CN103270642A - 用于测量蓄电池模块电压的蓄电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种具有至少一个模块(24)的蓄电池系统(100)，该模块包括多个蓄电池单元(10)，其中，每个模块(24)与单元电压获取单元(26)相关联，该单元电压获取单元通过通信总线(36)与分析单元(38)相连接。设置每个模块(24)附加地包括模块电压获取电路(41)，其与分析评估单元(38)相连接。此外，本发明涉及一种用于监控蓄电池系统的方法，所述蓄电池系统具有至少一个具有多个蓄电池单元的蓄电池模块，其中，获取每个蓄电池单元的电压并且通过单元电压获取单元引入分析单元，其中，附加地单独获取模块电压并且引入分析单元。此外设置了一种具有蓄电池系统(100)的机动车，其中，蓄电池系统(100)与机动车的驱动系统相连接。

Description

用于测量蓄电池模块电压的蓄电池系统
技术领域
本发明涉及蓄电池系统以及用于监控蓄电池系统的方法和具有本发明的蓄电池系统的机动车。
背景技术
在将来，无论在静态的应用还是在诸如混合动力车辆和电动车辆的车辆中，将应用更多新型的蓄电池系统，对于这种蓄电池系统的可靠性就提出了很高的要求。
这种高要求的背景在于，蓄电池系统的失灵可能导致整个系统的失灵。例如，在电动车辆中，牵引蓄电池的失灵就会导致所谓的“趴窝”。此外，蓄电池的失灵还可能带来安全相关的问题。在风力发电设备中例如就采用了蓄电池，以便在强风下通过轮叶调节来防止所述设备受到不被允许的运行状态的影响。
根据现有技术的蓄电池系统的原理电路图如图1所示。整个以100标示的蓄电池系统包括多个蓄电池单元10，它们被整合在模块24中。此外设置了充电和断路装置12，其包括断路开关14、充电开关16和充电电阻18。另外，蓄电池系统100能够包括具有断路开关22的断路装置20。
为了蓄电池系统100的安全运行而强制必需的是，每个蓄电池单元10要在所容许的运行范围(电压范围、温度范围、电流限值)内运转。如果蓄电池单元10超出了该限值，其就必须从蓄电池组合中取出。因此，在蓄电池单元10串联(如图1所示)时，单个蓄电池单元10的失灵将导致整个蓄电池系统100失灵。
尤其是在混合动力车辆和电动车辆中，采用了锂离子或者镍金属混合技术的蓄电池，这些蓄电池具有多个串联的电化学蓄电池单元。蓄电池管理单元被用来监控这些蓄电池，并且需要在除了安全性监控以外，还要确保尽量高的使用寿命。那么，例如将使用单元电压获取单元。
图2示出了当前的单元电压获取单元的已知的用法。
在图2中示出了一种典型的单元电压获取装置的、由现有技术已知的一种架构。在此，具有其蓄电池单元10的每个模块24与单元电压获取单元26相关联。该所述单元电压获取单元26包括多路转接器28，该所述多路转接器经由与蓄电池单元10的数量相对应的多个通道30来获取其中每个单独的蓄电池单元10的电压。该多路转接器28经由模数转换器32与网关34相连，该网关34则被耦合到通信总线36上。中央微控制器38被连接到该通信总线36上。因此，经由该中央微控制器38能够获取并且分析单个的蓄电池单元10的电压。该微控制器38能够是蓄电池管理单元的组成部分。
如图2所示，在这里可串联地布置多个具有蓄电池单元10的模块24，该模块分别具有各自的单元电压获取单元26。
多路转接器28在此具有仅略述的辅助输入端40，该些辅助输入端可像已知的那样用于通过获取NTC电阻的电阻值的方式来进行温度测量。
发明内容
根据本发明，提供了一种具有至少一个模块的蓄电池系统，所述模块包括多个蓄电池单元，其中，每个模块与单元电压获取单元相关联，所述单元电压获取单元通过通信总线与分析单元相连接，其中，每个模块附加地包括模块电压获取电路，其与所述分析单元相连接。由此通过附加地单独测量单个的模块的电压并且特别向分析单元传输，能够有利地验证通过单元电压获取单元测量的单元电压。因此所述分析单元能够将通过所述单元电压获取单元确定的并且通过通信总线数字化地传输的单元电压与通过模块电压获取单元提供的附加的信息作比较。特别地，也能够确定或者判断通过所述单元电压获取单元提供的单元电压信息的真实性。
在本发明的优选的设计方案中设置，所述模块电压获取单元包括取决于电压的频率发生器，其优选地是振荡器。由此能够以特别简单的方式获取整个模块电压并且将其预加工后供所述分析单元使用。后者因此能够以简单的方式读入与测量的模块电压相对应得到的频率值并且与由单元电压获取单元得到的信号比较。
此外，在本发明的一种优选的设计方案中设置，所述振荡器电容性地耦合至所述分析单元。由此能够有利地充分利用电容性耦合随频率增加而增加的效应。由此能够以简单的方式支持分析。此外，干扰电压不可能通过模块电压获取电路影响所述分析单元。
此外，根据本发明提供了一种用于监控蓄电池系统的方法，所述蓄电池系统具有至少一个具有多个蓄电池单元的蓄电池模块，其中获取每个蓄电池单元的电压并且通过单元电压获取单元将所述电压引入分析单元，其中附加地单独获取模块电压并且同样将所述模块电压引入所述分析单元。由此能够以简单的方式验证由所述单元电压获取单元提供的信息。通过所述单独的附加的模块电压的获取，为所述分析单元提供了总体上确保蓄电池系统的可靠性的另外的可能性。
优选地设置，产生与模块电压成比例的频率信号，并且将其引入所述分析单元。由此能够以简单的方式将以模拟方式测量的模块电压信号与以数字方式工作的分析单元耦合。该频率信号能够作为二进制信号以简单的方式分析。
本发明的另一方面涉及包括本发明的蓄电池系统的机动车。
总之通过依据本发明的蓄电池系统或者依据本发明的方法能够实现：能够检验蓄电池系统的可靠性，并且及时地识别可能的错误功能，以便避免通过不可靠工作的蓄电池系统引起的后续损失。
附图说明
根据附图和后续的说明书详细地解释本发明的实施例。附图中：
图1示出了根据现有技术的蓄电池系统；
图2示出了根据现有技术的单元电压获取单元的结构；
图3示出了依据本发明的具有附加的蓄电池模块电压测量装置的蓄电池系统。
具体实施方式
图3示出了根据本发明的蓄电池系统100。多个蓄电池单元10串联连接并且整合在模块24内。在多路转换器28内，单个的蓄电池单元10的单元电压聚集在一起并且通过模数变换器32以及网关34馈入通信总线36。通过微控制器38以公知的方式和方法进行电压分析。
在图3中示例性地示出两个分别具有多个蓄电池单元10的模块24。根据另外的、未示出的实施例，也可以彼此串联或者并联连接更多的模块24。
将每个模块24与模块电压获取单元41相关联。模块电压获取单元41量取在模块24上施加的电压并且将该电压引入振荡器42。振荡器42分别通过电容器电路44在分析电路38的输入端46上耦合。
借助于模块电压获取单元41量取整个模块24上的电压并且转换为与频率成比例的信号。然后该信号通过电容性耦合装置44提供给分析电路38使用。分析电路38同时通过通信总线36获得单元电压获取单元26的信息。通过经由通信总线36和输入端46提供的信号的相应的关联和比较，能够进行比较和相应的分析。这里根据通过振荡器42测量的频率计算模块电压并且与通过单元电压获取单元26测量的单元电压作比较。

Claims (7)

1.一种具有至少一个模块(24)的蓄电池系统(100)，所述模块包括多个蓄电池单元(10)，其中，每个模块(24)与单元电压获取单元(26)相关联，所述单元电压获取单元通过通信总线(36)与分析单元(38)相连接，其特征在于，每个模块(24)附加地包括模块电压获取电路(41)，所述模块电压获取电路与所述分析单元(38)相连接。
2.根据权利要求1所述的蓄电池系统(100)，其特征在于，所述模块电压获取电路(41)包括取决于电压的频率发生器。
3.根据权利要求2所述的蓄电池系统，其特征在于，所述频率发生器是振荡器(42)。
4.根据权利要求3所述的蓄电池系统，其特征在于，所述振荡器(42)与所述分析单元(38)电容地耦合。
5.一种用于监控蓄电池系统的方法，所述蓄电池系统具有至少一个具有多个蓄电池单元的蓄电池模块，其中，获取所述蓄电池单元中的每个蓄电池单元的电压并且通过单元电压获取单元将所述电压引入分析单元，其特征在于，附加地单独获取模块电压并且将所述模块电压引入所述分析单元。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，产生与所述模块电压成比例的频率信号并且将其引入所述分析单元。
7.一种具有根据上述权利要求之一所述的蓄电池系统(100)的机动车，其中，蓄电池系统(100)与所述机动车的驱动系统相连接。
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