CN106099215A - 电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池系统(10)，该电池系统具有用于提供第一电压的一个电池(12)并且具有至少一个分接点(15，19，21)，该至少一个分接点将该电池(12)划分为用于提供第一局部电压的至少一个第一电池元件(14)以及用于提供第二局部电压的至少一个第二电池元件(16)，一个电源转换开关(18)被安排在该至少一个第一电池元件(14)与该至少一个第二电池元件(16)之间并且被设计为以待指定的转换速率在该至少一个第一电池元件(14)与该至少一个第二电池元件(16)之间进行转换。

Description

电池系统
技术领域
本发明总体上涉及一种电池系统、并且更确切地涉及一种用于在车辆中使用的电池系统。
背景技术
在现代的车辆中，大量配件显现为消耗电能的装置。所需要的能量通常由呈电池形式的中央能源来提供。然而，对应的耗能装置需要非常不同的输入电压，其结果是，必须在DC-DC转换器的帮助下将由电池提供的电压变换为所需要的电压。越多终端耗能装置需要能量，中央能源就要提供越大的电压。随着更高的能量消耗，直流对直流转换器也变得更大、更重并且因此昂贵。此外，减少了直充高压电池的充电选择，其结果是，为此也将需要大的DC-DC转换器。
文件US 2009/0079384 A1描述了一种用于车辆的充电系统，该充电系统使一组电池单元在用于将电压输出至负载(例如发动机)的串联连接与用于充电的并联连接之间进行转换。
文件US 2012/0007557 A1描述了用于对电动车辆的基于电池的电源进行充电和放电的一种方法，其中，多个电池利用通向快速充电装置的串联连接来充电并且在放电的过程中以并联连接来连接至电动汽车。
文件US 2012/0091731 A1描述了一种电池充电系统，该电池充电系统控制着以多个电池组来安排的多个电池在驱动电力负载的过程中串联连接与在充电操作的过程中并联连接之间的安排。
文件US 2012/0200242 A1描述了用于操作具有内燃发动机的车辆中的电力系统的一种方法，在该方法中，具有相同但相反的电压的两个电池被连接至电路中的双向直流输出端，该中心分接点接地，并且三相发电机被整合在该电路中以便控制去到这些电池的电量。
文件US 2013/0127400 A1描述了一种电动车辆，该电动车辆具有用于驱动该电动车辆的高压电池、多个耗能装置以及用于为该多个耗能装置提供驱动电流的辅助电池，该多个耗能装置包括用于第一电压的检测单元、电压转换器、功率继电器安排以及车辆控制单元。
发明内容
现有技术导致了以改善的方式将高压电池整合在汽车电力系统中的目的。
提出了具有下述1的特征的电池系统。从说明书以及下述2-9中将显现多种构型。
1.一种电池系统(10)，该电池系统具有用于提供第一电压的一个电池(12)并且具有至少一个分接点(15，19，21)，该至少一个分接点将该电池(12)划分为用于提供第一局部电压的至少一个第一电池元件(14)以及用于提供第二局部电压的至少一个第二电池元件(16)，一个电源转换开关(18)被安排在该至少一个第一电池元件(14)与该至少一个第二电池元件(16)之间并且被设计为以待指定的转换速率在该至少一个第一电池元件(14)与该至少一个第二电池元件(16)之间进行转换。
2.如上述1所述的电池系统(10)，其中由该至少一个第一电池元件(14)提供的电压等于由该至少一个第二电池元件(16)提供的电压。
3.如上述1或2所述的电池系统(10)，其中该电源转换开关(18)被整合在该电池(12)中。
4.如上述1或2所述的电池系统(10)，其中该电源转换开关(18)被安排在该电池(12)外部。
5.如以上1-4之一所述的电池系统(10)，其中该电源转换开关(18)是单向的或是双向的。
6.如以上1-5之一所述的电池系统(10)，其中从该至少一个第一电池元件(14)和该至少一个第二电池元件(16)去除基本上相同量的能量。
7.如以上1-6之一所述的电池系统(10)，其中转换操作的转换速率能够被一个控制单元(20)来加以适配。
8.如以上1-7之一所述的电池系统(10)，其中转换操作的转换速率小于1赫兹(Hz)。
9.如上述5所述的电池系统(10)，其中该至少一个第一电池元件(14)和该至少一个第二电源元件(16)能够被彼此分开地充电。
本发明提供了一种电池系统，该电池系统具有用于提供第一电压的一个电池并且具有至少一个分接点，该至少一个分接点将该电池划分为用于提供第一局部电压的至少一个第一电池元件以及用于提供第二局部电压的至少一个第二电池元件，一个电源转换开关被安排在该至少一个第一电池元件与该至少一个第二电池元件之间并且被设计为以待确定的或待限定的或待指定的转换速率在该至少一个第一电池元件与该至少一个第二电池元件之间进行转换。
这在另一个实施例中确保的是，从该至少一个第一电池元件和该至少一个第二电池元件去除基本上相同量的能量。
在根据本发明的电池系统的一个实施例中，由该至少一个第一电池元件提供的电压等于由该至少一个第二电池元件提供的电压。这可以是通过分接点借助于将分接点是在电池的中央建立的而因此形成各自提供相同电压的多个电池元件来实现的。
在根据本发明的电池系统的另外的多个实施例中，在这些电池之间进行转换的该电源转换开关可以被整合在该电池中或者可以被安排在该电池外部。
在根据本发明的电池系统的又另外的多个实施例中，该电源转换开关是单向的或者是双向的。
在根据本发明的电池系统的另一个实施例中，从该至少一个第一电池元件到该至少一个第二电池元件或者从该至少一个第二电池元件到该至少一个第一电池元件的转换操作的转换速率可以是由控制单元来适配的。
在根据本发明的电池系统的又另一个构型中，从该至少一个第一电池元件到该至少一个第二电池元件或者从该至少一个第二电池元件到该至少一个第一电池元件的转换操作的转换速率小于1赫兹(Hz)。
从说明书和附图中将显现本发明的进一步的优点和构型。
不言自明的是，以上提及的这些特征以及以下将要解释的特征不仅可以按对应地指明的组合形式使用、也可以按其他组合形式或者单独地使用，而不脱离本发明范围。
附图说明
本发明将在附图中通过使用多个实施例进行示意性展示，并且将参照附图进行详细地示意性说明。
图1示出了根据本发明的具有单向实施的电源转换开关和两个电池元件的电池系统的实施例。
图2示出了根据本发明的具有n个电池元件和(n-1)个分接点的电池系统的基本实施例。
具体实施方式
参照图1基本上展示了用于实施根据本发明的电池系统10的像例如在汽车电力系统中使用的呈单向形式的一个实施例的电路。中心分接点15将电池12划分为第一电池元件14和第二电池元件16。在所示出的根据本发明的电池系统10的示例性实施例中，电池12提供800伏特的总电压。由于中心分接点15，所提供的总电压在这两个电池元件14、16之间被划分。作为结果，第一电池元件14提供了400伏特的第一局部电压，并且第二电池元件16提供了同样400伏特的第二电压。为了避免电池元件14、16的不对称放电，在这两个电池元件14、16与400伏特的能源网络之间连接了具有单向切换程序的电源转换开关18。电源转换开关18以低的频率在第一电池元件14与第二电池元件16之间来回改变。在这种情况下，该频率具有约1赫兹幅值量级。这种来回切换的实践确保了从第一电池元件14和第二电池元件16去除了基本上相同量的能量。由于电源转换开关18在非常低的切换频率下运行并且不包括任何磁性部件，因此该电源转换开关几乎以百分之百的效率运行。控制单元20同样被整合在该电路中。控制单元20被用于精细调整第一电池元件14的和第二电池元件16的电量平衡并且具有到电源转换开关18和电池12或电池元件14、16以及分接点15的连接。还可以包括门驱动器的控制单元20例如对转换的工作周期(也就是说，在第一电池元件14与第二电池元件之间来回实施的切换所用的频率或转换速率)加以适配、并且因此还对对应地从电池元件14、16去除电量所持续的时间长度加以适配。
在所示出的根据本发明的电池系统10的示例性实施例中，电源转换开关18安排在电池12外部。然而，还可以想到将电源转换开关18安排在电池12内部。电源转换开关18同样可以是双向的。这还可以例如利用400伏特的充电站或400伏特的充电装置分开对第一电池元件14和第二电池元件16进行充电。作为结果，可以省却大的DC-DC转换器。作为结果，由于在DC-DC转换器中的可能的损失将消失，所以充电持续时间将不会增加而甚至将减少。
然而，根据本发明的电池系统10不限于所提及的示例性电压。同样可以想到形成多于两个电池元件。例如，可以想到以900伏特的车辆电力系统和三个电池元件来运行根据本发明的电池系统。
在图2中示出了针对无限制的n个电池元件的根据本发明的电池系统10的示例性电路。电池12被多个分接点15、19、21划分为多个电池元件14、16、17。在这种情况下，使用14来表示第一电池元件，使用16来表示第二电池元件，并且使用17来表示第n个电池元件。在这种情况下，分接点15是在第一电池元件14与第二电池元件16之间的分接点，并且因此分接点19对应于在第二电池元件16与第三电池元件(未示出)之间的分接点。由虚线来表示在第三电池元件与第(n-1)电池元件之间的可能的多个另外的电池元件的安排。分接点21是在第(n-1)电池元件与第n电池元件17之间的第(n-1)个分接点。在相应的电池元件之间来回切换的电源转换开关18被整合在该电路中。因此电池元件电路具有两个开关。这些开关是根据其对电池元件电路的指配关系来表示的。因此，开关S1a是在第一电池元件14的电路元件中的第一开关a。因此，开关S1b是在第一电池元件14的电路元件中的第二开关b。以一般化的方式，使用Snj来表示这些开关，其中，n＝1，2，3，...，n并且j＝a，b。因此将使用S3b来表示在第三电池元件的电路元件中的开关b。在该电路的一个末端处根据这些开关的位置产生对应的输出电压Ua。
因此，根据本发明的电池系统10提供了可以从中央高压电池(例如800伏特电池)产生电压来将较低的输入电压(例如400伏特、48伏特或12伏特)供应给多个部件的系统。使用根据本发明的电池系统10可以省却大的、重的并且因此昂贵的DC-DC转换器。根据本发明的电池系统可以利用市场上可商购的常规部件来运行。同样可以凭借常规部件来为高压电池进行充电。

Claims (9)

1.一种电池系统(10)，该电池系统具有用于提供第一电压的一个电池(12)并且具有至少一个分接点(15，19，21)，该至少一个分接点将该电池(12)划分为用于提供第一局部电压的至少一个第一电池元件(14)以及用于提供第二局部电压的至少一个第二电池元件(16)，一个电源转换开关(18)被安排在该至少一个第一电池元件(14)与该至少一个第二电池元件(16)之间并且被设计为以待指定的转换速率在该至少一个第一电池元件(14)与该至少一个第二电池元件(16)之间进行转换。
2.如权利要求1所述的电池系统(10)，其中由该至少一个第一电池元件(14)提供的电压等于由该至少一个第二电池元件(16)提供的电压。
3.如权利要求1或2所述的电池系统(10)，其中该电源转换开关(18)被整合在该电池(12)中。
4.如权利要求1或2所述的电池系统(10)，其中该电源转换开关(18)被安排在该电池(12)外部。
5.如权利要求1或2所述的电池系统(10)，其中该电源转换开关(18)是单向的或是双向的。
6.如权利要求1或2所述的电池系统(10)，其中从该至少一个第一电池元件(14)和该至少一个第二电池元件(16)去除基本上相同量的能量。
7.如权利要求1或2所述的电池系统(10)，其中转换操作的转换速率能够被一个控制单元(20)来加以适配。
8.如权利要求1或2所述的电池系统(10)，其中转换操作的转换速率小于1赫兹(Hz)。
9.如权利要求5所述的电池系统(10)，其中该至少一个第一电池元件(14)和该至少一个第二电源元件(16)能够被彼此分开地充电。
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