[發明專利]電池系統

有效

• 申請號: 201610908159.2
• 申請日: 2016-10-18
• 公開（公告）號: CN106602636B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: S·格茨;U·施里本;S·里爾;R·鮑爾;H·施奧夫勒
• 申請（專利權）人: 保時捷股份公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鄭建暉;潘飛

本發明涉及一種電池系統，該電池系統具有：一個電池，其具有至少一個第一電池元件、至少一個第二電池元件、以及位于第一電池元件與第二電池元件之間的中央分接頭；具有用于在第一電池元件與第二電池元件之間進行轉換的多個切換元件的電源轉換開關；以及與電池電連接的至少一對輸出端子，其中中央分接頭具有安排在其上的一個第一電容存儲器，第一電容存儲器具有由第一電池元件和/或二電池元件提供的、根據第一電池元件電壓和/或第二電池元件電壓的存儲電壓，在出現存儲電壓的期間，存儲電流從最大值降到零值，在存儲電流基本為零、且存儲電壓基本已達到最大值時能夠進行多個切換元件中的至少一個切換元件的轉換。此外，本發明涉及相應的方法。

技術領域

本發明涉及一種電池系統，該電池系統本質上允許無損耗的切換，并提供自動充電均衡。

背景技術

電動驅動的車輛通常配備有為車輛運行提供必要的電力的電池。在此情況下，電池可以是由多個電池元件或電池單元構成的，每個電池元件或電池單元提供相應的電池元件電壓。由多個電池元件構成電池的一個問題是在運行過程中的這些電池元件的均勻加載。復雜的電路可以允許電池元件的均勻加載。

此外，不同對的電池分接頭之間的轉換是一個關鍵的過程，需要電路設計中的適當預防措施，并且由此產生了成本。轉換導致了切換損耗，并且由于有限的轉換速度而需要針對切換元件的復雜的保護電路(例如半導體)，保護電路在轉換過程中引導過電壓并維持電流的流動。另外，轉換過程是電波傳遞引起的電磁兼容性(EMC)問題的一個主要原因。具體地，絕緣柵電極雙極晶體管(IGBT)具有緩慢切斷響應(所謂的拖尾電流)，并且在多對電池分接頭之間的轉換中產生長的切換間隙(空閑時間)。在還包括馬達逆變器的機動車輛的典型高壓電路中，例如，切換損耗超過半導體中的純電阻性損耗或線路損耗。

在第一個近似值中，切換損耗是由兩個分量構成的。第一分量在轉換期間與電流和電壓大致成正比。由于幾百伏的高電壓(例如400V或800V)，另外有可能例如在半導體的結電容上有電容電荷逆轉作用，由于對電壓的二次方依賴性而顯著失去重量。可以由以下公式來確定切換損耗：

DE 10 2011 077 664 A1披露了一種能量存儲系統，該系統具有多個串聯連接的存儲裝置以及用于使各個存儲裝置的電量狀態均化的裝置，其包括至少一個DC/DC電壓轉換器(DC/DC轉換器)。

DE 10 2013 001 466 A1披露了一種具有多個電池單元的電池，其中，每個電池單元都包括放電電路以及用于在未達到各電池單元的臨界極限電壓時打開放電開關的輔助電路。

DE 10 2014 012 068 A1披露了一種用于加熱電池的方法，該電池具有包括多個電池單元的串聯電路，其中，該串聯電路的起始和終點是經由電容存儲器聯接的。

EP 2 506 390 A1披露了一種用于具有多個電池單元的電池的電池控制器，其中，每個電池單元都具有一個用于測量電壓的關聯電路，該電路具有一個電容器。該電池控制器可以根據電量狀態而在這些單獨的電池單元之間轉換。

EP 1 901 412 A2披露了用于具有多個電池單元的電池的電池管理系統，其中，每個電池單元都具有一個用于充電的設備，并且根據電量狀態來充電或放電。

EP 2 053 717 A2披露了一種用于具有多個電池單元的電池的放電控制器，其中，每個電池單元都具有一個放電電路以及用于測量電壓的設備。另外，在這些不同的電池單元之間存在有切換設備和控制單元。

WO 2013 037 633 A2披露了一種用于在電池系統的電池模塊之間均衡電量差異的方法。在此情況下，當電池系統放電時，能量存儲在一個中間電路電容器中，并從該中間電路電容器供應至具有低電量狀態的電池模塊。