电池单元和用于确定流经电池单元的电流的方法技术

本发明专利技术涉及一种电池单元（100），其包括至少一个电池组电池（2），以及一个第一接线端子（51）和一个第二接线端子（52），至少一个第一开关元件（71）和至少一个第二开关元件（72），所述第一开关元件与电池组电池（2）串联，其中第一接线端子（51）与第一开关元件（71）连接并且与第二开关元件（72）连接，而且第二接线端子（52）与电池组电池（2）连接并且与第二开关元件（72）连接。在此，设置有第三接线端子（53），所述第三接线端子与第一开关元件（71）连接并且与电池组电池（2）连接。本发明专利技术也涉及一种用于确定流经按照本发明专利技术的电池单元（100）的电流（Id）的方法。在此，测量降落在闭合的开关元件（71、72）上的电压（U1、U2），而且根据所述闭合的开关元件（71、72）的所测量的电压（U1、U2）和电阻（R1、R2）来确定所述电流（Id）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池单元和用于确定流经电池单元的电流的方法
本专利技术涉及一种电池单元，所述电池单元包括至少一个电池组电池。本专利技术也涉及一种用于确定流经按照本专利技术的电池单元的电流的方法。
技术介绍
能借助于电池组来存储电能。电池组将化学反应能转换成电能。在这种情况下，一次电池组和二次电池组不同。一次电池组只是一次性地有工作能力的，而也被称作蓄电池的二次电池组能重新被充电。在此，一个电池组包括一个或多个电池组电池。在蓄电池中，尤其是所谓的锂离子电池组电池得到应用。所述锂离子电池组电池的特点尤其在于高能量密度。锂离子电池组电池尤其在机动车中投入使用，尤其是在电动车辆（ElectricVehicle，EV）中、混合动力车辆（HybrideElectricVehicle，HEV）以及插电式混合动力车辆（Plug-In-HybrideElectricVehicle，PHEV）中投入使用。锂离子电池组电池具有也被称作阴极的正电极和也被称作阳极的负电极。阳极和阴极通过隔膜彼此分开。电极和隔膜由通常液态电解质包围。两个电极借助于集电器与电池组电池的极电连接，所述极也被称作接线端子。从WO2014/086696A2公知在供电线路中串联的存储模块。在此，每个存储模块都包括一个电池组电池、两个接线端子以及至少两个开关元件。开关元件被布置并且能被操控为使得电池组电池被接到接线端子之间或者电池组电池被跨接。类似的模块也从出版文献DE102010027857A1和DE102010027861A1得知。对于不同的应用来说，了解流经电池组电池或流经电池单元的电流是必要的或有利的。为此，在现有技术中公知多种方法，例如借助于分流电阻或者霍尔传感器。从US2008/0278116A1公知的是，借助于降落在半导体器件上的电压来确定流经电池组的电流。从JP2001-339869公知一种类似的用于借助于降落在半导体器件上的电压确定流经电池组的电流的方法。
技术实现思路
提出了一种电池单元，所述电池单元包括至少一个电池组电池以及一个第一接线端子和一个第二接线端子、至少一个第一开关元件和至少一个第二开关元件，所述第一开关元件与电池组电池串联。在此，第一接线端子与第一开关元件连接并且与第二开关元件连接，而第二接线端子与电池组电池连接并且与第二开关元件连接。开关元件与电池组电池的所述布置允许：通过操控开关元件使电池组电池接到第一接线端子与第二接线端子之间，或者使在电池单元中的电池组电池跨接。开关元件优选地是场效应晶体管。但是，也可设想的是其它开关元件。按照本专利技术，设置有第三接线端子，所述第三接线端子与第一开关元件连接并且与电池组电池连接。因此，第一开关元件电地布置在电池单元的第一接线端子与第三接线端子之间。通过第三接线端子，在第一开关元件上的电压测量是可能的。附在第一开关元件上的电压对应于附在电池单元的第一接线端子与第三接线端子之间的电压。因此，通过测量附在闭合的第一开关元件上的电压（所述电压被称作第一电压），并且在了解闭合的第一开关元件的电阻的情况下，能确定流经闭合的第一开关元件的电流。流经闭合的第一开关元件的电流对应于流经电池组电池的电流。附在第二开关元件上的电压对应于附在电池单元的第一接线端子与第二接线端子之间的电压。因此，通过测量附在闭合的第二开关元件上的电压（所述电压被称作第二电压），并且在了解闭合的第二开关元件的电阻的情况下，能确定流经闭合的第二开关元件的电流。在此，流经闭合的第二开关元件的电流对应于与电池组电池并行地流动的电流。因而，有利地，设置用于测量在电池单元的第一接线端子与第三接线端子之间的第一电压的装置。此外，有利地，设置用于测量在电池单元的第一接线端子与第二接线端子之间的第二电压的装置。按照本专利技术的一个有利的扩展方案，设置计算单元，所述计算单元被设立为：根据闭合的开关元件的所测量的电压和电阻来确定流经电池单元的电流。根据闭合的第一开关元件的所测量的第一电压和第一电阻，能确定流经电池组电池的电流。根据闭合的第二开关元件的所测量的第二电压和第二电阻，能确定与电池组电池并行地流动的电流。视开关元件的位置而定，流经电池单元的电流对应于流经电池组电池的电流或者与电池组电池并行地流动的电流。按照本专利技术的一个有利的设计方案，计算单元也包括用于确定闭合的开关元件的电阻的模型、尤其是在考虑附在开关元件上的控制电压和/或开关元件的温度和/或开关元件的其它物理参数的情况下确定闭合的开关元件的电阻的模型。如果开关元件例如是场效应晶体管，那么闭合的开关元件的电阻不是恒定的，而是与多个因素有关、尤其是与附上的控制电压以及与开关元件的温度有关。也提出了一种用于确定流经按照本专利技术的电池单元的电流的方法。在此，测量降落在电池单元的闭合的开关元件上的电压，而且根据闭合的开关元件的所测量的电压和电阻来确定电流。在此，得到电流作为闭合的开关元件的所测量的电压与电阻之商。在此，流经闭合的开关元件的电流对应于流经电池单元的电流。尤其是，当开关元件是场效应晶体管时，有利地，在考虑附在开关元件上的控制电压以及开关元件的温度和/或开关元件的其它物理参数的情况下确定闭合的开关元件的电阻。在场效应晶体管的情况下，闭合的开关元件的电阻不是恒定的，而是与多个因素有关、尤其是与附上的控制电压以及与开关元件的温度有关。因而，有利地，在计算单元中确定电流以及闭合的开关元件的电阻，所述计算单元包括用于确定闭合的开关元件的电阻的模型。在此，除了附上的控制电压和开关元件的温度之外，该模型也还可以考虑其它因素，用于确定闭合的开关元件的电阻。优选地，所测量的电压的模拟值被转换成数字值，所述数字值接着被传输到计算单元。但是，也可设想的是将所测量的电压的模拟值传输到计算单元。有利地，也进行对计算单元的校准。为了校准计算单元，传导校准电流经过电池单元。在此，在计算单元中确定闭合的开关元件的电阻以及流经闭合的开关元件的电流。由计算单元确定的电流接着与校准电流进行比较。在所确定的电流与校准电流有偏差时，修改用于确定闭合的开关元件的电阻的模型。必要时，多次重复地执行校准。在此，一直重复用于校准计算单元的步骤，直至不再能测量到由计算单元确定的电流与校准电流的显著偏差。优选地，校准电流是电池单元的充电电流。电池单元的充电电流的大小例如可以通过电池组系统中的测量装置或者通过充电装置中的测量装置来确定而且通过计算单元中的通信装置来提供。电池单元的充电电流的大小因此是公知的并且因此可以由计算单元来处理。如果电池组电池接到第一接线端子与第二接线端子之间，那么流经电池单元的电流对应于流经电池组电池的电流、即流经第一开关元件的电流。如果在电池单元中的电池组电池跨接，那么流经电池单元的电流对应于与电池组电池并行地流动的电流、即流经第二开关元件的电流。因此，通过相对应地操控开关元件，可以针对两个开关元件执行校准。通过改变开关元件的电阻可以监控开关元件的老化。接着，在识别出开关元件的有威胁的早期失灵的情况下，可以引入安全措施，尤其是切断电池组电池和/或切断被分配给开关元件的电池组模块和/或电池组系统和/或更换开关元件。有利地，按照本专利技术的电池单元以及按照本专利技术的方法在电动车辆（EV）中、在混合动力车辆（HEV）中、在插电式混合动力车辆（PHEV本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池单元（100），其包括至少一个电池组电池（2），以及一个第一接线端子（51）和一个第二接线端子（52），至少一个第一开关元件（71）和至少一个第二开关元件（72），所述第一开关元件与所述电池组电池（2）串联，其中所述第一接线端子（51）与所述第一开关元件（71）连接并且与所述第二开关元件（72）连接，而且所述第二接线端子（52）与所述电池组电池（2）连接并且与所述第二开关元件（72）连接，其特征在于，设置有第三接线端子（53），所述第三接线端子与所述第一开关元件（71）连接并且与所述电池组电池（2）连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.17 DE 102015213456.31.电池单元（100），其包括至少一个电池组电池（2），以及一个第一接线端子（51）和一个第二接线端子（52），至少一个第一开关元件（71）和至少一个第二开关元件（72），所述第一开关元件与所述电池组电池（2）串联，其中所述第一接线端子（51）与所述第一开关元件（71）连接并且与所述第二开关元件（72）连接，而且所述第二接线端子（52）与所述电池组电池（2）连接并且与所述第二开关元件（72）连接，其特征在于，设置有第三接线端子（53），所述第三接线端子与所述第一开关元件（71）连接并且与所述电池组电池（2）连接。2.根据权利要求1所述的电池单元（100），其特征在于，设置有用于测量在所述第一接线端子（51）与所述第三接线端子（53）之间的第一电压（U1）的装置和/或用于测量在所述第一接线端子（51）与所述第二接线端子（52）之间的第二电压（U2）的装置。3.根据权利要求2所述的电池单元（100），其特征在于，设置有计算单元（80），所述计算单元被设立为：根据闭合的开关元件（71、72）的所测量的电压（U1、U2）和电阻（R1、R2）来确定流经所述电池单元（100）的电流（Id）。4.根据权利要求3所述的电池单元（100），其特征在于，所述计算单元（80）包括用于在考虑附在开关元件（71、72）上的控制电压和/或所述开关元件（71、72）的温度和/或所述开关元件（71、72）的其它物理参数的情况下确定所述闭合的开关元件（71、72）的电阻（R1、R2）的模型（82）。5.用于确定流经根据上述权利要求之一所述的电池单元（100）的电流（Id）的方法，其中测量降落在闭合的开关元件（71、72）上的电压（U1、U2），而且根据所述闭合的开关元件（71、72）的所测量的电压（U1、U2）和电阻（R1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：M弗里德里希，S布茨曼，C伯恩哈特，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