專利名稱：用于蓄電池組的去平衡保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于在蓄電池組中布置的大量單電池單元的保護電路。
背景技術(shù)：
在蓄電池組中經(jīng)常將大量單個電池單元以串聯(lián)電路和/或并聯(lián)電路連接在一起，以便提供具有所希望的供應(yīng)電壓和容量的蓄電池組。單個電池單元在新狀態(tài)下基本上具有相同的特性和相同的容量；隨著電池單元由于溫度影響、存放和負荷日益老化，單電池單元的效率變得彼此不同。因為電池單元聯(lián)合體、尤其是單電池單元的串聯(lián)電路基本上僅與最弱的電池單元一樣好，所以設(shè)置了用于提早識別蓄電池組不再能夠提供所需要的功率并且必須被更換的措施。已知為了監(jiān)控由大量單電池單元組成的電池聯(lián)合體而將每個單個電池單元電壓輸送給監(jiān)控電路，以便在大小方面對每個單個電池單元電壓進行檢測。然后單電池單元的所檢測的電壓被相互比較，以便確定在最弱的電池單元與最強的電池單元之間的最大電壓差。該電壓差是用于對蓄電池組中的電池單元聯(lián)合體去平衡的參量；如果電壓差小，則電池單元聯(lián)合體的單電池單元處于良好狀態(tài)；如果電壓差大，則單電池單元比較強的電池單元顯著更弱，并且蓄電池組僅還能有條件地被使用。如果差電壓超過預(yù)先給定的去平衡極限，則蓄電池組被關(guān)斷。在電池單元聯(lián)合體的新狀態(tài)中，為了精確地監(jiān)控蓄電池組的去平衡而可以嚴格地使用去平衡極限；如果電池單元聯(lián)合體老化，則去平衡變得較大，但是蓄電池組仍然可使用。只有當超過預(yù)先給定的去平衡極限時，才必須使蓄電池組停止運行。蓄電池組中的電池單元聯(lián)合體的去平衡極限因此被設(shè)計為，其在單電池單元的老化狀態(tài)下仍然可以允許最大允許的去平衡；在蓄電池組的新狀態(tài)下，由于大的去平衡極限而不可能進行準確的監(jiān)控。因此不能識別單電池單元已經(jīng)在蓄電池組的新狀態(tài)下開始的失靈。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)是，說明一種用于在蓄電池組中布置的大量單電池單元的保護電路，其中即使在新狀態(tài)下也可以就電池單元聯(lián)合體的去平衡進行精確的監(jiān)控。該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明根據(jù)權(quán)利要求1的特征部分的特征來解決。去平衡極限的關(guān)于充電狀態(tài)可變的特性曲線在新狀態(tài)下被非常嚴格地設(shè)計，使得在新狀態(tài)下由于單電池單元中的故障而出現(xiàn)的去平衡可以被可靠地識別。例如可以當在新狀態(tài)下出現(xiàn)去平衡時關(guān)斷蓄電池組，從而避免后續(xù)損害。在新狀態(tài)下嚴格的去平衡極限根據(jù)關(guān)于蓄電池組的運行持續(xù)時間(壽命)的校正值而被改變，其中所述校正值根據(jù)電池單元聯(lián)合體的至少一個運行參量被確定。因此，隨著電池單元聯(lián)合體的老化出現(xiàn)的去平衡極限的擴展是可能的，使得總是設(shè)置與電池單元聯(lián)合體的單電池單元的老化狀態(tài)匹配的去平衡極限。該去平衡極限通過在電池單元聯(lián)合體的最滿的單電池單元的電壓和電池單元聯(lián)合體的最空的單電池單元的電壓之間的允許的差電壓確定。在此，為了改變該去平衡極限，不僅可以考慮一個、而且可以考慮多個運行參量，這些運行參量共同地例如按照算法確定用于改變?nèi)テ胶鈽O限的校正值。有利地，運行參量是歷史運行參量，其由過去在電池單元聯(lián)合體運行中收集的歷史值形成。因此作為歷史運行參量例如可以使用在電池單元聯(lián)合體的運行時間期間形成的負載集或者在電池單元聯(lián)合體的運行時間期間形成的溫度集。因為蓄電池組的充電過程與所使用的充電方法完全一樣地對電池單元聯(lián)合體中的單電池單元的壽命和老化具有影響，所以在本發(fā)明的改進方案中規(guī)定，使用不同充電電流的充電時間被檢測和存儲，以從這些值中推導(dǎo)出所實施的充電的歷史運行參量。適宜地，在此關(guān)于被充電的電池單元聯(lián)合體的容量對所檢測的充電電流進行標準化。適宜的還可以是，確定蓄電池組的不同的充電方法并且進行記錄。因此可以從第一充電方法與其他充電方法相比的實施頻度中形成歷史運行參量。除了用不同大小的電流對蓄電池組充電之外，具有不同大小的負載電流的蓄電池組的負荷也對壽命具有影響。因此適宜地從在不同工作設(shè)備情況下蓄電池組的運行中推導(dǎo)出歷史運行參量，因為不同的工作設(shè)備可以具有不同的負載電流。如果例如用蓄電池組運行電動機鏈鋸，則出現(xiàn)是在利用樹籬修剪機的運行(例如4安培)數(shù)倍的電流(例如40安培)。電池單元聯(lián)合體的單電池單元也根據(jù)所存儲的充電量老化。因為如果電池單元僅被部分充電和部分放電，則這比在該電池單元被完全充電和完全放電時更少地被加負荷。因此規(guī)定，由全充電與部分充電的循環(huán)比例形成歷史運行參量。電池單元聯(lián)合體的部分充電在此對應(yīng)于電池單元聯(lián)合體的全充電的大約70%至90%，尤其是80%。除了歷史運行參量之外，在形成用于去平衡極限的校正值時也可以考慮在蓄電池組的瞬時運行中所檢測的當前運行參量。以簡單的方式，作為當前運行參量可以考慮電池單元聯(lián)合體的當前電流、也即當前充電電流或放電電流，或者也可以考慮電池單元聯(lián)合體的當前溫度。在本發(fā)明的改進方案中，作為運行參量考慮在電池單元聯(lián)合體和/或單電池單元中所存儲的電荷。因此可以記錄電池單元聯(lián)合體和/或單電池單元的在蓄電池組的運行持續(xù)時間期間所確定的充電量，并且適宜地以加權(quán)的方式進行分析并且根據(jù)如此獲得的運行參量改變校正值。如果(按照運行參量校正的)去平衡極限被超過，則保護電路生成信號，所述信號適宜地被考慮作為控制信號用于通過開關(guān)關(guān)斷整個蓄電池組。該開關(guān)適宜地是電子開關(guān)，尤其是MOSFET。在本發(fā)明的有利的改進方案中，該信號被輸送給工作設(shè)備的控制單元，所述工作設(shè)備由蓄電池組運行?？刂茊卧梢栽诔霈F(xiàn)信號之后以其他方式操控電動機，以便例如降低蓄電池組的負載電流。如果由于重復(fù)地超過去平衡極限而由保護電路多次產(chǎn)生信號，則控制單元可以關(guān)斷工作設(shè)備或者還關(guān)斷蓄電池組。有利地，監(jiān)控電路與分析單元連接并且與該分析單元一起形成保護電路。在此，保護電路、也即監(jiān)控電路和分析單元適宜地設(shè)置在蓄電池組中。


本發(fā)明的其他特征由其他權(quán)利要求、說明書和附圖得出，在所述附圖中示出本發(fā)明的在下面詳細描述的實施例。其中:
圖1以示意圖示出具有由單電池單元組成的電池單元聯(lián)合體的蓄電池組，
圖2示出單電池單元關(guān)于充電狀態(tài)的電壓的圖解，
圖3示出與電池單元聯(lián)合體的充電狀態(tài)有關(guān)的去平衡極限的特性曲線的圖解，
圖4示出用于形成歷史運行參量的示例，
圖5以示意圖示出以電動機鏈鋸為例的電工作設(shè)備，
圖6以示意圖示出以自由裁剪器為例的電工作設(shè)備，
圖7示出用于由在蓄電池組的運行時間期間所確定的充電狀態(tài)形成歷史參量的另一示例。
具體實施例方式在圖1中所示的蓄電池組I由三個電池單元排A、B和C組成，其中在每個電池單元排A、B和C中五個單電池單元2串聯(lián)成串聯(lián)電路。每個電池單元排A、B和C的每個單電池單元2具有電池單元電壓Ula至U5a、Ulb至U5b和Ulc至U5。。在所示的實施例中，電池單元排以并聯(lián)電路處于極3、4處，在所述極之間抽取蓄電池組I的供應(yīng)電壓Uv。有利地，單電池單元2是化學(xué)地基于鋰的電池單元，例如鋰離子電池單元，鋰聚合物電池單元，鋰鐵電池單元等；在該實施例中，以在全充電(圖2)情況下大約4.2伏特的電池單元電壓為出發(fā)點，從而最大供應(yīng)電壓Uv大約為20伏特。代替單電池單元2也可以設(shè)置電池單元塊20，如在圖1中左上方虛線示出的。電池單元塊20可以由兩個或更多單電池單元2、2a構(gòu)建，這些單電池單元(如在該實施例中所示)以并聯(lián)電路電連接并且它們的端子形成共同的電勢點。電池單元塊20中的電池單元也可以由多個以并聯(lián)電路和/或以串聯(lián)電路電布線的單電池單元組成。電池單元聯(lián)合體5內(nèi)的單電池單元2可以根據(jù)所希望的容量和所希望的電壓匹配地被批量生產(chǎn)，其中電池單元排A、B、C中的電池單元2不僅可以以并聯(lián)電路、以串聯(lián)電路或者以這兩種電路的組合相互連接。電池單元電壓UIW，Unb和U,K (ISnS 5)經(jīng)由信號線路11、21和31被檢測并且
被輸送給監(jiān)控電路9。為此，所有電池單元排A、B、C的電池單元2的電勢點12至16、22至26和32至36與監(jiān)控電路9連接。單電池單元2的所檢測的電壓Una、Unb和Un。在分析單元8中被分析，有利地被相互比較，以便確定最大電池單元電壓Umax和最小電池單元電壓umin。將差電壓
AU/ - U瞧-Umm與存放在系統(tǒng)中的去平衡極限相比較。根據(jù)差電壓AUz和預(yù)先給定的去平衡極限UDn的比較產(chǎn)生信號，所述信號作為控制信號用于關(guān)斷整個蓄電池組I和/或各個電池單元排A、B、C。為此在正極3的主支路6中和/或在負極4的主支路7中設(shè)置受控開關(guān)40，所述受控開關(guān)在所示的實施例中是電子開關(guān)，尤其是MOSFET 41。相應(yīng)地，在電池單元排A、B、C中可以設(shè)置受控電子開關(guān)42，其適宜地同樣被構(gòu)造為MOSFET 43。由保護電路10經(jīng)由控制線路44和46操控電子開關(guān)40，所述保護電路由監(jiān)控電路9和分析單元8形成。經(jīng)由相應(yīng)的控制線路45可以由保護電路10操控電池單元排A、B和C中的MOSFET 43。每個單電池單元2在使用蓄電池組I時被放電并且在將蓄電池組I連接到充電設(shè)備時又被充電。根據(jù)充電狀態(tài)SOCC (State of Charge Cell,充電電池單元狀態(tài))，對單電池單元2施加電池單元電壓Uz，如在圖2中再現(xiàn)的。如特性曲線K1所示，電池單元電壓在空的電池單元2情況下處于大約3.2伏特并且在全充電(100%S0CC)情況下升高直至4.2伏特的充電終止電壓。如果該電池單元老化，則特性曲線變化成特性曲線K2或特性曲線K3 ；該電池單元在特性曲線K2和K3中不再完全地被充電；充電終止電壓在較少的充電SOCC情況下較早地被達到并且導(dǎo)致充電過程提早關(guān)斷。在放電時，老化的電池單元比像新的一樣的電池單元更早地與電池單元電壓斷開。在圖2的實施例中，具有中間的特性曲線K2的老化的電池單元在80%S0CC時就已經(jīng)達到電池單元電壓Uz=4.2V并且具有特性曲線K3的舊電池單元甚至在60%S0CC的充電狀態(tài)時就已經(jīng)達到電池單元電壓Uz=4.2V。如在圖1中示例性所示的，在電池單元聯(lián)合體5內(nèi)裝入大量單電池單元2。即使單電池單元2來自相同的制造并且擁有相同的制造數(shù)據(jù)，所述單電池單元也可以在其特性方面略微不同。如果單電池單元2是像新的一樣，則其電池單元電壓Una、Unb和Unc不僅在放電時而且在充電時關(guān)于其充電狀態(tài)都僅略微彼此不同；這意味著，在電池單元電壓Una、Unb和Unc的最大電池單元電壓Uniax與電池單元電壓Una、Unb和Unc的最小電池單元電壓Uniin之間的差電壓AUz是小的。對于典型的電池單元聯(lián)合體5，在新狀態(tài)下例如得出去平衡極限的特性曲線D，其說明在電池單元聯(lián)合體5的相應(yīng)的充電狀態(tài)SOC中允許的差電壓AUZ。在電池單元聯(lián)合體5的新狀態(tài)下的該允許的差電壓在充電處于10%與90%S0C(State of Charge,充電狀態(tài))之間時處于大約80mV與大約500mV之間。

如果電池單元老化，則在最弱的單電池單元與最強的單電池單元2之間的差電壓A Uz變大，這導(dǎo)致未改變的特性曲線D的去平衡極限經(jīng)常被超過，這將會導(dǎo)致蓄電池組I關(guān)斷。為了避免這一點，按照本發(fā)明建議，根據(jù)校正值將特性曲線D改變成特性曲線D’。以有利的方式例如適用的是:
D1 - k D,
其中校正值根據(jù)電池單元聯(lián)合體5的至少一個運行參量來形成。在根據(jù)圖3的圖解中示例性地說明，如何根據(jù)校正值k將特性曲線D改變成特性曲線D’。以簡單的方式將特性曲線D在箭頭方向48上推移，由此去平衡極限Um推移。在電池單元聯(lián)合體5的充電狀態(tài)為大約8%時，在新狀態(tài)下得出大約800毫伏的去平衡極限Udi ;也即如果在負載下最弱的和最強的單電池單元2的電池單元電壓Una、Unb和Un。具有超過800毫伏的差電壓AUz，則將會進行蓄電池組I的關(guān)斷。如果蓄電池組老化，則在考慮電池單元聯(lián)合體5的運行參量情況下將特性曲線D改變到特性曲線D’，使得于是在電池單元聯(lián)合體5的充電狀態(tài)為大約8%時在老化的狀態(tài)下允許大約1700毫伏的去平衡極限Ud, 10因此在去平衡極限推移到UD’ i之后，只有當最強的電池單元和最弱的電池單元的電池單元電壓的差電壓AUz高于1700毫伏時才關(guān)斷蓄電池組I。
相應(yīng)地，例如在像新的一樣的電池單元聯(lián)合體5的充電狀態(tài)SOC為大約80%時在超過大約80毫伏的去平衡極限時關(guān)斷蓄電池組；在特性曲線在運行過程中變化的情況下，去平衡極限將升高到UD’2并且于是在老的電池單元聯(lián)合體5情況下處于大約300毫伏。通過根據(jù)電池單元聯(lián)合體的運行參量匹配去平衡極限UDn，在充電狀態(tài)SOC為大約8%時使去平衡極限推移了大約900毫伏的AUdi，而在大約80%的充電狀態(tài)SOC的范圍中，去平衡極限推移了例如200毫伏的AUD2。以簡單的方式，去平衡極限作為特性曲線D存在；特性曲線D也可以表示為具體特性曲線、離散值、特性曲線族或者算法。利用術(shù)語“特性曲線”來概括根據(jù)充電狀態(tài)SOC去平衡極限的這些和其他未明確列出的構(gòu)成和表示。用于改變?nèi)テ胶鈽O限的特性曲線的所使用的校正值k可以是比例因子或者也可以是算法。校正值k根據(jù)電池單元聯(lián)合體5的至少一個運行參量形成。為了實現(xiàn)與單電池單元2的老化狀態(tài)的良好匹配，規(guī)定根據(jù)多個運行參量形成校正值k。在此，運行參量可以是歷史運行參量HBG，其由過去在電池單元聯(lián)合體5的運行中所收集的歷史值形成，和/或可以是當前運行參量ABG，其再現(xiàn)蓄電池組I中的電池單元聯(lián)合體5的瞬時狀態(tài)。為了檢測電池單元聯(lián)合體5的瞬時狀態(tài)，適宜地設(shè)置溫度傳感器28和/或用于檢測在主支路6、7中流動的負載電流k的傳感器38。以簡單的方式負載電流込經(jīng)由在電子開關(guān)40上、也即MOSFET 41的內(nèi)阻上下降的負載電壓隊檢測。下降的負載電壓Ul經(jīng)由信號線路37被輸送給保護電路10。以相同的方式，溫度傳感器28的信號經(jīng)由信號線路27被輸送給保護電路10。如果例如在電池單元聯(lián)合體5充電時有高的電流流動，則具有較高內(nèi)阻的電池單元比具有小內(nèi)阻的電池單元具有更大的電池單元電壓Uzo因此在高充電電流情況下可以在箭頭方向48上推移去平衡極限，以便(如果充電電流下降)在較小去平衡的意義上又與箭頭方向38相反地反向推移去平衡極限的特性曲線D’。傳感器38的所檢測的溫度值可以在蓄電池組I的整個運行時間期間被相加并且被存儲在存儲器中。于是可以考慮由這些值形成的溫度集作為歷史運行參量用于推移去平衡極限。以相同的方式，可以檢測在蓄電池組的整個運行持續(xù)時間(壽命)期間在主支路6、7中流動的負載電流k并進行存儲，以便從這些所存儲的值推導(dǎo)負載集，這可以被用于推移去平衡極限UDn。因為電池單元聯(lián)合體5的單電池單元2的充電類型對單電池單元2的老化具有顯著的影響量，所以在本發(fā)明的改進方案中規(guī)定，檢測被用于在過去對電池單元聯(lián)合體5充電的充電過程類型。因此具有重要意義的是，蓄電池組是總是僅以非常高的電流被充電還是以比較小的電流被充電。利用高電流頻繁充電導(dǎo)致電池單元快速老化并且從而導(dǎo)致與利用較小電流的充電過程相比去平衡極限的特性曲線D的更大位移。因此規(guī)定，根據(jù)充電電流的大小來評估充電過程并且由利用不同充電電流的結(jié)束的充電時間形成歷史運行參量。適宜地，在此關(guān)于被充電的電池單元聯(lián)合體的容量對所示的充電電流進行標準化，因為與具有較小容量的電池單元聯(lián)合體5相比，具有較高容量的電池單元聯(lián)合體5可以利用較大的電流充電而無損壞。以簡單的方式也可以考慮充電方法的類型作為歷史運行參量。如果由鋰離子電池單元組成的電池單元聯(lián)合體5定期地按照標準充電方法恒定電流/恒定電壓被充電，則這對電池單元的老化具有與例如自適應(yīng)的脈沖充電方法不同的作用。因此規(guī)定，確定和存儲實施充電方法的頻度并且從這些值(必要時以加權(quán)的方式)推導(dǎo)出被考慮用于確定校正值的歷史運行參量。作為歷史運行參量也可以推導(dǎo)在不同的電工作設(shè)備50情況下蓄電池組I的運行的頻度。具有蓄電池組I的電動機鋸51 (圖5)的運行比例如利用自由裁剪器53 (圖6)、鼓風(fēng)設(shè)備、樹籬修剪機或類似電工作設(shè)備的運行明顯更強地對電池單元聯(lián)合體5加負荷。因此適宜地記錄和存儲:在蓄電池電動機鋸(MSA)、蓄電池自由裁剪器(FSA)或蓄電池樹籬修剪機(HSA)情況下啟動多少次蓄電池充電。圖4示出用于當在不同工作設(shè)備50時考慮使用蓄電池組I情況下形成歷史運行參量HBG的示例。在表格中示例性地再現(xiàn)，蓄電池組I例如在電動機鋸情況下被用于兩次蓄電池充電，在電樹籬修剪機情況下被用于兩次蓄電池充電和在電自由裁剪器情況下被用于四次蓄電池充電。因為在電動機鋸情況下蓄電池組I的電負荷非常高，所以例如用因子5對蓄電池充電加權(quán)，自由裁剪器的蓄電池充電用因子3加權(quán)并且樹籬修剪機的蓄電池充電用因子I加權(quán)。由此根據(jù)加權(quán)的蓄電池充電得出歷史運行參量(HBG);在根據(jù)圖4的實施例中，從值的總和中得出為3的平均加權(quán)歷史運行參量(HGB=24:8)。該歷史運行參量越大，越強烈地進行去平衡極限的特性曲線的校正并且越強烈地例如在箭頭方向48上推移特性曲線D。在根據(jù)圖1的所示的實施例中，保護電路10完全被容納在蓄電池組I的外殼中；分析單元8因此處于蓄電池組I內(nèi)，使得該蓄電池組可以自給自足地根據(jù)所分析的電池單元電壓發(fā)起蓄電池組的關(guān)斷。例如在蓄電池組由用戶60攜帶并且經(jīng)由連接電纜58與電工作設(shè)備50連接時，如圖6所示，將保護電路10布置在蓄電池組I中是有利地。如果蓄電池組I被插入到設(shè)備外殼52中，則可以在分析單元8’中實施對所檢測的電池單元電壓Una、Unb和Unc的分析，所述分析單元8，例如可以集成在工作設(shè)備50的控制單元55中?？刂茊卧?5控制工作設(shè)備的電驅(qū)動電動機56。保護電路10因此通過一方面蓄電池組I中的監(jiān)控電路9和另一方面設(shè)備外殼52中的分析單元8’形成。在超過去平衡極限UDn時由保護電路10生成的信號可以在控制單元55中被處理為使得根據(jù)保護電路10的該信號的出現(xiàn)以另外的方式操控驅(qū)動電動機56，例如以較小的電流運行。只有當去平衡極限UDn根據(jù)電池單元聯(lián)合體5的充電狀態(tài)SOC例如多次被超過時，才通過控制單元55關(guān)斷工作設(shè)備50和/或經(jīng)由在蓄電池組I和控制單元55之間的通信連接18斷開蓄電池組中的開關(guān)40、42。電池單元聯(lián)合體在充電循環(huán)中是僅被部分充電還是完全被充電也對電池單元聯(lián)合體、尤其是化學(xué)地基于鋰的單電池單元2的電池單元聯(lián)合體的壽命有影響。因此規(guī)定，作為全充電與部分充電的循環(huán)比例來形成歷史運行參量并且可以使該循環(huán)比例進入去平衡極限的特性曲線的校正。在此，電池單元聯(lián)合體的部分充電可以相應(yīng)于總?cè)萘康拇蠹s70%至90%，但是尤其是電池單元聯(lián)合體5的全充電的80%。一般化地可以如下說明校正值k:
k =ABG)。作為附加的或其他運行參量，其可以是當前的或歷史的運行參量，根據(jù)圖7中的圖示檢測和存儲單電池單元2的充電狀態(tài)SOCC或電池單元聯(lián)合體5的充電狀態(tài)S0C。因此在將蓄電池組I連接到充電設(shè)備上時可以檢測和存儲電池單元聯(lián)合體5的瞬時充電狀態(tài)。按照表格的第一行，該充電狀態(tài)例如是25%S0C (充電狀態(tài))；該充電狀態(tài)處于預(yù)先給定的下極限值之下，所述下極限值例如被置于30%處。這也可以被保持并且被記錄。
在充電過程結(jié)束之后，蓄電池組被充電到例如95%S0C ;該狀態(tài)超過例如90%的、充電狀態(tài)的預(yù)先給定的上極限值，因此該結(jié)果也被記下?，F(xiàn)在將經(jīng)過充電的蓄電池組I與充電設(shè)備分開并且投入運行，例如在電工作設(shè)備50 (圖5，6)中使用。這里也記錄在蓄電池組I以電的方式投入運行時的充電狀態(tài)，與在工作設(shè)備50的運行持續(xù)時間結(jié)束時的運行狀態(tài)一樣。相應(yīng)地，值90%和70%作為示例被錄入到根據(jù)圖7的表格的第3和4行中。在工作設(shè)備50的下一次運行時，再次檢測和存儲充電狀態(tài)的起始值和結(jié)束值。這在每個重新的充電過程中同樣適用。所有這些值以適當?shù)姆绞奖环治霾⑶冶豢紤]用于形成運行參量。歷史運行參量HBG例如可以通過以下方式形成，其方式是，所有被充電的或放電的部分充電在蓄電池組I的壽命期間例如通過差形成而被確定并且被相加成總充電量，使得蓄電池組I的壽命功率通過總充電量而可以被考慮用于計算校正值。用于形成歷史運行參量的另一可能性例如是在過去執(zhí)行的充電過程的數(shù)字數(shù)量，其中適宜地使所述數(shù)字數(shù)量與蓄電池組的總充電量有關(guān)。也可以通過這種方式分別在檢測當前充電狀態(tài)時確定:充電狀態(tài)是否處于預(yù)先給定的極限值之下、在例如30% < S()C<75%的第一值范圍I中、在例如
75% < SOC < 90%的第二值范圍II中或者處于例如90%S0C的極限值之上。分別出現(xiàn)
的事件可以被加權(quán)，以便對所獲得的數(shù)字值相加、標準化或另外地進行處理。所獲得的數(shù)字值能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)于電池單元聯(lián)合體和/或單電池單元的老化狀態(tài)的判斷，因為所獲得的值是關(guān)于單電池單元或電池單元聯(lián)合體的歷史負荷的尺度，這影響在蓄電池組中所裝入的單電池單元的老化變化曲線。
權(quán)利要求
1.一種用于在蓄電池組(I)中所布置的大量單電池單元(2)的保護電路，其中預(yù)先給定數(shù)量的單電池單元(2 )形成電池單元聯(lián)合體(5 ),具有針對電池單元聯(lián)合體(5 )中的單電池單元(2)的充電狀態(tài)的監(jiān)控電路(9)，其中施加在單電池單元(2)上的電壓(Una，Unb, Unc)被檢測并且多個單電池單元(2)的所檢測的電壓(Una，Unb，Un。)被相互比較，以便在超過分配給電池單元聯(lián)合體(5)的去平衡極限(UDn)時發(fā)出信號，其中去平衡極限(UDn)說明在電池單元聯(lián)合體(5)的兩個所選擇的單電池單元(2)之間的允許的電壓差(AUZ)，其特征在于，電池單元聯(lián)合體(5)的去平衡極限(UDn)被設(shè)置為關(guān)于其充電狀態(tài)(SOC)可變的特性曲線(D)，并且為了改變?nèi)テ胶鈽O限(UDn)能夠根據(jù)校正值改變特性曲線(D)，所述校正值根據(jù)電池單元聯(lián)合體(5)的至少一個運行參量來形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，通過在最滿的單電池單元(2)的電壓(Una, Unb, Unc)與最空的 單電池單元(2)的電壓(Una，Unb, Unc)之間的允許的差電壓(AUz)來形成去平衡極限(UDn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，校正值根據(jù)多個運行參量來形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，運行參量是歷史運行參量，所述歷史運行參量由過去在電池單元聯(lián)合體(5)的運行中所收集的歷史值形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的保護電路，其特征在于，歷史運行參量是在電池單元聯(lián)合體(5)的運行時間期間形成的負載集。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的保護電路，其特征在于，歷史運行參量是在電池單元聯(lián)合體(5)的運行時間期間形成的溫度集。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的保護電路，其特征在于，用充電電流(IJ對電池單元聯(lián)合體(5)充電，并且歷史運行參量由利用不同充電電流(IJ的已過去的充電時間形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的保護電路，其特征在于，關(guān)于經(jīng)過充電的電池單元聯(lián)合體(5)的容量對所檢測的充電電流(IJ進行標準化。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的保護電路，其特征在于，利用不同的充電方法對電池單元聯(lián)合體(5 )充電，并且歷史運行參量由第一充電方法與其他充電方法相比的實施頻度來形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的保護電路，其特征在于，從在不同工作設(shè)備(50)情況下蓄電池組(I)的運行來推導(dǎo)歷史運行參量。
11.根據(jù)權(quán)利要求4的保護電路，其特征在于，歷史運行參量是全充電與部分充電的循環(huán)比例。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的保護電路，其特征在于，電池單元聯(lián)合體(5)的部分充電相應(yīng)于電池單元聯(lián)合體(5)的全充電的70%至90%。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，運行參量是在蓄電池組的瞬時驅(qū)動中所檢測的當前運行參量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的保護電路，其特征在于，當前運行參量是電池單元聯(lián)合體(5)的當前電流(I J。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的保護電路，其特征在于，當前運行參量是電池單元聯(lián)合體(5)的當前溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，運行參量是在電池單元聯(lián)合體(5)或單電池單元(2)中所存儲的電荷(SOC:S0CC)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的保護電路，其特征在于，對電池單元聯(lián)合體(5)或單電池單元(2)的在蓄電池組(I)的運行持續(xù)時間期間所確定的充電狀態(tài)進行分析。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，信號被考慮作為控制信號用于通過開關(guān)(40，42)關(guān)斷整個蓄電池組(I)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，電池單元聯(lián)合體(5)由由單電池單元(2)組成的多個電池單元排(A，B，C)組成并且在每個電池單元排(A，B，C)中布置由保護電路(10)控制的開關(guān)(42)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的保護電路，其特征在于，所述開關(guān)(42)是MOSFET(43)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，電池單元聯(lián)合體(5)與電工作設(shè)備(50)連接，該工作設(shè)備(50 )包括用于電驅(qū)動電動機(56 )的控制單元(55 )并且控制單元(55 )根據(jù)保護電路(10)的信號操控驅(qū)動電動機(56)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，監(jiān)控電路(9)與分析單元(8)連接，其中分析單元(8)和監(jiān)控電路(9)布置在工作設(shè)備(50)中。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的保護電路，其特征在于，單電池單元(2)是化學(xué)地基于鋰的單電池單元。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的保護電路，其特征在于 ，單電池單元(2)是鋰離子電池單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在蓄電池組中所布置的大量單電池單元的保護電路，其中預(yù)先給定數(shù)量的單電池單元形成電池單元聯(lián)合體。設(shè)置針對電池單元聯(lián)合體中的單電池單元的充電狀態(tài)的監(jiān)控電路，其中施加在單電池單元上的電壓被檢測并且多個單電池單元的所檢測的電壓相互被比較，以便在超過分配給電池單元聯(lián)合體的去平衡極限時發(fā)出信號。去平衡極限說明在電池單元聯(lián)合體的兩個所選擇的單電池單元之間的允許的電壓差。為了確保對電池單元聯(lián)合體的精確監(jiān)控，規(guī)定將電池單元聯(lián)合體的去平衡極限設(shè)置為關(guān)于其充電狀態(tài)可變的特性曲線并且為了改變?nèi)テ胶鈽O限可以根據(jù)校正值改變特性曲線，其中所述校正值根據(jù)電池單元聯(lián)合體的至少一個運行參量來形成。
文檔編號H02J7/00GK103178578SQ20121056111
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者H.高爾, G.利布哈德 申請人:安德烈亞斯 . 斯蒂爾兩合公司