用于監控和調節可再充電的蓄電池的運行的蓄電池管理系統以及具有這種蓄電池管理系 ...的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種用于監控和調節可再充電的蓄電池的運行的蓄電池管理系統，其具有多個相互電連接的、分別包括至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊，其中該蓄電池管理系統包括至少一個控制器單元和至少一個單池監控單元，且其中該至少一個單池監控單元構造用于，接收關于至少一個蓄電池單池的至少一個運行參數的數據、采集該接收的數據并將該采集的數據向該至少一個控制器單元傳送。
[0002]此外本發明還涉及一種具有多個相互電連接的蓄電池模塊(3)的蓄電池系統，這些蓄電池模塊(3)分別包括至少一個蓄電池單池(2)，且該蓄電池系統包括蓄電池管理系統。
【背景技術】
[0003]這種蓄電池系統尤其用在混合動力車輛、插入式混合動力車輛和電動車輛中以提供對運行必須的電能。其中尤其采用可再充電的鋰離子單池作為蓄電池單池。在此蓄電池系統是已知的，其中多個蓄電池單池串聯連接成蓄電池。此外蓄電池系統是已知的，其包括多個蓄電池模塊，其中每個蓄電池模塊具有對應的多個串聯和/或并聯連接的蓄電池單池。尤其這種蓄電池系統是已知的，其中多個蓄電池模塊通過所謂的耦合單元串聯和/或并聯連接成蓄電池線路，其中通過這些耦合單元能夠將各個蓄電池模塊與蓄電池線路接通和/或能夠橋接各個蓄電池模塊且因此能夠與蓄電池線路切斷。可接通或者是可切斷的蓄電池模塊的這種互相連接以蓄電池直接轉換器(BDC，BDC:蓄電流直接轉換器)以及蓄電池直接逆變器(BDI，BD1:蓄電池直接逆變器)的概念是已知的。
[0004]尤其為了確保蓄電池系統的安全性，充分利用蓄電池系統的蓄電池單池的功率和/或提高蓄電池單池的使用壽命，使用蓄電池管理系統(BMS，BMS:蓄電池管理系統)。其中這些蓄電池管理系統的重要功能是測定蓄電池系統的蓄電池單池的當前狀態的所謂的蓄電池狀態識別、與其他系統尤其是車輛的控制系統的通信，和/或對蓄電池單池進行熱管理。為此迄今已知的蓄電池管理系統尤其具有至少一個控制器單元和多個單池監控單元。其中這些單池監控單元為通常所謂的單池監控電路，其采集運行參數、例如尤其是蓄電池單池電壓、蓄電池單池電流和/或蓄電池單池溫度并且向該至少一個控制器單元傳送。
[0005]對蓄電池管理系統來說不同的控制器架構是已知的，尤其是具有中央控制器單元的架構(中央BMS系統)和具有分布BMS控制器單元的架構(具有或者不具有菊花鏈的分布系統)。通常在這些架構中尤其由于可用性和安全性考慮實現硬線、即電纜連接數據傳輸路徑。此外由文件DE 10 2007 063 280 Al已知一種用于在上述蓄電池系統中使用的蓄電池傳感器，其中為了降低布線花費無線地進行數據傳輸。
[0006]在迄今為止的現有技術中已知的蓄電池系統的主要缺點是，蓄電池系統出現一個故障會通常導致蓄電池系統的完全崩潰。其中蓄電池管理系統的控制器單元通常探測到故障并且需要時通過使用所謂的電池斷開裝置(BDU)，觸發切斷蓄電池系統，尤其通過蓄電池系統的相應的接觸器控制。
[0007]在該背景下本發明的任務是提高故障情況下蓄電池系統的可用性。
【發明內容】
[0008]為了解決該任務提出了一種用于監控和調節可再充電的蓄電池的運行的蓄電池管理系統，該蓄電池具有多個相互電連接的、分別包括至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊，其中該蓄電池管理系統包括至少一個控制器單元和至少一個單池監控單元。其中該至少一個單池監控單元構造用于，接收關于至少一個蓄電池單池的至少一個運行參數的數據、采集該接收的數據并且將該采集的數據向該至少一個控制器單元傳送。此外該至少一個單池監控單元構造用于，探測關于該至少一個蓄電池單池的至少一個故障事件并且觸發包括至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊的切斷。
[0009]至少一個蓄電池單池的運行參數尤其是該至少一個蓄電池單池的蓄電池單池電壓和/或蓄電池單池溫度。關于至少一個運行參數的數據尤其是關于至少一個運行參數的測量值，即尤其是關于蓄電池單池電壓的測量值和/或關于蓄電池單池溫度的測量值。尤其規定，每個蓄電池單池包括至少一個傳感器，其中該至少一個傳感器測量蓄電池單池的運行參數、尤其是蓄電池單池電壓和/或蓄電池單池溫度。從該至少一個傳感器接收的測量值有利地作為關于至少一個運行參數的數據對應地向至少一個單池監控單元傳送并且被該至少一個單池監控單元采集。這些采集的數據能夠被該至少一個單池監控單元有利地向該至少一個控制器單元傳送。尤其設置為根據本發明的蓄電池管理系統的有利的技術方案的是:該至少一個單池監控單元是具有擴展的功能范圍的所謂的單池監控電路(CSC)。此外其中該至少一個單池監控單元有利地構造用于，執行所謂的單池平衡。
[0010]根據本發明的另一有利的技術方案規定，該至少一個控制器單元是蓄電池控制單元(BCU)。根據本發明的蓄電池管理系統的至少一個控制器單元有利地構造用于，分析所接收的數據、尤其是通過使用至少一個算法分析關于至少一個蓄電池單池的至少一個運行參數的所接收的數據。此外該至少一個控制器單元有利地構造用于，根據該數據分析的結果控制和/或調節蓄電池系統的功能、尤其是蓄電池系統的蓄電池單池的溫度和/或蓄電池系統的其他有關安全的功能。尤其規定，該至少一個控制器單元構造用于，控制蓄電池系統的接觸器，以能夠電地斷開蓄電池系統的蓄電池且因此防止例如蓄電池系統超負荷。
[0011]通過以下方式，即根據本發明的蓄電池管理系統的根據本發明至少一個單池監控單元構造用于，探測關于至少一個蓄電池單池的故障事件以及觸發包括該至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊的切斷，有利地減輕該至少一個控制器單元的負擔。由此有利地降低該蓄電池管理系統的出錯率。尤其減少由于過高的由至少一個控制器單元處理的數據量而產生的錯誤的數量，由此該蓄電池管理系統有利地更為魯棒地工作。
[0012]通過以下方式，即此外規定通過該至少一個單池監控單元切斷對應的蓄電池模塊，在故障情況下蓄電池系統能夠有利地通過剩余的蓄電池模塊繼續運行。即使由此偶爾降低蓄電池系統的系統性能，但是有利地防止了完全崩潰。
[0013]通過該至少一個單池監控單元觸發包括該至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊的切斷，尤其是通過該至少一個單池監控單元主動控制用于切斷包括該至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊的開關單元和/或通過該至少一個單池監控單元向蓄電池系統的控制裝置發送至少一個信號，其中該控制裝置在接收該至少一個信號時啟動包括該至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊的切斷。
[0014]根據根據本發明的蓄電池管理系統的尤其有利的技術方案規定，該至少一個單池監控單元構造用于，在探測到該至少一個故障事件時觸發包括該至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊。這意味著通過該至少一個單池監控單元識別故障事件在一定程度上觸發包括該至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊的切斷。因此作為對識別故障事件的回應有利地觸發包括相關的蓄電池單池的蓄電池模塊的切斷。由此能夠有利地盡量避免對蓄電池系統的傷害，尤其是將造成蓄電池系統的完全崩潰的傷害。
[0015]尤其作為本發明的另一有利的技術方案規定，該至少一個單池監控單元構造用于，產生用于觸發包括該至少一個蓄電池單池的蓄電池模塊的切斷的切斷信號。此外該至少一個單池監控單元有利地構造用于，發送所產生的切斷信號。優選地通過探測故障事件由該至少一個單池監控單元觸發產生切斷信號。該產生的切斷信號有利地從該單池監控單元發送，以觸發包括造成該至少一個故障事件的蓄電池單池的蓄電池模塊的切斷。有利地由該至少一個單池監控單元將該切斷信號向蓄電池系統的開關單元發送，通過該開關單元將相關的蓄電池模塊與蓄電池系統的其他蓄電池模塊電連接。該開關單元能夠尤其通過半導體開關元件構造，其中通過開關單元接收切斷信號以觸發該開關單元的斷開并且相關的蓄電池模塊因此有利地從蓄電池系統中切斷。
[0016]此外該至少一個單池監控單元有利地構造用于，將未接收待該至少一個蓄電池單池的數據探測作為故障事件。因此還有利地將識別該蓄電池模塊的至少一個蓄電池單池和該至少一個單池監控單元之間的受到干擾的通信連接作為故障事件。由此尤其可以防止，具有該至少一個蓄電池單池的問題在受到干擾的通信連接時保持不被識別。為此有利地進一步提尚系統的魯棒性。
[0017]根據根據本發明的蓄電池管理系統的另一尤其有利的技術方案規定，該至少一個單池監控裝置構造用于，通過使用至