CN101779326A - 蓄电池组或者说电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置尤其是蓄电池组或者说电池组(10)，所述蓄电池组或者说电池组包括多个单个的彼此相连接的提供电压的电池单元(12)，其中为每个电池单元(12)分配了监控线路(14)以用于对电池单元(12)的功能进行监控并且依赖于此提供电池单元信息，并且其中每个监控线路(14)与耦合装置(16)相耦合，所述耦合装置(16)则依赖于所述电池单元信息来提供在电流方面分开的状态信号。

Description

蓄电池组或者说电池组
技术领域
本发明涉及一种蓄电池组或者说电池组，所述蓄电池组或者说电池组具有用于对各个提供电压的电池单元的运行进行监控的内置的监控线路。
背景技术
这样的蓄电池组或者说电池组比如用在笔记本电脑或者电动工具中，其中比如对于锂离子蓄电池来说对每个单个的电池单元的电压进行监控并且在监控线路发现电池单元的电压低于预先确定的极限值时将所述电池单元的功能故障输出给充电器或者输出给负载。
但是对于这些传统的系统来说，相应地只能对受限制的数目的单个电池单元进行监控，因为在通常将每个监控线路与信号分析线路并联时对于10-20个以上的电池单元来说总电压就已经太高，从而不能够检测各个电池单元信息信号。但是尤其对于需要功率特别高的蓄电池组或者说电池组这样的应用情况来说有利的是，可以将更大数目的处于数百或者甚至上千的数量级中的单个的电池单元合并成蓄电池组或者说电池组，并且而后也可以在这个蓄电池组或者说电池组中可靠地对每个单个的电池单元的功能进行监控。
发明内容
与此相对，本发明的任务是，提供一种蓄电池组或者说电池组，其中可以容易地对任意数目的单个电池单元进行监控。
该任务通过按权利要求1的蓄电池组或者说电池组得到解决。
本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。
为解决上面提到的任务，本发明提出一种装置尤其是蓄电池组或者说电池组，所述蓄电池组或者说电池组包括多个单个的彼此相连接的提供电压的电池单元，其中为每个电池单元分配了监控线路，用于对电池单元的功能进行监控并且在依赖于此的情况下提供电池单元信息，并且其中每个监控线路与耦合装置相耦合，所述耦合装置则依赖于所述电池单元信息来提供在电流方面分开的状态信号。由此可以通过在电流方面分开的状态信号的提供并且由此通过在电流方面将电池单元及其监控线路与信号分析线路分开来保证，即使对于大量的单个的电池单元来说也没有过高的电压加载在所述信号分析线路上。所述信号分析线路在此可以设置在所述蓄电池组或者说电池组的外部，所述蓄电池组或者说电池组仅仅包括提供电压的电池单元、配属于电池单元的监控线路以及所述耦合装置。外部的比如设置在充电器中的信号分析线路可以为了对状态信号进行分析而与设置在蓄电池组或者说电池组中的耦合装置相连接。
由此可以对原则上能够任意扩展的数目的单个电池单元进行监控，从而也可以容易地实现具有很大数目的电池单元的蓄电池组或者说电池组。此外，这样的在电流方面的分开也能够更为容易地将各个电池单元与其所配属的监控线路进行更换。
在此可以规定，所述耦合装置包括用于与布置在所述蓄电池组或者说电池组外部的第二耦合元件进行通信的第一耦合元件。在此，由此在所述蓄电池组或者说电池组中仅仅包括一个耦合元件，从而在安装这个蓄电池组或者说电池组时不必与信号分析线路建立导线连接，而是仅仅必须在所述设置在蓄电池组或者说电池组中的第一耦合元件与比如设置在充电器中的第二耦合元件之间建立在电流方面分开的信号连接。
对于这样的蓄电池组或者说电池组可以设置信号分析线路，该信号分析线路相应地与所述耦合装置相耦合并且该信号分析线路依赖于电池单元信息将信号提供给充电器或者负载。由此，利用设置在所述蓄电池组或者说电池组中的信号分析线路已经将对电池单元进行完整的监控包括在单个的电池单元出现功能故障时提供功能故障信号这些功能包含在所述蓄电池组或者说电池组中，从而可以特别容易地将这样的蓄电池组或者说电池组集成在仪器中。
所述耦合装置在此可以包括光电耦合器，用于用一个唯一的构件来提供可以特别容易地实现的耦合装置。所述耦合装置可以包括第一耦合元件尤其发光二极管，用于与设置在所述蓄电池组或者说电池组外部的第二耦合元件尤其光电管进行通信。在此，也可以将光电管分配给多个发光二极管，从而必须提供数目减少的第二耦合元件。此外，所述耦合装置也可以包括用于建立无线电联系、电感的耦合装置或者电容的耦合装置的机构。
不必强制为每个电池单元分配自己的监控线路，而是可以为监控线路相应地分配多个提供电压的电池单元。通过蓄电池单元和监控线路的这样的级联的布置，还可以更为容易地对大量单个的提供电压的电池单元进行监控。此外，与为每个电池单元提供自身的监控线路的做法相比，可以节省监控线路和耦合装置。
在此，每个监控线路可以分别对分配给其的电池单元的电压和/或温度和/或内压和/或内阻和/或湿度进行监控。通过对这样的电池单元典型的参数的监控，不仅可以对每个单个的提供电压的电池单元的充电状态而且可以对其可能的功能故障(比如电解质流出)进行快速检测。
如果所述信号分析线路设置在所述蓄电池组或者说电池组中，那么作为本发明的另外的单独的方面提出这样的问题，即如何以尽可能少的开销向充电器或者负载提供通过耦合装置传送给信号分析线路的依赖于电池单元信息的信号，用于比如结束充电过程或者用于在充电状态低时限制负载的电流需求。在这里最简单的可能的连接是在信号分析线路上设置触点，通过该触点将相对于所述蓄电池组或者说电池组的负极或者正极的电平直接输出给充电器或者负载。
但是这个额外的触点是不必要的，如果比如在所述蓄电池组或者说电池组中已经设置了温度传感器，该温度传感器本身已经向充电器或者负载提供了依赖于所述蓄电池组或者说电池组的温度的信号。所述信号分析线路而后可以将依赖于电池单元信息的信号通过这个在蓄电池组或者说电池组中存在的温度传感器传送给充电器或者负载，方法是所述信号分析线路影响着所述温度传感器的电参量。这对于作为温度传感器的NTC电阻来说比如通过以下方式来进行，即为所述NTC电阻并联另一电阻。由此产生温度传感器信号，该温度传感器信号显示出高温，由此使充电或者放电过程结束。作为替代方案，也可以在所述温度传感器上叠加依赖于电池单元信息的信号或者可以使所述温度传感器短路或中断，从而又可以将依赖于电池单元信息的信号传送给充电器或负载，而不必除了已经存在的温度传感器之外再提供另一用于将信号从所述蓄电池组或者说电池组传送给充电器或者负载的接头。
所述信号分析线路也可以通过光学的接口或者无线电接口或者通过电感的或者电容的耦合单元将依赖于电池单元信息的信号传送给充电器或者负载。这里也没有必要将信号分析线路直接连接到充电器或负载上。
此外，所述信号分析线路可以依赖于电池单元信息通过设置在蓄电池组或者说电池组中的开关中断流入蓄电池中的或者从蓄电池中流出的电流，并且由此自动地结束充电或者放电过程，而不必将信号传送给充电器或者负载。
附图说明
下面示范性地借助于附图对本发明的优选的实施方式进行说明。
图1是按本发明的蓄电池组或者说电池组的第一实施方式的线路结构的示意图，以及
图2是按本发明的蓄电池组或者说电池组的第二实施方式的线路结构的示意图。
具体实施方式
如可以从图1中看出的一样，按本发明的第一实施方式的蓄电池组或者说电池组10包括多个单个的提供电压的电池单元12(能够再次充电或者不能再次充电，如蓄电池单元或者电池单元)，所述电池单元各与监控线路14相连接。所述监控线路14在此监控为其分配的电池单元12的工作参数比如电池单元的电池单元电压(过电压或电压不足)、温度、内压、内阻或湿度(为了能够检测电解质的流出)并且提供相应的电池单元信息。这样的监控线路14原则上已经为人熟知并且也在传统的蓄电池组中用于监控各个蓄电池单元。
此外，设置了信号分析线路18，该信号分析线路18在电流方面分开地(无电势地)通过光电耦合器16与每个监控线路14相连接。在此，所述信号分析线路18要么可以设置为所述蓄电池组或者说电池组10的一部分，要么可以作为单独的构件而存在，该单独的构件可以连接到所述蓄电池组或者说电池组10上并且比如可以集成到充电器或者负载中，其中利用所述充电器可以给所述蓄电池组或者说电池组10充电，并且所述负载能够通过所述蓄电池组或者说电池组10来运行。
所述光电耦合器16在此是构造在一个唯一的构件中的耦合装置16。也可以取代光电耦合器16而设置仅仅包括第一耦合元件比如发光二极管的耦合装置，所述发光二极管则与设置在所述蓄电池组或者说电池组外部的第二耦合元件比如光电管进行通信。在这种情况下，所述第二耦合元件可以与设置在所述蓄电池组或者说电池组10外部的信号分析线路相连接。
此外，所述耦合装置也可以包括无线电联系(比如蓄电池组内部的局部无线电网络)或者电感的或者电容的耦合。而后对于这样的耦合装置来说可以相应地仅仅将所述第一耦合元件设置为所述蓄电池组或者说电池组的一部分，其中所述第二耦合元件与所述信号分析线路18相耦合，然后该信号分析线路18同样设置为与所述蓄电池组或者说电池组10分开的构件。
通过在电流方面分开所述监控线路14和信号分析线路18，在将大量单个的电池单元12合并成蓄电池组或者说电池组10时在所述信号分析线路18上不出现高压，从而原则上可以设置的电池单元12的数目不受限制。此外可以容易地为按本发明的蓄电池组或者说电池组10扩展其它单个的电池单元12和监控线路14，而不必为此在所述信号分析线路18上实施麻烦的措施。也可以毫无问题地替换各个电池单元12(连同或者不连同其所配属的监控线路14)，从而比如可以使用比以往常见做法成本更为低廉的具有更高公差的电池单元12。
所述信号分析线路18而后可以直接通过所述蓄电池组或者说电池组10的用于充电器或者用于负载的接头20提供表明各个蓄电池单元的充电状态和/或功能故障的信号。为此，作为信号例如可以使用电平或者总线通信信号。
此外，可以通过已经设置用于表示蓄电池组或者说电池组10中的温度提高的温度传感器22如温度电阻尤其NTC电阻22来将电参量比如电阻或者热应力或者所述信号分析线路18的信号输出给充电器和/或负载用于结束充电或者放电过程。
这里比如可以设想，与NTC电阻22并联了另一电阻24，该电阻24能够通过信号分析线路18来接通。通过电阻24的接通来降低装置的总电阻并且由此所述信号分析线路18可以通过相应的电阻变化在尽管不存在太高的温度的情况下也向充电器或者负载表示温度太高，并且由此比如引起所连接的充电器或者说负载方面的充电或者放电过程的结束。作为替代方案同样可以设想，在这样的温度传感器上叠加由充电器或者由负载来分析的模拟的或者数字的信号，或者使这样的温度传感器或者其它的设置在所述蓄电池组或者说电池组中的元件(比如编码电阻)短路或者中断，用于引起充电或者放电过程的结束。
此外对于所述信号分析线路集成在蓄电池组或者说电池组10中这种实施方式来说，也可以通过光学的接口、无线电联系或者通过电感的或者电容的耦合将信号从信号分析线路18传送给充电器或者负载，或者所述信号分析线路18可以如此控制安装在所述蓄电池组或者说电池组10中的断路器，从而可以依赖于所述监控线路14的信号来中断流入蓄电池组10中的或者从蓄电池组10中流出的电流。
图2示出了按本发明的改动过的第二实施方式的蓄电池组100。这个蓄电池组100与按第一实施方式的蓄电池组10的区别仅仅在于监控线路114的结构方面，所述监控线路114与第一实施方式的监控线路14相反如此构造，使得监控线路114可以相应地对多个单个的蓄电池单元112的工作参数进行监控并且可以通过所述信号分析线路118的光电耦合器116来提供相应的电池单元信息。
通过这种级联的结构还更为容易地对蓄电池组100中的大量单个的蓄电池单元112进行监控，因为仅仅必须将预制的相应地包括多个蓄电池单元112和分配给这些蓄电池单元112的监控线路114的模块与信号分析线路118和光电耦合器116(或者其它的如结合第一实施方式所说明的耦合装置)相组合。此外，在这种情况下可以节省监控线路114和耦合装置116。
关于从信号分析线路118到充电器或者负载的信号传送，这里也如在第一实施方式中一样不仅可以考虑直接的接头120，而且可以考虑通过已经设置在蓄电池组或者说电池组100中的温度传感器(未示出)或者在电流方面分开的耦合进行信号传送。

Claims (10)

1.装置，尤其是蓄电池组或者说电池组(10；100)，包括多个单个的彼此相连接的提供电压的电池单元(12；112)，其中为每个电池单元(12；112)分配了监控线路(14；114)以用于对电池单元(12；112)的功能进行监控并且依赖于此提供电池单元信息，并且其中每个监控线路(14；114)与耦合装置(16；116)相耦合，所述耦合装置(16；116)则依赖于所述电池单元信息来提供在电流方面分开的状态信号。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述耦合装置(16；116)包括用于与布置在所述蓄电池组或者说电池组(10；100)外部的第二耦合元件进行通信的第一耦合元件。
3.按权利要求1所述的装置，其特征在于，设置了信号分析线路(18；118)，所述信号分析线路(18；118)与所述耦合装置(16；116)相耦合，并且所述信号分析线路(18；118)依赖于所述电池单元信息将信号提供给充电器或者负载。
4.按权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号分析线路(18；118)将依赖于电池单元信息的信号通过在所述蓄电池组或者说电池组(10；100)中存在的温度传感器(22)提供给充电器或者负载，方法是所述信号分析线路(18；118)影响着所述温度传感器(22)的电参量。
5.按权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号分析线路(18；118)将依赖于电池单元信息的信号通过光学的接口或者无线电接口或者通过电感的或者电容的耦合单元提供给充电器或者负载。
6.按权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号分析线路(18；118)用于依赖于电池单元信息通过设置在蓄电池组或者说电池组(10；100)中的开关来中断流入蓄电池组或者说电池组中的或者从蓄电池组或者说电池组中流出的电流。
7.按权利要求1到6中任一项所述的装置(10；100)，其特征在于，所述耦合装置(16；116)包括光电耦合器(16；116)。
8.按权利要求1或2所述的装置(10；100)，其特征在于，所述耦合装置(16；116)包括第一耦合元件尤其是发光二极管用于与设置在所述装置外部的第二耦合元件尤其是光电管进行通信。
9.按权利要求1到6中任一项所述的装置(10；100)，其特征在于，所述耦合装置(16；116)包括用于建立无线电联系、电感的耦合装置或者电容的耦合装置的机构。
10.按权利要求1到9中任一项所述的装置(100)，其特征在于，为所述监控线路(114)之一相应地分配了多个提供电压的电池单元(112)。
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