蓄电池管理系统和蓄电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种调节电路，尤其是一种蓄电池管理系统，以用于监测和调节能够再充电的蓄电池、尤其是锂离子蓄电池的运行，该蓄电池具有多个相互连接的蓄电池单池，这些蓄电池单池通过至少一个开关元件与该蓄电池的至少一个电极连接端电性可解耦地相连接，其中该调节电路具有至少一个第一单池监测装置和至少一个第二单池监测装置，这些单池监测装置分别构造用于，获取至少一个蓄电池单池的运行参数并向控制装置转发。
[0002]此外，本发明还涉及一种蓄电池系统，该蓄电池系统包括能够再充电的蓄电池，该蓄电池具有多个相互连接的蓄电池单池，这些蓄电池单池通过至少一个开关元件与该蓄电池的至少一个电极连接端电性可解耦地相连接，该蓄电池系统还包括调节电路、尤其是蓄电池管理系统，以用于监控和调节蓄电池的运行。
【背景技术】
[0003]在现有技术中，用于监测和调节能够再充电的蓄电池的运行的调节电路通过名称蓄电池管理系统是已知的。在此作为蓄电池的运行一方面被规定为蓄电池的放电过程，即尤其是将这种蓄电池与相应的电负载一起使用，另一方面被规定为蓄电池的充电过程。在此，在已知的调节电路中这些蓄电池单池的单池电压由多个所谓的单池监控单元(CSCs)作为测量值获取并且通过通信总线向中央控制装置、即所谓的蓄电池控制单元(BCU)传输。此外，由电流传感器测量的电流能够作为其他的测量值向该蓄电池控制单元(BCU)传输。通过分析这些测量值，该蓄电池控制单元确定蓄电池特性，例如首先是各个蓄电池单池的充电状态，其也被称作荷电状态(SOC)，以及各个蓄电池单池的老化，其例如也被称作健康状态(SOH)。
[0004]此外，为蓄电池控制单元的这种调节电路分配任务，当所获取的测量值表明这些蓄电池单池的危急的单池状态时，通过控制接触器将各蓄电池单池或者蓄电池单池组从该蓄电池的这些电极连接端分离。蓄电池单池的这种分离更为重要，以阻止不仅对该蓄电池而且对由该蓄电池供电的电负载或者是该蓄电池的控制装置的更大的伤害。因此这尤其重要，因为由被伤害的蓄电池、例如锂离子蓄电池，也能够引发对这种蓄电池的用户的危险，例如火灾危险和爆炸危险。
[0005]因此，由于安全相关性通过诊断试图实现，可靠地获取与蓄电池单池的安全状态相关的运行参数、例如尤其是这些单池电压，并且通过通信总线向蓄电池控制单元可靠地传输。在此存在持续的必要，尤其是优化运行参数的传输安全，以实现对蓄电池单池的危急安全的状态的可靠地识别。
[0006]在此采用其他的诊断系统或者其他的诊断程序造成以下缺点，即这种调节电路的复杂性、尤其是为了维持这种调节电路的性能的复杂性会增大。在通过通信总线向蓄电池控制单元传输所有的从该单池监控单元所获取的运行参数时，因安全相关性而必须的冗余造成了其他的缺点，即该通信总线被极度利用。此外作为另一缺点，这种调节电路具有小的可延展性。
[0007]鉴于此本发明的任务是，优化用于监测和调节能够再充电的蓄电池、尤其是锂离子蓄电池的调节电路，尤其是关于这种调节电路的优化的性能以及关于对这些蓄电池单池的危急安全的状态的优化的识别和在出现危急的单池状态时将这些蓄电池单池从该蓄电池的电极连接端可靠地电分离。
【发明内容】
[0008]为了解决该任务，提出了一种用于监测和调节能够再充电的蓄电池、尤其是锂离子蓄电池的运行的调节电路，该蓄电池具有相互连接的多个蓄电池单池，这些蓄电池单池通过至少一个开关元件与该蓄电池的至少一个电极连接端可电解耦地相连接，其中该调节电路具有至少一个第一单池监测装置和至少一个第二单池监测装置，它们分别被构造为，获取至少一个蓄电池单池的运行参数并且向控制装置转送，且其中该至少一个单池监测装置通过第一接口与第一控制装置相连接且该至少一个第二单池监测装置通过第二接口与第二控制装置相连接，其中该第一控制装置被构造为，通过分析所接收的运行参数确定多个蓄电池特性，且其中该第二控制装置被构造为，控制至少一个开关元件。在此，这些蓄电池单池能够以有利的方式各自单独地或者作为蓄电池单池组地通过该至少一个开关元件能够电解耦，其中，蓄电池单池组尤其也能够包括全部蓄电池单池。该至少一个开关元件，蓄电池单池通过该至少一个开关元件分别单个地或者以组的方式、例如以十二个蓄电池单池为组的方式，与该蓄电池的至少一个电极连接端相连接，该至少一个开关元件优选地为接触器，尤其优选地为电可控制的接触器。该至少一个开关元件根据通过第二控制装置的控制断开或者闭合这些蓄电池单池和该蓄电池的至少一个电极连接端之间的电连接。有利地，该用于监测和调节能够再充电的蓄电池的运行的调节电路为蓄电池管理系统。根据本发明尤其规定，该至少一个第一单池监测装置和该至少一个第二单池监测装置分别被如此设置，使得这些单池监测装置分别获取同样的至少一个蓄电池单池的运行参数。由此在获取其运行参数时有利地产生冗余，从而在确定危急的单池状态时有利地提高可靠性。
[0009]根据本发明的另一个有利的方面规定，该第一控制装置的主要功能在于，确定多个蓄电池特性，并且将其他装置、尤其还是上一级的其他控制装置的蓄电池特性作为信息转送。在使用与设置在混合动力车辆或者电动车辆中的车辆蓄电池一起使用的根据本发明的调节电路时，这种上一级的调节电路能够例如是上一级的车辆控制器，其例如参与控制驱动元件。根据本发明由该第一控制装置通过分析所接收的运行参数来确定的蓄电池特性、尤其是蓄电池的充电状态(SOC)、该蓄电池的老化状态(SOH)和/或者该蓄电池的功能状态(S0F，S0F:功能的状态)。此外该第一控制装置被构造为，确定作为蓄电池特性的单池状态、尤其是危急的单池状态。与此相反，该第二控制装置具有作为主要功能的控制该至少一个开关元件。因此有利地实现将确定一般的蓄电池特性与对至少一个开关元件的与安全相关的控制、即断开和闭合在蓄电池单池和电极连接端之间的电接触进行分离。
[0010]根据本发明的一个尤其优选的方案，该第一控制装置被构造为，确定作为蓄电池特性的单池状态并且根据所确定的单池状态向该第二控制装置传输开关元件控制信号。其中该第一控制装置尤其被构造为，确定作为蓄电池特性的危急的单池状态。在此该危急的单池状态尤其在于，当在蓄电池单池上获取到作为运行参数的异常高的或者异常低的单池电压时。该第一控制装置根据其确定危急的单池状态的另一个运行参数，尤其是超过给定的最大极限值或者低于最小极限值的测量值。在此，除了单池电压外该运行参数还能够涉及单池温度或者单池电流。如果该第一控制装置已确定出危急的单池状态，那么该第一控制装置有利地被构造为，通过发送开关元件控制信号向第二控制装置报告该危急的单池状态。为此该第一控制装置有利地通过信号导线与该第二控制装置相连接。有利地，所发送的开关元件控制信号促使该第二控制装置在接收该开关元件控制信号时根据该开关元件控制信号控制该至少一个开关元件。尤其规定，开关元件控制信号如此促使该第二控制装置，即如此控制至少一个开关元件，使得至少一个开关元件优选地根据该开关元件控制信号断开或闭合。有利地规定，该第一控制装置为此构造为，生成两个不同的开关元件控制信号，即断开信号和闭合信号。即该第一控制装置虽然生成用于控制该至少一个开关元件的控制信号，但是在此该第一控制装置不直接地控制该至少一个开关元件，而是向该第二控制装置传输该开关元件控制信号。在此该第二控制装置被构造为，在接收到开关元件控制信号时，根据该接收的开关元件控制信号控制该至少一个开关元件并且因此断开或者闭合这些蓄电池单池和该蓄电池的至少一个电极连接端之间的电连接。
[0011]此外根据本发明的同样尤其优选的改进，该第二控制装置被构造为，通过分析所接收的运行参数来确定单池状态，尤其是危急的单池状态。在此，根据本发明通过确定该危急的单池状态检验由该第一控制装置向该第二控制装置发送的开关元件控制信号的可靠性。第二控制开关决定，实际上是否在第一控制装置的请求下、也就是根据开关元件控制信号的发送来操作至少一个开关元件。在此，根据本发明该决定基于分析通过第二控制装置所接收到的运行参数。是否在接收到开关元件控制信号时控制该至少一个开关元件的决定，就这点而言不依赖于第一控制装置的分析结果地进行。
[0012]根据本发明的另一有利的方案，至少一个比较器单元通过第三接口与第二控制装置相连接，其中该至少一个比较器单元被构造为，通过比较所获取的蓄电池单池的运行参数与至少一个极限值来确定危急的极限值偏移量，并且通过发送报警信号报告第二控制装置的该极限值偏移量。在此该至少一个比较器单元有利地被构造为，获取超过最大的单池电压极限值和低于最小的单池电压极限值。优选地该至少一个比较器单元通常被构造为，获取与期望