[發(fā)明專利]蓄電池和用于通過脈寬調(diào)制信號調(diào)節(jié)蓄電池電壓的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380065779.9
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN104853950A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·布茨曼
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會(huì)社
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;H01M10/42;H02J1/00;H02J7/24;H01M10/0525
• 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)明涉及一種具有多個(gè)蓄電池單元的蓄電池，所述多個(gè)蓄電池單元設(shè)置為，通過驅(qū)控耦合電路來與蓄電池組接通或橋接，其中所述蓄電池具有用于通過驅(qū)控信號來驅(qū)控耦合電路的驅(qū)控裝置。此外本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)蓄電池的蓄電池電壓的方法。

背景技術(shù)

不言而喻，在將來不僅在靜止應(yīng)用而且在車輛中例如混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛中越來越多地采用蓄電池系統(tǒng)。為了能夠滿足對于相應(yīng)的應(yīng)用所提出的對電壓和可提供的功率的要求，將大量蓄電池單元串聯(lián)連接，由此形成提供蓄電池電壓的蓄電池組。為了實(shí)現(xiàn)高蓄電池電流經(jīng)常還附加地并聯(lián)連接蓄電池單元。

在申請者的之前申請中描述了如下蓄電池，該蓄電池具有帶有可變或可調(diào)節(jié)的蓄電池電壓的蓄電池組。這通過如下方式實(shí)現(xiàn)，其方法是激活確定數(shù)量的蓄電池單元或蓄電池模塊，從而其總電壓相應(yīng)于蓄電池電壓的期望的額定值，其中解除或橋接其他的不需要的蓄電池單元。按照現(xiàn)有技術(shù)，為此通過微控制器進(jìn)行對蓄電池單元的耦合電路的驅(qū)控，其中微控制器典型地越過電隔離與中央控制裝置通信。耦合電路能夠通過半導(dǎo)體開關(guān)特別是MOSFET晶體管以及各個(gè)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體開關(guān)能夠以半橋設(shè)置或全橋設(shè)置的方式設(shè)置。此外多個(gè)耦合電路中的每個(gè)能夠被設(shè)置用于接通單個(gè)蓄電池單元或具有多個(gè)蓄電池單元的蓄電池模塊。在此必須通過通信接口或通過信號傳輸連接(通信總線)由中央控制裝置告知相應(yīng)的耦合電路是否應(yīng)該接通或橋接蓄電池單元或蓄電池模塊或者哪個(gè)晶體管應(yīng)該接通而哪個(gè)不應(yīng)該接通。

然而對此不利地是需要的高通信成本，如果通過耦合單元連接的蓄電池模塊或蓄電池單元的數(shù)量減小以便實(shí)現(xiàn)蓄電池電壓的細(xì)微的電壓分級，高通信成本將以特別高的程度出現(xiàn)。高的通信成本特別是源于如下要求，即為了獲得足夠魯棒和有效的蓄電池系統(tǒng)，一般必須實(shí)時(shí)尋址和連接蓄電池單元或蓄電池模塊。

發(fā)明內(nèi)容

按照本發(fā)明提供一種具有多個(gè)蓄電池單元的蓄電池，其中所述蓄電池單元設(shè)置為，通過驅(qū)控耦合電路選擇性地與蓄電池組接通或橋接。所述蓄電池具有用于通過驅(qū)控信號來驅(qū)控耦合電路的驅(qū)控裝置，其中所述驅(qū)控裝置設(shè)置為，借助于脈寬調(diào)制信號進(jìn)行對耦合電路的驅(qū)控。在此，借助于配置給蓄電池單元的加權(quán)電路如此處理脈寬調(diào)制信號的預(yù)定參數(shù)(Vorgabe)以產(chǎn)生加權(quán)的脈寬調(diào)制信號，從而通過加權(quán)的脈寬調(diào)制信號的占空比確定相應(yīng)的蓄電池單元的平均接通時(shí)間。

此外提供了一種用于調(diào)節(jié)具有多個(gè)蓄電池單元的蓄電池的蓄電池電壓的方法，其中借助于脈寬調(diào)制信號通過分別使用對于脈寬調(diào)制信號的占空比各自匹配的加權(quán)來實(shí)現(xiàn)對耦合電路的驅(qū)控。在此通過加權(quán)的脈寬調(diào)制信號的占空比確定每個(gè)蓄電池單元的平均接通時(shí)間，并且所述蓄電池單元如此平均地接通到所述蓄電池組，以便將所述蓄電池電壓調(diào)節(jié)至期望的額定電壓。

作為本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)大幅減小通信成本，因?yàn)槟軌蚴褂妹}寬調(diào)制信號的一個(gè)同樣的預(yù)定參數(shù)來驅(qū)控全部的耦合單元。同時(shí)本發(fā)明允許蓄電池的高度可擴(kuò)展性，因?yàn)橥ㄟ^用于每個(gè)蓄電池單元的加權(quán)電路能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能自給自足的調(diào)節(jié)功能。通過由脈寬調(diào)制信號的占空比來確定每個(gè)蓄電池單元的平均接通時(shí)間，將首先實(shí)現(xiàn)蓄電池電壓簡單的中央的調(diào)節(jié)。此外能夠通過按照本發(fā)明的兩級式調(diào)節(jié)——其中首先在中央實(shí)現(xiàn)預(yù)定參數(shù)并且緊接著在局部實(shí)施加權(quán)——例如對衡的控制也根據(jù)加權(quán)電路的設(shè)置直接在蓄電池單元實(shí)施，而無需單個(gè)地通過中央控制裝置預(yù)定或控制每個(gè)蓄電池單元的平衡。在此實(shí)現(xiàn)了如下，即調(diào)節(jié)總蓄電池電壓，而無需將所有蓄電池單元電壓傳輸?shù)街醒肟刂蒲b置和/或無需在那兒關(guān)于如下決定進(jìn)行分析，該決定是對于蓄電池組應(yīng)該接通和橋接哪些蓄電池單元。

優(yōu)選地，對于蓄電池的每個(gè)蓄電池單元，具有加權(quán)電路。由此能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電池的特別高的可擴(kuò)展性同時(shí)實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)的蓄電池電壓的特別精細(xì)的分級。在其他實(shí)施形式中逐蓄電池模塊地設(shè)有加權(quán)電路。

按照本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施形式，多個(gè)加權(quán)電路分別設(shè)置為根據(jù)所述蓄電池和/或各個(gè)蓄電池單元的運(yùn)行參數(shù)匹配脈寬調(diào)制信號的預(yù)定參數(shù)。

因此能夠確保蓄電池電壓的可靠的并且按情況匹配的調(diào)節(jié)。

此外，所述蓄電池還包括中央調(diào)節(jié)單元，所述中央調(diào)節(jié)單元設(shè)置為，基于由所述蓄電池產(chǎn)生的蓄電池電壓與預(yù)定的額定電壓的比較產(chǎn)生所述脈寬調(diào)制信號的預(yù)定參數(shù)。

由此實(shí)現(xiàn)了蓄電池電壓的不依賴于蓄電池單元的充電狀態(tài)的有效調(diào)節(jié)。這特別是由此實(shí)現(xiàn)，即例如在蓄電池單元的更高的平均充電狀態(tài)的情況下通過中央調(diào)節(jié)單元能夠產(chǎn)生另一脈寬調(diào)制信號，其具有較低的占空比(“Duty-Cycle”)用于接通蓄電池單元。