[發(fā)明專(zhuān)利]蓄電池系統(tǒng)和具有蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車(chē)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380033864.7
• 申請(qǐng)日: 2013-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104521089B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·芬克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H02H7/18
• 分類(lèi)號(hào): H02H7/18;H02J1/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種蓄電池系統(tǒng)，其包括蓄電池管理單元、蓄電池單池監(jiān)控單元、至少一個(gè)蓄電池單池和蓄電池單池的安全電子裝置。該安全電子裝置具有第一比較裝置和用于報(bào)警信號(hào)的報(bào)警信號(hào)輸出端。此外，本發(fā)明涉及一種具有蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車(chē)。

背景技術(shù)

情況表明，未來(lái)無(wú)論是在例如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的靜態(tài)應(yīng)用中，在例如混合動(dòng)力車(chē)輛和電動(dòng)車(chē)輛的車(chē)輛中，還是在筆記本電腦和移動(dòng)電話機(jī)上均使用鋰離子蓄電池系統(tǒng)，對(duì)蓄電池系統(tǒng)在可靠性、安全性、功率和使用壽命方面提出了非常高的要求。

在圖1中示出了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的蓄電池系統(tǒng)的基本的功能結(jié)構(gòu)。為利用這種蓄電池系統(tǒng)取得所要求的功率和能量數(shù)據(jù)，大多將多個(gè)單獨(dú)的蓄電池單池100串聯(lián)并部分附加地并聯(lián)成一個(gè)蓄電池。一組蓄電池單池100在此分別與英語(yǔ)也稱為“Cell Supervision Circuit(單池監(jiān)控電路)”或CSC的多個(gè)蓄電池單池監(jiān)控單元102中的一個(gè)連接。另一功能單元形成蓄電池管理系統(tǒng)104，多個(gè)蓄電池單池監(jiān)控單元102與其連接。蓄電池管理系統(tǒng)104在此負(fù)責(zé)蓄電池系統(tǒng)的高度安全性、性能和使用壽命。除了蓄電池狀態(tài)識(shí)別外，蓄電池管理系統(tǒng)還包括診斷和安全功能以及對(duì)于其他系統(tǒng)的、例如熱管理蓄電池的通信接口。

設(shè)置在多個(gè)蓄電池單池100與蓄電池系統(tǒng)的多個(gè)極之間的蓄電池分離單元106還承擔(dān)將蓄電池與用電器接通或斷開(kāi)的任務(wù)。蓄電池分離單元106由蓄電池管理系統(tǒng)104控制并確保蓄電池系統(tǒng)免受不允許高的電流和電壓以及提供安全功能，例如在對(duì)蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)工作時(shí)，將多個(gè)蓄電池單池100與多個(gè)蓄電池電極兩極地分離。在傳統(tǒng)的蓄電池管理系統(tǒng)中，為此目前通常計(jì)算總的提前量或安全距離，以便使蓄電池系統(tǒng)以最高優(yōu)先級(jí)遵守的安全性不由于提供過(guò)高功率的原因而受到危害。

傳統(tǒng)的蓄電池單池監(jiān)控單元102的功能在圖2中示出。蓄電池單池監(jiān)控單元102公知包括通過(guò)濾波電路202與多個(gè)蓄電池單池100中的一個(gè)相連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器200。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器200將蓄電池單池100的蓄電池單池瞬時(shí)電壓數(shù)字化并將其提供給分析電子裝置204。該分析電子裝置204據(jù)此能夠?yàn)榕c多個(gè)蓄電池單池100并聯(lián)連接的、英語(yǔ)也稱為“cell balancing(單池均衡)”的充電狀態(tài)平衡電路206提供控制信號(hào)。為確保蓄電池單池100的安全運(yùn)行，通常也并聯(lián)比較裝置208。因?yàn)楣獋鹘y(tǒng)的鋰離子蓄電池單池100具有典型的2.8伏至4.2伏的工作電壓，所以比較裝置208被這樣設(shè)置，使其在低于或高于下工作電壓或上工作電壓時(shí)在報(bào)警信號(hào)總線210上產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

蓄電池單池電壓一方面通過(guò)蓄電池單池監(jiān)控單元102并且另一方面通過(guò)比較裝置208進(jìn)行測(cè)量，因此目前已經(jīng)確保蓄電池單池10比較可靠的監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

依據(jù)本發(fā)明提供一種蓄電池系統(tǒng)，其包括蓄電池管理單元、蓄電池單池監(jiān)控單元、至少一個(gè)蓄電池單池和蓄電池單池的安全電子裝置。安全電子裝置具有第一比較裝置和用于報(bào)警信號(hào)的報(bào)警信號(hào)輸出端。第一比較裝置將蓄電池單池的蓄電池單池電壓與預(yù)先確定的電壓閾值進(jìn)行比較并取決于該比較地產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。電壓閾值在此小于正常運(yùn)行中的蓄電池單池電壓并且大于臨界的電壓值。

此外，提供一種具有蓄電池系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車(chē)，其中，蓄電池系統(tǒng)與該機(jī)動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接。

依據(jù)本發(fā)明的具有安全電子裝置蓄電池系統(tǒng)可以以有利的方式實(shí)現(xiàn)蓄電池單池的安全運(yùn)行。安全電子裝置在此不是像公知的伴隨電子裝置那樣監(jiān)控正常運(yùn)行中的蓄電池單池電壓，而是將蓄電池單池電壓與小于正常運(yùn)行中的蓄電池單池電壓的電壓閾值進(jìn)行比較。也就是說(shuō)，安全電子裝置基本介入故障情況并在蓄電池單池的蓄電池單池電壓偏離了正常范圍并接近臨界的電壓值、尤其負(fù)電壓時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

如果蓄電池系統(tǒng)中出現(xiàn)故障情況，如因?yàn)檫B接在蓄電池系統(tǒng)上的用電器短路或因?yàn)樾铍姵貑纬乇旧頁(yè)p壞，那么總體上斷開(kāi)出于安全原因集成在蓄電池單池中的蓄電池單池安全裝置。在此，典型地與多個(gè)蓄電池單池連接的多個(gè)蓄電池單池監(jiān)控單元上會(huì)出現(xiàn)高的負(fù)電壓。如果斷開(kāi)特定的蓄電池單池的蓄電池單池安全裝置，那么在該蓄電池單池安全裝置上以及因此在各自的蓄電池單池監(jiān)控單元上會(huì)存在帶負(fù)符號(hào)的其余蓄電池單池的總電壓。蓄電池單池監(jiān)控單元會(huì)被高的負(fù)電壓損壞，例如起火和燒毀。

通過(guò)斷開(kāi)蓄電池單池安全裝置，總體上降低相關(guān)的蓄電池單池的蓄電池單池電壓。在比較得出蓄電池單池電壓小于電壓閾值的情況下，第一比較裝置優(yōu)選產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。比較裝置這樣基本上探測(cè)到用電器側(cè)的短路。