[发明专利]强电流电池系统以及用于控制强电流电池系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种其中有大的运行电流流动并且特别适合用于车辆传动装置的强电流电池系统。该强电流电池系统包括多个电池模块，每个电池模块包括至少一个可重复充电的电池单元（蓄电池单元），并且所述多个电池模块借助运行电流线路串联电连接，使得在运行期间运行电流流过运行电流线路。

背景技术

强电流电池系统在需要大容量并且能够流动数十或数百安培范围内的大电流的许多移动设备中使用。强电流电池系统的使用示例是移动工具或者还有车辆，特别是其中通常流动从100 A到大约400 A范围内的最大电流的电动车辆。但是强电流电池系统在其它电设备中也是必需的，特别是在包括马达并且需要大电流来启动马达的设备中。

从现有技术中已知的是，当使用电池系统时，必须对各个电池单元进行监视以避免例如可能由于过度充电或电池内故障而出现的对电池的损坏或毁坏。

为了避免在包括多个可重复充电电池（蓄电池）的电池系统中对各个单元过度充电，DE102004013351A1提出了一种用于对串联连接的多个可重复充电电池分配负荷并且监视的设备。通过检测充电期间施加的电压、电压梯度以及温度来监视各个蓄电池。如果出现故障，则相应的蓄电池经由可调阻抗而被桥接，其中中断或减少充电电流供应并且接通旁路。

危险状态不仅会在充电时、特别是在过度充电时出现，而且也会在运行期间出现。从现有技术已知的是，对电池以及电池系统的各种运行状态进行监视，并且在出现故障状态时将有故障的电池与电池系统进行隔离。对这种电池管理系统的建议例如由US 2008/0084182 A1进行。

US2007/0212596A1涉及包括单个或多个电池单元的电池系统在特定的所监视的参数偏离额定值时的安全关闭，所述电池系统特别包括锂离子电池。例如，对电池的温度进行检查。如果至少一个单元超过了预定温度则电子地将所有单元关闭。可替换地或附加地，检查设备可以监视这些单元的充电状态和充电周期。此外也可以对电气化学单元的电压和/或内部阻抗进行监视。

US2002/0074861A1提出了一种用于将车辆内电池隔离开的设备。在故障的情况下，如果在出现短路、起火、事故或类似情形的情况下威胁到车辆或乘客的安全，则将车辆中的电池关闭。此外规定能够激活和停止关闭设备，以防止车辆完全静止。可替换地，设置电容器，由此确保车辆即使在电池出现短路或电压下降的情况下也不会完全没有电压供应并且能够执行安全关闭。这种安全关闭优选地经由作为开关工作并且将电池断开的晶体管来进行。

在例如电动车辆的许多使用电池的领域中，在出现故障的情况下电池必须尽快可靠地关闭。因此在现有技术中，能够对电池的大运行电流进行开关的强电流开关被用来断开或桥接有故障的电池。然而，强电流开关的缺陷在于其非常昂贵。此外，必须对每个电池或每个电池单元使用单独的开关。这相应增加了成本，特别是在电动车辆中使用大量电池单元时。

除了使用强电流开关之外，还已知损毁（例如切断）单个电池单元的供电线路或运行电流线路，以使得在严重故障的情况下无论如何都被关闭。

发明内容

在此背景下，本发明要解决的问题是提出一种有所改进的强电流电池系统，其中对各个电池模块进行监视并且在识别出故障状态的情况下将其关闭。

该问题通过具有权利要求1的特征的强电流电池系统，以及具有权利要求15的特征的用于控制强电流电池系统的方法解决。引用独立权利要求的从属权利要求描述了根据本发明的强电流电池系统以及根据本发明的方法的优选的非明显实施方式。

大的运行电流在根据本发明的强电流电池系统中流动。其最大数值通常处于至少数十安培的范围之内，经常处于从100至大约400 A的范围之内。运行电流是强电流电池系统利用其进行充电的充电电流，或者是利用其从强电流电池系统排出能量的放电电流。在本发明的范围中，术语“大的运行电流”被理解为至少10 A、优选至少20 A的充电或放电电流。这种类型的强电流电池系统特别适于车辆传动装置，例如适于电动汽车。随后的描述将涉及用于车辆传动装置的强电流电池系统而不限制一般性，并且将借助这种类型的传动装置或电动车辆更为详细地描述本发明。