一种具有可变输出电压的蓄电池制造技术

提出了一种具有至少一个蓄电池模块组(70)和控制单元的蓄电池，其中所述至少一个蓄电池模块组(70)包括多个串联的蓄电池模块(40，60)。每个蓄电池模块(40，60)包括至少一个蓄电池单元(11)和耦合单元(30，50)。所述至少一个蓄电池单元(11)连接在所述耦合单元(30，50)的第一输入端(31，51)与第二输入端(32，52)之间。所述耦合单元(30，50)被构造为根据第一控制信号来接通在所述蓄电池模块(40，60)的第一端子(41，61)与所述蓄电池模块(40，60)的第二端子(42，62)之间的所述至少一个蓄电池单元(11)，并且根据第二控制信号来将所述第一端子(41，61)与所述第二端子(42，62)连接。所述控制单元被构造为将所述第一控制信号输出至所述至少一个蓄电池组(70)的第一可变数量的蓄电池模块(40，60)，并且将所述第二控制信号输出至所述至少一个蓄电池组(70)的剩余的蓄电池模块(40，60)，并且由此可变地调节所述蓄电池的所述至少一个蓄电池模块组(70)的输出电压。

【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具有可变输出电压的蓄电池。
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力车辆和电动车辆中，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单元。因为由一个这样的蓄电池提供的电流必须流过所有的蓄电池单元，并且一个蓄电池单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单元，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单元包或通过外部连接蓄电池单元来实现。 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力车辆中或者在静态应用中诸如风力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二极管在三个输出端上分别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一时间段，在该时间段内接通可控的半导体阀中的一个。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。多个蓄电池单元串联连接，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单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单元的高直流，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单元的电压，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。
技术实现思路
因此，依据本专利技术地提出了一种具有至少一个蓄电池模块组和控制单元的蓄电池，其中所述至少一个蓄电池模块组包括多个串联的蓄电池模块。每个蓄电池模块包括至少一个蓄电池单元和耦合单元。所述至少一个蓄电池单元连接在所述耦合单元的第一输入端与第二输入端之间。所述耦合单元被构造为根据第一控制信号来接通在所述蓄电池模块的第一端子与所述蓄电池模块的第二端子之间的所述至少一个蓄电池单元，并且根据第二控制信号来将所述第一端子与所述第二端子连接。所述控制单元被构造为将所述第一控制信号输出至所述至少一个蓄电池组的第一可变数量的蓄电池模块，并且将所述第二控制信号输出至所述至少一个蓄电池组的剩余的蓄电池模块，并且可变地调节所述蓄电池的所述至少一个蓄电池模块组的输出电压。耦合单元实现了 或将一个或多个连接在第一和第二输入端之间的蓄电池单元如此地耦合至耦合单元的第一和第二输出端，以便蓄电池单元的电压可供外部使用，或通过连接第一输出端与第二输出端来越过蓄电池单元，以便能够从外看见电压0V。以这种方式，通过适合地控制蓄电池模块组的可变输出电压实现了 通过简单地激活(在耦合单元的输出端处的蓄电池单元的电压是可视的)或去激活(耦合单元的输出电压0V)相应数量的蓄电池模块来调节蓄电池模块组的可变输出电压。 本专利技术提供了如下优点，即脉冲逆变器的功能能够直接集成在蓄电池中，并且缓冲电容器被多余地用于对直流中间电路的缓冲，因此能够省去缓冲电容。在极端情况下，每个蓄电池模块仅具有一个蓄电池单元或不包括蓄电池单元的并联电路。在这种情况下，能够最精细地调节蓄电池模块组的输出电压。如果优选地使用了锂离子蓄电池单元(其具有在2. 5V与4. 2V之间的单元电压)，则可相应地精确地调节蓄电池的输出电压。蓄电池的输出电压能够调节地越精确，电磁相容性的问题越小，因为由蓄电池电流通过其高频部分的引起的辐射降低了。然而，需要面对增加的电路耗费，这是由由于使用大量的开关而在耦合单元的开关中的功率损失的增加所引起的。优选地，所述控制单元被构造为调节所述至少一个蓄电池模块组的正弦输出电压。正弦输出电压允许至被设计为在交流电压网上运行的部件的直接连接。优选地，在此，控制单元还被构造为以可调节的预定频率来调节所述正弦输出电压。在此，蓄电池能够具有多个蓄电池模块组，优选地具有三个蓄电池模块组。在此，控制单元为构造为为所述蓄电池模块组中的每个调节正弦输出电压，该正弦输出电压相对于各个其他的蓄电池模块组的正弦输出电压存在相移。尤其地，具有三个蓄电池模块组的实施形式允许直接连接至电机，而无需其他中间部件。由此，相对于在图I中示出的驱动系统，电动或混合动力车辆的驱动系统能够减少依据本专利技术的蓄电池和电驱动电机。当然，还能够想象地是，电机具有更多个用于相位信号的输入端，为此相应的具有多个蓄电池模块组的蓄电池是适合的。所述耦合单元能够具有第一输出端并且被构造为根据所述第一控制信号将所述第一输入端或所述第二输入端与所述第一输出端(33)连接。在此，输出端与蓄电池模块的端子连接，并且第一或第二输入端中的一个与蓄电池模块的端子中的另一个连接。能够仅以两个开关，优选地半导体开关，例如MOSFET或IGBT来实现这种耦合单元。替代地，所述耦合单元能够具有第一输出端和第二输出端并且被构造为根据所述第一控制信号将所述第一输入端与所述第一输出端连接并将所述第二输入端与所述第二输出端连接。在此，耦合单元还被构造为根据所述第二控制信号将所述第一输入端与所述第一输出端分离且将所述第二输入端与所述第二输出端分离且将所述第一输出端与所述第二输出端连接。该实施形式需要较高的电路消耗(通常三个开关)，蓄电池模块的蓄电池单元在其两极去耦，以便在将发生深度放电或蓄电池模块发生损坏时，不带电压地连接其蓄电池单元，并且由此能够无危险地在总装置持续运行期间更换其蓄电池单元。本专利技术的第二方面涉及具有电驱电机的机动车，该电驱动电机用于驱动该机动车，并且该机动车具有与该电驱动电机相连接的、依据本专利技术的第一方面的蓄电池。附图说明下面根据附图和下面的说明书进一步解释本专利技术的实施例，其中相同的附图标记表示相同或功能相同的部件。附图中图I示出了依据现有技术的电驱动系统； 图2示出了依据现有技术的蓄电池的方框电路图；图3示出了用于依据本专利技术的蓄电池的耦合单元的第一实施例；图4示出了耦合单元的第一实施形式的可能的电路技术的实施；图5A和5B示出了具有耦合单元的第一实施形式的蓄电池模块的两个实施形式；图6示出了用于依据本专利技术的蓄电池的耦合单元的第二实施形式；图7示出了耦合单元的第二实施形式的可能的电路技术的实施；图8示出了具有耦合单元的第二实施形式的蓄电池模块的实施形式；图9示出了依据本专利技术的蓄电池的第一实施形式；图1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】...

【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：