蓄电池和用于通过脉宽调制信号调节蓄电池电压的方法技术

描述了一种具有多个蓄电池单元(11)的蓄电池，所述多个蓄电池单元设置为，通过驱控耦合电路(12)来与蓄电池组(13)接通或桥接。蓄电池还具有用于通过驱控信号来驱控耦合电路(12)的驱控装置(15)。所述驱控装置(15)设置为，借助于脉宽调制信号(14、PWM1、PWM2)进行对耦合电路(12)的驱控。借助于配置给蓄电池单元(11)的加权电路(21)如此地处理脉宽调制信号(14、PWM1)的预定参数以产生加权的脉宽调制信号(PWM2)，从而通过相应的加权的脉宽调制信号(PWM2)的占空比确定相应的蓄电池单元(11)的平均接通时间。此外描述了一种相应的用于调节具有多个蓄电池单元(11)的蓄电池的蓄电池电压的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓄电池和用于通过脉宽调制信号调节蓄电池电压的方法
本专利技术涉及一种具有多个蓄电池单元的蓄电池，所述多个蓄电池单元设置为，通过驱控耦合电路来与蓄电池组接通或桥接，其中所述蓄电池具有用于通过驱控信号来驱控耦合电路的驱控装置。此外本专利技术涉及一种用于调节蓄电池的蓄电池电压的方法。
技术介绍
不言而喻，在将来不仅在静止应用而且在车辆中例如混合动力车辆和电动车辆中越来越多地采用蓄电池系统。为了能够满足对于相应的应用所提出的对电压和可提供的功率的要求，将大量蓄电池单元串联连接，由此形成提供蓄电池电压的蓄电池组。为了实现高蓄电池电流经常还附加地并联连接蓄电池单元。在申请者的之前申请中描述了如下蓄电池，该蓄电池具有带有可变或可调节的蓄电池电压的蓄电池组。这通过如下方式实现，其方法是激活确定数量的蓄电池单元或蓄电池模块，从而其总电压相应于蓄电池电压的期望的额定值，其中解除或桥接其他的不需要的蓄电池单元。按照现有技术，为此通过微控制器进行对蓄电池单元的耦合电路的驱控，其中微控制器典型地越过电隔离与中央控制装置通信。耦合电路能够通过半导体开关特别是MOSFET晶体管以及各个相应的驱动开关电路实现。半导体开关能够以半桥设置或全桥设置的方式设置。此外多个耦合电路中的每个能够被设置用于接通单个蓄电池单元或具有多个蓄电池单元的蓄电池模块。在此必须通过通信接口或通过信号传输连接(通信总线)由中央控制装置告知相应的耦合电路是否应该接通或桥接蓄电池单元或蓄电池模块或者哪个晶体管应该接通而哪个不应该接通。然而对此不利地是需要的高通信成本，如果通过耦合单元连接的蓄电池模块或蓄电池单元的数量减小以便实现蓄电池电压的细微的电压分级，高通信成本将以特别高的程度出现。高的通信成本特别是源于如下要求，即为了获得足够鲁棒和有效的蓄电池系统，一般必须实时寻址和连接蓄电池单元或蓄电池模块。
技术实现思路
按照本专利技术提供一种具有多个蓄电池单元的蓄电池，其中所述蓄电池单元设置为，通过驱控耦合电路选择性地与蓄电池组接通或桥接。所述蓄电池具有用于通过驱控信号来驱控耦合电路的驱控装置，其中所述驱控装置设置为，借助于脉宽调制信号进行对耦合电路的驱控。在此，借助于配置给蓄电池单元的加权电路如此处理脉宽调制信号的预定参数(Vorgabe)以产生加权的脉宽调制信号，从而通过加权的脉宽调制信号的占空比确定相应的蓄电池单元的平均接通时间。此外提供了一种用于调节具有多个蓄电池单元的蓄电池的蓄电池电压的方法，其中借助于脉宽调制信号通过分别使用对于脉宽调制信号的占空比各自匹配的加权来实现对耦合电路的驱控。在此通过加权的脉宽调制信号的占空比确定每个蓄电池单元的平均接通时间，并且所述蓄电池单元如此平均地接通到所述蓄电池组，以便将所述蓄电池电压调节至期望的额定电压。作为本专利技术的优点能够实现大幅减小通信成本，因为能够使用脉宽调制信号的一个同样的预定参数来驱控全部的耦合单元。同时本专利技术允许蓄电池的高度可扩展性，因为通过用于每个蓄电池单元的加权电路能够实现尽可能自给自足的调节功能。通过由脉宽调制信号的占空比来确定每个蓄电池单元的平均接通时间，将首先实现蓄电池电压简单的中央的调节。此外能够通过按照本专利技术的两级式调节——其中首先在中央实现预定参数并且紧接着在局部实施加权——例如对衡的控制也根据加权电路的设置直接在蓄电池单元实施，而无需单个地通过中央控制装置预定或控制每个蓄电池单元的平衡。在此实现了如下，即调节总蓄电池电压，而无需将所有蓄电池单元电压传输到中央控制装置和/或无需在那儿关于如下决定进行分析，该决定是对于蓄电池组应该接通和桥接哪些蓄电池单元。优选地，对于蓄电池的每个蓄电池单元，具有加权电路。由此能够实现蓄电池的特别高的可扩展性同时实现可调节的蓄电池电压的特别精细的分级。在其他实施形式中逐蓄电池模块地设有加权电路。按照本专利技术的一个有利的实施形式，多个加权电路分别设置为根据所述蓄电池和/或各个蓄电池单元的运行参数匹配脉宽调制信号的预定参数。因此能够确保蓄电池电压的可靠的并且按情况匹配的调节。此外，所述蓄电池还包括中央调节单元，所述中央调节单元设置为，基于由所述蓄电池产生的蓄电池电压与预定的额定电压的比较产生所述脉宽调制信号的预定参数。由此实现了蓄电池电压的不依赖于蓄电池单元的充电状态的有效调节。这特别是由此实现，即例如在蓄电池单元的更高的平均充电状态的情况下通过中央调节单元能够产生另一脉宽调制信号，其具有较低的占空比(“Duty-Cycle”)用于接通蓄电池单元。按照本专利技术的一个实施形式，所述蓄电池还具有信号传输连接，所述信号传输连接设置为，将所产生的预定参数直接作为预定的脉宽调制信号传送到所述多个加权电路。备选地可能的是，通过信号传输连接将关于预定的脉宽调制信号的模拟或数字信息传送到多个加权电路。按照一个优选实施形式，信号传输连接构成为用于传输数字信号的通信总线。此外优选地，所述蓄电池配备有用于确定运行参数的当前值的测量和分析电子装置，所述当前值用于匹配多个加权电路的脉宽调制信号。在此，确定越多的运行参数，那么在此越选择性地应用加权函数。此外优选地，所确定的值由使用的测量和分析电子装置传输到加权电路。通过这种测量值的直接类型的传输进一步减小了通信成本，例如在蓄电池单元或耦合单元与中央控制装置之间的通信成本。在其他特别的实施形式中，测量和分析电子装置的至少部分设置在蓄电池单元上。按照本专利技术的一个特别有利的改进，所述测量和分析电子装置具有用于确定充电状态、寿命状态、和/或计算的品质因子的值的装置，对于各个蓄电池单元这些值能够是所有蓄电池单元的平均值和/或有关所有的蓄电池单元的分布。此外优选地，也确定蓄电池电流的当前电流方向并且告知加权电路。因此能够在加权函数的计算中尤其地在每个蓄电池状态下足够考虑平衡-预定参数，而无需由中央控制装置告知该预定参数。因此尤其根据加权函数计算加权，充电状态特别是相应的待连接的蓄电池单元的充电状态以及蓄电池电流的电流方向和/或所述蓄电池的其他运行参数输入到所述加权函数中。根据按照本专利技术的方法的一个特别有利的方法能够在此设置，首先对于每个蓄电池单元确定所述蓄电池单元是否位于低充电状态或高充电状态。如果所述蓄电池单元位于在低充电状态下，则在所述蓄电池单元放电的情况下减小所述脉宽调制信号的预定的占空比。这优选地如此发生，即使得更小幅度地切换所述蓄电池单元。相反，在所述蓄电池单元充电的情况下相应地提高所述占空比。另一方面，如果所述蓄电池单元位于高充电状态，则在所述蓄电池单元放电的情况下提高所述占空比，从而大幅度地切换蓄电池单元。相反在此假如存在高充电状态，在所述蓄电池单元充电的情况下减小所述占空比。按照本专利技术的耦合电路优选通过由半导体开关组成的装置实现。优选地，应用由半导体开关组成的半桥配置。然而本专利技术不限于确定类型的耦合电路。耦合电路也能够设计为由半导体开关组成的全桥配置。按照另一有利的实施形式，所述多个加权电路分别通过蓄电池单元自身的并且尤其经由通信总线与所述测量和分析电子装置和中央调节单元连接的微控制器来实施。通过测量和分析电子装置和中央调节单元与微控制器的耦合，蓄电池单元能够通过特别有效并自给自足的方式实施对脉宽调制信号的预定参数的处理，并且此外进一步改善蓄电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有多个蓄电池单元(11)的蓄电池，所述多个蓄电池单元设置为，通过驱控多个耦合电路(12)来与蓄电池组(13)接通或桥接，其中所述蓄电池具有用于通过驱控信号来驱控所述多个耦合电路(12)的驱控装置(15)，其特征在于，所述驱控装置(15)设置为，借助于脉宽调制信号(14、PWM1、PWM2)进行对所述多个耦合电路(12)的驱控并且借助于配置给所述多个蓄电池单元(11)的多个加权电路(21)来处理脉宽调制信号(PWM1)的预定参数以产生加权的脉宽调制信号(PWM2)，从而通过相应的加权的脉宽调制信号(PWM2)的占空比来确定相应的蓄电池单元(11)的平均接通时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.18 DE 102012223484.51.具有多个蓄电池单元(11)的蓄电池，所述多个蓄电池单元设置为，通过驱控多个耦合电路(12)来与蓄电池组(13)接通或桥接，其中所述蓄电池具有用于通过驱控信号来驱控所述多个耦合电路(12)的驱控装置(15)，其特征在于，所述驱控装置(15)设置为，借助于脉宽调制信号(14、PWM1、PWM2)进行对所述多个耦合电路(12)的驱控并且借助于配置给所述多个蓄电池单元(11)的多个加权电路(21)来处理脉宽调制信号(PWM1)的预定参数以产生加权的脉宽调制信号(PWM2)，从而通过相应的加权的脉宽调制信号(PWM2)的占空比来确定相应的蓄电池单元(11)的平均接通时间，并且所述多个蓄电池单元(11)如此平均地接通到所述蓄电池组(13)，以便将蓄电池电压调节至期望的额定电压。2.根据权利要求1所述的蓄电池，其中，对于所述蓄电池的每个蓄电池单元(11)或每个蓄电池模块，所述蓄电池分别包括一个加权电路(21)，并且所述多个加权电路(21)分别设置为根据所述蓄电池和/或各个蓄电池单元的运行参数(23、24)匹配脉宽调制信号(14、PWM1)的预定参数。3.根据权利要求2所述的蓄电池，其中，所述蓄电池还包括中央调节单元，所述中央调节单元设置为，基于由所述蓄电池产生的蓄电池电压与所述期望的额定电压的比较产生所述脉宽调制信号(14、PWM1)的预定参数；并且所述蓄电池还包括信号传输连接(18)，所述信号传输连接设置为，将所产生的预定参数直接作为预定的脉宽调制信号(14)或作为有关所述预定的脉宽调制信号(14、PWM1)的模拟或数字信息传送到所述蓄电池单元(11)。4.根据权利要求3所述的蓄电池，其中，所述蓄电池配备有测量和分析电子装置，所述测量和分析电子装置设置为，确定用于匹配所述多个加权电路(21)的脉宽调制信号(14、PWM1)的、待使用的运行参数(23、24)的当前值并且将所述当前值传输到所述多个加权电路(21)。5.根据权利要求4所述的蓄电池，其中，所述测量和分析电子装置包括用于确定蓄电池电流的电流方向(22)的装置以及用于确定充电状态(SOC、σSoc)、寿命状态(SOH、σSoH)、和/或计算的品质因子(σGF)的值的装置，对于所述各个蓄电池单元(11)所述值是所有蓄电池单元(11)的平均值或者是...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·布茨曼，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：德国;DE