蓄电池组和用于蓄电池组的充电方法技术

本发明专利技术涉及一种蓄电池组(100)，所述蓄电池组具有预给定数量(n)的彼此连接的单个蓄电池单元(Z

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓄电池组和用于蓄电池组的充电方法


[0001]本专利技术涉及一种蓄电池组，其具有预给定数量的彼此连接的单个蓄电池单元和用于单个蓄电池单元的尤其是根据SCM电路(“单电池监测”电路)的形式的监测单元，其中，该监测单元具有无源输入电路。

技术介绍

[0002]从现有技术中已知这种蓄电池组，其具有预给定数量的彼此连接的单个蓄电池单元和监测单元。在此，监测单元根据用于单个蓄电池单元的SCM电路形式来构造，并具有无源的输入电路。
[0003]在这种蓄电池组中，通常将多个蓄电池单元彼此串联和/或并联地电连接，以实现更高的电功率。为了实现特别高的能量密度，在此尤其使用锂离子蓄电池或锂聚合物蓄电池。在这些蓄电池技术中，每个单元必须在由电压、电流和温度定义的确定的运行参数范围内工作。为了确保对于蓄电池组的每个单个蓄电池单元始终满足所述运行参数范围，例如借助所谓的“单电池监测”(SCM)方法连续地监测单个蓄电池单元的电压。通过SCM方法确保，首先在充电过程中没有蓄电池单元运行超过其允许的充电终止电压或目标电压。对于SCM方法需要将两个串联连接的蓄电池单元之间的连接点的电信号进一步传递到监测单元。
[0004]例如借助所谓的SCM电路来实现SCM方法，SCM电路例如是TexasBQ771800的集成电路，或微控制器与所谓的无源前端或者说输入电路的组合。通常借助所谓的“明线探测(open wire detection)”来检查蓄电池单元连接点和SCM电路之间的电连接。在此背景下，依次短暂地激活开关，这至少短暂地跨接SCM电路的电压测量输入端。因此，各个分配的滤波电容器限定地短暂放电。随后，再次打开相关的开关。在短时间后，再次检查SCM电路短暂跨接的电压测量输入端处的电压。如果存在“明线”，则电容器尚未再次充电，这能够借助SCM电路检测。为了使SCM电路即使在输入电路内出现单个电故障时也可靠地限制充电终止电压，此外需要将相关的电路部分设计成单故障安全(einzelfehlersicher)。然而这需要对相关的电路部分的高开销的冗余设计。SCM电路的输入电路的冗余也是有问题的，因为在特殊绝缘保护的意义上需要蓄电池单元的各个分支的电信号，也就是说，在发生故障时，它们可能导致高电流和/或高电压，这可能导致热继发故障。此外，SCM电路的输入电路中也会出现以前已知的“明线探测”不能够检测的电故障。

技术实现思路

[0005]本专利技术涉及一种蓄电池组，其具有预给定数量的彼此连接的单个蓄电池单元和用于单个蓄电池单元的尤其根据SCM电路的形式的监测单元，其中，该监测单元具有无源的输入电路。监测单元构造用于借助分配给监测单元的时间测量单元尤其基于对电压的上升时间的测量来识别无源输入电路内的不同电误差。
[0006]因此，本专利技术使得能够连续地检查监测单元的无源输入电路是否存在不同的电故
障。可以省略出于安全原因原本需要的、无源输入电路的冗余设计。监测单元的所有功能性优选借助集成的数字微控制器来实现。
[0007]优选地，监测单元具有用于检测电压的至少一个电压测量器以及电子开关。因此，能够对蓄电池组的每个单个蓄电池单元进行单独的监测。在监测单元或微控制器内能够为每个蓄电池单元设置一个单独的电压测量器，尤其是模/数转换器。替代地，也可以只借助仅一个电压测量器和连接在其前面的多通道的模拟多路复用器(Analogmultiplexer)在时间上错位地测量各个电压。
[0008]无源输入电路优选地具有多个电阻和电容器。由此能够产生电压在时间上的上升曲线或变化过程。
[0009]根据一种有利的扩展方案，通过借助分配的开关至少短暂地跨接监测单元的电压测量器中的各一个电压测量器分别通过电压上升时间的绝对分析处理和/或相对分析处理能够识别无源输入电路内的电故障。因此，故障识别基于上升时间的评估，而不是基于绝对电压值的检测，从而故障识别与蓄电池组的个体特性无关，蓄电池组的个体特性例如是老化效应、单个蓄电池单元的充电状态和当前流动的充电或放电电流。
[0010]优选地，无源输入电路具有多个附加电阻，所述附加电阻分别与电阻之一串联连接，其中，附加电阻的数量等于蓄电池单元的预给定的数量。由此能够通过分析处理下降的电压曲线来识别电故障。此外，因此还能够识别相互补偿的故障，所述故障例如在以下情况下出现：故障引起电阻值提高，并且故障引起分配的电容器的电容相应地下降，因此电阻值和电容的乘积在外部基本保持不变。
[0011]优选地，附加电阻被确定为(bemessen)小于或等于电阻。由此能够改善对电故障的识别。如果附加电阻的电阻值在电阻的电阻值的20％到80％之间，则故障探测变得特别有利。
[0012]在一种扩展方案中设置，监测单元实施为集成电路。因此，能够特别节省空间地集成到现有的蓄电池组设计中。
[0013]此外，本专利技术涉及一种用于检测尤其是以SCM电路形式的监测单元的无源输入电路内的电故障的方法，所述监测单元用于蓄电池组的预给定数量的单个蓄电池单元，尤其是上述蓄电池组，该方法包括以下步骤：
[0014]a)启动蓄电池组的充电运行，
[0015]b)测量电压，
[0016]c)借助分配的开关至少短暂地跨接监测单元的电压测量器，
[0017]d)测量上升时间，直到当前测量的电压已经达到电压的一个分数(Bruchteil)(0.1至0.9)为止，
[0018]e)对蓄电池组中的预给定数量的蓄电池单元中的每个重复步骤b)至d)，
[0019]f)基于预给定的容差范围对上升时间进行绝对分析处理和/或相对分析处理，以及
[0020]g)如果至少一个上升时间高于容差范围，并且因此在监测单元的无源输入电路中已经识别出故障，则停止蓄电池组的充电运行，否则继续充电运行并循环重复步骤b)至g)。
[0021]该方法使得能够连续监测输入电路是否存在可能的电故障。完整的方法运行的周期时间例如最多可以为一秒。
[0022]如果第一电压测量器未通过电阻与蓄电池组的负极连接，则在预给定数量等于一的情况下优选以时间校正因子(Korrekturfaktor)修正上升时间。在此，优选以时间校正因子来修正以下单元中的上升时间：该单元的输入滤波器与其他单元的输入滤波器不同。由此能够在数值上简单地补偿监测单元的无源输入电路的由于缺少电阻引起的电不对称。
附图说明
[0023]基于在附图中示出的实施例在下面的描述中进一步阐述本专利技术。附图示出：
[0024]图1示出根据本专利技术的蓄电池组，其具有监测单元和用于监测各个蓄电池单元的输入电路；
[0025]图2示出用于借助监测单元来识别图1的蓄电池组的监测单元的输入电路内的电故障的算法的示意图；
[0026]图3示出用于识别电故障的替代算法的示意图；
[0027]图4示出根据本专利技术的蓄电池组的另一实施方式。
具体实施方式
[0028]图1示出蓄电池组100，其在此仅具有数量n个蓄电池单元Z
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蓄电池组(100)，所述蓄电池组具有预给定数量(n)的彼此连接的单个蓄电池单元(Z
1,
…
,n
)以及用于所述单个蓄电池单元(Z
1,
…
,n
)的监测单元(110)，所述监测单元尤其是根据SCM电路(112)的形式的监测单元，其中，所述监测单元(110)具有无源输入电路(120)，其特征在于，所述监测单元(110)构造用于，借助分配给所述监测单元(110)的时间测量单元(132)尤其基于电压(U
1,
…
,n
)的上升时间(T
An1,
…
,n
)的测量来识别所述无源输入电路(120)内的不同的电故障(F
1,
…
,4
)。2.根据权利要求1所述的蓄电池组，其特征在于，所述监测单元(110)具有至少一个电压测量器(V
1,
…
,n
)以及电子开关(S
1,
…
,n
)，所述至少一个电压测量器用于检测所述电压(U
1,
…
,n
)。3.根据权利要求1或2所述的蓄电池组，其特征在于，所述无源输入电路(120)具有多个电阻(R
1,
…
,n
)和电容器(C
1,
…
,n
)。4.根据以上权利要求中任一项所述的蓄电池组，其特征在于，通过借助分配的开关(S
1,
…
,n
)至少短暂地跨接所述监测单元(110)的电压测量器(V
1,
…
,n
)中的各一个电压测量器、分别通过所述电压(U
1,
…
,n
)的上升时间(T
An1,
…
,5
)的绝对分析处理和/或相对分析处理能够识别所述无源输入电路(120)内的所述电故障(F
1,
…
,4
)。5.根据权利要求4所述的蓄电池组，其特征在于，所述无源输入电路(410)具有多个附加电阻(R
Z1,
…
,n
)，所述附加电阻分别与所述电阻(R
1,
…
,n
)中的一个电阻串联连接，其中，所述附加电阻(R
Z1,
…
,n
)的数量等于所述蓄电池单元(Z
1,
…
,n
)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：