[发明专利]具有单独电池管理的电池组

说明书

技术领域

本发明涉及电池组。其特别地涉及包括由多个单元电池组成的多个级的电池组。

本发明还涉及管理电池组的方法。

背景技术

图1和2表示也称为“电池组包”的现有技术电池组。在下文中将简单地称为电池组的此类电池组包由大量单元电池组包成。此类单元电池组具有圆筒形形状，例如，包括大量的正和负电极，采取被电解液和薄膜层分离的以螺旋形式缠绕的交错同心圆筒或层的形式。这些元件代表单元电池组的结构的活性部分，即其形成直接对储存和输送电能的功能有所贡献的组件。在本示例中，此活性部分本质上是化学的。请注意，也称为单元电池的此类单元电池组可以包括基于其它化合物的活性部分或电容性质的活性部分。此外，单元电池组的活性部分被设置在外壳中，该外壳的第一外表面形成电池组的正端子或第一汇流排且第二外表面形成负端子或第二汇流排。此外壳的功能是保持并支撑电池组的活性部分并针对外部环境将其密封。其包围了形成固定、不可分离整体的物理组件，其电连接不能被单元电池组的用户修改，该用户在其两个端子处看到等于输入电流的输出电流。由活性部分形成的此组件和具有两个端子的外壳因此将被简单地称为单元电池，并且甚至更简单地称为电池。在图1和2中表示的电池组更确切地包括串联地设置的多个级或模块2，并且每个模块包括并联地设置的多个电池1，如图1中用图所示的。

图2表示此类电池组的一般架构，其中，每个电池具有圆筒形状且其是例如锂离子型电池组。在本示例中，每个模块2包括两排的十个电池1，其中相邻电池的圆筒形侧面进行接触。此外，电池组包括十一个叠加模块2，其被设置成使得不同模块的圆筒形电池的轴对准，使得电池因此在其纵向上被对准。此对准放置因此使得可以获得最小的总尺寸。

使用此类现有技术电池组来对电动机5供电迫使需要设置在电池组与电动机5之间的AC或DC/DC转换器式中间器件6，如图3中所表示的。器件6的功能是将电池组的输出电压调整至电动机5的要求，以便适应于电动机所需的速度和转矩。请注意，该原理适用于由电池组供电的任何负载。此外，在电池组的充电期间，必须在电网与电池组之间使用等效器件以跟随电网的输入电压。被连接到电池组的这些中间器件的使用具有许多缺点，包括晶体管和所使用的其它部件处的损耗的产生，这总体上导致附加的能量消耗。此外，这表示附加的体积。

此类现有技术电池组的管理一般地包括观察输出电参量以由此推导出其运行的诊断。这种方法已证明是不够的，因为其并未使得可以准确地确定电池组的区域，例如，诸如有故障的模块或某些电池群组。在实践中，其结果是电池组运行的不良优化和一旦其具有故障部分时的其性能的非常快速的下降，常常伴随有其状况的快速恶化和过早老化。

为了对这种总体方案进行改进，存在某些诊断方法，其在于观察电池组模块处的某些参量。这第二种方法使得能够更确切地实现电池组的某些模块的特定性质的局部观察。然而其实施方式是复杂的，并且迫使需要使用许多电线来将中央诊断设备连接到每个模块，这可能导致高电气危险，因为导线容易由于摩擦被加热或裸露，并且然后例如在相对远地分开并具有高电位差的两个级之间产生短路。此外，这种解决方案迫使需要中间电隔离以保护中央诊断设备，与其电源相关联的电位可能与存在于电池组中的电位大大地不同。最后，其使得只能实现对电池组的总体运行的并不令人满意的作用。

除如上所述的这种常规电池组之外，文献FR2926168描述了一种电路，其包括与能量发生器装置相关联的多个可开关储能元件，以便供应可变输出电压以适应于电动机的要求。此类方法与上述常规电池组相比带来使用的灵活性，但是并未提供上述任何其它缺点的任何解决方案。

因此要求一种使得可以消除现有解决方案的缺点中的至少某些的改进储能解决方案，并且本发明设法实现以下目的中的某些或全部。

本发明的第一目的是提出一种使得可以确保长期的可靠运行的储能解决方案。

本发明的第二目的是提出一种容易地适应于不同使用要求，诸如电动机的可变要求的储能解决方案。

为此，本发明提供了一种包括串联地设置的多个模块的电池组，每个模块包括适合于被连接到下模块的下端子和适合于被连接到上模块的上端子，每个模块包括在其下端子与其上端子之间的包括电池的至少一个支路，其特征在于包括设置在给定模块处的开关和直接由给定模块或相邻模块的至少一个电池供电的所述开关的控制电路。

所述至少一个开关可以是以下各项中的一个：

—电池开关，用于将电池组的特定电池连接或断开连接；

—并联开关，用于旁路或不旁路电池组的特定电池；