[发明专利]蓄电池系统、蓄电池模块充电方法及其平衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化的蓄电池系统。更确切地说，本发明涉及这样一种蓄电池系统，该蓄电池系统具有包括了多个蓄电池模块的蓄电池，多个蓄电池模块能够借助于控制装置有选择性地被激活或者去激活，其中，在激活状态下，各个蓄电池模块的蓄电池模块电压构成了蓄电池的输出电压，在去激活状态下，所述蓄电池模块从所述蓄电池的电流路径解耦。另外，本发明还涉及一种相对应的用于给蓄电池模块充电的方法以及一种用于平衡蓄电池模块的方法。此外，本发明还涉及一种具有根据本发明的蓄电池系统的机动车。

背景技术

实践表明，将来无论是在静态的应用中，还是在诸如混合动力车辆或者电动车辆的车辆中，都将越来越多地采用蓄电池。为了能够满足各种应用中所存在的对电压以及可供使用的功率的要求，将大量的蓄电池单元串联起来。因为由这样的蓄电池所提供的电流必须流经所有的蓄电池单元，而一个蓄电池单元仅能够导通有限的电流，因此，通常另外将蓄电池单元并联接通，以提高最大电流。此外，通常有利的是，能够可变地调节蓄电池电压，以便例如根据发动机的运行情况来适配蓄电池电压。因此，在本申请人之前的专利申请文献中介绍了一种蓄电池系统，该蓄电池系统包括一个或多个蓄电池模块组，可分别有选择性地接通或者再次去激活在所述蓄电池模块组内的各个蓄电池模块。在图1中示意性地示出了具有这样一种蓄电池模块组的蓄电池系统的一种示例。如图1所示，蓄电池系统100包括了多个相互 串联的蓄电池模块101，其构成了蓄电池模块组。每个蓄电池模块101具有一个或多个蓄电池单元102，在图中仅示出了每个蓄电池模块101中的一个蓄电池单元。另外，在图1中仅明确示出了两个蓄电池模块101，然而在许多应用中，一个蓄电池模块组要包括两个以上的蓄电池模块101，这在附图中以省略号来表示。一个蓄电池模块101可包括任意多个蓄电池单元102。根据一种实施方式，每个蓄电池模块101可具有相同数量的蓄电池单元102，然而根据另外的实施方式，所述蓄电池模块101中的某个蓄电池模块也可具有与其余蓄电池模块101相比数量不同的蓄电池模块102。另外，每个蓄电池模块101还分别具有两个开关元件103、104，其中，可分别按照所述开关元件103、104的开关位置来激活或者去激活各个蓄电池模块。因此，如果是位于蓄电池模块101的如图1所示居上的开关元件103在其中处于闭合状态、而下方的开关元件104则反之处于打开状态的开关位置上，就接通了蓄电池模块组的各个蓄电池模块101，各个被接通的或者说被激活的蓄电池模块101的蓄电池模块电压由此构成了在两个端子105、106上所提供的蓄电池电压。反之，如果是位于居上的开关元件103在其中被打开且居下的开关元件104被关闭的另一个开关位置上，那么，各个蓄电池模块101就被去激活了。更准确地说，在去激活状态下，蓄电池模块101从蓄电池的电流路径解耦并且导电地桥接，因此，仅有剩余的、被激活的蓄电池模块101构成蓄电池电压并且由此能够输送蓄电池电流和电能。

如图1的安置的一个优点在于，通过这种方式能够调节可变、可选的蓄电池电压。例如可通过充分精细地将蓄电池模块组分成多个蓄电池模块101以及通过适当的控制，在端子105、106上调节出正弦形的变化曲线。如果另使用多个蓄电池模块组，分别控制其来输送输出电压，就可相应地进一步优化所述方法。例如可产生三个相移的正弦电压，因此，不需要在其间连接逆变器，就可控制三相电机。

然而，这种模块化安置的不足之处在于，为了给蓄电池单元102充电，通常必须要通过为了接通和桥接而设置的开关103、104来进 行适当的操作，从而使每个蓄电池模块101都被接入蓄电池的电流路径之中。更准确地说，例如为了要由车辆的车载电路给蓄电池模块101充电，就必须重新接通每个蓄电池模块101-如果其此前是处于被去激活的状态。另外，通常只有由车辆的车载电路才能够实现蓄电池模块101的充电。在图1中，通过双箭头示出了蓄电池电流I，其中，分别根据蓄电池恰好是充满了电还是放电，来使电流I流进蓄电池单元或是从蓄电池单元中提取电流I。为了给蓄电池充电，还必须首先将为此所需的能量输进车辆的车载电路中，以便稍后能够由此通过接通各个模块而给蓄电池单元充电。

发明内容