CN103384073B - 蓄电池系统、蓄电池模块充电方法及其平衡方法 - Google Patents

蓄电池系统、蓄电池模块充电方法及其平衡方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103384073B
CN103384073B CN201310262742.7A CN201310262742A CN103384073B CN 103384073 B CN103384073 B CN 103384073B CN 201310262742 A CN201310262742 A CN 201310262742A CN 103384073 B CN103384073 B CN 103384073B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
battery module
battery system
switch
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310262742.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103384073A (zh
Inventor
S·布茨曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Samsung SDI Co Ltd filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN103384073A publication Critical patent/CN103384073A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103384073B publication Critical patent/CN103384073B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明说明了一种蓄电池系统，其具有包括多个蓄电池模块的蓄电池，蓄电池模块可借助于控制装置有选择性地被激活或去激活，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，并且在去激活状态下，蓄电池模块从蓄电池的电流路径解耦。蓄电池系统包括了用于给蓄电池模块充电的电路，其如此地包括根据被集成在蓄电池系统内的开关变换器拓扑安置的组件，使得各个待充电的蓄电池模块无论是处于激活状态还是去激活状态，蓄电池模块都能够被充电。另外，本发明公开了用于给蓄电池模块充电的方法、用于平衡蓄电池模块的方法以及具有根据本发明的蓄电池系统的机动车。

Description

蓄电池系统、蓄电池模块充电方法及其平衡方法
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
根据本发明，提供了一种蓄电池系统，所述蓄电池系统具有包括多个蓄电池模块的蓄电池，能够借助于控制装置有选择性地激活或者去激活所述蓄电池模块，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所述蓄电池的输出电压，并且在去激活状态下，所述蓄电池模块从所述蓄电池的电流路径解耦。另外，所述蓄电池系统包括用于给所述蓄电池模块充电的电路，所述电路如此地包括根据被集成在该蓄电池系统内的开关变换器拓扑安置的组件，以使得各个待充电的蓄电池模块无论是处于激活状态，还是处于去激活状态，所述蓄电池模块都能够被充电。
根据本发明的另一个方面公开了一种用于给蓄电池模块充电的方法，可借助于控制装置有选择性地激活或者去激活所述蓄电池模块，其中，所述方法的特征在于使用安置在根据本发明的蓄电池系统内的、用于给蓄电池模块充电的电路。
根据本发明的再一个方面提供了一种用于平衡蓄电池系统的蓄电池模块的方法，可借助于控制装置有选择性地激活或者去激活所述蓄电池模块。根据所述方法，为了平衡蓄电池模块，使用这样一种电路，所述电路如此地具有根据被集成在该蓄电池系统内的开关变换器拓扑安置的组件。
另外，根据本发明的一个方面提供了一种机动车，所述机动车包括电机和根据本发明的蓄电池系统，其中，根据本发明的蓄电池系统被安置在所述电机的动力传动系内。
本发明的一个优点在于，所述蓄电池模块或者所述蓄电池模块的蓄电池单元能够以特殊的方式和方法充电，其中，与现有技术相反地，本发明不需要激活、即接通单个的蓄电池模块。尤其是能够无需由车辆的车载电路提取能量来给蓄电池模块充电。
这尤其是由此得以实现，即在蓄电池系统中提供另外的装置，以便给蓄电池模块充电，如独立权利要求1中所述。为此，除了现有的传统的蓄电池模块的电流路径(直观地说，该电流路径在时间上可通过去激活蓄电池模块换向)以外，还根据被集成在蓄电池系统内的开关变换器拓扑来设置组件。根据本发明如此地改动所述蓄电池系统，以使得其尤其是被构造为开关变换器或者具有开关变换器的特征或者功能，以便给蓄电池模块充电。
根据本发明，还可不依赖激活或者接通单个的蓄电池模块，而借助所使用的开关变换器拓扑将能量由车辆的车载电路输送到单个的蓄电池单元模块，由此获得了模块化构建的蓄电池系统的更高的灵活度。
有利地，本发明尤其是可应用于其蓄电池模块具有两个开关元件的蓄电池系统中，所述开关元件分别如此地安置，以使得各个蓄电池模块在所述开关元件处于第一个开关位置上时被激活并且在所述开关元件处于第二个开关位置时被去激活。然而，本发明并非仅限于这样一种蓄电池模块。取而代之地，还可按照其他实施例，将根据本发明的开关变换器拓扑应用于能够以其他方式被激活或者接通并且重新被去激活的蓄电池模块中。
根据本发明的一种优选实施方式，所述蓄电池模块中的一个或多个蓄电池模块分别具有开关变换器拓扑的次级侧的子电路，所述开关变换器拓扑的输出电压对应于各个蓄电池模块的蓄电池模块电压。因此，例如在一种特别优选的实施方式中，这样来构建所述次级侧的子电路，以使得其与传统的开关变换器的次级侧的子电路相对应，其中，通过蓄电池模块的一个或多个蓄电池单元来替代输出电容器。
本发明并非仅限于一种特殊形式的开关变换器。优选使用反激变换器。根据本发明的一种实施方式，用于生成开关变换器的时钟或者开关变换器拓扑的时钟的开关位于开关变换器电路的原级侧。
在本发明的一种有利的实施方式中，所述开关变换器拓扑以其原级侧与所述蓄电池的一个端子相连。这样做的优点在于，即便实际上被切断的蓄电池模块能够由车辆的车载电路来充电，并且尤其是能够在非导通相(例如停车状态)期间实现蓄电池单元模块之间的平衡。为此，需要接通从中提取能量的蓄电池模块。
因此，使用根据本发明的方法能够从由开关的时钟激活的蓄电池模块中提取出能量，并且有利地将能量重新均匀分配到包括被去激活的蓄电池模块在内的所有蓄电池模块上。
根据一种优选的实施方式，使用具有电隔离装置的开关变换器。特别有利地，开关变换器拓扑的原级侧的子电路被与所述蓄电池模块电隔离地安置。借助电隔离装置尤其是能够确保充电的电路(例如220V家用电网)与车辆电网之间的绝缘。
其中，能够直接进行单个的蓄电池单元模块的充电，这就是说，无需使用蓄电池端子或者无需从已经充电的、被激活的蓄电池模块中提取电能。
通常能够在原级侧上将功率因子校正级和整流器连接在开关变换器的下游。
根据本发明的蓄电池单元优选为锂离子蓄电池。
本发明的有利的改进方案由从属权利要求中给出并且在说明书中予以了说明。
附图说明
借助附图和后续的说明进一步阐述本发明的实施例。其中：
图1为一种依据现有技术的、包括模块化地构建的蓄电池模块组的蓄电池的示意图；
图2为一种根据本发明第一种实施方式的、具有集成的开关变换器拓扑的蓄电池系统的示意性原理图；以及
图3为一种根据本发明第二种实施方式的、具有集成的开关变换器拓扑的蓄电池系统的示意性原理图，其中，能够实现所述蓄电池模块的直接充电。
具体实施方式
在图2中示出了根据本发明第一种实施方式的蓄电池系统200的示意性原理图。与如图1所示的蓄电池系统相比，给每个蓄电池模块201的电路添加了根据开关变换器拓扑202安置的组件。更准确地说，使得由二极管203和电感线圈204组成的串联电路与每个蓄电池模块201并联连接。根据本发明的二极管与次级电感线圈的并联电路是被集成在蓄电池系统200内的开关变换器拓扑202的次级侧的子电路209的组件，以便能够灵活地并且至少不依赖于蓄电池模块201的开关状态地给蓄电池模块201充电。该开关变换器、即开关变换器拓扑202具有电隔离装置208，该电隔离装置208例如能够通过存储变压器的气隙(Luftspalt)或者线圈来实现。开关变换器拓扑202的原级侧的子电路205设有原级电感线圈206并且通过开关207来定时，以便将能量由原级侧的子电路205传输到次级侧的、被安置在蓄电池模块201内的子电路209。通过这种方式，能够由蓄电池的端子105提取电能，这些电能能够越过电隔离装置208被均匀地传输给蓄电池模块201。替代地，例如通过经由蓄电池端子105、106来馈入来自车辆的车载电路的能量的方式，从车辆的车载电路提取电能，以便给蓄电池模块201充电。当实现了蓄电池模块201的充电并且同时去激活了所有的蓄电池模块201时，就尤其是这种情况。根据这种实施方式的一种变型方案，开关变换器拓扑202具有正好为一个的原级电路205。根据其他变型方案，以另一种方式和方法实现开关变换器拓扑202的分配，其中，该开关变换器拓扑202具有多个原级电路205。
按照如图2的蓄电池系统200的装置尤其是能够实现蓄电池模块201的灵活的平衡。
在图3中示出了根据本发明第二种实施方式的蓄电池系统300的示意性原理图。与图2中的实施方式有所不同的是，在本发明的第二种实施方式中，蓄电池模块201被直接充电，例如不需要增加车辆的车载电路。如图3的实施方式尤其适用于例如通过220V的家用电网给蓄电池模块201充电，因为开关变换器拓扑301的原级侧的子电路302借助电隔离装置208被与蓄电池系统300的其余电路以及与蓄电池模块202电隔离地安置。因此，来自外部电网或者220V家用电网的能量能够直接被馈入原级侧的子电路302中。在原级侧的子电路302之前所连接的输入级303通常包括功率因子校正级和整流器。

Claims (11)

1.一种蓄电池系统(200、300)，其具有包括多个蓄电池模块(201)的蓄电池，所述蓄电池模块借助于控制装置被如此地构造为有选择性地被激活或去激活，以使得在激活状态下，各个蓄电池模块(201)的蓄电池模块电压构成了所述蓄电池的输出电压，并且在去激活状态下，所述蓄电池模块(201)从所述蓄电池的电流路径解耦，其特征在于，所述蓄电池系统(200、300)包括用于给所述蓄电池模块(201)充电的电路，所述电路如此地包括根据被集成在所述蓄电池系统(200、300)内的开关变换器拓扑(202、301)安置的组件(203、204、206、207、208)，以使得各个待充电的蓄电池模块(201)无论是处于激活状态还是去激活状态，所述蓄电池模块(201)都能够被充电。
2.根据权利要求1所述的蓄电池系统(200、300)，其中，所述蓄电池模块(201)中的每个蓄电池模块具有两个开关元件(103、104)，所述开关元件分别被如此地安置，以使得在所述开关元件(103、104)的第一开关位置时，各个蓄电池模块(201)被激活，并且在所述开关元件(103、104)的第二开关位置时，所述各个蓄电池模块(201)被去激活。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池系统(200、300)，其中，所述蓄电池模块(201)中的一个或多个蓄电池模块分别具有所述开关变换器拓扑(202、301)的次级侧的子电路(209)，所述开关变换器拓扑的输出电压与各个蓄电池模块(201)的蓄电池模块电压相对应。
4.根据权利要求3所述的蓄电池系统(200、300)，其中，所述开关变换器拓扑(202、301)具有电隔离装置(208)。
5.根据权利要求1或2所述的蓄电池系统(200、300)，其中，所述开关变换器拓扑(202、301)的原级侧的子电路(205、302)被与所述蓄电池模块(201)电隔离地安置。
6.根据权利要求1或2所述的蓄电池系统(200、300)，其中，所述开关变换器拓扑(202、301)在原级侧与所述蓄电池的端子(105)相连。
7.根据权利要求1或2所述的蓄电池系统(200、300)，其中，所述蓄电池系统(200、300)还具有功率因子校正级和整流器，所述功率因子校正级和所述整流器在输入侧与所述开关变换器拓扑(202、301)的原级侧(301)相连接。
8.根据权利要求1或2所述的蓄电池系统(200、300)，其中，所述开关变换器拓扑(202、301)被构造为反激变换器。
9.一种用于给蓄电池系统(200、300)的蓄电池模块(201)充电的方法，所述蓄电池模块能够借助于控制装置有选择性地被激活或去激活，其特征在于使用安置在根据权利要求1至8中任一项所述的蓄电池系统(200、300)内的、用于给蓄电池模块(101)充电的电路。
10.一种用于平衡蓄电池系统(200、300)的蓄电池模块(201)的方法，所述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，其特征在于，为了平衡所述蓄电池模块(201)，使用具有根据被集成在根据权利要求1至8中任一项所述蓄电池系统(200、300)内的开关变换器拓扑(202、301)安置的组件(203、204、206、207、208)的电路。
11.一种机动车，所述机动车具有电机以及根据权利要求1至8中任一项所述的蓄电池系统(200、300)，其中，所述蓄电池系统(200、300)被安置在所述电机的动力传动系内。
CN201310262742.7A 2012-04-03 2013-04-02 蓄电池系统、蓄电池模块充电方法及其平衡方法 Active CN103384073B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1020122053956 2012-04-03
DE102012205395.6 2012-04-03
DE102012205395A DE102012205395A1 (de) 2012-04-03 2012-04-03 Batteriesystem, Verfahren zum Laden von Batteriemodulen, sowie Verfahren zum Balancieren von Batteriemodulen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103384073A CN103384073A (zh) 2013-11-06
CN103384073B true CN103384073B (zh) 2017-04-26

Family

ID=49209866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310262742.7A Active CN103384073B (zh) 2012-04-03 2013-04-02 蓄电池系统、蓄电池模块充电方法及其平衡方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9692242B2 (zh)
CN (1) CN103384073B (zh)
DE (1) DE102012205395A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014212930B3 (de) * 2014-07-03 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung sowie Antriebsanordnung und Verfahren
DE102018216125A1 (de) 2018-09-21 2020-03-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Trennen einer Batterie
AT523331A1 (de) * 2019-12-19 2021-07-15 Avl List Gmbh Verfahren zur Ansteuerung eines Batteriesystems und Batteriesystem
CN116529978A (zh) 2020-06-02 2023-08-01 茵范帝能源公司 大型电池管理系统
US11588334B2 (en) 2020-06-02 2023-02-21 Inventus Power, Inc. Broadcast of discharge current based on state-of-health imbalance between battery packs
US11509144B2 (en) 2020-06-02 2022-11-22 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system with in-rush current protection for master-slave battery packs
US11476677B2 (en) 2020-06-02 2022-10-18 Inventus Power, Inc. Battery pack charge cell balancing
US11552479B2 (en) 2020-06-02 2023-01-10 Inventus Power, Inc. Battery charge balancing circuit for series connections
US11594892B2 (en) 2020-06-02 2023-02-28 Inventus Power, Inc. Battery pack with series or parallel identification signal
US11489343B2 (en) 2020-06-02 2022-11-01 Inventus Power, Inc. Hardware short circuit protection in a large battery pack
US11245268B1 (en) 2020-07-24 2022-02-08 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communiction bus of a battery management system
US11411407B1 (en) 2021-02-24 2022-08-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11404885B1 (en) 2021-02-24 2022-08-02 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5646504A (en) * 1994-04-15 1997-07-08 Feldstein; Robert S. Magnetically balanced multi-output battery charging system
WO2007148745A1 (ja) * 2006-06-22 2007-12-27 Fdk Corporation 多直列蓄電セル、直列蓄電セル装置、直列セルの電圧バランス補正回路
CN201263095Y (zh) * 2008-08-06 2009-06-24 何海泉 多路组合式充电机
CN102035010A (zh) * 2009-09-29 2011-04-27 凹凸电子（武汉）有限公司 电池单元均衡电路及方法
DE102010027857A1 (de) * 2010-04-16 2011-10-20 Sb Limotive Company Ltd. Koppeleinheit und Batteriemodul mit integriertem Pulswechselrichter und erhöhter Zuverlässigkeit
WO2012038252A1 (de) * 2010-09-20 2012-03-29 Sb Limotive Company Ltd. Batteriesystem mit variabel einstellbarer zwischenkreisspannung

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5659237A (en) * 1995-09-28 1997-08-19 Wisconsin Alumni Research Foundation Battery charging using a transformer with a single primary winding and plural secondary windings
US5847942A (en) * 1996-05-30 1998-12-08 Unitrode Corporation Controller for isolated boost converter with improved detection of RMS input voltage for distortion reduction and having load-dependent overlap conduction delay of shunt MOSFET
GB9722780D0 (en) * 1997-10-28 1997-12-24 Nada Electronics Ltd AC to DC conversion arrangement
US6100652A (en) * 1998-11-12 2000-08-08 Osram Sylvania Inc. Ballast with starting circuit for high-intensity discharge lamps
US7164590B2 (en) * 2002-07-29 2007-01-16 International Rectifier Corporation Power transfer system with reduced component ratings
WO2005015718A2 (en) * 2003-08-08 2005-02-17 Astec International Limited A circuit for maintaining hold-up time while reducing bulk capacitor size and improving efficiency in a power supply
US7164591B2 (en) * 2003-10-01 2007-01-16 International Rectifier Corporation Bridge-less boost (BLB) power factor correction topology controlled with one cycle control
US7529110B1 (en) * 2005-05-20 2009-05-05 American Power Conversion Corporation Universal power adapter
KR101107999B1 (ko) * 2007-10-16 2012-01-25 한국과학기술원 전압 센서와 전하 균일 장치가 결합된 배터리 운용 시스템
ITMI20081566A1 (it) * 2008-09-02 2010-03-03 St Microelectronics Srl "dispositivo elettronico di pilotaggio di lampade, in particolare di lampade hid."
US20100213897A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Lawrence Tze-Leung Tse Battery-Cell Converter Management Systems
DE102010027864A1 (de) 2010-04-16 2011-12-15 Sb Limotive Company Ltd. Batterie mit variabler Ausgangsspannung
FR2959885B1 (fr) * 2010-05-05 2014-12-05 Commissariat Energie Atomique Systeme d'equilibrage pour batterie de puissance, procede d'equilibrage de charge et procede combine d'equilibrage de charge et d'alimentation correspondants
US8541979B2 (en) * 2010-06-22 2013-09-24 A123 Systems, Inc. System and method for balancing voltage of individual battery cells within a battery pack
US9209630B2 (en) * 2011-05-20 2015-12-08 Ford Global Technologies, Llc Active battery cell balancing methods with variable duration discharge
KR101397026B1 (ko) * 2012-03-12 2014-05-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템 및 이를 포함하는 에너지 저장 시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5646504A (en) * 1994-04-15 1997-07-08 Feldstein; Robert S. Magnetically balanced multi-output battery charging system
WO2007148745A1 (ja) * 2006-06-22 2007-12-27 Fdk Corporation 多直列蓄電セル、直列蓄電セル装置、直列セルの電圧バランス補正回路
CN201263095Y (zh) * 2008-08-06 2009-06-24 何海泉 多路组合式充电机
CN102035010A (zh) * 2009-09-29 2011-04-27 凹凸电子（武汉）有限公司 电池单元均衡电路及方法
DE102010027857A1 (de) * 2010-04-16 2011-10-20 Sb Limotive Company Ltd. Koppeleinheit und Batteriemodul mit integriertem Pulswechselrichter und erhöhter Zuverlässigkeit
WO2012038252A1 (de) * 2010-09-20 2012-03-29 Sb Limotive Company Ltd. Batteriesystem mit variabel einstellbarer zwischenkreisspannung

Also Published As

Publication number Publication date
US20130257321A1 (en) 2013-10-03
CN103384073A (zh) 2013-11-06
DE102012205395A1 (de) 2013-10-10
US9692242B2 (en) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103384073B (zh) 蓄电池系统、蓄电池模块充电方法及其平衡方法
CN110945740B (zh) 机动车蓄电池充电设备及运行方法和应用、高压车载电网
CN103620901B (zh) 用于连接多电压车载电网的装置和方法
JP5642286B2 (ja) エネルギー供給網、およびエネルギー供給網にある直流電圧中間回路用のエネルギー蓄積器として用いられる少なくとも１つのエネルギー蓄積器セルに充電する方法
CN110521080B (zh) 用于电蓄能系统的电路装置和充电方法
US9493090B2 (en) Dynamic battery system voltage control through mixed dynamic series and parallel cell connections
CN110289669B (zh) 对智能电池的交流充电
CN104115363B (zh) 可替换的能量存储装置
CN104334393B (zh) 蓄电池系统、机动车及用于调试蓄电池系统的方法
CN105034991B (zh) 车载电网和用于运行车载电网的方法
CN107968446B (zh) 分布式电池包供电系统及充放电控制方法
JP2012533980A (ja) バッテリシステム内のエネルギー伝達のためのスイッチングレギュレータの直列回路
US9099870B2 (en) Charge redistribution method for cell arrays
CN105322525B (zh) 短路保护装置
CN106255622A (zh) 用于将基础车载电网与尤其与安全相关的分网连接的装置
CN103390913B (zh) 具有多个安置在多个蓄电池组中的蓄电池模块的蓄电池
CN105340164A (zh) 升压变换器、对应的逆变器和运行方法
US9577441B2 (en) Method for charging the energy storage cells of an energy storage device, and rechargeable energy storage device
CN103262383A (zh) 可控储能器和用于运行可控储能器的方法
CN111315615B (zh) 包括dc/dc转换器的车辆充电器
CN107963040A (zh) 电池组装置、用于电池组装置的运行方法以及车辆
CN103348553A (zh) 储能器的充电
Shousha et al. Design and implementation of assisting converter-based integrated battery management system for electromobility applications
CN110521101A (zh) 用于控制电动或混合动力车辆上车载的充电设备的方法
US11476679B2 (en) Dual voltage battery and method for operating the same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant