[发明专利]蓄电池和用于通过脉宽调制信号调节蓄电池电压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有多个蓄电池单元的蓄电池，所述多个蓄电池单元设置为，通过驱控耦合电路来与蓄电池组接通或桥接，其中所述蓄电池具有用于通过驱控信号来驱控耦合电路的驱控装置。此外本发明涉及一种用于调节蓄电池的蓄电池电压的方法。

背景技术

不言而喻，在将来不仅在静止应用而且在车辆中例如混合动力车辆和电动车辆中越来越多地采用蓄电池系统。为了能够满足对于相应的应用所提出的对电压和可提供的功率的要求，将大量蓄电池单元串联连接，由此形成提供蓄电池电压的蓄电池组。为了实现高蓄电池电流经常还附加地并联连接蓄电池单元。

在申请者的之前申请中描述了如下蓄电池，该蓄电池具有带有可变或可调节的蓄电池电压的蓄电池组。这通过如下方式实现，其方法是激活确定数量的蓄电池单元或蓄电池模块，从而其总电压相应于蓄电池电压的期望的额定值，其中解除或桥接其他的不需要的蓄电池单元。按照现有技术，为此通过微控制器进行对蓄电池单元的耦合电路的驱控，其中微控制器典型地越过电隔离与中央控制装置通信。耦合电路能够通过半导体开关特别是MOSFET晶体管以及各个相应的驱动开关电路实现。半导体开关能够以半桥设置或全桥设置的方式设置。此外多个耦合电路中的每个能够被设置用于接通单个蓄电池单元或具有多个蓄电池单元的蓄电池模块。在此必须通过通信接口或通过信号传输连接(通信总线)由中央控制装置告知相应的耦合电路是否应该接通或桥接蓄电池单元或蓄电池模块或者哪个晶体管应该接通而哪个不应该接通。

然而对此不利地是需要的高通信成本，如果通过耦合单元连接的蓄电池模块或蓄电池单元的数量减小以便实现蓄电池电压的细微的电压分级，高通信成本将以特别高的程度出现。高的通信成本特别是源于如下要求，即为了获得足够鲁棒和有效的蓄电池系统，一般必须实时寻址和连接蓄电池单元或蓄电池模块。

发明内容

按照本发明提供一种具有多个蓄电池单元的蓄电池，其中所述蓄电池单元设置为，通过驱控耦合电路选择性地与蓄电池组接通或桥接。所述蓄电池具有用于通过驱控信号来驱控耦合电路的驱控装置，其中所述驱控装置设置为，借助于脉宽调制信号进行对耦合电路的驱控。在此，借助于配置给蓄电池单元的加权电路如此处理脉宽调制信号的预定参数(Vorgabe)以产生加权的脉宽调制信号，从而通过加权的脉宽调制信号的占空比确定相应的蓄电池单元的平均接通时间。

此外提供了一种用于调节具有多个蓄电池单元的蓄电池的蓄电池电压的方法，其中借助于脉宽调制信号通过分别使用对于脉宽调制信号的占空比各自匹配的加权来实现对耦合电路的驱控。在此通过加权的脉宽调制信号的占空比确定每个蓄电池单元的平均接通时间，并且所述蓄电池单元如此平均地接通到所述蓄电池组，以便将所述蓄电池电压调节至期望的额定电压。

作为本发明的优点能够实现大幅减小通信成本，因为能够使用脉宽调制信号的一个同样的预定参数来驱控全部的耦合单元。同时本发明允许蓄电池的高度可扩展性，因为通过用于每个蓄电池单元的加权电路能够实现尽可能自给自足的调节功能。通过由脉宽调制信号的占空比来确定每个蓄电池单元的平均接通时间，将首先实现蓄电池电压简单的中央的调节。此外能够通过按照本发明的两级式调节——其中首先在中央实现预定参数并且紧接着在局部实施加权——例如对衡的控制也根据加权电路的设置直接在蓄电池单元实施，而无需单个地通过中央控制装置预定或控制每个蓄电池单元的平衡。在此实现了如下，即调节总蓄电池电压，而无需将所有蓄电池单元电压传输到中央控制装置和/或无需在那儿关于如下决定进行分析，该决定是对于蓄电池组应该接通和桥接哪些蓄电池单元。

优选地，对于蓄电池的每个蓄电池单元，具有加权电路。由此能够实现蓄电池的特别高的可扩展性同时实现可调节的蓄电池电压的特别精细的分级。在其他实施形式中逐蓄电池模块地设有加权电路。

按照本发明的一个有利的实施形式，多个加权电路分别设置为根据所述蓄电池和/或各个蓄电池单元的运行参数匹配脉宽调制信号的预定参数。

因此能够确保蓄电池电压的可靠的并且按情况匹配的调节。

此外，所述蓄电池还包括中央调节单元，所述中央调节单元设置为，基于由所述蓄电池产生的蓄电池电压与预定的额定电压的比较产生所述脉宽调制信号的预定参数。

由此实现了蓄电池电压的不依赖于蓄电池单元的充电状态的有效调节。这特别是由此实现，即例如在蓄电池单元的更高的平均充电状态的情况下通过中央调节单元能够产生另一脉宽调制信号，其具有较低的占空比(“Duty-Cycle”)用于接通蓄电池单元。