[发明专利]具有降低的电路复杂性的蓄电池平衡

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于蓄电池的电路，其在降低电路复杂性的同时实现了蓄电池平衡。本发明还涉及一种具有这种电路的蓄电池和一种具有电驱动电机与这种蓄电池的机动车。

背景技术

在通常的蓄电池中，多个蓄电池单元串联连接，以便获得针对各种应用足够高的输出电压。蓄电池单元的串联电路引起蓄电池的输出电流流入到所有蓄电池单元中。

在所述蓄电池的充电和放电过程中因化学反应而引起蓄电池单元老化。如果蓄电池单元例如由于在尺寸或化学组分或在运行中承受的温度作用下的最小偏差而比其他的蓄电池单元老化得更快，则其内阻将升高，这最终可能导致蓄电池单元的电压反转和蓄电池单元的失效。然而，如果所述蓄电池单元失效，因为蓄电池单元的串联电路整个蓄电池也将失效。

因而有利的是，保证蓄电池单元的尽可能适合的充电和放电，从而使所有蓄电池单元也均匀地老化。因此已知执行所谓的蓄电池平衡，其中，有针对性地提取具有比其他蓄电池单元高的蓄能量的蓄电池单元的电荷。

图1显示一种实现了蓄电池平衡的常规蓄电池。电阻30-1到30-n分别通过开关20-1到20-n与n个蓄电池单元10-1到10-n并联，以便对任意蓄电池单元有针对性地放电期望的量。所示的方法的缺点是除了n个开关20-1到20-n外还需要n个电阻30-1到30-n，其在必要时必须被冷却，以便将在放电时积累的热量释放出蓄电池。因此，还已知如下装置，即在该装置中，能够将一个单独的电阻作为放电元件自由地与任意蓄电池单元10-1到10-n相连接。因而US 2007/0090799 A1的图2和6示出了一种开关配置，然而它的缺点是具有2*n和更多的开关的开销。

发明内容

因而，本发明提供了一种用于蓄电池的电路，其具有n个串联在正蓄电池端子和负蓄电池端子之间的蓄电池单元。n是大于1的自然数。通过n个蓄电池单元的串联，在所述n个蓄电池单元之间得到(n-1)个连接点。所述电路包括放电元件，其具有一个与第一放电线路相连接或可连接的第一联接端和一个与第二放电线路相连接或可连接的第二联接端。根据本发明，所述电路具有(n+1)个开关，所述开关在第一联接端可连接与所述(n-1)个连接点中的一个或者正极和负蓄电池端子中的一个，并且在第二联接端连接所述第一或第二放电线路中的一个。以这种方式，各个蓄电池单元的正极通过所述开关中的一个可连接所述第一或第二放电线路中被选择的一个，并且各个蓄电池单元的负极通过所述开关中的一个可连接所述第一或第二放电线路中余下的放电线路。

本发明的电路能够与蓄电池单元和蓄电池组合成一个总系统，这显示了本发明的第二方面：具有集成的电池平衡功能的蓄电池。本发明的电路的优点在于，能够使用单独的放电元件用于在蓄电池平衡的框架下有针对性地放电任意蓄电池单元，而无需必须为此付出现有技术中的开关所需的高开销。所述电路在n个串联的蓄电池单元的情况下仅仅具有n+1个开关，并且允许设置单独的放电元件，其用于对n个串联的蓄电池单元中的任意可选择的蓄电池单元的放电，以及用于自由地连接至蓄电池单元的正和负极。

所述电路能够具有控制单元，其在输入侧与一个电压测量单元连接，在输出侧与所述开关的控制输入端连接。所述电压测量单元在这里可与每个蓄电池单元相连接并且被构造成确定与所述电压测量单元相连接的蓄电池单元的单元电压向所述控制单元输出所述单元电压。所述控制单元在这里被构造为确定具有所述蓄电池单元的单元电压中最大单元电压的蓄电池单元，并且通过输出相应的控制信号到所述开关的控制输入端而将所述具有最大单元电压的所述蓄电池单元与所述放电元件相连接。

所述控制单元能够有利地使用任意已知的用于蓄电池平衡的方法。优选地，在此，确定具有最大单元电压的蓄电池单元并且在一个确定的时间间隔中通过连接所述放电元件对该蓄电池单元放电，以平衡在其他蓄电池单元上的单元电压。

所述蓄电池单元的数量n可以是一个偶数。n/2+1个开关分别具有一个与所述第一放电线路相连接的第二联接端，并且n/2个开关具有与所述第二放电线路相连接的第二联接端。

替代地，所述蓄电池单元的数量n可以是奇数。在这种情况下，(n+1)/2个开关分别具有一个与所述第一放电线路相连接的第二联接端，并且(n+1)/2个开关具有一个与所述第二放电线路相连接的第二联接端。