專利名稱：用于存儲電能的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分詳細限定的類型的、用于存儲電能的裝置。此外本發明還設計一種用于運行這種裝置的方法。
背景技術：
由通常的現有技術已知了用于存儲電能的裝置、并且在此特別是用于存儲電動車輛中或特別是混合動力車輛中的牽引電能的裝置。以典型的方式，這種用于存儲電能的裝置借助于單個的存儲單元設計而成，存儲單元例如彼此電串聯和/或并聯。原則上，可以考慮不同類型的蓄電池單元或電容器作為存儲單元。由于在存儲和獲取能量時，在用于車輛的、在此特別是用于商用車的傳動系中應用時，能量總量和功率相對較高，因此將能量存儲量足夠高的存儲單元用作存儲單元。這例如可以是鋰離子技術中的蓄電池單元，但或者特別是功率非常強的電容器形式的存儲單元。這種電容器通常也稱為超級電容器、Supercaps 或 Ultra-Capacitors0和現在是否使用具有高能量存儲量的超級電容器或蓄電池單元無關，在這種由多個總體上或以單元組形式彼此串聯的存儲單元組成的結構中存在的問題是，單個存儲單元的電壓取決于結構類型地限制于上電壓值。如果例如在對用于存儲電能的裝置充電時超過了該上電壓值，那么通常會迅速縮短存儲單元的使用壽命。基于預定的制造公差，單個的存儲單元在其特性(例如自放電)方面在實際中典型地彼此略微偏差。這導致單個的存儲單元具有的電壓比裝置中的其它存儲單元小一些。然而由于對于總的裝置的最大電壓通常保持相等，并且這特別是在充電時典型的控制標準，因此不可避免地導致了，其它的存儲單元具有高一些的電壓并且在充電過程中然后超過允許的電壓極限充電。如上面已經提到的那樣，這種過壓導致這些單個的存儲單元和進而是用于存儲電能的裝置的可能的使用壽命顯著縮短。另一個問題在于，單個的存儲單元基于較高的自放電而在其電壓方面比其它存儲單元更快地下降。這在相當長的時間內可以導致存儲單元在其電壓電位方面總是進一步分離。在最壞的情況下，在用于存儲電能的裝置中出現了下降的存儲單元的換極。這可能迅速縮短其使用壽命并且絕對必須避免。為了解決該問題，一般的現有技術主要認識到兩種不同類型的單元電壓補償，其分別居中或分散地構造。在中央的電子裝置中，所有組件例如組合在控制單元中，而在分散的結構中，在各一至兩個存儲單元上，單獨的組件例如安裝在特別用于該一至兩個存儲單元的小電路板上。單元電壓補償的通常普遍的專業術語在此幾乎不會有歧義，這是因為由此并不將單個的存儲單元的電壓或更確切地說能量在彼此間進行補償，而是僅僅使具有高電壓的單元在其過高的電壓方面減小。由于用于存儲電能的裝置的總電壓保持固定，然而因此可以通過所謂的單元電壓補償使在其電壓方面減小的單元隨著時間推移再次在其電壓方面升高，從而至少由此減小了換極的危險。對于單元電壓補償的第一個可能性是所謂的被動單元電壓補償。在此，電阻并聯于每個單個的存儲單元。相對較高地選擇電阻，但仍然始終使得各個存儲單元的多倍的典型的自放電電流流過。因此在這段時間內調整用于每個存儲單元的大約相等的電壓。然而該結構的缺點在于，已經在相對較短的時間后不再有電能存在于存儲器中，這是因為由于電阻持久地并聯于每個單獨的單元，因此盡管較小的、但還是存在的電流流動，并且用于存儲電能的裝置因此持久地進行放電。問題還由此變得更加尖銳，即通過電阻中的電流消耗而產生了熱量，其通常在用于存儲電能的裝置的區域中是不希望產生的，并且必須典型地被冷卻。因此在這種類型的被動單元電壓補償中產生了嚴重的缺點，其特別在電損耗方面和不希望的熱產生中出現。一般的現有技術中的另一個方式是所謂的主動的單元電壓補償。在此附加地，電子閾值開關并聯于每個存儲單元并且串聯于電阻。如果單元具有過壓、即在用于單個的單元的預定極限值以上的電壓，則這個也被稱為旁路電子裝置的結構因此僅僅總使得電流流動。一旦單個的存儲單元的電壓再次下降到預定極限值以下的區域中，則斷開開關并且不再有電流流動。由此，即可以使用較小的歐姆電阻，該結構此外可以引起比上面說明的變體更快的單元電壓補償。電阻通過開關總是經受外力，基于該事實，如果單個的存儲單元的電壓在預定的極限值以下，則也可以盡可能避免用于存儲電能的總裝置的不期望的放電。持續的、不期望的熱產生在主動單元電壓補償的這種解決方式中也不是問題。當然在此也保留有缺點，即特別在用于存儲電能的裝置的高動態的應用中，僅僅限制了可能出現的損害，而對存儲單元的單個的電壓水平沒有長期有效的補償。如果現在也就是出現重新的充電過程，那么現在通過開關在其最大電壓方面限制的存儲單元立即再次在該極限中運行。因此特別是在非常動態的充電-和放電循環中，原則上進一步有害的并且經過電阻和開關僅僅緩慢減緩的情況，在短暫的時間順序中在正好同一個存儲單元中總是重新出現。最后因此通過該所謂的主動單元電壓補償無法有效地實現單元的各個單個電壓彼此間的補償，而是僅僅在超過有害的極限電壓時利用較小的旁路電壓使存儲單元放電，以便通過緩慢地減小過壓來限制這種超過情況。此外，旁路電壓僅僅流通直至用于存儲電能的裝置再次放電，這是因為在此并不超過相應的電壓極限并且將開關再次斷開。在重新充電的過程中產生了新的問題。并且剛好已經涉及的存儲單元仍然具有比例如在其電壓方面減小的單元高很多的電壓。在兩個這樣說明并且由一般的現有技術已知的、用于所謂的單元電壓補償的可能性中，目的總是在于，在單個的存儲單元中避免過壓和換極。如說明的，然而這并不是在所有情況下都成功，特別是在裝置中出現高動態的運行、也就是說非常迅速的連續進行充電-和放電循環，例如其在城市交通中的混合驅動裝置中形成的那樣，則無法實現。特別是在這種應用中，因此可以僅僅有條件地通過單元電壓補償來延長用于存儲電能的裝置的使用壽命。然而現在，在混合驅動裝置中，并且在此特別是在用于商用車、例如城市交通/短途交通中的公共汽車的混合驅動裝置中，用于存儲電能的裝置的使用壽命具有決定性的重要意義。和在通常的傳動系中在所需的功率的適用于這種應用的數量級不同，用于存儲電能的裝置占據了用于混合驅動的成本的顯著部分。因此，在這種應用中獲得用于存儲電能的裝置的非常高的使用壽命是特別重要的。WO 2006/015083 A2說明了用于在具有多個單元的鋰電池系統中實施基于單元的平衡的一種方法和一種裝置。對于每個單元，在充電循環開始時計算放電時間參數，并且對于每個單元實施平衡，該單元在充電循環開始時具有正的放電時間。可替換地，在電池系統運行期間計算放電時間參數，并且在運行時以放電時間值為基礎進行對單元的補償。
發明內容
現在本發明的目的在于，提出一種裝置以及一種用于運行這種裝置的方法，其避免了上述缺點，并且以最小的消耗確保單個的存儲單元在這種用于存儲電能的裝置中的使用壽命盡可能好。該目的根據本發明通過在權利要求1的特征部分中提到的特征來實現。根據本發明的方法通過在權利要求7的特征部分中的特征給出。裝置和方法的其它有利的實施方式在從屬權利要求中給出。在根據本發明的用于存儲電能的裝置中提出，開頭說明的主動的單元電壓補償被擴展了一個時間開關單元，該時間開關單元使每個閉合的開關在閉合之后在一段預定的時間內保持閉合。因此確保了，每個單獨的存儲單元(在其超過預定的電壓之后)在開關閉合時總是強制性地在預定的時間內經過電阻放電。存在于該存儲單元中的電壓因此也就經過較長的時間間隔減小。現在這可以特別引起，在用于存儲電能的裝置的下一個充電循環中， 正好這一個存儲單元已經不必再次達到其電壓方面的上極限值，并且通過重新閉合開關再次在其電壓方面被限制。更確切地說，通過將時間函數通過至少一個時間開關單元進行積分而使得正好是該存儲單元的電壓水平相對于其它存儲單元實現平整。在其電壓方面下降的存儲單元然后也在其電壓方面再次升高，從而由此根據本義進行真正的單元電壓補償。因此，在例如混合驅動裝置中通過開動而獲取了裝置中存儲的大部分電能，并且在隨后的制動中再次將能量存儲在裝置中，在混合驅動裝置的動態應用中也以較高的可能性避免了重新超過所涉及的存儲單元的上極限電壓。因此可以利用非常簡單的裝置安全并且可靠地防止單個的存儲單元一再依次到達過壓的區域中，這將非常有損其使用壽命。更確切地說，通過裝置的根據本發明的結構，非常迅速地使單個的存儲單元的單元電壓彼此匹配，從而也使得非常少的存儲單元在高動態的充電-和放電循環中到達過壓的有問題的區域中。原則上，該裝置可以是任意的存儲單元，其典型地彼此串聯或以單元組的形式并聯并且然后彼此串聯。原則上也可以考慮蓄電池單元，其中例如在鋰離子技術中，超過單個單元的預定最大電壓是極為不利的，并且也可能會導致對存儲單元的化學的和/或熱的損害，直至可能導致存儲單元中的過壓。出于安全原因，然后必須通過過壓閥釋放過壓，這不僅在其使用壽命方面對存儲單元有損害，而且直接使存儲單元受損。但是在其它的存儲單元類型中，特別是在超級電容器中，超過預定最大電壓也是極為不利的，并使得其使用壽命顯著地減小。依照根據本發明的裝置的一個特別適合并且有利的改進方案提出，存儲單元至少部分地設計為超級電容器。用于存儲電能的、僅僅或至少部分地具有超級電容器的裝置的該結構具有的優點是，其相對于各種蓄電池或電池類型作為具有明顯更高的電流的存儲單元在內阻非常小的時候可以被充電。因此例如可以以相比較較小的損耗存儲非常多的能量，該能量例如在商用車制動時在非常短的時間內積累。此外，這樣的超級電容器在應用和維護方面比例如鋰離子電池簡單地多，這是因為其可以無問題地放電直至0伏特，并且然后無電壓地滿足用于裝置維護的目的。此外依照根據本發明的裝置的一個非常適合并且有利的改進方案提出，用于每個存儲單元的開關單元、電阻、開關和時間開關單元設計為獨立的、布置在存儲單元的區域中的電子單元。該純分散的結構提供的可能性在于，單個的存儲單元從預定的極限電壓開始適合地通過電阻在預定的時間內進行放電。該結構因此相比較簡單并且緊湊地構造。通過集成的電路和適合的電阻，在相應的、尺寸對于每個單獨的存儲單元來說非常小的電路板上可以實現相應的結構。該結構然后可以布置在單個的存儲單元的區域中，并且完全獨立地起作用。通過以上面說明的方式和方法對于每個單獨的存儲單元作出反應，由此裝置可以完整地相應充電或放電，而無需為由于過壓而對單個的存儲單元產生的損害、特別是一再連續出現的損害而擔憂。由于充電-和放電過程典型地總是以裝置的總電壓為基礎被控制， 因此在根據本發明的裝置中，在隨著時間推移自動地調節在單個的、安裝在裝置中的存儲單元之間的補償的電壓水平，而無需為此從裝置外部控制單個的存儲單元。因此裝置的、根據本發明的結構是足夠的，其無需對每個單元單獨監測、對每個單個的存儲單元敷設電纜和/或完全連接在每個單個的單元上的數據總線系統。裝置的、根據本發明的結構因此相應簡單。此外其可以與任意的變流器和類似物組合，這是因為除了對裝置充電和放電，無需對其進行主動控制。根據本發明的裝置因此自給自足地工作，并且可以作為標準化的部件集成在各種傳動系中，而不必強制裝入其控制電子裝置中。在根據本發明的裝置的一個特別有利的改進方案中，預定的時間能取決于各個存儲單元的電壓而改變。根據本發明的裝置的該變體提供的可能性在于，通過調整預定的時間在每個存儲單元上可以使旁路電流不同程度地長時間流動。可以特別連續地或根據例如在各個電子單元中相應于出現的過壓的等級來自動調整該相關性。因此為每個單個的存儲單元在預定的時間內得出能相應于其電壓自動改變的值。因此旁路電流可以相應于這種預定的時間流動，并且因此通過適合地減小過壓來限制超過極限電壓。在根據本發明的、用于運行這樣的裝置的方法中現在提出，通過控制裝置控制充入裝置中的并且從該裝置獲取的能量。特別是在充電時，在預定的電壓極限內部實現該控制，該電壓極限然而不是對于每個單個的存儲單元的電壓極限，而是裝置的整體電壓極限。 此外，監測了裝置中的至少幾個存儲單元的電壓。由該監測得出檢測到的電壓值彼此間的最大偏差。一旦獲取檢測到的電壓值的最大偏差超過了預定的極限值，則在緊接著的充電循環中控制或甚至略微超過在充電時預定的上電壓極限。在根據本發明的方法中，因此通過這種有意地控制裝置本身的上電壓極限而必然導致出現超過幾個存儲單元的極限電壓，這是因為當單個的存儲單元之間形成相應較大的偏差時，極限電壓已經位于這樣高的電壓水平上，即在充電時超過幾個單個單元的上極限電壓。在這個或這些單個的存儲單元中，其具有根據本發明的、由開關、電阻和時間開關單元組成的結構，然后使開關起反應，從而在該存儲單元中在預定的時間內使得放電電流流過并聯于存儲單元布置的電阻。通過根據本發明的方法，也就是說在認識到幾個存儲單元和其它存儲單元的電壓水平偏差非常大時，有意地實現激活向上偏差的存儲單元的開關和時間開關單元。為此無需對單個的存儲單元進行單獨監測或控制，而是僅僅開動或略微超過總裝置在充電時的上電壓極限。通過現在限制經過時間開關單元在某個時間內使得電流流經并聯于臨界的存儲單元的電阻，由此“自動”補償單個的、彼此連接的存儲單元的電壓水平。依照根據本發明的方法的一個非常有利的變體還提出，對于該方法而言，在其中在充電時控制或略微超過預定的上電壓極限的這種充電循環以后，在通過時間開關單元預定的時間期間對于后續的充電循環不再控制上電壓極限。這因此意味著，在其中由于操縱開關并且保持開關閉合對于通過時間開關單元預定的時間使那些達到過壓的單元進行放電的時間內，不再開啟上電壓極限用于對總的裝置進行充電。因此較低地保持該電壓，以便給裝置的單個的存儲單元提供時間，用于使其電壓水平平等，這不會被重新觸發閾值開關所干擾。此外有意義的是，在已知的、這時正好固定預定的時間內，其中閉合的開關保持閉合，將為總裝置預定的電壓調整到上極限值以下一點，例如在極限值的80%或90%上。事先承受高電壓的存儲單元因此在其電壓方面相應降低，并且匹配于其它存儲單元的電壓水平。所涉及的存儲單元由此在緊接著的充電循環中被相應保護，這對其使用壽命產生積極影響。此外在根據本發明的方法的一個特別適合的實施方式中提出，通過將存儲單元組合成至少兩個單元組，檢測其單元組電壓并且隨后將單元組電壓用作電壓值的方式來檢測所有存儲單元的電壓。利用至少兩個單元組、根據存儲單元的數量然而典型地也可以是多個單元組的這種結構可以實現的是，一旦單元組中的任一個相對于另一個具有相應的電壓差，則通過上面說明的方法就通過下一個充電循環推動對于單個的存儲單元的電壓值使其水平。此外，監測組合在單元組中的存儲單元(例如八至十二個單個的存儲單元作為一個單元組)的成本將明顯少于對單個的單元電壓的監測。除了在上面原則上說明的、僅僅需要監測單個的存儲單元的可能性以外，在單元組狀態的監測中還可以避免的是，由于單個的單元偶然地未被監測而具有相應的過壓并且被損壞，這將可能導致再次損壞總的裝置。在根據本發明的方法的另一個非常適合的實施方式中提出，用于存儲電能的裝置在至少部分電驅動的車輛中用作牽引能量存儲器。裝置和方法在電動車輛或特別是混合動力車輛中的這種優選的應用方式在此具有特別的優點，即在這種應用中出現非常動態的充電-和放電循環，其如開頭已經說明的，可以導致裝置的單個的存儲單元具有顯著的負載。 通過裝置的根據本發明的結構和根據本發明的方法可以正好阻止這種情況發生，從而使上面已經說明的優點在電動車輛或混合動力車輛中作為牽引能量存儲器的應用中特別有利地起作用。
此外由以下根據附圖詳細說明的實施例得出根據本發明的裝置的和/或根據本發明的方法的其它有利的實施方式。在此示出圖1是混合動力車輛的示例性的結構；和圖2是用于存儲電能的裝置的結構的截面圖。
具體實施方式
在圖1中表明了示例性的混合動力車輛1。其具有兩個帶有各兩個示例性表明的車輪4的軸2，3。軸3在此應該是車輛1的被驅動的軸，而軸2以自身已知的方式和方法僅僅隨動。為了對軸3進行驅動，示例性地示出了傳動裝置5，該傳動裝置從內燃機6和電機 7中獲取功率并且將其導入驅動軸3的區域中。在驅動情況下，電機7單獨地或對內燃機6 的驅動功率進行補充地可以將驅動功率導入驅動軸3的區域中，并且因此驅動了車輛1或者對車輛1的驅動進行支持。此外在車輛1制動時，電機7可以作為發電機運行，以便因此回收在制動時產生的功率并且相應地存儲。為了例如在作為車輛1的市內公共汽車的使用中也對于較高速度的制動過程提供足夠的存儲能量，其中該較高速度對于市內公共汽車而言確定地最大大約為70km/h，必須在此情況下設置用于存儲電能的裝置8，其具有數量級為350至700Wh的存儲能量。因此例如在大概10秒長的制動過程中由這種速度產生的能量通過典型地具有大約150kW數量級的電機7轉換成電能，并且該電能存儲在裝置8中。為了對電機7進行控制以及為了對用于存儲電能的裝置8充電和放電，該結構根據圖1具有變流器9，變流器以自身已知的方式和方法設計具有用于能量管理的集成的控制裝置。通過具有集成的控制裝置的變流器9使電機7和用于存儲電能的裝置8之間的能量流相應地協調。控制裝置確保的是，在制動時在然后以發電機形式驅動的電機7的區域中產生的功率被盡可能地存儲在用于存儲電能的裝置8中，其中通常不能超過裝置8的預定的上電壓極限。在驅動情況下，變流器9中的控制裝置協調從裝置8中獲取的電能，以便在與此相反的情況下借助于這些獲取的電能驅動電機7。除了在此說明的、例如可以是市內公共汽車的混合動力車輛1以外，自然也可以在純電動車輛中考慮類似的結構。用于存儲電能的裝置8可以以各種各樣的方式和方法來構造。原則上可以考慮不同類型的、用于存儲電能的裝置8。典型地這樣對其進行構造，即多個存儲單元10典型地串聯在裝置8中。在圖2中可以識別出的存儲單元10在此可以是蓄電池單元和/或超級電容器，也或者是上述裝置的任意組合。對于在此示出的實施例而言，應將存儲單元10全都設計為超級電容器，其應該被裝入配有混合驅動裝置的車輛1中的、用于存儲電能的一個唯一的裝置8中。該結構在此可以優選地被裝入商用車中，例如用于城市交通/短途交通的公共汽車中。在此通過經常性的啟動-和制動技術動作并結合非常高的車輛質量，通過超級電容器實現了對電能的高效存儲，這是因為相對較高的電流流動。由于作為存儲單元 10的超級電容器具有比例如蓄電池單元小很多的內阻，因此其對于在此詳細說明的實施例是優選的。如已經提到的，在圖2中可以識別出存儲單元10。在此僅僅示出了三個串聯的存儲單元10。在上面提到的實施例中并且當相應的驅動功率是大約100至200kW、例如是120kW時，這些存儲單元在實際的結構中將可能是大約150至250個存儲單元10。如果這些存儲單元設計為具有對于每個超級電容器來說當前上電壓極限為大約2. 7V的超級電容器，并且具有3000法拉的電容，則將為城市公共汽車的混合動力驅動裝置給出實際的應用。將這樣的存儲單元10裝入用于存儲電能的裝置8中產生的問題現在如開頭提到的那樣特別是基于制造公差在于，單個的存儲單元10在其電壓水平方面和裝置8的平均電壓水平、并且相對于電壓和其它的存儲單元10可能有偏差。因此現在可能出現的是，盡管對于裝置8整體預定的充電電壓在正好在電壓方面相對于其它存儲單元10向上偏離的存儲單元10的區域中，然而超過了為存儲單元10的各個類型預定的極限電壓。特別不利之處在于，如果單個的存儲單元10相比較經常超過最大預定的電壓，在上面提到的例如對于每個單獨的超級電容器是2. 7V。每次超過該極限電壓使得單個的存儲單元10的需要獲得的使用壽命明顯縮短。單個的存儲單元10的縮短的使用壽命在一定的運行時間之后導致相應的存儲單元10損壞，這然后至少在中期導致用于存儲電能的總裝置8損壞。因此為了獲得較高的使用壽命，特別在例如在城市公共汽車中出現的非常動態的充電-和放電循環中，根據可能性需要防止的是，即各個單個的存儲單元10經常或至少經常依次超過上極限電壓。如在圖2中示出的，每個單獨的存儲單元10此外具有并聯于各個存儲單元10的歐姆電阻11。該電阻和開關12串聯并且并聯于每個存儲單元10，在此情況下，并聯于每個超級電容器10。開關12設計為閾值開關并且通過相應的開關單元13控制，該開關單元主要包括兩個功能。因此開關單元13包括對超級電容器10的電壓監測U。一旦其超過上極限電壓，開關12就閉合，從而來自超級電容器10的電流可以流經電阻11。因此相應地減小位于超級電容器中的電荷并且進而也減小了電壓，從而如先前那樣避免在同一個超級電容器10中重新超過極限電壓值。現在為了防止電壓一旦下降到極限電壓值以下，開關12就再次斷開并且因此在各個超級電容器10中剩余非常高的電壓，此外還設置了時間開關單元T。在通過開關單元 13的電壓檢測U的純電路中，開關12可能在低于極限電壓之后再次斷開。超級電容器10 然后可能繼續位于非常高的電壓水平上。如果現在對裝置8重新充電，則正好可能將這個超級電容器10立即再次充電到電壓極限以上，這然后使得開關12重新閉合。通過時間開關函數T的積分，其在預定時間內使開關12在其經過電壓檢測U閉合一次之后保持閉合， 從超級電容器10中減少的電荷比沒有時間開關單元T的情況下更多。由此這樣大大減小超級電容器4中的電壓，即其在例如通過開啟車輛1的放電之后，和然后在制動時對裝置8 重新進行充電之后，不再達到上極限電壓以上。在任何情況下，現在其它的超級電容器10 位于相應高的電壓區域中，并且在其自身方面進行剛好說明的過程。總體上，通過超出運行時間的時間開關函數T的積分因此使得裝置8的單個的超級電容器10的電壓迅速均勻。此外可以特別這樣設計時間開關單元T，即預定了例如幾分鐘的固定時間。和各個單個的存儲單元10的大小以及電阻11的值一起，這樣得出了相應的放電。在此在數量級為相應的超級電容器10的額定電荷的3-5%中的放電是有意義的。然后在重新充電時實現的是，該超級電容器10不再超過預定的極限電壓。通過至少防止超級電容器10中的任一個在非常迅速的依次轉變中一再超過極限電壓，由此已經使得超級電容器10和進而裝置8 的使用壽命明顯增加。如果再次考慮上面提到的數例，那么在漏電電流為IA時，相應的超級電容器的電壓在五分鐘內將下降大約0. IV。在漏電電流為250mA時，其相應地在大約20 分鐘內下降。根據存儲單元10的大小和可以引導經過電阻11的可能的漏電電流，因此得出了大約是5至20分鐘的時間間隔，經過該時間間隔，通過時間開關單元T將開關12保持閉合。在電阻、電流和使用的存儲單元10的其它數量級中，自然可以類似地調整該值。這樣構造的用于存儲電能的裝置8因此也可以在高動態的充電-和放電循環中使用，通過存儲單元10的區域中不必要的高電壓不會相應減小存儲單元10的使用壽命。此外開關單元13、電阻11、開關12和時間開關單元T的結構可以作為集成的電子單元14這樣來實現，即該結構被獨立構造用于每個單個的存儲單元10。通常小型集成電路對此就足夠了，其相應地監測存儲單元10中的電壓U并且相應地操縱開關12，該開關例如作為電子開關12集成地設計在部件中。電阻11然后可以以自身已知的方式和方法安裝在該微型電路板上。由于時間開關單元T典型地總是在預定的時間內將開關12保持閉合， 而在此之前基于電壓U激活該開關，因此也可以固定地在時間開關單元T或集成的電子單元14中一起對該時間求積分。這例如可以通過對固定的預定時間在集成電路中編程來實現。也可以考慮的是，在電路技術方面由此來解決，即在電子單元14中通過最適合的元件、 特別是電容器，在開關單元13的輸出端處固定地預定該時間。該結構因此可以非常簡單地實現，這是因為幾乎無需從裝置8的外部來控制電子單元14。裝置8更確切地說自動地確保單元電壓補償，其也能實現高動態的充電-和放電循環。具有分散的電子單元14的這種結構因此非常簡單并且可以完全自給自足地實現。然后只需要完整地例如在放電并且特別在充電時在預定的電壓窗口內部控制裝置8。然而在一個非常適合的變體中可以提出，檢測幾個存儲單元10、特別是多個分別連接成單元組的存儲單元10的電壓。來自裝置8內部的該電壓值然后可以例如被提供給變流器9中的控制裝置。在此處將電壓相互比較。如果確定單個的存儲單元或-單元組的電壓值出現了非常強的偏差，那么必須由此出發，即幾個存儲單元10或存儲單元10上的單元組在不久的將來達到極限電壓之上。現在可以主動地使其開始，這通過在緊接著的充電循環中通過變流器9中的控制裝置給裝置8加載電壓來實現，該電壓位于上極限處或略微在典型地用于充電而預定的上電壓之上。因此可以有意地在非常明顯地向上偏離的存儲單元10中開始最小地超過極限電壓。由于電子單元14和時間開關單元T集成在一起，因此通過略微超過極限電壓可以從裝置8的外部觸發對裝置8內部的電壓在單個的存儲單元10 之間的水平化處理，而無需為此在裝置8內部有針對性地控制單個單元或單個單元的單元組。這相應地適用于蓄電池單元、特別是在鋰離子技術中的蓄電池單元。至今根據裝置8中的超級電容器10相比較地一般性說明的實施例現在應緊接著根據一個數例再次具體化說明，其中為此應指出的是，這些值非常具體地適合于這里示出的數例，并且在電容不同時或在將來關于超級電容器的最大電壓進行發展時必須類似地進行調整。
權利要求
1. 一種用于存儲電能的裝置，具有1.1多個存儲單元；1. 2各一個并聯于每個所述存儲單元的電阻；1.3各一個串聯于所述電阻并且并聯于所述存儲單元的開關；和L 4至少一個開關單元，一旦并聯于所述開關的所述存儲單元超過了預定電壓，所述開關單元就將每個所述開關閉合；其特征在于，I.5設有至少一個時間開關單元(T)，所述時間開關單元使每個閉合的開關(12)在閉合之后在一段預定的時間內保持閉合。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述存儲單元(10)至少部分地設計為超級電容器。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述存儲單元(10)至少部分地設計為特別是在鋰離子技術中的蓄電池單元。
4.根據權利要求1，2或3所述的裝置，其特征在于，用于每個存儲單元(10)的所述開關單元(13)、所述電阻(11)、所述開關(12)和所述時間開關單元⑴設計為獨立的、布置在所述存儲單元(10)的區域中的電子單元(14)。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，通過適合的元件、特別是電容器，在所述電子單元(14)的區域中固定地預定所述預定的時間。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特征在于，所述預定的時間能取決于各個所述存儲單元(10)的電壓而改變。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的裝置，其特征在于，所有存儲單元(10)設計為相同的類型并且彼此串聯。
8.一種用于運行根據權利要求1至7中任一項所述的裝置的方法，其特征在于，8. 1通過控制裝置控制充入所述裝置(8)中的并且從所述裝置(8)獲取的能量；其中8. 2所述控制裝置，特別是在充電時，在預定的電壓極限之內對所述裝置(8)進行充電或放電；其中8. 3檢測至少幾個存儲單元(10)的電壓，由此求出檢測到的電壓值彼此間的最大偏差；據此8.4如果所述最大偏差超過了預定的極限值，則在緊接著的充電循環中在充電時控制或略微超過預定的上電壓極限。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，對于所述方法而言，在其中在充電時控制或略微超過預定的上電壓極限的所述這種充電循環以后，對于后續的所述充電循環而言， 在通過時間開關單元(T)預定的時間期間不再控制所述上電壓極限。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于，通過將所述存儲單元(10)組合成至少兩個單元組，檢測其單元組電壓并且隨后將所述單元組電壓用作電壓值的方式來檢測所有存儲單元(10)的電壓。
11.根據權利要求8，9或10所述的方法，其特征在于，所述用于存儲電能的裝置(8)在至少部分電驅動的車輛中用作牽引能量存儲器。
12.根據權利要求8至11中任一項所述的方法，其特征在于，變流器(9)或集成在所述變流器(9)中的控制器用作控制裝置。
13.根據權利要求11或12所述的裝置，其特征在于，通過回收制動能量，通過然后用作發電機的電驅動裝置(7)進行充電。
14.根據權利要求8至13中任一項所述的方法，其特征在于，商用車、特別是城市交通 /短途交通中的公共汽車用作車輛(1)。
全文摘要
一種用于存儲電能的裝置。該裝置具有多個存儲單元(12)。開關(16)和與其串聯的電阻(14)并聯于每個存儲單元。一旦并聯于該開關的存儲單元超過了預定電壓，至少一個開關單元(T)就將每個單獨的開關閉合。此外提出一種時間開關單元(T)，其使每個閉合的開關在閉合一次之后在一段預定的時間內保持閉合。
文檔編號H02J7/00GK102484378SQ201080037250
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月16日 優先權日2009年7月31日
發明者康拉德·羅塞爾 申請人:沃依特專利有限責任公司