电化学能量存储器和用于平衡的方法技术

提出一种电化学能量存储器（100）以及一种用于借助于至少一个UniBB模块来平衡电化学存储模块（10）的大量彼此并联的支路（S1、S2、S3）的方法。在此，下列步骤被实施：识别（S100）第一存储模块（M1）的第一充电状态（I），识别（S200）第二存储模块（M2）的第二充电状态（II），其中所述第二存储模块（M2）是UniBB模块，以及将所述第二存储模块（M2）作为电流源来运行（S300），以便使所述第一充电状态（I）和所述第二充电状态（II）互相适配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电化学能量存储器以及用于平衡电化学能量存储器的电化学存储模块的大量彼此并联的支路的方法。
技术介绍
电化学能量存储器由各个结构单元（“模块”）组成，以便能够提供对于一些应用来说所需要的高电流，所述高电流不再能够由唯一的模块来提供。对于该应用来说需要将模块并联。这利用标准模块又不是容易地可行的，因为可能导致不期望的运行状态的均衡电流可能在模块之间流动。当前蓄电池的模块典型地包含基于锂化学的流体。这些电池不仅相对于过量充电而且相对于过度放电是敏感的。每个电池或者模块超过大约4.2V的过量充电导致放热过程，所述放热过程可能导致电池的毁坏。每个电池或者模块低于2.5V的过度放电导致电池的能量存储能力和载流能力的永久降低。如果电池被串联，则所述电池仅共同地被充电以及放电。换言之，支路的每个电池的充电变化是相同的。电池性质的差异现在导致电池的充电状态（state of charge，SOC）随着越来越多的利用而不再是相同的。这可能导致在充电时个别电池可能被过量充电，而其它电池还未被完全充电。后一替代方案有如下危险：在放电时个别电池可能被过度放电，尽管其它电池还未被完全放电。出于此原因，永久地监视蓄电池的状态并且必要时抑制充电或放电。蓄电池包（“电化学能量存储器”）的电池之间的也被称为“Balancing（平衡）”的充电均衡追求如下目标：所有电池拥有相同的SOC。为此所设计的集成的测量以及平衡电路负责模块之内的电池的平衡。此外在现有技术中已知所谓的UniBB（通用降压-升压）模块，所述UniBB模块包括电化学能量存储器（例如基于锂离子或锂聚合物）和如下电路，所述UniBB模块借助于所述电路可以实现不同的端子特性（Klemmencharakteristika）。UniBB模块例如不仅可以被用作电压源而且可以被用作电流源。UniBB模块之内的电路也可以被称为“耦合单元”，所述耦合单元包含电感。UniBB模块的构造以及功能性例如从现有技术中已知。CN 102496970示出用于电运行的推动装置的电化学能量存储器的平衡系统。电化学能量存储器包含两个相互并联的存储支路。存储支路中的每个包含各个存储电池。通过电阻和电容来测定存储支路的SOC值并且将个别电池的能量重新组合到具有更低SOC的其它电池上。US 2011/025258示出电化学存储电池的复合体，在所述复合体中平衡在避免电池的过量充电或过度放电的情况下进行。该文件公开一种控制单元，所述控制单元监视电池的SOC并且将电池根据其SOC分组为能够放电的和能够充电的电池。电池根据其组归属要么单独地要么共同地被充电。US 2009/208824示出相互并联的电化学存储电池的复合体。电池具有相应的控制器，所述控制器可以被构成为降压升压控制器。只要识别出电池具有不同的充电状态，就改变从各个电池所提取的能量。以这种方式避免不同的电池长期地具有不同的充电状态。本专利技术的任务是改善并联的电化学存储器的平衡。
技术实现思路
根据本专利技术，前面所提到的任务通过电化学能量存储器以及用于借助于至少一个UniBB模块来平衡电化学存储模块的大量彼此并联的支路的方法来解决。所述方法包括识别第一存储模块的第一充电状态。附加地识别第二存储模块的充电状态。第一和第二存储模块被布置在不同的支路中。第二存储模块被构成为UniBB模块并且作为电流源来运行，以便使第一充电状态和第二充电状态互相适配。通过将UniBB模块作为电流源来运行，可以在第一存储模块和第二存储模块之间进行电荷的被控制的重新组合，而不允许地高的均衡电流不会由于强烈的充电状态差异和/或强烈的端电压差异而流动。从属权利要求示出本专利技术的优选的改进方案。第一存储模块优选地也是UniBB模块并且在前面所描述的平衡期间作为电压源来运行。电化学能量存储器之内的全部的另外的存储模块尤其也被构成为UniBB模块。在这种情况下，除了第二存储模块之外全部的存储模块作为电压源来运行。以这种方式可以通过所述存储模块中的作为电流源的每个存储模块来控制根据本专利技术的平衡。第二充电状态优选地比第一充电状态低。换言之，具有更低的充电状态的那个存储模块作为电流源被接通。该电流源现在控制如下电流流动，借助于所述电流流动来提高其自身的SOC。替代地，第一充电状态也可以更高，使得第一存储模块作为电流源被接通并且增加自身的SOC。当然也可以在电流源模式中运行相应的存储模块，使得处于电流源模式中的存储模块降低自身的SOC。例如可以在组“被调节”、“未被调节”、“降压”或“升压”中的第一运行模式中运行第一存储模块。相应地，在相同组的第二运行模式中运行被布置在与第一存储模块不同的支路中的第二存储模块，其中第二运行模式优选地不与第一运行模式相同。该状况避免不允许的运行状态以及尤其也避免增加的能量耗费以及在平衡时的磨损。进一步优选地，第一存储模块可以以未被调节的方式被运行并且第二存储模块在升压电流源运行模式中被运行。替代地，第一存储模块可以在降压充电模式中被运行并且第二存储模块在电流源模式中被运行。该状况是被布置在不同支路中的存储模块的两种运行状态的优选的以及特别有利的组合。进一步优选地，电化学能量存储器之内的大量存储模块包括另外的电化学存储模块。只要这些另外的电化学存储模块属于不参与平衡的支路，这些另外的电化学存储模块就被置于闭锁模式（Sperrmodus）中，并且只要这些另外的电化学存储模块属于参与平衡的支路，这些另外的电化学存储模块就被置于旁路模式中。闭锁模式在此是电路的中断，而旁路模式对应于相应的存储模块的外部短路，使得电流流动可以无阻碍地从所述相应的存储模块旁边经过而进行。以这种方式可以简单以及有效地选择参与平衡的支路。只要每个支路包含仅仅一个存储模块，具有最高的充电状态的存储模块就可以作为电压源来运行并且其余的、未被置于闭锁模式中的电化学存储模块在电流源模式中被运行。然而，只要每个支路包含多于一个存储模块（换言之，串联的存储模块存在于电化学能量存储器之内），具有最高的充电状态的存储模块就在电流源模式中被运行并且其余的、未被置于闭锁模式或旁路模式中的电化学存储模块在电压源模式中被运行。以这种方式可以以最低可能的电损耗来实施平衡。进一步优选地，被注入到大量电化学存储模块中的充电电流根据存储模块的相应的充电状态来控制。充电电流的控制优选地以如下方式来进行：基本上在相同时间点达到存储模块的所预定义的、尤其完全的充电状态。以这种方式可以时间优化地进行充电过程并且进一步降低损耗功率。进一步优选地，一旦电化学能量存储器之内的电化学存储模块已达到所预定义的最高电压，所述电化学存储模块就被置于闭锁模式中。这尤其在如下这种情况中进行，在所述情况中电化学存储模块是其支路中的唯一的存储模块。只要支路中的第二模块必须被充电，而第一存储模块已达到其所预定义的最高电压，则被完全充电的电化学存储模块应被置于旁路模式中，以便继续实现所剩余的存储模块的充电过程。只有当相应的支路之内的最后的存储模块已达到其最高电压时，存储模块中的至少一个才进入到闭锁模式中，以便在其余支路的另外的平衡过程期间不产生不必要的电损耗。平衡当然也可以在电化学能量存储器的大量电化学存储模块的运行中进行。为此，支路根据相应的平均的充本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于借助于至少一个UniBB模块来平衡电化学存储模块（10）的大量彼此并联的支路的方法，该方法包括如下步骤：‑ 识别（S100）第一存储模块（M1）的第一充电状态（I），‑ 识别（S200）第二存储模块（M2）的第二充电状态（II），其中所述第二存储模块（M2）是UniBB模块，以及‑ 将所述第二存储模块（M2）作为电流源来运行（S300），以便使所述第一充电状态（I）和所述第二充电状态（II）互相适配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.10 DE 102014200329.61.用于借助于至少一个UniBB模块来平衡电化学存储模块（10）的大量彼此并联的支路的方法，该方法包括如下步骤：- 识别（S100）第一存储模块（M1）的第一充电状态（I），- 识别（S200）第二存储模块（M2）的第二充电状态（II），其中所述第二存储模块（M2）是UniBB模块，以及- 将所述第二存储模块（M2）作为电流源来运行（S300），以便使所述第一充电状态（I）和所述第二充电状态（II）互相适配。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一存储模块（M1）也是UniBB模块（M），尤其全部的存储模块（M1、M2、Mn）是UniBB模块，并且在所述平衡期间作为电压源来运行。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第二充电状态（II）比所述第一充电状态（I）低。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中- 所述第一存储模块（M1）在组“被调节”、“未被调节”、“降压”、“升压”中的第一运行模式中被运行，并且- 所述第二存储模块（M2）在组“被调节”、“未被调节”、“降压”、“升压”中的第二运行模式中被运行。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述第一存储模块（M1）以未被调节的方式被运行并且所述第二存储模块（M2）在升压电流源运行模式中被运行，或者所述第一存储模块（M1）在降压充电模式中被运行并且所述第二存储模块（M2）在电流源模式中被运行。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述大量存储模块（M1、M2、Mn）包括另外的电化学存储模块，只要所述另...

【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，
类型：发明
国别省市：德国;DE