描述了一种用于蓄电池模块(40)的耦合单元(30)，所述耦合单元(30)包括第一输入端(31)、第二输入端(32)和输出端(33)。依据本发明专利技术，所述耦合单元(30)被构造为根据控制信号将所述第一输入端(31)或所述第二输入端(32)与所述输出端(33)相连接。此外实现了一种具有这样的耦合单元(30)和至少一个蓄电池单元(41)的蓄电池模块(40)，蓄电池单元(41)连接在耦合单元(30)的第一输入端(31)和第二输入端(32)之间。所述蓄电池模块(40)的第一端子(42)与所述耦合单元(30)的输出端(33)相连接，且所述蓄电池模块(40)的第二端子(43)与所述耦合单元(30)的第二输入端(32)相连接。此外本发明专利技术还实现了一种具有一个或多个蓄电池模块组(50)的蓄电池，其中，蓄电池模块组(50)具有多个串联连接的蓄电池模块(40)。蓄电池具有控制单元，其被构造为，产生用于所述耦合单元(30)的控制信号并将其输出至所述耦合单元(30)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于蓄电池模块的耦合单元以及具有这样的耦合单元的蓄电池模块。
技术介绍
在将来，无论在固定的应用还是在车辆诸如混合动カ车辆和电动车辆中，将增加 应用蓄电池系统。为了能够满足针对各应用给出的对电压以及所能够提供的功率的要求，串联了较高数量的蓄电池単元。因为由ー个这样的蓄电池提供的电流必须流过所有的蓄电池単元，并且ー个蓄电池単元仅能够导通受限的电流，因此通常还附加地并联连接蓄电池単元，以便提高最大电流。这能够通过在蓄电池单元罩壳内设置更多的単元包或通过外部连接蓄电池单元来实现。然而，在此有问题的是，由于单元电容和电压不精确相同，在并联连接的电池单元之间能够出现补偿电流。在图I中示出了常见的电驱动系统的原理电路图，电驱动系统诸如在电动车辆和混合动カ车辆中或者在静态应用中诸如风カ发电装置的转动叶片调节中使用的电驱动系统。蓄电池10连接至直流中间电路，该直流中间电路受电容器11缓冲保护。脉冲逆变器12连接至直流中间电路，该脉冲逆变器12通过两个可控的半导体阀和两个ニ极管在三个输出端上分別提供相对彼此相位移位的正弦电压，以用于驱动电驱动电机13。电容器11的电容必须足够大，以便使直流中间电路中的电压稳定ー时间段，在该时间段内接通可控的半导体阀中的ー个。在实际的应用中，诸如在电动车辆中，得出高电容在mF范围内。因为直流中间电路的电压通常相当高，只有在高成本并且以大的空间要求的情况下才能够实现这样大的电容。图2在具体的方框电路图中示出了图I的蓄电池10。多个蓄电池単元串联连接，并可选地附加地并联连接，以实现对于各应用所期望的高的输出电压和蓄电池容量。在蓄电池单元的正极和蓄电池正端子14之间连接了负载和分隔装置16。可选地，能够附加地在蓄电池単元的负极和蓄电池负端子15之间连接分隔装置17。分隔和负载装置16和分隔装置17分别包括保护继电器18和19，其被设置为用于将蓄电池单元与蓄电池端子分开，从而使得蓄电池端子不带电压。否则，由于串联连接的蓄电池単元的高直流电压，对维护人员或类似的人将有相当的危险电势。在负载和分隔装置16中附加地设置有负载保护继电器20和与负载保护继电器20串联连接的负载电阻21。如果蓄电池连接到直流中间电路，则负载电阻21限制电容器11的充电电流。在此，首先断开保护继电器18，并仅闭合负载保护继电器20。如果在蓄电池正端子14上的电压达到蓄电池単元的电压，则能够闭合保护继电器19，并且必要时断开负载保护继电器20。保护继电器18、19和负载保护继电器20明显提高蓄电池10的成本，因为对其可靠性和对由其导通的电流提出了高的要求。大量蓄电池単元的串联连接除了总电压高之外，还带来了这样的问题，S卩如果一个蓄电池単元故障，则整个蓄电池故障，因为由于串联连接，蓄电池电流必须流过所有的蓄电池单元。这样的蓄电池故障能够导致整个系统的故障。在电动车辆中,驱动蓄电池的故障能够导致所谓的趴窝(Liegenbleiber)，在另外的诸如风カ发电装置的转动叶片调节装置中，在强风情况下，这能够导致安全危险情況。因此蓄电池的可靠性高是有利的。根据定义，概念“可靠性”是指系统正确地工作预先给定的时间的能力。
技术实现思路
因此，依据本专利技术提出了一种用于蓄电池模块的耦合单元，其中，所述耦合単元具有第一输入端、第二输入端和输出端。耦合单元被构造为根据控制信号将第一输入端或第ニ输入端与输出端相连接。耦合单元能够将ー个或多个连接在第一和第二输入端之间的蓄电池单元耦合到耦合单元的输出端以使得外部能够有蓄电池单元的电压，或者绕过蓄电池单元以使得从外部看到OV的电压。相对于图I所示的蓄电池系统，蓄电池系统的可靠性大大提高了，因为单个蓄电池单元的故障不会直接导致蓄电池系统的故障。耦合单元能够具有换向开关，其被构造为根据控制信号将第一输入端或第二输入端与输出端相连接。替代地，耦合单元能够具有第一开关和第二开关，第一开关连接在第一输入端和输出端之间，第二开关连接在第二输入端和输出端之间。耦合单元的这样的实施形式特别适合用半导体开关实现，其中，第一开关和/或第二开关优选地被构造为MOSFET开关或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关。第二专利技术方面涉及具有依据第一专利技术方面的耦合单元的蓄电池模块，蓄电池模块还具有至少ー个蓄电池单元，优选为锂离子蓄电池单元，其连接在耦合单元的第一输入端和第二输入端之间，其中蓄电池模块的第一端子与耦合单元的输出端相连接，且蓄电池模块的第二端子与耦合单元的第二输入端相连接。如果在蓄电池模块的第一和第二端子上应当有至少ー个蓄电池単元的电压，则将耦合单元的第一输入端接通至其输出端。相反，如果应当使蓄电池模块失效，则将耦合单元的第一输入端与输出端断开，并将耦合单元的第二输入端与输出端相连接。由此将第一和第二端子导电地彼此相连，从而对于蓄电池模块得到OV的电压。第三专利技术方面更提出了ー种具有ー个或多个、优选为三个蓄电池模块组的蓄电池。在此蓄电池模块组包括多个串联连接的、依据第二专利技术方面的蓄电池模块。蓄电池还包括控制单元，其被构造为，产生用于耦合単元的控制信号并将其输出至耦合单元。蓄电池具有的优点在于，在一个蓄电池単元故障的情况下，能够使所涉及的蓄电池模块失效，而剩余的蓄电池模块继续提供电压。尽管蓄电池能够提供的最大电压下降了，然而在蓄电池运行的装置中，电压的下降通常不会导致其整体故障。此外可能的是，设置一些附加的蓄电池模块，如果蓄电池模块中的ー个故障并且必须使其失效时，将附加的蓄电池模块相应地包含在蓄电池模块的串联连接中。由此使得蓄电池的电压不会由于蓄电池模块的故障而受影响，并且蓄电池的功能不依赖于蓄电池単元的故障，由此又大大地提高了整体装置的可靠性。如果耦合单元具有如上文描述的第一和第二开关，则控制单元能够被构造为，闭合所选择的耦合单元的第一开关并断开所述所选择的耦合单元的第二开关，或者断开所述所选择的耦合单元的第一开关并闭合所述所选择的耦合単元的第二开关，或者断开所述所选择的耦合单元的第一开关和第二开关。如果断开第一开关和第二开关，则蓄电池模块为高阻，由此中断蓄电池模块组中的电流。这能够用于维护情况，其中例如能够将蓄电池模块组的所有的蓄电池模块设置为高阻状态，以便能够无危险地更换故障蓄电池模块。由此在图2中示出的现有技术的保护继电器17和18变得多余，因为耦合单元已经能够提供将蓄电池在其两个极上接为无电压的可能。控制单元还能够被构造为，在第一时间点将所选择的蓄电池模块组的耦合单元的所有第一输入端与所述所选择的蓄电池模块组的耦合单元的输出端相连接，并且在第二时间点将所述所选择的蓄电池模块组的耦合单元的所有第二输入端与所述所选择的蓄电池模块组的耦合单元的输出端相连接。由此在第一时间点，在所选择的蓄电池模块组的输出上有该蓄电池模块组的全部输出电压，而在第二时间点输出OV电压。由此将蓄电池模块组的耦合单元用作脉冲逆变器，如图I中所示，其将直流中间电路的正极或负极接通到脉冲逆变器的输出端。通过使用例如脉冲宽度调制控制，能够生成近似的正弦输出电压，其中驱动电机的电机绕阻作为滤波器。本专利技术的蓄电池由此能够完全承担现有技术中脉冲逆变器的功能。在具有多个蓄 电池模块组的实施形式中，每个蓄电池模块组能够生成相对于另外的蓄电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.16 DE 102010027857.21.ー种用于蓄电池模块(40)的耦合单元(30)，所述耦合単元(30)包括第一输入端(31)、第二输入端(32)和输出端(33)，其特征在于，所述耦合単元(30)被构造为根据控制信号将所述第一输入端(31)或所述第二输入端(32)与所述输出端(33)相连接。2.根据权利要求I所述的耦合単元(30)，具有换向开关(34)，其被构造为根据所述控制信号将所述第一输入端(31)或所述第二输入端(32)与所述输出端(33)相连接。3.根据权利要求I所述的耦合単元(30)，具有第一开关(35)和第二开关(36)，所述第ー开关(35)连接在所述第一输入端(31)和所述输出端(33)之间，所述第二开关(36)连接在所述第二输入端(32)和所述输出端(33)之间。4.根据权利要求3所述的耦合単元(30)，其中，所述第一开关(35)和/或所述第二开关(36)被构造为半导体开关，优选地被构造为MOSFET开关或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关。5.ー种具有根据前述权利要求中任意一项所述的耦合单元(30)的蓄电池模块(40)，所述蓄电池模块(40)具有至少ー个蓄电池単元(41)，优选为锂离子蓄电池単元，所述蓄电池単元(41)连接在所述耦合単元(30)的所述第一输入端(31)和所述第二输入端(32)之间，其中所述蓄电池模块(40)的第一端子(42，41)与所述耦合単元(30)的输出端(33)相连接，且所述蓄电池模块(40)的第二端子(41，42)与所述耦合単元(30)的第二输入端(32)相连接。6.ー种具有ー个或多个、优选为三个蓄电池模...
【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：SB锂摩托有限公司，SB锂摩托德国有限公司，
类型：
国别省市：
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