[发明专利]本质安全的电池组电池的接通延迟

说明书

本发明涉及一种电池组电池单元（10），所述电池组电池单元（10）包括可再充电的电化学电池组电池（11）、与所述电池组电池（11）并联连接的监控和控制单元（12）和构造为半桥（14）的耦合单元，所述半桥（14）具有第一功率半导体（15）和第二功率半导体（16）。所述电池组电池单元（10）配备有集成电路（20），所述集成电路（20）具有噪声源（21）。借助所述噪声源（21）可实现接通延迟。此外，本发明还涉及一种用于如下电池组系统的开关方法：所述电池组系统包括多个本质安全的电池组电池单元（10）。

技术领域

本发明涉及可再充电的电池组电池单元（Batteriezelleinheit），所述电池组电池单元可以被联接成电池组模块，并且本发明尤其是涉及具有接通延迟的本质安全的电池组电池单元，以及涉及一种用于本质安全的电池组电池单元的开关方法（Schaltverfahren）。

背景技术

有工作能力的可一再充电的（通常包括多个相互电接线的电池组电池的）电池组模块是电动和混合动力车辆技术的重要部件。特别地，在该行业中所需的对如下电池组系统的性能（Leistungsfaehigkeit）和安全的要求（Auflage）属于对开发蓄电池工艺的挑战：所述电池系统可以包括多个相互接线的电池组模块并且因此包括相对大数目的电池组电池。在汽车工业中，越来越多地使用锂离子电池。锂离子电池组的特点在于其高的能量密度和电池电压。然而，锂离子电池组关于过量充电以及过度放电是相对敏感的。

为了提高主要是锂离子电池组的安全，值得去追求的是本质安全的电池组电池和电池组模块，所述本质安全的电池组电池和电池组模块可以利用与其关联的电子装置本身来防止不允许的电运行状态，而在此不应依赖电池组管理系统的电子装置的功能。本质安全的电池组电池要是防短路的、不易燃的并且是无爆炸性的，而且也没有触发放热反应（按英语用法也称作为“thermal runaway（热失控）”）。从现有技术中，例如已知了本质安全的电池组电池，所述本质安全的电池组电池具有电子部件、譬如超快速的放电电路，所述超快速的放电电路保护电池组电池不受干扰情况（如内部的或者外部的短路、过载、过度放电或者不允许的外部加热）影响。

为了达到电池组模块或者电池组系统的总电压的确定的值，根据当前的现有技术，多个电本质安全的电池组电池由上级的控制单元（例如电池组管理系统）根据预给定的概率而被接通，所述电本质安全的电池组电池要么相互串联接线和/或相互并联接线。为了使各个电池组电池的性能最大化并且延长所述各个电池组电池的使用寿命，各个电池组电池配备有电子装置，以便测定（ermitteln）自己的状态条件，并且与此相应地实施自己的开关状态。使用电池组电池的优先级设定典型地要么根据各个电池组电池的充电状态要么根据各个电池组电池的老化来进行，所述各个电池组电池的充电状态按英语用法也称作State of Charge（SOC，充电状态），所述各个电池组电池的老化按英语用法也称作Stateof Health（SOH，健康状态）。为了实现该开关方法，按照当前的现有技术，每个单个电池组电池都配备有微处理器单元，该微处理器单元按英语用法也称作Micro-Control-Unit（MCU，微控制单元），所述微处理器单元测定相对应的电池组电池的开关概率。这是极大的技术开销，并且此外还使电池组管理系统承受负荷，并且尤其是使通信总线的信息密度承受负荷。

从US 2012/0274140 A1中公开了一种电池组系统，该电池组系统具有与控制单元相连的开关装置。该开关装置包括多个电池组电池和布线，该布线使得控制单元能够改变在电池组模块中的各个电池组电池的组合。在此，可以考虑各个电池组电池的充电状态和老化、电池组模块的以前的发展情况，以及考虑环境条件和制造商预给定。借助该开关装置，可以使电池组模块的输出电压与消费者的需要、例如电动机相适应。

从现有技术中已知的用于电池组电池或者电池组模块的开关方法具有相对高的复杂度，所述开关方法以效率为代价并且导致在各个电池组电池与电池组管理系统之间的通信总线的强烈满载。通信总线的过载可能引起在接通或断开电池组模块或者电池组系统的电池组电池时的延迟。经此，可能损害用于调节（Einstellung）确定的额定电压的控制装置的精度。