[發明專利]蓄電池管理系統、具有蓄電池管理系統的蓄電池和機動車以及用于監控蓄電池的方法

有效

• 申請號: 201280034540.0
• 申請日: 2012-07-06
• 公開（公告）號: CN103781653A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: S·布茨曼
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;H01M10/48
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及蓄電池管理系統、具有該蓄電池管理系統的蓄電池、具有該蓄電池管理系統的機動車以及用于監控蓄電池的方法。特別地，本發明涉及用于確定和分析蓄電池單元或者蓄電池模塊的至少一個測量量的蓄電池管理系統以及相關的方法。

背景技術

在將來，無論在例如風力發電設備的靜態的應用、在例如混合和電動車輛的車輛中，還是在例如筆記本電腦和移動電話機的消費領域中，都將更多地應用新的蓄電池系統，會提出關于它的可靠性、安全性、效率以及使用壽命的非常高的要求。

具有鋰-離子技術的蓄電池對于這些任務是特別合適的。其由于高的能量密度和小的自放電而脫穎而出。根據定義鋰-離子蓄電池由兩個或者多個彼此連接的鋰-離子單元組成。鋰-離子單元能夠通過并聯或者串聯連接成模塊，然后連接成蓄電池。通常模塊由六個或者更多單元組成。

由DE102009046567A1已知一種蓄電池，其由多個蓄電池模塊構成，其中，通過中央的蓄電池管理系統監控多個蓄電池模塊。

如圖1所示，常規的蓄電池系統10能夠具有蓄電池管理系統11，該蓄電池管理系統具有中央的控制裝置15，該控制裝置15與多個單元監控單元16(英語：“Cell?Supervision?Circuit”；CSC)進行通信，該單元監控單元分別分配給多個蓄電池單元14或者蓄電池模塊。下面能夠根據上下文把在蓄電池模塊中安置的具有或者不具有所屬的蓄電池管理系統11的蓄電池單元14的整體稱作蓄電池。蓄電池單元14在蓄電池模塊中編組，其中，蓄電池單元在蓄電池模塊中的精確的劃分在圖1中未示出。蓄電池管理系統11能夠與蓄電池單元14或者蓄電池模塊一起放置在公共的殼體(未示出)內。蓄電池模塊能夠分別具有各自的殼體。通過在蓄電池模塊中安置蓄電池單元14，能夠實現更好的可擴展性。為了監控蓄電池單元14的正確的功能，通過多個CSC16監控蓄電池單元。在此，通常給CSC16分別分配兩個蓄電池模塊。CSC16包含測量電子裝置，該測量電子裝置監控電壓和其他的參數。借助CSC16獲得的信息通過通信總線18，例如CAN總線，發送到中央的控制裝置15，該控制裝置分析所有蓄電池單元14的數據并且在參數偏離規定的情況下進行糾正或者在緊急情況下斷開保護繼電器17、19并且切斷蓄電池系統10。

控制裝置15具有帶有微控制器23的低壓側或者低壓側的部分22和帶有微控制器25的高壓側或者高壓側的部分24。低壓側22和高壓側24通過電流的分隔器29彼此連接。低壓側22與霍爾傳感器27相連接用于測量蓄電池電流，而高壓側24與分流器26相連接用于測量蓄電池電流?？刂蒲b置15借助總線28與車輛電子裝置通信。電連接端12、13用于為例如車輛供給能量和／或用于蓄電池的重新充電。

用于單元監控的另一種拓撲結構在圖2中示出。這里CSC16通過菊花鏈32傳輸它的信息。在這種情況下某個CSC16把它的數據包傳遞給下一個CSC16，該下一個CSC補充它的信息并且又向下一個CSC16傳送。在每個CSC16中安置單元電壓測量單元21(CVM)。由安置在菊花鏈拓撲結構中的CSC16組成的分組又與控制裝置15相連接。

關于超過或低于確定的邊界值的、對單元電壓以及電流和溫度的監控是蓄電池系統中的重要的安全因素。ISO標準，特別是ISO26262：要求機動車中的E／E系統的功能安全性達到一定的安全性水平ASIL(英語：“automotive?safety?integrity?level”)。

為了保證蓄電池系統10的功能的安全性，CSC16的數據既在控制裝置15的高壓側24也在控制裝置15的低壓側22在兩個冗余的微處理器23、25內進行分析并且相互比較。在這種情況下高壓側的微處理器25使用包(Pack)的總電壓，即所有的蓄電池模塊的總電壓，以及例如通過分流器26測量到的總電流。低壓側的微處理器23測量單個的蓄電池單元14的電壓以及電流，該電流例如通過霍爾傳感器27確定。

必須在相同的時間點測試電流和電壓，以便能夠得到可信的值。為了能夠比較高壓側24和低壓側22的值，也必須并行地確定這些數據。因此為了得到同步的數據庫，通過控制裝置15同時通過通信總線18向CSC16、霍爾傳感器27和分流器26發送請求，在理想的情況下隨后同時回復這些請求。