[发明专利]电池单元和用于运行电池单元的方法

说明书

本发明涉及一种用于在机动车的车载电网（50）上使用的电池单元（10），包括：用于产生施加在正极（12）与负极（11）之间的第一电压的电池模块（20）；与所述负极（11）电连接的电池传感器（52）；和控制元件（30），所述控制元件具有第一接头（31），所述第一接头与所述正极（12）电连接，并且所述控制元件包括直流变压器（35）。所述直流变压器（35）根据所述电池模块（20）的至少一个状态参量生成第二电压，所述第二电压施加在所述控制元件（30）的第二接头（32）和所述负极（11）之间，并且所述电池传感器（52）与所述第二接头（32）电连接，其中所述电池传感器（52）具有用于测量所述第二电压的器件和用于测量流经所述负极（11）的电流的器件，或者其中，所述电池传感器（52）包括电流传感器并且与控制器连接，所述控制器具有用于测量第二电压的器件和/或用于测定流经所述负极（11）的电流的器件。本发明也涉及一种用于在机动车的车载电网（50）上运行根据本发明的电池单元（10）的方法，其中，根据电池模块（20）的状态参量，所述第二电压由所述控制元件（30）的直流变压器（35）生成。

技术领域

本发明涉及一种用于在机动车的车载电网上使用的电池单元，其包括用于产生施加在电池单元的正极和电池单元的负极之间的第一电压的电池模块、与负极电连接的电池传感器和具有与正极电连接的第一接头并且包括直流变压器的控制元件。本发明也涉及一种用于在机动车的车载电网上运行根据本发明的电池单元的方法。

背景技术

在具有内燃机的传统机动车中，铅酸电池通常作为在12V车载电网中的能量存储器使用。这种具有正极和负极的铅酸电池尤其用作用于起动内燃机的起动器电池。车载电网及其功能与铅酸电池的特性、例如内阻、充电-放电特性曲线以及空载电压相协调。也已知具有其它的、例如24V的标称电压的机动车的车载电网。

在此重要的是，正确地识别机动车中的铅酸电池的状态。铅酸电池的状态、尤其是充电状态被机动车用作能量管理功能的基础，并且因此可能在错误识别时强烈地负面地影响车辆特性以及可用性。机动车的与安全相关的功能也可能受到此影响。

通常，连接至铅酸电池的负极和正极的电池传感器用于识别铅酸电池的状态。在此，该电池传感器尤其测量流经铅酸电池的电流以及施加在铅酸电池的极上的电压。电池传感器尤其从所测量的值中测定铅酸电池的充电状态和老化。

在铅酸电池失效的情况下，用锂离子电池代替它可能是有利的。然而，锂离子电池由于不同的技术而具有与铅酸电池不同的特性。属于此的尤其是较低的内阻以及尤其是充电状态与输出电压之间的其他关系。例如，由机动车中存在的电池传感器所测定的充电状态因此是有错误的。

因此，锂离子电池在更换时不仅必须代替传统的铅酸电池，而且也必须代替电池传感器及其功能。由于市场上存在的机动车的以及铅酸电池和电池传感器的高的变体数量，这似乎是不实用的。值得期望的是，尤其在机动车中的铅酸电池失效的情况下，以如下电池单元来代替铅酸电池，该电池单元具有带有锂离子电池单体的电池模块。在此，也应该继续使用已经存在于机动车中的电池传感器。

由US 2015/0037616 A1已知一种具有锂离子电池模块的所述类型的电池单元，该电池单元具有壳体，该壳体的尺寸相应于传统的铅酸电池的壳体的尺寸。在此，电池单元也包括一个或多个直流变压器，由此在电池单元的不同的极上有多个不同的输出电压可用。

由US 2015/0293180 A1已知一种电池，该电池包括锂离子电池模块和铅酸电池模块。电池也包括如下电池传感器，该电池传感器测定锂离子电池模块的和铅酸电池模块的状态。

由DE 11 2011 104 650 T5 已知一种具有铅酸电池的机动车。由DE 102 48 679A1公开了一种具有电池和直流变压器的机动车车载电网。由DE 43 41 279 A1已知一种用于内燃机的电路组件，该电路组件包括蓄电池。由JP 2010-036594 A得知一种混合动力汽车，该混合动力汽车具有电池和直流变压器。GB 2496398 A公开了一种用于具有电池和逆变器的车辆的电压供应装置。