本质安全的电池组电池的接通延迟制造技术

本发明专利技术涉及一种电池组电池单元（10），所述电池组电池单元（10）包括可再充电的电化学电池组电池（11）、与所述电池组电池（11）并联连接的监控和控制单元（12）和构造为半桥（14）的耦合单元，所述半桥（14）具有第一功率半导体（15）和第二功率半导体（16）。所述电池组电池单元（10）配备有集成电路（20），所述集成电路（20）具有噪声源（21）。借助所述噪声源（21）可实现接通延迟。此外，本发明专利技术还涉及一种用于如下电池组系统的开关方法：所述电池组系统包括多个本质安全的电池组电池单元（10）。

Intrinsically safe battery operated battery delay

The invention relates to a battery unit (10), the battery unit (10) comprises an electrochemical battery rechargeable battery (11), and the battery (11) monitoring and control unit is connected in parallel (12) and (14) the structure of half bridge coupling element and the half bridge (14) has a first power semiconductor (15) and second (16) power semiconductor. The battery cell unit (10) is provided with an integrated circuit (20) having an integrated circuit (20) having a noise source (21). The turn-on delay can be achieved by means of the noise source (21). In addition, the invention relates to a switching method for the following battery pack system: the battery pack system comprises a plurality of intrinsically safe battery packs (10).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本质安全的电池组电池的接通延迟
本专利技术涉及可再充电的电池组电池单元（Batteriezelleinheit），所述电池组电池单元可以被联接成电池组模块，并且本专利技术尤其是涉及具有接通延迟的本质安全的电池组电池单元，以及涉及一种用于本质安全的电池组电池单元的开关方法（Schaltverfahren）。
技术介绍
有工作能力的可一再充电的（通常包括多个相互电接线的电池组电池的）电池组模块是电动和混合动力车辆技术的重要部件。特别地，在该行业中所需的对如下电池组系统的性能（Leistungsfaehigkeit）和安全的要求（Auflage）属于对开发蓄电池工艺的挑战：所述电池系统可以包括多个相互接线的电池组模块并且因此包括相对大数目的电池组电池。在汽车工业中，越来越多地使用锂离子电池。锂离子电池组的特点在于其高的能量密度和电池电压。然而，锂离子电池组关于过量充电以及过度放电是相对敏感的。为了提高主要是锂离子电池组的安全，值得去追求的是本质安全的电池组电池和电池组模块，所述本质安全的电池组电池和电池组模块可以利用与其关联的电子装置本身来防止不允许的电运行状态，而在此不应依赖电池组管理系统的电子装置的功能。本质安全的电池组电池要是防短路的、不易燃的并且是无爆炸性的，而且也没有触发放热反应（按英语用法也称作为“thermalrunaway（热失控）”）。从现有技术中，例如已知了本质安全的电池组电池，所述本质安全的电池组电池具有电子部件、譬如超快速的放电电路，所述超快速的放电电路保护电池组电池不受干扰情况（如内部的或者外部的短路、过载、过度放电或者不允许的外部加热）影响。为了达到电池组模块或者电池组系统的总电压的确定的值，根据当前的现有技术，多个电本质安全的电池组电池由上级的控制单元（例如电池组管理系统）根据预给定的概率而被接通，所述电本质安全的电池组电池要么相互串联接线和/或相互并联接线。为了使各个电池组电池的性能最大化并且延长所述各个电池组电池的使用寿命，各个电池组电池配备有电子装置，以便测定（ermitteln）自己的状态条件，并且与此相应地实施自己的开关状态。使用电池组电池的优先级设定典型地要么根据各个电池组电池的充电状态要么根据各个电池组电池的老化来进行，所述各个电池组电池的充电状态按英语用法也称作StateofCharge（SOC，充电状态），所述各个电池组电池的老化按英语用法也称作StateofHealth（SOH，健康状态）。为了实现该开关方法，按照当前的现有技术，每个单个电池组电池都配备有微处理器单元，该微处理器单元按英语用法也称作Micro-Control-Unit（MCU，微控制单元），所述微处理器单元测定相对应的电池组电池的开关概率。这是极大的技术开销，并且此外还使电池组管理系统承受负荷，并且尤其是使通信总线的信息密度承受负荷。从US2012/0274140A1中公开了一种电池组系统，该电池组系统具有与控制单元相连的开关装置。该开关装置包括多个电池组电池和布线，该布线使得控制单元能够改变在电池组模块中的各个电池组电池的组合。在此，可以考虑各个电池组电池的充电状态和老化、电池组模块的以前的发展情况，以及考虑环境条件和制造商预给定。借助该开关装置，可以使电池组模块的输出电压与消费者的需要、例如电动机相适应。从现有技术中已知的用于电池组电池或者电池组模块的开关方法具有相对高的复杂度，所述开关方法以效率为代价并且导致在各个电池组电池与电池组管理系统之间的通信总线的强烈满载。通信总线的过载可能引起在接通或断开电池组模块或者电池组系统的电池组电池时的延迟。经此，可能损害用于调节（Einstellung）确定的额定电压的控制装置的精度。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的任务是，尤其是关于减小电池组模块或者电池组系统的复杂度和减小在各个电池组电池与电池组管理系统之间的通信总线上的信息负荷，改进本质安全的电池组电池、尤其是锂离子电池组电池的可开关性（Schaltbarkeit）。为了解决该任务，建议了一种根据权利要求1所述的具有接通延迟的本质安全的电池组电池单元和一种根据权利要求10所述的用于本质安全的电池组电池单元的开关方法。与此相应地，本专利技术设置了一种电池组电池单元，该电池组电池单元包括可再充电的电化学电池组电池、与所述电池组电池并联连接的监控和控制单元和构造为半桥的耦合单元，所述半桥具有第一功率半导体和第二功率半导体。电池组电池单元配备有集成电路，该集成电路具有噪声源。借助噪声源可实现接通延迟。根据本专利技术的本质安全的电池组电池单元相对于现有技术提供了如下优点：迄今用于开关方法的微处理器单元可以通过具有噪声源的集成电路来代替，并且因此可以降低电池组系统的成本和复杂度。不再必需软件和处理器芯片。通过使用集成电路而不是微处理器单元，减少了如下通信总线上的数据负荷：该通信总线将各个电池组电池单元与电池组管理系统相连。通过采用噪声源来产生本质安全的电池组电池单元的单独的接通延迟，此外还可以提高激活或停用（Deaktivierung）电池组电池单元的频率，并且更精确地调节如下电池组模块或电池组系统的额定电压：所述电池组模块或电池组系统具有多个根据本专利技术的电池组电池单元。在本专利技术的有利的设计方案中设置了，噪声源是感应线圈，并且尤其是小信号感应线圈。通过采用相对简单的器件，可以减小根据本专利技术的电池组电池单元的成本和复杂度。在本专利技术的另一有利的设计方案中设置了，多个电池组电池单元相互接线成电池组模块，其中各个电池组电池单元的接通延迟是可单独调节的。利用根据本专利技术的电池组电池单元可以建立电池组系统，在所述电池组系统中，对所关联的电池组管理系统提出了实质上较低的要求。由此，能够实现灵活的且用户特定的电池组模块或电池组系统。根据本专利技术的优选的设计方案设置了，借助噪声源的不同的电压，可产生电池组电池单元的不同的电压特性曲线，并且因此可产生不同的接通瞬间（Einschaltmoment）。经此，可以提高激活或停用电池组电池单元的频率，并且可以更精确地调节如下电池组模块或电池组系统的额定电压：所述电池组模块或电池组系统具有多个根据本专利技术的电池组电池单元。根据本专利技术的另一优选的设计方案设置了，可规定阈值电压U1，该阈值电压U1确定接通或断开电池组电池单元的时间点。此外还设置了，在超过阈值电压U1时，可接通电池组电池单元；而在低于阈值电压U1时，可断开电池组电池单元。因此，电池组电池单元的电池组电池的电池组电池状态（尤其是充电状态或者老化状态）在电池组电池单元开关时可予以考虑。这能导致使用寿命的延长，并且导致各个电池组电池的性能提高。本专利技术的另一有利的设计方案设置了，电池组电池是锂离子电池组电池。锂离子电池组系统当前为混合动力和电动汽车的成功提供最好的开发机会。本专利技术的另一有利的设计方案设置了，第一二极管与第一功率半导体并联连接，而第二二极管与第二功率半导体并联连接，其中第一功率半导体和第一二极管形成第一功率半导体开关，而第二功率半导体和第二二极管形成第二功率半导体开关。通过采用功率电子装置，可灵活地控制根据本专利技术的电池组电池单元。此外，功率电子系统提供了如下优点：所述功率电子系统具有相对高的效率。为了解决开头所述的任务，此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组电池单元（10），其包括可再充电的电化学电池组电池（11）、与所述电池组电池（11）并联连接的监控和控制单元（12）和构造为半桥（14）的耦合单元，所述半桥（14）具有第一功率半导体（15）和第二功率半导体（16），其特征在于，所述电池组电池单元（10）配备有集成电路（20），所述集成电路（20）具有噪声源（21），借助所述噪声源（21）能够实现接通延迟。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.14 DE 102015200442.21.一种电池组电池单元（10），其包括可再充电的电化学电池组电池（11）、与所述电池组电池（11）并联连接的监控和控制单元（12）和构造为半桥（14）的耦合单元，所述半桥（14）具有第一功率半导体（15）和第二功率半导体（16），其特征在于，所述电池组电池单元（10）配备有集成电路（20），所述集成电路（20）具有噪声源（21），借助所述噪声源（21）能够实现接通延迟。2.根据权利要求1所述的电池组电池单元（10），其特征在于，所述噪声源（21）是感应线圈。3.根据权利要求1或者2所述的电池组电池单元（10），其特征在于，所述噪声源（21）是小信号感应线圈。4.根据前述权利要求之一所述的电池组电池单元（10），其特征在于，多个电池组电池单元（10）能够相互接线成电池组模块，其中能够单独地调节各个电池组电池单元（10）的所述接通延迟。5.根据前述权利要求之一所述的电池组电池单元（10），其特征在于，借助所述噪声源（21）的不同的电压，能够产生所述电池组电池单元（10）的不同的电压特性曲线，并且因此能够产生不同的接通瞬间。6.根据前述权利要之一所述的电池组电池单元（10），其特征在于，能够规定阈值电压U1，所述阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：P希伦布兰德，
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