[發明專利]蓄電池系統、機動車及用于調試蓄電池系統的方法

有效

• 申請號: 201380016561.4
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN104334393B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 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: B60L11/12
• 分類號: B60L11/12;B60L11/18;H02J7/00;H02J7/14;H02J7/34
• 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

本發明涉及一種具有直流中間電路、蓄電池控制單元和蓄電池的蓄電池系統，以及涉及一種具有蓄電池系統的機動車和一種用于調試蓄電池系統的方法。

背景技術

在將來，無論是在靜態的應用諸如在風力發電設備之中在車輛諸如混合動力和電動車輛之中還是在筆記本和移動電話之中都將應用鋰離子蓄電池系統，對于這些蓄電池系統來說也將在其可靠性、安全性、功率性能和使用壽命方面提出非常高的要求。此外，鋰離子蓄電池系統由于其高的能量密度和較小的自身放電而非常優異。

通常的電氣的驅動系統的原理圖得以使用，例如其在電動和混合動力車輛或者也在靜態的應用諸如風力發電設備的轉子葉片調節中，如圖1所示。蓄電池110連接至通過電容器111來形成的直流電壓中間電路。連接至該直流電壓中間電路的有脈沖逆變器112，其分別經由兩個可控的半導體閥和兩個二極管向三個輸出端提供相互相移的正弦電壓用于驅動電氣驅動電機113。形成直流電壓中間電路的電容器111的容量必須足夠大，以便以一個持續時間來穩定該直流電壓中間電路中的電壓，在該持續時間之中該些可控的半導體中的一個是導通的。在諸如電動車輛的實際的應用之中得出直至幾個mF的范圍的高的容量。

圖2以更為詳細的框圖示出了圖1的蓄電池110。多個蓄電池單池串聯連接以及可選地附加并聯連接，以便達到對于相應的應用的期望的高的輸出電壓和蓄電池容量。在蓄電池單池的正極和正的蓄電池端子114之間連接有充電和分離裝置116。可選地，附加地能夠在蓄電池單池的負極和負的蓄電池端子115之間連接分離裝置117。該分離和充電裝置116和分離裝置117分別包括接觸器118或者119，它們被設置用于將蓄電池單池從蓄電池端子分離，以便無電壓地開關蓄電池端子。由于所串聯連接的蓄電池單池的高的直流電壓的存在，否則將會給維護人員或者諸如此類的人員帶來巨大的危險電勢。在該充電和分離裝置116之中附加地設置一個具有與充電接觸器120串聯連接的充電電阻121的充電接觸器120。當該蓄電池連接至直流電壓中間電路之上時，該充電電阻121限制電容器111的充電電流。為此，首先斷開接觸器118并且僅閉合充電接觸器120。如果在正的蓄電池端子之上的電壓達到了蓄電池單池的電壓，那么該接觸器119能夠閉合并且在必要時斷開充電接觸器120。

在具有幾10kW的范圍內的功率的應用之中，充電接觸器120和充電電阻121示出為顯著的高花費，該高花費僅僅對于直流電壓中間電路的幾百毫秒持續的充電過程來說是必須的。所提及的部件不僅昂貴，而且非常大和沉重，這尤其是會對在移動的應用諸如電氣化的機動車的應用產生干擾。

根據之前申請并且之后公開的DE 10 2010 041 029.1還已知了一種蓄電池，其具有一個控制單元和多個串聯連接的蓄電池模塊。其中，該些蓄電池模塊中的每個蓄電池模塊包括一個耦合單元和至少一個在耦合單元的第一輸入端和第二輸入端之間連接的蓄電池單池。多個蓄電池模塊包括具有第一數量的蓄電池單池的第一蓄電池模塊和具有第二數量的蓄電池單池的第二蓄電池模塊，該第二數量的蓄電池單池大于第一數量的蓄電池單池。

在已知的蓄電池之中，耦合單元在第一步驟中如此地控制，以去耦合所有的蓄電池模塊的所有的蓄電池單池。在第二步驟之中在輸出側橋接蓄電池模塊，以產生為零的蓄電池輸出電壓。在第三步驟之中耦合第一蓄電池模塊的蓄電池單池并且消除其輸出側的橋接。在第四步驟之中耦合第二蓄電池模塊的蓄電池單池并且消除其輸出側的橋接。在第五步驟之中與第四步驟同時去耦合第一蓄電池模塊的蓄電池單池并且橋接第一蓄電池模塊。步驟三至五將對于多個蓄電池模塊加以重復直至在直流電壓中間電路之上達到額定運行電壓。

發明內容

依據本發明提供了一種蓄電池系統，其具有直流電壓中間電路、蓄電池控制單元和與所述直流電壓中間電路相連接的蓄電池。所述蓄電池系統包括至少一個蓄電池模塊組，其包括多個蓄電池模塊的串聯電路，其中，所述多個蓄電池模塊包括至少一個第一蓄電池模塊和第二蓄電池模塊。所述第二蓄電池模塊包括至少一個蓄電池單池并且與耦合單元相連接。所述耦合單元由所述蓄電池控制單元如此地加以控制，使得所述耦合單元橋接所述第二蓄電池模塊或者接通所述蓄電池模塊組并且如此地將施加在所述直流電壓中間電路之上的輸出電壓調節成多個電壓等級。依據本發明，所述蓄電池系統包括直流電壓轉換器，其串聯連接至所述第二蓄電池模塊并且與所述第一蓄電池模塊相連接。所述直流電壓轉換器被設置為以至少一個電壓中間等級來在兩個相繼的電壓等級之間為所述直流電壓中間電路充電。