蓄電池元件Zi+1的負(fù)極導(dǎo)電連接。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式的特征在于，為相鄰的蓄電池元件Z1、Zi+1(i =
1、2、…、η-1)中的所有對(duì)設(shè)有一個(gè)電荷平衡模塊。換言之:按照該優(yōu)選實(shí)施形式通過兩個(gè)電荷平衡模塊平衡每個(gè)蓄電池元件Zi (i = 1、2、…、η-1)的電荷。僅僅對(duì)于第一蓄電池元件Z1和最后的蓄電池兀件Zn設(shè)有僅僅一個(gè)電荷平衡模塊。
[0015]按照優(yōu)選的實(shí)施形式，電荷平衡模塊包括分壓器Rel、Re2、至少一個(gè)比較裝置和至少一個(gè)放電裝置。該分壓器在此構(gòu)造為，基于所述相鄰的蓄電池元件中的第一個(gè)蓄電池元件冗1的負(fù)極的電位與所述相鄰的蓄電池元件中的第二個(gè)蓄電池元件Zi+1的正極的電位產(chǎn)生第一電位，其相應(yīng)于在所述相鄰的蓄電池元件中的第一個(gè)蓄電池元件Zi的正極與所述相鄰的蓄電池元件中的第二個(gè)蓄電池元件Zi+1的負(fù)極處的電位的額定值。該至少一個(gè)比較裝置比較所述第一電位與第二電位，所述第二電位位于所述相鄰的蓄電池元件中的第一個(gè)蓄電池元件Zi的正極與所述相鄰的蓄電池元件中的第二個(gè)蓄電池元件zi+1的負(fù)極上。該至少一個(gè)放電裝置構(gòu)造為，如果所述第二電位沿正方向偏離所述第一電位，那么將所述相鄰的蓄電池元件中的所述第一個(gè)蓄電池元件Zi放電；如果所述第二電位沿正負(fù)向偏離所述第一電位，那么將所述相鄰的蓄電池元件中的所述第二個(gè)蓄電池元件zi+1放電。
[0016]該按照本發(fā)明的電路裝置的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠自治地被動(dòng)地平衡任意數(shù)量的串聯(lián)連接的蓄電池元件Zi的電荷。
[0017]放電裝置和比較裝置優(yōu)選由相對(duì)I禹合(gegengekoppelten)的功率放大器形成。由此特別有利地通過唯一的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)放電和比較的功能。
[0018]分壓器優(yōu)選包括第一電阻和第二電阻，其中第一電阻的電阻值和第二電阻的電阻值相互具有的比例與第一蓄電池元件的額定電壓與第二蓄電池元件的額定電壓的比例相同。
[0019]優(yōu)選地，第一電阻的第一連接端與第一蓄電池兀件的負(fù)極導(dǎo)電連接，第一電阻的第二連接端與第二電阻的第一連接端導(dǎo)電連接，而第二電阻的第二連接端與第二蓄電池元件的正極導(dǎo)電連接。
[0020]優(yōu)選地，第一電阻的第二連接端和第二電阻的第一連接端與功率放大器的非反向的輸入端導(dǎo)電連接，第二電阻的第二連接端和第二蓄電池元件的正極與功率放大器的正的供電電壓輸入端導(dǎo)電連接，第一電阻的第一連接端和第一蓄電池元件的負(fù)極與功率放大器的負(fù)的供電電壓輸入端導(dǎo)電連接，而第一蓄電池元件的正極和第二蓄電池元件的負(fù)極與功率放大器的反向的輸入端和輸出端導(dǎo)電連接。
[0021]第一蓄電池元件的額定電壓和第二蓄電池元件的額定電壓能夠是相同的。由此能夠提供具有多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的構(gòu)件的特別簡(jiǎn)單的蓄電池系統(tǒng)。
[0022]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，本發(fā)明提供了一種具有多個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件的蓄電池系統(tǒng)，其中每對(duì)相互導(dǎo)電連接的蓄電池元件如上所述被平衡。由此實(shí)現(xiàn)了，以構(gòu)件的特別簡(jiǎn)單和規(guī)則的設(shè)置來相互平衡全部的蓄電池元件。
[0023]在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中為主動(dòng)的電荷平衡設(shè)定，用于自治的電荷平衡的單元包括至少一個(gè)電感、至少兩個(gè)晶體管以及至少一個(gè)邏輯開關(guān)單元。該電感的第一連接端與相鄰的組MpM2的內(nèi)電極連接。該電感的另一連接端與第一晶體管的集電極和第二晶體管的集電極連接。晶體管的發(fā)射極與相鄰的組MpM2的外電極連接。在此，相鄰的組MpM2的相互連接的電極稱為內(nèi)電極，相鄰的組MpM2的兩個(gè)其他的電極相應(yīng)地稱為外電極。第一晶體管的基極與邏輯開關(guān)單元的第一輸出端連接，而第二晶體管的基極與邏輯開關(guān)單元的第二輸出端連接。邏輯開關(guān)單元的第一輸入端優(yōu)選地與信號(hào)發(fā)射器連接，其中信號(hào)發(fā)射器提供用于晶體管的開關(guān)的邏輯信號(hào)。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中設(shè)定，所述晶體管是P通道晶體管和η通道晶體管。優(yōu)選地，P通道晶體管的發(fā)射極與相鄰的組Mp M2的正的外電極連接，而η通道晶體管的發(fā)射極與相鄰的組M1、M2的負(fù)的外電極連接。
[0025]一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式設(shè)定，信號(hào)發(fā)射器包括至少一個(gè)比較器，其比較相鄰的組吣、M2的充電狀態(tài)。證實(shí)為有利的是，比較器被構(gòu)成為窗式比較器。通過窗式比較器的適合的設(shè)置能夠有利地實(shí)現(xiàn)，僅當(dāng)在應(yīng)當(dāng)平衡其電荷的組之間的電壓差達(dá)到或超過確定的可預(yù)定的值時(shí)，實(shí)現(xiàn)電荷平衡。
[0026]在另一有利的實(shí)施形式中設(shè)定，蓄電池元件中的至少一部分包括至少一個(gè)電化學(xué)蓄電池單元。
[0027]有利地，該蓄電池系統(tǒng)是鋰離子蓄電池，或者該蓄電池系統(tǒng)包括構(gòu)造為鋰離子蓄電池單元的電化學(xué)蓄電池單元。
[0028]本發(fā)明的另一方面涉及一種機(jī)動(dòng)車，其具有用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及與所述電驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接的或可連接的蓄電池系統(tǒng)，其中該蓄電池系統(tǒng)包括至少四個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件，至少一個(gè)用于在蓄電池元件之間的主動(dòng)的電荷平衡的模塊以及至少兩個(gè)用于在蓄電池元件之間的被動(dòng)的電荷平衡的模塊，并且其中該蓄電池系統(tǒng)如此構(gòu)成，以使得用于電荷平衡的方法是可實(shí)施的，其中四個(gè)蓄電池元件中的至少一部分被分組為至少兩組，每組分別具有至少兩個(gè)蓄電池元件，在一組的各蓄電池元件之間實(shí)施被動(dòng)的電荷平衡，而在多個(gè)組的至少一部分之間實(shí)施主動(dòng)的電荷平衡。
[0029]本發(fā)明的有利的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中提出并且在說明中描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]根據(jù)附圖和隨后的說明進(jìn)一步闡明本發(fā)明的各實(shí)施例。其中:
[0031]圖1示出了按照現(xiàn)有技術(shù)的具有多個(gè)蓄電池單元的蓄電池系統(tǒng)的原理電路圖；
[0032]圖2示出了包括兩個(gè)用于被動(dòng)的電荷平衡的單元和用于主動(dòng)的電荷平衡的單元的本發(fā)明的示例性的實(shí)施形式；
[0033]圖3示出了用于各個(gè)蓄電池單元的被動(dòng)的電荷平衡和模塊式的主動(dòng)的電荷平衡的原理圖；以及
[0034]圖4示出了用于由蓄電池單元電壓獲取單元控制的電荷平衡的示例性的實(shí)施形式。
【具體實(shí)施方式】
[0035]圖2示出了具有四個(gè)蓄電池單元Zp Z2、Z3、Z4的示例性的蓄電池系統(tǒng)200，其中蓄電池系統(tǒng)200適用于電荷平衡(蓄電池單元平衡)，其有效地與被動(dòng)的蓄電池單元平衡組八口 ο
[0036]四個(gè)蓄電池單元W、Z3、Z4被分為兩組(在下文中稱為模塊)，其中第一模塊包括蓄電池單元Z1和Z2，而第二模塊包括蓄電池單元Z3和Z4。對(duì)于兩個(gè)蓄電池單元ZpZ2或z3、Z4分別設(shè)有一個(gè)用于被動(dòng)的蓄電池單元平衡的單元。
[0037]在下文中更詳細(xì)的描述了用于蓄電池單元Z1和Z2的被動(dòng)的電荷平衡的單元。蓄電池單元Z1的正極與蓄電池單元Z2的負(fù)極連接。兩個(gè)串聯(lián)連接的電阻Rca和Rci2與蓄電池單元Z1和Z2并聯(lián)。電阻Rca的第一連接端與蓄電池單元Z1的負(fù)極連接；電阻Rca的第二連接端與電阻Re2的第一連接端連接；并且電阻Re2的第二連接端與蓄電池單元Z2的正極連接。電阻Rc^P Re2的電阻值的比例與蓄電池單元21和&的額定電壓的比例相同。特別是，如果應(yīng)該將蓄電池單元Z1和Z2充電到相同的電壓，那么電阻Rca和Rci2具有相同的電阻值。因此電阻Rcl和Re2形成一個(gè)分壓器，應(yīng)當(dāng)位于蓄電池單元Z1和Z2之間的節(jié)點(diǎn)204上的電位位于分壓器的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)202上。
[0038]用于被動(dòng)的電荷平衡的單元還包括功率放大器206。功率放大器206的非反向的輸入端與分壓器的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)202連接。功率放大器206的反向的輸入端與在蓄電池單元Z1和Z2之間的節(jié)點(diǎn)204連接。功率放大器206的正的供電電壓輸入端與蓄電池單元Z2的正極連接。功率放大器206的負(fù)的供電電壓輸入端與蓄電池單元Z1的負(fù)極連接。功率放大器206是相對(duì)耦合的，也就是說其輸出端與反向的輸入端連接。
[0039]如果現(xiàn)在例如將蓄電池單元Z1比蓄電池單元Z2更深地放電，那么在功率放大器206的反向的輸入端上的電位低于在功率放大器206的非反向的輸入端上的電位。功率放大器206因此嘗試，將其輸出端拉向其正的供電電壓。這引起從蓄電池單元Z2的正極經(jīng)由功率放大器206的正的供電電壓輸入端到功率放大器206的輸出端的電流。由此將蓄電池單元Z2放電，這相應(yīng)于期望的性能。相應(yīng)地，在蓄電池單元Z2比蓄電池單元Z1更深地放電的這種情況下，將蓄電池單元Z1通過功率放大器206的負(fù)的供電電壓輸入端放電。
[0040]如此長(zhǎng)時(shí)間地繼續(xù)放電過程，直至蓄電池單元Z1上的電壓和蓄電池單元Z2上的電壓之間的比例達(dá)到其額定值。特別是在電阻Rca和具有相同電阻值的情況下如此長(zhǎng)地繼續(xù)放電過程，直至蓄電池單元Z1上的電壓等于蓄電池單元Z2上的電壓。隨后僅僅還有功率放大器206的靜止供電電流以及通過電阻Rca和的橫向電流從蓄電池單元流出。能夠通過適合地確定電路構(gòu)件的大小和電路構(gòu)件的選擇將兩個(gè)電流保持得很小。
[0041]以相同的方式將用于被動(dòng)的電荷平衡的第二單元與蓄電池單元Z3和Z4連接。
[0042]在圖2中示出的原理能夠直接用于具有多于四個(gè)蓄電池單元的蓄電池系統(tǒng)，其方法是以所述方式平衡每?jī)蓚€(gè)相鄰的蓄電池單元。
[0043]示例的蓄電池系統(tǒng)200包括另一用于主動(dòng)的電荷平衡的單元。按照該示例性的用于主動(dòng)的電荷平衡的單元，在兩個(gè)模塊的中間抽頭208上連接電感210，其通過P通道晶體管212或η通道晶體管214根據(jù)期望的電流方向由一個(gè)電流流過。如果關(guān)斷晶體管212、214，那么電流首先繼續(xù)流過電感210并且通過相應(yīng)的另一晶體管214、212的體二極管給期望的模塊Zp Z2或Z3、Z4充電。通過一個(gè)邏輯信號(hào)實(shí)現(xiàn)選擇利用哪個(gè)晶體管212、214來接通電流，該邏輯信號(hào)由邏輯電路216提供。示例性的邏輯電路216包括至少一個(gè)比較器、優(yōu)選地以及驅(qū)動(dòng)邏輯裝置。
[0044]在圖3中示出了另一示例性的蓄電池系統(tǒng)300。該示例性的蓄電池系統(tǒng)300包括多個(gè)蓄電池單元，其中各個(gè)蓄電池單元分為四個(gè)模塊乂121314，每個(gè)模塊分別具有11個(gè)蓄電池單元。對(duì)于各模塊Mp M2、M3> M4中的每個(gè)分別設(shè)有一個(gè)自身的單元PB” PB2, PB3或PB4用于被動(dòng)的電荷平衡包含在每個(gè)模塊M1、M2、M3、M4中的蓄電池單元。
[0045]通過用于主動(dòng)的電荷平衡的自身的單元ABp AB2, AB3或AB4平衡各個(gè)模塊中的每?jī)蓚€(gè)Mp M2 ;Μ2、M3或Μ3、Μ4。在此優(yōu)選所有相鄰的模塊Mp Mi+1與一個(gè)用于主動(dòng)的電荷平衡的單元ABi連接。因此優(yōu)選地實(shí)行了用于在模塊Mi中的各個(gè)蓄電池單元的被動(dòng)的電荷平衡以及在分別相鄰的模塊M1、Mi+1之間的主動(dòng)的電荷平衡。
[0046]前述的用于電荷平衡的方法涉及用于被動(dòng)和主動(dòng)的電荷平衡的自治的方法。
[0047]在圖4中示出了電路裝置400，其中由蓄電池單元電壓獲取單元402、所謂的CSC(蓄電池單元監(jiān)控電路)控制在模塊M1、Mi+1內(nèi)的被動(dòng)的電荷平衡，其中蓄電池單元電壓獲取單元402與中央控制裝置404通信。僅僅示意地示出用于主動(dòng)的電荷平衡的單元ABi,其中示意地通過開關(guān)406、408描述了在圖2中示出的晶體管(并且省去用于主動(dòng)的蓄電池元件平衡的控制邏輯裝置)。
[0048]在另一示例性的實(shí)施形式中設(shè)定，還由中央控制裝置404控制用于主動(dòng)的蓄電池單元平衡的開關(guān)406、408。
[0049]本發(fā)明在其實(shí)施形式中不限于前面提出的優(yōu)選實(shí)施例。而是多個(gè)變型也是可考慮的，按照本發(fā)明的方法、按照本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)以及按照本發(fā)明的車輛也應(yīng)用在原則上不同的實(shí)施方案中。
【權(quán)利要求】
1.用于在至少四個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(ZpZ2, Z3、Z4)之間的電荷平衡的方法，其特征在于，所述至少四個(gè)蓄電池元件(Z1、Z2、Z3、Z4)中的至少一部分被分組為至少兩組(MpM2),每組分別具有至少兩個(gè)蓄電池元件(ZpZ2)、(Z3、Z4)，其中在一組的各蓄電池元件之間實(shí)施被動(dòng)的電荷平衡，而在多個(gè)組(MpM2)的至少一部分之間實(shí)施主動(dòng)的電荷平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在兩組(MpM2)之間實(shí)施主動(dòng)的電荷平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在分別兩個(gè)相鄰的組(MpM2)之間實(shí)施主動(dòng)的電荷平衡。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，使用用于蓄電池單元電壓獲取的單元(402)來實(shí)施所述被動(dòng)的電荷平衡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，由所述用于蓄電池單元電壓獲取的單元(402)控制所述被動(dòng)的電荷平衡，和/或由中央控制單元控制所述主動(dòng)的電荷平衡。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，自治地實(shí)現(xiàn)所述主動(dòng)和/或被動(dòng)的電荷平衡。
7.蓄電池系統(tǒng)(200)，其包括至少四個(gè)串聯(lián)連接的蓄電池元件(ZpZ2, Z3> Z4),其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)(200)還包括至少一個(gè)用于在蓄電池元件的組(MpM2)之間的主動(dòng)的電荷平衡的模塊、以及至少兩個(gè)用于在蓄電池元件之間的被動(dòng)的電荷平衡的模塊，并且其中所述蓄電池系統(tǒng)(200)被如此構(gòu)造，以能夠?qū)嵤┌凑諜?quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于電荷平衡的方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所 述的蓄電池系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)用于主動(dòng)的電荷平衡的模塊至少包括以下: ?電感(210)； ?兩個(gè)晶體管(212、214);以及 ?邏輯開關(guān)單元(216)； 其中所述電感(210)的第一連接端與所述相鄰的組(MpMw)的內(nèi)電極連接，而所述電感(210)的第二連接端與所述第一晶體管(212)的集電極和所述第二晶體管(214)的集電極連接， 所述第一晶體管(212)和第二晶體管(214)的基極與所述邏輯開關(guān)單元(216)的輸出端連接，而所述第一晶體管(212)和第二晶體管(214)的發(fā)射極與所述相鄰的組(MpMw)的兩個(gè)外電極連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的蓄電池系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)用于被動(dòng)的電荷平衡的模塊至少包括以下: 分壓器(Rc^RJ,其被構(gòu)造為，基于相鄰的蓄電池元件中的第一個(gè)蓄電池元件(Zi)的負(fù)極的電位與所述相鄰的蓄電池元件中的第二個(gè)蓄電池元件(Zi+1)的正極的電位來產(chǎn)生第一電位，其相應(yīng)于在所述相鄰的蓄電池元件中的第一個(gè)蓄電池元件(Zi)的正極與所述相鄰的蓄電池元件中的第二個(gè)蓄電池元件(ZiJ的負(fù)極處的電位的額定值； 至少一個(gè)比較裝置，用于比較所述第一電位與第二電位，所述第二電位位于所述相鄰的蓄電池元件中的第一個(gè)蓄電池元件(Zi)的正極與所述相鄰的蓄電池元件中的第二個(gè)蓄電池元件(Zi+1)的負(fù)極上；以及 至少一個(gè)放電裝置，用于兩個(gè)相鄰的蓄電池元件(Z1、Zi+1)中的至少一個(gè)的部分放電，其中所述至少一個(gè)放電裝置被構(gòu)造為，如果所述第二電位沿正方向偏離所述第一電位，那么將所述相鄰的蓄電池元件中的所述第一個(gè)蓄電池元件(Zi)放電；如果所述第二電位沿正負(fù)向偏離所述第一電位，那么將所述相鄰的蓄電池元件中的所述第二個(gè)蓄電池元件(Zi+1)放電。
10.機(jī)動(dòng)車，其具有用于驅(qū)動(dòng)所述機(jī)動(dòng)車的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及與所述電驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接的或可連接的按照權(quán) 利要求7至9之一所述的蓄電池系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104081621SQ201380007066
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月31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