用于监控和调节可再充电的蓄电池的运行的蓄电池管理系统以及具有这种蓄电池管理系 ...的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种用于监控和调节可再充电的蓄电池的运行的蓄电池管理系统，其具有多个相互电连接的、分别包括至少一个蓄电池单池的蓄电池模块，其中该蓄电池管理系统包括至少一个控制器单元和至少一个单池监控单元，且其中该至少一个单池监控单元构造用于，接收关于至少一个蓄电池单池的至少一个运行参数的数据、采集该接收的数据并将该采集的数据向该至少一个控制器单元传送。
[0002]此外本发明还涉及一种具有多个相互电连接的蓄电池模块(3)的蓄电池系统，这些蓄电池模块(3)分别包括至少一个蓄电池单池(2)，且该蓄电池系统包括蓄电池管理系统。
【背景技术】
[0003]这种蓄电池系统尤其用在混合动力车辆、插入式混合动力车辆和电动车辆中以提供对运行必须的电能。其中尤其采用可再充电的锂离子单池作为蓄电池单池。在此蓄电池系统是已知的，其中多个蓄电池单池串联连接成蓄电池。此外蓄电池系统是已知的，其包括多个蓄电池模块，其中每个蓄电池模块具有对应的多个串联和/或并联连接的蓄电池单池。尤其这种蓄电池系统是已知的，其中多个蓄电池模块通过所谓的耦合单元串联和/或并联连接成蓄电池线路，其中通过这些耦合单元能够将各个蓄电池模块与蓄电池线路接通和/或能够桥接各个蓄电池模块且因此能够与蓄电池线路切断。可接通或者是可切断的蓄电池模块的这种互相连接以蓄电池直接转换器(BDC，BDC:蓄电流直接转换器)以及蓄电池直接逆变器(BDI，BD1:蓄电池直接逆变器)的概念是已知的。
[0004]尤其为了确保蓄电池系统的安全性，充分利用蓄电池系统的蓄电池单池的功率和/或提高蓄电池单池的使用寿命，使用蓄电池管理系统(BMS，BMS:蓄电池管理系统)。其中这些蓄电池管理系统的重要功能是测定蓄电池系统的蓄电池单池的当前状态的所谓的蓄电池状态识别、与其他系统尤其是车辆的控制系统的通信，和/或对蓄电池单池进行热管理。为此迄今已知的蓄电池管理系统尤其具有至少一个控制器单元和多个单池监控单元。其中这些单池监控单元为通常所谓的单池监控电路，其采集运行参数、例如尤其是蓄电池单池电压、蓄电池单池电流和/或蓄电池单池温度并且向该至少一个控制器单元传送。
[0005]对蓄电池管理系统来说不同的控制器架构是已知的，尤其是具有中央控制器单元的架构(中央BMS系统)和具有分布BMS控制器单元的架构(具有或者不具有菊花链的分布系统)。通常在这些架构中尤其由于可用性和安全性考虑实现硬线、即电缆连接数据传输路径。此外由文件DE 10 2007 063 280 Al已知一种用于在上述蓄电池系统中使用的蓄电池传感器，其中为了降低布线花费无线地进行数据传输。
[0006]在迄今为止的现有技术中已知的蓄电池系统的主要缺点是，蓄电池系统出现一个故障会通常导致蓄电池系统的完全崩溃。其中蓄电池管理系统的控制器单元通常探测到故障并且需要时通过使用所谓的电池断开装置(BDU)，触发切断蓄电池系统，尤其通过蓄电池系统的相应的接触器控制。
[0007]在该背景下本发明的任务是提高故障情况下蓄电池系统的可用性。
【发明内容】
[0008]为了解决该任务提出了一种用于监控和调节可再充电的蓄电池的运行的蓄电池管理系统，该蓄电池具有多个相互电连接的、分别包括至少一个蓄电池单池的蓄电池模块，其中该蓄电池管理系统包括至少一个控制器单元和至少一个单池监控单元。其中该至少一个单池监控单元构造用于，接收关于至少一个蓄电池单池的至少一个运行参数的数据、采集该接收的数据并且将该采集的数据向该至少一个控制器单元传送。此外该至少一个单池监控单元构造用于，探测关于该至少一个蓄电池单池的至少一个故障事件并且触发包括至少一个蓄电池单池的蓄电池模块的切断。
[0009]至少一个蓄电池单池的运行参数尤其是该至少一个蓄电池单池的蓄电池单池电压和/或蓄电池单池温度。关于至少一个运行参数的数据尤其是关于至少一个运行参数的测量值，即尤其是关于蓄电池单池电压的测量值和/或关于蓄电池单池温度的测量值。尤其规定，每个蓄电池单池包括至少一个传感器，其中该至少一个传感器测量蓄电池单池的运行参数、尤其是蓄电池单池电压和/或蓄电池单池温度。从该至少一个传感器接收的测量值有利地作为关于至少一个运行参数的数据对应地向至少一个单池监控单元传送并且被该至少一个单池监控单元采集。这些采集的数据能够被该至少一个单池监控单元有利地向该至少一个控制器单元传送。尤其设置为根据本发明的蓄电池管理系统的有利的技术方案的是:该至少一个单池监控单元是具有扩展的功能范围的所谓的单池监控电路(CSC)。此外其中该至少一个单池监控单元有利地构造用于，执行所谓的单池平衡。
[0010]根据本发明的另一有利的技术方案规定，该至少一个控制器单元是蓄电池控制单元(BCU)。根据本发明的蓄电池管理系统的至少一个控制器单元有利地构造用于，分析所接收的数据、尤其是通过使用至少一个算法分析关于至少一个蓄电池单池的至少一个运行参数的所接收的数据。此外该至少一个控制器单元有利地构造用于，根据该数据分析的结果控制和/或调节蓄电池系统的功能、尤其是蓄电池系统的蓄电池单池的温度和/或蓄电池系统的其他有关安全的功能。尤其规定，该至少一个控制器单元构造用于，控制蓄电池系统的接触器，以能够电地断开蓄电池系统的蓄电池且因此防止例如蓄电池系统超负荷。
[0011]通过以下方式，即根据本发明的蓄电池管理系统的根据本发明至少一个单池监控单元构造用于，探测关于至少一个蓄电池单池的故障事件以及触发包括该至少一个蓄电池单池的蓄电池模块的切断，有利地减轻该至少一个控制器单元的负担。由此有利地降低该蓄电池管理系统的出错率。尤其减少由于过高的由至少一个控制器单元处理的数据量而产生的错误的数量，由此该蓄电池管理系统有利地更为鲁棒地工作。
[0012]通过以下方式，即此外规定通过该至少一个单池监控单元切断对应的蓄电池模块，在故障情况下蓄电池系统能够有利地通过剩余的蓄电池模块继续运行。即使由此偶尔降低蓄电池系统的系统性能，但是有利地防止了完全崩溃。
[0013]通过该至少一个单池监控单元触发包括该至少一个蓄电池单池的蓄电池模块的切断，尤其是通过该至少一个单池监控单元主动控制用于切断包括该至少一个蓄电池单池的蓄电池模块的开关单元和/或通过该至少一个单池监控单元向蓄电池系统的控制装置发送至少一个信号，其中该控制装置在接收该至少一个信号时启动包括该至少一个蓄电池单池的蓄电池模块的切断。
[0014]根据根据本发明的蓄电池管理系统的尤其有利的技术方案规定，该至少一个单池监控单元构造用于，在探测到该至少一个故障事件时触发包括该至少一个蓄电池单池的蓄电池模块。这意味着通过该至少一个单池监控单元识别故障事件在一定程度上触发包括该至少一个蓄电池单池的蓄电池模块的切断。因此作为对识别故障事件的回应有利地触发包括相关的蓄电池单池的蓄电池模块的切断。由此能够有利地尽量避免对蓄电池系统的伤害，尤其是将造成蓄电池系统的完全崩溃的伤害。
[0015]尤其作为本发明的另一有利的技术方案规定，该至少一个单池监控单元构造用于，产生用于触发包括该至少一个蓄电池单池的蓄电池模块的切断的切断信号。此外该至少一个单池监控单元有利地构造用于，发送所产生的切断信号。优选地通过探测故障事件由该至少一个单池监控单元触发产生切断信号。该产生的切断信号有利地从该单池监控单元发送，以触发包括造成该至少一个故障事件的蓄电池单池的蓄电池模块的切断。有利地由该至少一个单池监控单元将该切断信号向蓄电池系统的开关单元发送，通过该开关单元将相关的蓄电池模块与蓄电池系统的其他蓄电池模块电连接。该开关单元能够尤其通过半导体开关元件构造，其中通过开关单元接收切断信号以触发该开关单元的断开并且相关的蓄电池模块因此有利地从蓄电池系统中切断。
[0016]此外该至少一个单池监控单元有利地构造用于，将未接收待该至少一个蓄电池单池的数据探测作为故障事件。因此还有利地将识别该蓄电池模块的至少一个蓄电池单池和该至少一个单池监控单元之间的受到干扰的通信连接作为故障事件。由此尤其可以防止，具有该至少一个蓄电池单池的问题在受到干扰的通信连接时保持不被识别。为此有利地进一步提尚系统的鲁棒性。
[0017]根据根据本发明的蓄电池管理系统的另一尤其有利的技术方案规定，该至少一个单池监控装置构造用于，通过使用至