电池系统和用于运行电池系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及特别是用于机动车的电池系统(40)，包括多个电池单体(10)，电池单体具有相应的带有电气连接端(14、16)的电池单体壳体(12)，电池单体(10)通过该电气连接端相互电气连接，其中在电池单体壳体(12)中分别设置有连接端(14、16)的单体支路(18)，该单体支路包括伽凡尼单体(20)，其中，在所述电池单体壳体(12)中分别设置有用于桥接所述相应的伽凡尼单体(20)的旁路支路(22)；每个单体支路(18)具有用于断开和闭合单体支路(18)的开关元件(24)且每个旁路支路(22)具有用于断开和闭合旁路支路(22)的桥接开关元件(26)；电池系统(40)具有在单体外部的电路装置(48)，其包括多个用于在不同电路配置下连接电池单体(10)的开关(50)；电池系统(40)具有控制装置(52)，所述控制装置设置成，驱控全部开关元件(24)和桥接开关元件(26)以及全部开关(50)。本发明专利技术此外涉及用于运行电池系统(40)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池系统和用于运行电池系统的方法
本专利技术涉及一种电池系统和用于运行这种电池系统的方法。此外，本专利技术还涉及带有这种电池系统的机动车。
技术介绍
本身已经已知的是，在电池系统中例如在故障的情况下或根据功率需求去激活或不同地连接共同连接成模块的电池单体或单个电池单体。如此，例如专利文献DE102011053728A1公开了一种电池系统和用于关断电池系统的电池的串联连接的供能模块的方法。电池系统由多个连接成模块的单体组成，模块设有控制和通信装置，以便在识别到故障时去激活电池单体。专利文献DE102011013182A1揭示了一种用于电动车的安全动力电池。安全动力电池由配备有外部可开关的分离元件的单体组构成，借助于可开关的分离元件在电池故障时分离单体组之一。专利文献DE102011056135A1揭示了一种带有蓄能系统的能量产生设备以及所属运行方法。电池单体的多个组合根据需要通过开关单元串联或并联连接。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种解决方案，具有多个电池单体的电池系统借助于该解决方案能特别简单地匹配于不同的要求。该目的通过具有独立权利要求的特征的电池系统以及用于运行这种电池系统的方法解决。具有本专利技术的适宜的和非一般的改进的有利设计方案在从属权利要求中提出。特别是用于机动车的、根据本专利技术的电池系统包括多个电池单体，电池单体具有相应的带有电气连接端的电池单体壳体，电池单体通过电气连接端相互电气连接，其中，在电池单体壳体中分别设置有连接该连接端的单体支路，单体支路包括伽凡尼单体/电化学单体/原电池单体(galvanischeZelle)。按照本专利技术的电池系统的特征在于，在电池单体壳体中分别设置有用于桥接相应的伽凡尼单体的旁路支路。单体支路包括用于断开和闭合单体支路的开关元件且旁路支路包括用于断开和闭合旁路支路的桥接开关元件。此外，电池系统具有在单体外部的电路装置，其包括多个用于在不同电路配置下连接电池单体的开关。电池系统还包括控制装置，该控制装置设置成，为了满足至少一个要求驱控电池单体的全部开关元件和桥接开关元件用于接通和桥接电池单体的伽凡尼单体以及驱控在单体外部的电路装置的全部开关用于建立不同的电路配置。在本专利技术的意义上的电池系统原则上应理解为多个伽凡尼单体或元件的组合电路。其中原则上可以包括不仅原电池而且二次电池。电池系统在此也不仅限于在机动车中的应用，而且也可用于任意装置的供能。电池单体也可以是所谓的固态单体以及传统的伽凡尼单体，如例如锂离子单体或诸如此类。同样电池单体例如也可以是燃料电池单体。开关元件、桥接开关元件和开关可以是电气开关元件，亦即例如场效应晶体管或二极管。在此但是原则上也可以涉及机电开关，例如继电器。在开关元件、桥接开关元件和开关中重要的是：这些可以开关具有伽凡尼单体和旁路支路的相应的单体支路或者可以在单体外部分离和连接电池单体之间相应的电气连接。在按照本专利技术的电池系统中重要的方面在于，不仅所述旁路支路而且单体支路和旁路支路的相应的开关元件或者桥接开关元件直接在电池单体中、更准确地在电池单体壳体内集成地设置。借助于按照本专利技术的电池系统可能的是，在单体层面上控制各个能量流，以传统的方法迄今不可以对其进行控制。在按照本专利技术的电池系统中那么不仅可能的是涉及到模块层面或总电池层面上而且单体层面上。原则上，不仅电池单体的接通和桥接的中央控制而且对其进行的分散控制也是可能的。仅仅通过开关元件和桥接开关元件集成到相应的电池单体壳体中如此通过有效的方式总地来说可能的是，在电池单体层面上接通以及切断单个电池单体。借助于按照本专利技术的电池系统因此产生完全新的可能，其在传统的电池系统中迄今完全不可实现。此外，按照本专利技术的电池系统的另一重要方面涉及在单体外部的电路装置，其包括多个用于将电池单体在不同电路配置下相连接的开关。借助于电池系统的控制装置可能的是，为了满足至少一个要求、例如为了满足不同的功率要求，驱控在单体外部的电路装置、亦即在单体外部的电路装置的相应的开关用于各个电池单体相互间不同的连接。此外，控制装置也可以驱控设置在电池单体内的开关元件和桥接开关元件。借助于按照本专利技术的电池系统那么可能的是，一方面在单体内部控制电流或能量流，而另一方面还有实现单体外部不同的电流或单体设置。在按照本专利技术的电池系统中那么通过特别灵活的方式可能的是，满足不同的要求，其方法是一方面可以在单体层面上而另一方面在单位外部层面上可以调节在电池单体的连接方面不同的设置。在电池单体层面上的各个伽凡尼单体可如此如桥接或接通，其中此外在单体外部的层面上也可能的是，在不同的设置下相互连接单个电池单体、由电池单体组成的模块和诸如此类。本专利技术的一个有利实施形式设定，电池单体中的多个分别在并联电路中相互连接成相应的单体块，其中，单体块中的多个、优选在串联电路中相互连接成相应的模块。通过单个电池单体并联连接成相应的单体块还在单体块层面上可能的是，提供相对大的电流并因此相对大的功率。如果单体块例如随后还相互串联连接，那么可以根据需求实现相应高的电压水平。本专利技术的另一有利实施形式设定，模块中的多个分别串联连接成相应的模块支路，其中控制装置设置成，如此驱控开关，使得模块支路中的至少一部分在串联电路中和/或在并联电路中相互连接。通过这种方式例如可能的还是，以在单体外部的电路装置的相对小的数量的开关——根据需求——串联或并联开关模块支路。如果例如需要相对高的电流，那么可考虑的是，将相应的模块支路例如严格相互在并联电路中连接。如果相比之下例如如此高的电流不是必要的，相比之下例如相对高的电压是需要的，那么例如也可能的是，将模块支路严格相互串联连接。自然根据功率需求和电压需求，混合形式也是可能的。按照本专利技术的另一有利实施形式设定，控制装置设置成，如此驱控开关，使得模块支路中至少之一与剩余的模块支路分离且因此去激活。如果例如在模块支路的模块中之一中出现故障，那么通过简单的方式可能的是，通过为此适合的开关的相应的驱控分离涉及的模块支路与剩余的模块支路。通过这种方式，自身在模块支路中之一故障的情况下那么可能的是，借助于电池系统还无风险且由此无问题地供能。在本专利技术的另一有利实施形式中设定，控制装置设置成，如此驱控开关，使得模块支路中的一部分连接成第一子系统用于提供第一电压而模块支路中的另一部分连接成第二子系统用于提供第二电压。换言之那么可能的是，提供一种类型的选择电路，借助于选择电路动态地模块支路中的一部分可连接成电池系统的一种类型的辅助支路。特别是结合电动车或混合动力车辆的全自动行驶可以设定，例如在车载电网中以冗余的形式应设有两个12伏特电池。借助于按照本专利技术的电池系统因此可能的是，节省这些12伏特电池中的一个。因为借助于所述选择电路可能的是，动态地将模块支路中的一部分连接成电池系统的至少一个辅助支路，借助于该辅助支路虚拟地代替或分支此外需要的第二12伏特电池。选择电路例如可以具有一个或多个复用器，借助于复用器可以将各个模块支路动态地在不同的情况下连接成所述辅助支路、亦即第二子系统，其那么例如通入DC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特别是用于机动车的电池系统(40)，包括多个电池单体(10)，所述电池单体具有带有电气连接端(14、16)的相应的电池单体壳体(12)，电池单体(10)通过所述电气连接端相互电气连接，其中，在所述电池单体壳体(12)中分别设置有连接所述连接端(14、16)的单体支路(18)，该单体支路包括伽凡尼单体(20)，其特征在于，/n在所述电池单体壳体(12)中分别设置有用于桥接相应的伽凡尼单体(20)的旁路支路(22)；/n每个单体支路(18)具有用于断开和闭合单体支路(18)的开关元件(24)且每个旁路支路(22)具有用于断开和闭合旁路支路(22)的桥接开关元件(26)；/n电池系统(40)具有在单体外部的电路装置(48)，该电路装置包括多个用于在不同的电路配置下连接电池单体(10)的开关(50)；/n电池系统(40)具有控制装置(52)，该控制装置设置成，为了满足至少一个要求能驱控电池单体(10)的、全部用于接通和桥接电池单体(10)的伽凡尼单体(20)的开关元件(24)和桥接开关元件(26)以及用于建立不同的电路配置的、在单体外部的电路装置(48)的全部开关(50)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180420 DE 102018206096.71.一种特别是用于机动车的电池系统(40)，包括多个电池单体(10)，所述电池单体具有带有电气连接端(14、16)的相应的电池单体壳体(12)，电池单体(10)通过所述电气连接端相互电气连接，其中，在所述电池单体壳体(12)中分别设置有连接所述连接端(14、16)的单体支路(18)，该单体支路包括伽凡尼单体(20)，其特征在于，
在所述电池单体壳体(12)中分别设置有用于桥接相应的伽凡尼单体(20)的旁路支路(22)；
每个单体支路(18)具有用于断开和闭合单体支路(18)的开关元件(24)且每个旁路支路(22)具有用于断开和闭合旁路支路(22)的桥接开关元件(26)；
电池系统(40)具有在单体外部的电路装置(48)，该电路装置包括多个用于在不同的电路配置下连接电池单体(10)的开关(50)；
电池系统(40)具有控制装置(52)，该控制装置设置成，为了满足至少一个要求能驱控电池单体(10)的、全部用于接通和桥接电池单体(10)的伽凡尼单体(20)的开关元件(24)和桥接开关元件(26)以及用于建立不同的电路配置的、在单体外部的电路装置(48)的全部开关(50)。


2.根据权利要求1所述的电池系统(40)，其特征在于，电池单体(10)中的多个分别在并联电路中相互连接成相应的单体块(36)，其中单体块(36)中的多个、优选分别在串联电路中相互连接成相应的模块(34)。


3.根据权利要求2所述的电池系统(40)，其特征在于，模块(34)中的多个分别串联连接成相应的模块支路(46)，其中，控制装置(52)设置成，如此驱控开关(50)，使得模块支路(46)中的至少一部分在串联电路中和/或在并联电路中相互连接。


4.根据权利要求2或3所述的电池系统(40)，其特征在于，控制装置(52)设置成，如此驱控开关(50)，使得模块支路(46)中的至少之一与剩余的模块支路(46)分离且因此去激活。


5.根据权利要求2至4之一所述的电池系统(40)，其特征在于，控制装置(52)设置成，如此驱控开关(50)，使得模块支路(46)中的一部分连接成第一子系统(54)用于提供第一电压(U1)，而模块支路(46)中的另一部分连接成第二子系统(56)用于提供第二电压(U2)。


6.根据权利要求5所述的电池系统(40)，其特征在于，控制装置(52)设置成，如此驱控开关(50)，使得第一子系统(54)与第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·辛特伯格，B·海伦塔尔，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE