[发明专利]在柔性直流电池中进行电子电流控制的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于在柔性直流电池组中进行电子电流控制的方法，其中该电池组具有多个能够柔性互连的模块，这些模块各自具有一个储能器并且各自具有能够控制的至少两个开关，并且这些模块相互电连接成具有第一线路末端和第二线路末端的线路，并且这两个线路末端分别与高压接口相连接，其中相应模块的该至少两个开关中断电池电流I或使相应储能器至少串联地或并联地或通过旁路与相应相邻的模块的相应储能器互连，其中这些模块的柔性互连由电池控制单元来控制并且因此提供预先规定的直流电压V，其中在这两个线路末端中的第一线路末端和与该第一线路末端相连接的高压接口之间布置第一电流传感器，并且将该第一电流传感器与该电池控制单元至少间接地连接，并且其中通过电子控制，借助于这些模块的互连由该电池控制单元来控制该电池电流I。此外，要求保护一种用于这种电子电流控制的系统。

技术领域

本发明涉及一种用于在柔性直流电池中进行电子电流控制的方法。这种电流控制在电池控制单元中实现，并且可以将大于预先规定的阈值的电流调低(abregeln)。此外，要求保护一种用于这种电子电流控制的系统。

背景技术

常规的牵引电池(例如，电动车辆的牵引电池)主要以受电压控制的方式实现为固定接线的电池组。如果在电池外部的高压电网中存在非常小的负载阻抗，则非常高的电流对应地从电池流到高压电网中。这尤其在短路时或在电动机中发生故障时存在，例如，在转动受阻、力矩控制中有误、转子角度估计有误时或在有意地紧急制动时存在。在所有这些情况中，必须尽可能立即限制或中断高的电流流动，以防止损坏。

在常规的车辆中，出于这个原因始终将高压电池设计为借助接触器和额外的安全装置可切断的。然而，接触器和安全装置是相对迟钝的，并且需要许多毫秒才在要求切断或短路的情况下促使电路断开。此外，它们是昂贵的并且需要非常大的结构空间。

此外，在常规的系统中，除了故障情况之外还存在以下状态，在这些状态中暂时存在低的阻抗。为了避免电流波动，在高压系统中例如可以藉由所谓的X电容器并且通过中间电路电容(这些中间电路电容例如在变换器或电压转换器的情况下通常处于毫法拉的范围内)形成从正到负的相对高的电容，并且藉由所谓的Y电容器形成从高压接口至车辆车身的相对高的电容。然而，如果将接触器闭合或断开，由于几乎受电压控制的高压电池这种电容器必然要么缓慢地藉由串联电阻器和由于高电压而相对大且昂贵的预充电继电器来被充电，要么在切断后再次放电。后者通常藉由永久连接的、具有数秒的时间常数的放电电阻器以与主动接通的、时间常数小于五秒的放电电阻器组合的方式作为被动放电缓慢地进行。

在文献US 2009/0230917 A1中，一种安全装置保护电池以免受过高的电流。为了使该安全装置不被触发，描述了一种方法，一旦电池电压离开预先规定的范围，该方法就调低电池电流。

美国文献US 2009/0212634 A1借助于PID控制器来控制电池电流。此外，在大于预先规定的阈值时将电池电流调低，其中为此要求电池主接触器具有输入电容器，该输入电容器在接触器闭合时突然被充电。

文献DE 10 2010 041 046通过可以重新配置的直流电池避免了这种由接触器和放电电阻器组成的预充电电路，该直流电池通过电池互连的配置产生电压并且通过电压的开关调制和滞后性控制以当前的中间电路电压为中间电路充电。然而，这种电压定向的预充电类型具有以下缺点：尽管进行开关调制，但由于开关等级的等级大小仍产生高的电流峰值。此外也还强制性地需要至少一个安全装置，以便在高压中间电路发生短路的情况下断开连接并且不馈送短路，和/或在电池输出端处还需要至少一个接触器，以便可以将电池与中间电路断开。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，提供一种用于在直流电池中进行电流控制的方法，该方法在高压系统短路的情况下保护该直流电池免受过高的电流，而在此不依赖于占据空间的并且昂贵的接触器和/或不依赖于不可替代的安全装置。与在接触器情况下相对迟钝的接通和断开过程相比，在电流升高过高的情况下应能够快速地中断或调低电池电流。此外，应提出一种具有这种电流控制的系统。