具有至少一个基于半导体的分离装置的蓄电池制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有至少一个蓄电池组(20)的蓄电池(11)，其中在蓄电池组(20)中设置能够串联连接的多个蓄电池模块(30)，多个蓄电池模块分别具有至少一个蓄电池单池，其中，蓄电池组(20)通过分配给蓄电池组(20)的至少一个分离装置(140)在分配给蓄电池组的多个蓄电池组端子(21、22)之间可接通或者从分配给蓄电池组的多个蓄电池组端子(21、22)可解耦，并且蓄电池(11)能够连接到电机。分离装置(140)被构造为双向的可关断的开关装置。其中，在分离装置中，半导体开关(150)被设置在蓄电池组电流的电流通路中，并且分离装置(140)被进一步构造用于通过接通半导体开关(150)来独立于蓄电池组的电流方向地接通通过蓄电池组(20)的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有至少一个基于半导体的分离装置的蓄电池
本专利技术涉及一种具有至少一个蓄电池组的蓄电池，其中在蓄电池组中设置能够串联连接的多个蓄电池模块，该多个蓄电池模块分别具有至少一个蓄电池单池，蓄电池组通过分配给蓄电池组(20)的至少一个分离装置(140)在分配给蓄电池组的多个蓄电池组端子(21、22)之间可接通或者从分配给蓄电池组的多个蓄电池组端子(21、22)可解耦，并且该蓄电池能够连接到负载，尤其是电机。此外，本专利技术涉及一种具有这种蓄电池的车辆。
技术介绍
通常，用于混合动力车辆和电动车辆的蓄电池和被称为牵引蓄电池，因为其被用于供应电力驱动装置。例如在专利DE102010027856A1和DE102010041014A1中公开了这种蓄电池。在该申请人的之前的专利申请中，已经描述了具有阶梯可调的输出电压的多相的蓄电池系统。这样的蓄电池系统的方框图如图1所示。根据图1，蓄电池系统10包括蓄电池11，该蓄电池的多个蓄电池单池不是简单的串联连接，而是由多个蓄电池组20形成，其分别在正的蓄电池组极21(以下称为正的蓄电池组端子21)和负的蓄电池组极22(以下称为负的蓄电池组端子22)之间是可接通的。在此，蓄电池11的多个蓄电池组20分别由具有多个串联和/或并联连接的蓄电池单池(未示出)的多个蓄电池模块30构造。这些模块30能够通过所谓的多个耦合单元(未示出)在相应的组20中被接通或桥接。该蓄电池系统11在三相的实施例中还被称为蓄电池直接逆变器(Batteriedirektinverter)。为了通过带有中间电路电容器的直流电路将牵引驱动装置中的蓄电池直接变换器耦接到逆变器，通常还使用所谓的充电和分离装置40和第二分离装置50。在多个蓄电池组20中分别设置的多个分离装置40、50用于多个蓄电池组20的电气隔离，并且从而与蓄电池10的相应的直流电压中间电路隔离。由现有技术已知，作为隔离元素保护装置使用。由充电和分离装置40包括的充电装置(未单独示出)涉及用于充电相应的直流中间电路电容器的装置，通过直流中间电路电容器，该充电电流能够被限制在允许的值。由现有技术已知，为此使用由充电保护装置和预充电电阻组成的串联电路(未示出)。充电和分离装置40和第二分离装置50中通常使用的部件是比较大的、重的，并且具有高的故障率。所以当前，在起动蓄电池后使用的继电器和保护装置是车辆电子电路故障的第二常见的原因。图2示出了图1示出的蓄电池10的每个蓄电池组20的输出电压UBS，其取决于连接到蓄电池10的相应蓄电池组20的蓄电池模块30的数量k。多个黑点(没有标记)代表各个测量点。在此，连接至每个蓄电池组20的蓄电池模块30分别具有相同的模块电压UM。根据蓄电池模块30的连接数量k表示的每个蓄电池组20的输出电压UBS是线性的，并且遵循关系UBS＝K*UM，其中1＜k＜n。在此，n是蓄电池模块30的最大数量，该些蓄电池模块30能够分别连接至蓄电池组20。每个蓄电池组20的最大的输出电压UBS能够根据值n*UM假定。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种具有至少一个蓄电池组的蓄电池，其中，在所述蓄电池组中设置能够串联连接的多个蓄电池模块，所述多个蓄电池模块分别具有至少一个蓄电池单池，其中所述蓄电池组被构造为通过分配给所述蓄电池组的至少一个分离装置在分配给所述蓄电池组的多个蓄电池组端子之间可接通或者从分配给所述蓄电池组的多个蓄电池组端子可解耦。并且其中，所述蓄电池能够连接到负载、尤其是电机，并且具有对应的连接装置或多个连接端。根据本专利技术，所述分离装置包括至少一个双向可关断的开关装置，该开关装置优选地具有至少一个半导体开关。在所述分离装置中，半导体开关被设置在蓄电池组电流的电流通路中。此外，所述分离装置被进一步构造用于，通过接通半导体开关来独立于其电流方向地接通通过蓄电池组的电流。因此，根据本专利技术提供优选地用于蓄电池直接逆变器的分离装置、尤其是充电和分离装置，在该蓄电池直接逆变器中代替机电部件地使用半导体开关。另外，为对应的直流电压电路的中间电路电容器的充电过程所使用的预充电电阻能够被省略。根据本专利技术，通过现有技术已知的分离装置或充电和分离装置由更轻、更便宜以及首先更可靠的基于半导体的单元所代替。在本专利技术的特殊实施例中，根据本专利技术的分离装置所包括的半导体开关被设置构造用于，在每个任意的时间点关断通过半导体开关向前流动的电流。尤其是，根据本专利技术的分离装置所包括的半导体开关向后是仅限制性的可关断的或不可关断的。优选地，根据本专利技术所使用的半导体开关包括双极型晶体管，尤其是绝缘栅双极型晶体管或场效应晶体管，尤其是金属氧化物半导体场效应晶体管。在本专利技术另一个非常有利的实施方式中，根据本专利技术的分离装置的开关装置所包括的半导体开关被分配给分离装置所包括的二极管桥。所述二极管桥与相关联的蓄电池组连接，并且此外还与相关联的半导体开关连接，由此使通过半导体开关的流动的电流一直向前地流过半导体开关，而不取决于相应的电流流过相关联的蓄电池组的方向。尤其地，半导体开关相关联的二极管桥被构造为由四个二极管组成的全桥。在本专利技术的分离装置中能够使用功率半导体。基于半导体的功率开关能够通过控制导线在任意时间点非过零点地关断电流，向后不能够关断，根据特别的实施例尤其选择具有二极管桥的结构。由此能够以尤其简单的方式来实现，通过半导体开关的电流流动一直在向前方向上，而不管电流流过分离装置的方向。因此，能够使用普通的半导体开关作为开关，例如，普通的双极型晶体管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。尤其地，设置在蓄电池组中的根据本专利技术的分离装置被如此设置，使其与正的或负的蓄电池组端子相连接。此外，根据本专利技术的分离装置还能够设置在其所分配的蓄电池组的任意两个蓄电池模块之间，并且分别与相邻的两个蓄电池模块直接连接。换句话说，根据本专利技术的分离装置能够被集成到与其关联的蓄电池组。在此，根据本专利技术的分离装置能够例如直接定位在相应的蓄电池组的负极或正极。根据本专利技术的分离装置能够设置在相应的蓄电池组中的多个蓄电池模块之间的任意位置。一种蓄电池系统，尤其是一种蓄电池直流逆变器，其包括具有多个蓄电池组的蓄电池，该些蓄电池组分别包括根据本专利技术的多个分离装置，能够通过根据本专利技术的分离装置独立于蓄电池系统的当前的电压位置以及独立于电机的当前的运行状态与直接连接的电机分离。由于使用的半导体开关和相关的二极管与保护装置相比可靠性高得多，因此根据本专利技术的分离装置能够实现具有相当高的可靠性的分离功能。此外，能够减小根据本专利技术的蓄电池系统或根据本专利技术的蓄电池的重量和体积。本专利技术的另一个优点是，根据本专利技术的蓄电池系统或根据本专利技术的蓄电池的接通或断开无噪声地实现。当前所使用的保护装置的开关噪声被认为非常扰人。根据本专利技术的另一个优选的实施方式，分配给根据本专利技术的蓄电池的至少一个蓄电池组的至少一个分离装置还能够被构造为充电装置，其包括至少两个双向的开关装置。在此，两个双向的开关装置中的一个并联连接至串联电路，所述串联电路由所述两个双向的开关装置中的另一个以及预充电电阻组成。尤其地，根据本专利技术的蓄电池的蓄电池组的蓄电池模块被构造为能够与蓄电池组接通和桥接，以用于产生所述蓄电池组的可调的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
蓄电池(11)，其具有至少一个蓄电池组(20)，其中，在所述蓄电池组(20)中设置能够串联连接的多个蓄电池模块(30)，所述多个蓄电池模块分别具有至少一个蓄电池单池，所述蓄电池组(20)被构造为通过分配给所述蓄电池组(20)的至少一个分离装置(140)在分配给所述蓄电池组的多个蓄电池组端子(21、22)之间可接通或者从分配给所述蓄电池组的多个蓄电池组端子(21、22)可解耦，其特征在于，所述分离装置(140)被构造为双向可关断的开关装置，其中，在所述分离装置(140)中，半导体开关(150)被设置在蓄电池组电流的电流通路中，并且所述分离装置(140)被进一步构造为，通过接通所述半导体开关(150)来独立于所述蓄电池组的电流方向地接通通过所述蓄电池组(20)的电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.22 DE 102012210602.21.蓄电池(11)，其具有至少一个蓄电池组(20)，其中，在所述蓄电池组(20)中设置能够串联连接的多个蓄电池模块(30)，所述多个蓄电池模块分别具有至少一个蓄电池单池，所述蓄电池组(20)被构造为通过分配给所述蓄电池组(20)的至少一个分离装置(140)在分配给所述蓄电池组的多个蓄电池组端子(21、22)之间可接通或者从分配给所述蓄电池组的多个蓄电池组端子(21、22)可解耦，其特征在于，所述分离装置(140)被构造为双向可关断的开关装置，其中，在所述分离装置(140)中，半导体开关(150)被设置在蓄电池组电流的电流通路中，并且所述分离装置(140)被进一步构造为，通过接通所述半导体开关(150)来独立于所述蓄电池组的电流方向地接通通过所述蓄电池组(20)的电流。2.根据权利要求1所述的蓄电池(11)，其中，所述蓄电池(11)能够连接到负载。3.根据权利要求2所述的蓄电池(11)，其中，所述负载是电机。4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池(11)，其中，所述半导体开关(150)被构造用于，在每个任意的时间点关断通过所述半导体开关向前流动的电流。5.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池(11)，其中，所述半导体开关(150)向后是仅限制性的可关断的或不可关断的，并且包括双极型晶体管或场效应晶体管。6.根据权利要求5所述的蓄电池(11)，其中，所述双极型晶体管是绝缘栅双极型晶体管并且所述场效应晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管。7.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池(11)，其中，由所述分...

【专利技术属性】
技术研发人员：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