具有更可靠的电压测量的蓄电池组系统技术方案

本发明专利技术涉及一种蓄电池组系统(1)，其包括：串联连接的电化学蓄电池的第一和第二级(41、42)；由第一级的至少一个蓄电池的端子处的电位来供电的控制装置(31)，该第一控制装置测量第一级的蓄电池的端子之间的电位差，其包括输出接口(312)，并且包括对所测量的所述蓄电池的端子之间的电位差进行编码的模拟/数字转换器，并且输出对应于该被编码的电位差的第一数字序列，该第一数字序列具有由第一级的蓄电池端子处的至少两个电位限定的逻辑水平；将该第一数字序列的两个电位转换成介于第二控制装置的供电电位之间的两个电位的电位水平转换器(34)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有更可靠的电压测量的蓄电池组系统本专利技术涉及电化学蓄电池组。这些蓄电池组可以例如用于电力或混合动力运输领域或车载系统。电化学蓄电池的标称电压通常具有以下量级：对于NiMH类型的电池：1.2V，对于磷酸铁锂离子LiFePO4技术：3.3V，对于基于氧化钴的锂离子类型的技术：3.7V。相对于大多数要被供电的系统的要求，这些标称电压过低。为了获得足够的电压水平，串联布置多个蓄电池。为了获得高功率和容量，布置多组串联的蓄电池。级数和每个级中的并联蓄电池数根据所期望的电池组电压、电流和容量而变化。多个蓄电池的关联被称作蓄电池组。对蓄电池的充电体现于其端部处电压的升高。每种蓄电池技术都具有其专有的充电曲线，该充电曲线例如是由对于给定的充电电流，蓄电池电压在时间上的变化来确定的。例如在蓄电池在给定电流下达到由其电化学过程限定的标称电压水平时认为蓄电池被充好电。如果在达到该电压之前中断充电，蓄电池就没有被完全充电。也可以在充电已经持续了预定时间时或在充电电流在蓄电池被保持在恒定电压下的同时达到最小阈值时认为蓄电池是被充好电的。由于制造偏差，在实践中，蓄电池具有不同的特征。这些在电池组是新的时候相对小的差异随着电池组的各个蓄电池的不均匀磨损而累积。即使是在电池组中关联同一制造批次的蓄电池，仍存在偏差。基于氧化钴的锂离子类型的蓄电池的工作范围通常为2.7V到4.2V。在该范围之外的使用可能会导致电池组的蓄电池不可逆的损坏。低于使用范围的电压导致电池的损坏。过充电可能会导致蓄电池的破坏、其加速的磨损，或由于热失控现象导致爆炸。由此，各个控制装置跟踪每个级的电压水平。这些控制装置每个都与一个级配对并一般由该级供电。每个控制装置都与中央单元通信，以给该中央单元提供该控制装置的级所测量到的电压水平。中央单元根据所接收的电压水平产生中断每个级的充电或放电的指令。例如在被最多充电的级达到工作范围上限时中断所有级的充电。被最少充电的级的电压因此等于低于上限的电压。中央单元还控制在被最少充电的级达到工作范围下限时中断电池组的放电。由于所述测量和中断决定是远程的，控制装置和中央单元之间的通信对于确保电池组的完好性是首要的。文档US2008/180106描述了一种包括被链接的控制模块的高压电池组管理系统。文档DE102011005603描述了一种被多个电池共用的电池组管理系统。每个电池都包括各自的用于在电池端子处实现冗余电压测量的电路。根据现有技术已知的第一通信解决方案，中央单元与数据母线连接。由于施加到这些控制装置中的每个的电压水平不同，该数据母线通过电绝缘装置与每个控制装置连接。根据现有技术已知的第二通信解决方案，控制装置通过有线连接步进式地通信。中央单元通过电绝缘装置与电池组的端部处的控制装置连接。为了降低该第二解决方案的成本，文档US6411912描述了一种借助于电压水平翻译的在控制装置之间的步进式通信。这样的结构尤其允许省掉电绝缘装置并因此允许降低电池组的整体成本。然而，由于由控制装置实现的电压测量的可靠性是不足的，这样的结构不足以响应某些安全性要求。为了响应该要求，已知的做法在于加倍每个级的控制装置，这造成不可忽略的额外成本。本专利技术旨在解决该缺陷。由此，本专利技术涉及一种如所附权利要求所限定的蓄电池组系统。由以下参照附图、示例性地并绝无限制性地做出的说明，本专利技术的其它特征和优点将明显地显现，在附图中：-图1是根据本专利技术的蓄电池组系统的第一示例的示意图；-图2是根据本专利技术的蓄电池组系统的第二示例的示意图；-图3示出了控制装置关联的第一示例；-图4示意地示出了控制装置示例；-图5示出了控制装置关联的第二示例；-图6示出了与电池组的端部的控制装置关联的附加控制装置；-图7示出了图3的控制装置关联示例的变型；-图8示出了图5的控制装置关联示例的一个变型；-图9和图10示出了用于给级充电的控制装置的变型；-图11是根据本专利技术的蓄电池组系统的第三示例的示意图；-图12是示出了根据所接收的信号实施的不同阈值的图。图1示意地示出了根据本专利技术的第一实施方式的蓄电池组系统1。图2示意地示出了根据本专利技术的第二实施方式的蓄电池组系统1。根据这些实施方式的系统1可以例如被用于确保电机的驱动。系统1包括电池组2，该电池组包含串联连接的电化学蓄电池4的级。电池组2包括例如大数量的级4，这些级通常根据所需电压和所用的蓄电池类型包含20到100个串联连接的蓄电池。级4通过功率电气连接71串联连接。每个级4都包括与其配对的控制装置。每个控制装置都包括输入接口和输出接口。这些控制装置被配置为用于测量与其配对的级的端子处的电位差。控制装置3还被配置为用于步进式地传输尤其是所测量的电位差的数值。在图1的实施方式中，控制装置3例如是包含输入接口301和输出接口302的从属控制装置。控制装置35是包含输入接口351和输出接口352的主控制装置。这样的结构例如允许控制装置35将指令传输给控制装置3，省掉从属控制装置3和主控制装置35之间的电绝缘装置。在图2的实施方式中，控制装置3全都是包含输入接口301和输出接口302的从属控制装置。偏置的中央单元5通过电绝缘装置51和52与控制装置3形成的通信链的端部连接。中央单元5通常采集由控制装置3测量的电位差数值，并给这些控制装置3提供指令。图3示出了在串联连接的两个级41和42处的控制装置关联的第一示例。在电池组2的正负端子之间的串联连接中，级41的指数例如为N，级42的指数因此为N+1。级41的负端子处的电位记为Vn-1，级41的正端子处的电位记为Vn并等于级42的负端子处的电位，级42的正端子处的电位记为Vn+1。假设级的端子处的平均电位差等于Vcel(假设每个级的标称电压是相同的)，电位Vn-1大约等于(N-1)*Vcel。第一控制装置31与级41配对并电气连接。第一控制装置31由电位Vn和Vn-1供电。第二控制装置32与级42配对并电气连接。第二控制装置32由电位Vn+1和Vn供电。在图3所示的示例中，通信是从控制装置32向控制装置31进行的。控制装置31包括输入接口311和输出接口312。控制装置32包括输入接口321和输出接口322。输出接口322通过电位水平转换器33与输入接口311连接。输入接口321与指数为N+2的级的控制装置的输出接口连接。输出接口312与指数为N-1的级的控制装置的输入接口连接。控制装置32测量级42的端子处的电位差，将该电位差数字化(如有必要，则通过与阈值比较编码成单一比特)，并例如通过在输出处施加要么电位Vn+1要么Vn的开关将呈数字序列形式的被数字化的电位差(记为Mn+1)施加到输出322上，其中所述数字序列包含分别等于Vn+1和Vn的至少两个逻辑水平。该数字序列被施加到电位水平转换器33的输入上。转换器33的输出与输入接口311连接。转换器33的参考端子与电位Vn-1连接。转换器33被配置为用于将施加在其输入上的数字序列的逻辑水平转换成介于控制装置31的供电电位之间的逻辑水平。转换器33的输入上的数字序列具有分别等于Vn+1和Vn的两个逻辑水平，转换器33将具有介于Vn和Vn-1之间的两个逻辑水平的数字序列施加到输入311上。转换器33在这里形成在其参考端子和其输入之间的分压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池组系统(1)，其特征在于，该系统包括：‑串联连接的电化学蓄电池的第一级和第二级(41、42)；‑由所述第一级的至少一个蓄电池的端子处的电位供电的第一控制装置(31)，该第一控制装置被配置为用于测量所述第一级的蓄电池的端子之间的电位差，其包括第一输出接口(312)并包括被配置为用于对所测量的所述第一级的所述蓄电池的端子之间的电位差进行编码的第一模拟/数字转换器，所述第一输出接口被配置为用于输出对应于所述被编码的电位差的第一数字序列，该第一数字序列具有由所述第一级的蓄电池端子处的至少两个电位限定的逻辑水平；‑由所述第二级的至少一个蓄电池的端子处的电位供电的第二控制装置(32)，该第二控制装置被配置为用于测量所述第二级的蓄电池的端子之间的电位差，其包括输入接口(321)、包括第二输出接口(322)、包括被配置为用于基于在所述输入接口上接收到的所述第一数字序列对所述第一控制装置测量到的电位差进行解码的解码器，并包括被配置为用于选择性地对以下进行编码的第二模拟/数字转换器：‑所测量的在所述第二级的所述蓄电池的端子之间的电位差；或者‑在所述输入接口上接收到的所述数字序列的两个电位；所述第二控制装置包括被配置为用于基于所接收到的所述数字序列的两个电位推断所述第一级的所述蓄电池的端子处的电位差的处理装置，所述第二输出接口被配置为用于输出选择性地与所述被编码的电位差、所述被解码的电位差、或者表示由所述处理装置推断的所述电位差的信息对应的第二数字序列；‑电位水平转换器(34)，其被配置为用于将所述第一输出接口施加的所述第一数字序列的两个电位转换成介于所述第二控制装置的供电电位之间的两个电位、并被配置为用于将被转换的第一数字序列施加到所述第二控制装置的所述输入接口上。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.26 FR 14560091.一种蓄电池组系统(1)，其特征在于，该系统包括：-串联连接的电化学蓄电池的第一级和第二级(41、42)；-由所述第一级的至少一个蓄电池的端子处的电位供电的第一控制装置(31)，该第一控制装置被配置为用于测量所述第一级的蓄电池的端子之间的电位差，其包括第一输出接口(312)并包括被配置为用于对所测量的所述第一级的所述蓄电池的端子之间的电位差进行编码的第一模拟/数字转换器，所述第一输出接口被配置为用于输出对应于所述被编码的电位差的第一数字序列，该第一数字序列具有由所述第一级的蓄电池端子处的至少两个电位限定的逻辑水平；-由所述第二级的至少一个蓄电池的端子处的电位供电的第二控制装置(32)，该第二控制装置被配置为用于测量所述第二级的蓄电池的端子之间的电位差，其包括输入接口(321)、包括第二输出接口(322)、包括被配置为用于基于在所述输入接口上接收到的所述第一数字序列对所述第一控制装置测量到的电位差进行解码的解码器，并包括被配置为用于选择性地对以下进行编码的第二模拟/数字转换器：-所测量的在所述第二级的所述蓄电池的端子之间的电位差；或者-在所述输入接口上接收到的所述数字序列的两个电位；所述第二控制装置包括被配置为用于基于所接收到的所述数字序列的两个电位推断所述第一级的所述蓄电池的端子处的电位差的处理装置，所述第二输出接口被配置为用于输出选择性地与所述被编码的电位差、所述被解码的电位差、或者表示由所述处理装置推断的所述电位差的信息对应的第二数字序列；-电位水平转换器(34)，其被配置为用于将所述第一输出接口施加的所述第一数字序列的两个电位转换成介于所述第二控制装置的供电电位之间的两个电位、并被配置为用于将被转换的第一数字序列施加到所述第二控制装置的所述输入接口上。2.根据权利要求1所述的蓄电池组系统(1)，其中，所述电位水平转换器(34)包括分压器，该分压器具有：-连接在所述第一控制装置(31)的第一输出接口(312)和所述第二控制装置(32)的输入接口(321)之间的第一电载荷(342)；-连接在所述第二控制装置(32)的输入接口(321)和所述第二控制装置的所述供电电位之一之间的第二电载荷(341)。3.根据权利要求2所述的蓄电池组系统(1)，其中，所述第二级具有其端子处的最大工作电位差Vmax和其端子处的最小工作电位差Vmin，其中，所述第一电载荷具有阻抗R1，并且其中，所述第二电载荷具有阻抗R2，所述阻抗R1和...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·帕尔米耶里，马克·贝朗热，塞巴斯蒂安·喀考特，莱昂内尔·科尔代斯，亚历克西斯·德尔贝，米歇尔·门斯勒，克里斯多夫·当凡汉，
申请(专利权)人：雷诺有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR