蓄电池管理系统、蓄电池系统、机动车和用于生成周期性交流电压的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于在应用蓄电池模块组的情况下生成周期性交流电压的方法和用于蓄电池模块组的蓄电池管理系统。该蓄电池模块组包括单个的或者串联地与蓄电池模块组的极可连接的并且单独地电分离的蓄电池模块每个具有至少一个蓄电池单元，例如锂离子蓄电池单元，如其大概在电动或者混动机动车的蓄电池系统，即在具有部分地或者分时地电驱动的驱动装置的机动车之中找到应用。本发明因此也涉及一种机动车和一种蓄电池系统。
【背景技术】
[0002]通过经改善的存储容量、更频繁的再充电性和更高的能量密度，诸如基于锂离子单元的蓄电池或者镍金属氢化物蓄电池找到越来越广泛的应用。具有更低的能量存储容量的蓄电池将会例如用于更小的便携式电子装置，诸如移动电话、笔记本电脑、摄像机和诸如此类的，而具有更高的容量的蓄电池将会作为混合动力或者电动车辆等的电机的驱动装置的能量源或者作为静态的蓄电池而找到应用。
[0003]蓄电池能够例如通过串联连接多个蓄电池模块来形成，其中部分地区也能够并联连接多个蓄电池模块来实现并且蓄电池模块在其方面能够由串联连接和/或并联连接的蓄电池单元而组成。
[0004]特别地，对于混合动力或者电动车辆的电机的驱动装置来说，多项蓄电池系统是合适的，其也被描述为蓄电池直接逆变器(BDI)并且在DE 10 2010 027 864之中加以描述了。BDI包括蓄电池模块和与模块相关联的耦合单元。借助于耦合单元该些蓄电池模块能够单独地电连接并且电隔离，可选地还具有如下可能性，即在正的和负的连接之间做出选择。
[0005]图1示出了具有耦合单元50的蓄电池模块60。多个蓄电池单元11串联连接在该耦合单元50的输入端之间。该蓄电池模块60并不限于该些蓄电池单元11的这种串联电路，其与之相反地也能够仅仅设置有单个的蓄电池单元11或者然而为并联电路或者为多个蓄电池单元11的混合的串并联电路。耦合单元50的第一输出端与第一端子61相连接并且该耦合单元40的第二输出端与第二端子62相连接。通过该耦合单元50该些蓄电池单元能够从其余的蓄电池双侧地解耦，这例如使得在连续的驱动过程之中的无危险的更换成为可能，因为在该蓄电池单元11的任何一个极之上均未施加该蓄电池的其余的蓄电池模块的有危险的高的总电压。
[0006]图2示出了一种蓄电池，其拥有η个蓄电池模块组70-1至70_m。每个蓄电池模块组70-1至70-m具有多个蓄电池模块60，其中，优选地每个蓄电池模块组70_1至70_m具有相同数量的蓄电池模块60并且每个蓄电池模块60以相同的方式连接地含有相同数量的蓄电池单元11。每个蓄电池模块组70-1至70-m的极能够与其他的蓄电池模块组70_1至70-m的相应的极相连接，这通过图2中的虚线加以示出。通常来说，蓄电池模块组70-1至70-m能够含有大于I的蓄电池模块60数量并且蓄电池含有蓄电池模块组70-1至70_m的每个数量。还能够在蓄电池模块组70-1至70-m的极上附加地设置充电和分离装置以及分离装置，当需要安全性确定时。然而，这样的分离装置并不是必须的，因为该些蓄电池单元11从蓄电池连接端的解耦能够通过包含在蓄电池模块60之中的耦合单元30或者50来实现。
[0007]图3示出了具有蓄电池的驱动系统。在所示出的示例之中，该蓄电池具有三个蓄电池模块组70-1、70-2和70-3，它们分别直接地连接至借助于三个相信号来施加的驱动电机13的运行的输入端之上。通过使得蓄电池的控制单元来激活(或者去激活)蓄电池模块组的蓄电池模块60的可变的数量，在蓄电池模块组的输出端处提供与所激活的蓄电池模块60的数量成比例的电压，该电压能够为在OV和蓄电池模块组的完全的输出电压之间。
[0008]因此，该多项蓄电池系统能够通过多个模块的相应的连接和分离而被用于生成多个相互相移的交流电压。在相应的设计方案之中，例如能够生成三个接近正弦曲线的并且相互相移的交流电压轮廓，由此能够生成直接用于驱动电动或者混合动力电机的旋转磁场。其中，如此地选择该电压，使得所设置的交流电影响用于驱动电机所需要的转矩。
[0009]图4示出了蓄电池模块组的输出电压的时间上的曲线。其中，该蓄电池模块组的输出电压V随着时间t变化。以附图标记80-b标注了对于示例性的应用目的所期望的(理想的)正弦，然而其仅仅具有大于或者等于零的电压值。该理想的正弦由蓄电池模块组通过值离散的电压曲线80-a来近似地加以生成。值离散的电压曲线80-a与理想的曲线80_b的偏差在其大小方面取决于蓄电池单元11的数量，该些蓄电池单元在蓄电池模块60之中串联连接。在蓄电池模块60之中串联连接的蓄电池单元11越少，那么该值离散的电压曲线80-a便能越为精准地跟随理想的曲线80-b ο在通常的应用之中，可忽略的较小的偏差然而不会损害整个系统的功能。
[0010]为了蓄电池管理之目的，例如为了基本上操控多个模块、提升该些蓄电池的安全性、提高效率并且延长蓄电池模块的使用寿命并且由蓄电池模块来组装成蓄电池系统而使用该蓄电池管理系统。蓄电池管理系统的功能在于以一定的精度和采样频率来采样时间上的电流强度和/或电压曲线，该采样是必须的，从而确定单个的蓄电池模块的当前的充电状态和/或当前的老化状态、内阻、温度值和/或其他特征参数的值。
[0011]尽管蓄电池单元的制造已经标准化了并且由单元制造商实现了优异的制造方法，但是也应当观察到在电气的属性方面的不同，例如关于电压、容量或者内阻方面的不同。除了这些由于制造工艺所引起的区别以外，老化过程还将影响该些蓄电池单元的电气属性的另外的改变。在由一个或者多个单元所组成的蓄电池模块之中，单个的蓄电池单元因此不会在电功率方面相同。特别地，在模块之中的多个单元的串联电路之中，由最弱的单元的电气特征来确定该模块的特性。因此，单个的蓄电池模块同样具有单独的电气特征。
【发明内容】
[0012]本发明描述了在蓄电池的多个模块之间的均衡方法。
[0013]特别地，依据本发明描述了依据权利要求1所述的用于蓄电池模块组的蓄电池管理系统，所述蓄电池模块组具有单独地或者串联地与所述蓄电池模块组的极电连接并且单独地电分离的蓄电池模块。
[0014]其中，所述蓄电池模块组适于通过所述蓄电池模块的分离和连接来生成交流电压，所述蓄电池管理系统的特征在于，其被设置用于将每个蓄电池模块与其在蓄电池模块列表之中的位置相关地与相应的持续时间相关联，在所述相应的持续时间期间所述蓄电池模块在所述交流电压的半周期之中电连接。
[0015]通过所述蓄电池模块列表的动态的管理能够实现所述蓄电池模块的负载的动态的管理。
[0016]在一个可能的实施形式之中，所述蓄电池管理系统包括用于接收所传输的所述蓄电池模块的电压曲线的装置和用于使用所测量的曲线来确定所述相应的蓄电池模块的磨损状态的装置。其中，所述蓄电池管理系统被设置用于将所确定的状态用于将所述蓄电池模块设置在所述蓄电池模块列表之中，从而使得在所述蓄电池模块列表之中的所述蓄电池模块根据上升的磨损来设置。此外，所述蓄电池管理系统被设置用于将较少磨损的蓄电池模块与一个持续时间相关联，该持续时间长于与可比较地更强地磨损的蓄电池模块相关联的持续时间。
[0017]在该实施形式或者其他的实施形式之中，所述蓄电池管理系统被设置用于确定将所述相应的持续时间分成相互分离的部分持续时间的中断的数量和持续，其中，所述中断的数量和持续与由所述相应