[發明專利]用于驅動直流電動機的蓄電池模塊組

有效

• 申請號: 201280057599.1
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN104010870A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: S·布茨曼;H·芬克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;H02J1/00;H02J7/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及一種用于驅動直流電動機的蓄電池模塊組以及一種具有根據本發明蓄電池模塊組的蓄電池。

背景技術

在將來，不僅在靜態應用中，而且在例如混合動力車輛和電動車輛的車輛中，都將更多地使用蓄電池系統。為了能夠滿足對于各種應用所給出的對電壓和可提供的功率的要求，串聯連接大量的蓄電池單池。因為由這種蓄電池所提供的電流必須流過所有的蓄電池單池并且一個蓄電池單池只能夠傳導有限的電流，所以經常并聯連接額外的蓄電池單池，以便提高最大的電流。這能夠要么通過在蓄電池單池殼體內設置多個單池線圈要么通過外部連接多個蓄電池單池來實現。但是，在此有問題的是，由于不完全一致的單池容量和單池電壓能夠導致在串聯連接的蓄電池單池之間的平衡電流。

在圖1中示出了常見的電驅動單元的原理電路圖，其例如在電動或者混合動力車輛或者還在例如風力發電設備的轉子葉片調節的靜態應用中使用。蓄電池10連接到平衡電壓中間電路上，該平衡電壓中間電路由中間電路電容11緩沖。在該平衡電壓中間電路上連接有脈沖逆變器12，其通過相應的兩個可控的半導體閥和兩個二極管在三個抽頭點14-1、14-2、14-3上為電的驅動電動機13的運行提供相互相位偏移的正弦電流。該中間電路電容11的容量必須足夠大，以使得在平衡電壓中間電路中的電壓在一段時間內保持穩定，在這段時間內可控的半導體閥中的一個被接通。在例如電動車輛的實際應用中產生mF范圍內的高的容量。

在圖1中示出的結構的缺陷是，在蓄電池10中最弱的蓄電池單池決定了其可到達的范圍，并且單個的蓄電池單池的損壞就已導致整個車輛趴窩。此外在脈沖逆變器中的高的電壓的調制導致高的開關損耗并且——因為由于高的電壓一般必須應用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)開關——同樣導致高的導通損耗。

此外的缺陷在于，在系統中包含的多個蓄電池單池或蓄電池模塊被相同的電流流過并且因此是不可單個控制的。由此不存在對單個的蓄電池單池的不同狀態施加影響的可能性。

此外根據現有技術中已知直流電機，其中涉及旋轉的電機，其借助直流電流被驅動或者提供直流電流。按照能量流的方向被區分為直流電動機和直流發電動機。屬于直流電動機的優點在于良好的啟動特性和良好的可調節性。

發明內容

根據本發明提供一種蓄電池模塊組，其輸出端能夠連接到直流電動機、尤其是直流電動機的輸入端上。該蓄電池模塊組包括多個串聯連接的蓄電池模塊。這些蓄電池模塊中的每個包括至少一個蓄電池單池，至少一個耦合單元，第一連接端和一個第二連接端。在此每個蓄電池模塊被構造用于，根據耦合單元的控制占據至少兩個開關狀態中的一個。在此不同的開關狀態對應于在第一連接端和第二連接端之間的不同的電壓值。這就是說，在不同的開關狀態下在第一連接端和第二連接端之間施加不同的電壓并且因此該不同的電壓是可量取的。

多個串聯連接的蓄電池模塊能夠具有不同的特性，其中，在該蓄電池模塊組中要么能夠被設置相同特性的蓄電池模塊要么也能夠設置不同特性的蓄電池模塊的組合。

第一特性的蓄電池模塊包括耦合單元，其被構造用于，根據第一控制信號使至少一個蓄電池單池在第一連接端和第二連接端之間以第一(在實施例中正的)極性接通并根據第二控制信號使第一連接端和第二連接端相連接。

第二特性的蓄電池模塊類似于第一特性的蓄電池模塊地構造，但區別在于，至少一個蓄電池單池能夠在第一連接端和第二連接端之間以與第一極性相反設置(在該相同的實施例中負的)的極性接通。

第三特性的蓄電池模塊具有三個可能的開關狀態，其中，在三個開關狀態的兩個中至少一個蓄電池單池在第一連接端和第二連接端之間以可選擇的極性接通，并且在另外一個開關狀態中該蓄電池模塊的第一連接端和第二連接端相連接。

在蓄電池模塊組的內部該串聯連接的蓄電池模塊被如此連接，使得在該串聯電路中高位的蓄電池模塊的第二連接端與該串聯電路中低位的蓄電池模塊的第一連接端相連接。

一個或多個蓄電池模塊能夠是可脈沖寬度調制的。

本發明的另一方面涉及一種具有至少一個根據本發明蓄電池模塊組的蓄電池。該蓄電池優選是一個鋰-離子-蓄電池。該蓄電池能夠另外包括被構造用于控制蓄電池模塊的多個耦合單元的控制裝置。

本發明的另一方面涉及一種具有至少一個直流電動機和根據本發明的蓄電池模塊組的驅動單元，其中，該蓄電池模塊組的輸出端被連接到該直流電動機的輸入端上。

此外提供一種機動車，其具有用于驅動機動車的直流電動機和與直流電動機連接的根據本發明的蓄電池模塊組。