蓄電池管理系統和蓄電池系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于監控和調節可再充電的蓄電池、尤其是鋰離子蓄電池的運行的調節電路，所述蓄電池包括多個相互連接的蓄電池單元，所述蓄電池單元通過至少一個開關元件電氣可解耦地與所述蓄電池的至少一個電極連接端連接，所述調節電路具有至少一個蓄電池單元監控裝置，所述蓄電池單元監控裝置構成為，檢測至少一個蓄電池單元的運行參數；并且具有第一控制裝置，該第一控制裝置構成為，通過對運行參數的分析確定蓄電池特性，其中第一控制裝置通過第一接口與所述蓄電池單元監控裝置連接。
[0002]此外，本發明涉及一種蓄電池系統，包括可再充電的蓄電池，所述蓄電池包括多個相互連接的蓄電池單元，所述蓄電池單元通過至少一個開關元件電氣可解耦地與所述蓄電池的至少一個電極連接端連接；并且包括調節電路，尤其是蓄電池管理系統，用于監控和調節所述蓄電池的運行。
【背景技術】
[0003]在現有技術中特別是在蓄電池管理系統的名稱下已知用于監控和調節可再充電的蓄電池的運行的調節電路。在此一方面蓄電池的放電過程，也就是尤其是對具有相應的電氣負載的這樣的蓄電池的利用，和另一方面蓄電池的充電過程視為蓄電池的運行。在已知的調節電路中，在此檢測多個所謂的電池單元監督電路(CSC)的蓄電池單元的蓄電池單元電壓作為測量值并且通過通信總線傳輸到中央控制裝置，所謂的蓄電池控制單元(BCU)。此外由電流傳感器測量的電流能夠作為另外的測量值傳輸到蓄電池控制單元。蓄電池控制單元通過對測量值的分析確定蓄電池特性，如此外還有各個蓄電池單元的充電狀態一一其也稱為充電狀態(SOC)——以及各個蓄電池單元的老化，其也稱為健康狀態(SOH)。
[0004]除此之外在這樣的調節電路中給蓄電池控制單元分配如下任務，即如果檢測的測量值指示該蓄電池單元危及安全的狀態，那么通過電流接觸器的驅控將各個蓄電池單元或蓄電池單元組與蓄電池的電極連接端電氣隔離。蓄電池單元這樣的隔離是非常重要的，以便阻止不僅蓄電池而且由蓄電池供電的電氣負載或蓄電池的充電裝置的更大的損壞。這特別是因此是也重要的，因為對于這樣的蓄電池的用戶的危險也可能基于損壞的蓄電池，如鋰離子蓄電池，例如燃燒和爆炸危險。
[0005]基于安全意義，因此通過診斷嘗試實現可靠地檢測對于蓄電池單元的安全狀態相關的蓄電池參數(例如蓄電池單元電壓)并且可靠地通過通信總線傳輸到蓄電池控制單元。在此存在持續的要求，特別是進一步改善蓄電池參數的傳輸安全性，以便實現蓄電池單元的危及安全的狀態的可靠識別。
[0006]另外的診斷系統或者另外的診斷例程的應用在此導致如下缺點，即提高了這樣的調節電路的復雜性，特別是這樣的調節電路的性能的負載。在通過通信總線到蓄電池控制單元的由蓄電池監督電路檢測的蓄電池參數的全部的傳輸時由于安全意義而必要的冗余會進一步導致另外的缺點，即大幅地耗用通信總線。再者這樣的調節電路具有小的可伸縮性作為另外的缺點。

【發明內容】

[0007]在該背景下，本發明的任務在于，改善用于監控和調節可再充電的蓄電池尤其是鋰離子蓄電池的運行的調節電路，尤其是關于這樣的調節電路的改善的性能以及關于蓄電池單元的危及安全的狀態的改善的識別。
[0008]為了解決該任務，提出一種用于監控和調節可再充電的蓄電池、尤其是鋰離子蓄電池的運行的調節電路，所述蓄電池包括多個相互連接的蓄電池單元，所述蓄電池單元通過至少一個開關元件電氣可解耦地與所述蓄電池的至少一個電極連接端連接。按照本發明的調節電路具有至少一個蓄電池單元監控裝置，所述蓄電池單元監控裝置構成為，檢測至少一個蓄電池單元的運行參數；并且具有第一控制裝置，所述第一控制裝置構成為，通過對運行參數的分析確定蓄電池特性。第一控制裝置在此通過第一接口與所述蓄電池單元監控裝置連接。再者按照本發明的調節電路具有第二控制裝置，分別單個地驅控開關元件，并且所述第二控制裝置通過第二接口與所述蓄電池單元監控裝置連接。蓄電池單元按照本發明能夠單個地或者作為蓄電池單元的分組通過至少一個開關元件可電氣解耦，其中蓄電池單元的分組特別是也能夠包括全部蓄電池單元。優選地，用于監控和調節可再充電的蓄電池的運行的調節電路是蓄電池管理系統。
[0009]蓄電池單元分別單個地或成組地例如以十二個蓄電池單元的組通過開關元件與電極連接端連接，并且該開關元件通過斷開實現與電極連接端的電氣隔離，該開關元件優選為電流接觸器，尤其優選為電氣可控的電流接觸器。作為蓄電池單元監控裝置按照本發明特別是設有所謂的蓄電池單元監督電路。按照一個優選設計方案，該蓄電池單元監督電路具有專用集成電路(ASIC:applicat1n_specific integrated circuit)，其構成為，檢測蓄電池單元電壓。優選地，蓄電池單元監控裝置或蓄電池單元監督電路還具有微控制器，該微控制器能夠通過隔離器使用第一和/或第二接口傳輸檢測的運行參數。運行參數在此按照本發明特別是蓄電池單元電壓、蓄電池單元溫度、蓄電池單元電流、臨界蓄電池單元電壓(也就是說如下電壓，該電壓不同于通常的電壓值，也即是特別是這樣的電壓，該電壓超過最大閾值或者低于最小的閾值)或者配置給這些參數的測量值。優選地，第一接口和第二接口分別構成為通信總線，特別優選地構成為CAN總線(CAN Controller areanetwork)。
[0010]由第一控制裝置通過對接收的運行參數的分析確定的蓄電池特性按照本發明特別是蓄電池充電狀態(SOC)、蓄電池老化狀態(SOH)和/或蓄電池功能狀態(SOF:State ofFunct1n)。有利地第一控制裝置還構成為，優選將求取或確定的蓄電池特性轉發到上級的控制裝置。在按照本發明的調節電路結合在混合動力或電動車中應用的車載蓄電池的應用中，這樣的上級的控制裝置能夠使例如上級的車輛控制裝置，該車輛控制裝置例如也參與在驅動組件的控制中。
[0011]本發明基于如下認識，即能夠由此改善用于監控和調節可再充電的蓄電池的運行的調節電路，以使得不應用唯一的中央控制裝置，而是應用兩個控制裝置，其中第一控制裝置主管如下功能，該功能與蓄電池的功能安全不相關，其中第二控制裝置主管如下功能，該功能與蓄電池的功能安全相關。按照本發明在此設定，第一控制裝置確定蓄電池特性并且轉發確定的蓄電池特性，特別是轉發到另一控制裝置或多個控制裝置。第二控制裝置相比之下驅控一個或多個開關元件，所述開關元件連接在涉及的蓄電池單元與蓄電池電極連接端之間。按照本發明在此特別是設定，第二控制裝置在檢測臨界運行參數特別是臨界蓄電池單元電壓時發送打開信號到一個或多個開關元件，緊接著這些開關元件斷開并且將因此相應的蓄電池單元與電極連接端電氣解耦。然而，第二控制裝置有利地也構成為，發送關閉信號到一個或多個開關元件，該關閉信號引起開關元件的關閉。
[0012]為了通過控制裝置(以下一般稱為控制裝置)履行相應功能有利地設定，蓄電池單元監控裝置構成為，通過所述第一接口將檢測的運行參數傳輸到所述第一控制裝置并且通過所述第二接口將檢測的運行參數傳輸到所述第二控制裝置。由蓄電池單元監控裝置傳輸到第一控制裝置的運行參數在此優選為所有蓄電池單元電壓測量值，這些蓄電池單