CN104768796A - 电动运输工具、所属的方法和所属的蓄电池 - Google Patents

Abstract

阐述一种电动运输工具（10）、尤其是电动交通工具（10），其包含：蓄电池单元（22），所述蓄电池单元具有第一接头（44）和第二接头（24），其中在第一接头（44）和第二接头（24）之间在蓄电池单元（22）完全充电的情况下存在至少200伏特的第一电压（56），并且具有第三接头（42），其中在第三接头（42）处量取第二电压（57），所述第二电压小于第一电压（56）的百分之20或者百分之10或者百分之5；和车载电网（26），所述车载电网与第三接头（42）连接或者能够经由运输工具（10）的第一开关单元（34，334）连接。

Description

电动运输工具、所属的方法和所属的蓄电池

技术领域

本发明涉及电动运输工具、所属的方法和所属的蓄电池。尤其是电动交通工具、电动汽车、电动船、电动飞行器、电动载重器、电动滚动装置和电动摩托车属于电动运输工具。对于电动运输工具共同的是，将电动马达用作为驱动器，所述电动马达由牵引电池组或牵引蓄电池来馈电。存在将所述蓄电池用出自替代能量源、例如太阳能、风能或生物垃圾能的能量充电的可能性。

本发明涉及一种电动运输工具、尤其是电动交通工具，其包含：

-蓄电池单元，所述蓄电池单元具有蓄电池单元上的第一接头和第二接头，其中在第一接头和第二接头之间在蓄电池单元完全充电的情况下存在至少200伏特的第一电压，并且具有蓄电池单元上的第三接头，其中在第三接头处、优选在第三接头和第一接头之间能够量取第二电压，所述第二电压小于第一电压的百分之20或者百分之10或者百分之5；和

-车载电网，所述车载电网与第三接头连接或者能够经由运输工具的第一开关单元连接。

此外，本发明涉及一种用于运行运输工具的方法，

-其中在第一运行方式中，车载电网在蓄电池单元的一个接头处被运行，其中在该接头处仅施加蓄电池单元的部分电压，并且

-其中在第二运行方式中，由变压器对车载电网馈电，所述变压器与蓄电池单元的另一接头连接，其中在该另一接头处施加大于所述部分电压的电压，尤其是大于其双倍、大于其三倍或者大于其十倍。

本发明还涉及一种蓄电池单元，其包含：

-在蓄电池单元上的第一接头和第二接头，其中在第一接头和第二接头之间在蓄电池单元完全充电的情况下存在至少200伏特的第一电压，以及

-蓄电池单元上的第三接头，其中在第三接头处、优选在第三接头和第一接头之间能够量取第二电压，所述第二电压小于第一电压的百分之20或者百分之10或者百分之5。

发明内容

电动运输工具还必须尤其是在其制造耗费方面进一步被改进。因此，本发明的任务是说明一种简单构造的电动运输工具，所述电动运输工具尤其是不包含单独的车载电网蓄电池。此外，应当说明一种所属的方法和所属的蓄电池。

涉及电动运输工具相关的任务通过根据权利要求1的电动运输工具来解决。相应地，涉及方法和蓄电池的任务通过根据并列的方法权利要求的方法和通过根据并列的设备权利要求的蓄电池来解决。在从属权利要求中说明改进形式。

电动运输工具，尤其是电动交通工具，其能够包含：

-蓄电池单元，其具有蓄电池单元上的第一接头和第二接头，其中在第一接头和第二接头之间在蓄电池单元完全充电的情况下存在至少200伏特的第一电压，并且具有所述蓄电池单元上的第三接头，其中在第三接头处、优选在蓄电池单元完全充电的情况下能够量取第二电压，所述第二电压小于第一电压的百分之20或者百分之10或者百分之5；和

-车载电网，所述车载电网与第三接头连接或者能够经由运输工具的第一开关单元连接。

蓄电池单元能够安置在单独的壳体中，所述壳体例如由塑料、合成材料或由金属构成。壳体能够具有仅仅两个、三个或四个外部的接头，尤其是用于例如大于1安培或大于10安培的高的电流接头。在壳体中例如能够布置有多于100个单电池，例如锂离子电池。

因此，蓄电池单元或蓄电池的电压能够位于200伏特至800伏特的范围中。在关于接地极的对称的电压供应的情况下，电压能够位于200至400的范围中。在简单的电压供应、即一个正极或一个负极和一个接地极的情况下，电压典型地能够例如位于400伏特至800伏特的范围中。但是，其他的电压范围也是可行的。第二电压例如能够大于第一电压的百分之1，以便命名下限。

第一开关单元能够是蓄电池单元的部分，即布置在蓄电池壳体中。替代地，第一开关单元也能够在电动运输工具中布置在蓄电池单元之外。

因此，在电动运输工具中能够仅提供唯一的蓄电池单元。替代地，能够提供多个蓄电池单元，然而其中不仅仅为了对电动交通工具的车载电网馈电而应用蓄电池单元。

如也在下文中那样，“连接”表示导电的连接，即例如借助金属线路、尤其是铜线路、例如借助扭绞的铜线。

所说明的蓄电池单元的技术效果是：除了所述的蓄电池单元之外不需要单独的车载电网电池组或单独的车载电网蓄电池单元。尽管如此，车载电网电压能够以简单的方式产生。因此，所需要的单独部件的数量被降低，这降低了制造成本。

用于为车载电网载在行驶时产生电压的变压器的失效能够在短时间期间被克服，因为提供用于电压供应的第二能量源，所述第二能量源独立于变压器被提供。

由蓄电池单元直接对车载电网供电、即没有使用高压变压器例如能够仅短时间地在运输工具启动时使用，因为电动运输工具通常不具有起动器，所以在启动时仅相对小的电流流动，所述电流仅不重要地影响蓄电池单元的的位于地和第三接头之间的电池的充电状态。

第三接头也能够仅仅是抽头，其中在一个或多个蓄电池单元中仅存在由单电池构成的串联电路，所述串联电路不被中断并且所述串联电路也不能够借助于开关元件来中断。然而这是如下变型形式，其可能在关掉高压电池组/蓄电池时、尤其是在将运输工具关掉或停车时需要另外的措施。

在车载电网上例如能够运行如下单元：

-中央控制单元，例如具有微处理器或微控制器，

-行驶灯，

-电制动设备（线控制动），尤其是制动控制装置，

-电转向装置（线控转向），

-空调设备，

-收音机，CD（Compact Disc），和/或其他的娱乐媒体，

-电车窗提升器，

-用于次级时钟控制的高压变压器的电压供应单元和/或控制单元。

在电动运输工具的行驶电网上能够运行如下单元：

-牵引电动马达，例如轮毂马达，

-用于电动马达的变流器，

-用于初级时钟控制的高压变压器的控制单元和/或电压供应单元，这尤其是能够实现车载电网和行驶电网的电分离。

变压器能够在输入侧与第二接头连接或者能够经由运输工具的第二开关单元连接。第二开关单元能够用于在运输工具工作时断开（Freischalten）高压蓄电池单元。作为输入电压，变压器能够具有行驶电网的的电压，即尤其是大于100伏特的电压。

变压器能够是DC/DC变换器（直流/直流）。变压器也已知为名称直流变压器。变压器能够是降压变压器或同样相对于输出电压降低输入电压的逆变器。变压器能够在初级侧或次级侧被时钟控制。

第一开关单元能够包含第一换向开关单元，所述第一换向开关单元的中间接头能够与车载电网连接，所述第一换向开关单元的第二接头能够与蓄电池单元的第三接头连接，并且所述第一换向开关单元的第三接头能够与变压器的输出端连接。

因此，可以以简单的方式和方法切换车载电网的能量供应：

-例如在运输工具启动时或在变压器失效时直接由蓄电池单元进行能量供应，然而其中在蓄电池单元上或蓄电池上截取相对小的电压，例如小于50伏特，

-在运输工具行驶时间接地由蓄电池单元进行能量供应，即利用变压器，其中在变压器的输入端处施加蓄电池单元的相对高的电压，所述电压也用于行驶，例如大于100伏特。而在变压器的输出端处施加车载电网电压。

第一换向开关单元可以是能电控制的开关单元的组成部分。因此，第一换向开关单元能够自动地和/或手动地操作，然而再则借助电子控制装置。因此，换向开关单元能够单独地并且以距用于操作换向开关单元的操作元件一定距离的方式来布置。

因此，可以应用继电器，所述继电器包含线圈，所述线圈产生磁场，所述磁场直接地（舌簧触点）或者经由机械装置作用于第一换向开关。替代地应用开关接触器。

替代地，能够使用电子开关单元或开关晶体管，例如自导通的开关晶体管和自截止的开关晶体管。特别是，使用具有开关功率例如大于10瓦特或大于100瓦特的功率开关单元。

功率开关单元例如是场效应晶体管（FET）或MOSFET（金属氧化物半导体FET）、IGBT（绝缘栅双极晶体管）等。在相应的控制中也能够使用两个自截止的开关晶体管。

变压器能够监视自身并且输出输出信号，所述输出信号说明变压器中的故障或过小的输入电压，使得通过适当的控制电路能够促使切换到车载电网由蓄电池单元的直接的电压供应上。

第一换向开关单元能够在第一开关模式中将车载电网与蓄电池单元的第三接头连接。第一换向开关单元能够在第二开关模式中将车载电网与变压器的输出端连接。

换向开关单元能够是开关单元的组成部分，所述开关单元包含操作线圈，所述操作线圈在一个端部处与变压器的输出端连接。线圈的另一端部例如能够位于接地上，即位于与变压器相同的接地上。得到简单构造的开关单元。

在静止位置（继电器）中或在第一开关模式中，车载电网能够仅与蓄电池单元的抽头或第三接头连接但是不与变压器的输出端连接。而在工作位置（继电器）中或者在第二开关模式中，车载电网能够与变压器的输出端连接但是不与蓄电池单元的第三接头连接。因此，例如能够在车载电网中避免电压平衡电流和与其关联的损失。

双重换向开关单元的第一中间接头能够与由蓄电池单元的单电池构成的第一串联电路连接。双重换向开关单元的第二中间接头能够与由蓄电池单元的单电池构成的第二串联电路连接。第二串联电路能够包含与第一串联电路不同的单电池。

双重换向开关单元能够包含两个换向开关单元，所述换向开关单元通过共同的控制信号来控制或者通过共同的操作元件开关，即尤其是同时开关。

单电池能够是一次电池或电元件，例如在充满电的状态下具有3和4伏特之间的电压的锂离子电池。

蓄电池单元或蓄电池能够包含双重换向开关单元。替代地，双重换向开关单元也能够布置在蓄电池的壳体之外，这例如简化故障时的更换。

双重换向开关单元的第一换向开关单元的第一接头能与双重换向开关单元的第二换向开关单元的第一接头固定地连接，例如通过旋紧、熔焊、钎焊、夹紧、收缩等。在第一开关模式中，双重换向开关单元的第一换向开关单元的第一接头能够与双重换向开关单元的第一中间接头连接。在第一开关模式中，双重换向开关单元的第二换向开关单元的第一接头也能够与双重换向开关单元的第二中间接头连接。

开关模式能够在双重的换向开关中是开关位置。在功率晶体管中，开关模式是特定的控制信号或同时施加在开关元件上的控制信号的组合。

双重换向开关单元的第一换向开关单元的第二接头能够与蓄电池单元的第三接头连接或者形成蓄电池单元的第三接头。

在双重换向开关单元的第二开关模式中，双重换向开关单元的第一换向开关单元的第二接头能够与双重换向开关单元的第一中间接头连接。在双重换向开关单元的第二开关模式中，双重换向开关单元的第二换向开关单元的第二接头能够与双重换向开关单元的第二中间接头连接。双重换向开关单元的第二换向开关单元的第二接头能够与接地电势连接。

技术效果能够在于，在第一开关位置中或在第一开关模式中蓄电池单元的第三接头处施加用于车载电网的小的电压。在第一开关位置中，高压侧能够与行驶电网连接。

而在第二开关位置中或在第二开关模式中，车载电网能够与蓄电池单元分开，尤其是关于与接地极区分的极。蓄电池单元在第二开关位置中与交通工具的行驶电网连接，尤其是与驱动器单元和电驱动马达连接。变压器能够在第二开关位置中产生车载电网电压，即间接地由蓄电池单元产生。第二开关位置因此与行驶相关。

在蓄电池单元中、尤其在蓄电池单元的壳体中也能够存在电子电池组管理系统，所述电子电池组管理系统能够共同包含到开关单元的控制装置中。

在一个设计方案中，双重换向开关单元能够包含在蓄电池单元中，其中优选电子操作双重换向开关单元。替代地，双重换向开关单元也布置在蓄电池单元之外，其中蓄电池单元能够具有用于双重换向开关单元的接头，尤其是除了至少两个另外的接头之外，例如除了接地极和正极之外。

替代地，换向开关单元的中间接头能够与由蓄电池单元的单电池构成的第一串联电路连接。换向开关单元的第一接头能够与蓄电池单元的第三接头连接或者形成蓄电池单元的第三接头。换向开关单元的第二接头能够与由蓄电池单元的单电池构成的第二串联电路连接，其中第二串联电路包含与第一串联电路不同的单电池。

技术效果在于：在继电器中的第一开关模式或静止模式中，车载电网与由单电池构成的第一串联电路连接，而蓄电池单元的其余电池与车载电网电分开。

而在继电器或开关接触器中的工作位置中或第二开关模式中，车载电网不能够与蓄电池直接连接。蓄电池单元相反能够在第二开关模式中与运输工具的行驶电网或高压电网连接。在该行驶电网上也能够存在变压器，所述变压器给车载电网供应相较于行驶电网电压减小的车载电网电压。

换向开关单元能够是换向开关或者包含电子开关元件，尤其是半导体器件、如晶体管。换向开关单元能够布置在蓄电池单元中或布置在蓄电池单元之外。

换向开关单元能够在一个设计方案中包含在蓄电池单元中，其中换向开关单元优选能够以电子的方式操作。替代地，换向开关单元也能够布置在蓄电池单元之外，其中于是在蓄电池单元处能够在由蓄电池单元的单电池构成的两个串联电路之间存在用于连接换向开关单元的相应的附加的接头。

在下个替代方案中，蓄电池单元能够包含由蓄电池单元的单电池构成的第一串联电路。第一串联电路能够与蓄电池单元的第三接头连接。蓄电池单元能够包含由蓄电池单元的单电池构成的第二串联电路。第二串联电路能够包含与第一串联电路不同的单电池。第二串联电路的一个端部能够与蓄电池单元的第二接头连接。蓄电池单元和运输工具能够没有以下开关单元，尤其是除蓄电池单元或蓄电池的充电模式之外，所述开关单元将第一串联电路与第二串联电路连接。

技术效果在于：能够以简单的方式和方法将蓄电池单元的电池的一部分用于车载电网，尤其是仅用于车载电网而不用于行驶电网。蓄电池单元的另外的电池或者蓄电池单元的其他的电池能够用于行驶电网。因此，蓄电池单元的数量尽管存在车载电网蓄电池部分和行驶电网蓄电池部分而被减少。

在一个设计方案中，由单电池构成的第一串联电路能够与运输工具的接地线路连接。接地线路能够是负极或在一些国家中也是正极。

车载电网中的电绝缘能够简单地实施，因为仅需要对车载电网中的相对小的电压绝缘，尤其是相较于蓄电池单元的高压侧上的车载电压的抽头。

在蓄电池单元中也能够包含至少三个由蓄电池单元的单电池构成的串联电路，所述串联电路的接头向外引导或者所述串联电路能够以不同的方式在蓄电池单元中互联，例如成对地分开或互联。

因此，能够应用具有对称的电压供应的行驶电网，在该行驶电网中相对于接地线路存在正极和负极。由此，能够针对较小的绝缘电压设计行驶电网的线路的电绝缘。

车载电网同样能够具有对称的电压供应或者也仅仅在相对于接地线路的一侧上被抽头。

代替具有对称的电压供应的行驶电网或者除了具有对称的电压供应的行驶电网之外，也能够存在由蓄电池单元的单电池构成的多个串联电路，所述串联电路可选地用于对车载电网馈电，例如以便提高故障冗余或者以便降低由于在车载电网中的或行驶电网中的使用引起的电池的附加的损耗。

在用于运行运输工具的方法中，在第一运行方式中能够在蓄电池单元的接头处运行车载电网。在接头处能够仅存在蓄电池单元的部分电压。在第二运行方式中，能够由变压器对车载电网馈电，所述变压器与蓄电池单元的另一接头连接，其中在该另一接头处存在大于、尤其是大于双倍大、大于三倍大或大于十倍大部分电压的电压。但是另一接头处的电压例如小于部分电压的100倍。

在该方法中，能够应用根据上面阐述的改进形式的电动运输工具，使得在那里阐述的技术效果也适用于该方法或其改进形式。

蓄电池单元能够包含：

-在蓄电池单元上的第一接头和第二接头，其中在第一接头和第二接头之间在蓄电池单元完全充电的情况下存在至少200伏特的第一电压，和

-蓄电池单元上的第三接头，其中在第三接头处、尤其在蓄电池单元完全充电的情况下能够量取第二电压，所述第二电压小于第一电压的百分之20或者百分之10或者百分之5。

上述技术效果同样适用于蓄电池单元或其改进形式。特别是，在那所述的蓄电池单元也能够使用在电动汽车或电动运输工具之外，例如在销售时、在维护时、和/或用于与电动运输工具不同的应用。

蓄电池单元或蓄电池能够实现由高压电池组完全供应的运输工具。

换而言之，此外阐述由高压电池组完全供应的电动交通工具。

现在，将“通常的”成批生产的交通工具用作为如今的电动运输工具或如今的电动交通工具的基础，其中通过其电的相应物更换驱动系的各个部件。即例如内燃机通过电机器（电动机器、电动马达）来取代，油箱通过电池组，并且发电机通过DC/DC变换器（直流/直流）来取代。在此，用于对控制设备供电的具有其例如12伏特电池组的常规的低压电网保持不变。

这引起如下情形，即具有空的电池组的交通工具、例如具有空的12伏特电池组的交通工具尽管具有充分充电的高压电池而不能够启动。因为，例如需要12伏特电网以激活DC/DC变换器的控制电子装置。在这种情况下，例如也不再能够通过典型的充电站激活DC/DC。

在图1中示出原理结构。

至今为止，全部已知的电交通工具（电动交通工具）除了高压电池组之外例如应用用于支持低压电网的常规的12伏特电池组。如果12伏特的电池组失效，那么不再可以行驶运行。这引起如下情形，即一些驾驶员经常随身携带充电设备或备用蓄电池。

该思想是：使得能够为12伏特应用或低压应用使用高压电池组的电势。由此，能够完全地弃用低压电池组、例如弃用12伏特电池组。

在此，一个元件是DC/DC变换器。其从驱动器电池组的可变化的高压电压产生恒定的低压电压，通常例如为12V，以用于对车载电网供电。DC/DC变换器至今为止用作为发电机的相应物。

通过智能应用高压电池组，由此能够完全弃用低压电池、例如12伏特电池组，如上面已经阐述的那样。

因此最后在电交通工具中例如存在两个重要的情形。通过本发明或改进形式确保：全部情形能够在没有低压电池组、例如12伏特电池组的情况下够用。

情形1：电交通工具充电或行驶

DC/DC变换器在充电期间是活跃的并且给车载电网、例如12伏特的车载电网供应能量。HV（高压）电池组例如作为唯一的连续的区段运行。

情形2：停车或者DC/DC变换器失效

因为DC/DC在电流小的情况下是适度有效的，所以交通工具接入到HV蓄电池的一部分上并且由高压电池组的区段供电。对于DC/DC变换器失效，同样的也适用。

由HV电池组构成的区段对于持久地供应静止电流或者短暂地供应运行电流是足够的，因为例如HV电池组的锂蓄电池通常具有比铅蓄电池更高的容量。

切换能够如在图1中示出的那样通过简单的继电器或类似的开关技术进行，例如开关接触器或电子半导体开关元件。对此的前提能够是：存在具有由单电池构成的多个串联电路或抽头的HV电池组。

一旦DC/DC变换器充分地提供电压以便对车载电网供电，切换就理想地自动进行。

通过双重地使用高压电池组而取消低压电池组、例如12伏特的低压电池组或低压蓄电池的必要性。

技术效果是：

-灵活性：高压电池组的能量能够根据情形在刚好需要该能量的位置处接入或者分布。

-低压范围中的较高的容量：运输工具的可靠性由此显著地提高。

-简化的交通工具设计和重量降低：铅蓄电池完全取消进而取消大致10kg重量以及取消大于5升的体积。

附图说明

本发明的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现其的方式和方法结合实施例的下面的描述理解上变得更加清楚和明确。只要在本申请中应用术语“能够”，其就为技术可行性还有为实际的技术实现方案。

下面根据所附的附图阐述本发明的实施例。其中：

图1示出由高压蓄电池完全供电的电动汽车，

图2示出具有双重的换向开关的高压蓄电池，

图3示出具有单重的换向开关的高压蓄电池，

图4示出具有彼此完全分开的低压部分和高压部分的高压蓄电池，和

图5示出具有对称的高压电压的高压蓄电池。

具体实施方式

图1示出由高压蓄电池完全供电的电动汽车10或其他的电动运输工具，即不存在附加的低压蓄电池。

电动交通工具10例如具有四个未示出的轮子并且包含：

-中央控制单元12，

-变流器14，

-电动马达16，和

-直流电压供应装置20。

中央控制单元12例如包含微处理器或微控制器，所述微处理器或微控制器执行在存储器中存储的命令并且在此产生用于控制电动汽车10的控制功能。

变流器14例如包含多个由电子开关元件构成的半桥、例如在三相异步马达16的情况下三个半桥。代替半桥，也能够使用全桥。桥的中间抽头与马达16连接。半桥例如位于高压蓄电池22或高压电池组22的高压电压和接地M之间。

电动马达16例如是异步马达或同步马达。也能够使用直流马达。电动马达和/或变流器能够以已知的方式运行。

电压供应装置20包含高压蓄电池22或可重新充电的电池组。行驶电网24位于高压蓄电池22的高压接头处。行驶电网22例如能够通过未示出的开关元件与高压蓄电池分开。

行驶电网24在图2中通过仅一个线路来表示，但是在真实的电动交通工具10中被分支。行驶电网24中的运行电压大于100伏特。在不对称的电网中，行驶电网24中的运行电压大于200伏特或者甚至大于300伏特。

在行驶电网24上能够运行变流器14进而还有电动马达16。

高压蓄电池22能够经由未示出的充电单元来充电，例如在公用供电网上用交流电压或用从这种电网中产生的直流电压尤其在快速充电过程中、即以小有30分钟或小于15分钟的充电时间来充电。替代地，放完电的高压蓄电池20能够在蓄电池更换站处用完全充电的高压蓄电池来更换。

车载电网26在该实施例中例如具有小于50伏特的运行电压，例如12伏特、24伏特或48伏特。车载电网26例如对电动交通工具10的其他的电设备、例如照明装置和控制单元12馈电。

电压供应装置20还包含：

-变压器30，

-继电器线圈32，

-继电器换向开关34，

-接地线路40，所述接地线路引导接地电势M，以及

-线路44至55。

变压器30例如是DC/DC变换器，所述DC/DC变换器能够将几百伏特、例如800伏特的输入电压转换成较小的输出电压或者车载电网电压，尤其是又转换成直流电压。在该实施例中，车载电网电压例如为12伏特。变压器30的输入端与高压蓄电池22的高压接头、在此正极连接。变压器30的输出端与能够借助于继电器换向开关34连接到车载电网26上的线路48连接。此外，变压器30具有经由线路46至接地电势M的连接。

继电器线圈32与线路48经由线路49连接并且经由线路50与接地M连接。由继电器线圈32操作的继电器换向开关34具有三个开关接触部a、b、c，其中开关接触部a是中间接触部，所述中间接触部在两个开关位置中是有效的或者电流在两个开关位置中经由所述中间接触部流动。

开关接触部b与线路48连接并且形成工作接触部，即在操作继电器时将开关接触部b与中间接触部a连接。

开关接触部c是静止接触部，即在无电流的状态下或在继电器线圈32上的小电压的情况下，在开关接触部a和开关接触部c之间存在导电连接。

因此，在不操作继电器32、34的情况下，车载电网26由高压蓄电池22上的低压接头42经由线路55馈电，所述线路与开关接触部c连接。

而在操作继电器32、34时，车载电网26经由变压器30由高压蓄电池22的高压接头馈电。

此外，连接到接地线路40上的是：

-经由线路44连接高压蓄电池22的正极或负极，和

-还有车载电网26。

在图1至5的全部实施例中，在接头42处施加小于50伏特的电压。高压蓄电池22的内部结构能够不同地选择，其中下面根据图2至5阐述四个变型形式。在最简单的情况下，接头42仅是由高压蓄电池的所有单电池构成的串联电路的两个单电池之间的抽头。

电压供应装置20中的电压表现通过箭头56至58说明：

-箭头56表示高压蓄电池22的高压输出端上的或行驶电网24上的高压电压，

-箭头57、58表示12V车载电网电压（Bat），所述12V车载电网电压施加在高压蓄电池22的低压接头42上，

-箭头59示出变压器30的输出端上的低压电压，在该实例中为12伏特（DC）。

箭头56至58的全部电压都是相对于接地M适用。

高压蓄电池22的接地接头在一些权利要求中称作第一接头。高压蓄电池22的高压接头或正极在权利要求中称作第二接头。接头42在权利要求中称作为高压蓄电池22的第三接头。

车载电网26能够根据启动器钥匙的位置与接触部a和必要时也与接地线路40分开，例如通过未示出的开关单元来分开。

图2示出具有双重换向开关190的高压蓄电池122。包含高压蓄电池122的电压供应装置120能够应用在电动汽车10中，其中在图1中示出的电压供应装置20代替高压蓄电池22包含高压蓄电池122。

高压蓄电池或可重新充电的电池组122包含：

-正极124，

-负极144，所述负极引导接地电势，

-由例如四个单电池170至176构成的第一串联电路160，

-由多于四个单电池180至188构成的第二串联电路162，以及

-双重换向开关190。

正极或行驶电网124位于第二串联电路162的最后的电池的正极处。行驶电网124对应于根据图1的行驶电网24。负极144位于第一串联电路160的第一电池170的负极上。负极144对应于根据图1的负极或线路44。

因此，变流器14和DC/DC变换器30位于正极124和接地极144或M、开关接触部i之间。

第一串联电路160在锂离子电池的情况下例如包含四个单电池或电池170至176，其中电池170的正极与电池172的负极连接、电池172的正极与电池174的负极连接等。在其他的电池电压或其他的车载电网电压的情况下，在第一串联电路160中应用其他数量的电池，以便实现车载电网电压。

第二串联电路162在锂离子电池的情况下例如包含大约200个单电池或电池180至188，其中电池180的正极与电池182的负极连接，电池182的正极与电池184的负极连接等。在其他的电池电压或其他的车载电网电压的情况下，在第二串联电路162中应用其他数量的电池，以便实现所需要的行驶电网电压。

双重换向开关190包含第一换向开关192和第二换向开关194。

换向开关192包含三个开关接触部d、e、f，其中开关接触部d是中间接头。中间接头d与电池176的正极连接。开关接触部e与连接线路196连接。开关接触部f与对应于线路42的线路142连接。

换向开关194同样包含三个开关接触部g、h、i，其中开关接触部g是中间接头。中间接头g与电池180的负极连接。开关接触部h与连接线路196连接。开关接触部i与线路144或与接地M连接。接触部i的不同的布线同样是可行的。

在启动开关位置中，接触部d和f以及接触部g和i连接。因此，车载电网26能够经由线路142直接地被馈电，即没有应用变压器30。然而，变压器30也能够在该开关位置中工作，使得一旦变压器的输出电压存在，就进行到换向开关34的接触部b的切换。

变压器30的控制单元或者变压器30的电压供应单元因此能够首先经由线路142被供电。

在行驶开关位置中，接触部d和e以及接触部g和h连接。因此，车载电网26不再能够经由线路142直接地被馈电，即不利用变压器30。因此，当变压器30完全地用电压供应车载电网26时，例如在处于启动位置中至少500毫秒或至少一秒之后，才应当切换到行使位置中。然而，一旦变压器的输出电压存在，变压器30就能够在该行驶开关位置中工作，使得能够实现至换向开关34的接触部b的切换。变压器30的控制单元或变压器30的电压供应单元因此能够经由变压器30本身和车载电网26供电。

在行驶位置中，这两个串联电路160和162经由连接线路196就其而言串联，使得在正极124处或在行驶电网处提供高压蓄电池122的全电压。替代地，也能够仅应用串联电路162的电压，这在下面根据图4来详细阐述。

这两个换向开关190、192经由机械耦合装置198耦合。双重换向开关190能够手动地操作。替代地或附加地，例如能够经由继电器线圈进行电子操作。

蓄电池壳体199能够包含双重换向开关190。替代地，双重换向开关190被布置在蓄电池壳体199之外。

在另一实例中，代替双重换向开关190，应用利用半导体开关元件的电子开关单元。

如果关掉交通工具10，那么高压蓄电池122例如能够通过未示出的开关单元在正极124以及在负极144处分离，例如从行驶电网和从车载电网上分离。替代地，仅进行行驶电网的分离、例如在正极124的侧上进行。

在根据图2的电路中，双重换向开关190能够在行驶期间在任何时刻被切换到图2中示出的开始位置中。在该开始位置中车载电网由第一串联电路160供电，例如如果DC/DC变换器坏掉的话。第二串联电路162在该情况下能够给变流器14进而还有行驶马达馈电。

图3示出具有单重换向开关292的高压蓄电池222。包含高压蓄电池222的电压供应装置220能够应用在电动汽车10中，其中在图1中示出的电压供应装置20代替高压蓄电池22包含高压蓄电池222。

高压蓄电池和可重新充电的电池组222包含：

-正极224，

-负极244，所述负极引导接地电势，

-由例如四个单电池270至276构成的第一串联电路260，

-由多于四个单电池280至288构成的第二串联电路262，以及

-换向开关292。

正极或行驶电网224位于第二串联电路262的最后的电池的正极处。行驶电网224对应于根据图1的行驶电网24。负极244位于第一串联电路260的第一电池270的负极上。负极244对应于根据图1的负极或线路44。

因此，变流器14和DC/DC变换器30位于正极224和接地极244或M之间。

第一串联电路260在锂离子电池的情况下例如包含四个单电池270至276，其中电池270的正极与电池272的负极连接、电池272的正极与电池274的负极连接等。在其他的电池电压或其他的车载电网电压的情况下，在第一串联电路260中应用其他数量的电池，以便实现车载电网电压。

第二串联电路262在锂离子电池的情况下例如包含大约200个单电池280至288，其中电池280的正极与电池282的负极连接，电池282的正极与电池284的负极连接等。在其他的电池电压或其他的车载电网电压的情况下，在第二串联电路262中应用其他数量的电池，以便实现所需要的行驶电网电压。

换向开关292包含三个开关接触部j、k、l，其中开关接触部j是中间接头。中间接头j与电池276的正极连接。开关接触部k与线路242连接，所述线路对应于线路42。开关接触部l与连接线路296连接。连接线路296的另一端部与电池280的负极连接。

在停车开关位置中，接触部j和k连接。因此，车载电网26经由线路242直接被馈电，即不利用变压器30。变压器30在该开关位置中不能工作，使得也不进行至换向开关34的接触部b的切换。变流器14在停车电路中也是无电压的，因为串联电路260和262不经由接头j和l连接。

在启动时，换向开关292被切换到另外的开关位置中，在所述开关位置中接触部或接头j和l连接。在切换之后，变压器30能够工作，使得一旦稳定地存在变压器30的输出电压，就进行至换向开关34的接触部b的切换。变压器30的控制单元或变压器30的电压供应单元能够在切换时例如还经由线路242供电，其中应用充足容量的缓冲电容器。

在行驶位置中，这两个串联电路260和262经由连接线路296就其而言串联，使得在正极224处或在行驶电网处提供高压蓄电池222的全电压。替代地，也能够仅应用串联电路262的电压，这在下面根据图4来详细阐述。

换向开关292能够手动地操作。替代地或附加地，例如能够经由继电器线圈进行电子操作。

蓄电池壳体299能够包含换向开关292。替代地，换向开关292被布置在蓄电池壳体299之外。

在另一实例中，代替换向开关292，应用利用半导体开关元件的电子开关单元。

如果关掉交通工具10，那么高压蓄电池222例如能够通过未示出的开关单元在正极224以及在负极244处分离，例如从行驶电网和车载电网上分离。替代地，仅进行行驶电网的分离、例如在正极224的侧上进行。此外，替代地或附加地，通过换向开关292的分离是足够的。

在根据图3的电路中，不能够在行驶期间简单地切换到图3中示出的开始位置中，因为第二串联电路262在该情况下不能够单独地给变流器14进而还有行驶马达馈电。因此，在此，能够通过将车载电网向回连接到串联电路260上而仅仅短暂地补偿故障的DC/DC变换器，例如以用于滑行到停止。然而，电路是简单的并且也能够实现在停车时变流器14或DC/DC变换器30与高电压分离。

图4示出至少除了蓄电池的电池的充电模式之外的具有彼此完全分开的低压部分360和高压部分362的高压蓄电池322。包含高压蓄电池322的电压供应装置320能够应用在电动汽车10中。低压部分360对应于至今为止应用的铅蓄电池。高压部分362对应于至今为止应用的单独的高压蓄电池。

高压蓄电池或可重新充电的电池组322包含：

-正极324，

-负极344，所述负极引导接地电势M1，

-由例如四个单电池370至376构成的第一串联电路360，

-由多于四个单电池380至388构成的第二串联电路362。

正极或行驶电网324位于第二串联电路362的最后的电池的正极处。行驶电网的负极或接地极例如位于开关S300的接头q处或者当不应用该开关时位于电池380的负极处。行驶电网324在其功能上对应于根据图1的行驶电网24。

车载电网的负极344位于第一串联电路360的第一电池370的负极处。负极344对应于根据图1的负极或线路44，即可能地为车载电网326的接头，所述车载电网对应于车载电网36。

第一串联电路360在锂离子电池的情况下例如包含四个单电池370至376，其中电池370的正极与电池372的负极连接、电池372的正极与电池374的负极连接等。在其他的电池电压或其他的车载电网电压的情况下，在第一串联电路360中应用其他数量的电池，以便实现车载电网电压。

第二串联电路362在锂离子电池的情况下例如包含大约200个单电池380至388，其中电池380的正极与电池382的负极连接，电池382的正极与电池384的负极连接等。在其他的电池电压或其他的行驶电网电压的情况下，在第二串联电路362中应用其他数量的电池，以便实现所需要的行驶电网电压。

第一串联电路360的最后的电池376的正极从蓄电池322中引出。因此，第一串联电路360形成高压蓄电池322的低压部分。

将线路342连接在电池376的正极上或连接在第一串联电路360的端部处，所述线路引导至换向开关334的开关接触部n。换向开关334具有与换向开关34相同的功能，见图1，即在接头342和变压器330之间切换车载电网。

换向开关334的开关接触部o与变压器330的输出端连接，所述变压器在其功能上对应于变压器30的功能，见图1。变压器330的输入端与正极或与行驶电网324连接。变压器330的输入端与正极或与行驶电网324连接。变压器330具有接地接头，所述接地接头经由接地线路M2直接地或经由开关S300与电池380的负极进而与第二串联电路362连接。

开关S300具有两个开关接触部p和q。开关接触部p与线路M2连接。开关接触部q与电池380的负极连接，所述负极从高压蓄电池322中引出。

因此，第二串联电路362的第一电池380的负极同样从蓄电池322中引出。因此，第二串联电路360形成高压蓄电池322的高压部分。

对应于继电器线圈32的继电器线圈332例如连接在线路M2和线路348之间，使得一旦变压器330的输出电压足够高，继电器进而换向开关334就切换到开关接触部o上。因此，车载电网326然后从线路342上分开并且连接到变压器330的输出端上。

在充电时，能够将分开的充电设备用于串联电路360和362。替代地，仅仅为了充电将串联电路360和362连接。

在另一实例中，代替换向开关334，应用利用半导体开关元件的电子开关单元。代替开关S300，同样能够应用半导体开关单元。

如果关掉交通工具10，那么高压蓄电池322能够通过未示出的开关元件尤其从行驶电网324和车载电网326上分离，或者仅从行驶电网上分离。替代地，通过开关S300分离车载电网是足够的。

替代地，蓄电池322也能够利用仅仅一个接地M来运行，其中例如电池380的负极与电池370的负极固定连接。

在启动时，例如操作开关S300，使得变流器14和DC/DC变换器紧邻高压蓄电池362。在一些时间之后，然后通过继电器线圈332或者以其他的方式将换向开关334切换到开关位置o中。能够补偿DC/DC变换器的故障，因为然会将换向开关334再次切换到开关位置n中并且此外对行驶电网经由串联电路362供应高电压。

图5示出具有对称的高压电压的高压蓄电池422。高压蓄电池422是电压供应装置420的组成部分，所述电压供应装置能够使用在电动运输工具中，尤其是使用在电动交通工具10中，所述电动交通工具不包含用于车载电网的单独的蓄电池。

高压蓄电池422或可重新充电的电池组422包含：

-负极500，

-正极502，

-接地M3，

-第一串联电路460，

-第二串联电路462a、462b，以及

-第三串联电路464。

第一串联电路460在锂离子电池的情况下例如包含大约一百个单电池470至474，其中电池的正极分别与相邻的电池的负极连接，例如参见电池472的正极与电池474的负极连接等。在其他的电池电压或其他的行驶电网电压的情况下，在第一串联电路460中应用其他数量的电池，以便实现行驶电网电压。电池474的正极例如从蓄电池422中引出，参见接头510。替代地，电池474的正极可以被引导到蓄电池422中的开关单元上。

第二串联电路462a、462b在锂离子电池的情况下例如包含四个单电池480至486，其中电池480的正极分别与电池482的负极连接，电池482的正极与电池484的负极连接等。在其他的电池电压或其他的车载电网电压的情况下，在第二串联电路462a、462b中应用其他数量的电池，以便实现车载电网电压。接地M3能够在电池482和484之间被抽头。接地M3能够从蓄电池中引出。替代地，接地M3能够与开关单元连接，所述开关单元位于蓄电池422内部。电池480的负极能够从蓄电池422中引出，参见接头512。电池486的正极同样能够从蓄电池422中引出，参见接头520。替代地，电池480的负极和/或电池486的正极能够与一个开关单元或与多个开关单元连接，所述开关单元布置在蓄电池422的内部中。

第三串联电路464在锂离子电池的情况下例如同样包含大约一百个单电池490至494，其中电池的正极分别与相邻的电池的负极连接，例如参见电池490的正极与电池492的负极连接等。在其他的电池电压或其他的行驶电网电压的情况下，在第三串联电路464中应用其他数量的电池，以便实现行驶电网电压。电池490的负极例如从蓄电池422中引出，参见接头522。替代地，电池490的负极可以被引导到蓄电池422中的开关单元上。第一串联电路460中的电池的数量和第三串联电路464中的电池的数量优选相同。

电池474的正极例如从蓄电池422中引出。替代地，电池474的正极能够被引导到蓄电池422中的开关单元上。

蓄电池422例如能够以如下方式接线：

-如在图2中示出，借助第一双重换向开关在接头510和512处分接并且借助第二双重换向开关在接头520和522处分接，其中车载电网的负线路和正线路在接头512和520处分接。在行驶模式下，连接全部串联电路460至464。

-如在图3中示出，借助第一换向开关在接头512处分接并且借助第二换向开关在接头520处分接，其中车载电网的负线路和正线路在接头512和520处分接。在行驶模式下，连接全部串联电路460至464。

-如在图4中示出，借助彼此分开的高压部分470至474和490至494和低压部分480至486，其中接头510和522能够彼此作为高压部分的接地而连接。

在另外的实施例中，也能够可选地从两个串联电路中选择低压部分。这在全部所提出的变型形式中是可行的，即根据图2、3、4或5或者根据图5的变型方案，所述变型方案参考图2、3和4阐述。

变流器例如连接在线路500和502之间。

在关于图5的全部阐述的变型形式中，车载电网例如也能够仅连接在接地电势M3的左侧或右侧。

所提出的开关单元不仅能够布置在蓄电池422中而且能够布置在蓄电池422之外。

实施例不是严格符合比例的并且是非限制性的。在本领域技术人员处理的范围中的变型方案是可行的。尽管细节上通过优选的实施例详细阐明和描述本发明，但是本发明不通过所公开的实例来限制并且能够由本领域技术人员从中推导出其他的变型形式，而没有偏离本发明的保护范围。在导言中提出的改进形式和设计方案能够相互组合。在附图描述中提出的实施例同样能够相互组合。此外，在导言中提出的改进形式和设计方案能够与在附图描述中提出的实施例组合。

Claims (15)

1.电动运输工具（10）、尤其是电动交通工具（10），其包含：蓄电池单元（22至422），所述蓄电池单元具有所述蓄电池单元（22至422）上的第一接头（44）和第二接头（24），其中在所述第一接头（44）和所述第二接头（24）之间在所述蓄电池单元（22至422）完全充电的情况下存在至少200伏特的第一电压（56），并且具有所述蓄电池单元（22至422）上的第三接头（42），其中在所述第三接头（42）上量取第二电压（57），所述第二电压小于所述第一电压（56）的百分之20或者百分之10或者百分之5；和车载电网（26），所述车载电网与所述第三接头（42）连接或者能够经由所述运输工具（10）的第一开关单元（34，334）连接。

2.根据权利要求1所述的运输工具（10），其具有变压器（30，330），所述变压器在输入侧与所述第二接头（24）连接或者能够经由所述运输工具（10）的第二开关单元连接。

3.根据权利要求2所述的运输工具（10），其中所述第一开关单元（34，334）包含第一换向开关单元，所述第一换向开关单元的中间接头（a）与所述车载电网（26）连接，所述第一换向开关单元的第二接头（c）与所述蓄电池单元（22至422）的第三接头（42）连接，并且所述第一换向开关单元的第三接头（b）与所述变压器（30，330）的输出端（48）连接。

4.根据权利要求3所述的运输工具（10），其中所述第一换向开关单元（34，334）是能电控制的开关单元（34，334）的组成部分。

5.根据权利要求4所述的运输工具（10），其中所述第一换向开关单元（34，334）在第一开关模式中将所述车载电网（26）与所述蓄电池单元（22至422）的第三接头（42）连接，

并且其中所述第一换向开关单元（34，334）在第二开关模式中将所述车载电网（26）与所述变压器（30，330）的输出端（48）连接。

6.根据上述权利要求中任一项所述的运输工具（10），其中双重换向开关单元（190）的第一中间接头（d）与由所述蓄电池单元（122）的单电池（170至176）构成的第一串联电路（160）连接，

并且其中所述双重换向开关单元（190）的第二中间接头（g）与由所述蓄电池单元（122）的单电池（180至188）构成的第二串联电路（162）连接，

其中所述第二串联电路（162）包含与所述第一串联电路（160）不同的单电池（180至188）。

7.根据权利要求6所述的运输工具（10），其中所述双重换向开关单元（190）的第一换向开关单元（192）的第一接头（e）与所述双重换向开关单元（190）的第二换向开关单元（194）的第一接头（h）固定地连接，

其中在第一开关模式中，所述双重换向开关单元（190）的第一换向开关单元（192）的第一接头（e）与所述双重换向开关单元（190）的第一中间接头（d）连接，

并且其中在所述第一开关模式中，所述双重换向开关单元（190）的第二换向开关单元（194）的第一接头（h）也与所述双重换向开关单元（190）的第二中间接头（g）连接。

8.根据权利要求7所述的运输工具（10），其中所述双重换向开关单元（190）的第一换向开关单元（192）的第二接头（f）与所述蓄电池单元（122）的第三接头（42）连接或者形成所述蓄电池单元（122）的第三接头（42）。

9.根据权利要求8所述的运输工具（10），其中在所述双重换向开关单元（190）的第二开关模式中，所述双重换向开关单元（190）的第一换向开关单元（192）的第二接头（f）与所述双重换向开关单元（190）的第一中间接头（d）连接，

并且其中在所述双重换向开关单元（190）的第二开关模式中，所述双重换向开关单元（190）的第二换向开关单元（194）的所述第二接头（i）与所述双重换向开关单元（190）的第二中间接头（g）连接。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的运输工具（10），其中换向开关单元（292）的中间接头（j）与由所述蓄电池单元（222）的单电池（270至276）构成的第一串联电路（260）连接，

其中所述换向开关单元（292）的第一接头（k）与所述蓄电池单元（222）的第三接头（42）连接或者形成所述蓄电池单元（222）的第三接头（42），

并且其中所述换向开关单元（292）的第二接头（1）与由所述蓄电池单元（222）的单电池（280至288）构成的第二串联电路（262）连接，

并且其中所述第二串联电路（262）包含与所述第一串联电路（260）不同的单电池（280至288）。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的运输工具（10），其中所述蓄电池单元（222）包含由所述蓄电池单元（322）的单电池（370至376）构成的第一串联电路（360），

其中所述第一串联电路（360）与所述蓄电池单元（322）的第三接头（342）连接，

其中所述蓄电池单元（322）包含由所述蓄电池单元（322）的单电池（380至388）构成的第二串联电路（362），

其中所述第二串联电路（362）包含与所述第一串联电路（370至376）不同的单电池（380至388），

其中所述第二串联电路（362）的一个端部与所述蓄电池单元（322）的第二接头（324）连接，

并且其中尤其是除充电模式之外，优选地所述蓄电池单元（322）和所述运输工具（10）没有以下开关单元，所述开关单元将所述第一串联电路（360）与所述第二串联电路（362）连接。

12.根据权利要求6、10或11中任一项所述的运输工具（10），其中由单电池构成的第一串联电路（160，260，360）与所述运输工具（10）的接地线路（144，244，344）连接。

13.根据权利要求6、10、11或12中任一项所述的运输工具（10），其中在所述蓄电池单元（422）中包含由所述蓄电池单元（422）的单电池（470至494）构成的至少三个串联电路（460至464），其中所述串联电路（460至464）的接头（510至522）向外引导或者在所述蓄电池单元（422）的内部中能够彼此分开和/或能够彼此互联。

14.用于运行电动运输工具（10）或者电动交通工具（10）的、尤其是根据上述权利要求中任一项所述的电动运输工具（10）或者电动交通工具（10）的方法，

其中在第一运行方式中，车载电网（26）在蓄电池单元（22至422）的接头（42）处运行，其中在所述接头（42）处仅存在所述蓄电池单元（22至422）的部分电压（57），

并且其中在第二运行方式中，由变压器（30）对所述车载电网（26）馈电，所述变压器与所述蓄电池单元的另一接头（24）连接，

其中在所述另一接头（24）处存在大于所述部分电压（57）的电压（56）。

15.蓄电池（22至422），尤其是如在根据权利要求1至13中任一项所述的运输工具（10）或电动交通工具（10）中所使用的蓄电池单元（22至422），

包含：在所述蓄电池（22至422）上的第一接头（44）和第二接头（24），其中在所述第一接头（44）和所述第二接头（24）之间在所述蓄电池（22至422）完全充电的情况下存在至少200伏特的第一电压（56），

所述蓄电池（22至422）上的第三接头（42），其中在所述第三接头（42）处能够量取第二电压（57），所述第二电压小于所述第一电压（56）的百分之20或者百分之10或者百分之5。