CN105765395A - 能量存储装置 - Google Patents

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Abstract

一种能量存储装置，包括：具有至少一个单电池和两个极的电池组(2)；两个连接点(5,6)，其中的每一个直接或间接连接到所述电池组(2)的一个极，用于连接到外部电流回路，以对所述电池组(2)进行充电或放电；以及充电状态监视装置(29)，用于确定所述电池组(2)的充电状态，其中，所述能量存储装置(1)包括至少一个与所述单电池不同地构造的附加的能量存储元件(3)以及连接电路(4)，所述连接电路(4)用于将所述能量存储元件(3)直接或间接地连接到所述电池组(2)的极中的至少一个和至少一个连接点(5,6)，其中，构造并且接触所述连接电路(4)，使得所述能量存储元件(3)以能量存储元件电流进行充电和/或放电，所述能量存储元件电流与通过所述能量存储装置(1)的总电流成预定比率，其中，电压测量装置(28)接触所述附加的能量存储元件(3)，以测量降落在所述能量存储元件(3)上的能量存储电压，并且所述充电状态监视装置(29)被构造用于至少根据所述能量存储电压确定所述电池组(2)的充电状态。

Description

能量存储装置
技术领域
本发明涉及一种能量存储装置，包括具有至少一个单电池和两个极的电池组、两个连接点以及充电状态监视装置，所述两个连接点中的每一个直接或者间接连接到所述电池组的一个极，用于连接到外部电流回路，以对所述电池组进行充电和放电，所述充电状态监视装置用于确定所述电池组的充电状态。
背景技术
电化学能量存储器、例如锂离子电池组的充电状态是显示存储器的充电状态以及控制存储器的充电和放电所需的基本状态参量。为了使能量存储装置可靠地工作，必须足够准确地确定充电状态。但是，在实践中，充电状态确定，特别是在具有平坦的特性曲线的电池组、例如基于例如磷酸铁锂单电池的电池组中，特别困难。平坦的特性曲线意味着对于充电状态的大部分，电池组电压与充电状态不相关，或者仅极轻微地相关。因此，如果要通过测量降落在电池组上的电压来确定电池组的充电状态，则由于其与所确定的充电状态的相关性小，而极易出现错误。不准确的充电状态值在工作中导致无法使用电池组的全部存储容量，或者甚至在达到电池组的电压限值时，电池组管理系统对利用该能量存储装置驱动的系统进行破坏性的紧急断开。
迄今为止，充电状态通过两个互为补充的方法的组合来确定。在不等于零的电流流动时，经由充电量指示器来实现充电状态确定。在此，测量能量存储装置的充电或放电电流，并且关于时间进行积分。与良好地定义的初始值组合，对此相应地计算当前的充电状态。在此，关于时间对电流测量中的不准确、例如偏移进行积分，而可能导致与实际充电状态的明显偏差。
因此，为了对该偏差进行校正，附加地经由能量存储装置的静止电压确定充电状态。然而，即使在具有陡峭的能量存储装置中，也是当电池组在较长的时间段内、例如15分钟内处于静止时，也就是说，没有电流流入或者流出电池组时，才给出电池组电压和充电状态之间的关系。相反，在电流不等于零时，电压根据电流方向向上或者向下偏离静止电压。在此，该偏差与多个因素、特别是与负荷分布和温度有关。因此，所描述的对充电状态的校正仅能够在能量存储装置既未充电、也未放电的时间段内进行。因为这些时间段在时间上是间隔开的，因此这些校正通常导致所求出的充电状态的跳变。
此外，所描述的校正在具有平坦的特性曲线的电池组的情况下变得明显更困难。在这种存储器中，静止电压与充电状态的相关性在很大的范围内太小，而不能可靠地执行充电状态的确定。因此，在这些电池组中不能进行如上所述的静止电压校正。因此，通过充电量指示器计算的充电状态，如上所述，随着时间的流逝总是不准确，因此必须不时地对充电状态进行校准。这例如可以通过将电池组完全充电，并且将充电量指示器设置为100％来进行。然而，一般在该过程期间不能使用电池组，因为电池组的充电在确定的过程之后达到100％。因此，优选在不需要存储器准备好时，执行该过程。如果这种校准在较长的时间段内不能完成，则可能需要中断电池组的操作来进行校准。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种能量存储装置，其特别是在使用具有平坦的充电曲线的电池组的情况下，允许进行更好地充电状态确定。
根据本发明，上述技术问题通过开头提及的类型的能量存储装置来解决，其中，所述能量存储装置包括至少一个与所述单电池不同地构造的附加的能量存储元件以及连接电路，所述连接电路用于将所述能量存储元件直接或间接地连接到所述电池组的极中的至少一个和至少一个连接点，其中，构造并且接触所述连接电路，使得所述能量存储元件以能量存储元件电流进行充电和/或放电，所述能量存储元件电流与通过所述能量存储装置的总电流成预定比率，其中，电压测量装置接触所述附加的能量存储元件，以测量降落在所述能量存储元件上的能量存储电压，并且所述充电状态监视装置被构造用于至少根据所述能量存储电压确定所述电池组的充电状态。
本发明基于如下思想：充电状态不直接通过对电池组的电压测量来测量，而是通过另外的能量存储元件上的电压来测量，该能量存储元件以与通过能量存储装置的总电流成预定比率的能量存储元件电流充电和/或放电。当使用具有相对平坦的特性曲线、由此(如开头所描述的)通过测量降落在电池组上的电压不能以足够的精度确定电池组充电量的电池组时，该过程特别有利。此外，会有利的是，当另外的能量存储元件仅以总电流的相对小的部分充电或放电时，降落在能量存储元件上的电压与能量存储装置的负载的相关性，比降落在电池组上的电压明显小。由此，在根据本发明的能量存储装置中，也能够在能量存储装置有负载期间确定电池组的充电状态。
在使用根据本发明的能量存储装置之前，可以使电池组和能量存储元件达到特定的充电状态。在此，特别有利的是，选择能量存储元件电流与总电流的比率，使得能量存储元件能够在电池组的整个可能的充电范围内并行地充电或放电。因此，应当至少将在能量存储元件中可存储的充电量选择为如此之大，使得在能量存储元件中可存储的充电量与在电池组中可存储的充电量的比率，至少和能量存储元件电流与电池组充电或放电的电流的比率一样大。能量存储元件经由连接电路连接到电池组和至少一个连接点。在此，连接电路可以与能量存储元件的至少一个极以及电池组的至少一个极和至少一个连接点直接导电地接触，或者可以经由至少一个另外的部件间接进行连接。
在此，能量存储元件电流可以是总电流的一部分。因此，可以构造并且接触所述连接电路，使得总电流的特定部分源自于所述电池组和所述能量存储元件，和/或被馈送至所述电池组和所述能量存储元件。然而，替换地，还可以将电池组和能量存储元件布置在分离的电流回路中，并且连接电路的部件将这些电流回路耦合为使得能够在电流回路之间传输电能，并且根据总电流控制该能量传输，使得能量存储元件电流与总电流成预定比率。
在最简单的情况下，连接电路可以相应地在能量存储元件的第一个极和电池组的一个极之间以及在能量存储元件的第二个极和连接点中的一个之间包括导电连接，例如通过导体迹线。然而，连接电路也可以包括有源或者无源部件。特别地，连接电路可以包括至少一个第一、第二和第三连接触点，并且所述连接电路利用第一连接触点和第二连接触点串联连接在所述电池组的一个极和与其连接的连接点之间，并且利用第三连接触点直接或间接接触所述能量存储元件。通过电池组和连接电路之间的串联连接，其中，例如第一连接触点连接到电池组的一个极，并且第二连接触点连接到相关联的连接点，实现通过连接电路从电池组或者向电池组传导全部电流流动。因此，第一和第二连接触点之间的电流流动对应于到达或者来自电池组的电流流动。
第三连接触点直接或间接接触能量存储元件的一个极。在此，第三连接触点和第二或者第四连接触点可以分别直接或间接接触所述能量存储元件的极中的一个。替换地，第三连接触点也可以直接或间接接触能量存储元件的一个极，并且能量存储元件的另一个极可以直接或间接连接到电池组的另一个极。在这两个实施方式中，能量存储元件电流可以对应于流过第三连接触点的电流。在此，通过第三连接触点的电流流动可以直接通过连接电路预先给定。在此，根据本发明，通过第三连接触点的电流流动、由此能量存储元件电流应当以与通过能量存储装置的总电流成比例的方式被预先给定。
为了实现这一点，所述连接电路可以在第一和第二连接触点之间包括用于测量电池组电流流动的电流测量装置。该电流测量装置特别地可以包括连接在第一和第二连接触点之间的电阻以及用于测量降落在该电阻上的电压的电压测量装置。电压测量装置可以以仪表放大器的形式构造，在其第一输入端馈入在电池组侧施加在电阻上的电压，并且在其第二输入端馈入在连接点侧施加在电阻上的电压。由此，在仪表放大器的输出端提供与第一和第二连接触点之间的电流流动成比例的电压信号。然后，可以将该电压信号用于控制连接电路的其它元件。
此外，所述连接电路可以在第三连接触点和第二或者第四连接触点之间具有电流源和/或电流宿，其中，所述电流源和/或所述电流宿能够被根据所述电池组电流流动来控制。当如上所述，在连接电路中存在与第一和第二连接触点之间的电流流动成比例的电压信号时，这可以特别简单。于是，电流源或电流宿可以特别地被构造为电压控制的电流源或电流宿。在此，特别地可以使用两象限或者四象限电流源，其不仅可以用作电流源，也就是说向电路提供能量，还可以用作电流宿，也就是说从电路接收能量。
在此，在根据本发明的能量存储装置中，两象限或者四象限电流源的能量供应特别地可以由能量存储装置自己进行。在此，供应可以通过直接连接到连接点的供电线进行。在这种情况下，通过两象限或者四象限电流源馈送到能量存储元件或者取自能量存储元件的能量存储元件电流对总电流做贡献，实现了总电流的特定部分源自于电池组和能量存储元件和/或馈送到电池组和能量存储元件。
替换地，所述连接电路可以在第一和第二连接触点之间包括用于测量电池组电流流动的电流测量装置；以及在第三连接触点和第二或者第四连接触点之间包括电流控制元件，其根据所述电池组电流流动确定通过所述电流控制元件的电流流动。由此，通过第三连接触点的电流流动、由此能量存储元件电流又被根据第一和第二连接触点之间的电流流动，由此根据流入或者流出电池组的电流流动而确定。
诸如晶体管的电流控制元件一般仅能够当电压降落在电流控制元件上时控制电流流动。也就是说，如果电流控制元件直接控制第三和第二连接触点之间的电流流动，或者如果第四连接触点和第二连接触点以低欧姆连接，则在所描述的情况下，第三连接触点和第二连接触点之间的电压降必须大于第一连接触点和第二连接触点之间的电压降。如果不使用诸如直流电压转换器等的附加部分，则在这种情况下，电池组电压在电池组放电时必须小于降落在能量存储元件上的电压，而在电池组充电时必须大于降落在能量存储元件上的电压。为了使连接电路不仅在电池组充电时、而且在电池组放电时能够使用，并且仍然确保能量存储元件电流与总电流成预定比率，而有利的是，补充地在第二或第四连接触点和第三连接触点之间设置另外的电流测量装置，并且在第二连接触点和第一连接触点之间设置另外的电流控制元件。此外，有利的是，选择电池组和能量存储元件，使得在使用的所有充电状态下，降落在电池组上的电压大于降落在能量存储元件上的电压，或者相反。通过在电池组或能量存储元件和相应地相关联的电流控制元件之间布置直流电压转换器，用于使对应的电压上升或下降，可以在选择电池组和能量存储元件时获得较大的灵活性。
在此，所述电流控制元件和/或所述电流测量装置可以包括至少一个晶体管。因此，当晶体管不饱和地工作时，晶体管的特性在输出侧像与基极或栅极电压有关地控制的电流源一样。然而，特别地同时通过基极或栅极到集电极或源极端子的反馈，还可以使晶体管用作电流测量装置。在此，特别地可以使用结构相同的晶体管作为电流控制元件和电流测量装置。结构相同的晶体管特别地可以是集成电路的两个部分。
所述连接电路特别地可以被构造为电流镜，其中，第三连接触点和第二或者第四连接触点之间的电流流动通过第一连接触点和第二连接触点之间的电流流动来确定。如已经说明的那样，有利的是，如果要在电池组充电和放电时使用连接电路，则设置两个电流镜，其中，一个电流镜与电池组电流有关地确定能量存储元件电流，另一个电流镜与能量存储元件电流有关地确定电池组电流。在此，第一连接触点可以连接到电池组的第一个极，第三连接触点可以连接到能量存储元件的第一个极，并且电池组的第二个极连接到能量存储元件的第二个极。
替换地，所述连接电路可以是直流电压转换器或者包括直流电压转换器。在此，直流电压转换器特别地可以在降落在第一和第二连接触点之间的电压与降落在第三连接触点和第二或第四连接触点之间的电压之间进行转换。特别地，能量存储元件在此可以直接或间接连接到第三和第四或第二连接触点，其中，特别地可以在能量存储元件的至少一个极和连接触点中的一个之间布置附加的电阻。通过该附加的电阻，在此直流电压转换器特别地可以用作电流源。降落在第一和第二连接触点之间的电压与电流流动成比例。由此，通过在连接电路中使用直流电压转换器，能够在流向电池组或者流出电池组的电流和能量存储元件电流之间获得固定的电流比率，由此能量存储元件电流与总电流成预定比率。使用直流电流转换器在此特别有利，因为能够与电池组电压无关地选择降落在能量存储元件上的电压，因为可以通过合适的直流电压转换器的占空比来调节电压。此外，在直流电压转换器的情况下，可以在两个方向上进行电流或能量传输。由此，不仅可以在能量存储装置充电时、而且在放电时，可以使用具有单个直流电压转换器的连接电路。
原则上，所述连接电路能够将所述电池组与所述能量存储元件电隔离。在这种情况下，特别地可以将能量存储元件布置在与电池组分离的电流回路中。然后，电流回路之间的能量传输特别地可以通过例如进行电隔离的直流电压转换器中的电流的逆变来进行。
替换地，所述能量存储元件可以与所述电池组串联连接。能量存储元件和电池组的串联连接确保能量存储元件电流等于馈入电池组或者从电池组取出的电流。能量存储元件一般具有比电池组小的容量。因此，在能量存储元件和电池组串联连接的情况下，可以采取附加的措施，以便能够进一步使用电池组的全部容量。
在此，如也在其它实施方式中那样，多个能量存储元件彼此可以并联连接。特别地可以使用具有相对小的电压降的能量存储元件。通过存储元件的并联连接，获得相对大的容量。同时总电压可以通过具有类似容量、然而具有较大电池组电压的电池组来提供。
然而，具体地，对于能量存储元件和电池组串联连接的情况，还可以针对电流形成旁路路径，经由该旁路路径，电流的特定部分从能量存储元件旁边流过，直接传导到电池组或者从电池组导出。为此，可以使用所描述的所有连接电路，构造并且接触所述连接电路，使得其向电池组和能量存储单元馈入或者从电池组和能量存储单元取出特定部分的总电流。然而，代替将总电流划分到能量存储单元和电池组，现在进行总电流一方面到能量存储单元和电池组的串联电路、另一方面仅到电池组的划分。
所述充电状态监视装置可以被构造为，存储并且在计算所述电池组的充电状态时考虑所述电池组和/或所述能量存储元件的多个在时间上间隔开的电压值和/或所求出的充电状态。这是有利的，因为依据电池组和/或能量存储元件的充电状态，会稍微偏离总电流和能量存储元件电流之间的预先给定的比率。如果获取了电池组和/或能量存储元件的在时间上在前的充电状态，并且获取了一次能量存储装置或者结构相同的能量存储装置的校准数据并且存储在充电状态监视装置中，则在与预定比率有充电状态相关的偏差的情况下，也能够重建实际充电状态。在此，对充电状态的校正可以以纯计算的方式进行，由此确定电池组的正确充电状态，然而电池组和能量存储元件的充电状态随着时间可能彼此漂移，因此应当以特定时间间隔对能量存储装置进行校准。然而，能量存储装置也可以包括电荷传输装置、特别是直流电压转换器，其在确定电池组和能量存储元件的充电状态彼此漂移的情况下，从电池组向能量存储元件传输预定的电流量，或者相反。
此外，能量存储装置可以包括电流测量装置，用于针对通过所述能量存储装置和/或所述电池组和/或所述能量存储元件的电流流动测量实际电流大小，其中，所述充电状态监视装置被构造用于考虑所述实际电流大小，和/或存储实际电流大小并且在计算所述电池组和/或所述能量存储元件的充电状态时考虑在时间上在前的实际电流大小。这是有利的，因为依据能量存储装置的负载，总电流和能量存储元件电流之间的实际比率与预定比率可能不同。通过考虑实际电流大小或者在时间上在前的实际电流大小，可以在计算电池组的充电状态时考虑这种偏差。如前面所描述的那样，在这种情况下，在确定电池组和能量存储元件的充电状态彼此漂移时，也可以从电池组向能量存储装置中传输特定的电流量或者相反。
在根据本发明的能量存储装置中，特别有利的是，对于所述能量存储元件的充电状态的至少一个区域，降落在所述能量存储元件上的电压与所述能量存储元件的充电状态的相关性比在所述电池组的等同的充电区域中的降落在所述电池组上的电压与所述电池组的充电状态的相关性强。如开头所说明的那样，通过电压测量确定具有平坦的特性曲线的电池组的充电状态特别麻烦。如果要使用这种电池组，则可以在根据本发明的能量存储装置中有利地使用具有较陡峭的特性曲线的能量存储元件。附加的能量存储元件的选择可以灵活地进行，因为在对应地构造的连接电路中，不仅降落在能量存储元件上的电压，而且能量存储元件的容量几乎都可以选择。为了实现能量存储元件和电池组的充电状态长期的良好匹配，有利的是，选择自放电小的能量存储元件。
能量存储元件特别地可以是电化学存储单元或者电容器或者超级电容器。超级电容器特别地可以是双层电容器、混合电容器或者伪电容器。
附图说明
本发明的其它优点和特征从下面的实施例以及相关联的附图中得到。在此：
图1示意性地示出了根据本发明的能量存储装置的实施例，
图2示意性地示出了根据本发明的能量存储装置的另一实施例，
图3示出了在图2中示出的连接电路的可能实施方式，
图4示出了在图2中示出的连接电路的另一可能实施方式，
图5示出了在图1中示出的连接电路的可能实施方式，
图6示出了在图1中示出的连接电路的另一可能实施方式，
图7示出了根据本发明的能量存储装置的第三实施例，以及
图8示出了根据本发明的能量存储装置的第四实施例。
具体实施方式
图1示出了包括电池组2以及作为双层电容器构造的附加的能量存储元件3的能量存储装置1。能量存储装置1具有第一连接点5和第二连接点6，用于连接到电流回路。电池组2和附加的能量存储元件3之间的连接在电池组2的负极侧直接进行，而在电池组2的正极侧通过连接电路4进行。连接电路4具有第一连接触点7、第二连接触点8和第三连接触点9。第一连接触点7直接连接到电池组2的负极，第二连接触点8直接连接到第二连接点6，并且第三连接触点9接触能量存储元件3。在此，连接电路4被构造为使得经由连接点5、6流动、由此也经由连接触点8流动的总电流以预定比率在电池组2和能量存储元件3之间，由此在连接触点7和9之间进行划分。连接电路4的可能实施方式将参考图5和图6进行说明。此外，在图3和图4中说明的连接电路的实施方式可以被扩展为，其也可以在图1中示出的能量存储装置1中使用。
降落在能量存储元件3上的电压通过电压测量装置28测量，并且确定的电压值将通过充电状态监视装置29读出。降落在能量存储元件3上的电压与能量存储元件3的充电状态有关。因为对能量存储元件3的充电或放电的能量存储元件电流，与对电池组充电或放电的电流成比例，因此能量存储元件3的充电状态、由此还有降落在能量存储元件3上的电压与电池组2的充电状态相关。因此，充电状态监视装置29可以根据预先确定的校准数据组，根据通过电压测量装置28测量的电压计算电池组2的充电状态。
图2示出了能量存储装置的另一个实施例。能量存储装置1与在图1中示出的能量存储装置的不同之处在于能量存储元件3的连接方式。在图2中，能量存储元件3的极直接连接到连接电路4的第三连接触点9，以及经由电阻11间接连接到连接电路4的第四连接触点10。连接电路4被构造为使得第一和第二连接触点7和8之间的电流与第三和第四连接触点9、10之间的电流成固定的比率。在此，连接装置4可以被构造为使得第一和第二连接触点7、8与第三和第四连接触点9和10电隔离。在这种情况下，在连接点5、6和能量存储元件3之间不会有直流电流流动。但是仍然可以特别地通过临时的逆变，在能量存储元件3和连接到连接点5、6的电路之间进行能量传输。参考图3和图4说明连接电路4的可能实施方式。
图3示出了图2的连接电路4的实施方式，其通过连接第二和第四连接触点8、10，也可以在图1中示出的能量存储装置1的实施方式中使用。在第一和第二连接触点7、8之间布置有低欧姆电阻12，降落在其上的电压与在第一连接触点7和第二连接触点8之间流动的电流有关。将降落在电阻12上的电压通过仪表放大器13放大并且作为控制电压馈送到电流源14。电流源14是四象限电流源，其可以与降落在第三连接触点9和第四连接触点10之间的电压无关，而与仪表放大器13的输出电压有关地，在第三连接触点9和第四连接触点10之间产生特定的电流流动。在此，与该四象限电流源14上的相对的电流和电压方向有关地，该四象限电流源14用作电流源或者电流宿。该四象限电流源14的能量供应通过未示出的、接触连接点5、6的供电线进行。因此，从能量存储装置取出该四象限电流源工作所需的能量，并且在作为电流宿工作时，将取回的能量馈送到能量存储装置中。由此可以实现，总电流的特定比例源自电池组和能量存储单元和/或馈送至其。
图4示出了连接电路4的另一个实施方式，其可以在图2中示出的电路1中使用。对于该连接电路4，当将第二连接触点8连接到第四连接触点10时，也可以在图1中示出的电路1中使用。该连接电路4包括直流电压转换器15，其量取第一连接触点7和第二连接触点8之间的电压作为输入电压。直流电压转换器15的输出电压在一侧直接连接到第三连接触点9，在连接触点9处输出的电压的参考点经由电阻1连接到第四连接触点10。通过与另外的电路的期望的阻抗改变相比为高欧姆的电阻16，直流电压转换器15可以被视为电流源。在此，输出的电流的大小与在第一连接触点7和第二连接触点8之间降落的电压相关。然而，该电压与通过直流电压转换器15传导的电流有关。由此，第三连接触点9和第四连接触点10之间的电流也与第一连接触点7和第二连接触点8之间的电流有关。在此，还可能有利的是，在第一连接触点7和第二连接触点8之间与直流电压转换器15并联地设置附加的电阻，以调整第一连接触点7和第二连接触点8之间的阻抗的实部。
图5示出了在图1中示出的连接电路4的一个可能的实施方式。该连接电路4被构建为电流镜(Stromspiegel)，其包括三个晶体管17、18、19。在此，所有晶体管17、18、19的基极以及晶体管17、18的集电极连接到第一连接触点7，并且晶体管19的集电极连接到第三连接触点9。所有晶体管17、18、19的发射极馈向第二连接触点8。通过晶体管17、18的基极和集电极之间的反馈电路，其用作电流-电压转换器，其中，基极和发射极之间的电压相应地与流过晶体管17、18的电流有关。该电压对应于晶体管19的基极上的电压，由此晶体管19作为可编程的电流源工作，与流过晶体管17和18中的每一个的电流正好同样大的电流流过该电流源。因此，所示出的电路用作电流镜，其中，第三连接触点9和第二连接触点8之间的电流正好是第一连接触点7和第二连接触点8之间的电流的一半大。通过连接像晶体管17、18一样连接的其它的晶体管，可以调整分割比率。在此，应当注意，仅当在晶体管19处在集电极和基极之间降落电压时，才能够进行晶体管17、18的电流到晶体管19的镜像。因此，第三连接触点9处的电压必须总是大于第一连接触点7处的电压。因此，需要对应地选择电池组和能量存储元件，或者替换地使用附加的直流电压转换器，以便始终满足该边界条件。
在图5中示出的连接电路4仅在电池组放电时确保能量存储元件电流和总电流之间的预定比率。在图6中示出了另一个连接电路4，其不仅在充电时，而且在放电时，都确保能量存储元件电流和总电流之间的预定比率。在所示出的连接电路4中，通过第二连接触点8的电流由第一连接触点7处的电流和第三连接触点9处的电流份额相同地构成。然而，通过并联地使用多个相同地连接的如在图5中示出的晶体管，可以调整该分割比率。在该连接电路4中，晶体管20和21连接为电流镜，如已经参考图5所说明的那样。二极管22和23与晶体管20和21串联连接，以防止在能量存储装置1充电时使用对应的电路支路。晶体管24和25针对第二连接触点8处的电压高于第一连接触点7处或第三连接触点9处的电压的情况，形成电流镜。正好在对能量存储装置进行充电时，出现这种情形。晶体管24、25的电路支路还包括二极管26、27，以确保仅在对能量存储装置1充电时，使用对应的电路支路。
图7示出了能量存储装置的第三实施例，除了电池组2之外，其还包括彼此并联并且与电池组2串联连接的多个能量存储元件3。通过能量存储元件3的并联连接，获得更高总容量的能量存储元件3。由此，能量存储元件3中的每一个仅必须提供流过能量存储装置的电流中的一部分。在该实施例中，虽然与总电流相等的电流流过全部的能量存储元件，但是仅等于总电流除以能量存储元件的数量的能量存储元件电流流过每一个单个的能量存储元件。如关于1所说明的那样，降落在能量存储元件3上的电压的测量通过电压测量装置28来进行，并且电池组2的充电状态的计算通过充电状态监视装置29来计算。
图8示出了能量存储装置的另一个实施例，其中，电池组的充电状态通过测量能量存储元件3上的电压降来确定。在图8中示出的能量存储装置1中，能量存储元件3和电池组串联连接。流过能量存储装置的总电流在连接触点8处流入或流出连接电路4。现在，连接电路4以预定比率在第一连接触点7和第三连接触点9之间对电流进行划分。流过第三连接触点9的电流对能量存储元件3充电或者放电。然而，该电流还同时对电池组2充电或放电。流过第一连接触点7的电流在能量存储元件3旁边流过，并且仅对电池组2充电或放电。因为图8中的连接电路4实现与图1中的连接电路4相同的功能，因此连接电路也可以相同地构建。
虽然通过优选实施例进一步详细说明并描述了本发明，但是本发明不局限于所公开的示例，本领域技术人员可以从中得出其它变形，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种能量存储装置，包括：具有至少一个单电池和两个极的电池组(2)；两个连接点(5,6)，其中的每一个直接或间接连接到所述电池组(2)的一个极，所述连接点用于连接到外部电流回路，以对所述电池组(2)进行充电或放电；以及充电状态监视装置(29)，用于确定所述电池组(2)的充电状态，其中，所述能量存储装置(1)包括至少一个与所述单电池不同地构造的附加的能量存储元件(3)以及连接电路(4)，所述连接电路(4)用于将所述能量存储元件(3)直接或间接地连接到所述电池组(2)的极中的至少一个和至少一个连接点(5,6)，其中，构造并且接触所述连接电路(4)，使得所述能量存储元件(3)以能量存储元件电流进行充电和/或放电，所述能量存储元件电流与流过所述能量存储装置(1)的总电流成预定比率，其中，电压测量装置(28)接触所述附加的能量存储元件(3)，以测量降落在所述能量存储元件(3)上的能量存储电压，并且所述充电状态监视装置(29)被构造用于至少根据所述能量存储电压确定所述电池组(2)的充电状态。
2.根据权利要求1所述的能量存储装置，其特征在于，构造并且接触所述连接电路(4)，使得总电流的特定部分源自于所述电池组(2)和所述能量存储元件(3)，和/或被馈送至所述电池组(2)和所述能量存储元件(3)。
3.根据权利要求1或2所述的能量存储装置，其特征在于，所述连接电路(4)包括至少一个第一、第二和第三连接触点(7,8,9)，并且所述连接电路(4)利用第一连接触点(7)和第二连接触点(8)串联连接在所述电池组(2)的一个极和与该极连接的连接点(6)之间，并且利用第三连接触点(9)直接或间接接触所述能量存储元件(3)。
4.根据权利要求3所述的能量存储装置，其特征在于，第三连接触点(9)和第二或者第四连接触点(8,10)分别直接或间接接触所述能量存储元件(3)的极中的一个。
5.根据权利要求3或4所述的能量存储装置，其特征在于，所述连接电路(4)在第一和第二连接触点(7,8)之间包括用于测量电池组电流流动的电流测量装置。
6.根据权利要求5所述的能量存储装置，其特征在于，所述连接电路(4)在第三连接触点(9)和第二或者第四连接触点(8,10)之间具有电流源(14)和/或电流宿，其中，所述电流源(14)和/或所述电流宿能够被根据所述电池组电流流动来控制。
7.根据权利要求3所述的能量存储装置，其特征在于，所述连接电路(4)在第一和第二连接触点(7,8)之间包括用于测量电池组电流流动的电流测量装置；以及在第三连接触点(9)和第二或者第四连接触点(8,10)之间包括电流控制元件，其根据所述电池组电流流动确定流过所述电流控制元件的电流流动。
8.根据权利要求7所述的能量存储装置，其特征在于，所述电流控制元件和/或所述电流测量装置包括至少一个晶体管(17,18,19,20,21,24,25)。
9.根据权利要求7或8所述的能量存储装置，其特征在于，所述连接电路(4)被构造为电流镜，其中，第三连接触点(9)和第二或者第四连接触点(8,10)之间的电流流动是通过第一连接触点(7)和第二连接触点(8)之间的电流流动确定的。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的能量存储装置，其特征在于，所述连接电路(4)是直流电压转换器(15)或者包括直流电压转换器(15)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储装置，其特征在于，所述连接电路(4)将所述电池组(2)与所述能量存储元件(3)电隔离。
12.根据权利要求1或2所述的能量存储装置，其特征在于，所述能量存储元件(3)与所述电池组(2)串联连接。
13.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储装置，其特征在于，多个能量存储元件(3)彼此并联连接。
14.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储装置，其特征在于，所述充电状态监视装置(29)被构造为，存储并且在计算所述电池组(2)的充电状态时考虑所述电池组(2)和/或所述能量存储元件(3)的多个在时间上间隔开的电压测量值和/或所求出的充电状态。
15.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储装置，其特征在于，其包括电流测量装置，用于针对流过所述能量存储装置(1)和/或所述电池组(2)和/或所述能量存储元件(3)的电流流动测量实际电流大小，其中，所述充电状态监视装置(29)被构造用于考虑所述实际电流大小，和/或存储实际电流大小并且在计算所述电池组(2)和/或所述能量存储元件(3)的充电状态时考虑在时间上在前的实际电流大小。
16.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储装置，其特征在于，对于所述能量存储元件(3)的充电状态的至少一个区域，降落在所述能量存储元件(3)上的电压与所述能量存储元件(3)的充电状态的相关性，比在所述电池组(2)的等同的充电区域中的降落在所述电池组(2)上的电压与所述电池组(2)的充电状态的相关性强。
17.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储装置，其特征在于，所述另外的能量存储元件(3)是电化学存储单元或者电容器或者超级电容器。
18.根据权利要求17所述的能量存储装置，其特征在于，所述超级电容器是双层电容器、混合电容器或者伪电容器。
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