具有自治的单元平衡的蓄电池的制作方法
【专利摘要】引入了一种用于单元平衡具有多对蓄电池单元(1)的蓄电池的蓄电池单元的装置，其中，每对蓄电池单元(1)与充电均衡单元相连接，所述充电均衡单元被构造为将所述一对蓄电池单元(1)的蓄电池单元(1)的单元电压相互平衡。所述装置还具有测量装置(12)，其被构造为将与最小的单元对电压成比例的电流输出至多个串联连接的电阻(13)。依据本发明设置有比较器(24)，其在输入侧分别与相关联的一对蓄电池单元(1)的第一蓄电池单元(1)的电极并且与相应的电阻(13)相连接，并且在输出侧与相应的放电单元(25)的控制电极相连接并且被构造为输出与电压差有关的控制信号。其中，所述放电单元(25)被构造为根据所述控制信号允许放电电流从所述相应的一对蓄电池单元(1)流出。
【专利说明】具有自治的单元平衡的蓄电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于平衡(充电均衡)具有多个串联连接的蓄电池单元的蓄电池的蓄电池单元的装置，其中，依据本发明通过微控制器的控制不是必须的，即所述装置能够自治地运行。
【背景技术】
[0002]在未来，无论是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越来越多地应用蓄电池系统。为了能够满足针对相应的应用所给定的对于功率和供使用的可调节的功率的要求，将串联连接多个蓄电池单元。因为串联电路的缘故，一个蓄电池单元的故障将导致蓄电池的故障并且又将导致整个系统的故障，因此，特别是对于安全性相关的应用将对于蓄电池的可靠性提出高的要求。为了尽可能精确地获取单个的蓄电池和蓄电池单元的状态并且由此能够及时地识别蓄电池单元的有威胁的故障，除了蓄电池或者蓄电池单元的其他的参数之外，还特别是也有规律地测量蓄电池单元的电压。在现有技术中已知了多种方法，这些方法执行所谓的单元平衡，即尝试去相互平衡蓄电池的不同的蓄电池单元的充电状态，这将积极地影响蓄电池的使用寿命。
[0003]在此，蓄电池装备有以下单元，其确定单个的蓄电池单元的单元电压并且可选地确定另外的测量参数，例如蓄电池温度和蓄电池电流并且将其传输至中央的控制单元(例如微控制器)。该控制单元将根据所传输的测量数据针对每个蓄电池单元计算一个相应的充电状态并且生成用于执行单元平衡所必须的控制信号，该些控制信号在蓄电池中将影响在蓄电池单元中的充电均衡，例如通过部分地放电具有更高的充电状态的蓄电池单元来实现。此外，其中，该控制单元设置在蓄电池之外，从而能够承担另外的任务。然而，这将与之带来以下缺点，即必须采取相对高昂的安全措施，例如在数据路径中设置隔离器来在故障情况下阻止在高的蓄电池电压(在蓄电池运行的驱动系统中通常为几百伏特)和从外部连接的在低压网络中设置的部分例如控制单元之间的短路。
[0004]本发明的发明人提出了一种充电均衡单元，其能够相互平衡两个串联连接的蓄电池电压的充电状态并且在图1中所示出。为此，将分压器与该两个蓄电池电压并联地连接，其将两个串联连接的蓄电池电压的总电压分为两部分并且由此提供参考电压。该参考电压将与在两个串联连接的蓄电池电压之间的端接线点处的电压作比较，为此，将使用简单的差分放大器、比较器和比较仪。差分放大器的输出端被连接至该端接线点。差分放大器的供电电压连接端将与两个蓄电池电压的最高和最低电势连接。
[0005]现在，如果因为在差分放大器的输入端两个相邻的蓄电池单元的单元电压相互偏差而存在电压差，使得端接线点的电压并不精确地等于参考电压，那么该差分放大器将输出具有相应的符号的输出电流，该符号抵消该差分电压的原因，这意味着，具有更高的单元电压的每个蓄电池单元将被放电。
[0006]此外，提出了以下可能性，即布置这样的充电均衡单元，由此通过递归的布线能够布线2~n个任意数量的蓄电池单元(图2)。然而，限制为二的次幂并不是理想的。此外，在充电均衡单元中将设置越来越多并联的上升的数量的蓄电池单元，这意味着分压器的布线将给蓄电池带来不理想的高的负担。
【发明内容】
[0007]因此，依据本发明引入了一种用于单元平衡具有偶数η个串联连接的蓄电池单元的蓄电池的所述蓄电池单元的装置。其中，η至少为4并且所述η个蓄电池单元分成η/2对分别相邻的蓄电池单元。所述装置包括多个分别与多对相邻的蓄电池单元中相关联的一对相邻的蓄电池单元相连接的或者可连接的充电均衡单元和与所述充电均衡单元相连接的测量装置。所述充电均衡单元被构造为将所述相关联的一对相邻的蓄电池单元的所述蓄电池单元的单元电压相互均衡。所述测量装置被构造为生成与所述一对蓄电池单元的所有的单元对电压中的最小的单元对电压成比例的电流并且将其输出至η/2个串联连接的电阻。此外设置有η/2个第一比较器，其分别具有与相关联的一对蓄电池单元的第一蓄电池单元的第一或者第二电极相连接的第一输入端、与相应的相邻的电阻的第二电阻相连接的第二输入端和与相应的放电单元的控制电极相连接的输出端并且被构造为将施加在所述第一输入端的第一电压与施加在所述第二输入端的第二电压作比较并且输出与所述比较结果有关的控制信号。所述放电单元与相应的一对蓄电池单元并联连接并且被构造为根据所述控制信号允许放电电流从所述相应的一对蓄电池单元流出。
[0008]本发明具有以下优点，即能够完全自给自足地进行蓄电池的任意偶数个蓄电池单元的单元平衡，即能够省掉通过设置在蓄电池之外的控制单元的控制。为此，仅需简单的电子电路，其确定所有对的蓄电池单元的最小的单元对电压并且将单个的一对蓄电池单元的单元对电压与该最小的单元对电压作比较。如果所给定的蓄电池单元的单元对电压高于所述最小的单元对电压，那么所述一对蓄电池单元通过相关联的放电单元放电。其中，如在图1中所阐述的那样，将相互平衡每对蓄电池单元的充电状态。
[0009]依据本发明能够以该方式省掉用于相对于低压网络隔离蓄电池的高昂的措施，在该低压网络中通常设置有用于控制所述单元平衡的控制单元。
[0010]优选地，每个充电均衡单元包含与所述相应的充电均衡单元相关联的一对蓄电池单元的第一蓄电池单元的第一电极和所述相关联的一对蓄电池单元的第二蓄电池单元的第二电极相连接或者可连接的分压器和第二比较器。其中，所述第二比较器具有与所述分压器的中心抽头相连接的第一输入端、与所述第一蓄电池单元的第二电极和与所述第二蓄电池单元的第一电极相连接或者可连接的第二输入端和与所述第二输入端相连接的输出端并且被构造为输出与在所述第一输入端上的第二电压和在所述第二输入端上的第三电压之间的电压差相关的输出电流。所述分压器被构造为在其中心抽头上输出部分电压，所述部分电压相应于所述一对蓄电池单元的第一蓄电池单元的所述第一电极和所述第二蓄电池单元的所述第二电极之间的单元对电压的一半。
[0011]该类的充电均衡单元能够被简单地构建并且能够连续地相互平衡与所述充电均衡单元连接的两个蓄电池单元的充电状态，从而使得所述两个蓄电池单元也以相同的程度老化。
[0012]所述装置能够具有(n/2-l)个电势复制装置，所述电势复制装置分别连接在所述多个电阻的两个相邻的电阻之间并且被构造为复制在与相应的电势复制装置相关联的一对蓄电池单元的第一或者第二蓄电池单元的第一电极上的电势并且将其输出至所述相应的两个相邻的电阻中的第一电阻。
[0013]所述电势复制使得在出现通过由所述电势复制装置待复制的电势所预先给定地限定的电势时，通过与所述电势复制装置连接的电阻能够传导由所述测量装置输出的输出电流。由此能够简单地将与所述最小的单元对电压相对应的在所述相应的电阻上下降的电压与所述相应的一对蓄电池单元的所述单元对电压作比较。
[0014]所述电势复制装置能够例如分别包括差分放大器和npn晶体管，其中，所述npn晶体管的基极与所述差分放大器的输出端相连接并且所述npn晶体管的射极与所述差分放大器的反相输入端相连接。然后，与所述最小的单元对电压成比例的电流从所述npn晶体管的集电极流至其射极，而在所述差分放大器的所述反相输入端上的射极电压的反向耦合确保了在所述npn晶体管的射极上的电势在很大程度上与所述差分放大器的正相输入端上的电压相等。
[0015]替代地，所述电势复制装置能够分别包括pnp晶体管和npn晶体管，其中，所述pnp晶体管的基极与相关联的蓄电池单元的第一电极相连接、所述pnp晶体管的射极与npn晶体管的基极相连接并且所述npn晶体管的射极与相应的两个相邻的电阻的第一电阻相连接。所述电势复制装置的该实施方式具有以下优点，即因为所述两个晶体管的基极射极电压相互抵消，在所述pnp晶体管的所述基极上的电势非常精确地模仿了在所述npn晶体管的射极上的电压。其中，所述两个晶体管的所述基极射极电压的温度特性在广阔的温度范围上是相同的或者至少非常近似的，从而所述基极射极电压的相互补偿能够与温度无关地进行，这也是有利的。
[0016]优选地，所述放电单元包含限流电阻和开关，其中，所述开关被构造为根据所述控制信号的第一逻辑电平允许所述放电电流流过并且根据所述控制信号的第二逻辑电平抑制电流流过。此外，所述限流电阻被构造为限制所述放电电流。所述放电单元的该实施形式能够特别简单地实现。此外，其具有以下优点，即由于恒定的限流电阻，所述放电电流与所述单元对电压无关，并且因此在已经相对更深地放电的一对蓄电池单元的单元平衡时，所述放电电流小于还成比例地强地充电时。然而，每个可控的电流源基本上均被用作放电单元，所述电流源被构造为根据所述控制信号的第一逻辑电平允许所述放电电流流过并且根据所述控制信号的第二逻辑电平抑制电流流过。
[0017]有利地，所述串联连接的电阻中的多数分别具有这样的电阻值，其相应于所述一对蓄电池单元的所有的单元对电压中的所述最小的单元对电压和与所述一对蓄电池单元的所有的单元对电压中的所述最小的单元对电压成比例的电流的商。
[0018]所述测量装置能够具有n/2个差分放大器，其中，所述差分放大器中的每个差分放大器包括一对晶体管，其射极或者源极相互连接并且与电流源的输入端相连接并且其控制电极与所述差分放大器的两个信号输入端中的相应的信号输入端相连接。
[0019]其中，优选地，用于所述差分放大器的第一差分放大器的电流源的输入端与电流源连接并且所述一对晶体管的所述晶体管的集电极或者漏极与用于所述差分放大器中的另一个差分放大器的电流源的输入端相连接，从而形成所述差分放大器的级联。该差分放大器的级联具有以下优点，即所述差分放大器中的每个差分放大器用作其上安置的差分放大器的电流源。然而，基于具有两个支路的差分放大器的工作方式，电流根据施加在所述差分放大器的输入端处的电压而分别仅流入所述差分放大器的一个支路之中。因此，仅在两个输入端处的电压等于或者在相应的一对蓄电池单元上的或者在所述一对蓄电池单元的所选择的蓄电池单元上的电压大于在所述相应的差分放大器的另外的输入端上连接的电阻上的电压时，电流才会流过所有的差分放大器的电流并且由此流过所述测量装置。由此得出如下调节系统，使得如此精确地来调节在所述测量装置的所述输出端上的电流，从而使得其与所有的单元对电压的所述最小的单元对电压成比例。
[0020] 本发明的第二方面引入了一种蓄电池，其具有大于或者等于4的偶数个串联连接的蓄电池单元和与所述蓄电池单元连接的依据第一发明方面所述的装置。
[0021 ] 其中，所述蓄电池单元优选地是锂离子蓄电池单元。
[0022]第三发明方面涉及一种机动车，其具有用于驱动所述机动车的电驱动电机和与所述电驱动电机相连接的依据上一发明方面所述的蓄电池。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]借助于附图和后续的说明书进一步阐述本发明的实施例，其中，相同的附图标记描述相同的或者功能上相似的部件。其中:
[0024]图1示出了一对具有充电均衡单元的蓄电池单元；
[0025]图2示出了两对依据图1具有附加的充电均衡单元的蓄电池单元的布线；
[0026]图3示出了用于在本发明的范围内使用的测量装置的第一实施例；
[0027]图4示出了用于在本发明的范围内使用的测量装置的第二实施例；
[0028]图5示出了用于在本发明的范围内使用的测量装置的第三实施例；以及
[0029]图6示出了用于在本发明的范围内使用的、依据本发明所述的第二比较器和放电单元的一个实施例。
【具体实施方式】
[0030]图3示出了用于在本发明的范围内使用的测量装置的第一实施例。图3和图4用于阐述用于在本发明的范围内使用的测量装置的工作方式。图5示出了用于具有多对蓄电池单元的应用的测量装置的一种可能的实施形式。在图3至图5中，端接线点A、B、C和D标明了在其处依据本发明连接另外的电路元件，对于这些电路元件在图6中示出了一种示例。在图6中通过使用同样的标记描述了与端接线点A、B、C和D分别关联的连接端。
[0031]与另外的几对蓄电池单元串联连接至一组的一对蓄电池单元I的蓄电池单元I的第一电极与传输阻抗放大器12的两个输入端相连接。传输阻抗放大器12的第二输入端与电阻13的连接端相连接，其另一个连接端又与该对蓄电池单元的蓄电池单元I的电极相连接。在所示出的示例中，电阻13与该对蓄电池单元的其余的蓄电池单元的第二电极相连接，从而使得在稳定状态下，在该电阻13上的电压相应于该对蓄电池单元I的单元对电压。然而，电阻13与该对蓄电池单元的两个蓄电池单元I的端接线点相连接同样也是可能的。在这种情况下，在电阻13上的电压在稳定状态下也仅相应于该对蓄电池单元的下面的蓄电池单元I的单元电压，然而，该单元电压通过充电均衡单元3 (如结合图1所阐述的那样)保持等于该对蓄电池单元的上面的蓄电池单元I的单元电压。同样适用于本发明的所有另外的实施形式是该电阻13分别与一对蓄电池单元I的端接线点相连接(或许经由电势复制装置)。
[0032]传输阻抗放大器12的输出端与电流阀14的控制电极相连接，其在所示出的示例中被实施为npn晶体管。然而，也能够将其他类型的晶体管或者更复杂的电路用作电流阀
14。该电流阀连接在与该传输阻抗放大器12连接的电阻13和实际的电压测量装置之间，该电压测量装置在所有的实施例中仅示意性地示出。该电压测量装置能够包括具有已知的电阻值的参考电阻15和电压计16，该电压计测量在该参考电阻15上下降的电压。
[0033]传输阻抗放大器12将该对蓄电池单元的单元对电压与在电阻13上下降的电压作比较并且生成这样的输出电流，其大小与这两个电压的差值成比例。该输出电流抵达电流阀14的控制电极，在该控制电极处能够连接有可选的额定电流源19。该额定电流源19传输恒定的电流并且用于该电流阀14的工作点调节。该传输阻抗放大器12的输出电流-或许扣除该额定电流源19的恒定的电流-控制电流阀14允许通过的电流。然而，该电流阀14允许通过的电流越大，那么在电阻13上下降的电压也就越大。这引起在该传输阻抗放大器12的输入端处的电压相对于在其另一个输入端处的电压上升了，由此使得输入端电压的差变小了并且该传输阻抗放大器12也相应地减小其输出电流。然而，如果通过电阻13流过过小的电流，那么该传输阻抗放大器12将相应地再次允许更大的电流在该电流阀14的控制电极处流过。
[0034]由此形成了反向耦合，其引起在电阻13上的电压由于包括传输阻抗放大器12、电阻13和电流阀14的调节单元的调节作用而保持与单元对电压相等。因为传输阻抗放大器12的输入端理想地被实施为高阻的，所以流过电阻13的总的电流也流过电流阀14并且基于电压、电阻和电流之间的线性关系描述用于单元对电压的准确的测量。
[0035]现在，当存在对于其实际值的兴趣时，能够在另一处测量，例如通过在自身并不属于该测量装置的参考电阻15上传导的值并且据此将其转换为电压，其高度直接根据单元对电压得出并且在其位置处与在蓄电池单元I的蓄电池电极处的通常高的和可变的电势无关并且由此能够将其无危险地测量。在此，在必要时还考虑校正因子，其给出电阻13与参考电阻15的大小的关系。为了通过在示出的示例中实施为双极型晶体管的电流阀14的基准电流来避免由该电流阀14所输出的电流的歪曲(VerfMschung)，例如能够使用MOSFET或者IGBT (绝缘栅极型功率管)。
[0036]图4示出了用于在本发明的范围内使用的测量装置的第二实施例，其中，该传输阻抗放大器12被实施为差分放大器。该传输阻抗放大器12具有用于电流源20的连接端，该电流源20向该差分放大器馈入电流。根据该差分放大器的两个支路的两个晶体管12-1和12-2中哪个接收到更大的输入电压，该电流源20的电流将要么流过其中一个晶体管要么流过另一个晶体管。流过晶体管12-1的电流将通过包括晶体管12-3和12-4的电流镜反射并且输出。因为差分放大器的工作方式在现有技术中已经是公知的，所以在此并未继续涉及于此。
[0037]有别于图3的实施例，该电流阀14在此被实施为pnp晶体管，由此使得由晶体管12-4所输出的传输阻抗放大器12的较小的输出电流引起在该电流阀14的控制电极上的电压的下降并且由此引起被实施为pnp晶体管的电流阀的基极射极电压的升高。该升高的基极射极电压又实现了通过电流阀14的电流的上升，这最终又导致期望的反向耦合。但是，该电流阀14也能够被实施为npn晶体管。在这种情况下，该晶体管12_3简单地连接在差分放大器的其他的支路之中(在蓄电池单元I和晶体管12-2的正极之间)。当然，在此也能够代替双极型晶体管也能够应用例如与MOS晶体管相应的极性。
[0038]优选地，电流源19传输以下电流，该电流相应于电流源20的电流的一半。在调节单元的稳定状态下，电流源20的电流理想地分成在差分放大器的两个支路上的相等的部分。在这种情况下，晶体管12-4也输出以下电流，该电流相应于电流源20的电流的一半，从而使得在电流阀14的控制电极上的电压保持恒定。代替该电流源19，然而，例如也能够使用简单的电阻或者其他合适的开关装置。
[0039]图5示出了在本发明的范围内使用的测量装置的第三实施例。在该实施例中构建并且级联了多个调节单元。其中，每个调节单元与一对蓄电池单元I相连接，其中，每对蓄电池单元I又具有相关联的充电均衡单元。在图5的示例中，传输阻抗放大器12也被构建为差分放大器，然而，其中，流经相应的差分放大器的一个支路的电流用作其上一级的差分放大器的电流源。仅最下端的差分放大器直接与电流源20相连接，其例如与电流源19 一起能够被构建为电流镜。然而，电流源19和20的其他的实现形式当然也是可能的。
[0040]除了传输阻抗放大器12以外，也级联电阻13。但是因为传输阻抗放大器的级联仅能输出唯一的输出电流，所以进一步地设置电流阀14，其能够被实现为晶体管。
[0041]为了平衡在各自相关联的一对蓄电池单元I的相应的端接线点上的电阻13中的每个电阻之上的电势，而不会影响流过电阻13的电流，此外，将在下部的调节单元中分别设置电势复制装置，其例如能够包括一对互补的晶体管22和23。在此，为了通过级联的晶体管23来限制电流，此外，优选地将设置电阻21。代替晶体管22和23以及电阻21，然而也能够设置其他的电路，其平衡在至一对蓄电池单元I的接触点上的相应的电阻13上的电势。
[0042]与蓄电池单元I连接的差分放大器的输入端能够具有由电阻12-7和12-8形成的分压器，因为否则对于上部的差分放大器来说不能在集电极的或者对于最下部的差分放大器在晶体管12-1和12-2的射极提供足够高的电势。然而，优选地，在此仅适用分压器，也就是说，能够省掉由电阻12-7和12-8组成的分压器并且晶体管12-1的基极与相关联的一对蓄电池单元I的充电均衡单元的电阻2-1和2-2的端接线点相连接。
[0043]图5的测量装置具有以下特性，即能够同时测量多对蓄电池单元I的单元对电压，然而，其中，仅会测量所有对蓄电池单元I的最小的单元对电压。也就是说，在图5的实施例中由差分放大器的级联所输出的电流与所有单元对电压的最小的单元对电压成比例。其中，该图5的测量装置能够自然也被实施用于仅两对蓄电池单元I或者多对蓄电池单元I。
[0044]依据本发明，所有对蓄电池单元I的最小的单元对电压被确定用于将该另外的对的蓄电池单元I的单元对电压与最小的单元对电压作比较，并且在存在足够大的偏差时能够有目的地减小另外的对的蓄电池单元I的单元对电压。然而，在此通过分别同时针对一对蓄电池单元执行的该单元平衡能够将所有对的蓄电池单元的充电状态进行相互平衡，这对于蓄电池的使用寿命具有积极影响。其中，每一对蓄电池单元分别相关联的充电均衡单元又平衡两个属于一对的串联连接的蓄电池单元的单元对电压。通过本发明提供简单的用于确定最小的单元对电压的装置以及用于比较电压和用于放电该对蓄电池单元的装置能够实现用于单元平衡的装置，其在蓄电池内完全地自给自足并且能够不包含花费高昂的部件如微控制器或者诸如此类的的情况下工作。[0045]图6示出了依据本发明所述的、用于在本发明的范围内使用的第一比较器24和放电单元25的一个实施例。优选地，该第一比较器24被实施为通常的差分放大器，例如也被实施为运算放大器，其生成与在其两个输入端之间存在的电压差成比例的输出电压。由于差分放大器的高的放大倍数，微小的电压差已经能够引起该差分放大器的输出电压的饱和，从而能够将该输出电压设置为双值的控制信号。该控制信号输出至放电单元25的控制输入端，该放电单元根据与该放电单元25连接的一对蓄电池单元的控制信号的逻辑电平来放电或者也能够抑制在端接线点C和D之间的电流穿过该放电单元25。优选地,该放电单元25包括开关晶体管27，其例如能够被实施为双极型晶体管或者场效应晶体管。在这种情况下，该开关晶体管27直接通过由比较器24所生成的控制信号接通。为了在放电该对蓄电池单元的情况下限制通过该放电单元25的电流，优选地设置限流电阻26。
[0046]在图6的电路的改进了的实施变型中，第一比较器24的输入端中的一个输入端能够通过电压源与相关联的端接线点相连接。该电压源生成偏置电压，其相应地改变在第一比较器24的输入端处的电压。由此该第一比较器24能够在考虑该偏置电压的情况下生成该控制信号的逻辑电平。这实现了当蓄电池单元的单元电压大于最小的单元电压至少为该偏置电压时，然后与第一比较器24以及放电单元25连接的蓄电池单元才放电，由此能够避免由于诸如噪声、负载跳变或者其他的动态影响的干扰效应而引起的有错误的放电。
【权利要求】
1.一种用于单元平衡具有偶数η个串联连接的蓄电池单元(I)的蓄电池的所述蓄电池单元(I)的装置，其中，η至少为4并且所述η个蓄电池单元(I)分成η/2对分别相邻的蓄电池单元(I)，所述装置包括多个分别与多对相邻的蓄电池单元中相关联的一对相邻的蓄电池单元(I)相连接的或者可连接的充电均衡单元，其被构造为将所述相关联的一对相邻的蓄电池单元(I)的所述蓄电池单元(I)的单元电压相互均衡，并且包括与所述充电均衡单元相连接的测量装置(12)，其被构造为生成与所述一对蓄电池单元(I)的所有的单元对电压中的最小的单元对电压成比例的电流并且将其输出至η/2个串联连接的电阻(13)，其特征在于η/2个第一比较器(24)，其分别具有与相关联的一对蓄电池单元(I)的第一蓄电池单元(I)的第一或者第二电极相连接的第一输入端、与相应的相邻的电阻(13)的第二电阻相连接的第二输入端和与相应的放电单元(25)的控制电极相连接的输出端并且被构造为将施加在所述第一输入端的第一电压与施加在所述第二输入端的第二电压作比较并且输出与所述比较结果有关的控制信号，其中，所述放电单元(25)与相应的一对蓄电池单元(I)并联连接并且被构造为根据所述控制信号允许放电电流从所述相应的一对蓄电池单元(I)流出。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，每个充电均衡单元包含与所述相应的充电均衡单元相关联的一对蓄电池单元(I)的第一蓄电池单元(I)的第一电极和与所述相关联的一对蓄电池单元(I)的第二蓄电池单元(I)的第二电极相连接的或者可连接的分压器(2-1、2-2)和第二比较器(3)，其中，所述第二比较器(3)具有与所述分压器(2-1、2-2)的中心抽头相连接的第一输入端、与所述第一蓄电池单元(I)的第二电极和与所述第二蓄电池单元(I)的第一电极相连接或者可连接的第二输入端和与所述第二输入端相连接的输出端并且被构造为输出与在所述第一输入端上的第二电压和在所述第二输入端上的第三电压之间的电压差有关的输出电流，并且其中，所述分压器(2-1、2-2)被构造为在其中心抽头上输出部分电压，所述部分电压相应于在所述一对蓄电池单元(I)的第一蓄电池单元(I)的所述第一电极和所述第二蓄电池单元(I)的所述第二电极之间的单元对电压的一半。
3.根据权利要求1或 2所述的装置，其具有(n/2-l)个电势复制装置(22、23)，所述电势复制装置分别连接在所述多个电阻(13)的两个相邻的电阻(13)之间并且被构造为复制在与相应的电势复制装置(22、23)相关联的一对蓄电池单元(I)的第一或者第二蓄电池单元(I)的第一电极上的电势并且将其输出至所述相应的两个相邻的电阻(13)中的第一电阻。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述电势复制装置(22、23)分别包括差分放大器和ηρη晶体管，其中，所述ηρη晶体管的基极与所述差分放大器的输出端相连接并且所述ηρη晶体管的射极与所述差分放大器的反相输入端相连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述放电单元(25)包含限流电阻(26)和开关(27)，其中，所述开关(27)被构造为根据所述控制信号的第一逻辑电平允许所述放电电流流过并且根据所述控制信号的第二逻辑电平抑制电流流过，并且其中，所述限流电阻(26)被构造为限制所述放电电流。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一比较器(24)被构造为当所相关联的一对蓄电池单元(I)的单元对电压大于所述多对蓄电池单元(I)的所有的单元对电压中的所述最小的单元对电压加上偏置电压时输出具有所述第一逻辑电平的所述控制信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述串联连接的电阻(13)中的多数分别具有以下电阻值，所述电阻值相应于所述多对蓄电池单元(I)的所有的单元对电压中的所述最小的单元对电压和与所述多对蓄电池单元(I)的所有的单元对电压中的所述最小的单元对电压成比例的电流的商。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述测量装置(12)具有η/2个差分放大器，其中，所述差分放大器中的每个差分放大器包括一对晶体管(12-1、12-2)，其射极和源极相互连接并且与电流源(20)的输入端相连接，并且其控制电极与所述差分放大器的两个信号输入端中相应的信号输入端相连接。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述差分放大器的第一差分放大器的所述电流源(20)的输入端与电流源(20)相连接并且所述一对晶体管(12-1、12-2)中的所述晶体管(12-2)的集电极或者漏极与所述差分放大器中的另一个差分放大器的所述电流源(20)的输入端相连接，从而形成所述差分放大器的级联。
10.一种蓄电池，其具有大于或者等于4的偶数个串联连接的蓄电池单元(I)和与所述蓄电池单元(I)连接的依据前述权利要求中任一项所述的装置。
11.一种机动车，其具有用于驱动所述机动车的电驱动电机和与所述电驱动电机连接的依据上一权利要求所述的 蓄电池。
【文档编号】H01M10/42GK103430373SQ201180068976
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2011年11月9日 优先权日:2011年1月5日
【发明者】S·布茨曼 申请人:罗伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式会社