[发明专利]具有DC/DC转换器的蓄电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池系统，具体地涉及一种具有DC/DC转换器的蓄电池系统。

背景技术

对用于诸如风能设备和紧急供电系统的固定的应用中或者用于车辆中的蓄电池系统的需求日益增大。所有这些要求都对可靠性和故障安全性提出了很高的要求。其原因在于，因蓄电池系统引起的供电彻底失灵能够导致整个系统失灵。因而在风能设备中使用蓄电池，以便在风大时使得风轮叶片做出调整并由此保护设备免遭过大的机械负荷，这种机械负荷能够损害或者甚至损毁风能设备。在电动车的电池失灵的情况下，该电动车就会变得不可驾驶。紧急供电系统恰恰也应当能够确保例如医院的不间断运转，并且因而需要自身尽可能不失灵。

为了能够提供各个应用所需要的功率和能量，将各个蓄电池单池串联地以及部分地并联地连接。在针对实际应用的蓄电池中串联地连接有多个蓄电池单池，以便通过各个单池的电压的相加来达到例如在带有电的驱动电机的机动车中对于驱动电机所需要的高的工作电压。因为基于蓄电池单池的串联连接蓄电池的总的输出电流在每个蓄电池单池中流动，其中由于在蓄电池单池内部的电化学过程而发生电荷迁移，在极端情况下单个蓄电池单池失效就意味着整个装置都无法再提供电流，进而由此无法再提供电能。这还意味着无法实现能够使得各个蓄电池单池与其各自的状态(充电状态、温度、老化)相适应地工作。各个蓄电池单池纯粹地串联连接的另一缺点是，蓄电池的输出电压要取决于蓄电池单池的充电状态，因而会发生变化。但如果蓄电池能提供尽可能恒定的输出电压，将非常有利，因为后续的功率电子的系统组件例如逆变器或驱动电机的设计成本于是就会显著低廉，输送电压的效率也会有所提高。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种能够克服现有技术的上述缺点的装置。因而，本发明提出了一种蓄电池系统，其具有多组串联连接的蓄电池单池、多个DC/DC转换器和第一开关。多组串联连接的蓄电池单池自身也串联连接。DC/DC转换器在输入端与配属于各个DC/DC转换器的那组蓄电池单池的第一极和第二极连接，而在输出端则串联地连接在蓄电池系统的第一输出端与蓄电池系统的第二输出端之间。第一开关连接在第一组蓄电池单池的第一极与蓄电池系统的第一输出端之间的第一电流通路上，且具有与控制器连接的用于第一控制信号的控制输入端。第一开关被构造为使得第一组蓄电池单池的第一极与蓄电池系统的第一输出端根据第一控制信号相连接。

在此，一组能够有一个或多个蓄电池单池。

本发明集一系列优点于一身。通过使用DC/DC转换器能实现使得每组蓄电池单池相对其他组独立地工作。尽管各组蓄电池单池自身也串联连接，但不再有同一电流流过每个蓄电池单池(或蓄电池单池组)，因为该电流经由DC/DC转换器输出。在这里，每组蓄电池单池例如根据各自的充电状态独立于其他组被加载。而如果在蓄电池系统的第一和第二输出端上都施加充电电压，则所有的蓄电池单池由于串联连接而能够同时被充电。另一优点是，DC/DC转换器应当被设计为只用于在通常的应用情况下所需要的输出功率。如果需要较大的输出功率，则能够把串联连接的蓄电池单池直接与蓄电池系统的输出端连接，并提供蓄电池单池的最大输出功率。此外相比于可对照的方案，能够实现把在输出端串联连接的DC/DC转换器的输出电压选择得等于或者低于串联连接的蓄电池单池的总电压，这允许实施具有特别高的效率的DC/DC转换器。但在本发明的一些优选实施方式中，有意地把DC/DC转换器的输出电压选择得较高，从而能够可选择地实现该优点。

优选地，DC/DC转换器的输出端与DC/DC转换器的输出端电隔离。这样就能把整个装置的在输出端的高电压与一组蓄电池单池的各个蓄电池单池的明显较低的电压隔离，并简化了模块化的结构，其具有各个可取出的蓄电池模块。在此，DC/DC转换器能够是反激式、半桥式、全桥式或基于变换器的谐振转换器。

根据本发明的一种优选设计方案，DC/DC转换器被构造为输出第一输出功率，且蓄电池单池被构造为输出大于第一输出功率的第二输出功率。控制器在此被构造为，如果所要求的蓄电池系统总输出功率大于第一输出功率，则使得第一控制信号被输出到第一开关的控制输入端。如上所述，串联连接的蓄电池单池能够提供大于串联连接的DC/DC转换器的输出功率。

如果需要比DC/DC转换器最大能够提供的输出功率大的输出功率，控制器就通过第一开关直接在蓄电池系统的输出端之间接通各个蓄电池单池，由此提供了所需要的更大的功率。