[发明专利]具有单元电压和蓄电池电流获取单元和仅一个电势分离装置的蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有仅一个电势分离装置的蓄电池。

背景技术

在将来，无论在静态的应用还是在诸如混合动力车辆和电动车辆的车辆中，将应用更多的蓄电池系统。为了能够满足针对各应用给出的对电压以及所能够提供的功率的要求，串联了较高数量的蓄电池单元。因为由一个这样的蓄电池提供的电流必须流过所有的蓄电池单元，并且一个蓄电池单元仅能够导通受限的电流，因此通常还附加地并联连接蓄电池单元，以便提高最大电流。这能够通过在蓄电池单元罩壳内设置更多的单元组或通过外部连接蓄电池单元来实现。

出于安全原因并且为了确定具有足够的精度的蓄电池的充电状态，在这样的蓄电池系统中通常确定不同的测量变量，例如单个的蓄电池单元的电压(单元电压)、通过蓄电池的电流和所选出的或者所有的蓄电池单元的温度。这些测量变量将由控制单元(蓄电池控制单元，BCU)获取、再处理并且根据应用传输至装置的其他部分。

因为这样的蓄电池系统的蓄电池电压能够达到高的值，所以出于安全原因必须与周围的装置的外露的部分隔离开来。尤其是在机动车中用作牵引蓄电池的蓄电池系统中，这意味着，该蓄电池系统必须被实施为相对于控制单元是隔离的，因为该控制单元连接至低压的供电网络并且与多个其他的部件通信。

然而，隔离或者电势分离产生技术上的更多花费并且提高了该装置的总体成本。因此，最小化隔离或者电势分离的数量将是值得期待的。依据现有技术，根据分别使用的半导体技术或者其介电强度，将以半导体技术全部或者部分地制造为微芯片的单元电压获取单元用于一定数量的蓄电池单元，对于这些蓄电池单元，单元电压的总和不会过分地要求单元电压获取单元的介电强度。然后，蓄电池单元将与所属的单元电压获取单元联合成蓄电池模块。单个的单元电压获取单元然后经由通信总线连接至一个链路，该链路经由单个的隔离器模块与构成控制单元核心的微控制器相连接。然而，现在存在以下问题，即蓄电池电流的测量必须在考虑安全规定的情况下进行。在此，能够采取基于磁场或者基于电压的方法来测量电流。该基于磁场的电流测量原则上执行简单的电势分离，但是实现其是成本高的。相反地，通过测量在蓄电池的电流路径中安置的已知的大小的(分流原理)电阻处的电压虽然成本低地实现了成本低的而且简单的测量，但是需要额外的隔离器模块。

在本发明的范围内所说的蓄电池大体上是指具有多个并联连接的蓄电池组的蓄电池的蓄电池组。

发明内容

因此，依据本发明引入了一种具有多个在正极和负极之间串联连接的蓄电池单元和多个单元电压获取单元的蓄电池。所述单元电压获取单元具有多个分别与一组蓄电池单元相连接的电压测量输入端，且被构造为确定与所述相应的单元电压获取单元相连接的蓄电池单元的单元电压。所述单元电压获取单元通过通信总线相互连接，且还被构造为将所确定的单元电压经由所述通信总线传递至通过电势分离装置与所述单元电压获取单元电去耦的微控制器。依据本发明，所述蓄电池具有与所述蓄电池单元串联连接的电阻。所述电阻的至少一个第一端子与所述单元电压获取单元中的一个单元电压获取单元所选出的电压测量输入端相连接。

本发明具有以下优点，即对于所述单元电压和流经所述蓄电池的电流的测量仅需要一个隔离器模块，并且还能够通过测量在已知大小的电阻处的电压来采用成本低的间接的电流测量。所述电流测量在此经由所述单元电压获取单元中的一个单元电压获取单元来实现，从而在没有用于隔离/电势分离的过多花费的情况下将表示流经所述蓄电池的电流的测量值(如单元电压)并且与所述蓄电池单元的单元电压一起传输至所述微控制器。此外具有优点的是，即这个电流测量值与所述单元电压同步地确定，因为使用了相同的模块用于所述单元电压和所述电流测量值的测量。

优选地，所述蓄电池具有放大器，所述放大器连接在所述电阻和所述单元电压获取单元中的一个单元电压获取单元的所选出的电压测量输入端之间，并且被构造为放大位于所述电阻上的电压。通过使用所述放大器能够将具有非常低的电阻值的电阻用于电流测量，因为在这个电阻上的相应低的压降被放大以用于通过所述单元电压获取单元获取。因此这是有利的，因为所述蓄电池的内阻通过所述电阻仅些许地提高了，并且由于其较低的电阻值，通过所述电阻仅产生相应地低的损耗功率和损耗热量。

所述放大器的放大因子被如此地设置，即所述蓄电池的最大允许电流影响所述放大器的输出电压，所述输出电压小于所述一个单元电压获取单元的所述电压测量输入端的最大允许的输入电压。由此确保了所述单元电压获取单元能够在整个相关的量程上获取所述蓄电池的电流并且能够确定是否超过所述最大允许运行电流。