用于存储电能的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于存储电能的系统，该系统包括多个存储单元(12)，这些存储单元具有工作电压。用电设备(14)以及串联于用电设备的开关元件(16)并联于存储单元布置。开关元件在达到或超过阈电压时闭合。该系统还包括控制装置(18，30)，该控制装置设定用于，根据温度影响阈电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分中详细定义的类型的、用于存储电能的系统。本专利技术还涉及一种用于存储电能的方法。
技术介绍
由通常的现有技术已知了用于存储电能的系统、并且在此特别是用于存储电动车辆中或特别是混合动力车辆中的牵引电能的系统。以典型的方式，这种用于存储电能的系统借助于单个的存储单元设计而成，存储单元例如彼此电串联和/或并联。原则上，可以考虑不同类型的蓄电池单元或电容器作为存储单元。由于在存储和获取能量时，当应用在车辆的、在此特别是用于商用车的传动系中时，能量总量和功率相对较高，因此优选地将储能量足够高并且高功率的存储单元用作存储单元。这例如可以是锂离子技术中的蓄电池单元，但或者特别是功率非常强的双层电容器形式的存储单元。这种电容器通常也称为超级电容器、Supercaps或Ultra-Capacitors。和现在是否使用具有高储能量的超级电容器或蓄电池单元无关，在这种由多个总体上或以组块形式彼此串联的存储单元组成的结构中，单个存储单元的电压取决于结构类型地被限制到上电压值或者说阈电压上。如果例如在对用于存储电能的系统充电时超过了该上电压值，那么通常会迅速缩短存储单元的使用寿命。基于预定的制造公差，单个的存储单元在其特性(例如自放电)方面在实际中典型地彼此略微偏差。这导致单个的存储单元具有的电压比系统中的其它存储单元小一些。 然而由于对于总系统的最大电压通常保持相等，并且这特别是在充电时典型的控制标准， 因此不可避免地导致了，其它的存储单元具有高一些的电压，并且在充电过程中然后超过允许的电压极限充电。如上面已经提到的那样，这种过压导致这些单个的存储单元和进而是用于存储电能的系统的可能的使用寿命显著缩短。另一方面，在其电压方面显著下降的存储单元在用于存储电能的系统中在循环运行中换极，这同样迅速缩短使用寿命。为了解决该问题，一般的现有技术主要认识到两种不同类型的所谓的单元电压补偿，其分别居中或分散地构造。在中央的电子装置中，所有组件例如组合在控制单元中，而在分散的结构中，在各一至两个存储单元上，单独的组件例如安装在特别用于该一至两个存储单元的小电路板上。单元电压补偿的通常普遍的专业术语在此几乎不会有歧义，这是因为由此并不将单个的存储单元的电压或更确切地说能量在彼此间进行补偿，而是仅仅使具有高电压的单元在其过高的电压方面减小。由于用于存储电能的系统的(多个)总电压保持固定，然而因此可以通过所谓的单元电压补偿使在其电压方面减小的单元随着时间推移再次在其电压方面升高，从而至少由此减小了换极的危险。在一种被动的单元电压补偿中，电阻并联于每个单个的存储单元并且因此使得用于存储电能的系统持续不期望地放电并且也被加热，除了这种被动的单元电压补偿，也使用了一种主动的单元电压补偿。在此附加地，电子阈值开关并联于存储单元并且串联于电4阻。如果单元的工作电压处于预定的阈电压之上，则这个也被称为旁路电子装置的结构因此仅仅总使得电流流动。一旦单个的存储单元的电压再次下降到预定的阈电压以下的区域中，则断开开关并且不再有电流流动。电阻通过开关总是经受外力，基于该事实，如果单个的存储单元的电压在预定的阈值以下，则也可以尽可能避免用于存储电能的总系统不期望地放电。持续的、不期望的热产生在主动单元电压补偿的这种解决方式中也不是问题。但是，通过该主动单元电压补偿无法有效地实现单元的单个电压彼此间的补偿，而是在超过阈电压时利用较小的旁路电流使存储单元放电，以便通过缓慢地减小过压来限制这种超过情况。旁路电流在此仅仅这样长地流动，直到用于存储电能的系统被再次放电，这是因为在此低于相应的电压极限并且重新断开了开关。在混合驱动装置中，并且在此特别是在用于商用车、例如城市交通/短途交通中的公共汽车的混合驱动装置中，用于存储电能的系统的使用寿命具有决定性的重要意义。 和在通常的传动系中在适合于这种应用的功率级中不同的是，用于存储电能的系统占据了混合驱动的成本的显著部分。因此，在这种应用中特别重要的是获得非常高的使用寿命。除了所述的状态、即单个的存储单元的工作电压在充电-/放电循环中不期望地超过阈电压之外，存储单元的工作温度也是另一个对于使用寿命有决定性影响的参数。例如双层-电容器的使用寿命显著地取决于工作温度和在此施加的电压。例如当混合动力车辆在炎热的环境中运行时不能确保用于存储电能的系统的低温。存储单元的工作温度除了存储单元所在的环境的温度之外也取决于充电-/放电循环的轮廓(Profil)。这特别在借助于存储单元使用了这种用于存储电能的系统的车辆的行驶运行中是重要的。在此，例如必须在回收制动能量或者例如在加速过程(升压)中在短时间内从存储单元获取或输出较高的能量总和。这种充电_/放电循环促使释放加热存储单元的废热。为了尽管在这种温度升高的情况下也不会过度缩短使用寿命，出于这个原因这样低地选择存储单元的阈电压，即在可能出现高工作温度时尽可能避免存储单元过度受损。当然，存储单元以下降的工作电压运行也存在缺点。电容器存储单元的可使用的储能量E取决于存储单元的工作电压U的平方W =1/2 CU2其中W:储能量，C:电容，和U:存储单元的工作电压。因此，存储单元的储能量在工作电压下降时比例过大地减少。工作电压下降还导致了，即为了获得相同的功率输出或功率消耗而必须有更高的电流流过，根据以下公式Pv=I2Ri其中，Pv:损耗功率，I:电流强度，和Ri:内阻，而电容器是存储单元，由于较高的电流强度，通过电流热损耗而比例过大地产生了较高的损耗功率。电容器存储单元的或蓄能器系统的工作电压基于这种存储单元降低，因此该降低的工作电压通过以下方式提高了存储单元的使用寿命，即防止超过阈电压直至规定的较高温度。但是与该优点相伴的缺点是总储能量降低以及不利地提高损耗热产生。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于，提出一种用于存储电能的系统，该系统在高工作温度的情况下也能实现有效的能量存储和_获取并且至少部分地避免了所述的缺点。该目的通过具有独立权利要求的特征的一种系统和一种方法实现。本专利技术的其它设计方案在从属权利要求中给出。特别地，本专利技术提出了一种用于存储电能的系统，包括多个存储单元，这些存储单元具有工作电压，其中用电设备以及串联于用电设备的开关元件并联于存储单元布置，并且其中开关元件在达到或超过阈电压时闭合。该系统的特征在于，即该系统包括控制装置， 该控制装置设定用于，根据温度影响阈电压。因此根据本专利技术有可能借助于控制装置使阈电压匹配于温度。因此例如可以在高温情况下降低阈电压并且在低温情况下提高该阈电压。温度可以是存储单元的瞬时温度、从多个存储单元中求出的共有温度、一个或多个存储单元的时间上平均的平均温度值、 或者瞬时占主导地位的周围环境温度。也可以将多个所述的温度值彼此之间或者和例如部件的其它温度组合起来，这些部件直接地或间接地和存储单元热接触。通过控制装置，借助于阈电压的温度耦合影响可以实现，在相应的高温情况下降低阈值_或最大工作电压并且因此能实现有利于存储单元的使用寿命的运行。同时可能的是，即控制装置在低温的运行条件下设置合适的较高的阈电压值，其允许存储单元的蓄能能力被更好地充分利用。总体上，根据本专利技术的蓄能器系统能够实现匹配于瞬时占主导地位的运行条件的运行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：康拉德·罗塞尔，
申请(专利权)人：沃依特专利有限责任公司，
类型：发明
国别省市：