[发明专利]用于提供各种电压并进行各种充电的具有包括电池单元组和转换模块的组合件的电池

说明书

本发明涉及一种电池(B1)，其包括：‑存储单元，‑主输出(SP1‑SP3)，其适于输送不同类型的电压并用于向不同电气设备供电，‑输入(ER1、ER2)，其用于直流或单相交流充电或三相交流充电，‑切断装置(MI1‑MI3)，其可根据指令置于闭合状态或断开状态并安装在第一输入(ER1)和第二输入(ER2)、以及主输出中的一个(SP2)上，‑转换模块，其各自安装在电池单元组的输出处，并且可根据指令将电池单元组的输出中的一个连接到另一组的输入、主输出(SP1‑SP3)中的一个、或者输入(ER1、ER2)中的一个，以及‑主控制装置(MCP)，其能够根据向至少一个设备供电或向至少一组充电所要求的电压产生每个指令。

技术领域

本发明涉及可充电电池，该可充电电池包括用于存储电能的多组电能存储单元，并且该可充电电池用于配备至某些系统。

背景技术

一些系统包括至少一个可充电电池，该可充电电池包括外壳，该外壳容纳负责存储电能的电池单元组。例如在全电动或混合动力类型以及可选地是机动车辆类型的某些车辆，情况如此，并且在这些车辆中一个或多个可充电电池通常安装在底部。

前述电池单元可以是例如锂离子、Ni-MH、铅、锂金属聚合物(或LMP)、或钠离子类型的电池。

作为示例，在全电动或混合动力车辆中，可充电电池可负责在不同输出上向不同类型的电气设备(或部件)供应不同类型的电压，并且可以通过将至少一个充电输入临时联接到公共或私人充电桩来充电。

因此，第一输出可专用于向低直流电压(通常在400V至600V以下)电气设备供电，第二输出可专用于向三相交流电气设备供电，并且第三输出专用于向车载网络的电气设备供应超低直流电压(通常低于12V)。第一充电输入可专用于直流快速充电，并且/或者第二充电输入可专用于单相交流慢速充电或三相交流快速充电。应注意到，当电池单元在直流电流或直流电压下运行且充电桩提供交流电时，车辆必须配备有充电器，该充电器联接到该车辆的电池的第二充电输入并负责将交流电转换成直流电。

这种类型的可充电电池通常包括管理装置，该管理装置负责通过适当的电子板来确保测量输出接线端上的电压、测量每个电池单元组的温度、并且测量内部电流。这些管理装置还负责控制每个电池单元组的充电条件和充电状态，以通过防止电池单元组在其运行的极限充电电流和极限放电电流所预限定的正常运行范围、极限温度范围、以及极限电压水平之外运行来保护电池。

应注意到，这种类型的电池通常还包括允许在事故或维护检修期间使电池断电的装置、配备具有预充电电路的开关的输出、用于激活快速充电的开关、以及在每个输入/输出上的保险丝。

此外，内部监控装置通过算法监控这种类型电池的运行，该算法特别允许计算电池充电状态(或SOC(“充电状态”))、确定电池健康状态(或SOH(“健康状况”))、管理电池单元组的平衡、与车辆计算器进行通信、限制使用电流(放电电流或充电电流)、并且通过调节穿过电池和/或部分围绕电池的冷却剂的流量来确保对电池的热管理。

为了以适当的方式向不同类型的电气设备供电，必须在电池输出的下游安装不同的能量转换部件，例如DC-DC(直流/直流)类型转换器和换流器。电池外部的这些能量转换部件体积相当庞大、价格相当昂贵、并且无法在电池遭受内部短路时确保电池安全，内部短路会立即引起与所有电池单元放电有关的巨量电能释放。此外，DC-DC型转换器引起能量损失，并且由换流器产生的三相电压充满谐波，该谐波在电机(例如电动机)中引起额外的铁损。就换流器本身而言，其还是电磁污染的来源，电磁污染会降低电机的运行。

还应当在电池下游的系统电气结构中安装由电感性元件和电容性元件制成的众多外部滤波器，以便获得对所有电气设备可接受的电磁兼容性。但是，这些外部滤波器特别笨重。