專利名稱：電池系統(tǒng)中用于能量傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器串聯(lián)電路的制作方法
電池系統(tǒng)中用于能量傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器串聯(lián)電路
背景技術(shù)：
對(duì)在固定的應(yīng)用如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和應(yīng)急電源系統(tǒng)以及其在車輛中使用的電池系統(tǒng)的需求持續(xù)增加。所有這些應(yīng)用均對(duì)可靠性和故障安全性有較高要求。原因在于一個(gè)由電池系統(tǒng)引起的電壓供給完全故障能夠?qū)е抡麄€(gè)系統(tǒng)的故障。所以在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中使用電池，以便在強(qiáng)風(fēng)時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片且保護(hù)設(shè)備免受過(guò)量的機(jī)械負(fù)載，此種負(fù)載可能會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生傷害甚至將其毀壞。在電動(dòng)汽車的電池故障的情況下車輛是不能開(kāi)動(dòng)的。應(yīng)急電源系統(tǒng)應(yīng)該恰好重新確保如救護(hù)車不中斷運(yùn)行并且因此應(yīng)急電源系統(tǒng)本身盡可能不要發(fā)生故障。為了能夠提供用于各種應(yīng)用所要求的功率和能量，各電池單元被串聯(lián)地且除此之外另外并聯(lián)地連接起來(lái)。圖1描繪了電池串聯(lián)電路的一個(gè)電路原理圖。大量電池單元
10-1至io-η被串聯(lián)連接起來(lái)，以便通過(guò)累加單個(gè)電池單元10-1，......，10-Π的電壓來(lái)達(dá)
到比如汽車中電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的高工作電壓。此高工作電壓能夠通過(guò)輸出側(cè)開(kāi)關(guān)11-1，
11-2由接下來(lái)的未示出的功率電子器件如逆變器去耦。因?yàn)殡姵乜傒敵鲭娏饔捎陔姵貑?br> 元10-1，......，10-n的串聯(lián)而流經(jīng)每個(gè)電池單元10-1，......，10-n，其中在電池單元
10-1，......，10-n內(nèi)部通過(guò)電化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生電荷遷移，在極端狀況下單個(gè)電池單元的故障
意味著整個(gè)裝置不能再提供電流，并且因此不能再提供電能。為了能夠及時(shí)識(shí)別電池單元
10-1，......，10-n具有威脅性的故障，通常會(huì)應(yīng)用所謂的電池管理系統(tǒng)12，此電池管理系
統(tǒng)與各電池單元10-1，......，10-n的兩極已連接或者可連接并以固定或者可選的間隔確
定各電池單元10-1，......，10-n運(yùn)行參數(shù)，如電壓、溫度，并由此確定其充電狀態(tài)(State
of Charge，SoC)。這意味著電池系統(tǒng)電子運(yùn)行數(shù)據(jù)低靈活性的同時(shí)的高花費(fèi)。大量電池單元串聯(lián)還有如下缺點(diǎn)1.針對(duì)將用電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的不同運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置關(guān)于所提供的工作電壓、最大電流和存儲(chǔ)能量的條件，只有當(dāng)多于實(shí)現(xiàn)各種要求實(shí)際必需的電池單元被耦接起來(lái)時(shí)，這些條件才能一致。這會(huì)提高價(jià)格且特別是用于電動(dòng)汽車時(shí)會(huì)增加電池系統(tǒng)的有影響的重量和體積。2.因?yàn)橥ㄟ^(guò)串聯(lián)電路累加各個(gè)電池單元電壓，在直至1000V的高壓下實(shí)現(xiàn)電池安裝，即各個(gè)電池單元的聯(lián)接，因此單個(gè)或者整個(gè)模塊電池的更換不能在本地的工場(chǎng)進(jìn)行，或在固定的應(yīng)用情況下只能由經(jīng)過(guò)特殊培訓(xùn)的專業(yè)人員用專業(yè)工具進(jìn)行。由此在故障情況下的電池系統(tǒng)維護(hù)產(chǎn)生高物流費(fèi)用。3.為了不帶電壓地關(guān)斷電池系統(tǒng)，這就是說(shuō)把本來(lái)的電池和負(fù)載分開(kāi)，必須設(shè)計(jì)功率開(kāi)關(guān)11-1和11-2，其典型地被實(shí)現(xiàn)為繼電器且用于期望高電流和電壓的繼電器是非
常昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是引入一種能夠克服背景技術(shù)中所述缺點(diǎn)的裝置。本發(fā)明的第一個(gè)方面涉及用于電池系統(tǒng)的能量傳輸器，此能量傳輸器包含各自具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的第一和第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中輸入端被構(gòu)造為用于連接電池模塊，且其中第一和第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器在輸出側(cè)串聯(lián)連接。依據(jù)本發(fā)明此能量傳輸器包含至少一個(gè)具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)第一輸出端的第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，其兩個(gè)輸入端與第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，并且其第一輸出端與第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端之一相連接。本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)在輸出側(cè)串聯(lián)連接的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生不依賴于電池模塊的電壓并因此不依賴于其充電狀態(tài)的可選輸出電壓，其中和第一、第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器相連接的電池模塊能夠加不同強(qiáng)度的負(fù)荷。通過(guò)第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器使這一點(diǎn)成為可能，其輸入端與第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接，并且當(dāng)?shù)谝淮渭?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器被激活時(shí)從第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器獲取能量且將其通過(guò)與第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接的第一輸出端傳輸。由此減輕第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器及連接在其輸入側(cè)的電池模塊的負(fù)荷。本發(fā)明以此方式允許所謂的負(fù)荷平衡(Load-Balancing)，其中每個(gè)電池模塊的充電狀態(tài)盡可能的一樣，以至于沒(méi)有電池單元放電到臨界值以下，盡管其他電池單元還能夠提供更多言旨量。此外DC/DC轉(zhuǎn)換器的引入使得選擇視運(yùn)行情況而定的合適的總電壓成為可能，因?yàn)楦鱾€(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓能夠以已知方式調(diào)整。除此之外輸出電壓不依賴于初級(jí)側(cè)所連接的電池單元數(shù)量。由此電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠只根據(jù)能量和功率標(biāo)準(zhǔn)而不依賴于各種應(yīng)用所要求的總電壓來(lái)進(jìn)行。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠不采用昂貴的繼電器11-1、11_2，因?yàn)殡姵剌敵龆说母唠妷耗軌蛲ㄟ^(guò)斷開(kāi)DC/DC轉(zhuǎn)換器輕松斷開(kāi)。能量傳輸器優(yōu)選地具有帶兩個(gè)輸入端的第二次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，其兩個(gè)輸入端與第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端相連接。在此，第二次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器還具有與第二初級(jí) DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端之一相連接的第一輸出端。其中第二次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造為從第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器獲取能量并將其傳輸?shù)降诙跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器。由此使得成為可能的是不僅能夠通過(guò)從第二向第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器傳輸能量來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，還能夠相反地從第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器向第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器傳輸能量。顯然能夠串聯(lián)連接更大數(shù)量的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中在每個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端連接一個(gè)次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器。能量傳輸器特別優(yōu)選地具有第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，其具有兩個(gè)被構(gòu)造為用于與電池模塊相連接的輸入端和兩個(gè)輸出端。第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器與第一、第二初級(jí)DC/DC 轉(zhuǎn)換器在輸出側(cè)串聯(lián)連接，以便第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器與第一和第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器直接相連接，也就是說(shuō)第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器被布置在串聯(lián)電路的中間。第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器包含與第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端相連接的第二輸出端。因此第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠從第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器獲取能量并將其以可選方式通過(guò)第一輸出端傳輸?shù)降谝怀跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器或通過(guò)第二輸出端傳輸?shù)降谌跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器。當(dāng)串聯(lián)連接了更高數(shù)量的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，能夠設(shè)計(jì)與之相對(duì)應(yīng)數(shù)量的次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，其能夠各自將能量傳輸?shù)絻蓚?cè)相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。由此能夠達(dá)到對(duì)于能量分布的特別高的靈活性以及由此達(dá)到對(duì)于不同電池模塊的負(fù)荷的特別高的靈活性。舉例來(lái)說(shuō)如果從一個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)與之對(duì)應(yīng)的次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器獲取能量并且傳輸?shù)较噜彽某跫?jí)DC/DC 轉(zhuǎn)換器，與該相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器相連接的次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒃撃芰恐苯永^續(xù)傳輸?shù)较乱粋€(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器。優(yōu)選地，串聯(lián)電路中的最上面和最下面的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(在有第一、第二和第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的例子中，也就是指第一和第三初級(jí)DC/DC 轉(zhuǎn)換器)與次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器相連接，其要么只有第一輸出端要么只有第二輸出端，因?yàn)樽钌厦婧妥钕旅娴某跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器只有一個(gè)相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器。電路技術(shù)上能夠?qū)⒌谝淮渭?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)為從第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器中獲取能量且在所述能量傳輸器的為電池模塊放電的放電模式中，將所述能量傳輸?shù)剿龅谝怀跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器；在所述能量傳輸器的為電池模塊充電的充電模式中，將所述能量傳輸?shù)剿龅谌跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器。以這樣的方式通過(guò)能量傳輸器的運(yùn)行模式來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇通過(guò)第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的哪個(gè)輸出端來(lái)傳輸從第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器中獲取的能量。當(dāng)從電池模塊獲取能量時(shí)，比如當(dāng)裝備有相應(yīng)能量傳輸器的機(jī)動(dòng)車加速時(shí)，能量分給第一初級(jí)DC/ DC轉(zhuǎn)換器；當(dāng)機(jī)動(dòng)車制動(dòng)且制動(dòng)能量通過(guò)發(fā)電機(jī)送回電池模塊時(shí)，能量分給第三初級(jí)DC/ DC轉(zhuǎn)換器。有利地，第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)線圈、一個(gè)第一開(kāi)關(guān)和一個(gè)第一二極管。 線圈和第一開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接在第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端之間，二極管連接在線圈與第一開(kāi)關(guān)之間的連接點(diǎn)和第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一輸出端之間。在具有第一和第二輸出端的第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的優(yōu)選方案中，第一次級(jí)DC/ DC轉(zhuǎn)換器此外還具有第二開(kāi)關(guān)和第二二極管，其中第二開(kāi)關(guān)與第一開(kāi)關(guān)和線圈串聯(lián)連接在第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端之間，以使得線圈連接在第一、第二開(kāi)關(guān)之間。第二二極管連接在線圈與第二開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)和第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的第二輸出端之間。每個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器能夠包含用于控制信號(hào)的控制輸入端且被構(gòu)造為根據(jù)所述控制信號(hào)的接收，將初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端相互電氣連接且將所述初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端中的至少一個(gè)電氣去耦。此實(shí)施例允許在運(yùn)行時(shí)選擇性地關(guān)斷初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，因?yàn)檩斎雮?cè)連接的電池模塊的電池單元可能損壞。通過(guò)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端的連接輸出電流能夠繼續(xù)流經(jīng)整個(gè)裝置。為了不繼續(xù)給電池模塊加負(fù)荷，其將被去耦。因此該實(shí)施例使得裝置能夠持續(xù)運(yùn)行，盡管某個(gè)或某幾個(gè)電池單元發(fā)生故障。此外此實(shí)施例使得在運(yùn)行過(guò)程中在必要時(shí)替換某個(gè)電池模塊成為可能，而不必中斷總電壓的產(chǎn)生。本發(fā)明第二方面引入具有根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的能量傳輸器和多個(gè)電池模塊的電池系統(tǒng)。此電池模塊各自具有至少一個(gè)電池單元。此電池模塊的電極與能量傳輸器的DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一和第二輸入端中相應(yīng)的輸入端以可松開(kāi)方式連接。本發(fā)明第三方面涉及一種具有依據(jù)本發(fā)明第一方面所述的能量傳輸器的機(jī)動(dòng)車。


下面將根據(jù)關(guān)于實(shí)施例的附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。附圖中圖1示出了具有背景技術(shù)中電池管理系統(tǒng)的電池；圖2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的第一種方案；圖3示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的第二種方案；圖4示出了本發(fā)明第二實(shí)施例，且圖5示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的詳細(xì)電路圖。
具體實(shí)施方式
圖2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的第一種方案。兩個(gè)各自具有多個(gè)電池單元21-1 至21-n或22-1至22-n的電池模塊20_1和20_2分別與初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I和的輸入端相連接。初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I和M-2能夠根據(jù)已知方式構(gòu)建并產(chǎn)生不依賴于且能夠高于電池模塊20-1和20-2電壓的輸出電壓。有利地，為了能夠精確控制輸出電壓， 初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器同時(shí)具有一個(gè)內(nèi)部反饋電路。初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I、24-2的輸出端分別與緩沖電容25-1或25-2相連接，緩沖電容使得各個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-l、24-2的輸出電壓變得穩(wěn)定且用作短時(shí)蓄能器。初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-l、24-2在輸出側(cè)串聯(lián)連接，其中最上面的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I與裝置的正輸出端相連接，且最下面的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-2與裝置的負(fù)輸出端相連接。所示的第一實(shí)施例的第一種方案具有一個(gè)次級(jí)DC/DC 轉(zhuǎn)換器沈-1，其輸入端與初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-2的輸出端相連接并從而與緩沖電容25-2 的兩端相連接。次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器沈-1被構(gòu)造為在激活時(shí)從初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-2獲取能量且將其通過(guò)第一輸出端傳輸?shù)匠跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I的輸出端，以便于減輕其負(fù)荷。 以這樣的方式初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I必須從在其輸入端相連接的電池模塊20-1中獲取更少的能量，以使其輸出電壓保持穩(wěn)定。由此能夠在次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器沈-1激活時(shí)減輕電池模塊20-1的負(fù)荷且增加電池模塊20-2的負(fù)荷，其能夠用于補(bǔ)償電池模塊的不同的充電狀態(tài)。原則上還能夠短時(shí)間斷開(kāi)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I且讓次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器沈-1承擔(dān)其作用。圖3示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的第二種方案。所示第一實(shí)施例的第二種方案盡可能符合第一種方案，以至于第一種方案中描述的也相應(yīng)地適用于第二種方案。和第一種方案唯一本質(zhì)上的區(qū)別在于次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器36-1在輸入側(cè)不是與最下面的初級(jí)DC/DC 轉(zhuǎn)換器34-2連接，而是與最上面的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器34-1相連接。此外次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器不包含第一輸出端，而只包含第二輸出端，其第二輸出端與初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器34-2的一個(gè)輸出端相連接。第二種方案允許將能量從第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器34-1傳輸?shù)降诙跫?jí) DC/DC轉(zhuǎn)換器34-2，以便于在第一實(shí)施例的第二種方案中減輕第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器34_2 的負(fù)荷且增加第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器34-1的負(fù)荷。顯然第一實(shí)施例的第一種和第二種方案的組合也是可能的，以便引入兩個(gè)次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器且以可選方式使得能量從一個(gè)初級(jí) DC/DC轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖4示出了本發(fā)明第二實(shí)施例。示出的實(shí)施例包含三個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-1 至44-3，三個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器在輸入側(cè)分別與電池模塊40-1至40_3連接。每個(gè)電池模塊40-1至40-3包含一個(gè)或多個(gè)電池單元41-1至41-n、42-l至42_n以及43_1至43_n。 初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-1至44-3的輸出端分別與緩沖電容45_1至45_3相連接并串聯(lián)連接在一起。第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器46-1在輸入側(cè)與第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44_2的輸出端相連接并在激活時(shí)從其獲取能量。第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器46-1具有兩個(gè)輸出端，其中一個(gè)與上面相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-1的輸出端相連接，另一個(gè)與下面相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-3的輸出端相連接。通過(guò)第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器46-1的相應(yīng)的控制，能夠?qū)牡诙跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-2獲取的能量傳輸?shù)缴厦娴某跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44_1，或者傳輸?shù)较旅娴某跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-3。同樣能夠交替地給下面和上面的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44_1和 44-3傳輸能量，以便于平均地從第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-2向兩個(gè)相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-1和44-3傳輸能量。
為了提高裝置的靈活性能夠設(shè)計(jì)后續(xù)的次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器46-2、46_3 (圖中虛線所示)，其輸入端與上面的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-1或者下面的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44_3相連接。因?yàn)閮蓚€(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-1和44-3各自只有一個(gè)相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器，所以次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器46-2和46-3只需具有第一或第二輸出端即可，從而使得能量從第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-1傳輸?shù)降诙跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44_2，或從第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 44-3傳輸?shù)降诙跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-2成為可能。通過(guò)此裝置能量能夠從每個(gè)初級(jí)DC/ DC轉(zhuǎn)換器44-1至44-3傳輸?shù)狡渌我粋€(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44_1至44_3中，必要時(shí)通過(guò)中繼站，例如，能量從第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-1傳輸?shù)降诙跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44_2的同時(shí)，能量從第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44-2傳輸?shù)降谌跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器44_3。顯然可能的是，將圖示結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到更高數(shù)量的初級(jí)和次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖5示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的詳細(xì)電路圖，其中共計(jì)五個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 54-1至M-5，其在輸出側(cè)串聯(lián)連接。初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5被實(shí)施為簡(jiǎn)單的升/ 降壓轉(zhuǎn)換器具有開(kāi)關(guān)S2、S3，線圈Ll和二極管D3。然而還能夠設(shè)想很多其他已知的DC/DC 轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5各自具有一個(gè)額外的開(kāi)關(guān)Si，其被構(gòu)造為將在輸入側(cè)各自連接的電池模塊50-1至50-5從初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5電氣去耦并且因此使其失效。開(kāi)關(guān)S2和S3能夠同時(shí)閉合，由此各個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5 的輸出端相互電氣導(dǎo)通連接，以便于各個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5成中性且失效，從而不會(huì)干擾剩余的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5的作用。進(jìn)一步地可能的是，為了在初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5中某個(gè)發(fā)生故障時(shí)使整個(gè)裝置的輸出電壓保持穩(wěn)定，提高剩余的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5中某個(gè)或某幾個(gè)的電壓。為了穩(wěn)定初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5各自的輸出電壓，每個(gè)初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 54-1至M-5在輸出側(cè)均如前所示那樣與緩沖電容Cl至C5相連接。此外為每個(gè)初級(jí)DC/ DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5各自分配了一個(gè)次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器56-1至56_5。另一方面最上面和最下面的次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器56-1和56-5各自只有第一或第二輸出端，因?yàn)槟芰恐粫?huì)傳輸?shù)揭粋€(gè)相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-2或M-4。與之相反地中間次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器56_2 至56-4各自具有第一和第二輸出端，以便于能夠?qū)⒛芰總鬏數(shù)缴厦婧拖旅嬉粋€(gè)相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-5。次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器56_1至56_5各自具有線圈L2和與線圈一起串聯(lián)連接在次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器56-1至56-5的輸入端之間的開(kāi)關(guān)S4、S5。中間的DC/ DC轉(zhuǎn)換器56-2至56-4還額外具有另一個(gè)開(kāi)關(guān)，此開(kāi)關(guān)與第一開(kāi)關(guān)和線圈L2串聯(lián)連接，以使得開(kāi)關(guān)S4和S5分別連接在線圈L2相對(duì)的兩端上。次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器56_1至56_5的第一和第二輸出端通過(guò)一個(gè)二極管Dl或D2，分別從線圈L2與第一開(kāi)關(guān)S4或線圈L2與第二開(kāi)關(guān)S5之間的相應(yīng)的連接點(diǎn)通到上面或者下面相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I和M-5 的一個(gè)輸出端。其中二極管Dl和D2被如此連接，以便從整個(gè)裝置獲取能量時(shí)，例如一輛具有該整個(gè)裝置的機(jī)動(dòng)車加速時(shí)，將能量通過(guò)第一輸出端和第一二極管分別傳輸?shù)缴厦嫦噜彽某跫?jí) DC/DC轉(zhuǎn)換器M-I至M-4 ；以及例如一輛具有該整個(gè)裝置的機(jī)動(dòng)車制動(dòng)或者靜態(tài)充電時(shí)， 在將能量送回或引入到電池模塊50-1至50-5中時(shí)，能夠通過(guò)第二輸出端和第二二極管各自傳輸給下面相鄰的初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器M-2至M-5。
權(quán)利要求
1.一種用于電池系統(tǒng)的能量傳輸器，所述能量傳輸器包括各自具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的第一和第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器04，34，44，M)，其中所述輸入端被構(gòu)造為用于連接電池模塊(20，30，40，50)并且其中所述第一和第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器Q4，34，44J4) 在輸出側(cè)串聯(lián)連接，其特征在于包括至少一個(gè)具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)第一輸出端的第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器06-1，36-1，46-1，56-1)，所述兩個(gè)輸入端與所述第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 (24-2,34-1,44-2,54-2)的所述輸出端相連接，并且所述第一輸出端與所述第一初級(jí)DC/ DC轉(zhuǎn)換器04-1，34-2，44-1巧4-1)的所述輸出端之一相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量傳輸器，其中，所述第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器06-1，36-1， 46-1,56-1)被構(gòu)造為從所述第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(對(duì)_2，34_1，44_2，54- 獲取能量并將其傳輸?shù)剿龅谝怀跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器04-1，；34-2，44-2，54-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能量傳輸器，包括一個(gè)具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)第一輸出端的第二次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(26-1,36-1,46-2,46-3,56-1, ...，56-5)，所述兩個(gè)輸入端與所述第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(24-1,34-2,44-1,44-3,54-1, . . .，54-5)的所述輸出端相連接，并且所述第一輸出端與所述第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(對(duì)-2，34-1，44-2，54-2，...， 54-4)的所述輸出端之一相連接，其中所述第二次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器06-1，36-1，46-2， 46-3,56-1, . . . ,56-5)被構(gòu)造為從所述第一初級(jí) DC/DC 轉(zhuǎn)換器(24-1,34-2,44-1,44-3, 54-2，... ,54-4)獲取能量并將其傳輸?shù)剿龅诙跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(24-2,34-1,44-2, 54-1，··· ，54-5)。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量傳輸器，包括第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器04-3， M-3)，所述第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(44-3，54- 具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，所述兩個(gè)輸入端被構(gòu)造為用于連接電池模塊G0-3，50-3)，其中所述第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器04_3， 54-3)與所述第一和第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(44-1，44-2，討-1，54-幻在輸出側(cè)串聯(lián)連接， 以便所述第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(44-2,54- 直接與所述第一和第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 (44-1,44-3,54-1,54-3)相連接，并且其中所述第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(46-1,56- 包含連接到所述第三初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器G4U4-3)的輸出端的第二輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量傳輸器，其中所述第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器06-1，56-2) 被構(gòu)造為從所述第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器G4-2J4-2)中獲取能量并且在所述能量傳輸器的為電池模塊G0-1，. . . ,40-3,50-1, . . . ,50-5)放電的放電模式中，將所述能量傳輸?shù)剿龅谝怀跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器G4-1J4-1)，以及在所述能量傳輸器的為電池模塊00-1，...， 40-3,50-1, ...,50-5)充電的充電模式中，將所述能量傳輸?shù)剿龅谌跫?jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 (44-3,54-3)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述能量傳輸器，其中所述第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 (26-1，36-1，46-1，.. . ,46-3,56-1,. . . ,56-5)具有線圈(L2)、第一開(kāi)關(guān)(S4, S5)和第一二極管(Dl，D2)，其中所述線圈(L2)和所述第一開(kāi)關(guān)(S4，S5)在所述第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(26-1,36-1,46-1, ...，46-3，56-1，. . .，56-5)的輸入端之間串聯(lián)連接，并且所述二極管(D1，D2)連接在線圈(L2)與第一開(kāi)關(guān)(S4，S5)的連接點(diǎn)和所述第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 (26-1,36-1,46-1, · · · ,46-3,56-1, · · · ,56-5)的所述第一輸出端之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6以及權(quán)利要求4或5之一所述的能量傳輸器，其中所述第一次級(jí)DC/ DC轉(zhuǎn)換器06-1，56-2，...，56-4)此外還具有第二開(kāi)關(guān)(S4)和第二二極管(D2)，其中所述第二開(kāi)關(guān)(S4)與所述第一開(kāi)關(guān)(S5)以及所述線圈(L2)串聯(lián)在所述第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(46-1，56-2，. . .，56-4)的所述輸入端之間，以使得所述線圈(L2)連接在所述第一和第二開(kāi)關(guān)(S5，S4)之間，并且其中所述第二二極管連接在線圈(L2)與第二開(kāi)關(guān)(S4)的連接點(diǎn)和所述第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器06-1，56-2，...，56-4)的所述第二輸出端之間。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量傳輸器，其中每個(gè)所述初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 (24-1,24-2,34-1,34-2,44-1,. . · , 44-3, 54-1,. . · , 54-5)包含用于控制信號(hào)的控制輸入端且被構(gòu)造為根據(jù)所述控制信號(hào)的接收，將所述初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器04-1，M-2，34-1，34-2， 44-1，...,44-3,54-1, ...,54-5)的所述輸出端相互電氣連接且將所述初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器 (24-1,24-2,34-1,34-2,44-1, · · · ,44-3,54-1, · · · , 54-5)的輸入端中的至少一個(gè)電氣去華禹。
9.一種具有以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量傳輸器和多個(gè)電池模塊00-1，20-2， 30-1，30-2，40-1，. . . ,40-3,50-1, . . .，50-5)的電池系統(tǒng)，所述電池模塊各自具有至少一個(gè)電池單元(21-1, . . . ,21-11,22-1, . . .，22_n，31_l，. . .，31_n，32_l，. . .，32_n，41_l，· · ·， 41-n,42-l, · · ·，42-n，43-l，· · ·，43_n)且其電池電極與所述能量傳輸器的所述初級(jí)DC/DC 轉(zhuǎn)換器(24-1,24-2,34-1,34-2,44-1, · · · ,44-3,54-1, · · · , 54-5)之一的所述輸入端以可松開(kāi)方式連接。
10.一種機(jī)動(dòng)車，其具有權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的能量傳輸器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電池系統(tǒng)的能量傳輸器，此能量傳輸器包括具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的第一和第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(24，34，44，54)。其輸入端被構(gòu)造為連接電池模塊(20，30，40，50)并且第一、第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(24，34，44，54)在輸出側(cè)串聯(lián)連接。此能量傳輸器包含至少一個(gè)具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)第一輸出端的第一次級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(26-1，36-1，46-1，56-1)，其兩個(gè)輸入端與第二初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(24-2，34-1，44-2，54-2)的輸出端相連接并且其第一輸出端與第一初級(jí)DC/DC轉(zhuǎn)換器(24-1，34-2，44-1，54-1)輸出端之一相連接。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102473970SQ201080032632
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者S·布茨曼 申請(qǐng)人:Sb鋰摩托德國(guó)有限公司, Sb鋰摩托有限公司