專利名稱：用于控制儲(chǔ)能包的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制諸如電池包(battery pack)等的儲(chǔ)能包(energy storage pack)的控制系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及輸送裝置(feeding device)、設(shè)置有輸送裝置的蓄電池組(storage cell group)、供電模塊、控制裝置、用于控制儲(chǔ)能包的方法以及電動(dòng)車輛或船舶。
背景技術(shù)：
在很多技術(shù)應(yīng)用中，對于不能使用諸如電網(wǎng)(power grid)等的外部電源的時(shí)刻或地點(diǎn)，需要為電氣設(shè)備或機(jī)器提供電能。于是，期望將電能儲(chǔ)存在可移動(dòng)裝置或便攜式裝置中或者儲(chǔ)存在設(shè)備自身內(nèi)，以供給適當(dāng)?shù)碾娏ΑＲ环N已知的用于提供能量的方法是將能量儲(chǔ)存在用于儲(chǔ)能并且將所儲(chǔ)能量作為電能進(jìn)行供給的蓄電池中，諸如電容器、電感器或電池單元。在一些應(yīng)用中，諸如對于將電能用作動(dòng)力的電動(dòng)車輛或船舶來說，期望儲(chǔ)存非常大量的能量，其中可以將多個(gè)蓄電池互連以一起形成儲(chǔ)能包。例如，多個(gè)電池單元可以串聯(lián)連接，以供給較高的電壓，也可以并聯(lián)連接以保持較大的電流，或者可以以任意組合串聯(lián)和并聯(lián)的方式連接。在集合式的儲(chǔ)能包中配置多個(gè)蓄電池的一個(gè)問題是，不同類型、不同質(zhì)量或不同充電水平的蓄電池可能會(huì)彼此消極地影響。特別地，電池單元之間的小的制造差異可能足以損害儲(chǔ)能包的功能。所以，當(dāng)制造儲(chǔ)能包時(shí)，必須對具有相似特性的電池單元進(jìn)行大量的試驗(yàn)和分組。另一問題是，如果一個(gè)電池單元將耗盡或已耗盡而其它電池單元保持帶電，則需要提前關(guān)掉儲(chǔ)能包以防止耗盡的蓄電池被損壞。類似地，在儲(chǔ)能包再充電期間，如果一個(gè)蓄電池比其它蓄電池早充滿，則必須終止再充電否則可能損壞充滿電的蓄電池。解決該問題的一個(gè)已知方法是，關(guān)閉分路至充滿電的蓄電池的多余的再充電電流的部分或全部并且使能量消散在電阻元件中。然而，這導(dǎo)致大的電力損失。在專利文獻(xiàn)US 6，771，045中示出的電力移動(dòng)系統(tǒng)(power shuffling system)包括配置于互相連接的電池包中的各對相鄰電池包之間的電力移動(dòng)器。由此，可以在相鄰的兩個(gè)電池包之間移動(dòng)電力，從而可以平衡這兩個(gè)電池包的充電水平。然而，如果一個(gè)充電水平較高的電池包與充電水平較低的電池包相隔若干個(gè)電池包，則需要經(jīng)由各中間電池包和其間的各電力移動(dòng)器來移動(dòng)電力，這導(dǎo)致非常高的電力損失。在專利文獻(xiàn)US 2005/0077879中示出的平衡系統(tǒng)包括能量轉(zhuǎn)移單元，各能量轉(zhuǎn)移單元包括電感器、二極管和開關(guān)。各能量轉(zhuǎn)移單元被配置成從一個(gè)固定的電池單元抽取固定量的電力并且以固定的充電比例將電力轉(zhuǎn)移到另一組固定的電池單元。由此，對于將提供的電池組的各個(gè)新組合，需要新的能量轉(zhuǎn)移單元。這立刻導(dǎo)致2η ！量級的數(shù)量的能量轉(zhuǎn)移單元，其中η是電池的數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的所有可能的組合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是指出管理儲(chǔ)能包的新方式，該方式允許改進(jìn)儲(chǔ)能包的機(jī)能和
6控制。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，利用根據(jù)權(quán)利要求1的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，利用根據(jù)權(quán)利要求11的輸送裝置實(shí)現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，利用根據(jù)權(quán)利要求19的蓄電池實(shí)現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，利用根據(jù)權(quán)利要求20的供電模塊實(shí)現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，還利用根據(jù)權(quán)利要求27的控制裝置實(shí)現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，還利用根據(jù)權(quán)利要求33的用于控制儲(chǔ)能包的方法實(shí)現(xiàn)該目的。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，還利用根據(jù)權(quán)利要求39的電動(dòng)車輛實(shí)現(xiàn)該目的。上述方面的一個(gè)構(gòu)思包括提供一種用于控制包括多個(gè)蓄電池的儲(chǔ)能包的控制系統(tǒng)，所述蓄電池用于儲(chǔ)能并且將所儲(chǔ)能量作為電能進(jìn)行供給，所述控制系統(tǒng)包括多個(gè)輸送裝置，各所述輸送裝置用于與所述儲(chǔ)能包中的蓄電池組電連接；以及至少一個(gè)供電模塊，其被配置成使所述輸送裝置相互電連接，其中，至少大多數(shù)所述輸送裝置各自用于處理與其連接的蓄電池組和供電模塊之間的能量交換。由此，可以精確、個(gè)別且獨(dú)立地控制和操縱各蓄電池組的能量狀態(tài)和/或充電水平。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)各自用于處理從蓄電池組抽取電壓和電流形式的能量，并且將所抽取的電壓和電流轉(zhuǎn)送到供電模塊。由此，可以個(gè)別地降低與所述輸送裝置連接的各蓄電池組的充電水平。根據(jù)另一實(shí)施方式，多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)各自用于處理以單獨(dú)的電壓/ 電流分支輸送電壓的形式將來自供電模塊的電力輸送到與其連接的蓄電池組。由此，可以個(gè)別地補(bǔ)充與所述輸送裝置連接的各蓄電池組的充電水平。優(yōu)選地，至少大多數(shù)輸送裝置各自被配置成處理蓄電池組和供電模塊之間的雙向能量交換，其中所述能量交換可以包括根據(jù)當(dāng)前需要利用來自供電模塊的能量將電荷輸送到蓄電池組或從蓄電池組抽取電荷并向供電模塊轉(zhuǎn)送能量。由此，大多數(shù)輸送裝置各自能夠以單獨(dú)的電壓/電流分支的形式將電壓和電流形式的能量輸送到蓄電池組或從蓄電池組抽取電壓和電流形式的能量。由此，可以容易地個(gè)別控制各蓄電池組的能量或充電水平。 該控制系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，由于各蓄電池組可以被再次填充電荷和排出電荷，所以平衡操作比其它系統(tǒng)快很多，既然強(qiáng)的蓄電池組可以在弱的蓄電池組被再次填充的同時(shí)處于空閑。優(yōu)選地，至少大多數(shù)輸送裝置、優(yōu)選是全部輸送裝置各自還被配置成在蓄電池組被認(rèn)為不需要轉(zhuǎn)移能量的情況下避免任何能量交換。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，供電模塊用于使多個(gè)輸送裝置中的至少兩個(gè)、優(yōu)選是至少大多數(shù)、最優(yōu)選是幾乎全部輸送裝置彼此電連接。優(yōu)選地，供電模塊還被配置成允許在供電模塊內(nèi)轉(zhuǎn)移電力以及在連接到供電模塊的輸送裝置之間轉(zhuǎn)移電力。優(yōu)選地，相互電連接的輸送裝置還用于允許供電模塊和蓄電池組之間的雙向能量交換。由此，供電模塊用于允許從與同一供電模塊連接的任一輸送裝置向與同一供電模塊連接的任何其它輸送裝置轉(zhuǎn)移能量和/或運(yùn)載電荷，從而可以從儲(chǔ)能包內(nèi)的任一蓄電池組到任何其它蓄電池組轉(zhuǎn)移能量 (并且由此轉(zhuǎn)移電荷)。由此，通過使充電水平高的蓄電池組向充電水平較低的蓄電池組提供能量，可以精確且迅捷地平衡儲(chǔ)能包而不管儲(chǔ)能包中的蓄電池組的充電水平如何，由此改進(jìn)了儲(chǔ)能包的機(jī)能。
當(dāng)經(jīng)由諸如輸送裝置等電子部件轉(zhuǎn)移能量時(shí)，引起電力損失。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，通過設(shè)置使多個(gè)輸送裝置相互連接的供電模塊，在最好的情況下，能量僅需要經(jīng)過兩個(gè)輸送裝置而不管電隔開涉及相互能量轉(zhuǎn)移的兩個(gè)蓄電池組的距離或者蓄電池組的數(shù)量如何。由此，利用最少配線和電力損失實(shí)現(xiàn)了跨大距離的能量轉(zhuǎn)移。另一優(yōu)點(diǎn)在于，由于各蓄電池組僅需要一個(gè)輸送裝置，所以基本上可以減少部件的數(shù)量并由此減少控制系統(tǒng)的成本，同時(shí)該控制系統(tǒng)實(shí)際上仍允許所有可能的能量轉(zhuǎn)移的組合。供電模塊優(yōu)選地與輸送裝置電連接并且被配置成允許與輸送裝置之間的雙向能量交換。優(yōu)選地，供電模塊還被配置成自身承載能量，使得從蓄電池組接收到的能量不必立即轉(zhuǎn)送到另一蓄電池組，從而允許更獨(dú)立地控制蓄電池組。在一個(gè)實(shí)施方式中，供電模塊可以與整個(gè)儲(chǔ)能包或部分儲(chǔ)能包電連接，用于從儲(chǔ)能包接收聯(lián)合電壓和電流，以允許對輸送裝置的輸送。相反，供電模塊還可以被配置成將聯(lián)合再充電電流從供電模塊輸送到整個(gè)儲(chǔ)能包或部分儲(chǔ)能包。在另一實(shí)施方式中，供電模塊還可以與諸如電網(wǎng)或再充電站等的外部電源連接以接收電力。由此，供電模塊允許以少量配線對各輸送裝置提供電壓的有效方式。
多個(gè)輸送裝置中的大多數(shù)各自優(yōu)選地與單獨(dú)的蓄電池組連接，并且形成至該蓄電池組的單獨(dú)的電壓/電流分支。優(yōu)選地，各輸送裝置由此個(gè)別且單獨(dú)地與其自身的蓄電池組連接，并且優(yōu)選地僅連接到一個(gè)蓄電池組。由此，各輸送裝置可以處理各個(gè)蓄電池組與供電模塊之間的能量交換。然而，輸送裝置可以與兩個(gè)以上的蓄電池組連接，于是優(yōu)選地與至蓄電池組的相應(yīng)的兩個(gè)以上的單獨(dú)的電流分支連接，從而允許各蓄電池組個(gè)別且獨(dú)立地交換能量。輸送裝置用于在其蓄電池組和供電模塊之間電連接，以處理該蓄電池組與供電模塊之間的能量交換。優(yōu)選地，輸送裝置電連接在蓄電池組的正極和負(fù)極之間，由此輸送裝置可以將電流輸送到蓄電池組以供給能量或從蓄電池組抽取電流以移除能量。輸送裝置可以包括用于接收信息和/或控制信號的諸如微處理器或微控制器等的邏輯電路。優(yōu)選地，各輸送裝置是單獨(dú)的裝置，但是多個(gè)輸送裝置還可以在諸如公用電路板或芯片上設(shè)置為一個(gè)單元。此外，可以存在若干個(gè)由多個(gè)輸送裝置構(gòu)成的組。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，輸送裝置還被配置成監(jiān)視各蓄電池組的狀態(tài)。優(yōu)選地，輸送裝置被配置成監(jiān)視各蓄電池組的充電狀態(tài)，但是輸送裝置還可以被配置成監(jiān)視其它狀態(tài)變量，諸如蓄電池的溫度、期望壽命和當(dāng)前壽命、類型或制造以及蓄電池組的最大或最小電壓、最大電容等。控制系統(tǒng)可以包括用于控制輸送裝置和能量交換的處理的控制裝置?？刂蒲b置優(yōu)選地包括用于控制輸送裝置和能量交換的邏輯電路，諸如計(jì)算機(jī)、微處理器或微控制器等。 控制裝置優(yōu)選地包括用于接收傳感器信號和發(fā)出控制信號的電路?？刂蒲b置可以與輸送裝置分開放置，或可以放置在一個(gè)或多個(gè)輸送裝置中，和/或可以整體或部分地并入諸如用于控制負(fù)載的系統(tǒng)等的其它控制系統(tǒng)?？刂蒲b置還可以被配置成監(jiān)視和/或控制供電模塊的操作。控制系統(tǒng)和控制裝置可以包含在能夠與蓄電池或儲(chǔ)能包連接的單個(gè)單元內(nèi)，或可以被劃分到位于不同位置處的若干個(gè)單獨(dú)的單元中。隨后可以使用電導(dǎo)體連接單獨(dú)的單元，并且單獨(dú)的單元還可以通過傳遞和接收作為控制信號和/或通信信號的電磁波或聲波來通信。用于控制控制系統(tǒng)的操作的電路和邏輯的實(shí)際位置可以整個(gè)地或部分地位于中央控制裝置中和/或可以分布在輸送裝置中。儲(chǔ)能包可以包括能夠儲(chǔ)能并且將所述能量作為電能進(jìn)行供給的任何形式的蓄電池。蓄電池的示例包括電池單元、電容器和電感器，但是也可以使用其它類型的蓄電池。儲(chǔ)能包優(yōu)選地被配置成利用電能對負(fù)載供電，其中負(fù)載可以用在缺乏電網(wǎng)的偏僻地區(qū)。優(yōu)選地，儲(chǔ)能包是便攜的或可移動(dòng)的，并且可以設(shè)置在電氣設(shè)備或一臺機(jī)器內(nèi)或者與電氣設(shè)備或一臺機(jī)器連接，所述電氣設(shè)備或機(jī)器可以負(fù)責(zé)或不負(fù)責(zé)容納和/或移動(dòng)儲(chǔ)能包。蓄電池組可以根據(jù)蓄電池的大小、容量和技術(shù)應(yīng)用而包括一個(gè)或多個(gè)蓄電池。在蓄電池組包括多于一個(gè)的蓄電池的情況下，蓄電池組中的蓄電池優(yōu)選地相互電連接，優(yōu)選地還彼此機(jī)械地連接。優(yōu)選地，設(shè)置于儲(chǔ)能包中的蓄電池組也彼此電連接并且優(yōu)選地也彼此機(jī)械地連接以形成儲(chǔ)能包。優(yōu)選地，最大的個(gè)別可控的蓄電池組包括儲(chǔ)能包中的一半以下的蓄電池。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，最大的個(gè)別可控的蓄電池組包括儲(chǔ)能包中百分之十以下的蓄電池。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，蓄電池組包括十個(gè)以下的蓄電池。優(yōu)選地，最大的蓄電池組包括五個(gè)以下的蓄電池。更優(yōu)選地，最大的蓄電池組包括三個(gè)以下的蓄電池。最優(yōu)選地，最大的蓄電池組包括一個(gè)單個(gè)的蓄電池，由此儲(chǔ)能包中的各蓄電池可以被個(gè)別地控制。優(yōu)選地， 儲(chǔ)能包中的蓄電池至少大多數(shù)是蓄電池組的成員。根據(jù)大小和應(yīng)用，儲(chǔ)能包在機(jī)械和/或電學(xué)意義均可以設(shè)置為一個(gè)單元或分成若干個(gè)單元。如果儲(chǔ)能包在一臺機(jī)器中被設(shè)置于若干個(gè)位置則可能就是這種情況。控制系統(tǒng)類似地可以包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的供電模塊以及一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的輸送裝置組，其中各供電模塊用于與其自身的單獨(dú)的輸送裝置組連接。優(yōu)選地，多個(gè)單獨(dú)的供電模塊與相關(guān)的多個(gè)輸送裝置彼此匹配，并且與匹配數(shù)量的單獨(dú)的儲(chǔ)能包單元連接。設(shè)置若干個(gè)供電模塊和相關(guān)的輸送裝置的目的是減少需要的配線量。在一個(gè)實(shí)施方式中，兩個(gè)或多個(gè)供電模塊經(jīng)由用于根據(jù)需要處理供電模塊之間的任何能量交換的可控集線器彼此電連接。然而，優(yōu)選地，控制系統(tǒng)包括僅一個(gè)原則上與設(shè)置于控制系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)輸送裝置相互連接的供電模塊。車輛或船舶優(yōu)選地包括由儲(chǔ)能包提供電力的電動(dòng)馬達(dá)形式的負(fù)載，所述負(fù)載被配置成提供車輛或船舶用的動(dòng)力。由此，車輛或船舶的動(dòng)力是由儲(chǔ)能包提供的電力。優(yōu)選地， 車輛是陸基車輛，優(yōu)選地是路面車輛。而船舶優(yōu)選地是水基船舶。本發(fā)明還可以用于飛機(jī)。 本發(fā)明的其它應(yīng)用包括用于為電動(dòng)工具、電加熱、電動(dòng)機(jī)械提供電力的儲(chǔ)能包或由儲(chǔ)能包為負(fù)載提供電力的其它應(yīng)用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，控制系統(tǒng)包括控制裝置，所述控制裝置被配置成對至少大多數(shù)輸送裝置分別進(jìn)行個(gè)別的控制以獨(dú)立地進(jìn)行能量交換。優(yōu)選地，至少大多數(shù)輸送裝置各自相應(yīng)地獨(dú)立可控。優(yōu)選地，至少大多數(shù)輸送裝置各自被配置成獨(dú)立于其它輸送裝置地處理供電模塊和其各個(gè)蓄電池組之間的能量交換。由此，對于各個(gè)蓄電池組來說，獨(dú)立地控制諸如充電和放電等的能量交換的處理。由此，控制系統(tǒng)可以控制并改變僅具有偏差充電水平的蓄電池組的充電狀態(tài)。由此，不需要為了校正偏差蓄電池組或蓄電池的充電水平而影響具有非偏差充電水平的蓄電池組或蓄電池。這在供電模塊可以從整個(gè)儲(chǔ)能包抽取聯(lián)合電流或從外部電源供給聯(lián)合電流的情況下特別有效，由此不需要使一個(gè)蓄電池組的任何電力交換與另一蓄電池組中的相應(yīng)的電力交換相匹配。此外，增加了控制系統(tǒng)的多功能性，使得控制系統(tǒng)可以利用儲(chǔ)能包解決更寬范圍的問題和/或獲得如下所述的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。還有，由于電力可以在各輸送裝置中本地化地并且獨(dú)立地交換，所以可以減少電力損失。另一優(yōu)點(diǎn)是，由于可以直接控制蓄電池組而不需要操作其它任何蓄電池組，所以提高了改變儲(chǔ)能包的狀態(tài)的速度和控制儲(chǔ)能包的速度。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，控制系統(tǒng)被配置成對儲(chǔ)能包再充電和/或平衡儲(chǔ)能包。優(yōu)選地，控制系統(tǒng)被配置成命令與充電水平比平均充電水平低的蓄電池組相連接的輸送裝置獨(dú)立且個(gè)別地向該蓄電池組輸送電壓和/或電流。由此，該輸送裝置從供電模塊取得電力， 可以以由供電模塊供給的公用輸送電壓的形式，并然后將個(gè)別的輸送電壓提供給該蓄電池組。通過個(gè)別且獨(dú)立地對蓄電池組再充電，各蓄電池組可以利用其最優(yōu)的充電電流進(jìn)行充電，導(dǎo)致再充電更快。通過將儲(chǔ)能包中的蓄電池組平衡成具有相等的充電水平，提高了儲(chǔ)能包的性能。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，控制裝置被配置成接收與蓄電池組的當(dāng)前充電水平有關(guān)的信息，并且控制與充電水平比儲(chǔ)能包的平均充電水平高的蓄電池組相連接的至少一個(gè)輸送裝置以從該蓄電池組向供電模塊轉(zhuǎn)移能量。優(yōu)選地，控制系統(tǒng)由此被配置成命令與充電水平比平均充電水平高的蓄電池相連接的輸送裝置以獨(dú)立且個(gè)別地從該蓄電池抽取電壓和/ 或電流，并且通過供給輔助維持公用輸送電壓的電壓將該電力轉(zhuǎn)移到供電模塊。由此，可以減少一個(gè)蓄電池組的電荷，導(dǎo)致更快的平衡。還有，所抽取的電力可以經(jīng)由供電模塊直接轉(zhuǎn)移并提供給另一個(gè)具有較低充電水平的蓄電池組。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，控制裝置被配置成在利用聯(lián)合再充電電壓對儲(chǔ)能包再充電期間，控制與充電水平比儲(chǔ)能包的平均充電水平高的蓄電池組連接的至少一個(gè)輸送裝置以從該蓄電池組向供電模塊轉(zhuǎn)移能量。利用施加到儲(chǔ)能包中所有蓄電池的聯(lián)合再充電電壓和電流對儲(chǔ)能包充電同時(shí)簡化了高充電電流的供給。因此，只要可以支持充電電流的大小，所述聯(lián)合再充電通常比個(gè)別充電快。然而，當(dāng)一個(gè)蓄電池組或一個(gè)蓄電池將要達(dá)到其最大充電容量時(shí)，必須終止或減小聯(lián)合充電電流。通過從所述高度充電的蓄電池組或蓄電池抽取電力，其充電水平降低或至少以較低速率增長，使得聯(lián)合再充電可以執(zhí)行較長的時(shí)間或至少以較大的電流執(zhí)行。由此實(shí)現(xiàn)整體較快的對儲(chǔ)能包再充電。優(yōu)選地，從高度充電的蓄電池組抽取的電力可以經(jīng)由供電模塊與聯(lián)合再充電同步地一起被提供給充電水平較低的蓄電池組，甚至進(jìn)一步加快了再充電過程。在另一實(shí)施方式中，如此從高度充電的蓄電池組或蓄電池抽取的電力可以改為被添加到聯(lián)合再充電電流。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以在使用儲(chǔ)能包對負(fù)載供電電壓和電流的狀態(tài)下操作控制系統(tǒng)。由此，在蓄電池組對負(fù)載提供電壓的狀態(tài)下，通過從該蓄電池組輸送或抽取電壓和電流，輸送裝置可以處理蓄電池組或蓄電池與供電模塊之間的能量交換。由此，在使用儲(chǔ)能包供給能量的狀態(tài)下，可以個(gè)別地和/或獨(dú)立地控制儲(chǔ)能包中的蓄電池組。蓄電池組和供電模塊之間的能量交換還將影響實(shí)際使用期間從儲(chǔ)能包抽取的電壓和電流，這使得可以在使用儲(chǔ)能包提供電能期間控制儲(chǔ)能包的機(jī)能。于是，控制系統(tǒng)可以用于在操作期間支持充電水平低的蓄電池組，由此，即使一個(gè)蓄電池組或蓄電池將要耗盡，來自整個(gè)儲(chǔ)能包的較大聯(lián)合輸出電流也能夠維持較長的時(shí)間。而且，在輸送裝置足夠強(qiáng)的情況下，可以在儲(chǔ)能包的整個(gè)操作期間主動(dòng)地進(jìn)行平衡，使得降低了對停機(jī)修理時(shí)間的需求。由于可以經(jīng)由供電模塊轉(zhuǎn)移能量，較強(qiáng)的蓄電池在儲(chǔ)能包操作期間還可以支持較弱的蓄電池，由此使得操作期間可以從儲(chǔ)能包抽取較大的電力。對于系統(tǒng)僅能在儲(chǔ)能包不操作的狀態(tài)下平衡儲(chǔ)能包的現(xiàn)有平衡來說，由于較強(qiáng)的蓄電池組仍將引起較弱的蓄電池組不能或至少不易應(yīng)付的較大電流，所以較強(qiáng)的電池將不可避免地對較弱的電池產(chǎn)生更大的影響，而不管前期平衡如何。為了不使輸送裝置過載太多，優(yōu)選地在從儲(chǔ)能包抽取較少電力的操作條件下處理蓄電池組和供電模塊之間的能量交換。優(yōu)選地，在從儲(chǔ)能包供給的電力小于或等于從儲(chǔ)能包可得到的最大電力的50%的狀態(tài)下進(jìn)行能量交換。優(yōu)選地，在從儲(chǔ)能包供給的電力小于或等于能從儲(chǔ)能包得到的最大電力的25%的情況下進(jìn)行能量交換。在一個(gè)實(shí)施方式中，在儲(chǔ)能包不供給電力的狀態(tài)下進(jìn)行能量交換。例如在車輛和電動(dòng)馬達(dá)形式的負(fù)載的情況下， 在使用負(fù)載的狀態(tài)下可能會(huì)產(chǎn)生電力供給較少或沒有電力供給的時(shí)間，諸如當(dāng)?shù)却G燈時(shí)或驅(qū)動(dòng)車輛下坡時(shí)。對用于處理能量交換的這種時(shí)間的選擇顯然依賴于控制系統(tǒng)和輸送裝置的應(yīng)用和設(shè)計(jì)。本發(fā)明的控制系統(tǒng)和方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于，由于獨(dú)立地和個(gè)別地控制各輸送裝置并且由于供電模塊使輸送裝置相互連接，控制系統(tǒng)可以與可升級的儲(chǔ)能包一起使用，其中通過擴(kuò)展輸送裝置的數(shù)量可以將新的蓄電池組或蓄電池容易地添加到儲(chǔ)能包。還可以容易地移除或更換舊的蓄電池組或蓄電池。由此，在蓄電池組或蓄電池被破壞的情況下，該蓄電池組或蓄電池能夠被容易地更換而不需要更換整個(gè)儲(chǔ)能包。另外，由于蓄電池技術(shù)的發(fā)展而具有較好性能的蓄電池可以被包括在包含利用較早技術(shù)制成的蓄電池的儲(chǔ)能包中。又一優(yōu)點(diǎn)在于，降低了在將各個(gè)電池單元組裝到同一儲(chǔ)能包之前使各個(gè)電池單元彼此匹配的需求。利用該系統(tǒng)，同一蓄電池組內(nèi)的蓄電池匹配就足夠了，而蓄電池組本身僅需要彼此還算匹配。由于在制造現(xiàn)有技術(shù)儲(chǔ)能包時(shí)匹配過程是非常耗時(shí)間的步驟，所以實(shí)質(zhì)上降低了意欲與本發(fā)明的控制系統(tǒng)一起使用的儲(chǔ)能包的生產(chǎn)成本。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，供電模塊包括使多個(gè)輸送裝置相互電連接的第一電力線和第二電力線。第一和第二電力線優(yōu)選地與各輸送裝置的低電位連接件和高電位連接件連接。 優(yōu)選地，輸送裝置在電力線之間并聯(lián)地相互連接。優(yōu)選地，相同的兩根電力線與輸送裝置中的至少大多數(shù)、優(yōu)選是至少85%并且最優(yōu)選是全部連接，由此顯著地減少了為輸送裝置供給電力的電力線或配線的總長度。另外，輸送裝置公用的這兩根電力線還確保至所有輸送裝置的低電阻和等同的電連接。還有，兩根電力線允許電力從任一輸送裝置有效地轉(zhuǎn)移到與相同電力線連接的任何其它輸送裝置。優(yōu)選地，兩根電力線被設(shè)計(jì)為在其間承載電壓差以將公用的輸送電壓輸送到輸送裝置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，供電模塊包括連接在電力線之間的電容器。電容器被配置成用作供電模塊內(nèi)的臨時(shí)儲(chǔ)能裝置或緩沖器。由此，在輸送裝置平均下來對供電模塊提供正的電力的情況下，過剩的電力可以被儲(chǔ)存在電容器上，相應(yīng)地，在輸送裝置平均下來從供電模塊抽取電力的情況下，可以由電容器供給之前儲(chǔ)存的電力。另外，電容器可以保護(hù)供電模塊免受臨時(shí)電壓和/或電流峰的影響。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，供電模塊包括電壓控制器，該電壓控制器被配置成努力地將公用輸送電壓保持在目標(biāo)電壓。由此，由于公用輸送電壓已知，所以簡化了各個(gè)輸送裝置的控制。優(yōu)選地，目標(biāo)電壓是恒定電壓，其中供電模塊提供直流電。由此，由于目標(biāo)電壓已知， 所以可以減少通信協(xié)議中的信息比特?cái)?shù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，電壓控制器包括與供電模塊連接并且被配置成將恒定電壓輸送到供電模塊的轉(zhuǎn)換器。電壓控制器可以或能夠與諸如電網(wǎng)等的外部電源連接以接收電力。可選地，電壓控制器可以或能夠與儲(chǔ)能包連接并且被配置成從儲(chǔ)能包接收聯(lián)合輸出電壓和電流。當(dāng)然，電壓控制器還可以用于將電力從供電模塊輸送到外部電網(wǎng)和/或輸送到整個(gè)聯(lián)合儲(chǔ)能包。優(yōu)選地，由控制裝置來控制電壓控制器的操作。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，至少大多數(shù)輸送裝置各自包括轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器包括第一輸入/輸出端子，所述第一輸入/輸出端子具有分別用于與蓄電池組的正極和負(fù)極連接的兩個(gè)觸點(diǎn)。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)換器還包括第二輸入/輸出端子，所述第二輸入/輸出端子具有分別用于與供電模塊的第一電力線和第二電力線連接的兩個(gè)觸點(diǎn)。由此，轉(zhuǎn)換器電連接在蓄電池組和供電模塊之間。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)換器被配置成處理供電模塊和蓄電池組之間的能量轉(zhuǎn)移。 優(yōu)選地，轉(zhuǎn)換器是雙向的，其中第一端子和第二端子均可以接收和/或輸出電壓。由此，轉(zhuǎn)換器被配置成允許兩個(gè)方向上的電力交換。由此，僅需要一個(gè)部件來允許電力的雙向交換。 由此，轉(zhuǎn)換器被配置成將公用輸送電壓轉(zhuǎn)換成蓄電池組的單獨(dú)的輸送電壓以及將蓄電池組的單獨(dú)的輸送電壓轉(zhuǎn)換成公用輸送電壓。包括轉(zhuǎn)換器的輸送裝置可以接收一定量級的公用輸送電壓并且將該電壓轉(zhuǎn)換成具有另一量級的輸送電壓以輸送到蓄電池組。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)換器被配置成輸出從蓄電池耗盡之前由蓄電池供給的最低電壓到蓄電池能夠再充電而不被損壞的最高電壓的范圍內(nèi)的電壓。優(yōu)選地，輸送到蓄電池的電壓可以在3. 0V-4.5V的范圍變化。轉(zhuǎn)換器由此能夠處理不同的電位和/或輸入和輸出電壓。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)換器被配置成接收和/或輸出不同的電壓量級，由此提高了輸送裝置的多功能性。轉(zhuǎn)換器的另一優(yōu)點(diǎn)在于允許個(gè)別且獨(dú)立地對蓄電池組輸送，并且轉(zhuǎn)換器在購買和操作兩方面均不貴。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，轉(zhuǎn)換器是DC/DC轉(zhuǎn)換器。所述轉(zhuǎn)換器容易控制，并且還可以切斷以避免輸送或接收任何電壓或電流并避免電力交換。于是，優(yōu)選地，供電模塊被配置成以DC電流和電壓形式對輸送裝置供給公用輸送電壓。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，從外部電源接收用于對儲(chǔ)能包和/或個(gè)別蓄電池組再充電的電力。外部電源可以是局部電網(wǎng)或一些其它電源。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的方法包括感測外部電源的電壓和電流水平，以及使接收模塊接收當(dāng)前電壓和電流水平并且將所述電壓和電流水平轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)可用的電壓水平。接收模塊優(yōu)選地用于接收至少兩個(gè)不同的電壓和電流水平。由此，同一接收模塊可以接收不同類型的電力，使得車輛可以在具有不同電力標(biāo)準(zhǔn)或不同類型的電源的不同國家或地區(qū)中使用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)行蓄電池組和供電模塊之間的能量交換，該交換用于補(bǔ)償蓄電池組與至少一個(gè)其它蓄電池組之間的電壓差。優(yōu)選地，能量交換用于補(bǔ)償該電壓差，使得由兩個(gè)蓄電池組供給的電壓和電流被認(rèn)為基本上相等，并且至少差異不超過10%。由此， 由于電壓差可以由施加的電壓來補(bǔ)償，不同類型和/或因制造偏差而具有不同電壓的蓄電池可以配置在同一儲(chǔ)能包內(nèi)。由于不再需要進(jìn)行蓄電池的試驗(yàn)和分組，簡化了儲(chǔ)能包的制造。另外，簡化了較少數(shù)量的較大蓄電池的使用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，儲(chǔ)能包用于對負(fù)載供給電能以將負(fù)載操作到第一狀態(tài)、即活動(dòng)狀態(tài)，之后負(fù)載被操作到負(fù)載的第二狀態(tài)、即再生狀態(tài)，在第二狀態(tài)中，負(fù)載將負(fù)載中積累的能量轉(zhuǎn)換成再生電壓和電流，并且至少部分再生電壓和電流通過單獨(dú)的電壓/ 電流分支以電壓和電流的形式被輸送到至少一個(gè)蓄電池組。由此，蓄電池組由于再生電力而再充電。優(yōu)選地，在第一狀態(tài)、即驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，從儲(chǔ)能包抽取能量作為提供給電動(dòng)馬達(dá)的聯(lián)
12合儲(chǔ)能包電流以轉(zhuǎn)換成使馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)能，隨后，電動(dòng)馬達(dá)被操作到第二狀態(tài)、即發(fā)電機(jī)狀態(tài)，由此電動(dòng)馬達(dá)將積累的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成再生電壓和電流。再生電壓和電流的全部或部分隨后被單獨(dú)地輸送到至少一個(gè)蓄電池組。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，再生電壓和電流被導(dǎo)向儲(chǔ)能包中被監(jiān)視為能量水平最低的一個(gè)或多個(gè)蓄電池組。由此，再生電壓可以用于平衡儲(chǔ)能包中的蓄電池，這意味著可以更有效地使用儲(chǔ)能包。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，再生電壓被導(dǎo)向由儲(chǔ)能包驅(qū)動(dòng)的設(shè)備中的第二負(fù)載。由于再充電處理的效率低于100%，在再充電期間至少損失一些能量。由此，與首先僅儲(chǔ)存部分再生能量并然后利用所儲(chǔ)存的部分驅(qū)動(dòng)假如存在的第二負(fù)載相比，使用再生電壓驅(qū)動(dòng)第二負(fù)載更有效。在設(shè)備是車輛的情況下，第二負(fù)載可以是諸如氣候系統(tǒng)等的輔助系統(tǒng)。由于電動(dòng)馬達(dá)通常不產(chǎn)生足以溫暖乘客艙的廢熱，而用于加熱的能量通常必須從儲(chǔ)能包抽取，所以這在冷天氣中特別有用。


現(xiàn)在將參照附圖以本發(fā)明的多個(gè)非限制性示例說明本發(fā)明。圖1示出包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例的用于控制儲(chǔ)能包的控制系統(tǒng)的車輛，其中儲(chǔ)能包包括多個(gè)電能蓄電池。圖2示出設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例的控制裝置的蓄電池。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)示例。
具體實(shí)施例方式圖1示出包括電動(dòng)馬達(dá)3形式的負(fù)載的電動(dòng)車輛1，所述電動(dòng)馬達(dá)3用于驅(qū)動(dòng)用以推動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)輪5轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)車輛1設(shè)置有儲(chǔ)能包7，所述儲(chǔ)能包7包括用于儲(chǔ)能并且通過電壓和電流供給所儲(chǔ)能量的多個(gè)蓄電池9。在該示例中，蓄電池串聯(lián)連接以利用高電壓提供儲(chǔ)能包聯(lián)合(joint)電壓和電流。在該示例中，蓄電池9是可再充電的原電池單元 (galvanic battery cell)，在該示例中，所述原電池單元是最大輸出電壓為3. 7V的磷酸鐵鋰電池。車輛1還包括用于控制儲(chǔ)能包7的控制系統(tǒng)13?？刂葡到y(tǒng)包括多個(gè)輸送裝置17， 其中輸送裝置17各自與一個(gè)蓄電池組lOa-d連接。在該示例中，各蓄電池組分別包括五個(gè)、 三個(gè)、兩個(gè)或一個(gè)蓄電池。然而，在另一示例中，蓄電池組可以包含多達(dá)二十個(gè)蓄電池，在又一示例中可以包含多達(dá)十個(gè)蓄電池，并且在又一示例中可以包含為儲(chǔ)能包中蓄電池的百分之十這樣多的蓄電池。在該情況下，輸送裝置連接在各蓄電池組中在電的意義上相隔最遠(yuǎn)的電極之間。控制系統(tǒng)13還包括被配置成使多個(gè)輸送裝置17彼此電連接的供電模塊37。各輸送裝置17還用于處理其蓄電池組lOa-d和供電模塊37之間的能量交換。通過利用輸送裝置在供電模塊37和蓄電池組之間轉(zhuǎn)移能量，可以單獨(dú)地控制和操縱各組lOa-d蓄電池9的充電水平。由此，可以容易地實(shí)現(xiàn)蓄電池組的充電水平的平衡?？刂葡到y(tǒng)13還包括用于控制多個(gè)輸送裝置17并且控制能量交換的處理的控制裝置15?？刂蒲b置15被配置成從多個(gè)輸送裝置接收與多個(gè)輸送裝置的性能相關(guān)的反饋信號以及與蓄電池組的狀態(tài)相關(guān)的狀態(tài)信號?？刂蒲b置15還被配置成響應(yīng)于反饋信號和狀態(tài)信號，對多個(gè)輸送裝置發(fā)出控制信號以控制能量交換。由此，輸送裝置被配置成接收來自控制裝置的控制信號并基于來自控制裝置的控制信號處理能量交換。輸送裝置17用于通過被配置成從蓄電池組抽取電壓和電流形式的能量并且將所抽取的能量轉(zhuǎn)移到供電模塊來處理能量交換。由此可以降低各蓄電池組的充電水平。各輸送裝置17還用于通過給包括至少一個(gè)蓄電池的蓄電池組輸送電壓和電流來處理能量交換，其中輸送裝置將能量從供電模塊37轉(zhuǎn)移到蓄電池組lOa-d。由此可以再充滿各蓄電池組的充電水平。在該示例中，輸送裝置被配置成以單獨(dú)的電壓/電流分支的形式向儲(chǔ)能包7 中多個(gè)蓄電池9組的正極和負(fù)極輸送電壓和電流，使得對一組蓄電池的電壓和電流輸送不影響儲(chǔ)能包中的另一組蓄電池。在該示例中，各輸送裝置被配置成處理供電模塊37和蓄電池組之間的雙向能量交換，其中輸送裝置可以從蓄電池組抽取能量以及向蓄電池組供給能量。由此，各蓄電池組可以根據(jù)當(dāng)前需要而被單獨(dú)地再充電或放電。供電模塊37還被配置成允許在供電模塊內(nèi)轉(zhuǎn)移電力以及在連接到供電模塊的多個(gè)輸送裝置17之間轉(zhuǎn)移電力。供電模塊37還被配置成在供電模塊37內(nèi)維持公用的輸送電壓，并且將該公用的輸送電壓提供給多個(gè)輸送裝置。由此，能量和/或充電水平可以經(jīng)由供電模塊37從任一輸送裝置轉(zhuǎn)移到任何其它輸送裝置，并且同樣地從儲(chǔ)能包內(nèi)的任一蓄電池組轉(zhuǎn)移到任何其它蓄電池組。由此，通過使充電水平高的蓄電池組給充電水平低的蓄電池組提供能量，儲(chǔ)能包可以精確并且迅速地獲得在蓄電池組的充電水平方面上的平衡。利用本控制系統(tǒng)，不管蓄電池組在儲(chǔ)能包內(nèi)的出現(xiàn)位置如何，均可以有效地在具有充電水平差異的不同蓄電池組之間轉(zhuǎn)移能量。還有，即使具有充電水平差異的蓄電池的數(shù)量或狀態(tài)改變，控制系統(tǒng)仍保持有效。在該示例中，由許多個(gè)不同的源給供電模塊37供電，并且還可以由供電模塊37 給許多個(gè)不同的源供電。如上所述，供電模塊37可以通過從各個(gè)輸送裝置接收能量而被供電，各個(gè)輸送裝置被操作為從各個(gè)蓄電池組抽取電力并且將電力提供給供電模塊37。然而，主要地，供電模塊37通過從整個(gè)儲(chǔ)能包接收能量而被供電。于是，供電模塊可以接收來自儲(chǔ)能包的部分輸出電流或在異常情況下接收來自儲(chǔ)能包的全部輸出電流。由此，控制系統(tǒng)13包括從儲(chǔ)能包至蓄電池的轉(zhuǎn)換器四，所述轉(zhuǎn)換器四在該示例中用于經(jīng)由負(fù)載控制模塊觀(將在后面說明)從儲(chǔ)能包接收電力并且使儲(chǔ)能包聯(lián)合電流的一部分返回到供電模塊 37，于是供電模塊37可以將公用的供電電壓提供給多個(gè)輸送裝置17。當(dāng)然，轉(zhuǎn)換器四還可以沿其它方向操作從而從供電模塊37向整個(gè)儲(chǔ)能包輸送電力。如果可以，供電模塊37 還可以由諸如電網(wǎng)等外部電源供電。典型地，當(dāng)對儲(chǔ)能包充電時(shí)，提供外部電源。于是，供電模塊37被配置成從電力接收模塊27接收電力，所述電力接收模塊27用于與外部電源連接，其中供電模塊37可以向輸送裝置輸送來自外部電源的公用的輸送電壓。電力接收模塊 27還可以沿其它方向操作以從供電模塊向外部電源輸送電力。控制系統(tǒng)13和控制裝置15用于控制輸送裝置17以單獨(dú)地并且個(gè)別地處理針對各蓄電池組的能量交換。控制系統(tǒng)13和控制裝置15還用于控制各輸送裝置17以獨(dú)立于任何其它蓄電池的能量交換地處理各蓄電池組的能量交換。輸送裝置還用于形成至蓄電池組的正極19和負(fù)極21的單獨(dú)的電壓/電流分支。由此，可以個(gè)別地并且獨(dú)立地對各蓄電池組充電，而不影響任何其它的蓄電池組。另外，可以對包括具有不同特性(諸如具有不同的輸出電壓等)的電池單元的儲(chǔ)能包充電。
控制系統(tǒng)13和/或輸送裝置17還用于向能量水平比儲(chǔ)能包7中蓄電池組的平均能量水平低的蓄電池組輸送電壓和電流，所述電壓和電流用于驅(qū)動(dòng)蓄電池的充電。由此，低能量水平的蓄電池被充電，使得儲(chǔ)能包7變得平衡?？刂葡到y(tǒng)13和/或輸送裝置17還用于從能量水平比儲(chǔ)能包7中蓄電池組的平均能量水平高的另一蓄電池組抽取電流。在該示例中，控制系統(tǒng)13和/或輸送裝置17用于向能量水平低于平均能量水平的15%的蓄電池組輸送單獨(dú)的電壓和電流，但是在另一示例中，可以根據(jù)應(yīng)用選擇任何其它適當(dāng)?shù)牟町??？刂葡到y(tǒng)13還包括負(fù)載控制模塊觀，所述負(fù)載控制模塊觀用于控制負(fù)載的運(yùn)行以及從儲(chǔ)能包7提供給負(fù)載的電力，在本示例中，所述負(fù)載是電動(dòng)馬達(dá)3?？刂葡到y(tǒng)13和/ 或輸送裝置17還被配置成在運(yùn)行負(fù)載的狀態(tài)下處理蓄電池組和供電模塊37之間的能量交換。由此，在負(fù)載運(yùn)行的狀態(tài)下，控制系統(tǒng)13還通過向各個(gè)蓄電池組輸送單獨(dú)的電壓而間接地控制從儲(chǔ)能包7的電力供給。在該示例中，控制系統(tǒng)和輸送裝置17用于在負(fù)載運(yùn)行期間平衡儲(chǔ)能包7。由此，可以在實(shí)際運(yùn)行期間支持充電水平低的蓄電池組，使得即使一個(gè)蓄電池組開始的充電水平低于其它蓄電池組，儲(chǔ)能包仍可以繼續(xù)輸送高電流。在該示例中，控制系統(tǒng)和輸送裝置17用于通過從整個(gè)儲(chǔ)能包7抽取能量來平衡儲(chǔ)能包7，使得經(jīng)由控制系統(tǒng)13不斷地平衡儲(chǔ)能包?？刂葡到y(tǒng)13被配置成僅在需要從輸送裝置取得的電流小時(shí)才平衡儲(chǔ)能包，從而不損壞輸送電路23。在該示例中，例如可以在車輛靜止期間、車輛減速期間、車輛下坡時(shí)或車輛1的累積動(dòng)能(built-up kinetic energy)足以使車輛移動(dòng)時(shí)平衡儲(chǔ)能包7。通過返回聯(lián)合輸出電壓的一部分，還可以向在負(fù)載運(yùn)行期間受控的蓄電池組輸送來自整個(gè)儲(chǔ)能包的電壓?？刂葡到y(tǒng)13和/或輸送裝置17還被配置成對輸出電壓與蓄電池組的平均輸出電壓不同的蓄電池組施加電壓，所施加的電壓用于補(bǔ)償電壓差并且在儲(chǔ)能包7中的蓄電池組之間均化(even out)輸出電壓。在該示例中，輸送裝置對電壓輸出與平均電壓的差異大于 15%的蓄電池輸送單獨(dú)的補(bǔ)償電壓，但是可以根據(jù)應(yīng)用選擇任何其它適當(dāng)?shù)牟町?。例如由于制造偏差而具有不同電壓輸出的蓄電池，可能由于在相鄰的蓄電池中?qū)動(dòng)了不需要的充電或由于自身變得耗盡而被損壞或有害地影響儲(chǔ)能包。通過對電壓差進(jìn)行補(bǔ)償，不需要在制造儲(chǔ)能包時(shí)對蓄電池進(jìn)行大量的試驗(yàn)和分組，這降低了制造成本?？刂葡到y(tǒng)13和/或輸送裝置17還用于對能量水平低至進(jìn)一步抽取能量可能會(huì)損壞蓄電池的蓄電池組輸送能量。在該示例中，控制系統(tǒng)13和/或輸送裝置17用于向能量水平低于蓄電池組充滿電時(shí)的能量水平的10%的蓄電池組輸送能量。這里，將0%的水平用作在該水平之下蓄電池可能由于耗盡而被損壞的水平。通過改為從輸送裝置提供所需的電力，輸送裝置用于防止進(jìn)一步從蓄電池組抽取能量。在該示例中，輸送裝置17被配置成輸送與來自該蓄電池組的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓和電流相對應(yīng)的單獨(dú)的電壓和電流。由此，由于防止了低能量水平的蓄電池組進(jìn)一步供給任何能量，儲(chǔ)能包7可以繼續(xù)對負(fù)載3供電，從而避免了損壞。由于上述原因，不必由于存在一個(gè)低能量水平的蓄電池組而限制從儲(chǔ)能包供給能量。當(dāng)使用該方法時(shí)，即使由于電阻而損失了一些能量，由于不必像從前那樣限制從儲(chǔ)能包供給能量，所以儲(chǔ)存在儲(chǔ)能包中的大部分能量將能夠用于驅(qū)動(dòng)車輛。由于不需要限制從儲(chǔ)能包7抽取能量，評估表明通過使用如上所述的補(bǔ)償、平衡和防止蓄電池組供給能量，大約多了 10%的能量變得能夠用于驅(qū)動(dòng)車輛。由此，可以增大車輛的范圍。另外，輸送裝置同時(shí)對低能量水平的蓄電池充電，由此儲(chǔ)能包中的蓄電池變得更加平衡并且由此還可以提高蓄電池的壽命。倘若車輛減速，則電動(dòng)馬達(dá)3被配置成用作發(fā)電機(jī)并且將車輛速度形式的累積動(dòng)能轉(zhuǎn)換成再生的電壓和電流?？刂葡到y(tǒng)13、在該示例中為控制裝置15包括第二接收模塊 31，所述第二接收模塊31用于從電動(dòng)馬達(dá)3接收再生的電流?？刂葡到y(tǒng)15還用于控制輸送裝置17以將再生的電流輸送到至少一組互相連接的蓄電池。在該示例中，控制系統(tǒng)15 控制輸送裝置17以將再生的電流輸送到能量水平比儲(chǔ)能包中蓄電池組的平均能量水平低的蓄電池9組。由此，在驅(qū)動(dòng)車輛的狀態(tài)下，利用再生的能量來平衡儲(chǔ)能包7。在該示例中，控制系統(tǒng)13還用于例如當(dāng)提供外部電源對儲(chǔ)能包7充電時(shí)經(jīng)由聯(lián)合充電導(dǎo)體12利用聯(lián)合充電電流對儲(chǔ)能包中的至少大多數(shù)蓄電池充電。通過利用聯(lián)合充電電流進(jìn)行充電，容易利用較高的電力進(jìn)行充電，由此充電較快?？刂葡到y(tǒng)13還被配置成當(dāng)越來越多的蓄電池9充滿電時(shí)減少聯(lián)合充電電力并且接著終止聯(lián)合充電電力，并且隨后切換到蓄電池組或蓄電池的單獨(dú)充電?？刂葡到y(tǒng)13和控制裝置15還被配置成控制與充電水平比平均充電水平高的蓄電池組連接的輸送裝置，以從所述蓄電池組抽取電力并且提供給供電模塊37。由此，可以以較大充電電流持續(xù)較長時(shí)間聯(lián)合充電，這可以減少總的充電時(shí)間。于是，控制系統(tǒng)13和控制裝置15可以控制與充電水平比平均充電水平低的蓄電池組連接的輸送裝置，以將多余能量從供電模塊37輸送到充電水平較低的蓄電池組，或可選地，將多余能量提供給聯(lián)合充電電流。在該示例中，供電模塊37包括使多個(gè)輸送裝置17相互電連接的第一電力線2和第二電力線4。第一和第二電力線被配置成承載輸送裝置17之間的電壓，其中第一電力線 2具有低電位而第二電力線4具有高電位。輸送裝置17通過并聯(lián)在兩根電力線之間而互相連接。由此，供電模塊37和兩根電力線對多個(gè)輸送裝置輸送公用的輸送電壓。輸送裝置 17可以通過允許電流通過由電力線之間的電位差驅(qū)動(dòng)的輸送裝置而從供電模塊抽取電力。 輸送裝置還可以通過利用比電力線之間的電壓略高的電壓對供電模塊37輸送電流來對供電模塊供給電力。兩根電力線確保電流通過供電模塊時(shí)的低電阻，并且允許從任一輸送裝置向連接到電力線的任何其它輸送裝置有效地轉(zhuǎn)移電力。供電模塊包括電壓控制器36，所述電壓控制器36被配置成將公用的輸送電壓輸送到第一電力線2和第二電力線4。電壓控制器可以被配置成從外部電源或儲(chǔ)能包抽取電壓。在該示例中，電壓控制器36包括轉(zhuǎn)換器，由此公用的輸送電壓的電壓水平是可控的。電壓控制器36在該示例中被配置成用于努力將公用的輸送電壓保持在目標(biāo)電壓，在該示例中保持在大約80V-100V的恒定的目標(biāo)電壓。供電模塊還包括連接在電力線之間的電容器 38。電容器可以暫時(shí)儲(chǔ)存電荷并且用作供電模塊內(nèi)的緩沖器。由此，保護(hù)供電模塊37免受暫時(shí)電流峰的損壞。由于電容器38和轉(zhuǎn)換器形式的電壓控制器36，供電模塊還可以在輸送裝置的能量交換的總和在特定瞬間沒有累計(jì)到零的情況下儲(chǔ)存和/或傳遞能量。在圖2中更詳細(xì)地示出僅包括一個(gè)蓄電池9的蓄電池組以及與包括一個(gè)蓄電池9 的蓄電池組連接的輸送裝置17。輸送裝置17包括設(shè)置于電路板上的多個(gè)電子電路和模塊以執(zhí)行多個(gè)不同的功能。雖然僅示出一個(gè)示例性構(gòu)造，但本領(lǐng)域技術(shù)人員基于所公開的原理能夠構(gòu)思很多變形。特別地，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，能夠以不同的方式組合單獨(dú)的模塊和電路的功能，還可以改變模塊和電路的數(shù)量。此外，在不脫離本發(fā)明的情況下，一些功能可以分派成由輸送裝置17執(zhí)行或由控制裝置15執(zhí)行。模塊和電子電路可以以硬件、軟件或軟硬件的任意組合的方式實(shí)現(xiàn)，并且可以包括模擬電路和數(shù)字電路兩者。蓄電池9包括用于從蓄電池供給電壓和電流的正的第一電極19以及負(fù)的第二電極21。輸送裝置17形成于電路板上并且連接在蓄電池組的正極19和負(fù)極21之間以監(jiān)控蓄電池。在該示例中，優(yōu)選地，放置輸送裝置17以物理地安裝到蓄電池9上，但是在另一示例中，可以以其它方式放置輸送裝置，諸如與控制裝置15放置在一起或放置在控制裝置15 內(nèi)，并且可以經(jīng)由電導(dǎo)體與蓄電池組或蓄電池的電極連接。輸送裝置17包括連接在蓄電池組的正極和負(fù)極之間的輸送電路23。在該示例中， 輸送電路23包括獨(dú)立可控的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中第一輸入/輸出端子連接在第一電極和第二電極之間以向蓄電池輸送輸送電壓和/或從蓄電池抽取電流。轉(zhuǎn)換器23還包括第二輸入/輸出端子，所述第二輸入/輸出端子連接到供電模塊37的第一電力線2和第二電力線 4以輸送或接收公用的輸送電壓。由此，輸送電路23被配置成通過將來自供電模塊的公用的輸送電壓轉(zhuǎn)換成蓄電池9的適當(dāng)輸送電壓或者反之來處理蓄電池和供電模塊之間的能量交換。輸送裝置17還包括監(jiān)視模塊33，所述監(jiān)視模塊33與輸送電路23直接連接。監(jiān)視模塊33被配置成發(fā)出用于控制DC/DC轉(zhuǎn)換器的操作并且處理蓄電池9和供電模塊之間的能量交換的控制信號。在該示例中，監(jiān)視模塊33發(fā)出用于控制DC/DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)的切換操作以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的控制脈沖。監(jiān)視模塊33還被配置成操作處于測量狀態(tài)的輸送電路23，其中監(jiān)視模塊從輸送電路23接收具有蓄電池9的當(dāng)前電壓水平信息的測量信號。由此，監(jiān)視模塊33與輸送電路23連接以測量兩個(gè)電極19、21之間的電壓。監(jiān)視模塊33還可以被配置成監(jiān)視蓄電池9的諸如溫度等的其它條件或狀態(tài)。輸送裝置17包括控制模塊32，所述控制模塊32包括用于控制輸送裝置17的操作的控制邏輯。控制模塊32可以包括微控制器或一些其它形式的邏輯或微處理器?？刂颇K32與監(jiān)視模塊33連接并且用于通過向監(jiān)視模塊33發(fā)出關(guān)于將由輸送電路23施加到蓄電池組的期望電壓的信號來控制監(jiān)視模塊33，并且還經(jīng)由監(jiān)視模塊33控制輸送電路23。 由此，輸送電路23被配置成基于來自控制模塊32的控制信號對兩個(gè)電極輸送單獨(dú)的電壓或從儲(chǔ)能包抽取能量。在測量狀態(tài)下，輸送控制模塊32用于從監(jiān)視模塊33接收電壓水平信息，并且基于接收到的信息估算蓄電池9內(nèi)部的能量水平或充電水平。在蓄電池9是具有平坦的充電水平-電壓曲線的電池的情況下，輸送控制模塊32還可以被配置成通過基于從蓄電池9抽取的電流的時(shí)間積分進(jìn)行計(jì)算來估算充電水平。在該示例中，輸送控制模塊32和監(jiān)視模塊33 均為微控制器，但是在另一示例中，所述兩個(gè)模塊可以是部分軟件程序或任何類型的電子器件。輸送裝置還包括通信模塊34，所述通信模塊34被配置成處理輸送裝置17和控制裝置15之間的任何通信。通信模塊34在該示例中是與控制裝置15連接的通信總線?？刂颇K32被配置成收集來自監(jiān)視模塊33的信息、處理來自監(jiān)視模塊33的關(guān)于蓄電池組的狀態(tài)或條件的信息、并且經(jīng)由通信模塊34將信息傳達(dá)到控制裝置15。在操作中，控制模塊 32可以被配置成將從監(jiān)視模塊33收集到的信息的一部分或全部以及關(guān)于當(dāng)前充電水平的信息傳達(dá)到控制裝置15。
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在操作中，控制模塊32被配置成如上所述獲取關(guān)于當(dāng)前充電水平的數(shù)據(jù)，并且將該數(shù)據(jù)傳達(dá)到控制裝置15?？刂蒲b置15從輸送裝置并且從控制系統(tǒng)內(nèi)的任何其它輸送裝置接收關(guān)于充電水平的數(shù)據(jù)。控制裝置15隨后計(jì)算儲(chǔ)能包中蓄電池組的平均充電水平，并且將平均充電水平傳達(dá)到輸送裝置。根據(jù)設(shè)計(jì)，控制裝置15、控制模塊32或兩者的組合被配置成基于當(dāng)前蓄電池組的狀態(tài)、條件和充電水平，基于同一儲(chǔ)能包內(nèi)其它蓄電池組的狀態(tài)和條件，以及特別地基于儲(chǔ)能包中全部蓄電池組的平均充電水平的信息來決定是否進(jìn)行能量交換。在當(dāng)前蓄電池組的充電水平比平均充電水平高了足夠閾值的情況下，控制模塊 32命令監(jiān)視模塊控制輸送電路以從該蓄電池組抽取能量并且將能量提供給供電模塊。在當(dāng)前蓄電池組的充電水平比平均充電水平低了足夠閾值的情況下，控制模塊32命令監(jiān)視模塊控制輸送電路以從供電模塊向該蓄電池組輸送能量。通過控制輸送電路23中的轉(zhuǎn)換，可以根據(jù)當(dāng)前需要向蓄電池組或蓄電池輸送不同的電壓。特別地，轉(zhuǎn)換器可以用于向蓄電池9輸送根據(jù)需要和用途的可變電壓。在該示例中，輸送裝置17被配置成向蓄電池9輸送電壓或從蓄電池接收電壓，其中該蓄電池9的電壓水平在從蓄電池耗盡之前由蓄電池供給的最低電壓到蓄電池可以被充電而不被損壞的最高電壓的范圍內(nèi)。在該示例中，輸送到蓄電池9的電壓可以在3. OV-4. 5V的范圍變化?？刂蒲b置15被配置成接收關(guān)于儲(chǔ)能包7中的蓄電池組的信息，并且進(jìn)行必要的計(jì)算和/或比較以如上所述地控制輸送裝置17并且由此控制儲(chǔ)能包7。特別地，控制裝置15 被配置成計(jì)算儲(chǔ)能包的平均充電水平，但是控制裝置15還可以被配置成估算各個(gè)蓄電池組的充電水平?？刂蒲b置15還被配置成生成對多個(gè)輸送裝置17的控制信號，所述控制信號經(jīng)由通信總線39轉(zhuǎn)移到各個(gè)輸送裝置17的輸送通信模塊34?？刂菩盘柨梢园l(fā)送到所有的輸送裝置，但是控制信號可以包括識別碼(identity code)，使得僅被選中的輸送裝置可以對控制信號作出反應(yīng)。可選地，控制信號可以被單獨(dú)地發(fā)送到各輸送裝置，使得不同的輸送裝置可以根據(jù)與其關(guān)聯(lián)的蓄電池組的狀態(tài)和條件而被給予不同的命令。由此，控制裝置 15通過對輸送裝置17傳送控制信號來控制至少大多數(shù)轉(zhuǎn)換器。輸送裝置17還被配置成例如當(dāng)不需要控制蓄電池組或蓄電池9時(shí)，在輸送裝置17 的無源狀態(tài)(passive state)下關(guān)掉輸送電路23中的轉(zhuǎn)換，由此切斷兩個(gè)電極之間經(jīng)由輸送電路的連接以避免兩個(gè)電極之間的電流。由此，當(dāng)使用儲(chǔ)能包7來供給能量時(shí)或當(dāng)儲(chǔ)能包7停止工作時(shí)很少有電流泄漏。更詳細(xì)地，監(jiān)視模塊33被配置成監(jiān)視與監(jiān)視模塊連接的電能儲(chǔ)能包中的電能蓄電池組的至少一個(gè)狀態(tài)變量。在該示例中，監(jiān)視模塊33監(jiān)視可能影響蓄電池9的機(jī)能的條件和狀態(tài)，諸如溫度、電壓、充電水平、當(dāng)前能量水平、使用年限等。由此，控制模塊32被配置成在輸送裝置連接到包括若干蓄電池的蓄電池組的情況下提供諸如蓄電池類型、最大充電水平、最大充電電流、最小充電水平和蓄電池?cái)?shù)量等的信息。所述信息可以由控制模塊32 內(nèi)部使用以進(jìn)行計(jì)算，但也可以經(jīng)由通信模塊34傳達(dá)到控制裝置15。可以通過感測正極和負(fù)極之間產(chǎn)生的電位差來感測蓄電池9中的能量水平，或可以通過監(jiān)視從蓄電池抽取的電流和輸入蓄電池的電流并且基于監(jiān)視信息計(jì)算能量水平來計(jì)算蓄電池9中的能量水平。在該示例中，輸送裝置17還包括警報(bào)模塊35，所述警報(bào)模塊35用于在監(jiān)視電路檢測到異常條件、錯(cuò)誤或致命錯(cuò)誤時(shí)產(chǎn)生警報(bào)信號。于是，控制系統(tǒng)15被配置成立即關(guān)掉儲(chǔ)能包從而防止進(jìn)一步從儲(chǔ)能包抽取任何能量。在該示例中，控制系統(tǒng)15還被配置成斷開蓄電池組的彼此連接，由此使得最高電壓從串聯(lián)連接的蓄電池的組合電壓降低到蓄電池組或單個(gè)蓄電池的較低電壓。在該示例中，車輛1包括用于與外部電源沈連接的電力連接裝置25。電力連接裝置25還與電力接收模塊27連接，所述電力接收模塊27包括用于將接收到的電力轉(zhuǎn)換成對控制系統(tǒng)13有用的形式的變量轉(zhuǎn)換器。在該示例中，電力接收模塊27將接收到的電力轉(zhuǎn)換成24V直流電流。電力接收模塊27還用于感測從外部電源沈接收到的電力的類型和大小，并且相應(yīng)地控制電力的轉(zhuǎn)換，使得車輛可以連接到各種不同的電源，諸如不同地區(qū)、國家和/或國際標(biāo)準(zhǔn)的電網(wǎng)。電力接收模塊可以與被配置成將接收到的電力部分或全部轉(zhuǎn)換成更可用形式的附加轉(zhuǎn)換器22、24。在該示例中，控制裝置15還被配置成控制從儲(chǔ)能包經(jīng)由逆變器觀形式的負(fù)載控制模塊觀到負(fù)載的能量供給。然而，也可以通過用于控制負(fù)載的運(yùn)行或在該示例中用于控制車輛的運(yùn)行的另一控制裝置來進(jìn)行負(fù)載電流的控制。在圖3中示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)示例。應(yīng)理解的是，方法中的步驟不必以所描述的順序執(zhí)行，而是可以根據(jù)實(shí)際使用情況例如根據(jù)操作員的選擇進(jìn)行互換。在該示例中，作為優(yōu)選實(shí)施例，儲(chǔ)能包配置在電動(dòng)車輛的內(nèi)部，但是所述方法還可以與其它類型的設(shè)備相關(guān)地使用。在第一步驟41中，所述方法包括監(jiān)視儲(chǔ)能包中的至少一個(gè)蓄電池組中的能量水平。在該示例中，監(jiān)視儲(chǔ)能包中的所有蓄電池，并且進(jìn)一步獨(dú)立地監(jiān)視各蓄電池。所述方法還包括監(jiān)視儲(chǔ)能包中的蓄電池的條件和狀態(tài)。所述方法還包括產(chǎn)生關(guān)于儲(chǔ)能包中的至少一個(gè)蓄電池的狀態(tài)、條件以及類型的信息性消息?？梢岳缤ㄟ^前述的輸送裝置來監(jiān)視蓄電池組。在該示例中，在所述方法的整個(gè)使用過程中持續(xù)監(jiān)視條件、狀態(tài)和能量水平，由此監(jiān)視條件、狀態(tài)和能量水平不僅限于第一步驟41。倘若至少一個(gè)蓄電池的能量水平低，以及可能倘若整個(gè)儲(chǔ)能包的能量水平低，將表示低能量的消息呈現(xiàn)給操作員。在第二步驟42中，操作員將用于控制儲(chǔ)能包的控制系統(tǒng)連接到外部電源。于是， 所述方法包括從外部電源接收電力，在該例子中從電網(wǎng)接收電力。所述方法還包括感測外部電源的電流和/或電壓水平，并且使接收模塊接收感測到的電流和/或電壓水平。由此， 車輛可以連接到多種形式的不同電源，由于車輛可以在具有不同電網(wǎng)的國家之間移動(dòng)，所以這是有利的。在第三步驟43中，所述方法包括通過至少對儲(chǔ)能包中的大多數(shù)蓄電池供給小的聯(lián)合充電電流來開始對儲(chǔ)能包充電。在該示例中，蓄電池串聯(lián)連接，由此所述方法包括通過連接到儲(chǔ)能包中的最外側(cè)蓄電池的電極并且將電流輸送到儲(chǔ)能包中的最外側(cè)蓄電池的電極來將聯(lián)合充電電流提供給所有的蓄電池。為了使傳感器感測到蓄電池中的當(dāng)前能量水平，初始充電在一些場合下可能是必須的。在其它情況下，第三步驟43可以選擇性地省略。在第四步驟44中，所述方法包括在接收到表示蓄電池中的能量水平低于第一閾值水平的信息時(shí)增大聯(lián)合充電電流和/或電壓。第一閾值水平在該示例中被設(shè)定為比各個(gè)蓄電池的最大安全能量水平低20 %，由此確保蓄電池不會(huì)過度充電。在另一示例中，所述閾值水平可以選擇在比蓄電池或蓄電池組的最大充電水平低20 %至5 %的水平。聯(lián)合充電電流被增大到對儲(chǔ)能包快速充電的適當(dāng)電流。通過對儲(chǔ)能包中的所有電池一起充電，經(jīng)歷較少的電阻，導(dǎo)致更有效的充電。在第五步驟45中，所述方法包括接收表示至少一個(gè)蓄電池的能量水平在第一閾值水平之上的信息。于是，所述方法包括從包含充電水平高的蓄電池的蓄電池組抽取能量， 由此聯(lián)合充電可以持續(xù)較長時(shí)間。當(dāng)充電水平繼續(xù)上升時(shí)，所述方法包括減小流向儲(chǔ)能包的聯(lián)合充電電流。由此，降低了充電速率，使得損壞蓄電池的可能性減小。在第六步驟46中，所述方法包括在接收到表示至少一個(gè)蓄電池的能量水平在較高的第二閾值水平之上時(shí)終止對儲(chǔ)能包供給聯(lián)合充電電流。在該示例中，較高的第二閾值水平被設(shè)定為比各個(gè)蓄電池的最大安全能量水平低5%。由此，只要一個(gè)電池接近其最大能量水平就終止儲(chǔ)能包的聯(lián)合充電，這進(jìn)一步減小了損壞的風(fēng)險(xiǎn)。在另一示例中，第二閾值可以選擇在比蓄電池或蓄電池組的最大充電水平低15 %至3 %的水平。在第七步驟47中，所述方法包括以單獨(dú)的電壓/電流分支的形式對至少一個(gè)蓄電池組、在該示例中對儲(chǔ)能包中的大多數(shù)蓄電池組的正極和負(fù)極輸送電壓和電流。第七步驟還包括通過向至少一個(gè)蓄電池組的正極和負(fù)極輸送單獨(dú)的電壓和電流來對多個(gè)蓄電池組個(gè)別且獨(dú)立地充電。在該示例中，各蓄電池組僅包括一個(gè)蓄電池，由此各電池被個(gè)別地充電。蓄電池組的個(gè)別充電可以在聯(lián)合充電電流在步驟45中減小和/或在步驟46中終止之后開始。在該示例中，輸送到各蓄電池組的單獨(dú)的電壓和電流具有與分到各蓄電池組的聯(lián)合充電電壓對應(yīng)的初始最大值?；诮邮盏脚c各電池的各自能量水平有關(guān)的信息，減小各個(gè)單獨(dú)的電壓的大小直到蓄電池充滿電。于是，各個(gè)單獨(dú)的電壓可以被設(shè)定為等于充滿電的電池的電壓，由此不會(huì)發(fā)生對電池充電和從電池抽取能量?？蛇x地，可以關(guān)閉輸送裝置， 使得電池的正極和負(fù)極之間不再有任何連接。這例如可以通過控制裝置、輸送裝置或兩者的組合進(jìn)行。在第八步驟48中，當(dāng)儲(chǔ)能包中的所有或近乎所有蓄電池充滿電時(shí)，終止對電池輸送各個(gè)單獨(dú)的電壓和電流。可選地，可以通過斷開控制系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的連接來終止各個(gè)單獨(dú)的電壓和電流。在第九步驟49中，操作員決定驅(qū)動(dòng)車輛，由此所述方法包括通過各電池聯(lián)合向一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)馬達(dá)提供儲(chǔ)能包聯(lián)合電壓和電流來從儲(chǔ)能包將電能提供給電動(dòng)馬達(dá)?？蛇x地，所述方法還可以包括控制從電能儲(chǔ)能包到電動(dòng)馬達(dá)的電力供給。在第十步驟50中，所述方法包括感測至少一個(gè)蓄電池組的較低充電水平。所述方法還包括感測儲(chǔ)能包中的至少大多數(shù)蓄電池組的平均充電水平并且將感測到的各個(gè)蓄電池的充電水平與平均充電水平進(jìn)行比較。于是，所述方法包括從充電水平比平均充電水平高的至少一個(gè)蓄電池組抽取能量。所述方法還包括通過以單獨(dú)的電壓/電流分支的形式輸送電壓和電流來向充電水平比平均充電水平低的至少一個(gè)蓄電池組提供能量，由此平衡儲(chǔ)能包。所述方法還包括避免對平均能量水平接近儲(chǔ)能包的平均能量水平的蓄電池組輸送能量。由此，能量水平低的蓄電池組被充電，而能量水平高的蓄電池組放電，導(dǎo)致儲(chǔ)能包中的蓄電池的能量水平平衡。在該示例中，在負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行平衡，由此儲(chǔ)能包在其整個(gè)使用過程中不斷地被平衡。在該示例中，在電力消耗較少的運(yùn)行條件期間，對蓄電池組輸送能量。當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)，存在不需要供給額外的動(dòng)力的時(shí)間，諸如當(dāng)沿著坡道向下行駛或類似情況時(shí)。通過在低能量消耗時(shí)期平衡儲(chǔ)能包，很少要求提供高能量輸出的電壓/電流分支。通過在車輛實(shí)際使用期間不停地平衡儲(chǔ)能包，具有最低性能的蓄電池的充電水平被不斷地恢復(fù)，由此儲(chǔ)能包所能供給的總能量可以大幅度增加。在第十一步驟51中，在駕駛員使車輛減速的情況下，所述方法包括電動(dòng)馬達(dá)作為發(fā)電機(jī)而不是電動(dòng)機(jī)被操作。由此，所述方法包括從通常由電能儲(chǔ)能包供電的外部負(fù)載接收再生的電力。所述方法還包括平衡儲(chǔ)能包中的各個(gè)蓄電池的能量水平。所述平衡可以包括通過對具有最低能量水平的至少一個(gè)蓄電池組的正極和負(fù)極分別輸送單獨(dú)的電壓和/ 或電流來對儲(chǔ)能包中的至少一個(gè)蓄電池組充電，所述蓄電池組處于具有儲(chǔ)能包中的蓄電池組的最低能量水平的狀態(tài)。由此，利用根據(jù)車輛的減速所再生的能量對具有最低能量水平的蓄電池組、在該示例中為各個(gè)蓄電池充電。通過單獨(dú)地為蓄電池組輸送能量，還能夠容易地避免使用可能會(huì)損壞蓄電池組的太強(qiáng)電流進(jìn)行充電。在第十二步驟52中，所述方法包括接收表示至少一個(gè)電能蓄電池組、在該示例中是各個(gè)蓄電池中的能量水平低于第三閾值水平的信息。第三閾值水平優(yōu)選地設(shè)定在電池的最大程度充電時(shí)的能量水平的至15%的范圍內(nèi)。在該示例中，0%水平被認(rèn)為是電池發(fā)生損壞或由于其它原因變得不能操作之前的最小充電水平。第十二步驟52還包括以單獨(dú)的電壓/電流分支的形式將單獨(dú)的電壓輸送到儲(chǔ)能包中包括連接的蓄電池的至少一個(gè)蓄電池組的正極和負(fù)極。在該示例中，單獨(dú)的電壓的大小與蓄電池的供電電壓對應(yīng)。通過對通常將電池供給的電能輸出的正極和負(fù)極輸送電壓， 防止從電池供給能量，使得不能再從電池抽取能量。而改為從對電池供給電壓的輸送裝置抽取能量。由此，具有低能量的電池實(shí)際上不用于對外部負(fù)載提供能量，由此在允許儲(chǔ)能包繼續(xù)操作的狀態(tài)下降低了損壞電池的風(fēng)險(xiǎn)。第十二步驟52還包括從儲(chǔ)能包接收聯(lián)合電流，并且使聯(lián)合電流的部分能量返回到輸送裝置并且回到蓄電池。由此，由于聯(lián)合電流部分返回到儲(chǔ)能包，減少了從儲(chǔ)能包提供給電動(dòng)馬達(dá)的總體聯(lián)合電流。通過向蓄電池輸送單獨(dú)的電壓，蓄電池在驅(qū)動(dòng)車輛的狀態(tài)下也被充電，這使得儲(chǔ)能包變得平衡。在第十三步驟53中，所述方法包括接收表示整個(gè)電能儲(chǔ)能包中的能量水平低于第四閾值水平的信息。第四閾值水平可以例如在充滿電的儲(chǔ)能包的能量水平的5% -20% 的范圍內(nèi)。所述方法還包括基于該信息減少由電能儲(chǔ)能包供給的電力。在第十四步驟M中，所述方法包括檢測至少一個(gè)蓄電池組或蓄電池處于錯(cuò)誤條件。錯(cuò)誤條件可以是非常低的能量、太低或太高的溫度、或者蓄電池可能經(jīng)受的其它不期望的條件。所述方法還包括根據(jù)條件的檢測結(jié)果產(chǎn)生表示儲(chǔ)能包中的至少一個(gè)蓄電池組處于失效或近乎失效的條件下的錯(cuò)誤信息。所述方法還包括控制儲(chǔ)能包從而減少由儲(chǔ)能包供給的最大電力。由此，例如車輛的駕駛員可能不再全速和/或加速駕駛，但仍能夠駕駛到馬路的邊緣以避免事故。所述方法還包括檢測蓄電池、和/或車輛和/或電器是否存在致命錯(cuò)誤。致命錯(cuò)誤的一個(gè)示例是車輛發(fā)生事故。所述方法還包括產(chǎn)生緊急信號并且響應(yīng)于該信號關(guān)掉儲(chǔ)能包中的至少大多數(shù)蓄電池。優(yōu)選地，所述方法還包括斷開蓄電池組或各個(gè)蓄電池的彼此連接。由此，顯著地減小了車輛中的最高電壓，以使由于觸電導(dǎo)致的人身傷害最小化。在第十五步驟55中，操作員決定停止使用車輛或設(shè)備，由此所述方法包括關(guān)掉來自儲(chǔ)能包的電力供給，結(jié)束所述方法。
本發(fā)明不限于所示出的示例，而可以在所附權(quán)利要求書的框架內(nèi)自由地變化。特別地，示出的不同實(shí)施方式和示例可以彼此自由地混合，并且類似地，對于在本發(fā)明的范圍內(nèi)實(shí)施例，在特定的示例中示出的全部特征都依次存在是不必要的。本發(fā)明還可以用在具有用于儲(chǔ)能的儲(chǔ)能包的各種設(shè)備中，諸如機(jī)械、工具、車輛、建筑物等。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，用于控制包括多個(gè)蓄電池(9)的儲(chǔ)能包(7)，所述蓄電池用于儲(chǔ)能并且所述儲(chǔ)能包中的至少大多數(shù)蓄電池聯(lián)合地利用儲(chǔ)能包聯(lián)合電壓和電流將所儲(chǔ)能量作為電能進(jìn)行供給，所述控制系統(tǒng)的特征在于，所述控制系統(tǒng)包括多個(gè)輸送裝置(17)，分別用于與包括所述儲(chǔ)能包中的至少一個(gè)蓄電池的蓄電池組 (10a-d)電連接；以及至少一個(gè)供電模塊(37)，其被配置成使所述多個(gè)輸送裝置相互電連接，其中，所述多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)各自用于處理其所電連接的蓄電池組和所述供電模塊之間的能量交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)輸送裝置(17)中的至少大多數(shù)各自被配置成獨(dú)立于與所述供電模塊連接的其它輸送裝置而處理所述能量交換，并且所述控制系統(tǒng)還包括控制裝置(15)，所述控制裝置被配置成對各所述輸送裝置以及所述能量交換的處理進(jìn)行個(gè)別且獨(dú)立的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(1 被配置成接收與蓄電池組的當(dāng)前充電水平有關(guān)的信息，并且控制與充電水平比所述儲(chǔ)能包的平均充電水平高的蓄電池組連接的至少一個(gè)輸送裝置，以從其所連接的蓄電池組向所述供電模塊轉(zhuǎn)移能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置(1 被配置成在利用聯(lián)合再充電電壓和電流對所述儲(chǔ)能包再充電期間，控制所述至少一個(gè)輸送裝置以向所述供電模塊轉(zhuǎn)移能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供電模塊包括第一電力線(2)和第二電力線G)，所述第一電力線和所述第二電力線與所述多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)連接并且使所述多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)相互電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供電模塊包括連接在所述第一電力線和所述第二電力線之間的電容器(38)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)輸送裝置(17) 中的至少大多數(shù)各自包括轉(zhuǎn)換器(23)，所述轉(zhuǎn)換器包括具有分別用于與蓄電池組的負(fù)極和正極連接的兩個(gè)觸點(diǎn)的第一端子。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器03)包括具有分別與所述第一電力線和所述第二電力線連接的兩個(gè)觸點(diǎn)的第二端子，其中所述轉(zhuǎn)換器被配置成將公用的輸送電壓轉(zhuǎn)換成其所連接的蓄電池組的單獨(dú)的輸送電壓，以及將其所連接的蓄電池組的單獨(dú)的輸送電壓轉(zhuǎn)換成公用的輸送電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器是DC/DC轉(zhuǎn)換器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供電模塊(37)被配置成將公用的輸送電壓提供給所述多個(gè)輸送裝置，并且所述供電模塊包括電壓控制器(36)，所述電壓控制器被配置成用于努力地將所述公用的輸送電壓保持在目標(biāo)電壓。
11.一種輸送裝置，其能夠與包括多個(gè)蓄電池(9)的儲(chǔ)能包連接，所述蓄電池用于儲(chǔ)能并且將所儲(chǔ)能量作為電能進(jìn)行供給，所述輸送裝置的特征在于，所述輸送裝置(17)用于與包括所述儲(chǔ)能包中的至少一個(gè)蓄電池的蓄電池組(10)以及供電模塊(37)電連接，其中，所述供電模塊用于還與多個(gè)類似的輸送裝置連接以使這些輸送裝置相互電連接，所述輸送裝置(17)用于處理其所電連接的蓄電池組和所述供電模塊之間的能量交換。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輸送裝置，其特征在于，所述輸送裝置(17)被配置成與所述供電模塊所連接的任何其它輸送裝置相互獨(dú)立地處理所述能量交換。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的輸送裝置，其特征在于，所述輸送裝置(17)用于 估算蓄電池組的當(dāng)前充電水平，以及在獲得表示其所電連接的蓄電池組的當(dāng)前充電水平比所述儲(chǔ)能包的平均充電水平高的信息時(shí)，從該蓄電池組向所述供電模塊(37)轉(zhuǎn)移能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任一項(xiàng)所述的輸送裝置，其特征在于，所述輸送裝置(17)用于與第一電力線(2)和第二電力線(4)連接，所述第一電力線(2)和所述第二電力線(4) 屬于所述供電模塊并且使多個(gè)類似的輸送裝置相互連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求11-14中任一項(xiàng)所述的輸送裝置，其特征在于，所述輸送裝置包括轉(zhuǎn)換器(23)，所述轉(zhuǎn)換器包括具有分別用于與蓄電池組的負(fù)極和正極連接的第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)的第一端子。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的輸送裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器包括具有分別與所述第一電力線和所述第二電力線連接的第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)的第二端子，其中所述轉(zhuǎn)換器被配置成將通過所述第一電力線和所述第二電力線提供的公用的輸送電壓轉(zhuǎn)換成蓄電池組的單獨(dú)的輸送電壓，以及將蓄電池組的單獨(dú)的輸送電壓轉(zhuǎn)換成所述公用的輸送電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的輸送裝置，其特征在于，所述輸送裝置包括DC/DC轉(zhuǎn) 換器。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任一項(xiàng)所述的輸送裝置，其特征在于，所述輸送裝置(17)用于從具有恒定的目標(biāo)電壓的所述供電模塊接收公用的輸送電壓。
19.一種包括至少一個(gè)蓄電池的蓄電池組，所述蓄電池用于儲(chǔ)能并且將所儲(chǔ)能量作為電能進(jìn)行供給，所述蓄電池組的特征在于，所述蓄電池組包括與所述蓄電池組連接的根據(jù)權(quán)利要求11-18中任一項(xiàng)所述的輸送裝置(17)。
20.一種供電模塊，用于輔助控制包括多個(gè)蓄電池(9)的儲(chǔ)能包(7)，所述蓄電池用于儲(chǔ)能并且將所儲(chǔ)能量作為電能進(jìn)行供給，所述供電模塊的特征在于，所述供電模塊(37)用于與多個(gè)輸送裝置(17)電連接并且使所述多個(gè)輸送裝置(17) 相互電連接，所述多個(gè)輸送裝置各自用于與包括所述儲(chǔ)能包中的蓄電池的蓄電池組電連接，其中，所述供電模塊還用于允許所述多個(gè)輸送裝置(17)處理所述供電模塊和這些輸送裝置各自所電連接的蓄電池組之間的能量交換。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的供電模塊，其特征在于，所述供電模塊(37)用于允許所述多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)各自與其它輸送裝置相互獨(dú)立地處理所述供電模塊和各個(gè)蓄電池組(10)之間的能量交換。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的供電模塊，其特征在于，所述供電模塊(37)用于允許與所述供電模塊連接的任何一個(gè)輸送裝置(17)和與所述供電模塊連接的任何其它輸送裝置之間的能量轉(zhuǎn)移。
23.根據(jù)權(quán)利要求20-22中任一項(xiàng)所述的供電模塊，其特征在于，所述供電模塊(37)包括第一電力線(2)和第二電力線G)，所述第一電力線(2)和所述第二電力線(4)與所述多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)均連接以使這些輸送裝置相互電連接。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的供電模塊，其特征在于，所述供電模塊包括連接在所述第一電力線和所述第二電力線之間的電容器(38)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或M所述的供電模塊，其特征在于，所述供電模塊包括電壓控制器(36)，所述電壓控制器(36)被配置成用于努力地將所述第一電力線和所述第二電力線之間的公用的輸送電壓保持在目標(biāo)電壓。
26.根據(jù)權(quán)利要求23-25中任一項(xiàng)所述的供電模塊，其特征在于，所述供電模塊(37)用于與各自包括轉(zhuǎn)換器的多個(gè)輸送裝置連接，所述轉(zhuǎn)換器包括具有第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)的端子，其中所述第一電力線⑵和所述第二電力線⑷分別用于與所述第一觸點(diǎn)和所述第二觸點(diǎn)連接。
27.—種控制裝置，用于控制包括多個(gè)蓄電池(9)的儲(chǔ)能包(7)，所述蓄電池用于儲(chǔ)能并且將所儲(chǔ)能量作為電能進(jìn)行供給，所述控制裝置的特征在于，所述控制裝置(1 用于控制與包括所述儲(chǔ)能包中的至少一個(gè)蓄電池的蓄電池組連接的多個(gè)輸送裝置(17)，并且控制所述多個(gè)輸送裝置以處理這些輸送裝置各自所連接的蓄電池組和被配置成使所述多個(gè)輸送裝置相互電連接的供電模塊(37)之間的能量互換。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置(1 用于對所述多個(gè)輸送裝置(17)中的至少大多數(shù)的每一個(gè)以及這些輸送裝置各自所連接的蓄電池組與所述供電模塊之間的能量交換的處理進(jìn)行個(gè)別和/或獨(dú)立的控制。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或觀所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置(1 被配置成接收與蓄電池組的當(dāng)前充電水平有關(guān)的信息，并且控制與充電水平比所述儲(chǔ)能包的平均充電水平高的蓄電池組連接的至少一個(gè)輸送裝置(17)，以從該蓄電池組向所述供電模塊(37)轉(zhuǎn)移能量。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置(1 被配置成在利用聯(lián)合再充電電壓和電流對所述儲(chǔ)能包再充電期間，控制所述至少一個(gè)輸送裝置(17)以向所述供電模塊轉(zhuǎn)移能量。
31.根據(jù)權(quán)利要求27-30中任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置(15)用于向所述多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)發(fā)送控制信號，以控制這些輸送裝置各自所包括的可控轉(zhuǎn)換器03)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27-31中任一項(xiàng)所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置(15)能夠控制與所述供電模塊連接的任何兩個(gè)輸送裝置(17)，以在所述兩個(gè)輸送裝置之間經(jīng)由所述供電模塊(37)轉(zhuǎn)移能量。
33.一種控制方法，用于控制包括多個(gè)蓄電池的儲(chǔ)能包，所述蓄電池用于儲(chǔ)能并且將所儲(chǔ)能量作為電能進(jìn)行供給，所述控制方法的特征在于，所述控制方法包括利用輸送裝置在供電模塊和包括所述儲(chǔ)能包中的至少一個(gè)蓄電池的蓄電池組之間交換能量，其中，所述輸送裝置電連接在所述蓄電池組和所述供電模塊之間，并且所述供電模塊使多個(gè)所述輸送裝置相互電連接。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括對多個(gè)輸送裝置中的至少大多數(shù)分別進(jìn)行個(gè)別和/或獨(dú)立的控制，以個(gè)別和/或獨(dú)立地處理這些輸送裝置各自所電連接的蓄電池組和所述供電模塊之間的能量交換。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括 接收與蓄電池組的當(dāng)前充電水平有關(guān)的信息，以及控制與充電水平比所述儲(chǔ)能包的平均充電水平高的蓄電池組連接的至少一個(gè)輸送裝置，以從該蓄電池組向所述供電模塊轉(zhuǎn)移能量。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括 利用聯(lián)合再充電電壓和電流對所述儲(chǔ)能包再充電，以及在對所述儲(chǔ)能包再充電期間，控制所述至少一個(gè)輸送裝置以從所述蓄電池組向所述供電模塊轉(zhuǎn)移能量。
37.根據(jù)權(quán)利要求33-36中任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括在所述供電模塊中設(shè)置第一電力線和第二電力線，所述第一電力線和所述第二電力線與所述輸送裝置連接以將公用的輸送電壓提供給所述輸送裝置，以及努力地將所述公用的輸送電壓保持在目標(biāo)電壓。
38.根據(jù)權(quán)利要求33-37中任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括經(jīng)由所述供電模塊從任一輸送裝置向任何其它輸送裝置轉(zhuǎn)移能量。
39.一種電動(dòng)車輛或船舶，其特征在于，所述車輛或船舶包括根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制儲(chǔ)能包(7)的方法、控制系統(tǒng)(13)和控制裝置(15)以及包括所述控制系統(tǒng)的車輛(1)。本發(fā)明還涉及輸送裝置(17)、設(shè)置有輸送裝置的蓄電池(9)和供電模塊。
文檔編號H02J7/00GK102428621SQ201080021936
公開日2012年4月25日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者T·伯格夫約德 申請人:瑞典電動(dòng)馬達(dá)有限公司