電壓控制地自動(dòng)切斷電子部件或者電池組電池的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】電壓控制地自動(dòng)切斷電子部件或者電池組電池的方法和設(shè)備
【背景技術(shù)】
[0001 ] US 5,142,162公開了一種用于車輛的電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其中電池組(Batterie) 與電載荷被分離，以便避免電池組的過度放電。為此，電池組與作為開關(guān)或者將寄生載荷與 電池組相連或者將寄生載荷與電池組分離的晶體管相連。
[0002] EP 0 542 365 A1公開了一種電路，在所述電路中電池組由場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0S-FET)被保護(hù)以防過度放電。按照EP 0 542 365 A1，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管能夠?qū)崿F(xiàn):載荷如此長(zhǎng) 時(shí)間地由電池組供電，直到電池組的電池組電壓下降到場(chǎng)效應(yīng)晶體管的被詳細(xì)說明的電壓 值(柵極到源極切斷(Gate-To-Source-Cut))之下。
[0003] US 2005/0237686 A1涉及一種用于避免二次電池組的過度放電的方法。按照該方 法，開關(guān)元件與二次電池組串聯(lián)。如果電池組被放電到預(yù)先確定的電壓水平之下，那么該開 關(guān)元件將該二次電池組與載荷回路分離。按照該解決方案，尤其是施密特觸發(fā)器作為開關(guān) 元件投入使用。
[0004] W0 2010/080017 A1涉及一種阻止汽車電池組的過度放電的電子保護(hù)電路。
[0005] 大體上，按照如在下文所描述的當(dāng)前的現(xiàn)有技術(shù)，牽引電池組被構(gòu)造用于在車輛 的電氣驅(qū)動(dòng)裝置上使用：小單元形成真正的能量電池。該能量電池例如包括具有與的 LiMn2〇4或者LiFeP(k相混合的Li(Nix，Coy，Mn2)02作為活性材料的成分。這樣的電池組電 池(8 &?646況116)按照其物理化學(xué)性質(zhì)具有在2.8伏特一4.2伏特之間的電壓范圍。如果 這樣的電池組電池被充滿電，這對(duì)應(yīng)于為100 %的S0C(S0C =當(dāng)前電荷量[Ah]除以根據(jù)電池 的當(dāng)前使用壽命狀態(tài)而是可能的最大電荷量[Ah乘以100%])，那么這樣的電池組電池的空 載電壓通常為4.2伏特。
[0006] 這樣的電池組電池不應(yīng)該在其電壓范圍之外運(yùn)行，因?yàn)榉駝t可發(fā)生帶著部分安全 關(guān)鍵的（sicherheitskritisch)后果的對(duì)電池組電池的損壞。按照現(xiàn)有技術(shù)被建造的電池 組電池(如上面所描述的那樣)有在例如2.8伏特一 4.2伏特之間的電壓范圍。在較低的溫度 下，這樣，例如在大約一 25攝氏度左右的溫度下，下運(yùn)行極限由于較高的電池組電池內(nèi)阻大 多可被降低直至到2.1伏特上，以便使在執(zhí)行例如混合動(dòng)力車輛的冷態(tài)起動(dòng)的情況下的電 壓暴跌（Spannungseinbruch)成為可能。
[0007] 大體上，蓄電池組電池（電池組電池)根據(jù)在正的陰極與負(fù)的陽(yáng)極之間的偏移的電 荷量而有典型的開路端電壓特性曲線(0CV.:會(huì)開路電壓(Open Circuit Voltage))。
[0008] 在牽引電池組中，如所述牽引電池組被用于車輛的電氣驅(qū)動(dòng)裝置的那樣，電池組 電池通?？梢栽诖_定的充電窗（Ladungsfenster)之內(nèi)運(yùn)行。充電窗例如由具有為90%的 S0C直至為10%的充電狀態(tài)S0C的下限的S0C窗給出。與此相對(duì)應(yīng)的充電狀態(tài)窗、也就是說 S0C窗被適配到電池組電池的相應(yīng)的電池化學(xué)上并且能夠?qū)崿F(xiàn)可接受的老化狀態(tài)。然而已 經(jīng)表明：充電狀態(tài)極限(S0C極限)被擴(kuò)展得越寬，越差的老化狀態(tài)在運(yùn)行中的電池組電池中 出現(xiàn)。針對(duì)電池組電池被放電得比為10 % S0C的充電狀態(tài)S0C的下限更多的情況，電池組電 池電壓很快地暴跌到很低的值。如果電池組電池已經(jīng)低于這樣的充電狀態(tài)，那么涉及被過 度放電的電池組電池。在這種情況下，相對(duì)應(yīng)的電池組電池根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可以可逆地或者 不可逆地被損壞。在這種情況下，這樣的電池組電池的正常的繼續(xù)使用是安全關(guān)鍵的狀態(tài)。
[0009] 通常隨所涉及到的電池組電池的更換出現(xiàn)的對(duì)與此相對(duì)應(yīng)的電池組包 (Batteriepack)的檢修在這種情況下是必要的。接著，與此相對(duì)應(yīng)地被涉及到的電動(dòng)車輛 或者混合動(dòng)力車輛要被分類為救援車輛。這意味著：因?yàn)樵斐闪舜蟮某杀静⑶铱赡軙?huì)形成 不可謂不顯著的形象受損，所以要盡可能地避免各個(gè)在電池組包之內(nèi)被建造的電池組電池 的過度放電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 按照本發(fā)明，建議了一種用于電壓控制地接通或者切斷在電池組模塊之內(nèi)或者在 電池組包之內(nèi)的由電池組電池供電的電子裝置的設(shè)備，所述設(shè)備具有多個(gè)彼此電接線的電 池組電池，所述電池組電池通過諸如電池連接器或者模塊連接器那樣的連接元件以串聯(lián)連 接或者以并聯(lián)連接或者以矩陣連接而相互連接。這樣彼此電接線的電池組電池通過測(cè)量線 路并且通過供電線路與由所述電池組電池直接供電的電子部件相連，其中測(cè)量線路也可同 時(shí)被用作供電線路。該設(shè)備被實(shí)施為電壓控制的開關(guān)，所述電壓控制的開關(guān)被集成到供電 線路中并且包括半導(dǎo)體器件。依據(jù)按照本發(fā)明所建議的解決方案，在所述電子部件的供電 最終造成過度放電之前，該電子裝置由電池組電池以電壓控制的方式被切斷。
[0011] 硬件電路由電壓控制的開關(guān)示出，所述硬件電路持久地與電池組包或電池組模塊 的其中集成有電子裝置的供電路徑的高壓側(cè)相連，其中電壓控制的開關(guān)在低于確定的供電 電壓時(shí)將相應(yīng)的電路完全與所述供電路徑分離。只有在超過確定的供電電壓時(shí)，所述供電 路徑才又自動(dòng)地被接通。半導(dǎo)體器件尤其是諸如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0S-FET)那樣的相 對(duì)簡(jiǎn)單的并且穩(wěn)健的半導(dǎo)體器件，或者也是施密特觸發(fā)器。通過將電壓控制的開關(guān)集成到 供電路徑中可以大大減小針對(duì)電池組包的昂貴的檢修或更換過程、質(zhì)保申請(qǐng)的辦理(die Abwicklung von Gewaehrleistungsanspruechen)的概率。
[0012] 通過具有用于電壓控制地接通或者切斷由電池組電池供電的電子裝置的設(shè)備的 按照本發(fā)明所建議的解決方案，可以在電池組包的高壓側(cè)上的以軟件技術(shù)可激活的并且可 停用的電路或控制器的情況下通過未被限定的軟件狀態(tài)轉(zhuǎn)變來阻止干擾。如果車輛例如被 停放并且在電池組包的低壓側(cè)上的控制器在停車狀態(tài)下被停用，那么所述控制器具有微小 的靜電流消耗。已經(jīng)表明：不能以絕對(duì)的安全確保軟件控制地激活和停用被布置在高壓側(cè) 上的電路部分。軟件代碼中的錯(cuò)誤或者沒有被觀察到的或者被測(cè)試出的軟件狀態(tài)轉(zhuǎn)變可以 在所描述的電路的情況下觸發(fā)有錯(cuò)誤的合閘過程，或者阻止所述合閘過程被停用或者斷路 過程正確地被執(zhí)行。因此，相比于在被停用的狀態(tài)下的靜電流，有錯(cuò)誤地被激活的電路由于 正常的運(yùn)行電流而引起電池組電池的過分強(qiáng)烈的放電。這已經(jīng)可在相對(duì)短的服務(wù)期限的情 況下導(dǎo)致：電池組電池可以被過度放電并且由此被破壞。通過按照本發(fā)明連接在前面的 (vorgeschaltet)電壓控制地將電子裝置接通到電池組電池或者從電池組電池切斷電子裝 置，被保證的是：由于所保證的切斷絕對(duì)不可能首先發(fā)生所描述的過度放電現(xiàn)象。
[0013] 通過采用電壓控制的開關(guān)，在低于確定的電壓水平時(shí)將與電池組電池相連的電子 裝置與其供電線路安全地分開并且借此切斷所述電子裝置，其中所述在電池組模塊或電池 組包之內(nèi)的電池彼此被接線。
[0014]由此，利用相對(duì)微小的花費(fèi)能夠?qū)崿F(xiàn)：電池組電池可以不繼續(xù)緩慢地被放電并且 借此不被過度放電。
[0015]