[发明专利]用于蓄电池组的保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及用于由蓄电池组中的大量单电池单元组成的装置的保护电路，其中预先给定数量的单电池单元串联成电池单元排。

背景技术

由例如以化学方式基于锂的电池单元组成的这种蓄电池组装置在手持工作设备中被使用并且应该在高功率情况下确保经由蓄电池组供以能量的工作设备的长运行持续时间。

大的电池单元联合体仅与其最弱的电池单元一样好；如果一个单电池单元比另一单电池单元更快速地老化，则包含较弱的电池单元的电池单元排总体上受影响，尤其是均衡电流也可能在蓄电池组内流动并且限制蓄电池组的效率。如果存在有缺陷的电池单元，则即使在蓄电池组上不施加外部负载，均衡电流也可能在蓄电池组内流动。好的单电池单元由此具有较高的自放电。

发明内容

本发明所基于的任务是，这样构造用于由蓄电池组中的大量单电池单元组成的装置的保护电路，使得无需费事的测量就已经可以快速地和可靠地识别整个电池单元装置中的单电池单元的失灵。

该任务根据权利要求1的特征来解决。

如果至少两个电池单元排彼此并联，则蓄电池组的负荷电流划分成电池单元排的支路电流。如果电池单元排构造为相同的，则负荷电流也划分成相同的。根据本发明现在在蓄电池组存在负荷情况下将在第一电池单元排中在一时刻流动的支路电流与在第二电池单元排中在相同的时刻流动的支路电流相比较；在支路电流彼此间的偏差不合理时生成信号。

在就不合理的偏差进行这种比较的情况下，测量信号自身不必例如通过使用算法来得到分析，而是例如对来自并联的电池单元排的在相同的时刻所检测的支路电流的简单比较就足够了。如果不同电池单元排的支路电流彼此偏差的程度明显，也即不同，则在电池单元排之一中必然会存在故障，因为基于电池单元排的相同的构造上的结构只有相同的电流值才是合理的。在不合理的偏差情况下生成信号，所述信号再现蓄电池组与正常运行状态的偏差并且例如可以被用于关断蓄电池组。

如果支路电流的差超过预先给定的极限值，则以简单的方式生成信号；有利地，由事先标准化的支路电流形成差。如果在相同的时刻流动的支路电流之间形成差信号，其中然后将所述差信号与预先给定的极限值进行比较，则可以识别出不合理的偏差。在电池单元排被相同地构造的情况下，将极限值预先给定为“零”；如果差信号与极限值显著不同，则不再得出支路电流的合理性并且生成信号。

可能有利的是，考虑在时刻t的支路电流彼此之间的关系；也可以从该关系中直接推断出支路电流的合理性。只要将在相同地构建的电池单元排中的在相同的时刻流动的支路电流彼此比较，允许的、合理的关系例如处于“1”。如果所计算出的关系显著与预期的关系“1”不同，则不再得出合理性，并且生成信号。

也可以简单地通过以下方式进行合理性比较，即就彼此间的符号变换来对支路电流的符号进行监控。从相同的支路电流的符号的符号变换推导不合理的偏差也可以是足够的。这例如可以通过形成在第一电池单元排中在第一时刻的支路电流与相同的第一电池单元排在第二时刻的支路电流的关系来实现。

因为对于合理性比较不需要绝对值，所以通过利用在一个电池单元排中并联的单电池单元的数量来标准化所检测的支路电流而形成相对值，所述相对值可以简单地被处理。

合理性比较的另一可能性通过以下方式是可能的，即将所有支路电流在一时刻的和与蓄电池组在相同时刻的总电流相比较。适宜地，由支路电流的绝对值形成和电流并且与总电流进行比较；如果和电流与总电流彼此不同，则不再得出支路电流的合理性并且生成相应的信号。

在本发明的特别改进方案中，从所有在一时刻所检测的支路电流、尤其是标准化的支路电流中确定最大支路电流，并且被考虑用于进一步分析。为此分别确定在最大支路电流和其他支路电流中的每一个之间的差电流并且将所确定的差电流与极限值进行比较。如果超过极限值，则生成信号。

支路电流或与支路电流相应的测量值有利地被输送给分析单元，在所述分析单元中对合理性进行检验并且所述分析单元在偏差不合理时发出输出信号。

由分析单元生成的信号可以被用作操控开关的控制信号。适宜地，在蓄电池组的每个电池单元排中设置受控开关，使得一个支路可以与其他支路分离地被关断，并且在电池单元排中的开关上下降的电压可以同时地作为与流动的支路电流成比例的参量被检测和分析。由此可以取消本来对于电流测量必要的分路电阻。

有利地，作为开关设置电子开关，尤其是MOSFET或类似的器件。