蓄电池模块、驱动蓄电池、电驱动系统和电动车技术方案

本发明专利技术涉及一种蓄电池模块、驱动蓄电池、电驱动系统和电动车。其中所述蓄电池模块具有：数量为N个的蓄电池单元电池，蓄电池单元电池具有第一端子和第二端子；以及配置电路，用于可选择地配置蓄电池单元电池的互连，以用于改变在蓄电池模块的蓄电池模块端子之间的模块极电压，其中配置电路与蓄电池单元电池的第一和第二端子连接，并且布置成形成第一数量S个蓄电池单元电池组，蓄电池单元电池组包含第二数量P个蓄电池单元电池，其中配置电路可以将蓄电池单元电池组的蓄电池单元电池并联连接，并且蓄电池单元电池组相互串联，其中可选择的互连配置满足条件P×S＝N。

Battery module, drive battery, electric drive system and electric vehicle.

The invention relates to a battery module, a driving battery, an electric drive system and an electric vehicle. The storage battery module has: a number of N battery cell batteries, a battery cell battery with a first terminal and a second terminal; and a configuration circuit for optionally configuring the interconnection of the battery cell batteries for changing the module electrode voltage between the battery module terminals of the storage battery module, and the like. The configuration circuit is connected with the first and second terminals of the battery cell, and is arranged to form a first number of S battery cell batteries. The battery cell batteries contain a second number of P battery cell batteries, in which the configuration circuit can connect the battery cell batteries of the battery cell cell batteries in parallel and parallel. Moreover, the battery unit battery pack is connected in series, and the optional interconnection configuration satisfies the condition P * S = N.

【技术实现步骤摘要】
蓄电池模块、驱动蓄电池、电驱动系统和电动车
本专利技术涉及电能的存储，特别地涉及可再充电的电能存储器，该电能存储器可被灵活配置以优化充电时间和以高效的方式为连接的用电设备供电。更具体地，本专利技术涉及用于电动车的可再充电的电能存储器。
技术介绍
用于电能特别是用于电动车的能量存储器是已知的。对于车辆的可能的应用情况和因此车辆在市场上的接受度来说，处于电动车上的能量存储器的容量以及给能量存储器重新充电所需要的时间是决定性的。能量存储器的容量基本上决定了电动车的行程，而充电则决定了直到电动车可再次以足够的行程供使用者使用的时间段。在VolkerReber的“在800V的情况下充电”(刊于“保时捷工程杂志”，期刊号为1/2016)的文章中，VolkerReber描述了对目前常用的400V充电电压翻倍导致的对能量存储器充电过程的影响，以及对长途旅程总行驶时间的相关影响，该长途旅程超出了由能量存储器容量预设的电动车辆的行程范围。为此目的所提出的蓄电池技术以车辆具有800V车载蓄电池和相应的车载系统为前提。但是为了确保与在市场上建立的400V系统部件以及对于现有基础设施的400V充电电压的兼容性，车辆中需要许多附加部件。例如在充电接口方面需要升压转换器，以将400V充电站的充电电压升高到800V车载蓄电池所需的800V充电电压。车辆也需要具备降压转换器，以便必要时将800V车载蓄电池的输出电压降低到目前常用的400V车载电压。这提高了电动车系统的复杂性以及系统价格。文件DE102016015314A1公开了一种用于车辆的具有蓄电池和三相电机的电驱动系统。该驱动系统具有两个分离的三相系统，其中两个三相系统分别与一个逆变器电连接，且逆变器与蓄电池的不同的电池组的不同的电化学子区域电连接。通过切换单元，蓄电池的电化学子区域可串联电连接或相互电分离。电化学子区域的电分离导致冗余，从而提高三相电机的能量供应的故障-安全特性。此外，可给车辆部件供应整个蓄电池的低的子区域电压(例如400V)，而另一方面可使用较高的充电电压(例如800V)以更快速地给蓄电池充电。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种解决方案，借助于该解决方案，能量存储器(例如电动车的驱动蓄电池)可以针对某些要求被配置，用于更高效的充电过程和/或放电过程。关于充电过程，例如可能期望的是，该能量存储器对于充电过程如果可如此配置，即使得该能量存储器可以尽可能快速地充电。关于放电过程，例如可能期望的是，该能量存储器如果可以被配置成以更高效的方式用于向连接的用电设备供电。本文中与根据本专利技术的能量存储器有关的限定的特征和细节，显然在相关联的根据本专利技术的相应的驱动蓄电池、电力驱动系统、电动车辆以及用于相应的能量存储器方法中有效，且反之亦然。因此，关于本专利技术的各个方面相互参考。本专利技术的核心思想在于蓄电池模块，该蓄电池模块由多个次级(蓄电池)单元电池组成，其在模块端口之间的互连可通过内部的配置电路根据需要如此灵活配置，即，针对充电过程或放电过程和/或在充电过程期间或放电过程期间，在模块端口处调整不同的模块电压。蓄电池模块在设计方面是准标准化的且可容易地以任意数量的组件作为大批量制造产品来制造。驱动蓄电池可以由多个蓄电池模块构成，其中在某些实施例中，该多个蓄电池模块串联连接。本专利技术的第一方面涉及用于电动车的驱动蓄电池的蓄电池模块。蓄电池模块具有：至少两个蓄电池模块端子以用于接收和/或供应电能；N个蓄电池单元电池，蓄电池单元电池具有第一端子和第二端子；以及配置电路，用于选择性地配置蓄电池单元电池的(预期的)互连，以便改变在蓄电池模块的蓄电池模块端子之间的模块极电压。配置电路连接至蓄电池单元电池的第一和第二端口，并且布置成形成第一数量S个蓄电池单元电池组，各电池单元组包括第二数量P个蓄电池单元电池，其中配置电路可以将蓄电池单元电池组的蓄电池单元电池并联连接，并且将蓄电池单元电池组互相串联连接。蓄电池单元电池的可调整的互连因此满足条件P×S＝N，即，蓄电池单元电池组由相同数量的蓄电池单元电池形成。由此可确保，所形成的组的容量在接收电力以及供电的能力方面基本上相同。为了使蓄电池单元电池互连，配置电路具有在蓄电池模块端子之间的可电操控的切换元件。由此在N个蓄电池单元电池中的(N-2)个蓄电池单元电池中，分别借助于可操控的切换元件中的切换元件，特定的一个蓄电池单元电池的第一端子可以与N个蓄电池单元电池中的两个其他的蓄电池单元电池的第一端子电连接，并且这个特定的蓄电池单元电池的第二端子与这两个其他的蓄电池单元电池的对应的第二端子电连接。此外，在N个蓄电池单元电池中的(N-2)个蓄电池单元电池中，分别借助于可操控的切换元件中的切换元件，特定的一个蓄电池单元电池的第一端子可以与两个其他的蓄电池单元电池中的第一蓄电池单元电池的第二端子电连接，并且该特定的一个蓄电池单元电池的第二端子可以与两个其他的蓄电池单元电池中的第二蓄电池单元电池的对应的第一端子电连接。对于N个蓄电池单元电池的端子蓄电池单元电池而言，第一端子和第二端子的一个与两个蓄电池模块端子中的一个固定连接。因为有两个蓄电池模块端子，因此有两个端子蓄电池单元电池。对于端子蓄电池单元电池而言，第一端子和第二端子均可分别借助于可操控的切换元件中的切换元件与其他的(N-2)个蓄电池单元电池中的一个的相应的第一端子或第二端子连接。此外，对于端子蓄电池单元电池而言，第一端子和第二端子中的未与两个蓄电池模块端子中的一个连接的另一个可以借助于可操控的切换元件中的切换元件与另外的(N-2)个蓄电池模块中的一个蓄电池单元电池的第一和第二端子中的一个连接。也就是说，当端子蓄电池单元电池的第一端子与两个蓄电池模块端子中的一个连接时，端子蓄电池单元电池的第二端子可以借助于可操控的切换元件中的切换元件与其他的(N-2)个蓄电池单元电池中的一个蓄电池单元电池的第一端子连接。另外，当端子蓄电池单元电池的第二端子与两个蓄电池模块端子中的一个连接时，端子蓄电池单元电池的第一端子可以借助于可操控的切换元件中的切换元件与其他的(N-2)个蓄电池单元电池中的一个蓄电池单元电池的第二端子连接。可操控的切换元件可分别具有至少一个可作为切换操控的功率半导体。切换元件可分别具有来自于下列组中的至少一个功率半导体，包括：绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(PowerMOSFET’s)以及晶闸管开关。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)非常适合，因为其是将双极晶体管在电流通过响应、阻断电压和耐久性方面的特性与场效应晶体管的特性相结合的半导体器件，由于近似无功率损耗的可操控性，因此可以很好地用作可操控的切换元件。同样，PowerMOSFET’s(功率金属氧化物半导体场效应晶体管)也适合用作可操控的切换元件，PowerMOSFET’s本质上是MOSFET的专用版本，MOSFET对于传导和阻断大的电流和电压是最优的。蓄电池模块的蓄电池单元电池是各个次级蓄电池单元电池，并且由于电化学设计，蓄电池单元电池具有特定的额定蓄电池单元电池电压。通过相应地控制可操控的切换元件，蓄电池模块的(额定)蓄电池模块电压可被分级配置，具有(额定的)蓄电池单元电池电压ZS的大小或(额定的)蓄电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄电池模块，其特征在于，所述蓄电池模块包括：数量为N个的蓄电池单元电池，该蓄电池单元电池具有第一端子和第二端子；以及配置电路，用于可选择地配置所述蓄电池单元电池的互连，以用于改变在所述蓄电池模块的蓄电池模块端子之间的模块电压，并且其中，所述配置电路连接至所述蓄电池单元电池的第一和第二端子，并且设置为形成第一数量S个蓄电池单元电池组，该蓄电池单元电池组包括第二数量P个蓄电池单元电池，其中所述配置电路可以将蓄电池单元电池组的蓄电池单元电池并联连接，以及将所述蓄电池单元电池组互相串联连接，其中可选择的互连配置满足条件P×S＝N。

【技术特征摘要】
2018.05.09 EP PCT/EP2018/0621551.一种蓄电池模块，其特征在于，所述蓄电池模块包括：数量为N个的蓄电池单元电池，该蓄电池单元电池具有第一端子和第二端子；以及配置电路，用于可选择地配置所述蓄电池单元电池的互连，以用于改变在所述蓄电池模块的蓄电池模块端子之间的模块电压，并且其中，所述配置电路连接至所述蓄电池单元电池的第一和第二端子，并且设置为形成第一数量S个蓄电池单元电池组，该蓄电池单元电池组包括第二数量P个蓄电池单元电池，其中所述配置电路可以将蓄电池单元电池组的蓄电池单元电池并联连接，以及将所述蓄电池单元电池组互相串联连接，其中可选择的互连配置满足条件P×S＝N。2.根据权利要求1所述的蓄电池模块，其特征在于，所述配置电路具有可操控的切换元件；并且对于所述N个蓄电池单元电池中的(N-2)个蓄电池单元电池而言，借助于所述可操控的切换元件中对应的切换元件，第一端子可以与N个蓄电池单元电池中的两个其他的蓄电池单元电池的第一端子电连接，并且第二端子可以与这两个其他的蓄电池单元电池的第二端子电连接；以及，借助于所述可操控的切换元件中对应的切换元件，第一端子可以与所述两个其他的蓄电池单元电池中的第一蓄电池单元电池的第二端子电连接，并且第二端子可以与所述两个其他的蓄电池单元电池中的第二蓄电池单元电池的第一端子电连接。3.根据权利要求2所述的蓄电池模块，其特征在于，对于所述N个蓄电池单元电池的端子蓄电池单元电池而言，第一端子和第二端子可借助于所述可操控的切换元件中的相应的切换元件，与所述(N-2)个蓄电池单元电池中的蓄电池单元电池的相应的第一端子或第二端子连接。4.根据权利要求3所述的蓄电池模块，其特征在于，对于所述N个蓄电池单元电池的端子蓄电池单元电池而言，借助于所述可操控的切换元件中的相应的切换元件，第一端子和第二端子中的一个与两个蓄电池模块端子中的一个连接，并且第一端子和第二端子中的另一个可以另外与所述(N-2)个蓄电池模块的一个蓄电池单元电池的端子中的一个连接，其中，当所述端子蓄电池单元电池的第一端子与两个蓄电池模块端子中的一个连接时，所述端子蓄电池单元电池的第二端子可与(N-2)个蓄电池单元电池的一个蓄电池单元电池的第一端子连接，以及，当所述端子蓄电池单元电池的第二端子与两个蓄电池模块端子中的一个连接时，所述端子蓄电池单元电池的第一端子可与(N-2)个蓄电池单元电池的一个蓄电池单元电池的第二端子连接。5.根据权利要求2至4中任一项所述的蓄电池模块，其特征在于，所述可操控的切换元件具有至少一个可作为开关操控的功率半导体。6.根据权利要求2至4中任一项所述的蓄电池模块，其特征在于，所述切换元件具有至少一个功率半导体，该功率半导体选自下列组合：绝缘栅双极型晶体管、功率金属氧化物半导体场效应晶体管和晶闸管开关。7.根据权利要求2至4中任一项所述的蓄电池模块，其特征在于，所述蓄电池单元电池是次级蓄电池单元电池且具有蓄电池单元电池电压；并且所述蓄电池模块的蓄电池模块电压可通过相应地操控所述可操控的切换元件分级配置：具有所述蓄电池单元电池电压的大小或所述蓄电池单元电池电压的多倍，从蓄电池单元电池电压直至N倍的蓄电池单元电池电压的范围中配置。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：周巍，
申请(专利权)人：南京知行新能源汽车技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32