[发明专利]电路装置

说明书

描述

本发明涉及电路装置，尤其是用于在电池装置的电池单元之间交换电荷的电路装置，以及涉及使用此类电路装置的电池管理系统。

DE 10 2008 021 090 A1展示了用于在充电电池装置的充电电池之间交换电荷载的电路装置，所述充电电池装置具有大量串联的充电电池。充电电流能够输入该充电电池装置。能够从该充电电池装置中提取放电电流。其中，各个充电电池在充电电池装置之内能够出现不同的充电状态。为了平衡这些不同的充电状态，在所示电路装置中为每个充电电池分配电感存储元件，其中，在充电电池和电感存储元件之间设有开关元件。第二电感存储元件与第一电感存储元件电感相连。在第一工作方式中，安装在第一电感存储元件和其所属的充电电池之间的电路元件闭合，从而自充电电池提取能量，该能量通过第一电感存储元件传递到第二电感存储元件。通过相应地闭合安装在第一电感存储元件和其各自充电电池之间的开关元件，存在于第二电感存储元件中的能量能够有目的地传递到单个充电电池或者传递到多个充电电池。总体上，由此能够实现从多个充电电池到其他充电电池的能量的重新组合。这用于充电电池的平衡。

本发明的任务在于，提供改善了的电路装置用来平衡电池单元，尤其是平衡串联的电池单元。

本发明的任务将通过根据权利要求1的电路装置得以完成。优选的实施方式见从属权利要求。

依据本发明设有电路装置，所述电路装置包括第一和第二电池单元的串联，其中，交替安装第一和第二电池单元。第一和第二电池单元每个都能够是结构相同的。正如还将展示的那样，第一和第二电池元件之间的区别主要在于各自不同的连接。在此电池单元能够包括一个或者多个电化学电池。

此外，设有第一电感存储元件。在初级阶段中，第一电池单元的第一输入端可通过第一电路装置与第一电感存储元件的第一连接部相连。第二电池单元的第二输入端可通过第一电路装置与第一电感存储元件的第二连接部相连。设有第二电感存储元件，其与第一电感存储元件电感相连。电感相连在此被理解为，磁场和磁通能够从一个电感存储元件传递到另一个电感存储元件。这优选地能够借助变压器铁芯来实现。第一和第二电感存储元件能够是整个变压器单元的组成部分。

在次级阶段，借助第二电路装置可将第二电感存储元件的第一连接部与第一或第二输入端相连，并且可将第二电感存储元件的第二连接部与第二或第一输入端相连。对于本领域技术人员已知，因为电池单元的串联，电池单元的输入端同时能够构成在上游串联的电池单元的输出端。因此，第二电池单元的输入端能够构成第一电池单元的输出端，反之亦然。

电池单元优选地包括电极堆栈，该电极堆栈作为伽伐尼电池的组件还用于存储化学能并用于释放电能。为此，电极堆栈具有多个平面形元件、至少两个电极（即一个阳极和阴极）、和分离器，该分离器至少部分容纳有电解质。优选地，至少一个阳极、分离器和阴极重叠放置或堆叠，其中分离器至少部分地安装在阳极和阴极之间。阳极、分离器和阴极的顺序在电极堆栈之内能够任意次地重复。优选地，平面形元件卷成电极卷。在下文中，“电极堆栈”的概念也用于电极卷。在释放电能之前，被存储的化学能转化为电能。在充电的同时，输入到电极堆栈的电能转变为化学能并被保存。优选地，电极堆栈具有多个电极对和分离器。特别优选地，一些电极彼此相连尤其是彼此电学相连。

通过本发明的电路装置有可能从电池单元中有目的地提取能量，并且特别地将该能量（即以磁的形式）暂存在第一电感存储元件中。该磁能随后能够通过电感耦合的方式传递到第二电感存储元件上。根据第二开关装置的连接，第二电感存储元件的磁能能够传递到第一或第二电池单元。根据第二开关装置的调节，在此基本上确定，磁能是否应该传递到第一电池单元或第二电池单元。然后根据第一电路装置在次级阶段的调节能够确定，能量应该确切传递到哪一个电池单元上。在此有益的是，第一和第二电感存储元件能够用于与多个电池单元有关的平衡过程。能够不考虑设置多个各自配备有仅一个电池单元的电感存储元件，从而能够得到简单的构造。

通过本发明的电路装置，电池单元之间充电状态的差异能够通过单个变压器来交换。开关设备在此能够通过MOSFET形成。开关设备能够通过有目的的、微控器控制的操作产生从任意一个电池单元到达另一个任意电池单元的能量流方向。

优选地，电池单元的输入端分别直接与其各自在上游连接电池单元的输出端相连，尤其是第二电池单元的第二输入端分别直接与第一电池单元的第一输出端相连。由此能够简化电路装置。用于控制第一电池单元的电路装置的开关，其随后还能够用于第二电池单元的连接。总体上说，能够由此减少开关的数量和/或简化电路装置的结构。