[发明专利]电压控制地自动切断电子部件或者电池组电池的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于电压控制地切断在电池组模块（34、38）或者电池组包（48）之内的电池组电池（22）并且用于电压控制地切断与所述电池组电池电连接的并且由所述电池组电池供电的电子部件（40、52.1－52.8、54）的方法。在低于所述电池组电池（22）中的电压阈值时，到所述电子部件（40、52.1－52.8、54）的供电线路（44、46、68、70）自动地被中断和/或电池组模块（34、38）的电池组电池（22）与电池组或者电池组包（48）的主回路被分开。

背景技术

US 5,142,162公开了一种用于车辆的电系统的控制系统，其中电池组（Batterie）与电载荷被分离，以便避免电池组的过度放电。为此，电池组与作为开关或者将寄生载荷与电池组相连或者将寄生载荷与电池组分离的晶体管相连。

EP 0 542 365 A1公开了一种电路，在所述电路中电池组由场效应晶体管（MOS-FET）被保护以防过度放电。按照EP 0 542 365 A1，该场效应晶体管能够实现：载荷如此长时间地由电池组供电，直到电池组的电池组电压下降到场效应晶体管的被详细说明的电压值（栅极到源极切断（Gate-To-Source-Cut））之下。

US 2005/0237686 A1涉及一种用于避免二次电池组的过度放电的方法。按照该方法，开关元件与二次电池组串联。如果电池组被放电到预先确定的电压水平之下，那么该开关元件将该二次电池组与载荷回路分离。按照该解决方案，尤其是施密特触发器作为开关元件投入使用。

WO 2010/080017 A1涉及一种阻止汽车电池组的过度放电的电子保护电路。

大体上，按照如在下文所描述的当前的现有技术，牵引电池组被构造用于在车辆的电气驱动装置上使用：小单元形成真正的能量电池。该能量电池例如包括具有与的LiMn₂O₄或者LiFePO₄相混合的Li（Ni_x, Co_y, Mn₂）O₂作为活性材料的成分。这样的电池组电池（Batteriezelle）按照其物理化学性质具有在2.8伏特－4.2伏特之间的电压范围。如果这样的电池组电池被充满电，这对应于为100％的SOC（SOC＝当前电荷量[Ah]除以根据电池的当前使用寿命状态而是可能的最大电荷量[Ah乘以100％]），那么这样的电池组电池的空载电压通常为4.2伏特。

这样的电池组电池不应该在其电压范围之外运行，因为否则可发生带着部分安全关键的（sicherheitskritisch）后果的对电池组电池的损坏。按照现有技术被建造的电池组电池（如上面所描述的那样）有在例如2.8伏特－4.2伏特之间的电压范围。在较低的温度下，这样，例如在大约－25摄氏度左右的温度下，下运行极限由于较高的电池组电池内阻大多可被降低直至到2.1伏特上，以便使在执行例如混合动力车辆的冷态起动的情况下的电压暴跌（Spannungseinbruch）成为可能。

大体上，蓄电池组电池（电池组电池）根据在正的阴极与负的阳极之间的偏移的电荷量而有典型的开路端电压特性曲线（OCV开路电压（Open Circuit Voltage））。

在牵引电池组中，如所述牵引电池组被用于车辆的电气驱动装置的那样，电池组电池通常可以在确定的充电窗（Ladungsfenster）之内运行。充电窗例如由具有为90％的SOC直至为10％的充电状态SOC的下限的SOC窗给出。与此相对应的充电状态窗、也就是说SOC窗被适配到电池组电池的相应的电池化学上并且能够实现可接受的老化状态。然而已经表明：充电状态极限（SOC极限）被扩展得越宽，越差的老化状态在运行中的电池组电池中出现。针对电池组电池被放电得比为10％SOC的充电状态SOC的下限更多的情况，电池组电池电压很快地暴跌到很低的值。如果电池组电池已经低于这样的充电状态，那么涉及被过度放电的电池组电池。在这种情况下，相对应的电池组电池根据化学结构可以可逆地或者不可逆地被损坏。在这种情况下，这样的电池组电池的正常的继续使用是安全关键的状态。