用于储存电能的储存装置和用于运行储存装置的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于储存电能的储存装置（101），其具有可借助于充电电流充电的储存单元（103）、与所述储存单元（103）连接的用于给所述储存单元（103）充电的充电电流回路（105）、与所述储存单元（103）连接的用于使所述储存单元（103）放电的放电电流回路（107）和用于监测所述储存单元（103）中的物理参量的监测装置（109），其中，构造一能够借助于所述监测装置（109）控制的开关元件（111），用于根据监测到的物理参量中断所述充电电流回路（105）。此外，本发明还涉及一种用于运行一用于储存电能的储存装置（101）的方法。
【专利说明】用于储存电能的储存装置和用于运行储存装置的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及ー种用于储存电能的储存装置。此外，本发明还涉及ー种用于运行一用于储存电能的储存装置的方法。
【背景技术】
[0002]为了避免蓄电池的储存单元的损坏，所述储存单元不允许被过度充电。公知的是，充电设备及时地、也就是在储存单元被过度充电之前中断充电过程并且关断相应的充电电流。
[0003]其缺点尤其在于，在充电设备故障的情况下，该充电设备可能没有及时关断充电电流，从而使得所述储存単元会被过度充电，这可能会导致储存单元的损坏。
【发明内容】
[0004]本发明的任务在于，提供一种用于储存电能的储存装置，其中，即使在充电设备故障的情况下也能有效防止过度充电。
[0005]本发明的任务还在干，提供ー种用于运行一用于储存电能的储存装置的方法。
[0006]这些任务借助于独立权利要求的相应对象来解决。本发明的有利构型分别是从属权利要求的对象。
[0007]按照ー个观点，提供一种用于储存电能的储存装置。所述储存装置优选构造为蓄电池。蓄电池也可称为蓄电池组。例如，储存装置可以构造为铅蓄电池、锂离子蓄电池、锂聚合物蓄电池、磷酸锂铁蓄电池、锂钛酸蓄电池、钠氯化镍蓄电池、钠硫蓄电池、镍铁蓄电池、镍铬蓄电池、金属氢化物镍蓄电池、镍氢蓄电池、镍锌蓄电池或者构造为锡硫锂蓄电池。
[0008]所述储存装置包括储存单元，所述储存単元可借助于充电电流充电。所述储存单元例如可以是原电池。在与蓄电池相关的情况下，这种储存单元特别是也可以称为次生电池。充电电流回路与储存单元连接，通过所述充电电流回路可以给储存单元充电。也就是说，用于给储存单元充电的充电电流可以通过所述充电电流回路流动。此外，放电电流回路与所述储存单元连接，通过所述放电电流回路可以使储存单元放电。也就是说，放电电流可以通过所述放电电流回路流动。所述放电电流回路尤其可以提供给与储存装置连接的耗电器。
[0009]此外，所述储存装置还包括一个监测装置，所述监测装置监测所述储存単元中的物理參量。所述物理參量例如可以是储存单元中的温度和/或储存单元中的电压。这种温度特别是也可以称为储存单元温度。这种电压特别是也可以称为储存单元电压。
[0010]此外，所述储存装置还包括一个开关元件，所述开关元件能够借助于所述监测装置控制。所述开关元件可中断所述充电电流回路，其中，所述开关元件的控制并且就此而言所述充电电流回路的中断取决于监测到的物理參量。也就是说，所述控制特别是根据监测到的物理參量实现。也就是说，例如，在储存单元温度和/或储存单元电压上升到预定的电压值或温度值以上时，监测装置向开关元件发送控制信号，从而该开关元件使所述充电电流或所述充电电流回路中断。
[0011]本发明意义上的开关元件尤其具有两个开关状态:即，一个打开的开关状态和ー个闭合的开关状态。在打开的开关状态中，所述充电电流回路被中断，从而没有用于给储存単元充电的充电电流流动；在闭合的开关状态中，所述充电电流回路闭合，从而用于给所述储存单元充电的充电电流可以流动。如果开关元件处于打开的开关状态中，则所述开关元件也可以称为打开的开关元件。如果所述开关元件处于闭合的开关状态中，则所述开关元件也可以称为闭合的开关元件。
[0012]根据另ー观点，提供ー种用于运行本发明的储存装置的方法，其中，储存单元借助于充电电流充电，并且监测所述储存単元中的物理參量。根据监测到的物理參量使所述充电电流回路中断。
[0013]本发明还包括的思想是，在储存单元的充电过程中监测物理參量、特别是所述储存单元中的温度和/或电压，并且根据监测到的物理參量来中断充电过程，其方式是，中断所述充电电流回路。因为监测到的物理參量尤其取决于储存单元的充电状态，因此以有利的方式有效地避免储存单元的过度充电并且从而有效地避免可能随之发生的储存单元的损坏。例如，当所述物理參量大于预定值时中断所述充电电流回路。
[0014]所述储存装置不仅具有用于给储存单元充电的充电电流回路而且具有用于使所述储存单元放电的放电电流回路尤其意味着，放电电流通过不同于充电电流的电流回路流动。就此而言，这两个电流回路具有相互分开地构成的电流路径。但是在此优选的是，这两个电流回路具有公共的电流路径。例如，这两个电流回路可以具有共同的地端子。充电电流回路优选包括ー个用于与充电设备接触接通或连接的充电触头。放电电流回路特别是包括ー个用于与耗电器接触接通或连接的放电触头。充电触头和放电触头特别是相互分开地构成。
[0015]在另ー实施方式中构造多个储存单元。这些储存单元为了提高借助于储存单元提供的电压尤其可以串联连接或者为了提高储存单元的总容量可以并联连接。优选还可以使几个储存単元并联连接并且使几个储存単元串联连接，其中，并联连接的储存单元又与串联连接的储存单元并联或串联连接。尤其在多个储存単元的情况下，一个储存単元中的高于预定值的物理參量就足以使充电过程中断。
[0016]根据另ー实施方式，所述开关元件构造为可逆的开关元件。在此，可逆尤其意味着:开关元件可以在打开的开关状态与闭合的开关状态之间往复切換。由此，如果所述物理量又相应于可靠值，则储存单元有利地被进ー步充电或重新充电，因为所述可逆的开关元件又使所述充电电流回路闭合了。
[0017]根据另ー实施方式，所述开关元件是晶体管、尤其是场效应晶体管(FET)、优选自传导的场效应晶体管，或者是继电器。
[0018]所述开关元件尤其在常规运行中是闭合的，从而使得所述充电电流回路是闭合的电流回路，从而使得所述储存単元可借助于充电电流充电。常规运行的特征尤其在于，所述物理參量小于预定值。只有在错误情况下，所述开关元件才打开并且中断所述充电电流回路，从而使得所述储存単元的充电过程中断。所述错误情况的特征尤其在于，所述物理參量大于预定值。例如，当储存单元电压和/或储存单元温度大于可靠的电压值或温度值时，所述充电电流回路被中断。尤其在使用场效应晶体管的情况下，所述场效应晶体管借助于监测装置在常规运行中触发并且在错误情况下截止。优选使用自传导的场效应晶体管作为开关元件，其特别是仅仅在错误情况下截止。
[0019]根据另ー实施方式，所述开关元件串行地或串联地连接在所述充电电流回路中并且在此特别是与所述储存単元串联地连接。因为所述充电电流回路中的充电电流显著小于放电电流回路的放电电流，因此所述开关元件仅需针对较低的充电电流进行设计。与此相反的是，在具有公共的充电/放电电流回路的储存装置中，这种开关元件必须针对显著较高的放电电流进行设计。也就是说，本发明在此以有利的方式允许使用技术上更简单、复杂性更小并且更便宜的开关元件。
[0020]在另ー实施方式中，如果监测到的參量小于预定值，则所述充电电流回路又闭合。也就是说，如果尤其储存单元电压和/或储存单元温度又具有可靠值，则储存单元又可以被充电。尤其当所述储存单元通过放电电流回路放电时，所述充电电流回路才又闭合。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面借助于优选的实施例參考附图详细解释本发明。在此:
[0022]图1:是用于储存电能的储存装置，
[0023]图2:是用于储存电能的另ー储存装置，
[0024]图3:是用于运行ー用于储存电能的储存装置的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0025]图1示出用于储存电能的储存装置101。所述储存装置101例如可以由蓄电池构成。这种蓄电池也可以称为蓄电池组。所述储存装置101包括储存单元103，所述储存単元可以借助于充电电流充电。为此，所述储存单元103与充电电流回路105连接。为了使所述储存单元103放电，构造ー个放电电流回路107，所述放电电流回路与所述储存单元103连接。因此，通过所述放电电流回路107可以使相应的放电电流从所述储存单元103流走或流出。
[0026]此外，所述储存装置101还包括监测装置109，所述监测装置监测所述储存単元103中的物理參量。所述监测装置109特别是监测充电过程中所述储存単元103中的物理參量。所述物理參量尤其可以是储存单元温度和/或储存单元电压。
[0027]此外，设置ー个开关元件111，所述开关元件可中断所述充电电流回路105。在此，所述开关元件111借助于所述监测装置相应地控制，其中，所述控制取决于监测到的所述物理參量。如果例如所述充电単元中的温度上升到预定的值以上或所述储存単元中的电压上升到预定的电压值以上，则这借助于所述监测装置监测到并且所述监测装置然后相应地控制所述开关元件111，从而所述开关元件111中断所述充电电流回路105。由此，以有利的方式有效地避免了所述储存単元的过度充电。这尤其与这里未示出的充电设备无关地进行，从而即使在充电设备故障的情况下(也就是所述充电设备不再能自行关断充电电流)也能有效避免储存单元的过度充电并且从而也能有效避免可能的损坏。此外，充电设备甚至也不必具有相应的充电电流自动关断装置，因此在储存装置自身中进行自动关断。由此，所述充电设备可以在技术上不太复杂地构成。
[0028]在一个未示出的实施方式中，开关元件111构造为可逆的开关元件。在另一未示出的实施方式中，开关元件可以是晶体管，特别是场效应晶体管、优选自传导的场效应晶体管，或者继电器。
[0029]图2示出用于储存电能的另ー储存装置201。该储存装置201包括多个串联连接的储存单元203。为了给所述储存单元203充电，构造ー个具有充电触头205a的充电电流回路205，所述充电触头用于与充电设备接触接通。为了使所述储存単元203放电，构造ー个具有放电触头207a的放电电流回路207，其中，所述放电触头207a尤其可与耗电器接触接通。
[0030]此外，所述储存装置201还包括监测装置209，所述监测装置监测所述储存単元203中的物理參量，例如储存单元电压和/或储存单元温度。所述监测装置209控制ー开关元件211，所述开关元件在所述充电电流回路中串联在所述充电触头205a与所述储存単元205之间。所述开关元件211优选构造为晶体管、场效应晶体管，特别是构造为自传导的场效应晶体管，或者构造为继电器，并且由此使所述充电电流回路205中断，从而使得不再有充电电流流向所述充电単元203。所述开关元件211尤其构造为可逆的开关元件，从而所述开关元件211又可以使所述充电电流回路205闭合，从而可以使所述储存単元203又被充电或者继续被充电。特别是当所述物理參量又相应于可靠值时，所述开关元件211又闭合。
[0031]所述充电电流回路205和所述放电电流回路207虽然具有两个分开的触头，即充电触头205a和放电触头207a，但是它们具有ー个公共的、带有公共的接地触头208a的电流路径208。
[0032]图3示出用于运行一用于储存电能的储存装置的方法的流程图。在一个步骤301中，储存单元借助于充电电流充电，其中，在一个步骤303中监测所述储存单元中的物理參量。所述监测特别是与所述储存単元的充电同时进行。然后，在一个步骤305中根据监测到的參量中断所述充电电流回路。如果例如所述储存単元温度处于预定的温度值以下，在不中断所述充电电流回路。只有当所述温度上升到所述预定的温度值以上时才中断所述充电电流回路。刚才的做法类似地也适用于储存单元电压。在一个未示出的实施例中可以规定，当监测到的參量又小于预定值时，所述充电电流回路又闭合。
[0033]总之，借助于本发明不再需要充电设备的冗余设计。在充电设备故障的情况下，储存单元不损坏或者甚至不毁坏，因为根据本发明，充电电流回路的中断与充电设备无关地进行。由于充电电流通常小于放电电流，因此，有利的是，所述开关元件仅仅针对较小的充电电流设计即可。
【权利要求】
1.一种用于储存电能的储存装置(101)，其具有可借助于充电电流充电的储存单元(103)、与所述储存单元(103)连接的用于给所述储存单元(103)充电的充电电流回路(105)、与所述储存単元(103)连接的用于使所述储存単元(103)放电的放电电流回路(107)和用于监测所述储存単元(103)中的物理參量的监测装置(109)，其中，构造一能够借助于所述监测装置(109)控制的开关元件(111)，用于根据监测到的物理參量中断所述充电电流回路(105)。
2.根据权利要求1所述的储存装置，其中，所述开关元件(111)是可逆的开关元件(111)。
3.根据权利要求1或2所述的储存装置，其中，所述开关元件(111)是晶体管、场效应晶体管或继电器。
4.根据以上权利要求中任一项所述的储存装置，其中，所述开关元件(111)串联地连接在所述充电电流回路(105)中。
5.ー种用于运行根据以上权利要求中任一项所述的用于储存电能的储存装置(101)的方法，其中，储存单元(103)借助于充电电流充电，并且监测所述储存单元(103)中的物理參量，其中，根据监测到的物理參量中断所述充电电流回路(105)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果监测到的參量小于预定值，则所述充电电流回路(105)又闭合。
【文档编号】H02J7/04GK103444047SQ201280012536
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年1月12日 优先权日:2011年3月11日
【发明者】A·奥斯瓦尔德, R·格劳宁, T·海因里希 申请人:罗伯特·博世有限公司