[发明专利]储能器组件以及用于运作这种组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能器组件并且涉及一种用于运作这种组件的方法，该储能器组件包括多个串联连接的电池并且包括一个控制单元，其中这些串联连接的电池被连接到该储能器组件的一个电输出端上。

背景技术

大功率蓄电池(像例如用作电动车辆中的储能器)通常包括相互连接的多个原电池以便满足在供电电压、功率输出和容量方面对储能器的要求。

作为用于原电池的基础性技术，基于所使用的材料而命名的不同的电化学过程是可供使用的。这些具体地包括锂离子、锂聚合物、镍金属氢化物或磷酸铁锂技术。

所有这些可供使用的技术共有同特征是多个事实上相同并且已经运行了相同时间量的电池具有略微不同的特性，例如这是由于生产公差和/或热学的或机械的影响。

其结果是，它们具有不同的充电和放电特征，这造成单独的电池被加载到更大的程度并且因此过早地损毁，这继而导致整个蓄电池的失效。

DE 10345306A1披露了一种用于对具有单独的电池抽头的车辆电池进行充电并监测的装置，在这种情况下，可以用更高的电压对这些单独的电池中的一些进行充电，并且在放电运作过程中单独地对这些单独的电池进行监测。

DE 10 2008 005 208A1披露了一种补偿性安排，它包括安排在多个电池之间的多个开关，借助这些开关可以将这些电池在一种正常配置或一种补偿性配置下进行组合。在补偿性配置中，在充电运作之前，在这些电池之间发生了一种受控的充电平衡。

DE 10 2006 022 394说明了一种用于对具有多个电池的电源的充电进行平衡的装置，其中监测了一个单独的电池电压与一个可变参考值(具体地是所有电池的平均电压值)的偏差，并且如果必要的话就启动一个放电运作。

发明内容

本发明所基于的目的是提供一种在开篇时所提及类型的储能器组件，该组件具有改进的特性。

这是根据本发明通过根据权利要求1的前序部分的一种储能器组件进行的，其中将这些串联连接的电池中的至少一些通过对应地并联连接的、无电势的、受控的多个转换器和控制单元连接到该电输出端以及该控制单元上，这样在充电、放电和反向充电运作过程中，这些电池各自根据这个电池的个体性能特征由这些转换器和控制单元通过选择性电流消耗来运行的，并且在储能器组件的电输出端处流出的一个总电流是由流过这些串联连接的电池的一个基础电流以及多个附加电流形成的，这些附加电流是根据这些单独的电池的容量而从它们中取出的。

根据本发明的储能器组件使之有可能使用具有不同电气特性的电池，省略了需要在生产过程中进行复杂的选择程序。此外，还使之有可能替换有缺陷的电池。在常规蓄电池的情况下这并不是非常方便的，因为新增加的电池总体上具有与已经存在的电池不同的电气特性。如果必要的话，还可以在运作中进行这种替换，而无需将储能器组件从负载上断开。

有利的是，如果这些无电势的转换器和控制单元包括多个开关式转换器。

本发明的一个主要优点是这些电池至少部分地可以是基于不同的基础技术的。这些基础技术具有不同的优点和缺点。通过结合不同类型的电池，可以获得具有优化的特性的储能器组件。

对于所谓的二次使用概念，根据本发明的解决方案还产生了多个主要的优点，其中，例如锂离子蓄电池在车辆中的使用已经结束之后将用于其他目的，例如像用作光伏设备的储能器。

根据本发明的一个有利的改进，一个转换器和控制单元对应地被配属给一组相同的电池。

对于某些应用而言方便的是，不为每一个单独的电池、而是只对应地为一组相同的电池配属一个转换器和控制单元。

对于储能器组件同样有利的是，它具有一种模块式的构造，其方式为使得每个无电势的、受控的转换器和控制单元与对应地相关的电池或电池组形成一个结构性单元，即一个电池模块，该电池模块是通过多个可释放的连接元件而电气地并机械地连接到储能器组件上。这些电池模块的连接元件有利地是可释放的连接，将其方便地设计成插入式接头。

根据本发明的这种构造使之有可能根据对应的运作区域所要求的电气性能数据而将这些电池模块灵活地结合到多个储能器组件中。此外，很容易地能够在一个初始化阶段中确定这些电池的个体特性、并且还能够按希望对这些电池模块进行替换。为了这一目的，还可以设想在一种标准化的支架中安装该储能器组件，例如像所谓的“19英寸支架”，其中该支架的后侧(所谓的背板)具有多个用于滑入式模块的插槽，在当前的情况下这种插槽是用于控制单元以及这些电池模块。背板承载有用于这些滑入式模块的插入式接头并且对它们进行电气连接。