[发明专利]具有电池单元的电池及其运行方法

说明书

本发明涉及一种电池单元(88)，其具有伽凡尼电池单体(12)、第一半导体开关元件(30)、直接与伽凡尼电池单体(12)的第一电势接线端子(42)电联接的第一单元接线端子(34)、通过第一半导体开关元件(30)与伽凡尼电池单体(12)的第二电势接线端子(44)电联接的第二单元接线端子(36)。电池单元(88)还具有与伽凡尼电池单体(12)的第二电势接线端子(44)电联接的第三单元接线端子(38)、第二半导体开关元件(32)和第四单元接线端子(40)，所述第四单元接线端子经由第二半导体开关元件(32)与伽凡尼电池单体(12)的第一电势接线端子(42)电联接，在第三单元接线端子(38)与第四单元接线端子(40)之间连接有第三半导体开关元件(84)，该第三半导体开关元件主要用于与前面的电池单元以及后面的电池单元的(激活或去激活的)状态无关地将各个电池单元从系统中移出。

技术领域

本发明涉及一种电池单元，其具有伽凡尼电池单体/原电池单体、第一半导体开关元件、直接与伽凡尼电池单体的第一电势接线端子电联接的第一单元接线端子、通过第一半导体开关元件与伽凡尼电池单体的第二电势接线端子电联接的第二单元接线端子。本发明还涉及一种电池，该电池具有多个电池单元、至少两个电池接线柱和控制单元，其中预定数量的电池单元串联，串联电路的第一端部连接在所述至少两个电池接线柱中的第一电池接线柱上，串联电路的第二端部连接在所述至少两个电池接线柱中的第二电池接线柱上。本发明还涉及一种借助于电池提供可预设的电压的方法，其中该电池包括至少一个预定数量的串联的电池单元，其中串联电路的电池单元中的每个都包括伽凡尼电池单体、第一半导体开关元件、直接与伽凡尼电池单体的第一电势接线端子电联接的第一单元接线端子和经由第一半导体开关元件与伽凡尼电池单体的第二电势接线端子电联接的第二单元接线端子。最后，本发明还涉及一种具有车载电网的机动车，所述机动车包括作为动力设备的电机以及电池。

背景技术

电池单元、具有电池单元的电池、用于运行电池单元的方法以及同类型的机动车在现有技术中在很大程度上是已知的。普通类型的电池被添加到固定应用中，例如不间断能量供应、隔离操作中的电源等，这种类型的电池甚至应用在机动车辆中，特别是在电动车辆中，例如纯电动车辆、混合动力车辆等。

这种类型的电池通常用于可逆地存储电能。这种电池也被称为蓄电池。为了可逆能量存储的目的，电池通常包括多个电池单元，所述电池单元分别包括能够化学地存储电能的伽凡尼电池单体。为此目的，伽凡尼电池单体通常具有两个电极，它们形成伽凡尼电池单体的各电势接线端子。电极例如通过与电极相互作用的电解质而电化学地相互连接。然后在电极上出现直流电压，该直流电压基本上由于电化学产生。在单个伽凡尼电池单体的电极之间出现的直流电压通常为几伏，取决于电池化学性质例如为大约1.2V至大约4.5V。

这种类型的电池通常应该提供较高的直流电压，例如在可电驱动的机动车中提供在几百伏特、优选大约400V或者更大、尤其大约800V范围中的直流电压。由此得出，为了通过电池实现这样的直流电压，必须将多个电池单元电串联。根据能量需求或者功率需求，也可能还需要电池单元的并联电路。

在现有技术中，尤其在可电驱动的机动车中通常通过能量转换器(通常由逆变器或直流电压转换器形成)将电池与作为驱动设备的电机联接。这被证明是很费事的。此外，应考虑到，通常将两点或三点逆变器用作逆变器。因此，电磁兼容性问题在能量转换中非常重要，此外逆变器提供的交流电压中的谐波分量可能是大的。相同的考虑也适用于直流电压转换器。此外，在逆变器(例如IGBT)中所使用的半导体元件的负荷非常高。这些半导体元件必须承受的电压摆幅相应于在电池接线柱上的完全的输出电压。