用于儲存電能的儲存裝置和用于運行儲存裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于儲存電能的儲存裝置（101），其具有可借助于充電電流充電的儲存單元（103）、與所述儲存單元（103）連接的用于給所述儲存單元（103）充電的充電電流回路（105）、與所述儲存單元（103）連接的用于使所述儲存單元（103）放電的放電電流回路（107）和用于監(jiān)測所述儲存單元（103）中的物理參量的監(jiān)測裝置（109），其中，構(gòu)造一能夠借助于所述監(jiān)測裝置（109）控制的開關(guān)元件（111），用于根據(jù)監(jiān)測到的物理參量中斷所述充電電流回路（105）。此外，本發(fā)明還涉及一種用于運行一用于儲存電能的儲存裝置（101）的方法。
【專利說明】用于儲存電能的儲存裝置和用于運行儲存裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及ー種用于儲存電能的儲存裝置。此外，本發(fā)明還涉及ー種用于運行一用于儲存電能的儲存裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了避免蓄電池的儲存單元的損壞，所述儲存單元不允許被過度充電。公知的是，充電設(shè)備及時地、也就是在儲存單元被過度充電之前中斷充電過程并且關(guān)斷相應(yīng)的充電電流。
[0003]其缺點尤其在于，在充電設(shè)備故障的情況下，該充電設(shè)備可能沒有及時關(guān)斷充電電流，從而使得所述儲存単元會被過度充電，這可能會導(dǎo)致儲存單元的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于儲存電能的儲存裝置，其中，即使在充電設(shè)備故障的情況下也能有效防止過度充電。
[0005]本發(fā)明的任務(wù)還在干，提供ー種用于運行一用于儲存電能的儲存裝置的方法。
[0006]這些任務(wù)借助于獨立權(quán)利要求的相應(yīng)對象來解決。本發(fā)明的有利構(gòu)型分別是從屬權(quán)利要求的對象。
[0007]按照ー個觀點，提供一種用于儲存電能的儲存裝置。所述儲存裝置優(yōu)選構(gòu)造為蓄電池。蓄電池也可稱為蓄電池組。例如，儲存裝置可以構(gòu)造為鉛蓄電池、鋰離子蓄電池、鋰聚合物蓄電池、磷酸鋰鐵蓄電池、鋰鈦酸蓄電池、鈉氯化鎳蓄電池、鈉硫蓄電池、鎳鐵蓄電池、鎳鉻蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池、鎳氫蓄電池、鎳鋅蓄電池或者構(gòu)造為錫硫鋰蓄電池。
[0008]所述儲存裝置包括儲存單元，所述儲存単元可借助于充電電流充電。所述儲存單元例如可以是原電池。在與蓄電池相關(guān)的情況下，這種儲存單元特別是也可以稱為次生電池。充電電流回路與儲存單元連接，通過所述充電電流回路可以給儲存單元充電。也就是說，用于給儲存單元充電的充電電流可以通過所述充電電流回路流動。此外，放電電流回路與所述儲存單元連接，通過所述放電電流回路可以使儲存單元放電。也就是說，放電電流可以通過所述放電電流回路流動。所述放電電流回路尤其可以提供給與儲存裝置連接的耗電器。
[0009]此外，所述儲存裝置還包括一個監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置監(jiān)測所述儲存単元中的物理參量。所述物理參量例如可以是儲存單元中的溫度和/或儲存單元中的電壓。這種溫度特別是也可以稱為儲存單元溫度。這種電壓特別是也可以稱為儲存單元電壓。
[0010]此外，所述儲存裝置還包括一個開關(guān)元件，所述開關(guān)元件能夠借助于所述監(jiān)測裝置控制。所述開關(guān)元件可中斷所述充電電流回路，其中，所述開關(guān)元件的控制并且就此而言所述充電電流回路的中斷取決于監(jiān)測到的物理參量。也就是說，所述控制特別是根據(jù)監(jiān)測到的物理參量實現(xiàn)。也就是說，例如，在儲存單元溫度和/或儲存單元電壓上升到預(yù)定的電壓值或溫度值以上時，監(jiān)測裝置向開關(guān)元件發(fā)送控制信號，從而該開關(guān)元件使所述充電電流或所述充電電流回路中斷。
[0011]本發(fā)明意義上的開關(guān)元件尤其具有兩個開關(guān)狀態(tài):即，一個打開的開關(guān)狀態(tài)和ー個閉合的開關(guān)狀態(tài)。在打開的開關(guān)狀態(tài)中，所述充電電流回路被中斷，從而沒有用于給儲存単元充電的充電電流流動；在閉合的開關(guān)狀態(tài)中，所述充電電流回路閉合，從而用于給所述儲存單元充電的充電電流可以流動。如果開關(guān)元件處于打開的開關(guān)狀態(tài)中，則所述開關(guān)元件也可以稱為打開的開關(guān)元件。如果所述開關(guān)元件處于閉合的開關(guān)狀態(tài)中，則所述開關(guān)元件也可以稱為閉合的開關(guān)元件。
[0012]根據(jù)另ー觀點，提供ー種用于運行本發(fā)明的儲存裝置的方法，其中，儲存單元借助于充電電流充電，并且監(jiān)測所述儲存単元中的物理參量。根據(jù)監(jiān)測到的物理參量使所述充電電流回路中斷。
[0013]本發(fā)明還包括的思想是，在儲存單元的充電過程中監(jiān)測物理參量、特別是所述儲存單元中的溫度和/或電壓，并且根據(jù)監(jiān)測到的物理參量來中斷充電過程，其方式是，中斷所述充電電流回路。因為監(jiān)測到的物理參量尤其取決于儲存單元的充電狀態(tài)，因此以有利的方式有效地避免儲存單元的過度充電并且從而有效地避免可能隨之發(fā)生的儲存單元的損壞。例如，當(dāng)所述物理參量大于預(yù)定值時中斷所述充電電流回路。
[0014]所述儲存裝置不僅具有用于給儲存單元充電的充電電流回路而且具有用于使所述儲存單元放電的放電電流回路尤其意味著，放電電流通過不同于充電電流的電流回路流動。就此而言，這兩個電流回路具有相互分開地構(gòu)成的電流路徑。但是在此優(yōu)選的是，這兩個電流回路具有公共的電流路徑。例如，這兩個電流回路可以具有共同的地端子。充電電流回路優(yōu)選包括ー個用于與充電設(shè)備接觸接通或連接的充電觸頭。放電電流回路特別是包括ー個用于與耗電器接觸接通或連接的放電觸頭。充電觸頭和放電觸頭特別是相互分開地構(gòu)成。
[0015]在另ー實施方式中構(gòu)造多個儲存單元。這些儲存單元為了提高借助于儲存單元提供的電壓尤其可以串聯(lián)連接或者為了提高儲存單元的總?cè)萘靠梢圆⒙?lián)連接。優(yōu)選還可以使幾個儲存単元并聯(lián)連接并且使幾個儲存単元串聯(lián)連接，其中，并聯(lián)連接的儲存單元又與串聯(lián)連接的儲存單元并聯(lián)或串聯(lián)連接。尤其在多個儲存単元的情況下，一個儲存単元中的高于預(yù)定值的物理參量就足以使充電過程中斷。
[0016]根據(jù)另ー實施方式，所述開關(guān)元件構(gòu)造為可逆的開關(guān)元件。在此，可逆尤其意味著:開關(guān)元件可以在打開的開關(guān)狀態(tài)與閉合的開關(guān)狀態(tài)之間往復(fù)切換。由此，如果所述物理量又相應(yīng)于可靠值，則儲存單元有利地被進ー步充電或重新充電，因為所述可逆的開關(guān)元件又使所述充電電流回路閉合了。
[0017]根據(jù)另ー實施方式，所述開關(guān)元件是晶體管、尤其是場效應(yīng)晶體管(FET)、優(yōu)選自傳導(dǎo)的場效應(yīng)晶體管，或者是繼電器。
[0018]所述開關(guān)元件尤其在常規(guī)運行中是閉合的，從而使得所述充電電流回路是閉合的電流回路，從而使得所述儲存単元可借助于充電電流充電。常規(guī)運行的特征尤其在于，所述物理參量小于預(yù)定值。只有在錯誤情況下，所述開關(guān)元件才打開并且中斷所述充電電流回路，從而使得所述儲存単元的充電過程中斷。所述錯誤情況的特征尤其在于，所述物理參量大于預(yù)定值。例如，當(dāng)儲存單元電壓和/或儲存單元溫度大于可靠的電壓值或溫度值時，所述充電電流回路被中斷。尤其在使用場效應(yīng)晶體管的情況下，所述場效應(yīng)晶體管借助于監(jiān)測裝置在常規(guī)運行中觸發(fā)并且在錯誤情況下截止。優(yōu)選使用自傳導(dǎo)的場效應(yīng)晶體管作為開關(guān)元件，其特別是僅僅在錯誤情況下截止。
[0019]根據(jù)另ー實施方式，所述開關(guān)元件串行地或串聯(lián)地連接在所述充電電流回路中并且在此特別是與所述儲存単元串聯(lián)地連接。因為所述充電電流回路中的充電電流顯著小于放電電流回路的放電電流，因此所述開關(guān)元件僅需針對較低的充電電流進行設(shè)計。與此相反的是，在具有公共的充電/放電電流回路的儲存裝置中，這種開關(guān)元件必須針對顯著較高的放電電流進行設(shè)計。也就是說，本發(fā)明在此以有利的方式允許使用技術(shù)上更簡單、復(fù)雜性更小并且更便宜的開關(guān)元件。
[0020]在另ー實施方式中，如果監(jiān)測到的參量小于預(yù)定值，則所述充電電流回路又閉合。也就是說，如果尤其儲存單元電壓和/或儲存單元溫度又具有可靠值，則儲存單元又可以被充電。尤其當(dāng)所述儲存單元通過放電電流回路放電時，所述充電電流回路才又閉合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面借助于優(yōu)選的實施例參考附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。在此:
[0022]圖1:是用于儲存電能的儲存裝置，
[0023]圖2:是用于儲存電能的另ー儲存裝置，
[0024]圖3:是用于運行ー用于儲存電能的儲存裝置的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出用于儲存電能的儲存裝置101。所述儲存裝置101例如可以由蓄電池構(gòu)成。這種蓄電池也可以稱為蓄電池組。所述儲存裝置101包括儲存單元103，所述儲存単元可以借助于充電電流充電。為此，所述儲存單元103與充電電流回路105連接。為了使所述儲存單元103放電，構(gòu)造ー個放電電流回路107，所述放電電流回路與所述儲存單元103連接。因此，通過所述放電電流回路107可以使相應(yīng)的放電電流從所述儲存單元103流走或流出。
[0026]此外，所述儲存裝置101還包括監(jiān)測裝置109，所述監(jiān)測裝置監(jiān)測所述儲存単元103中的物理參量。所述監(jiān)測裝置109特別是監(jiān)測充電過程中所述儲存単元103中的物理參量。所述物理參量尤其可以是儲存單元溫度和/或儲存單元電壓。
[0027]此外，設(shè)置ー個開關(guān)元件111，所述開關(guān)元件可中斷所述充電電流回路105。在此，所述開關(guān)元件111借助于所述監(jiān)測裝置相應(yīng)地控制，其中，所述控制取決于監(jiān)測到的所述物理參量。如果例如所述充電単元中的溫度上升到預(yù)定的值以上或所述儲存単元中的電壓上升到預(yù)定的電壓值以上，則這借助于所述監(jiān)測裝置監(jiān)測到并且所述監(jiān)測裝置然后相應(yīng)地控制所述開關(guān)元件111，從而所述開關(guān)元件111中斷所述充電電流回路105。由此，以有利的方式有效地避免了所述儲存単元的過度充電。這尤其與這里未示出的充電設(shè)備無關(guān)地進行，從而即使在充電設(shè)備故障的情況下(也就是所述充電設(shè)備不再能自行關(guān)斷充電電流)也能有效避免儲存單元的過度充電并且從而也能有效避免可能的損壞。此外，充電設(shè)備甚至也不必具有相應(yīng)的充電電流自動關(guān)斷裝置，因此在儲存裝置自身中進行自動關(guān)斷。由此，所述充電設(shè)備可以在技術(shù)上不太復(fù)雜地構(gòu)成。
[0028]在一個未示出的實施方式中，開關(guān)元件111構(gòu)造為可逆的開關(guān)元件。在另一未示出的實施方式中，開關(guān)元件可以是晶體管，特別是場效應(yīng)晶體管、優(yōu)選自傳導(dǎo)的場效應(yīng)晶體管，或者繼電器。
[0029]圖2示出用于儲存電能的另ー儲存裝置201。該儲存裝置201包括多個串聯(lián)連接的儲存單元203。為了給所述儲存單元203充電，構(gòu)造ー個具有充電觸頭205a的充電電流回路205，所述充電觸頭用于與充電設(shè)備接觸接通。為了使所述儲存単元203放電，構(gòu)造ー個具有放電觸頭207a的放電電流回路207，其中，所述放電觸頭207a尤其可與耗電器接觸接通。
[0030]此外，所述儲存裝置201還包括監(jiān)測裝置209，所述監(jiān)測裝置監(jiān)測所述儲存単元203中的物理參量，例如儲存單元電壓和/或儲存單元溫度。所述監(jiān)測裝置209控制ー開關(guān)元件211，所述開關(guān)元件在所述充電電流回路中串聯(lián)在所述充電觸頭205a與所述儲存単元205之間。所述開關(guān)元件211優(yōu)選構(gòu)造為晶體管、場效應(yīng)晶體管，特別是構(gòu)造為自傳導(dǎo)的場效應(yīng)晶體管，或者構(gòu)造為繼電器，并且由此使所述充電電流回路205中斷，從而使得不再有充電電流流向所述充電単元203。所述開關(guān)元件211尤其構(gòu)造為可逆的開關(guān)元件，從而所述開關(guān)元件211又可以使所述充電電流回路205閉合，從而可以使所述儲存単元203又被充電或者繼續(xù)被充電。特別是當(dāng)所述物理參量又相應(yīng)于可靠值時，所述開關(guān)元件211又閉合。
[0031]所述充電電流回路205和所述放電電流回路207雖然具有兩個分開的觸頭，即充電觸頭205a和放電觸頭207a，但是它們具有ー個公共的、帶有公共的接地觸頭208a的電流路徑208。
[0032]圖3示出用于運行一用于儲存電能的儲存裝置的方法的流程圖。在一個步驟301中，儲存單元借助于充電電流充電，其中，在一個步驟303中監(jiān)測所述儲存單元中的物理參量。所述監(jiān)測特別是與所述儲存単元的充電同時進行。然后，在一個步驟305中根據(jù)監(jiān)測到的參量中斷所述充電電流回路。如果例如所述儲存単元溫度處于預(yù)定的溫度值以下，在不中斷所述充電電流回路。只有當(dāng)所述溫度上升到所述預(yù)定的溫度值以上時才中斷所述充電電流回路。剛才的做法類似地也適用于儲存單元電壓。在一個未示出的實施例中可以規(guī)定，當(dāng)監(jiān)測到的參量又小于預(yù)定值時，所述充電電流回路又閉合。
[0033]總之，借助于本發(fā)明不再需要充電設(shè)備的冗余設(shè)計。在充電設(shè)備故障的情況下，儲存單元不損壞或者甚至不毀壞，因為根據(jù)本發(fā)明，充電電流回路的中斷與充電設(shè)備無關(guān)地進行。由于充電電流通常小于放電電流，因此，有利的是，所述開關(guān)元件僅僅針對較小的充電電流設(shè)計即可。
【權(quán)利要求】
1.一種用于儲存電能的儲存裝置(101)，其具有可借助于充電電流充電的儲存單元(103)、與所述儲存單元(103)連接的用于給所述儲存單元(103)充電的充電電流回路(105)、與所述儲存単元(103)連接的用于使所述儲存単元(103)放電的放電電流回路(107)和用于監(jiān)測所述儲存単元(103)中的物理參量的監(jiān)測裝置(109)，其中，構(gòu)造一能夠借助于所述監(jiān)測裝置(109)控制的開關(guān)元件(111)，用于根據(jù)監(jiān)測到的物理參量中斷所述充電電流回路(105)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲存裝置，其中，所述開關(guān)元件(111)是可逆的開關(guān)元件(111)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的儲存裝置，其中，所述開關(guān)元件(111)是晶體管、場效應(yīng)晶體管或繼電器。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的儲存裝置，其中，所述開關(guān)元件(111)串聯(lián)地連接在所述充電電流回路(105)中。
5.ー種用于運行根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的用于儲存電能的儲存裝置(101)的方法，其中，儲存單元(103)借助于充電電流充電，并且監(jiān)測所述儲存單元(103)中的物理參量，其中，根據(jù)監(jiān)測到的物理參量中斷所述充電電流回路(105)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，如果監(jiān)測到的參量小于預(yù)定值，則所述充電電流回路(105)又閉合。
【文檔編號】H02J7/04GK103444047SQ201280012536
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月11日
【發(fā)明者】A·奧斯瓦爾德, R·格勞寧, T·海因里希 申請人:羅伯特·博世有限公司