本发明专利技术公开了一种蓄电池模块（221），其具有带有多个蓄电池单池（21）的蓄电池单池电路（226）和用于监控该蓄电池模块（221）的功能状态的监控和控制单元（230），其中，该蓄电池模块（221）包括具有在半桥装置中连接的功率半导体（241、242）的耦合单元和与蓄电池单池电路（226）耦合的用于蓄电池模块（221）的快速放电的放电电路（270），该功率半导体（241、242）用于在蓄电池模块（221）的输出端子（224、225）上耦合蓄电池单池电路（226），其中，该耦合单元和该放电电路由该监控和控制单元（230）是可控制的。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种蓄电池模块（221），其具有带有多个蓄电池单池（21）的蓄电池单池电路（226）和用于监控该蓄电池模块（221）的功能状态的监控和控制单元（230），其中，该蓄电池模块（221）包括具有在半桥装置中连接的功率半导体（241、242）的耦合单元和与蓄电池单池电路（226）耦合的用于蓄电池模块（221）的快速放电的放电电路（270），该功率半导体（241、242）用于在蓄电池模块（221）的输出端子（224、225）上耦合蓄电池单池电路（226），其中，该耦合单元和该放电电路由该监控和控制单元（230）是可控制的。【专利说明】
本专利技术涉及一种蓄电池模块，该蓄电池模块具有带有多个蓄电池单池的蓄电池单池电路和用于监控蓄电池模块的功能状态的监控和控制单元。本专利技术还涉及一种用于借助于在蓄电池模块中安置的监控和控制单池监控蓄电池模块的方法。此外，本专利技术还涉及一种蓄电池系统，该蓄电池系统包括蓄电池和蓄电池管理系统，该蓄电池具有至少一个蓄电池组，在该蓄电池组中安置多个蓄电池模块。
技术介绍
通常，将应用在混合动力和电动车辆中的蓄电池通常称为牵引用蓄电池，因为这些蓄电池用于电气驱动装置的供电。为了实现在混合动力和电动车辆中需要的功率数和能量数，将各个蓄电池单池串联并且部分附加地并联连接。在电动车辆中经常串联连接10个或更多单池并且这些蓄电池具有直至450V的电压。而且在混合动力车辆中通常超过60V的电压阈值，该电压在通过人的接触中被分级为不危急的。在图1中示出了具有一个这样的牵引用蓄电池20的蓄电池系统的原理电路图。蓄电池20包括多个蓄电池单池21。为了简化在图1中的图示仅仅两个蓄电池单池设有附图标记21。混合动力和电动车辆中的牵引用蓄电池通常模块化地构成。在此由至少两个单个的相互串联或并联连接的蓄电池单池21形成蓄电池模块(在图1中未示出)。 蓄电池20由两个蓄电池单池电路22、23构成，它们分别包括多个串联连接的蓄电池单池21。这些蓄电池单池电路22、23或单池模块分别与蓄电池端子24、25和与充电用插头30的连接端连接。 正蓄电池端子24经由分离和充电装置40与蓄电池20可连接，该分离和充电装置40包括分尚开关41,该分尚开关41与由充电开关42和充电电阻43组成的串联电路并联连接。负蓄电池端子25经由分离装置50与蓄电池20是可连接的，该分离装置50包括另一分离开关51。 此外图2示出了图60，其中非常示意地示出锂离子蓄电池的不同的故障机制61及其后果62。该示出的故障机制61能够导致蓄电池单池的由不允许的温度升高63引起的热击穿64。在出现热击穿64的情况下能够基于气体65的排放一该排放能够例如在打开安全阀的情况下作为提高的蓄电池单池内压的结果出现——导致蓄电池单池的火灾66或者在极端情况下设置导致蓄电池单池21的破裂67。因此必须在蓄电池单池21在牵引用蓄电池中的应用的情况下以最大接近I的概率排除热击穿64的出现。 热击穿64能够在蓄电池单池的过充时作为在紧接着的充电过程期间的蓄电池单池的深度放电的结果或者在存在蓄电池单池的不允许的高充电和放电电流——它们能够例如对于外部短路90而产生一的情况下出现。此外热击穿64能够在存在蓄电池单池内部短路100的情况下出现，该短路能够例如作为在事故101期间的极大的机械力作用的结果或者作为蓄电池单池内部树状晶102的形成的结果产生，该树状晶能够例如在低温下存在过高充电电流的情况下产生。此外热击穿64也能够作为蓄电池单池内部短路的结果出现，该内部短路能够通过在制造时产生的蓄电池单池污染、尤其是通过在蓄电池单池中存在的金属异物颗粒103引起。而且热击穿64能够在存在蓄电池单池的不允许的发热——其例如能够作为车辆火灾的结果产生——的情况下或者在存在蓄电池单池120的过载的情况下出现。 在图3中示出了由现有技术已知的蓄电池系统的原理电路图，该蓄电池系统包括具有多个蓄电池单池21的牵引用蓄电池20以及蓄电池管理系统(BMS)。该蓄电池管理系统的电子装置具有分散架构，其中将由蓄电池单池21的单池监控电子装置(CSC电子装置)构成的监控和控制单元130设计为卫星，其分别设置用于监控一个或者多个蓄电池单池21的功能状态并且经由内部总线系统141与中央蓄电池控制装置(B⑶)140通信。 蓄电池管理系统的电子装置、尤其是蓄电池单池21的监控电子装置是需要的，以便保护临界的在图2中示出的状态的蓄电池单池21，这能够导致热击穿。在蓄电池管理系统的电子装置中运行高消耗，以便一方面保护蓄电池单池21免于由于外部原因例如由于在电子驱动装置的逆变器中的短路的过载，另一方面避免由于蓄电池管理系统的电子装置的故障、例如由于蓄电池单池电压通过监控和控制单元130的错误的检测危害蓄电池单池21。 如同在图1中示出的蓄电池系统中那样，在图3中示出的蓄电池系统中牵引用蓄电池经由分离和充电装置40与正蓄电池端子24是可连接的并且经由分离装置50与负蓄电池端子25是可连接的。在此为了表示相同或相似的构件对于在图1和3中示出的蓄电池系统分别使用相同的附图标记。 此外将中央的蓄电池控制装置140设计为控制分离和充电装置40的分离开关(继电器)41和充电开关(继电器)42。分离开关41和充电开关42借助于蓄电池控制装置140的控制在图中以箭头142表示。而且中央蓄电池控制装置140设计为控制分离装置50的另一分离开关(继电器)51。借助于蓄电池控制装置140分离开关51的控制以箭头143表 /Jn ο 中央的蓄电池控制装置140经由高伏特导线144、145与各个其他的蓄电池端子24、25连接。此外中央的蓄电池控制装置140包括电流传感器150、160，它们被设置用于测量流经牵引用蓄电池20的电流。蓄电池控制装置140经由CAN总线146也与车辆接口通信。经由CAN总线能够给蓄电池控制装置140提供关于车辆的功能状态的信息。 在应用由现有技术已知的蓄电池系统的蓄电池管理系统11中因此力求如此提高蓄电池系统10的安全，使得不出现不合理的危险。在此根据标准IS026262对蓄电池管理系统11的功能安全提出了高要求，因为如上已经阐明的电子装置的故障能够导致危险。此外对于锂离子蓄电池单池规定了安全测试。为了允许运输蓄电池单池，必须实施例如UN运输测试。测量结果必须根据EUCAR危险级别或危险等级(EUCAR hazard level)进行评估。蓄电池单池在此必须遵循预定的最小安全等级。为了达到这一点，在设定用于牵引用蓄电池的蓄电池单池中采取多种附加措施。 假如不能够显著提高蓄电池单池21的安全，那么对于用于具有用于电动车和插拔式混合动力(Plug-1n混合动力)的牵引用蓄电池20的蓄电池系统11的蓄电池管理系统11预测地建立根据危险等级ASIL C的分级。这样的附加措施由此采取，即将所谓的安全装置集成到蓄电池单池中。因此在蓄电池单池中典型地集成有在下文中说明的安全装置。 在蓄电池单池中集成过充安全装置(OSD)。这样的过充安全装置使得蓄电池单池在过充过程中不超过EUCAR危险等级4。蓄电池单池电压的允许范围在4.2V处结束。在过充过程中蓄电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蓄电池模块（221），其具有带有多个蓄电池单池（21）的蓄电池单池电路（226）和用于监控所述蓄电池模块（221）的功能状态的监控和控制单元（230），其特征在于，所述蓄电池模块（221）包括具有在半桥装置中连接的功率半导体（241、242）的耦合单元和与所述蓄电池单池电路（226）耦合的用于所述蓄电池模块（221）的快速放电的放电电路（270），所述功率半导体用于在所述蓄电池模块（221）的输出端子（224、225）上耦合所述蓄电池单池电路（226），其中，所述功率半导体（241、242）由所述监控和控制单元（230）是可控制的。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·芬克，
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
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