用于检测多个串联的电蓄能单元的电压的电路和用于运行该电路的方法技术

描述了一种用于检测多个串联的电蓄能单元的电压的电路，其中所述电路分别包括：用于每个电蓄能单元的开关，所述开关的第一接线端子分别与所述电蓄能单元的正极连接；第一和第二电压源；第一和第二晶体管；以及第一和第二欧姆电阻，其中第一晶体管的控制输入端与第一电压源的正极导电连接，而第一晶体管的发射极接线端子与第一欧姆电阻的第二接线端子导电连接。在此，每个电蓄能单元（Z1,…,Z6）都分配有开关（S1,…,S6），而相应的开关（S1,…,S6）的第一接线端子能分别与相应的所分配的电蓄能单元（Z1,…,Z6）的正极导电连接。

Circuit for detecting voltage of multiple series of electric energy storage units and method for operating the circuit

A circuit for detecting the voltage of an electric energy storage unit with multiple series is described, in which the circuits include: switches for each energy storage unit, the first terminals of the switch are connected to the positive pole of the electric energy storage unit, the first and second voltage sources, the first and second transistors; and the first. And second ohm resistors, in which the control input of the first transistor is connected to the positive electrode of the first voltage source, and the terminal terminal of the first transistor is connected to the second terminal of the first ohm resistor. Here, each electric energy storage unit (Z1,... Z6) all have switches (S1,... S6), and the corresponding switch (S1,... The first connecting terminal of the S6 can be separately connected with the corresponding allocated electric energy storage unit (Z1,...). The positive electrical connection of Z6).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测多个串联的电蓄能单元的电压的电路和用于运行该电路的方法
本专利技术的出发点是根据专利独立权利要求的前序部分所述的一种用于测量多个串联的电蓄能单元的电压的电路以及根据专利独立权利要求的前序部分所述的一种用于运行电路的方法及其应用。
技术介绍
在混合动力车辆和电动车辆中，大多使用具有大量电蓄能单元的系统。因为这些电蓄能单元由生产造成地以及由于老化效应而可能具有不同的特性，所以为了避免过度充电或过度放电，这些电蓄能单元的电压借助于电路单独地予以监控。为了监控相应的电压，大多使用具有一个或多个多路复用器的集成电路。出版文献US20100052650A1公开了用于多个电蓄能单元的电压测量的可替换的可能性。出版文献DE102010063258A1同样公开了具有跨阻放大器的电压测量的可能性。出版文献DE102011079360A1公开了一种用于测量多个串联的电池组电池的最大电池电压的装置。该装置的一个可能的实施方式在本申请的图1中再现。在已知的现有技术方面不利的是，需要大量构件或花费高的集成电路来检测电压。
技术实现思路
本专利技术的优点按照本专利技术，提供了具有专利独立权利要求的表征性特征的一种用于检测多个串联的电蓄能单元的电压的电路、一种用于运行该电路的方法及其应用。在此，该电路包括第一和第二电压源、第一和第二晶体管以及第一和第二欧姆电阻，其中第一晶体管的控制输入端与第一电压源的正极导电连接而第一晶体管的发射极接线端子与第一欧姆电阻的第二接线端子导电连接，而且其中每个电蓄能单元都分配有开关，而相应的开关的第一接线端子能分别与相应的所分配的电蓄能单元的正极导电连接。因此，提供了灵活的连接可能性以及能够在电压测量的范围内实现对单个的电蓄能单元的接通或关断。视实施方案而定，一个电蓄能单元可包括多个构件、例如多个电池组电池，所述多个构件串联和/或并联。电蓄能单元尤其可以被理解为电化学电池组电池和/或具有至少一个电化学电池组电池的电池组模块和/或具有至少一个电池组模块的电池组包。例如，电蓄能单元可以是锂电池组电池或者锂电池组模块或者锂电池组包。尤其是，电蓄能单元可以是锂离子电池组电池或者锂离子电池组模块或者锂离子电池组包。此外，电池组电池的类型可以是锂-聚合物蓄电池、镍-金属氢化物蓄电池、铅-酸蓄电池、锂-空气蓄电池或者锂-硫蓄电池或十分普遍地可以是任意电化学成分的蓄电池。第一和第二电压源尤其可以被设计为参考电压源，所述参考电压源的电压非常恒定并且只具有在几毫伏特、例如+/-1毫伏特的范围内的波动幅度。本专利技术的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。这样有利的是：第一晶体管的集电极接线端子还与第二欧姆电阻的第一接线端子导电连接，以及附加地，第二晶体管的控制输入端与第二电压源的正极导电连接，而且第二晶体管的发射极接线端子与第二欧姆电阻的第二接线端子导电连接。由此可以实现构件的电连接以及电路的相同的结构。按照另一方面可以规定：第一欧姆电阻的第一接线端子与另一第一开关和另一第二开关的第二接线端子导电连接，以及第一电压源的负极与另一第三开关和另一第四开关的第二接线端子导电连接。因此，可以提供电部件的灵活的连接可能性。按照另一有利的实施方式，另一第五开关的第二接线端子与第二欧姆电阻的第一接线端子导电连接。由此，在电连接可能性方面实现了更高的灵活性。紧接着，这一点例如可以通过适当地操控第一、第二、第三、第四和第五开关来予以利用。按照另一设计方案，另一第一开关的第一接线端子和另一第二开关的第一接线端子分别在更换电蓄能单元时与被分配给每个电蓄能单元的开关的第二接线端子导电连接。此外，在该设计方案中，另一第三开关的第一接线端子和另一第四开关的第一接线端子以相同的方式分别在更换时与被分配给每个电蓄能单元的开关的第二接线端子导电连接。由此，可以有针对性地使单个的电蓄能单元与由第一电阻、第一晶体管和第一参考电压源组成的组件连接。所连接的电蓄能单元的电位导致有电流流经这些构件。还有利的是：另一第五开关的第一接线端子与串联的第一电蓄能单元的开关的第二接线端子导电连接。因此，该所属的电蓄能单元的电位可以在不使用所述另一第一、另一第二、另一第三和/或另一第四开关的情况下通过所述另一第五开关来切换。这随后防止了对在串联的第一电蓄能单元的情况下的电压测量的可能的影响。按照一个设计方案，第二欧姆电阻的第一接线端子和第二晶体管的集电极接线端子都与电压测量单元导电连接。在此，该电压测量单元例如可包括模拟-数字转换器以及放大器、尤其是可编程增益放大器，也称作ProgrammableGainAmplifier。还可以针对该电压测量单元设置附加的电压源。在此，附加的电压源的电压电平可以被选择为使得电压测量单元的传递函数被移动到电蓄能单元的典型的电压范围内。因此，可以提高电压测量单元的测量精确度。按照另一有利的实施方式，替代第一和/或第二晶体管，例如使用互补的达林顿电路（Darlington-Schaltung）。由此，降低了流经控制输入端的基极电流并且改善了电路的精确度，所述基极电流对流经第一或第二欧姆电阻的电流有影响。按照另一实施方式，第三晶体管的控制输入端与第一晶体管的发射极接线端子导电连接，而第四晶体管的控制输入端与第一晶体管的集电极接线端子导电连接。因此，第三和第四晶体管的控制输入端在运行时在无故障情况下处在不同的电位水平上，这可以被用于故障探测。有利地，第三晶体管的发射极接线端子通过第三欧姆电阻与第四晶体管的发射极接线端子导电连接，而第四晶体管的集电极接线端子通过第四欧姆电阻与参考电位导电连接。该接线可以被用于识别某些故障、例如第一晶体管的短路。由此可以满足安全性要求，如这些安全性要求例如在汽车领域由于不同的ASIL等级而提出的那样。本专利技术的主题还是一种用于运行这样的电路的方法，其中两个连续的、分别被分配给一个电蓄能单元的开关闭合，以及另一第一开关和另一第二开关分别断开或闭合，以及另一第三开关和另一第四开关分别断开或闭合，使得第一欧姆电阻与两个连续的电蓄能单元之一的正极导电连接，而第一电压源的负极与所述两个连续的电蓄能单元之一的相对应的负极导电连接。通过所述断开或闭合，单个的电蓄能单元的电压分别引起有电流流经第一电阻。因此，在更换时，可以接通或关断所有电蓄能单元。由此，可以利用在电部件方面相对低的花费例如周期性地监控电蓄能单元。按照另一方面，可以测量在第二欧姆电阻和第二晶体管上的电压降。由此，可以实现简单地确定各个电池电压。适宜地，借助于对在第四欧姆电阻前面的相对于参考电位的电位的检测，能够实现关于在该电路中的可能的故障的结论。由此可以满足安全性要求，如这些安全性要求例如在汽车领域由于不同的ASIL等级而提出的那样。附图说明本专利技术的有利的实施方式在附图中示出并且在随后的描述中进一步列举。其中：图1示出了从现有技术得知的电路装置；图2示出了按照本专利技术的按照第一实施例的电路的示意图；图3示出了按照本专利技术的按照第二实施例的电路的示意图；图4示出了按照本专利技术的按照第三实施例的电路的示意图；图5示出了按照本专利技术的按照第四实施例的电路的片段的示意图；图6示出了按照本专利技术的按照第一实施例的方法的流程图。具体实施方式在所有附图中，相同的附图标记表示相同的装置部件。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于检测多个串联的电蓄能单元（Z1, ..., Z6）的电压的电路，所述电路包括第一和第二电压源（UR1、UR2）、第一和第二晶体管（T1、T2）以及第一和第二欧姆电阻（R1、R2），其中第一晶体管（T1）的控制输入端与第一电压源（UR1）的正极导电连接而所述第一晶体管（T1）的发射极接线端子与第一欧姆电阻（R1）的第二接线端子导电连接，其特征在于，每个电蓄能单元（Z1, ..., Z6）都分配有开关（S1, ..., S6），而相应的开关（S1, ..., S6）的第一接线端子能分别与相应的所分配的电蓄能单元（Z1, ..., Z6）的正极导电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.10 DE 102015222052.4;2016.08.04 DE 10201621.用于检测多个串联的电蓄能单元（Z1,...,Z6）的电压的电路，所述电路包括第一和第二电压源（UR1、UR2）、第一和第二晶体管（T1、T2）以及第一和第二欧姆电阻（R1、R2），其中第一晶体管（T1）的控制输入端与第一电压源（UR1）的正极导电连接而所述第一晶体管（T1）的发射极接线端子与第一欧姆电阻（R1）的第二接线端子导电连接，其特征在于，每个电蓄能单元（Z1,...,Z6）都分配有开关（S1,...,S6），而相应的开关（S1,...,S6）的第一接线端子能分别与相应的所分配的电蓄能单元（Z1,...,Z6）的正极导电连接。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一晶体管（T1）的集电极接线端子与第二欧姆电阻（R2）的第一接线端子导电连接，以及第二晶体管（T2）的控制输入端与第二电压源（UR2）的正极导电连接，而且所述第二晶体管（T2）的发射极接线端子与所述第二欧姆电阻（R2）的第二接线端子导电连接。3.根据上述权利要求之一所述的电路，其特征在于，所述第一欧姆电阻（R1）的第一接线端子与另一第一开关（S11）和另一第二开关（S12）的第二接线端子导电连接，以及所述第一电压源（UR1）的负极与另一第三开关（S21）和另一第四开关（S22）的第二接线端子导电连接。4.根据上述权利要求之一所述的电路，其特征在于，另一第五开关（SC）的第二接线端子与所述第二欧姆电阻（R2）的第一接线端子导电连接。5.根据权利要求3至4之一所述的电路，其特征在于，所述另一第一开关（S11）的第一接线端子和所述另一第二开关（S12）的第一接线端子分别在更换所述电蓄能单元（Z1,...,Z6）时与被分配给每个电蓄能单元的开关（S1,...,S6）的第二接线端子导电连接，以及所述另一第三开关（S21）的第一接线端子和所述另一第四开关（S22）的第一接线端子分别在更换时与被分配给每个电蓄能单元（Z1,...,Z6）的开关（S1,...,S6）的第二接线端...

【专利技术属性】
技术研发人员：D施魏克，
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