电池系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电池系统，该电池系统具有：一个电池，其具有至少一个第一电池元件、至少一个第二电池元件、以及位于第一电池元件与第二电池元件之间的中央分接头；具有用于在第一电池元件与第二电池元件之间进行转换的多个切换元件的电源转换开关；以及与电池电连接的至少一对输出端子，其中中央分接头具有安排在其上的一个第一电容存储器，第一电容存储器具有由第一电池元件和/或二电池元件提供的、根据第一电池元件电压和/或第二电池元件电压的存储电压，在出现存储电压的期间，存储电流从最大值降到零值，在存储电流基本为零、且存储电压基本已达到最大值时能够进行多个切换元件中的至少一个切换元件的转换。此外，本发明专利技术涉及相应的方法。

Battery system

The invention relates to a battery system with the battery system: a battery, which comprises at least one first cell element, at least a second battery components, and is located between the first element and the second element of the battery cell central tap; has the power supply for a plurality of switching elements to convert between the first and second battery components the battery element switch; and electrically connected with the battery at least one pair of output terminals, wherein the central tap is arranged a first memory capacitor on the first capacitor has a first memory, a battery element and / or two battery components provide, according to the voltage of the voltage of the first battery storage element and / or second batteries the voltage, the voltage during storage, the storage current dropped to zero from the maximum current is zero, in the storage and storage of electricity When the voltage has reached the maximum value, the conversion of at least one switching element in the plurality of switching elements can be carried out. In addition, the invention relates to a corresponding method.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池系统，该电池系统本质上允许无损耗的切换，并提供自动充电均衡。
技术介绍
电动驱动的车辆通常配备有为车辆运行提供必要的电力的电池。在此情况下，电池可以是由多个电池元件或电池单元构成的，每个电池元件或电池单元提供相应的电池元件电压。由多个电池元件构成电池的一个问题是在运行过程中的这些电池元件的均匀加载。复杂的电路可以允许电池元件的均匀加载。此外，不同对的电池分接头之间的转换是一个关键的过程，需要电路设计中的适当预防措施，并且由此产生了成本。转换导致了切换损耗，并且由于有限的转换速度而需要针对切换元件的复杂的保护电路(例如半导体)，保护电路在转换过程中引导过电压并维持电流的流动。另外，转换过程是电波传递引起的电磁兼容性(EMC)问题的一个主要原因。具体地，绝缘栅电极双极晶体管(IGBT)具有缓慢切断响应(所谓的拖尾电流)，并且在多对电池分接头之间的转换中产生长的切换间隙(空闲时间)。在还包括马达逆变器的机动车辆的典型高压电路中，例如，切换损耗超过半导体中的纯电阻性损耗或线路损耗。在第一个近似值中，切换损耗是由两个分量构成的。第一分量在转换期间与电流和电压大致成正比。由于几百伏的高电压(例如400V或800V)，另外有可能例如在半导体的结电容上有电容电荷逆转作用，由于对电压的二次方依赖性而显著失去重量。可以由以下公式来确定切换损耗：DE102011077664A1披露了一种能量存储系统，该系统具有多个串联连接的存储装置以及用于使各个存储装置的电量状态均化的装置，其包括至少一个DC/DC电压转换器(DC/DC转换器)。DE102013001466A1披露了一种具有多个电池单元的电池，其中，每个电池单元都包括放电电路以及用于在未达到各电池单元的临界极限电压时打开放电开关的辅助电路。DE102014012068A1披露了一种用于加热电池的方法，该电池具有包括多个电池单元的串联电路，其中，该串联电路的起始和终点是经由电容存储器联接的。EP2506390A1披露了一种用于具有多个电池单元的电池的电池控制器，其中，每个电池单元都具有一个用于测量电压的关联电路，该电路具有一个电容器。该电池控制器可以根据电量状态而在这些单独的电池单元之间转换。EP1901412A2披露了用于具有多个电池单元的电池的电池管理系统，其中，每个电池单元都具有一个用于充电的设备，并且根据电量状态来充电或放电。EP2053717A2披露了一种用于具有多个电池单元的电池的放电控制器，其中，每个电池单元都具有一个放电电路以及用于测量电压的设备。另外，在这些不同的电池单元之间存在有切换设备和控制单元。WO2013037633A2披露了一种用于在电池系统的电池模块之间均衡电量差异的方法。在此情况下，当电池系统放电时，能量存储在一个中间电路电容器中，并从该中间电路电容器供应至具有低电量状态的电池模块。从以上第1页示出的公式中可以看出，在转换时刻半导体上的电流和电压就确定切换损耗而言是明确的。如果它们中的一者或二者在切换时对于多个单独的切换元件是小到可以忽略的，就可以有效降低切换损耗，这允许甚至在高切换速度下也保持低的切换损耗。本专利技术解决的一个目的是至少降低或甚至完全消除切换损耗。
技术实现思路
这个目的是通过根据下述1所述的电池系统和根据下述14所述的方法来实现的。从说明书以及下述2-13和15-25中将显现多个发展。1.一种电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，具有-一个电池(12)，该电池具有至少一个第一电池元件(12-1)、至少一个第二电池元件(12-2)、以及一个在该至少一个第一电池元件与该至少一个第二电池元件(12-1，12-2)之间的中央分接头(14)，-一个电源转换开关(26)，该电源转换开关具有用于在该至少一个第一电池元件(12-1)与该至少一个第二电池元件(12-2)之间进行转换的多个切换元件(22A，22B，22C，22D)，以及-与该电池(12)电连接的至少一对输出端子(24A，24B，24C，24D)，其中该中央分接头(14)具有安排在其上的一个第一电容存储器(18)，该第一电容存储器具有由该第一电池元件和/或第二电池元件(12-1，12-2)提供的、在相应时期出现的、根据第一电池元件电压和/或第二电池元件电压的存储电压，其中在出现该存储电压的时期期间，存储电流从最大值降到零值，其中在存储电流基本为零、并且存储电压基本上已经达到最大值时能够进行该多个切换元件(22A，22B，22C，22D)中的至少一个切换元件的转换，其目的为从该至少一个第一电池元件(12-1)转换到该至少一个第二电池元件(12-2)。2.如上述1所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中这些切换元件(22A，22B，22C，22D)是低频转换开关。3.如上述1或2所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该至少一对输出端子中的至少一个输出端子(24A，24B，24C，24D)具有至少一个第一电感器(34)。4.如上述1至3之一所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该至少一对输出端子具有安排在它们之间的第二电容存储器(36)。5.如上述3和4所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该第二电容存储器(36)每次被安排在这些输出端子的对应的至少一个第一电感器(34)的上游或下游。6.如上述4或5所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该第二电容存储器(36)是一种具有正极和负极的极性电容器。7.如上述4至6之一所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该至少一对输出端子的每个输出端子(24A，24B，24C，24D)具有一个第二电感器(35)，其中该第二电容存储器(36)被安排在该第一电感器与第二电感器(34，35)之间。8.如上述1至7之一所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该第一电容存储器(18)具有一个被安排在其上的用于测量存储电压的电压计(38)。9.如上述8所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中一个阈值开关(40)被设计成接收测量到的存储电压，其中一旦该存储电压达到上限或下限转换阈值(43，44)，该阈值开关(40)就指示一个开关控制器(42)来在该多个切换元件(22A，22B，22C，22D)中的至少一个切换元件(22A，22B，22C，22D)处进行切换。10.如上述8所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中微分器(46)被设计成接收并处理该测量到的存储电压的值，其中处理值被转发至一个阈值开关(40)，该阈值开关被设计成一旦该处理值达到上限或下限转换阈值(43)就指示一个开关控制器(42)来在该多个切换元件(22A，22B，22C，22D)中的至少一个切换元件处(22A，22B，22C，22D)进行切换。11.如上述8所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中能够对一个微分器(46)和一个组合逻辑单元(48)提供该测量到的存储电压的值，其中一个开关控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，具有‑一个电池(12)，该电池具有至少一个第一电池元件(12‑1)、至少一个第二电池元件(12‑2)、以及一个在该至少一个第一电池元件与该至少一个第二电池元件(12‑1，12‑2)之间的中央分接头(14)，‑一个电源转换开关(26)，该电源转换开关具有用于在该至少一个第一电池元件(12‑1)与该至少一个第二电池元件(12‑2)之间进行转换的多个切换元件(22A，22B，22C，22D)，以及‑与该电池(12)电连接的至少一对输出端子(24A，24B，24C，24D)，其中该中央分接头(14)具有安排在其上的一个第一电容存储器(18)，该第一电容存储器具有由该第一电池元件和/或第二电池元件(12‑1，12‑2)提供的、在相应时期出现的、根据第一电池元件电压和/或第二电池元件电压的存储电压，其中在出现该存储电压的时期期间，存储电流从最大值降到零值，其中在存储电流基本为零、并且存储电压基本上已经达到最大值时能够进行该多个切换元件(22A，22B，22C，22D)中的至少一个切换元件的转换，其目的为从该至少一个第一电池元件(12‑1)转换到该至少一个第二电池元件(12‑2)。...

【技术特征摘要】
2015.10.19 DE 102015117744.71.一种电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，具有-一个电池(12)，该电池具有至少一个第一电池元件(12-1)、至少一个第二电池元件(12-2)、以及一个在该至少一个第一电池元件与该至少一个第二电池元件(12-1，12-2)之间的中央分接头(14)，-一个电源转换开关(26)，该电源转换开关具有用于在该至少一个第一电池元件(12-1)与该至少一个第二电池元件(12-2)之间进行转换的多个切换元件(22A，22B，22C，22D)，以及-与该电池(12)电连接的至少一对输出端子(24A，24B，24C，24D)，其中该中央分接头(14)具有安排在其上的一个第一电容存储器(18)，该第一电容存储器具有由该第一电池元件和/或第二电池元件(12-1，12-2)提供的、在相应时期出现的、根据第一电池元件电压和/或第二电池元件电压的存储电压，其中在出现该存储电压的时期期间，存储电流从最大值降到零值，其中在存储电流基本为零、并且存储电压基本上已经达到最大值时能够进行该多个切换元件(22A，22B，22C，22D)中的至少一个切换元件的转换，其目的为从该至少一个第一电池元件(12-1)转换到该至少一个第二电池元件(12-2)。2.如权利要求1所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中这些切换元件(22A，22B，22C，22D)是低频转换开关。3.如权利要求1或2所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该至少一对输出端子中的至少一个输出端子(24A，24B，24C，24D)具有至少一个第一电感器(34)。4.如权利要求3所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该至少一对输出端子具有安排在它们之间的第二电容存储器(36)。5.如权利要求4所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该第二电容存储器(36)每次被安排在这些输出端子的对应的至少一个第一电感器(34)的上游或下游。6.如权利要求4或5所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该第二电容存储器(36)是一种具有正极和负极的极性电容器。7.如权利要求4或5所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该至少一对输出端子的每个输出端子(24A，24B，24C，24D)具有一个第二电感器(35)，其中该第二电容存储器(36)被安排在该第一电感器与第二电感器(34，35)之间。8.如权利要求1或2所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中该第一电容存储器(18)具有一个被安排在其上的用于测量存储电压的电压计(38)。9.如权利要求8所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中一个阈值开关(40)被设计成接收测量到的存储电压，其中一旦该存储电压达到上限或下限转换阈值(43，44)，该阈值开关(40)就指示一个开关控制器(42)来在该多个切换元件(22A，22B，22C，22D)中的至少一个切换元件(22A，22B，22C，22D)处进行切换。10.如权利要求8所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中微分器(46)被设计成接收并处理该测量到的存储电压的值，其中处理值被转发至一个阈值开关(40)，该阈值开关被设计成一旦该处理值达到上限或下限转换阈值(43)就指示一个开关控制器(42)来在该多个切换元件(22A，22B，22C，22D)中的至少一个切换元件处(22A，22B，22C，22D)进行切换。11.如权利要求8所述的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)，其中能够对一个微分器(46)和一个组合逻辑单元(48)提供该测量到的存储电压的值，其中一个开关控制器(42)被设计成针对当前的电路状态下的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)的模式确定一个系数、并且针对在转换之后的电路状态下的电池系统(10，50，60，70，80，90，100)的模式确定一个系数，其中该开关控制器(42)被配置成指示这些切换元件(22A，22B，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格茨，U·施里本，S·里尔，R·鲍尔，H·施奥夫勒，
申请(专利权)人：保时捷股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE