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1、(10)申请公布号 CN 102484379 A (43)申请公布日 2012.05.30 C N 1 0 2 4 8 4 3 7 9 A *CN102484379A* (21)申请号 201080037856.6 (22)申请日 2010.07.16 102009039159.2 2009.08.27 DE H02J 7/00(2006.01) (71)申请人沃依特专利有限责任公司 地址德国海登海姆 (72)发明人康拉德罗塞尔 (74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人余刚 李慧 (54) 发明名称 用于存储电能的系统 (57) 摘要 本发明涉及一种用于存储电。
2、能的系统，该系 统包括多个存储单元(12)，这些存储单元具有工 作电压。用电设备(14)以及串联于用电设备的开 关元件(16)并联于存储单元布置。开关元件在达 到或超过阈电压时闭合。该系统还包括控制装置 (18，30)，该控制装置设定用于，根据温度影响阈 电压。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.02.24 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2010/004351 2010.07.16 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/023263 DE 2011.03.03 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 (19)中华人民共和国国。
3、家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 3 页 1/2页 2 1.一种用于存储电能的系统(10)，所述系统包括多个存储单元(12)，所述存储单元具 有工作电压，其中用电设备(14)以及串联于所述用电设备(14)的开关元件(16)并联于存 储单元(12)布置，并且其中所述开关元件(16)在达到或超过阈电压时闭合，其特征在于， 所述系统(10)还包括控制装置(18，30)，所述控制装置设定用于，根据温度影响所述阈电 压。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置(18)布置在所述存储单元 (12)上。 3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所。
4、述开关元件(16)、所述用电设备(14) 和用于所述存储单元(12)的所述控制装置(18)设计为独立的、布置在所述存储单元(12) 的区域中的电子单元。 4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置(30)远离于所述存储单元 (12)布置。 5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制装置(30)借助于总线导线(32) 和所述存储单元(12)连接。 6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，设置用于多个存储单元(12)的中央控制 装置(30)。 7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制装置(18，30)包括 温度传感器(20，36)。 8.根据权利要求7所述。
5、的系统，其特征在于，所述温度传感器(18)探测所述存储单元 (12)的温度，或者所述温度传感器(32)探测周围环境温度。 9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述用电设备是电阻(14)和 /或所述存储单元是超级电容器(12)。 10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述开关元件是阈值开关 (16)。 11.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述中央控制装置借助于无接触的传输 装置控制所述开关元件。 12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述无接触的传输装置包括分离放大 器。 13.一种用于存储电能的系统，包括： -多个存储单元，所述存储单元具有工作电。
6、压，其中至少多个存储单元这样串联，即产 生系统电压，和 -一个控制装置，所述控制装置控制多个存储单元充电或放电直至阈系统电压， 其特征在于， 所述控制装置根据温度影响所述阈系统电压。 14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元(18)包括时 间开关单元(22)，所述时间开关单元在闭合后将闭合的所述开关元件(16)持续闭合一个 预定的时间。 15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述预定的时间通过合适的 元件、特别是电容器固定地预定。 权 利 要 求 书CN 102484379 A 2/2页 3 16.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所有存。
7、储单元(12)设计为 同样的类型并且彼此串联。 17.一种用于控制设计用于存储电能的系统的方法，所述系统具有多个有工作电压的 存储单元(12)，其中用电设备以及串联于所述用电设备的开关元件并联于每个存储单元 (12)布置，所述方法包括以下步骤： -为所述存储单元(12)充电， -将所述存储单元(12)的所述工作电压和阈电压进行比较，以及 -如果所述工作电压达到或超过所述阈电压，则闭合所述开关元件， 其特征在于以下步骤： -根据温度影响所述阈电压。 18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述闭合的开关元件在闭合后持续闭 合一个预定的时间。 权 利 要 求 书CN 102484379 A 。
8、1/9页 4 用于存储电能的系统 技术领域 0001 本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分中详细定义的类型的、用于存储电能 的系统。本发明还涉及一种用于存储电能的方法。 背景技术 0002 由通常的现有技术已知了用于存储电能的系统、并且在此特别是用于存储电动车 辆中或特别是混合动力车辆中的牵引电能的系统。以典型的方式，这种用于存储电能的系 统借助于单个的存储单元设计而成，存储单元例如彼此电串联和/或并联。 0003 原则上，可以考虑不同类型的蓄电池单元或电容器作为存储单元。由于在存储和 获取能量时，当应用在车辆的、在此特别是用于商用车的传动系中时，能量总量和功率相对 较高，因此优选地将储能量。
9、足够高并且高功率的存储单元用作存储单元。这例如可以是锂 离子技术中的蓄电池单元，但或者特别是功率非常强的双层电容器形式的存储单元。这种 电容器通常也称为超级电容器、Supercaps或Ultra-Capacitors。 0004 和现在是否使用具有高储能量的超级电容器或蓄电池单元无关，在这种由多个总 体上或以组块形式彼此串联的存储单元组成的结构中，单个存储单元的电压取决于结构类 型地被限制到上电压值或者说阈电压上。如果例如在对用于存储电能的系统充电时超过了 该上电压值，那么通常会迅速缩短存储单元的使用寿命。 0005 基于预定的制造公差，单个的存储单元在其特性(例如自放电)方面在实际中典 型地。
10、彼此略微偏差。这导致单个的存储单元具有的电压比系统中的其它存储单元小一些。 然而由于对于总系统的最大电压通常保持相等，并且这特别是在充电时典型的控制标准， 因此不可避免地导致了，其它的存储单元具有高一些的电压，并且在充电过程中然后超过 允许的电压极限充电。如上面已经提到的那样，这种过压导致这些单个的存储单元和进而 是用于存储电能的系统的可能的使用寿命显著缩短。 0006 另一方面，在其电压方面显著下降的存储单元在用于存储电能的系统中在循环运 行中换极，这同样迅速缩短使用寿命。 0007 为了解决该问题，一般的现有技术主要认识到两种不同类型的所谓的单元电压补 偿，其分别居中或分散地构造。在中央的。
11、电子装置中，所有组件例如组合在控制单元中，而 在分散的结构中，在各一至两个存储单元上，单独的组件例如安装在特别用于该一至两个 存储单元的小电路板上。单元电压补偿的通常普遍的专业术语在此几乎不会有歧义，这是 因为由此并不将单个的存储单元的电压或更确切地说能量在彼此间进行补偿，而是仅仅使 具有高电压的单元在其过高的电压方面减小。由于用于存储电能的系统的(多个)总电压 保持固定，然而因此可以通过所谓的单元电压补偿使在其电压方面减小的单元随着时间推 移再次在其电压方面升高，从而至少由此减小了换极的危险。 0008 在一种被动的单元电压补偿中，电阻并联于每个单个的存储单元并且因此使得用 于存储电能的系统。
12、持续不期望地放电并且也被加热，除了这种被动的单元电压补偿，也使 用了一种主动的单元电压补偿。在此附加地，电子阈值开关并联于存储单元并且串联于电 说 明 书CN 102484379 A 2/9页 5 阻。如果单元的工作电压处于预定的阈电压之上，则这个也被称为旁路电子装置的结构因 此仅仅总使得电流流动。一旦单个的存储单元的电压再次下降到预定的阈电压以下的区域 中，则断开开关并且不再有电流流动。电阻通过开关总是经受外力，基于该事实，如果单个 的存储单元的电压在预定的阈值以下，则也可以尽可能避免用于存储电能的总系统不期望 地放电。持续的、不期望的热产生在主动单元电压补偿的这种解决方式中也不是问题。但 。
13、是，通过该主动单元电压补偿无法有效地实现单元的单个电压彼此间的补偿，而是在超过 阈电压时利用较小的旁路电流使存储单元放电，以便通过缓慢地减小过压来限制这种超过 情况。旁路电流在此仅仅这样长地流动，直到用于存储电能的系统被再次放电，这是因为在 此低于相应的电压极限并且重新断开了开关。 0009 在混合驱动装置中，并且在此特别是在用于商用车、例如城市交通/短途交通中 的公共汽车的混合驱动装置中，用于存储电能的系统的使用寿命具有决定性的重要意义。 和在通常的传动系中在适合于这种应用的功率级中不同的是，用于存储电能的系统占据了 混合驱动的成本的显著部分。因此，在这种应用中特别重要的是获得非常高的使用寿。
14、命。 0010 除了所述的状态、即单个的存储单元的工作电压在充电-/放电循环中不期望地 超过阈电压之外，存储单元的工作温度也是另一个对于使用寿命有决定性影响的参数。例 如双层-电容器的使用寿命显著地取决于工作温度和在此施加的电压。例如当混合动力车 辆在炎热的环境中运行时不能确保用于存储电能的系统的低温。 0011 存储单元的工作温度除了存储单元所在的环境的温度之外也取决于充电-/放电 循环的轮廓(Profil)。这特别在借助于存储单元使用了这种用于存储电能的系统的车辆的 行驶运行中是重要的。在此，例如必须在回收制动能量或者例如在加速过程(升压)中在 短时间内从存储单元获取或输出较高的能量总和。。
15、这种充电-/放电循环促使释放加热存 储单元的废热。为了尽管在这种温度升高的情况下也不会过度缩短使用寿命，出于这个原 因这样低地选择存储单元的阈电压，即在可能出现高工作温度时尽可能避免存储单元过度 受损。 0012 当然，存储单元以下降的工作电压运行也存在缺点。电容器存储单元的可使用的 储能量E取决于存储单元的工作电压U的平方： 0013 W1/2 CU 2 0014 其中： 0015 W：储能量， 0016 C：电容，和 0017 U：存储单元的工作电压。 0018 因此，存储单元的储能量在工作电压下降时比例过大地减少。工作电压下降还导 致了，即为了获得相同的功率输出或功率消耗而必须有更高的电。
16、流流过，根据以下公式： 0019 P v I 2 R i 0020 其中， 0021 P v ：损耗功率， 0022 I：电流强度，和 0023 R i ：内阻， 0024 而电容器是存储单元，由于较高的电流强度，通过电流热损耗而比例过大地产生 说 明 书CN 102484379 A 3/9页 6 了较高的损耗功率。 0025 电容器存储单元的或蓄能器系统的工作电压基于这种存储单元降低，因此该降低 的工作电压通过以下方式提高了存储单元的使用寿命，即防止超过阈电压直至规定的较高 温度。但是与该优点相伴的缺点是总储能量降低以及不利地提高损耗热产生。 发明内容 0026 因此本发明的目的在于，提出一。
17、种用于存储电能的系统，该系统在高工作温度的 情况下也能实现有效的能量存储和-获取并且至少部分地避免了所述的缺点。 0027 该目的通过具有独立权利要求的特征的一种系统和一种方法实现。本发明的其它 设计方案在从属权利要求中给出。 0028 特别地，本发明提出了一种用于存储电能的系统，包括多个存储单元，这些存储单 元具有工作电压，其中用电设备以及串联于用电设备的开关元件并联于存储单元布置，并 且其中开关元件在达到或超过阈电压时闭合。该系统的特征在于，即该系统包括控制装置， 该控制装置设定用于，根据温度影响阈电压。 0029 因此根据本发明有可能借助于控制装置使阈电压匹配于温度。因此例如可以在 高温。
18、情况下降低阈电压并且在低温情况下提高该阈电压。温度可以是：存储单元的瞬时温 度、从多个存储单元中求出的共有温度、一个或多个存储单元的时间上平均的平均温度值、 或者瞬时占主导地位的周围环境温度。也可以将多个所述的温度值彼此之间或者和例如部 件的其它温度组合起来，这些部件直接地或间接地和存储单元热接触。 0030 通过控制装置，借助于阈电压的温度耦合影响可以实现，在相应的高温情况下降 低阈值-或最大工作电压并且因此能实现有利于存储单元的使用寿命的运行。同时可能的 是，即控制装置在低温的运行条件下设置合适的较高的阈电压值，其允许存储单元的蓄能 能力被更好地充分利用。总体上，根据本发明的蓄能器系统能够。
19、实现匹配于瞬时占主导地 位的运行条件的运行。替代对固定的低阈电压的确定，该电压遵循可能仅很少出现的运行 条件，并且替代对提高的废热的容忍，根据本发明的解决方法避免了持续降低的蓄能量并 且提出了阈电压和温度灵活的匹配关系。因此在正常运行中避免了所述的缺点。 0031 在根据本发明的系统的一个优选的设计方案中提出，即控制装置布置在存储单元 上。这种布置引起了在控制装置和开关元件之间的短暂的连接路径。 0032 特别地，可以在此提出，即开关元件、用电设备和用于存储单元的控制装置设计为 独立的、布置在存储单元的区域中的电子单元。在此，控制装置可以包括开关元件并且特别 设计为阈值开关。此外也可以设置温度。
20、传感器，作为电子单元的部分，或者在紧邻于电子单 元或存储单元的位置布置该温度传感器。这种实施方式可以特别简单和价廉地实施。 0033 相对于这种分散的实施方式可替换地，在本发明的一个设计方案中控制装置可以 远离于存储单元布置。这允许在存储单元和控制装置的结构形式方面的一种较大的自由 度，并且因此也允许了它们彼此分离的优化。 0034 由此可以克服通过该实施方式限定的较大的在存储单元和控制装置之间的距离， 即控制装置借助于总线导线和存储单元连接。总线导线例如可以将信号从控制装置向存储 单元和/或在相反的方向上传输。可能的通过总线传输的信号例如是用于断开或闭合开关 元件的信号、存储单元的温度值等等。
21、。 说 明 书CN 102484379 A 4/9页 7 0035 蓄能器系统的一个特别优选的实施方式提出，即设有一个用于多个存储单元的中 央控制装置。例如，所有存储单元可以在组块中编组并且以组块的方式被控制。但也可以 提出，即所有单元组共同作为一个唯一的组块被检测和控制。随后作为工作电压检测了存 储单元的总电压。在中央存储装置中可以在阈电压被影响之前，例如对不同的存储单元的、 例如一个组块的多个温度值进行比较，并且因此获得实际上占主导地位的温度的更准确的 图像，或者对单独的测量值进行合理性测试。此外也可以替代相关于存储单元的温度检测 或者说除了这种检测之外，检测相关于周围环境或者相关于其它系。
22、统部件的温度值，并且 在控制系统中将该温度值计算在内。控制装置可以是单独的部件。但也可以提出，即控制 装置是更广义的控制系统、例如驱动控制系统的集成的组成部分。此外可以提出，将中央控 制装置和分散的控制装置或者和相关于温度可控制的开关元件组合，该开关元件被分配给 各个单独的存储单元。 0036 在说明了控制装置的中央和分散布置的两个可替换实施方式的方面，控制装置可 以包括温度传感器。在控制装置的相关于存储单元的分散布置中，该温度传感器可以包括 在控制装置中，并且例如检测一个或两个相邻的存储单元的存储单元温度。在分散的布置 中，温度传感器可以附加地或可替换地检测周围环境温度或其它系统部件。但也可。
23、能的是， 在中央布置的控制装置中设置分散的温度传感器并且将其测量值输送给控制装置。 0037 根据本发明的系统的用电设备可以是电阻。可替换地但也可以考虑的是其它用于 例如借助于定向的辐射输出电能的装置。存储单元可以设计为所谓的超级电容器，也就是 说设计为双层电容器。 0038 在一个简单的实施方式中，开关元件可以是阈值开关。阈值开关的阈值随后或者 分散地借助于布置在存储单元上的控制装置、或者通过中央布置的控制装置通过信号-或 数据总线可受影响。可能地，阈值开关、附属的温度传感器和控制装置可以形成一个共同的 部件或者彼此分离的元件。 0039 开关元件通过中央控制装置的控制可以包括无接触的传输装。
24、置、特别是分离放大 器。分离放大器例如可以通过光电耦合器或者通过电感的耦合实现，并且因此能够实现和 存储单元电流分离的控制开关元件。在此可以或者是将阈电压直接传输给存储单元，或者 是传输用于开关元件的操纵信号。 0040 上述目的也通过一种用于存储电能的系统来实现，该系统包括多个存储单元，该 存储单元具有工作电压，其中至少多个存储单元这样串联，即产生系统电压；和一个控制装 置，该控制装置控制多个存储单元的充电或放电，直至阈系统电压，其中，控制装置根据温 度影响阈系统电压。因此根据本发明，系统始终充电，直至阈系统电压，其可以借助于控制 装置取决于温度地受影响。在此特别可以提出，即在温度提高时，阈。
25、系统电压降低，而在低 温时，阈系统电压上升。 0041 在混合动力车辆系统中，这种影响或控制例如可以通过混合动力系统的电子驱动 装置进行。例如可以在温度为10时每个存储单元允许2.7V，而在温度为35时每个存储 单元仅还允许2.4V。因此在低温或有利的冷却条件时完全充分利用了蓄能器系统的全部充 电-/放电功率，并且获得了期望的使用寿命，相反地在高温时并不对出现系统过度严重的 损坏。 0042 但是，这种概括了所有存储单元的、对阈系统电压的影响忽略了这个事实，即由于 说 明 书CN 102484379 A 5/9页 8 存储单元的放电强度不同，可以导致其它存储单元的存储单元工作电压非常特殊，该电。
26、压 受串联电路的限制特别在温度提高的情况下用于达到系统工作电压。对于这种情况，可以 通过将这种实施方式和对一个单独存储单元的或一个存储单元的组块的阈电压产生的中 央和分散的影响进行组合，来对这种情况加以考虑，该影响与已经说明的存储单元相关。 0043 此外，在所有上述的实施方式中可以提出，即控制单元包括时间开关单元，该时间 开关单元在闭合后将闭合的开关元件持续闭合一个预定的时间。因此确保了存储单元在其 超过阈电压之后，在开关闭合时始终强制性地在预定的时间内通过用电设备、例如电阻进 行放电。存在于该存储单元中的电压也因此经过较长的时间段降低。这现在特别可以导致， 在用于存储电能的系统的下一个充电。
27、循环中恰好这一个存储单元不必重新到达其工作电 压的上阈值，并且通过重新闭合开关再次限制其电压。更确切地说，通过对时间函数积分， 通过时间开关单元实现了恰好这个存储单元相对于其它存储单元的电压水平的调平。在其 电压方面下降的存储单元随后也在其电压方面重新升高，从而由此在本义上进行了真实的 单元电压补偿。 0044 因此，也在动态应用中、例如在混合驱动装置中，其中通过启动获取了一大部分在 系统中存储的电能，并且在下一次制动时重新在系统中存储了能量，从而以很大的可能性 避免了重新超过所涉及的存储单元的上阈电压。因此可以利用非常简单的装置，安全并可 靠地防止单独的存储单元多次连续到达阈电压的区域中，这。
28、可能严重地损害其使用寿命。 更确切地说，通过系统的根据本发明的结构非常快速地实现了各个存储单元的单元电压彼 此之间的匹配，从而也在高动态的充电-/放电循环中，仅仅非常少量的存储单元到达阈电 压的存在问题的区域中。 0045 可以提出，即开关元件、用电设备、时间开关单元和也可能是温度传感器设计为独 立的、布置在存储单元的区域中的电子单元。因此，单独的存储单元从一个预定的阈电压起 适宜地通过用电设备在预定的时间内放电。这种结构可以相对简单且紧凑地构造。通过集 成电路和合适的电阻可以在非常小尺寸的相应的电路板上例如为每个单独的存储单元实 现一种相应的结构。其随后可以布置在单独的存储单元的区域中并且完。
29、全独立地起作用。 附图说明 0046 此外由以下根据附图详细说明的实施例得出根据本发明的系统的和/或根据本 发明的方法的其它有利的实施方式。 0047 图中示出： 0048 图1是混合动力车辆的示例性的结构；和 0049 图2是用于存储电能的系统的分散的第一实施方式的示意图；和 0050 图3是用于存储电能的系统的中央的第二实施方式的示意图。 具体实施方式 0051 在图1中表明了示例性的混合动力车辆1。其具有两个带有各两个示例性表明的 车轮4的轴2，3。轴3在此应该是车辆1的被驱动的轴，而轴2以自身已知的方式和方法 仅仅随动。为了对轴3进行驱动，示例性地示出了传动装置5，该传动装置从内燃机6。
30、和电 机7中获取功率并且将其导入被驱动的轴3的区域中。在驱动情况下，电机7单独地、或对 说 明 书CN 102484379 A 6/9页 9 内燃机6的驱动功率进行补充地可以将驱动功率导入驱动轴3的区域中，并且因此驱动了 车辆1或者对车辆1的驱动进行支持。此外在车辆1制动时，电机7可以作为发电机运行， 以便因此回收在制动时产生的功率并且相应地存储。为了例如在作为车辆1的市内公共汽 车的使用中也对于较高速度的制动过程提供足够的储能量，其中该较高速度对于市内公共 汽车而言确定地最大大约为70km/h，必须在此情况下设置用于存储电能的系统10，其具有 数量级为350至700Wh的储能量。因此例如在大。
31、概10秒长的制动过程中由这种速度产生 的能量通过典型地具有大约150kW数量级的电机7转换成电能，并且该电能存储在系统10 中。 0052 为了对电机7进行控制以及为了对用于存储电能的系统10充电和放电，该结构根 据图1具有变流器9，变流器以自身已知的方式和方法设计具有用于能量管理的集成的控 制装置。通过具有集成的控制装置的变流器9使电机7和用于存储电能的系统10之间的能 量流相应地协调。控制装置确保的是，在制动时在然后以发电机形式驱动的电机7的区域 中产生的功率被尽可能地存储在用于存储电能的系统10中，其中通常不能超过系统10的 预定的上电压极限。在驱动情况下，变流器9中的控制装置协调从系统。
32、10中获取的电能， 以便在与此相反的情况下借助于这些获取的电能驱动电机7。除了在此说明的、例如可以是 市内公共汽车的混合动力车辆1以外，自然也可以在纯电动车辆中考虑类似的结构。 0053 图2示意性地示出了在分散的第一实施方式中的用于存储电能的系统10的一部 分。原则上可以考虑不同类型的、用于存储电能的系统10。典型地这样对这种系统10进行 构造，即多个存储单元12典型地串联在系统10中。该存储单元10在此可以是蓄电池单元 和/或超级电容器，也或者是上述装置的任意组合。对于在此示出的实施例而言，应将存储 单元12全都设计为超级电容器，即设计为双层电容器，其应该被装入配有混合驱动装置的 车辆1中。
33、的、用于存储电能的一个系统10中。该结构在此可以优选地被装入商用车中，例 如用于城市交通/短途交通的公共汽车中。在此通过经常性的启动-和制动技术动作并结 合非常高的车辆质量，通过超级电容器实现了对电能的高效存储，这是因为相对较高的电 流流动。由于作为存储单元12的超级电容器具有比例如蓄电池单元小很多的内阻，因此其 对于在此详细说明的实施例是优选的。 0054 如已经提到的，在图2中可以识别出存储单元12。在此仅仅示出了三个串联的存 储单元12。在上面提到的实施例中，并且当相应的电驱动功率是大约100至200kW、例如是 120kW时，这些存储单元在实际的结构中将可能总共是大约150至250个存。
34、储单元12。如 果这些存储单元设计为具有对于每个超级电容器来说当前上电压极限为每个超级电容器 大约2.7V，并且具有3000法拉第的电容，则将给出对于城市公共汽车的混合动力驱动装置 的实际应用。 0055 如在图2中示出的，每个存储单元12具有并联于各个存储单元12的、欧姆电阻14 形式的用电设备。该用电设备和开关元件16串联并且并联于每个存储单元12，在此情况 下，并联于每个超级电容器12。开关16设计为阈值开关并且是控制装置18的一部分，该控 制装置具有以下功能：控制装置18包括对超级电容器12的电压监测器24。一旦超级电容 器超过上阈电压，开关16就闭合，从而来自超级电容器12的电流可以。
35、流经电阻14。因此相 应地减小位于超级电容器中的电荷并且进而也减小了电压，从而如先前那样避免在同一个 超级电容器12中重新超过阈电压值。 说 明 书CN 102484379 A 7/9页 10 0056 此外，控制装置18具有温度传感器20。该温度传感器直接探测存储单元12的温 度或者其紧邻的周围环境温度。在此也可特别以提出，即一个温度传感器用于两个相互紧 邻的存储单元12。温度传感器18现在将温度传感器20的测得的测量值转换为对阈电压 值的控制。特别地，如果存在较高的电压单元温度，则温度传感器18将阈电压值向下调整， 并且反之亦然。因此例如在温度为10时，最大允许的单元工作电压、即单元的阈电。
36、压为 2.7V，而其在35时则调节到2.4V。在此可以在形式上理解在存储单元12的工作温度和其 阈电压之间的系统从属关系，即在控制装置中存储了对应关系表，其使得每个温度测量值 对应于一个相应的阈电压值。必要时可对中间值进行修改。但也可以使用一种函数关系， 以使得阈电压匹配于瞬时占主导地位的存储单元温度。 0057 但是可替换地也可以根据合适的调节参数设置阈电压的调节。 0058 一旦电压下降到阈电压值以下，开关16就再次断开并且因此在各个超级电容器 12中剩余非常高的电压，为了防止该情况，此外还设置了时间开关单元22。在通过开关单 元18的电压检测24的纯电路中，开关16可能在低于阈电压之后再。
37、次断开。超级电容器12 然后可能继续位于非常高的电压水平上。如果现在对系统10重新充电，则正好可能将这个 超级电容对时间开关函数22积分，其使开关16在其经过电压检测U闭合一次之后持续闭 合一个预定的时间，从超级电容器12中减少的电荷比没有时间开关单元22的情况下更多。 由此这样大大减小超级电容器12中的电压，即其在例如通过开启车辆1实现的放电之后， 和然后在制动时对系统10重新进行充电之后，不再达到上阈电压以上。在任何情况下，现 在其它的超级电容器12位于相应高的电压区域中，并且在其自身方面进行刚好说明的过 程。总体上，因此通过对超出运行时间的时间开关函数22积分，使得系统10的单个的超级 。
38、电容器12的电压迅速均匀。 0059 此外可以特别这样设计时间开关单元22，即预定了例如几分钟的固定时间。和各 个单个的存储单元12的大小以及电阻14的值一起，这样得出了相应的放电量。在此有意 义的放电量的数量级为相应的超级电容器12的额定电荷的3-5。然后在重新充电时实现 的是，该超级电容器12不再超过预定的阈电压。通过至少防止超级电容器12中的任一个 在非常迅速的依次转变中一再超过阈电压，已经使得超级电容器12和进而系统10的使用 寿命明显增加。和已经描述的、对阈电压的控制相结合，总体上得出了存储电能的系统10 的显著增加的使用寿命。 0060 如果再次考虑上面提到的数例，那么在漏电电流为。
39、1A时，相应的超级电容器的电 压在五分钟内将下降大约0.1V。在漏电电流为250mA时，其相应地在大约20分钟内下降。 根据存储单元12的大小和可以引导经过电阻14的可能的漏电电流，因此得出了大约是5 至20分钟的时间间隔，经过该时间间隔，通过时间开关单元22将开关16持续闭合。在电 阻、电流和使用的存储单元12的其它数量级中，自然可以相应地调整该值。这样构造的用 于存储电能的系统10因此也可以在高动态的充电-和放电循环中使用，存储元件12的区 域中不必要的高电压不会相应减小存储单元12的使用寿命。 0061 在图2的当前的实施例中，控制装置18、电阻14、开关16、温度传感器20和时间开 关。
40、单元22的结构可以作为集成的电子单元这样来实现，即该结构被独立构造用于每个单 个的存储单元12。通常小型集成电路对此就足够了，其相应地监测存储单元12中的电压U 并且相应地操纵开关16，该开关例如作为电子开关16集成地设计在部件中。电阻14然后 说 明 书CN 102484379 A 10 8/9页 11 可以以自身已知的方式和方法安装在该微型电路板上。以相同的方式，如果可以实现电路 板在存储单元12上足够的热耦合，则也可以将温度传感器22布置在该电路板上。否则就 必须设有一条从温度传感器到电路板的合适的输送线路。 0062 由于时间开关单元22典型地总是将开关16持续闭合一个预定的时间，而在。
41、此之 前基于存储单元12的电压激活该开关，因此也可以固定地在时间开关单元22或集成的电 子单元中一起对该时间求积分。这例如可以通过对固定的预定时间在集成电路中编程来实 现。也可以考虑的是，在电路技术方面由此来解决，即在电子单元14中通过最适合的元件、 特别是电容器，在开关单元18的输出端处固定地预定该时间。该结构因此可以非常简单地 实现，这是因为几乎无需从系统10的外部来控制电子单元。系统10更确切地说自动地确 保单元电压补偿，其也能实现高动态的充电-和放电循环。具有分散的电子单元的这种结 构因此非常简单并且可以完全自给自足地实现。然后只需要完整地例如在放电并且特别在 充电时在预定的电压窗口内。
42、部控制系统10。 0063 除了所述的分散的实施方式之外可以可替换地或附加地设置根据温度控制存储 单元的总电压。在此提出，即存储单元的最大(总-)电压根据温度变化。因此例如可以 在温度低于10时允许每个单元2.7V的电压作为单个单元-工作电压。相关于串联的存 储单元的总数，因此在这种低的周围环境-或存储单元温度情况下得出了确定的最大总电 压。当温度例如为35时，则相应地对于每个单元仅还允许2.4V，从而也得出了存储电能 的系统的较低的最大总电压。因此，用于存储电能的系统在低温和/或有利的冷却条件时 始终被完全利用并且也获得了期望的使用寿命。 0064 图3示出了用于存储电能的系统10的中央的第。
43、二实施方式的示意图。相同的或 类似的部件以和图1和2中相同的参考标号标注。和图2的实施方式不同的是，在本发明 的这个设计方案中，单个存储单元12的阈电压的控制并不分散地通过单独的、布置在存储 单元12上的控制装置，而是通过中央布置的控制装置30进行。这种中央控制装置20也可 以和布置在存储单元上的分散的控制装置10组合。其和总线32连接，在其上又连接了所 有存储单元12。因此，单独的存储单元12仅仅具有开关元件16以及可能具有温度传感器 20。控制装置30可以借助于总线32控制布置在存储单元上的开关元件16并且因此在超 过阈电压时通过和开关元件16串联的用电设备14、例如欧姆电阻实现存储单元1。
44、2的放电。 在此也可以如上面详细实施地进行放电过程的时间控制的微调。在相反的传输方向上，控 制装置30接收瞬时施加在存储单元12上的单元电压并且可能是温度值。 0065 图3的视图特别是在存储单元12的数量方面又仅仅是示意性的。在实际的设计 方案中出现的数值已经在上面描述过。为了说明三个不同的温度测量情况，在图3中示出 了三个框A，B，C，它们在其温度测量和进而也在相应的控制方面不同地实施。 0066 在框A中概括的存储单元12具有各一个温度传感器20。因此每个单独的存储单 元12的温度被检测并且进行对关于存储单元的阈工作温度的特殊控制。 0067 在框B中，仅一个存储单元12仅示例性地具有一。
45、个温度传感器20。但可能设计 为，所有在框B中概括的存储单元12的仅仅一个特定部分配备有一个温度传感器。借助于 为框B求出的(多个)温度值，基于根据存储单元12测定的温度值，与框相关地控制阈电 压。 0068 对于框C来说，同样设有对阈电压的与框相关的控制。和框C不同，在此不检测存 说 明 书CN 102484379 A 11 9/9页 12 储单元的温度值，而是借助于温度传感器34检测其中一个部件，该部件和一个、多个或所 有存储单元12直接地或间接地热接触。部件例如可以是一个共同的冷却体或者一个壳体 部件。 0069 根据框A，B和C示出的情况分别可以单独用于总系统或者以任意组合的方式应 用。
46、。此外可以提出，即例如可以通过混合动力系统的电子驱动装置对用于存储电能的系统 的总电压可以实现根据温度的中央控制。这种根据温度影响总电压的系统以及其它称为情 况A，B和C的系统还能和根据图2的分散的解决方法如上述地进行组合。 0070 此外可以在中央控制装置30中附加地或单独地设置温度传感器36。该温度传感 器例如可以检测用于存储电能的系统10的周围环境温度。其例如可以是在蓄能器系统10 的直接的周围环境中检测的、或者但也可以是车辆1自身的周围环境温度。 说 明 书CN 102484379 A 12 1/3页 13 图1 说 明 书 附 图CN 102484379 A 13 2/3页 14 图2 说 明 书 附 图CN 102484379 A 14 3/3页 15 图3 说 明 书 附 图CN 102484379 A 15 。