蓄电池系统和具有蓄电池系统的机动车技术方案

本发明专利技术涉及一种蓄电池系统(300)，其包括蓄电池管理单元、蓄电池单池监控单元(304)、至少一个蓄电池单池(306)和蓄电池单池(306)的安全电子装置(302)。该安全电子装置(302)具有第一比较装置(308)和用于报警信号(312)的报警信号输出端(310)。第一比较装置(308)将蓄电池单池(306)的蓄电池单池电压(410)与预先确定的电压阈值(314)进行比较并取决于该比较地产生报警信号(312)。电压阈值(314)在此小于正常运行中的蓄电池单池电压(410)并且大于临界电压值。此外，本发明专利技术提出一种具有蓄电池系统(300)的机动车，其中，蓄电池系统(300)与机动车的驱动系统相连接。

【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蓄电池系统，其包括蓄电池管理单元、蓄电池单池监控单元、至少一个蓄电池单池和蓄电池单池的安全电子装置。该安全电子装置具有第一比较装置和用于报警信号的报警信号输出端。此外，本专利技术涉及一种具有蓄电池系统的机动车。
技术介绍
情况表明，未来无论是在例如风力发电设备的静态应用中，在例如混合动力车辆和电动车辆的车辆中，还是在笔记本电脑和移动电话机上均使用锂离子蓄电池系统，对蓄电池系统在可靠性、安全性、功率和使用寿命方面提出了非常高的要求。在图1中示出了依据现有技术的蓄电池系统的基本的功能结构。为利用这种蓄电池系统取得所要求的功率和能量数据，大多将多个单独的蓄电池单池100串联并部分附加地并联成一个蓄电池。一组蓄电池单池100在此分别与英语也称为“Cell Supervis1nCircuit (单池监控电路)”或CSC的多个蓄电池单池监控单元102中的一个连接。另一功能单元形成蓄电池管理系统104，多个蓄电池单池监控单元102与其连接。蓄电池管理系统104在此负责蓄电池系统的高度安全性、性能和使用寿命。除了蓄电池状态识别外，蓄电池管理系统还包括诊断和安全功能以及对于其他系统的、例如热管理蓄电池的通信接口。设置在多个蓄电池单池100与蓄电池系统的多个极之间的蓄电池分离单元106还承担将蓄电池与用电器接通或断开的任务。蓄电池分离单元106由蓄电池管理系统104控制并确保蓄电池系统免受不允许高的电流和电压以及提供安全功能，例如在对蓄电池系统进行维护工作时，将多个蓄电池单池100与多个蓄电池电极两极地分离。在传统的蓄电池管理系统中，为此目前通常计算总的提前量或安全距离，以便使蓄电池系统以最高优先级遵守的安全性不由于提供过高功率的原因而受到危害。传统的蓄电池单池监控单元102的功能在图2中示出。蓄电池单池监控单元102公知包括通过滤波电路202与多个蓄电池单池100中的一个相连接的模数转换器200。该模数转换器200将蓄电池单池100的蓄电池单池瞬时电压数字化并将其提供给分析电子装置204。该分析电子装置204据此能够为与多个蓄电池单池100并联连接的、英语也称为“cell balancing(单池均衡)”的充电状态平衡电路206提供控制信号。为确保蓄电池单池100的安全运行，通常也并联比较装置208。因为公知传统的锂离子蓄电池单池100具有典型的2.8伏至4.2伏的工作电压，所以比较装置208被这样设置，使其在低于或高于下工作电压或上工作电压时在报警信号总线210上产生报警信号。蓄电池单池电压一方面通过蓄电池单池监控单元102并且另一方面通过比较装置208进行测量，因此目前已经确保蓄电池单池10比较可靠的监控。
技术实现思路
依据本专利技术提供一种蓄电池系统，其包括蓄电池管理单元、蓄电池单池监控单元、至少一个蓄电池单池和蓄电池单池的安全电子装置。安全电子装置具有第一比较装置和用于报警信号的报警信号输出端。第一比较装置将蓄电池单池的蓄电池单池电压与预先确定的电压阈值进行比较并取决于该比较地产生报警信号。电压阈值在此小于正常运行中的蓄电池单池电压并且大于临界的电压值。此外，提供一种具有蓄电池系统的机动车，其中，蓄电池系统与该机动车的驱动系统连接。依据本专利技术的具有安全电子装置蓄电池系统可以以有利的方式实现蓄电池单池的安全运行。安全电子装置在此不是像公知的伴随电子装置那样监控正常运行中的蓄电池单池电压，而是将蓄电池单池电压与小于正常运行中的蓄电池单池电压的电压阈值进行比较。也就是说，安全电子装置基本介入故障情况并在蓄电池单池的蓄电池单池电压偏离了正常范围并接近临界的电压值、尤其负电压时，产生报警信号。如果蓄电池系统中出现故障情况，如因为连接在蓄电池系统上的用电器短路或因为蓄电池单池本身损坏，那么总体上断开出于安全原因集成在蓄电池单池中的蓄电池单池安全装置。在此，典型地与多个蓄电池单池连接的多个蓄电池单池监控单元上会出现高的负电压。如果断开特定的蓄电池单池的蓄电池单池安全装置，那么在该蓄电池单池安全装置上以及因此在各自的蓄电池单池监控单元上会存在带负符号的其余蓄电池单池的总电压。蓄电池单池监控单元会被高的负电压损坏，例如起火和烧毁。通过断开蓄电池单池安全装置，总体上降低相关的蓄电池单池的蓄电池单池电压。在比较得出蓄电池单池电压小于电压阈值的情况下，第一比较装置优选产生报警信号。比较装置这样基本上探测到用电器侧的短路。例如，如果断开蓄电池单池的蓄电池单池安全装置，其中，同时该蓄电池单池的蓄电池单池电压保持在典型的约2.8V至约4.2V的允许范围内，那么安全电子装置识别出基本上不存在临界状态并且第一比较装置在这种情况下尤其不产生报警信号。虽然公知测量和进一步处理蓄电池单池电压的蓄电池单池监控单元，但依据本专利技术的蓄电池系统的安全电子装置尤其为公知的蓄电池单池监控单元形成一种冗余、独立或附加的测量手段，可以使装备安全电子装置的蓄电池系统获得高的安全等级级别。安全电子装置可以按照有利的方式使这种蓄电池系统获得例如ASIL(Automotive SavetyIntegrity Level:汽车安全完整性级别)C或D的等级级别。依据一个优选的实施例，蓄电池系统包括具有第二比较装置的伴随电子装置。第二比较装置尤其是监控正常运行中蓄电池单池的蓄电池单池电压。正常运行基本上是处于蓄电池单池的充电终止电压与放电终止电压之间的蓄电池单池电压的一个电压范围。优选蓄电池单池是锂离子蓄电池单池。锂离子蓄电池单池总体上具有约4.2V的充电终止电压和约2.8V或2.5V的放电终止电压。在例如-30°C的非常低的环境温度下，放电终止电压也可以更低，例如2.1V。伴随电子装置能够与每个蓄电池单池连接并借助第二比较装置基本上检查蓄电池单池电压是否高于充电终止电压或低于放电终止电压。取决于这种检查，伴随电子装置能够产生其他的报警信号。优选地，安全电子装置补充伴随电子装置和蓄电池单池监控单元，以便提高蓄电池系统的运行安全性。伴随电子装置和蓄电池单池监控单元总体上具有低的输入电阻并因此在高的负输入电压情况下很容易损坏。例如在数据页中详细列举的伴随电子装置或蓄电池单池监控单元的电压下限优选地形成临界电压值。第一比较装置优选地这样设计，使其在蓄电池单池电压达到临界电压值之前产生报警信号，从而能够防止伴随电子装置和蓄电池单池监控单元在故障情况下受到损坏。如果第一比较装置具有最好数千欧或兆欧的输入电阻，那么第一比较装置对存在的高电压很耐抗。此外有利的是蓄电池系统装备蓄电池分离单元，其将蓄电池系统取决于报警信号地与用电器分离。用电器总体上包括电动机、脉冲逆变器、换流器和诸如此类的装置。如果在故障情况下例如用电器内出现短路，安全电子装置的第一比较装置将其识别，那么报警信号可以这样控制蓄电池分离单元，使蓄电池系统尤其是两极地与用电器分离。为能够保证蓄电池系统高的运行安全性和故障安全性，优选单独的硬件线路，其将报警信号从安全电子装置传送到蓄电池单池监控单元或蓄电池管理单元。在一种优选的结构中，依据本专利技术的蓄电池系统能够包括短路线路，蓄电池单池监控单元取决于报警信号地将其与蓄电池单池并联。短路线路使各自的蓄电池单池短接并由此防止蓄电池系统内出现高的负电压。【附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
蓄电池系统(300)，其具有蓄电池管理单元；蓄电池单池监控单元(304)；至少一个蓄电池单池(306)；以及用于蓄电池单池(306)的安全电子装置(302)，所述安全电子装置具有第一比较装置(308)和用于报警信号(312)的报警信号输出端(310)；其特征在于，所述第一比较装置(308)将所述蓄电池单池(306)的蓄电池单池电压(410)与预先确定的电压阈值(314)进行比较并取决于所述比较地产生所述报警信号(312)，其中，所述电压阈值(314)小于正常运行中的所述蓄电池单池电压(410)并且大于临界的电压值。

【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：H·芬克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：德国;DE