本發(fā)明涉及一種包括彼此連接的多個電池的電池系統(tǒng)。它涉及一種用于控制該系統(tǒng)的方法。

背景技術：

在電動和混合動力車輛領域中，但不限于此，存在已知的包括多個繼電器的電池，其中二次電源被布置成為繼電器提供控制電流，以及監(jiān)控器，用控制令來命令電池的多個繼電器。

在圖1中，示出了當前技術的電池，該電池包括三個繼電器ra、rp和rn以及預負荷電阻rprec、電壓測量儀器vhvb、接收斷開和閉合繼電器的命令的通信接口(cra、crp、crn)和繼電器的復位(era、erp、ern)。電池連接到消費電路的兩個極性，所述消耗電路包括充電器、反相器或dc/dc轉換器類型的一個或多個電功率部件；該部件或這些部件確定兩極之間的電壓vhvn。預負荷電阻rprec具有大的值，以便在電池和消耗電路之間建立有限的電流，使得可在暫時相期間平衡電池和極性之間的電壓。

電池包括第一繼電器rn和第二繼電器rp，用于分別將電池的第一電極(-)直接連接到極性中的第一極性，并且將第二電極(+)直接連接到極性中的第二極性。此外，其包括跨越預負荷電阻將第二電極(+)連接到第二極性的第三繼電器ra。

將電池連接到監(jiān)控器，該監(jiān)控器控制繼電器cra、crp、crn的斷開和閉合，并且接收關于繼電器的狀態(tài)的信息(era、erp、ern)，無論斷開還是閉合。繼電器的閉合順序包括初始化階段i和建立階段ii，如圖2所示。在初始化階段期間：

1)監(jiān)控器驗證電池的繼電器斷開，即，era＝0，erp＝0并且ern＝0。如果驗證此條件，那么：

2)監(jiān)控器發(fā)送命令cra＝1用于啟動第三繼電器ra的閉合。電池命令啟動第三繼電器ra的閉合。如果第三繼電器ra閉合，那么電池將狀態(tài)era＝1發(fā)送到監(jiān)視器。

3)如果監(jiān)控器接收到狀態(tài)era＝1，那么其發(fā)送用于閉合第一繼電器器rn的指令crn＝1：電池命令閉合第一繼電器rn。如果第一繼電器rn閉合，那么電池將狀態(tài)ern＝1發(fā)送到監(jiān)視器。

4)監(jiān)視器監(jiān)測vhvb和vhvn之間的差是否小于預定閾值，在這種情況下，它發(fā)出建立階段，在該階段中它發(fā)送用于閉合第二繼電器器rp的指令：crp＝1。電池命令閉合第二繼電器rp。如果第二繼電器rp閉合，那么電池將狀態(tài)erp＝1發(fā)送到監(jiān)視器。

5)如果監(jiān)控器接收到狀態(tài)erp＝1，那么監(jiān)控器發(fā)送用于斷開第三繼電器ra的指令：cra＝0。電池命令斷開第三繼電器ra。如果第三繼電器ra斷開，那么電池將狀態(tài)era＝0發(fā)送到監(jiān)視器。

那么序列完成。

此類電池被設計成在車輛中單獨使用。然而，當電池的容量不足以適當地為車輛供電時，或為了隨后將電池放置在充電站中時，需要一起安裝多個這種類型的電池。

已經發(fā)現，多個電池的此類系統(tǒng)不是最佳的，因為在多個繼電器需要同時供應控制電流的情況下，二次電源需要能夠提供大量的總電流。事實上，繼電器的切換需要相當高的浪涌電流，例如大約為1a，而在穩(wěn)定狀態(tài)下僅需要大約600ma的保持電流。

如果同時命令多個繼電器，那么由二次電源提供的電流是大的，因此需要校準它。

本發(fā)明的目的在于提供一種電池系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)包括多個電池和尺寸已盡可能最小化的二次電源。

技術實現要素：

考慮到這些目的，本發(fā)明的主題是一種電池系統(tǒng)，包括通過兩個極性彼此連接的多個電池，每個電池包括用于將電池的電極連接到兩個極性的至少兩個繼電器，所述系統(tǒng)包括向繼電器提供啟動能量的二次電源，其特征在于，所述系統(tǒng)包括監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置以交錯方式控制繼電器，使得繼電器的每次啟動在先前啟動的至少預定時間段之后。

監(jiān)控系統(tǒng)使得可確保用于繼電器切換的電流浪涌僅在每個時刻僅涉及單個繼電器。該時間段根據繼電器的特性預先確定，使得繼電器的電源電流在啟動命令和所述時間段期滿之后已經非常接近保持電流水平。

根據第一實施例，監(jiān)控器裝置包括輔助監(jiān)控器，其中每個電池和主監(jiān)控器連接到每個輔助監(jiān)控器，每個輔助監(jiān)控器能夠從主監(jiān)控器接收連接指令并且控制相應電池的繼電器的連續(xù)交錯啟動，主監(jiān)控器能夠提供連續(xù)交錯連接指令，使得在第一指令之后并且在由已經接收到第一指令的輔助監(jiān)控器控制的繼電器已經啟動之后給出第二指令。每個輔助監(jiān)控器保證相同電池的繼電器被連續(xù)啟動。此外，由于主監(jiān)控器一個接一個地控制輔助監(jiān)控器，在兩個連續(xù)命令之間具有足夠的間隔，所以同時保證只有一個繼電器處于啟動階段。該系統(tǒng)易于實施，因為其占用單獨管理電池的輔助監(jiān)控器。

以補充的方式，輔助監(jiān)控器發(fā)送指示繼電器閉合或未閉合的狀態(tài)信息。因此，監(jiān)控器可因此根據該狀態(tài)信息來同步連續(xù)指令的觸發(fā)。與通過需要被校準到最長可能的時間段的預定間隔觸發(fā)指令相比，用于命令電池組裝的總時間段被優(yōu)化。

根據第二實施例，監(jiān)控器裝置包括能夠單獨地命令每個繼電器的中央監(jiān)控器。因此，可優(yōu)化命令組裝電池總時間段。事實上，在同一電池的兩個繼電器之間的切換間隔是建立在電池和其所連接的網絡之間的電壓的平衡的時間的函數。在該間隔期間，其通常比建立繼電器的保持電流的時間長，可以命令啟動其它繼電器。

具體地，電池包括第一繼電器和第二繼電器，該第一繼電器和該第二繼電器用于分別將電池的第一電極直接連接到極性中的第一極性，并且將第二電極直接連接到極性中的第二極性，每個電池還包括跨越預負荷電阻將第二電極連接到第二極性的第三繼電器。

在該配置中并且根據第一實施例，輔助監(jiān)控器例如以第三繼電器、第一繼電器，然后第二繼電器的順序進行控制。因此，對于每個電池，實現到負載荷電阻的連接，并且然后將電池直接連接到極性。

在該配置中并且根據第二實施例，中央監(jiān)控器被編程為在初始化階段先后命令電池中的一個的第三繼電器和第一繼電器，然后，對于初始化階段已經被啟動的另一電池，驗證在第二電極和第二極性之間的電壓差是否小于預定閾值，在這種情況下，監(jiān)控器控制建立階段，在所述建立階段中致動所述另一電池的第二繼電器。因此，可在同一電池的第一繼電器和第二繼電器的啟動之間插入繼電器的啟動。

在初始化階段期間，例如將命令第三繼電器和第一繼電器的時間間隔開延遲時間。延遲時間適應于第三繼電器的特性，特別是適應于建立保持電流的時間段。

以補充的方式，建立階段包括停用第三繼電器的命令。當將極性直接連接到電池的電極時，不再需要使用預負荷電阻。因此，它可斷開。

本發(fā)明還涉及一種用于控制電池系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)包括通過兩個極性彼此連接的多個電池，每個電池包括用于將電池的電極連接到兩個極性的至少兩個繼電器，所述系統(tǒng)包括向繼電器提供啟動能量的二次電源，其特征在于，以交錯方式控制繼電器，使得繼電器的每次啟動在先前啟動至少預定時間段之后。

附圖說明

通過參考附圖閱讀以下描述，將更好地理解本發(fā)明，并且其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見，其中：

-圖1示意性地示出了根據現有技術的電池及其監(jiān)控器；

-圖2是圖1的電池的控制的時間圖；

-圖3示意性地示出了根據本發(fā)明的第一實施例的電池系統(tǒng)；

-圖4示意性地示出了根據本發(fā)明的第二實施例的電池系統(tǒng)；

-圖5是解釋圖4的系統(tǒng)的操作的時間圖。

具體實施方式

根據本發(fā)明的第一實施例的電池系統(tǒng)在圖3中示出。該系統(tǒng)包括通過兩個極性彼此連接的多個電池hvb1、hvb2、hvb3，每個電池符合在現有技術中并結合圖1和圖2描述的電池。因此，電池包括用于將電池的電極連接到兩個極性三個繼電器，該系統(tǒng)包括所有電池hvb1、hvb2、hvb3共用的二次(secondary，輔助)電源2，以便向繼電器提供啟動能量。每個電池由輔助監(jiān)控器shvb1、shvb2、shvb3控制，而主監(jiān)控器sp連接到每個輔助監(jiān)控器shvb1、shvb2、shvb3。主監(jiān)控器sp和輔助監(jiān)控器shvb1、shvb2、shvb3形成監(jiān)控的裝置1。每個輔助監(jiān)控器shvb1、shvb2、shvb3能夠從主監(jiān)控器sp接收連接指令cf1、cf2、cf3?；谠撨B接指令cf1、cf2、cf3的接收，輔助監(jiān)控器shvb1、shvb2、shvb3以與現有技術相同的方式執(zhí)行初始化階段和建立階段。因此，輔助監(jiān)控器shvb1、shvb2、shvb3控制相應電池hvb1、hvb2、hvb3的繼電器的連續(xù)交錯啟動。

主監(jiān)控器sp就其本身而言，提供連續(xù)交錯連接指令cf1、cf2、cf3，以便確保在接收到第一指令cf1的輔助監(jiān)控器shvb1控制的所有繼電器在將第二指令cf2遞送到下一個輔助監(jiān)控器shvb2之前啟動。為此，輔助監(jiān)控器shvb1、shvb2、shvb3向主監(jiān)控器sp發(fā)送指示初始化和建立的階段已經完成的狀態(tài)信息ef1、ef2、ef3，并且主監(jiān)控器sp在預定的時間段之后發(fā)送下一個連接指令cf1、cf2、cf3。因此，繼電器的每次啟動在先前啟動至少預定時間段之后。

根據第二實施例，在圖3中示出，電池系統(tǒng)與根據第一實施例的系統(tǒng)的不同之處在于監(jiān)控器裝置1'包括能夠單獨地命令每個繼電器的中央監(jiān)控器sc。如在現有技術中，電池hvb1、hvb2、hvb3包括第一繼電器rn和第二繼電器rp，用于分別將所述電池的第一電極(-)直接連接到所述極性中的第一極性，并且將第二電極(+)直接連接到所述極性中的第二極性，以及此外，跨越預負荷電阻rprec將所述第二電極(+)連接到所述第二極性的第三繼電器ra。

因此，中央監(jiān)控器sc能夠為電池hvb1中的第一個的每個中繼器rn、rp、ra發(fā)送啟動命令cra1、crp1、crn1，為電池hvb2的第二個的每個繼電器發(fā)送啟動命令cra2、crp2、crn2，為電池hvb3中的第三個的每個繼電器的啟動命令cra3、crp3、crn3，等等。中央監(jiān)控器sc能夠接收第一電池hvb1的每個繼電器的繼電器的狀態(tài)era1、erp1、ern1，第二電池hvb2的每個繼電器的繼電器的狀態(tài)era2、erp2、ern2，第三電池hvb3的每個繼電器的繼電器的狀態(tài)era3、erp3、ern3，等等。

對于每個電池hvbi，由在1和n之間的索引i參考，n是系統(tǒng)的電池hvb的總數，中央監(jiān)控器sc被編程為在初始化階段依次地命令第三ra，然后以至少一個延遲時間dt的時間交錯命令具有索引i的電池第一繼電器rn，如在圖5中的圖的前兩個曲線cra1和crn1所示。接下來，對于在1和n之間的索引k的電池，中央監(jiān)控器sc驗證初始化階段i是否已經被執(zhí)行以及第二電極(+)和第二極性之間的電壓差vhvb-vhvn是否小于預定閾值。在這種情況下，監(jiān)控器控制建立階段，在建立階段中索引k的電池的第二繼電器rp被致動，然后第三繼電器ra被停用，如例如通過圖5中的圖的第一和第三曲線cra1和crp1所示。如果在這種情況下沒有電池，那么監(jiān)控器命令索引i+1的電池的初始化階段在具有索引i的電池的第一繼電器rn的命令和具有索引i+1的電池的第三繼電器rn的命令之間具有至少延遲時間dt的時間交錯，如通過圖的第四曲線cra2所示。

對于繼電器rn、rp、ra中的一個的每個啟動或停用，中央監(jiān)測器sc監(jiān)測命令的繼電器的狀態(tài)，例如，命令cra1的狀態(tài)era1。如果狀態(tài)在一定時間段后不對應于命令，那么監(jiān)控器假設電池停止運行，并通過停用其所有繼電器將其從系統(tǒng)斷開。如果狀態(tài)對應于命令，并且延遲時間dt已經期滿，那么授權下一命令。