本发明专利技术涉及一种用于提供电压的装置(2)，具有用于提供电池系统电压(US)的电池系统(10)，其中，所述电池系统(10)至少包括两个串联连接的电池子模块(13)，其中，在电池子模块(13)的每个上施加有电池子模块电压(UM)，并且具有至少两个与电池系统(10)电连接的变压模块(20)，其中，在变压模块(20)的每个上都施加有电池系统电压(US)的分电压(UT)，利用电池系统电压的分电压(UT)能够为能连接在相应的变压模块(20)上的电组件(30)供电，并且其中，各一个变压模块(20)与电池子模块(13)中的一个电连接，使得在变压模块(20)的每个上都施加有作为分电压(UT)的电池子模块电压(UM)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于提供电压的装置，具有用于提供电池系统电压的电池系统，其中，所述电池系统至少包括两个串联连接的电池子模块，其中，在电池子模块的每个上施加有电池子模块电压，并且具有至少两个与电池系统电连接的变压模块，其中，在变压模块的每个上都施加有电池系统电压的一个分电压，利用电池系统电压能够为可连接在相应的变压模块上的耗电件供电。本专利技术此外还涉及一种驱动布置。
技术介绍
用于提供电压的装置通常包括电能存储器，其例如可以构造成电池系统。这类电池系统可以用于为耗电件(例如电机)供应能量。这种电机例如可以布置在机动车内，并且用于驱动机动车。但是电能存储器也可以用作电能的中间存储器。在这里，电能由电机在发电机运行状态下提供，并且中间存储在电能存储器中。这种电能存储器例如由风力发电设备或混合动力汽车中公知。在上述的应用可能性中，电池系统通常实现为高压电池，高压电池提供高电压作为电池系统电压。高电压在这里要理解为大于60伏的、特别是大于120伏的电压。在这种电能存储器上可以连接一个或多个耗电件，这些耗电件由电池供应电能。因为由电池提供的电压不是同等地适用于所有的耗电件，所以电池的电能通常经由一个或多个电压转换器传输给这个或这些耗电件。由EP 2 608 397 A1中公知这样一种电路布置，其中，电功率从输出直流电压的功率源传输到至少两个串联连接的子模块上。额外地，在图1中示出了根据现有技术的电路布置。在这里，具有内电阻R:的电池系统10经由具有寄生电感。的供电导线与变压模块20上的串联电路相连。在每个变压模块20上都分别连接着一个耗电件或电组件30。电池系统10提供电池系统电压Us，电池系统电压经由电感L提供给变压模块20，。电池系统电压Us划分到这些变压模块20上，使得每个变压模块20上都有电池系统电压Us的一个分电压UT。电池系统电压Us于是串联地划分到多个变压模块30上，其中，变压模块20在串联电路中连接在电池系统10上。相应的分电压叫于是与连接着的变压模块20的数量有关，并且通过变压模块20的数量缩放。落在变压模块20上的分电压叫通过变压模块30被转换成适用于电组件30的电压。根据图1和现有技术的电路布置的缺点是，仅仅通过串联连接的、并且主要是同类的变压模块20的数量完成对每个单独的变压模块20的分电压Ut的缩放，这对电路布置的使用可能性的范围带来局限。此外不利的是，利用根据现有技术的电路布置不可能让电池系统10同时作为源和汇点运行。也就是说，例如不可能的是，利用个别的变压模块20提供发电机运行，此时，能量被反馈到电池中，并且同时利用其余的变压模块20提供电机运行，此时，可以为连接在变压模块上的耗电件供应电能。根据现有技术的电路布置的另一个重要缺点是，每个变压模块20的功率输出必须几乎相同。为此，相互串联地电耦联的变压模块20通常一致地实现。在这里，每个变压模块20都设计给一个特定的分电压，也成为中间回路电压。在某个变压模块20中的最大允许的中间回路电压被超过时，这个变压模块被摧毁。总是当单个的变压模块20的功率输出(电机运行)或功率接收(发电机运行)的差别变得非常大时，每个子模块的最大允许中间回路电压被超过。也就是说，当单个的变压模块20的汇点或源相互之间偏差太大时，单个的变压模块20的中间回路电压不再能够被调节。现有技术的其他缺点是基于当今对电池的尺寸限制产生的。电池系统或者电池系或者能量存储模块通常由前后连接的电池模块构成，这些电池模块通常包括串联和/或并联连接的电池单元。电池模块在串联电路中总是必须被加载或释放相同的电流。这是由此决定的，即，单个的电池模块不灵活地串联连接形成具有较高电压的系统，也就是形成能量存储模块，并且只能调用整个能量存储模块。只有穿流过整个能量存储模块的电流在这里可以被调节。电池系统电压与串联连接的电池模块的数量成比例。因此，高的电池系统电压需要数量大的串联连接的电池模块或电池单元，并且由此加大了电池最佳设计的难度，这可能导致电池尺寸过大并且额外地增加电池成本和系统复杂性。此外，通过串联电路还提高了对电池管理系统(BMS)、安全性和能量存储器模块设计的要求，这又会提高成本。在另一方面，纯粹地并联连接电池模块要求在低的电池系统电压下运行，然而，低的电池系统电压在高功率下导致电池电流很大，从而导致电池和耗电件之间有过高的损耗功率。实现过程在技术上耗时耗力并且成本昂贵。此外，这里也没有消除缩放效应。电池模块还是一个大且复杂的整体系统。通过纯粹地并联连接电池模块不会增加冗余，从而不会提升系统的可能的故障容忍度。
技术实现思路
本专利技术的任务是，以特别低成本且效率最优化的方式通过电能存储器为一个或多个电组件提供电能，并且同时实现一个冗余的系统，这个系统能够特别灵活地适应电组件的功率要求。该任务根据本专利技术通过一种用于提供电压的装置以及驱动布置得以解决。根据本专利技术的装置用于提供电压。该装置包括用于提供电池系统电压的电池系统，其中，电池系统包括至少两个串联连接的电池子模块，其中，在电池子模块的每个上施加有电池子模块电压。所述装置此外还包括至少两个变压模块，它们与电池系统电连接，其中，在变压模块的每个上都施加有电池系统电压的分电压，利用电池系统电压能够为可连接在相应的变压模块上的电组件供电，其中，各一个变压模块与电池子模块电连接，从而在变压模块的每个上施加有电池子模块电压作为分电压。在所述装置中，各一个电池子模块和与这个电池子模块电连接的变压模块构成子模块。现在施加在变压模块上的分电压在这里不再经由连接在电池系统上的变压模块的数量缩放。在每个子模块中，施加在变压模块上的电压由连接着的电池子模块决定。每个子模块于是构成一个单独的、模块式的电压供应装置。从中得出以下优点，即，所述装置特别可靠地实现为具有高的可支配性。在变压模块或电池子模块、也就是单个的子模块失效时，留下的变压模块能够与相应的电池子模块组合起来，也就是留下的子模块，毫无问题地继续运行，并且为至少一个连接的电组件提供能量。此外，根据本专利技术的装置可以任意地在功率上被缩放，因为用于增加功率的装置可以增加其他的子模块，而同时不会影响已经存在的子模块，特别是子模块的电池子模块电压。于是，利用该装置可以实现成本低的、效率最优化的、冗余的并且灵活的电压供应系统。在一种实施方式中设计的是，每个电池子模块包括至少一个电池单元，或者包括多个电池单元的串联电路和/或并联电路。于是，每个电池分模可以提供不同于另一个电池子模块的电压，并且因此缩放电池系统电压。每个单个的电池子模块于是可以如下地确定尺寸，即，连接着的变压模块可以在效率最佳的状态下运行。于是，子模块可以实现为具有不同的电压等级，并且相互独立地承担负载。从而也不必需要中央调节系统来确保分电压均匀地适应相应的变压模块。特别优选的是，所述装置包括至少一个开关装置，这个开关装置布置在两个电池子模块之间，用于电连接和/或电分离电池子模块。当电池子模块经由开关装置相互电连接，就可以实现子模块的串联连接。但是，如果在子模块之间出现意外的电干扰，电池子模块、从而子模块，也可以相互电镀隔离。由于单个的电池子模块在运行时能够相互电镀隔离，所以根据本专利技术的装置可以在空间上特别灵活地布置。可以设计本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于提供电压的装置(2)，具有用于提供电池系统电压(US)的电池系统(10)，其中所述电池系统(10)至少包括两个串联连接的电池子模块(13)，其中在所述电池子模块(13)的每个上施加有电池子模块电压(UM)，至少两个与所述电池系统(10)电连接的变压模块(20)，其中在所述变压模块(20)的每个上都施加有所述电池系统电压(US)的分电压(UT)，利用所述电池系统电压的所述分电压能够为能连接在相应的所述变压模块(20)上的电组件(30)供电，其特征在于，各一个变压模块(20)与所述电池子模块(13)中的一个电连接，使得在所述变压模块(20)的每个上都施加有作为所述分电压(UT)的所述电池子模块电压(UM)。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：德拉甘·米库莱茨，蒂穆尔·维尔纳，沃尔夫冈·魏丹茨，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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