用于驱动直流电动机的蓄电池模块组制造技术

本发明专利技术涉及一种蓄电池模块组(50)，其输出端(55)能够连接到直流电动机(54)的输入端上。该蓄电池模块组(50)包括多个串联连接的蓄电池模块(51、52、53)。每个蓄电池模块(51、52、53)包括至少一个蓄电池单池(41)，至少一个耦合单元(30、70)，第一连接端(42)和第二连接端(43)并且被构造用于，根据耦合单元(30、70)的控制占据至少两个开关状态中的一个，其中，不同的开关状态对应于该蓄电池模块(51、52、53)的第一连接端(42)和第二连接端(43)之间的不同电压值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动直流电动机的蓄电池模块组
本专利技术涉及一种用于驱动直流电动机的蓄电池模块组以及一种具有根据本专利技术蓄电池模块组的蓄电池。
技术介绍
在将来，不仅在静态应用中，而且在例如混合动力车辆和电动车辆的车辆中，都将更多地使用蓄电池系统。为了能够满足对于各种应用所给出的对电压和可提供的功率的要求，串联连接大量的蓄电池单池。因为由这种蓄电池所提供的电流必须流过所有的蓄电池单池并且一个蓄电池单池只能够传导有限的电流，所以经常并联连接额外的蓄电池单池，以便提高最大的电流。这能够要么通过在蓄电池单池壳体内设置多个单池线圈要么通过外部连接多个蓄电池单池来实现。但是，在此有问题的是，由于不完全一致的单池容量和单池电压能够导致在串联连接的蓄电池单池之间的平衡电流。在图1中示出了常见的电驱动单元的原理电路图，其例如在电动或者混合动力车辆或者还在例如风力发电设备的转子叶片调节的静态应用中使用。蓄电池10连接到平衡电压中间电路上，该平衡电压中间电路由中间电路电容11缓冲。在该平衡电压中间电路上连接有脉冲逆变器12，其通过相应的两个可控的半导体阀和两个二极管在三个抽头点14-1、14-2、14-3上为电的驱动电动机13的运行提供相互相位偏移的正弦电流。该中间电路电容11的容量必须足够大，以使得在平衡电压中间电路中的电压在一段时间内保持稳定，在这段时间内可控的半导体阀中的一个被接通。在例如电动车辆的实际应用中产生HlF范围内的高的容量。在图1中示出的结构的缺陷是，在蓄电池10中最弱的蓄电池单池决定了其可到达的范围，并且单个的蓄电池单池的损坏就已导致整个车辆趴窝。此外在脉冲逆变器中的高的电压的调制导致高的开关损耗并且——因为由于高的电压一般必须应用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关——同样导致高的导通损耗。此外的缺陷在于，在系统中包含的多个蓄电池单池或蓄电池模块被相同的电流流过并且因此是不可单个控制的。由此不存在对单个的蓄电池单池的不同状态施加影响的可能性。此外根据现有技术中已知直流电机，其中涉及旋转的电机，其借助直流电流被驱动或者提供直流电流。按照能量流的方向被区分为直流电动机和直流发电动机。属于直流电动机的优点在于良好的启动特性和良好的可调节性。
技术实现思路
根据本专利技术提供一种蓄电池模块组，其输出端能够连接到直流电动机、尤其是直流电动机的输入端上。该蓄电池模块组包括多个串联连接的蓄电池模块。这些蓄电池模块中的每个包括至少一个蓄电池单池，至少一个耦合单元，第一连接端和一个第二连接端。在此每个蓄电池模块被构造用于，根据耦合单元的控制占据至少两个开关状态中的一个。在此不同的开关状态对应于在第一连接端和第二连接端之间的不同的电压值。这就是说，在不同的开关状态下在第一连接端和第二连接端之间施加不同的电压并且因此该不同的电压是可量取的。多个串联连接的蓄电池模块能够具有不同的特性，其中，在该蓄电池模块组中要么能够被设置相同特性的蓄电池模块要么也能够设置不同特性的蓄电池模块的组合。第一特性的蓄电池模块包括耦合单元，其被构造用于，根据第一控制信号使至少一个蓄电池单池在第一连接端和第二连接端之间以第一(在实施例中正的)极性接通并根据第二控制信号使第一连接端和第二连接端相连接。第二特性的蓄电池模块类似于第一特性的蓄电池模块地构造，但区别在于，至少一个蓄电池单池能够在第一连接端和第二连接端之间以与第一极性相反设置(在该相同的实施例中负的)的极性接通。第三特性的蓄电池模块具有三个可能的开关状态，其中，在三个开关状态的两个中至少一个蓄电池单池在第一连接端和第二连接端之间以可选择的极性接通，并且在另外一个开关状态中该蓄电池模块的第一连接端和第二连接端相连接。在蓄电池模块组的内部该串联连接的蓄电池模块被如此连接，使得在该串联电路中高位的蓄电池模块的第二连接端与该串联电路中低位的蓄电池模块的第一连接端相连接。一个或多个蓄电池模块能够是可脉冲宽度调制的。本专利技术的另一方面涉及一种具有至少一个根据本专利技术蓄电池模块组的蓄电池。该蓄电池优选是一个锂-离子-蓄电池。该蓄电池能够另外包括被构造用于控制蓄电池模块的多个耦合单元的控制装置。本专利技术的另一方面涉及一种具有至少一个直流电动机和根据本专利技术的蓄电池模块组的驱动单元，其中，该蓄电池模块组的输出端被连接到该直流电动机的输入端上。此外提供一种机动车，其具有用于驱动机动车的直流电动机和与直流电动机连接的根据本专利技术的蓄电池模块组。【附图说明】根据附图和下文的描述进一步阐明本专利技术的实施例，其中相同的附图标记表示相同的或者功能相似的部件。其中:图1示出了根据现有技术的电的驱动单元；图2示出了在根据本专利技术的蓄电池模块组中可使用的耦合单元；图3示出了耦合单元的第一实施方式；图4示出了耦合单元的第二实施方式；图5示出了在简单的半导体电路中的耦合单元的第二实施方式；图6和7示出了在蓄电池模块中的耦合单元的两种结构；图8示出了在图6中所示的结构中的在图5中所示的耦合单元；图9示出了具有三个蓄电池模块组的电的驱动单元；图10示出了在图9中示出的电的驱动单元通过控制装置的控制；图11示出了耦合单元的一种实施方式，该耦合单元实现了在蓄电池模块的连接端之间施加具有可选择的极性的电压；图12示出了具有在图11中所示的耦合单元的蓄电池模块的一种实施方式；图13示出了根据本专利技术的第一实施方式的电的驱动单元；图14示出了根据本专利技术的第二实施方式的电的驱动单元；以及图15示出了根据本专利技术的第三实施方式的电的驱动单元。【具体实施方式】图2示出了可用于根据本专利技术的蓄电池模块组的耦合单元30。该耦合单元30含有两个输入端31和32以及一个输出端33并且被构造用于，将输入端31或32中的一个与输出端33连接而另一个则断开。此外在特定的实施方式中耦合单元30被构造为，两个输入端31、32均与输出端33分离。而不是规定，不仅将输入端31而且将输入端32与输出端33连接。图3示出了耦合单元30的第一实施方式，该耦合单元30具有换接开关34，其原则上能够使两个输入端31、32中的仅仅一个与输出端33相连接,而另一个输入端31、32与输出端33断开。该换接开关34能够尤其简单地作为电动机的开关实现。图4示出了耦合单元30的第二实施方式，其中设置了第一和第二开关35或者36。该多个开关中的每个均连接在输入端31或32中的一个和输出端33之间。与图3的实施方式相反该实施方式提供了以下优点，即两个输入端31、32也能够都与输出端33断开，使得输出端33变成高电阻的。再者，开关35、36能够简单地作为例如金属-氧化物-半导体-场效应晶体管(MOSFET)开关或者绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关的半导体开关实现。半导体开关具有有利的价格和高开关速度的优点，使得耦合单元30在短时间内能够对控制信号或者控制信号的变化做出反应并且高的切换率是可实现的。图5示出了在简单的半导体电路中的耦合单元的第二实施方式，其中多个开关35,36中的每个分别由可打开和可关闭的半导体阀门和与之反向连接的二极管组成。图6和图7示出了在蓄电池模块40中的耦合单元30的两个结构。多个蓄电池单池41串联连接在耦合单元30的输入端之间。但是本专利技术不限于这种蓄电池单池的串联电路，其也能够仅仅设置单个的蓄电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池模块组(50)，其特征在于，所述蓄电池模块组(50)的输出端(55)能够连接到直流电动机(54)的输入端上并且所述蓄电池模块组(50)包括多个串联连接的蓄电池模块(51、52、53)，其中，每个蓄电池模块(51、52、53)包括至少一个蓄电池单池(41)，至少一个耦合单元(30、70)，第一连接端(42)和第二连接端(43)并且被构造用于，根据所述耦合单元(30、70)的控制占据至少两个开关状态中的一个，其中，不同的开关状态对应于所述蓄电池模块(51、52、53)的所述第一连接端(42)和所述第二连接端(43)之间的不同的电压值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.24 DE 102011087028.81.一种蓄电池模块组(50),其特征在于,所述蓄电池模块组(50)的输出端(55)能够连接到直流电动机(54)的输入端上并且所述蓄电池模块组(50)包括多个串联连接的蓄电池模块(51、52、53)，其中，每个蓄电池模块(51、52、53)包括至少一个蓄电池单池(41)，至少一个耦合单元(30、70)，第一连接端(42)和第二连接端(43)并且被构造用于，根据所述耦合单元(30、70)的控制占据至少两个开关状态中的一个，其中，不同的开关状态对应于所述蓄电池模块(51、52、53)的所述第一连接端(42)和所述第二连接端(43)之间的不同的电压值。2.根据权利要求1所述的蓄电池模块组(50)，其中，所述蓄电池模块组(50)包括至少一个第一特性的蓄电池模块(51)，其中，所述第一特性的蓄电池模块(51)包括耦合单元(30)，所述耦合单元被构造用于，根据第一控制信号使所述至少一个蓄电池单池(41)在所述第一连接端(42)和所述第二连接端(43)之间以第一极性接通并且根据第二控制信号使所述第一连接端(42)和所述第二连接端(43)相连接。3.根据权利要求2所述的蓄电池模块组(50)，其中，所述蓄电池模块组(50)包括至少一个第二特性的蓄电池模块(52)，其中，所述第二特性的蓄电池模块(52)包括耦合单元(30)，所述耦合单元被构造用于，根据第一控制信号使所述至少一个蓄电池单池(41)在所述第一连接端(42)和所述第二连接端(43)之间以与第一极性相反设置的极性接通并且根据第二控制信号使所述第一连接端(42)和所述第二连接端(43)相连接。4.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池模块组(50)，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·布茨曼，H·芬克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：德国;DE