[发明专利]用于为电池系统平衡充电状态的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于充电状态平衡的装置(2)，具有用于提供电能的电池系统(10)，其包括由第一电池子模块(13)和第二电池子模块(13′)构成的串联电路；具有第一电压转换模块(20′)，其中第一电压转换模块(20′)与第二电池子模块(13′)电连接，且其中电组件(30)能够连接到第一电压转换模块(20′)处且能够被供给有来自连接的第二电池子模块(13′)的电能，其中装置(2)具有用于接通第一电池子模块(13)和第一电压转换模块(20′)之间的电连接的开关装置(26)，且其中装置(2)具有控制装置(11)，其设计用于控制开关装置(26)使得电能流从第一电池子模块引导至第二电池子模块和/或电能流从第二电池子模块引导至第一电池子模块。

技术领域

本发明涉及一种用于平衡充电状态的装置，具有用于提供电能的电池系统，该电池系统包括由第一电池子模块和第二电池子模块构成的串联电路；并且具有第一电压转换模块，其中，第一电压转换模块与第二电池子模块电连接，并且其中，电组件能够连接到第一电压转换模块处并且能够被供给有来自所连接的第二电池子模块的电能。

背景技术

为了给电组件供能，通常设置有蓄电器或功率存储器。这种蓄电器或功率存储器例如能够是提供电池电压的电池。为了达到期望的电压高度，电池通常连接成电池堆叠。在低伏-应用场合中，电压高度通常设置为低于60伏，在高伏-应用场合，电压高度通常设置为大于60伏，特别是大于100伏。高伏-应用场合中的蓄能器例如能够设置用于为电机器、例如机动车中的电动机供应能量。此外，例如还公知将电容器作为蓄电器。

特别是对于高伏应用场合，单个电池堆叠的电压通常不足够。为了实现更高的电压，特别是高伏电压，能够提出，多个电池堆叠用于为电组件、例如电动机供能。通常为此将多个电池堆叠串联成电池系统，待供给的电组件连接到电池系统。因此为电组件提供了在各个电池堆叠处的电压之和。

由于可能不同的电池化学物质、老化现象、制造公差和负载特性，电池堆叠能够具有相互不同的充电状态和不同的阻抗。这导致串联连接的电池堆叠在运行时不同程度地放电和充电，并且此时可能处于关键的充电状态。不同的充电状态通常利用所谓的充电状态平衡法、或者也称为平衡方法得以平衡。如果没有适当的平衡，就不能保护使用寿命地并且充分地利用全部被装载的电池能量，或者可能将就采取可能局限电池系统的可能运行范围的运行策略。

在现有技术中，目前主要采用所谓的耗散平衡法(dissipative Balancing-Verfahren)。在此，充电状态最高的电池堆叠通过以下方式放电，通过并联连接的电阻将该电池堆叠的充电能转化为热量。也就是说，更强地充电的电池堆叠的多余能量通过在欧姆平衡电阻中的损耗而降低。这种平衡法通常由电池管理系统监控。

这种耗散法通常能效低，并且由于通过电池管理系统进行的耗费大的监控而具有高成本。

发明内容

本发明的目的是，实现一种用于平衡充电状态的、高能效并且低成本的装置以及一种方法，利用其能够实现保护使用寿命地且有效地使用电池系统。

该目的根据本发明通过一种装置以及方法得以解决。本发明的有利实施方式是说明书和附图的内容。

根据本发明的装置用于充电状态平衡。该装置包括用于提供电能的电池系统，其包含由第一电池子模块和第二电池子模块构成的串联电路；该装置还包括第一电压转换模块，其中，该第一电压转换模块与第二电池子模块电连接，并且其中，电组件能够连接到第一电压转换模块处并且能够被供给有来自所连接的第二电池子模块的电能，其中，装置具有用于接通第一电池子模块和第一电压转换模块之间的电连接的开关装置，并且其中，装置具有控制装置，该控制装置设计用于如下地控制开关装置，使得电能流从第一电池子模块引导至第二电池子模块，和/或电能流从第二电池子模块引导至第一电池子模块。