[發明專利]用于蓄電池組的保護電路

有效

• 申請號: 201210560935.6
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103187714B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: H.高爾;M.舒爾
• 申請（專利權）人: 安德烈亞斯.斯蒂爾兩合公司
• 主分類號: H02H7/18
• 分類號: H02H7/18;H02J7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張濤,王忠忠

技術領域

本發明涉及用于由蓄電池組中的大量單電池單元組成的裝置的保護電路，其中預先給定數量的單電池單元串聯成電池單元排。

背景技術

由例如以化學方式基于鋰的電池單元組成的這種蓄電池組裝置在手持工作設備中被使用并且應該在高功率情況下確保經由蓄電池組供以能量的工作設備的長運行持續時間。

大的電池單元聯合體僅與其最弱的電池單元一樣好；如果一個單電池單元比另一單電池單元更快速地老化，則包含較弱的電池單元的電池單元排總體上受影響，尤其是均衡電流也可能在蓄電池組內流動并且限制蓄電池組的效率。如果存在有缺陷的電池單元，則即使在蓄電池組上不施加外部負載，均衡電流也可能在蓄電池組內流動。好的單電池單元由此具有較高的自放電。

發明內容

本發明所基于的任務是，這樣構造用于由蓄電池組中的大量單電池單元組成的裝置的保護電路，使得無需費事的測量就已經可以快速地和可靠地識別整個電池單元裝置中的單電池單元的失靈。

該任務根據權利要求1的特征來解決。

如果至少兩個電池單元排彼此并聯，則蓄電池組的負荷電流劃分成電池單元排的支路電流。如果電池單元排構造為相同的，則負荷電流也劃分成相同的。根據本發明現在在蓄電池組存在負荷情況下將在第一電池單元排中在一時刻流動的支路電流與在第二電池單元排中在相同的時刻流動的支路電流相比較；在支路電流彼此間的偏差不合理時生成信號。

在就不合理的偏差進行這種比較的情況下，測量信號自身不必例如通過使用算法來得到分析，而是例如對來自并聯的電池單元排的在相同的時刻所檢測的支路電流的簡單比較就足夠了。如果不同電池單元排的支路電流彼此偏差的程度明顯，也即不同，則在電池單元排之一中必然會存在故障，因為基于電池單元排的相同的構造上的結構只有相同的電流值才是合理的。在不合理的偏差情況下生成信號，所述信號再現蓄電池組與正常運行狀態的偏差并且例如可以被用于關斷蓄電池組。

如果支路電流的差超過預先給定的極限值，則以簡單的方式生成信號；有利地，由事先標準化的支路電流形成差。如果在相同的時刻流動的支路電流之間形成差信號，其中然后將所述差信號與預先給定的極限值進行比較，則可以識別出不合理的偏差。在電池單元排被相同地構造的情況下，將極限值預先給定為“零”；如果差信號與極限值顯著不同，則不再得出支路電流的合理性并且生成信號。

可能有利的是，考慮在時刻t的支路電流彼此之間的關系；也可以從該關系中直接推斷出支路電流的合理性。只要將在相同地構建的電池單元排中的在相同的時刻流動的支路電流彼此比較，允許的、合理的關系例如處于“1”。如果所計算出的關系顯著與預期的關系“1”不同，則不再得出合理性，并且生成信號。

也可以簡單地通過以下方式進行合理性比較，即就彼此間的符號變換來對支路電流的符號進行監控。從相同的支路電流的符號的符號變換推導不合理的偏差也可以是足夠的。這例如可以通過形成在第一電池單元排中在第一時刻的支路電流與相同的第一電池單元排在第二時刻的支路電流的關系來實現。

因為對于合理性比較不需要絕對值，所以通過利用在一個電池單元排中并聯的單電池單元的數量來標準化所檢測的支路電流而形成相對值，所述相對值可以簡單地被處理。

合理性比較的另一可能性通過以下方式是可能的，即將所有支路電流在一時刻的和與蓄電池組在相同時刻的總電流相比較。適宜地，由支路電流的絕對值形成和電流并且與總電流進行比較；如果和電流與總電流彼此不同，則不再得出支路電流的合理性并且生成相應的信號。

在本發明的特別改進方案中，從所有在一時刻所檢測的支路電流、尤其是標準化的支路電流中確定最大支路電流，并且被考慮用于進一步分析。為此分別確定在最大支路電流和其他支路電流中的每一個之間的差電流并且將所確定的差電流與極限值進行比較。如果超過極限值，則生成信號。

支路電流或與支路電流相應的測量值有利地被輸送給分析單元，在所述分析單元中對合理性進行檢驗并且所述分析單元在偏差不合理時發出輸出信號。

由分析單元生成的信號可以被用作操控開關的控制信號。適宜地，在蓄電池組的每個電池單元排中設置受控開關，使得一個支路可以與其他支路分離地被關斷，并且在電池單元排中的開關上下降的電壓可以同時地作為與流動的支路電流成比例的參量被檢測和分析。由此可以取消本來對于電流測量必要的分路電阻。

有利地，作為開關設置電子開關，尤其是MOSFET或類似的器件。