[發明專利]具有至少一個基于半導體的分離裝置的蓄電池

有效

• 申請號: 201380031883.6
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN104541402B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 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: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/46;H01M10/48;B60L11/18
• 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

本發明涉及一種具有至少一個蓄電池組的蓄電池，其中在蓄電池組中設置能夠串聯連接的多個蓄電池模塊，該多個蓄電池模塊分別具有至少一個蓄電池單池，蓄電池組通過分配給蓄電池組(20)的至少一個分離裝置(140)在分配給蓄電池組的多個蓄電池組端子(21、22)之間可接通或者從分配給蓄電池組的多個蓄電池組端子(21、22)可解耦，并且該蓄電池能夠連接到負載，尤其是電機。此外，本發明涉及一種具有這種蓄電池的車輛。

背景技術

通常，用于混合動力車輛和電動車輛的蓄電池和被稱為牽引蓄電池，因為其被用于供應電力驅動裝置。例如在專利DE 10 2010 027 856 A1和DE 10 2010 041 014 A1中公開了這種蓄電池。

在該申請人的之前的專利申請中，已經描述了具有階梯可調的輸出電壓的多相的蓄電池系統。這樣的蓄電池系統的方框圖如圖1所示。根據圖1，蓄電池系統10包括蓄電池11，該蓄電池的多個蓄電池單池不是簡單的串聯連接，而是由多個蓄電池組20形成，其分別在正的蓄電池組極21(以下稱為正的蓄電池組端子21)和負的蓄電池組極22(以下稱為負的蓄電池組端子22)之間是可接通的。

在此，蓄電池11的多個蓄電池組20分別由具有多個串聯和/或并聯連接的蓄電池單池(未示出)的多個蓄電池模塊30構造。這些模塊30能夠通過所謂的多個耦合單元(未示出)在相應的組20中被接通或橋接。該蓄電池系統11在三相的實施例中還被稱為蓄電池直接逆變器(Batteriedirektinverter)。

為了通過帶有中間電路電容器的直流電路將牽引驅動裝置中的蓄電池直接變換器耦接到逆變器，通常還使用所謂的充電和分離裝置40和第二分離裝置50。

在多個蓄電池組20中分別設置的多個分離裝置40、50用于多個蓄電池組20的電氣隔離，并且從而與蓄電池10的相應的直流電壓中間電路隔離。由現有技術已知，作為隔離元素保護裝置使用。

由充電和分離裝置40包括的充電裝置(未單獨示出)涉及用于充電相應的直流中間電路電容器的裝置，通過直流中間電路電容器，該充電電流能夠被限制在允許的值。由現有技術已知，為此使用由充電保護裝置和預充電電阻組成的串聯電路(未示出)。充電和分離裝置40和第二分離裝置50中通常使用的部件是比較大的、重的，并且具有高的故障率。所以當前，在起動蓄電池后使用的繼電器和保護裝置是車輛電子電路故障的第二常見的原因。

圖2示出了圖1示出的蓄電池10的每個蓄電池組20的輸出電壓UBS，其取決于連接到蓄電池10的相應蓄電池組20的蓄電池模塊30的數量k。多個黑點(沒有標記)代表各個測量點。在此，連接至每個蓄電池組20的蓄電池模塊30分別具有相同的模塊電壓UM。根據蓄電池模塊30的連接數量k表示的每個蓄電池組20的輸出電壓UBS是線性的，并且遵循關系UBS＝K*UM，其中1＜k＜n。在此，n是蓄電池模塊30的最大數量，該些蓄電池模塊30能夠分別連接至蓄電池組20。每個蓄電池組20的最大的輸出電壓UBS能夠根據值n*UM假定。

發明內容

根據本發明，提供一種具有至少一個蓄電池組的蓄電池，其中，在所述蓄電池組中設置能夠串聯連接的多個蓄電池模塊，所述多個蓄電池模塊分別具有至少一個蓄電池單池，其中所述蓄電池組被構造為通過分配給所述蓄電池組的至少一個分離裝置在分配給所述蓄電池組的多個蓄電池組端子之間可接通或者從分配給所述蓄電池組的多個蓄電池組端子可解耦。并且其中，所述蓄電池能夠連接到負載、尤其是電機，并且具有對應的連接裝置或多個連接端。

根據本發明，所述分離裝置包括至少一個雙向可關斷的開關裝置，該開關裝置優選地具有至少一個半導體開關。在所述分離裝置中，半導體開關被設置在蓄電池組電流的電流通路中。此外，所述分離裝置被進一步構造用于，通過接通半導體開關來獨立于其電流方向地接通通過蓄電池組的電流。

因此，根據本發明提供優選地用于蓄電池直接逆變器的分離裝置、尤其是充電和分離裝置，在該蓄電池直接逆變器中代替機電部件地使用半導體開關。另外，為對應的直流電壓電路的中間電路電容器的充電過程所使用的預充電電阻能夠被省略。

根據本發明，通過現有技術已知的分離裝置或充電和分離裝置由更輕、更便宜以及首先更可靠的基于半導體的單元所代替。

在本發明的特殊實施例中，根據本發明的分離裝置所包括的半導體開關被設置構造用于，在每個任意的時間點關斷通過半導體開關向前流動的電流。