本发明专利技术提出了一种用于蓄电池模块(40)的耦合单元(30)，耦合单元(30)包括第一输入端(31)、第二输入端(32)、第一输出端(33)和第二输出端(34)。耦合单元(30)被构造为响应于第一控制信号将第一输入端(31)和第一输出端(33)相连接，且将第二输入端(32)和第二输出端(34)相连接，且响应于第二控制信号将第一输入端(31)从第一输出端(33)分离，且将第二输入端(32)从第二输出端(34)分离，且将第一输出端(33)与第二输出端(34)相连接。此外提出了具有该种耦合单元(30)和至少一个蓄电池单元(41)的蓄电池模块(40)，该蓄电池单元接在耦合单元(30)的第一输入端(31)和第二输入端(32)之间。蓄电池模块(40)的第一端子(42)与耦合单元(30)的第一输出端(33)相连接，且蓄电池模块(40)的第二端子(43)与耦合单元(30)的第二输出端(34)相连接。本发明专利技术还引入了一种蓄电池，其具有一个或多个蓄电池模块组(50)，其中，蓄电池模块组(50)包括多个串联的蓄电池模块(40)。该蓄电池具有控制单元，控制单元被构造为生成用于耦合单元(30)的第一和第二控制信号且将其输出至耦合单元(30)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于蓄电池模块的耦合单元和具有该种耦合单元的蓄电池模块。
技术介绍
在将来，无论在静态的应用还是在诸如混合动力车辆和电动车辆的车辆中，将应用更多的蓄电池系统。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(Zellwickeln)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并不是精确地相同，在并联连接的电池单元之间出现了均衡电流。·在图I中示出了常见的电驱动系统的原理电路图，电驱动系统应用在诸如电动车辆和混合动力车辆中或者也应用在静态应用(例如风力发电装置的转动叶片调节)中。蓄电池10连接至直流中间电路，该直流中间电路由电容器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通过两个可接通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接通的半导体阀中的一个。在实际的应用中，诸如在电动车辆中，高电容位于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之间连接了负载装置和分隔装置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。分隔装置和负载装置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，从而不带电压地连接蓄电池端子。否则，由于串联连接的蓄电池单元的高直流电压，对维护人员或类似的人将产生相当的危险电势。在负载装置和分隔装置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明显提高了蓄电池10的成本，因为对其可靠性和对由其导通的电流的提出高的要求。大量蓄电池单元的串联连接除了总电压高之外，还带来了这样的问题，S卩如果一个蓄电池单元故障，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)，在另外的诸如风力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况。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。此外，蓄电池系统较高的可用性是值得期待的。可用性可理解为可维修的系统在规定的时刻处于可运转的状态的可能性。
技术实现思路
因此，依据本专利技术提供了一种用于蓄电池模块的耦合单元，其中，所述耦合单元包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端。所述I禹合单兀被构造为响应于第一控制信号将所述第一输入端和所述第一输出端相连接，且将所述第二输入端和所述第二输出端相连接，且响应于第二控制信号将所述第一输入端从所述第一输出端分离，且将所述 第二输入端从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相连接。所述耦合单元使得一个或多个接在所述第一和所述第二输入端的蓄电池单元要么如此地耦接至所述耦合单元的所述第一和所述第二输出端，从而向外部提供蓄电池单元的电压；要么通过连接所述第一输出端和所述第二输出端来跨接所述蓄电池单元，从而使得从外部可见的电压为O伏。因此能够相对于在图I中示出的蓄电池系统极大地提高蓄电池系统的可靠性，因为单一的蓄电池单元的故障不会直接导致整个蓄电池系统的故障。此外将有力地改善蓄电池系统的可用性，因为通过所述第一和第二输入端的去耦能够无电压地断开连接至所述第一和第二输入端的蓄电池单元，且之后在运行中移除并通过功能完好的来替换，这些蓄电池单元随后又能够接通。所述的耦合单元能够包括至少一个换向开关，所述至少一个换向开关被构造为将第一或第二输入端中的一个与所述第一或第二输出端或者将所述耦合单元的中点与所述第一或第二输出端相连接。通过至少一个换向开关的使用能够确保在所述耦合单元发生故障时，也不会将所述第一输入端与所述第二输入端相短接并由此将可能连接的蓄电池单元短路。然而，换向开关只可实现为电子机械的开关，所以与之而来的是关于价格、尺寸和容错率方面的缺点。替代地，所述耦合单元能够包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关接在所述第一输入端和所述第一输出端之间，所述第二开关接在所述第二输入端和所述第二输出端之间，所述第三开关接在所述第一输出端和所述第二输出端之间。所述耦合单元的该种实施尤其适于用半导体开关来实现，其中，所述开关中的至少一个优选地被构造为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根据第一专利技术方面所述的耦合单元和至少一个优选地为锂离子蓄电池单元的蓄电池单元的蓄电池模块，所述至少一个蓄电池单元接在所述耦合单元的所述第一输入端和所述第二输入端之间，其中，所述蓄电池模块的第一端子与所述耦合单元的所述第一输出端相连接，且所述蓄电池模块的第二端子与所述耦合单元的所述第二输出端相连接。如果所述至少一个蓄电池单元的所述电压应该提供至所述蓄电池模块的所述第一和第二端子，那么所述耦合单元的所述第一输入端将连接在其第一输出端上且所述耦合单元的所述第二输入端将连接在其第二输出端上。如果相反地应该去激活所述蓄电池模块，那么所述第一输入端将从所述耦合单元的所述第一输出端分离，且所述第二输入端将从所述耦合单元的所述第二输出端分离且所述第一输出端将与所述耦合单元的所述第二输出端相连接。由此，所述第一和所述第二端子将相互导通连接，从而使得所述蓄电池模块得出O伏电压。第三专利技术方面引入了一种蓄电池，所述蓄电池具有一个或多个，优选地正好三个蓄电池模块组。其中，所述蓄电池模块组包括多个串联的根据第二专利技术方面所述的蓄电池模块。所述蓄电池还包括控制单元，所述控制单元被构造为生成用于所述耦合单元的所述第一和所述第二控制信号且将其输出至所述耦合单元。所述蓄电池具有以下优点，S 卩即使在某个蓄电池单元发生故障时也能够去激活该相关的蓄电池模块，而所剩余的蓄电池模块继续提供电压。尽管由蓄电池最大可提供的电压下降了，但是该电压下降通常不会在该蓄电池驱动的装置中导致整体的故障。此外能够设计一定数量的额外的蓄电池模块，当这些蓄电池模块中的某个发生故障且必须被去激活时，在该蓄电池模块的串联连接中的蓄电池模块将相应地减少。由此，所述蓄电池的电压不会被某个蓄电池模块的故障所损本文档来自技高网...
【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：
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