保护电池组的元件制造技术

一种电池组元件（21），包括：?在第一极和第二极（25、26）之间施加电位差的多个电化学蓄电池（22）；?两个功率输出端子（23、24）；其特征在于其还包括：?保护设备（8），其包括串联连接在第一极和第二极之间的第一开关和第二开关（802、803），所述第一开关是常闭开关，并且所述第二开关是常开开关，所述常开开关被配置成选择性地将第一极和第一端子隔离/连接，所述常闭开关被配置成选择性地将第一端子和第二端子隔离/连接，所述常闭开关的控制信号是由所述电化学蓄电池施加的电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种电池组元件（21），其包括：在第一极和第二极（25、26）之间施加电位差的多个电化学蓄电池（22）；以及两个功率输出端子（23、24）。该元件还包括：保护设备（8），其包括串联连接在第一极和第二极之间的第一开关和第二开关（802、803），所述第一开关是常闭的开关，并且所述第二开关是常开的开关，所述常开开关被配置成选择性地将第一极和第一端子彼此隔离/连接，并且所述常闭开关被配置成选择性地将第一端子和第二端子彼此隔离/连接，其中所述常闭开关的控制信号是由所述电化学蓄电池施加的电压。【专利说明】保护电池组的元件 本专利技术与电化学蓄电池电池组有关。这些电池组能够在例如电动和混合式运输或嵌入式系统的领域中使用。电化学蓄电池通常具有以下数量级的标称电压:对于NiMH型蓄电池而言1.2V,对于锂离子磷酸铁或LiFePO4技术而言3.3V,对于基于钴氧化物的锂离子型技术而言4.2V这些标称电压对于要供电的大多数系统的要求而言过低。为了获得适当的电压水平，将多个蓄电池串联地放置。为了获得高值的功率和电容，将多个蓄电池并联地放置。级的数目(串联蓄电池的数目)和每级中的并联的蓄电池的数目根据针对电池组所期望的电压、电流和电容而变。多个蓄电池的关联被称为蓄电池的电池组。此类电池组例如在车辆中用来借助于逆变器来驱动交流电电动机。此类电池组还具有高容量以便支持电动模式下的车辆的自主性。通常，电动车辆使用蓄电池的电池组，其标称电压约为400V，具有200A的峰值电流和20kWh的电容。被用于此类车辆的电化学蓄电池一般地是锂离子类型，因为其具有以紧凑的重量和体积存储相当大的能量的容量。锂离子磷酸铁(LiFePO4)型电池组技术由于固有地高安全水平而正在经历主要的开发。这是针对稍微落后的能量储存密度的损害而实现的。有时经证明需要将电池组从车辆分离例如以执行维护操作。为此，车辆提供有隔离电路，其包括能够在满电压下将直流切断的选择器开关，例如真空接触器。该隔离电路一般地在电池组外部且被设计成使得电池组与车辆的高压总线之间的隔离状态是直观可控的。电池组的端子则是操作员可接近的。当隔离电路被集成到电池组中时，其一般地还包括意图用于对某些外围设备供电且因此保持对操作员可接近的附加端子。然而，即使当隔离电路断开电池组与车辆的高压总线之间的连接时，电池组的总电压仍被施加于其端子。因此，即使在静止时，在维护操作期间，电池组仍呈现出使操作员触点的风险。此外，水可能渗透到车辆中直至电池组。端子然后可能被浸没在水中并在电池组端子处向水施加电压。这导致水随着氢的释放的触电或水解的风险和因此的爆炸风险。由于电池组冷却的要求，不能如要克服此风险将要求的那样封闭地容纳该电池组。此外，当存在蓄电池失效时，电池组一般地必须尽快地停止工作。事实上，由逆变器产生的交流电压取决于电池组向其施加的直接电压。因此，电池组的电压的突然下降可能导致电动机中的操作问题。然后必须使车辆不动，并且必须借助于隔离电路使电池组与高压总线绝缘。用于某些电/热混合式车辆的现有技术解决方案解决了在蓄电池失效的情况下施加于逆变器的电压的变化的问题。这种解决方案包括在电池组与逆变器之间的转换器。转换器在电池组对电动机逆变器进行供电时是电压递升设备，并且在电动机逆变器对电池组再充电时在恢复能量的阶段期间是递降设备。由于此类转换器在混合式车辆中仅非常短暂地工作，所以能够使其尺寸、其冷却系统的尺寸及其成本最小化。然而，对于具有纯电驱动的车辆而言，此转换器必须以远远更高的循环比工作。这导致引起障碍的尺寸、冷却系统的尺寸和成本。本专利技术设法解决这些缺点中的一个或多个。本专利技术因此与一种电池组元件有关，该电池组元件包括:-在第一极和第二极之间施加电位差的多个电化学蓄电池；-两个功率输出端子；-保护设备，其包括串联连接在第一极和第二极之间的第一开关和第二开关，第一开关是常闭开关，并且第二开关是常开开关，该常开开关被配置成选择性地将第一极和第一端子隔离/连接，该常闭开关被配置成选择性地将第一端子和第二端子隔离/连接，常闭开关的控制信号是由所述电化学蓄电池施加的电压。根据一个变体，所述元件包括被配置成同时地保持常闭开关断开和常开开关闭合的控制电路。根据另一变体，所述常开和常闭开关包括MOSFET型晶体管，常闭开关的晶体管的栅极被连接到所述电化学蓄电池中的一个的电压，该电压大于第二极的电压，并且常闭开关的晶体管的源极被连接到第二极。根据另一变体，常闭开关的MOSFET晶体管的栅极借助于电阻器连接到电化学蓄电池，并且常闭开关包括由控制电路控制且被连接在常闭开关的MOSFET晶体管的栅极与第二极之间的开关。根据另一变体，所述电阻器将常闭开关的MOSFET晶体管的栅极连接到所述串联连接蓄电池中的两个之间的连接节点。根据另一变体，该元件包括熔丝，其值I2t低于常闭开关的MOSFET晶体管的内部链路的值i2t。根据另一变体，保护设备包括串联连接在第一极和第二极之间的第三开关和第四开关，第三开关是常闭开关且第四开关是常开开关，第四开关被配置成选择性地将第一极和第一端子隔离/连接，第三开关被配置成选择性地将第一端子和第二端子隔离/连接，第三开关的控制信号是由所述电化学蓄电池施加的电压。根据另一变体，所述第三开关和第四开关包括MOSFET型晶体管，第三晶体管的栅极被连接到所述电化学蓄电池中的一个的电压，该电压大于第二极的电压，并且第四晶体管的源极被连接到第二极。根据本专利技术的另一变体，同一开关的闭合导致常闭开关的所述晶体管的断开。根据一个变体，保护设备包括用于检测常闭开关的所述晶体管中的一个的劣化的电路，所述用于检测的电路包括:-电阻器，其连接在第一极与检测节点之间；-第一二极管，其阳极被连接到所述检测节点，并且其阴极被连接到第一开关的晶体管的栅极；-第二二极管，其阳极被连接到所述检测节点，并且其阴极被连接到第三晶体管的栅极；-用于测量检测节点的电压的电路。本专利技术还与一种包括如上文所述且被串联连接的多个电池组元件的电池组有关，所述电池组元件的标称电压的和大于100V。根据一个变体，控制电路被配置成同时地保持每个电池组元件的常闭开关断开并保持每个电池组元件的常开开关闭合。根据另一变体，控制电路被配置成连续地激活多个电池组元件的标称电压到其功率输出端子的施加。根据另一变体，控制电路被配置成:-检测电池组元件已达到充电极限的事实；-保持被检测电池组元件的常闭开关和常开开关分别同时地闭合和断开；-保持另一电池组元件的常闭开关和常开开关分别同时地断开和闭合。本专利技术此外与一种电动车辆有关，该电动车辆包括:-电动机；-如上文所述的电池组，对电动机进行供电。参考附图，根据以绝不限制本专利技术的范围的指示的方式给出的以下描述，本专利技术的其他特性和优点将更清楚地出现，在所述附图中:-图1是根据本专利技术的包括提供有保护设备的电池组的车辆的示意性表示；-图2是被附接于电池组的元件的根据第一实施例的保护设备的电气图；-图3图示出车辆停止时的电池组的连接的配置；-图4图示出车辆在操作中时的电池组的连接的配置；-图5图示出在保护设备的动作方面有故障的示例中的电池组的连接的配置；-图6是被附接于电池组的元件的根据第二实施例的保护设备的电气图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组元件（21），包括：?在第一极和第二极（25、26）之间施加电位差的多个电化学蓄电池（22）；?两个功率输出端子（23、24）；其特征在于其还包括：?保护设备（8），其包括串联连接在第一极和第二极之间的第一开关和第二开关（802、803），所述第一开关是常闭开关，并且所述第二开关是常开开关，所述常开开关被配置成选择性地将第一极和第一端子隔离/连接，所述常闭开关被配置成选择性地将第一端子和第二端子隔离/连接，所述常闭开关的控制信号是由所述电化学蓄电池施加的电压。

【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：达尼埃尔·沙特鲁，杰里米·杜邦，塞巴斯蒂安·喀考特，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：
国别省市：