[发明专利]电池系统和用于监测至少一个充电电池的充电状态的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个充电电池的电池系统，该充电电池具有多个蓄能器模块。此外本发明涉及一种用于监测在电池系统内部的至少一个充电电池的充电状态的方法。

背景技术

在DE 698 23 204 T2中公开了一种容错的电池系统，该电池系统应用了电池之间的网络架构。在此，电池系统具有多个串联的蓄能器模块，其中每个模块分别具有多个蓄能器单元。此外，该网络具有多个监控单元，其中多个监控单元中的每个和一个蓄能器模块相连接。此外设有一台主机，它使监控单元彼此连接，其中主机监测和控制蓄能器模块。这种模块硬件方案是一种主机-辅机-系统架构，其在许多方面，特别是在充电电池的充电状态的监测方面是不利的。在此不利的是，始终需要上一级的主机、特别是用于运行电池系统的电池控制器。这意味着，每个电池的单个的能源储存模块都必须带有一个主机控制器。否则不足以与现有的电池系统充分兼容。此外证明了，当传统的蓄能器模块在没有相应的智能时并联或串联于大的系统时，不能确保电池系统的安全运行。特别是蓄能器模块的以及单电池的比较是有问题的，并且由不同的系统电压能引起高的补偿电流，该补偿电流会对在各个蓄能器模块的内部安装的电池造成不可修复的损害。

发明内容

本发明的目的在于，避免上述的缺点，特别是提供一种电池系统和一种用于监测充电电池的充电状态的方法，特别是实现充电电池的一种安全并且简单的监测。

该目的通过根据权利要求1所述的所有的特征来实现。在从属权利要求中描述了根据本发明的电池系统的可能的实施方式。

根据本发明，电池系统设计具有：至少一个充电电池，该充电电池具有多个蓄能器模块；以及监控单元，其中每个蓄能器模块具有一个监控单元。此外，设有一个网络，监控单元利用该网络彼此之间这样连接，即监控单元在网络内部形成主机-主机-系统架构。本发明的主要优点是，所有的蓄能器模块通过其各自的监控单元，通过网络的主机-主机-系统架构相连接，并且不需要上一级的监控单元。因此，在没有充电状态的先前的平衡的情况下以简单的类型和方式来实现蓄能器模块的准确无误的比较。本发明的另一个优点是，每个单个的蓄能器模块可以和几乎任意一个电池系统连接。在根据本发明的监控单元的主机-主机-系统架构中，单个的蓄能器模块的各自的充电状态的监测通过蓄能器模块自身来实现。在此实现了单个的监控单元彼此之间的直接通信。为此每个单个蓄能器模块的每个监控单元循环地发射相应的数据，例如充电状态、电压值等数据到网络上，该数据被现有的蓄能器模块的每个监控单元所采集。随后，每个蓄能器模块的监控单元可以自己决定，总系统中的蓄能器模块在电池充电或放电期间在何种程度时会接通或断开。

根据本发明可以提出，网络具有总线系统，总线系统能由每个蓄能器模块供给能量。和在其中仅仅主机监控器单独产生电压的主机-辅机-架构相比，在主机-主机-运行中根据本发明每个单个蓄能器模块能为总线系统供给相应的电压。

根据本发明可以提出，监控单元具有微处理器和模拟前端电路，其中前端电路测量各个蓄能器模块的至少一个下列的运行参数：电流、温度、电压，其中特别的是蓄能器模块具有多个单电池，其中前端电路测量各个单电池的至少一个下列的运行参数：电流、温度、电压。根据这个测量的值或者多个测量的值，监控单元能计算出各个蓄能器模块的充电状态(SOC)。同样能从测量的运行参数中计算出蓄能器模块的损耗。随后，监控单元能将测定的和计算出的值通知给网络以及在电池总系统内部的所有其它的监控单元。监控单元能通过相应的逻辑电路决定，其蓄能器模块在充电电池充电或者放电期间在何种程度时应接通或断开。

根据本发明的网络在电池系统内部可以这样设计，即每个蓄能器模块与相同的电池的和/或另一个电池的每个其它的蓄能器模块通过网络进行数据通信。

在根据本发明的方法中可以为每个监控单元设有一个电路，该电路确保从各个蓄能器模块到总线系统的能量传输，特别的是该电路是DC-DC-转换器，其形成到总线系统的接口。例如，能与其它蓄能器模块在组中串联和/或并联的蓄能器模块能为总线系统以及其它外部的组件供给电压。此外，本发明可以为每个监控单元包括一个发射-和接收单元，该发射-和接收单元与总线系统和/或在电池或者电池系统内部的组的蓄能器模块相连接。通过例如可以是无线电收发机的发射-和接收单元能在监控单元之间交换真实的数据。