[发明专利]具有简化的监管的蓄电池的电池组的系统

说明书

技术领域

本发明与电化学蓄电池的电池组有关。这些电池组能够例如在电子和混合式运输工具或嵌入式系统的领域中使用。

背景技术

电化学蓄电池通常具有以下量值的标称电压：

对于NiMH型电池组而言1.2V，

对于锂离子磷酸铁或LiFePO4技术而言3.3V，

对于基于钴氧化物的锂离子型技术而言3.7V

这些标称电压对于要被供电的大多数系统的要求而言过低。为了获得适当的电压水平，将多个蓄电池串联地连接。为了获得高值的功率和容量容量，将多组蓄电池串联地放置。级的数目（蓄电池组的数目）和每级中的并联连接的蓄电池的数目根据针对电池组所期望的电压、电流和容量而变。多个蓄电池的关联被称为蓄电池的电池组。

蓄电池的充电导致其端子处的电压的增加。每个蓄电池技术具有适合于其本身的充电曲线，其例如由针对给定充电电流的蓄电池的电压随时间的发展来定义。

例如当在给定电流下蓄电池已达到由其电化学过程定义的标称电压水平时，将蓄电池视为被充电。如果充电在达到此电压之前中断，则蓄电池未被充满电。当充电已持续预定时间或者再次地当在蓄电池处于恒定电压下的情况下充电电流已达到最小阈值时，也将蓄电池视为被充电。

由于制造变化，蓄电池实际上具有不同的特性。这些差异当电池组是新的时相对低，随着电池组的蓄电池的不均匀的老化而突出。即使当在电池组中将来自同一制造商的蓄电池关联时分散（dispersion）也持续。一般地由使用不同蓄电池中的电压测量结果的控制设备来监管蓄电池的充电。

基于钴氧化物的锂离子型蓄电池的电压范围通常在从2.7V至4.2V范围内。在此范围外的使用可能引发电池组的蓄电池的不可逆劣化。过度充电可能导致蓄电池的损坏，其由于热停顿（thermal stalling）现象促进老化（由于电解液的劣化）或引起爆炸。因此现有技术控制设备监视每个蓄电池的充电。因此，当被充电最高的蓄电池达到其操作范围的上限时，中断所有蓄电池的充电。充电最少的蓄电池的电压则等于比该上限低的电压。

当充电最少的蓄电池已达到操作范围的下限时，控制设备也中断电池组的放电。

因此存在用以使得控制设备能够检验每个蓄电池的充电水平的各种已知连接器。为了增加蓄电池的安全水平，使用使得控制设备能够检验诸如蓄电池的温度的其他工作参数的连接器也是惯常做法。

在已知结构中，当存在多个蓄电池时，用于测量电压和温度的电路被固定到每个蓄电池上。控制设备包括由主板（master board）或计算机管理的多个从属板（slave board），这些板被集中在一起。每个从属板借助于点到点布线而连接到多个测量电路，例如8个或16个。

在这种结构中，蓄电池处于缩放到高水平的电压。因此，电压测量必须被电隔离或者针对高共模电压进行设计。在汽车中，一般地由专用于嵌入式网络及其附件的供电的12V电池组来对计算机进行供电。由于嵌入式网络的电池组被连接到车辆的地线，所以此外能够证明建立用于从属板与计算机之间的通信的电隔离是必要的。另外，测量电路与从属板之间的点到点导线连接要求大量的连接和相当大的布线长度。这种设计因此引起不可忽略的成本和复杂性。此外，直接连接到蓄电池的点到点导线连接的数目增加短路的风险。这要求特别谨慎地设计和制造，其尤其意味着保护电路（熔丝或断路器）的集成。

文献JP2009-089453描述了一种提供有多个串联连接蓄电池、用于测量电池组的端子处的电压的电路、通信电路和控制电路的电池组。当电池组的端子处的电压超过阈值时，通信电路向控制电路告知关于电压变化的信息。

根据另一已知结构，当存在许多蓄电池时，用于测量电压和温度的电路被固定到每个蓄电池上。测量电路被连接到同一通信总线。计算机取回由测量电路在此通信总线上传送的信息。

这种结构避免了点到点导线连接的缺点。然而，这种结构由于其经受的电压水平而要求存在具有电隔离的特定设计的总线。因为其被连接到蓄电池内的非常高的电压水平，所以必须非常特别地注意总线的设计，。因此，必须实现昂贵且复杂的电隔离，并且此类总线在蓄电池中的集成引起实际问题。

发明内容

本发明旨在解决这些缺点中的一个或多个。本发明因此与一种蓄电池的电池组的系统有关，该系统包括：

-串联连接的多个电化学蓄电池；

-电力连接，其意图将电负载或再充电电源连接到所述电化学蓄电池；

-控制设备，其借助于电力连接而连接到电化学蓄电池。

该系统还包括：