能量储存设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于将具有第一电压水平的第一电压电网(21)与具有第二电压水平的至少一个第二电压电网(22)连接的能量储存设备，其中所述第一电压水平高于所述第二电压水平，其中存在多个模块链，在所述模块链中分别设有和连接有多个电池单元模块(Cx)，其中所述模块链(30，31，32，33，34，40，41，42，43)能够彼此并联连接，其中在每个模块链中存在多个电池单元模块(Cx)，所述电池单元模块能够经由开关元件交替地彼此并联连接或者串联连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量储存设备
本专利技术涉及一种能量储存设备，尤其用于具有多个电压水平的机动车辆的能量储存设备。本专利技术还涉及一种与此有关的机动车辆。
技术介绍
机动车辆日益电气化，以便例如电驱动。在此，在机动车辆中也设置越来越多的单元，所述单元既不在常规的12V或24V的车载电网电压情况下运行也不在高电压情况下运行，而是在低于60V的直流电源的另一电压水平上运行。在欧洲在载重车中传输来自比通常在机动车中使用的12V或24V的车载电压更高的电压的电能要求相应的电压调整。为此，在现有技术中使用直流电压转换器，即所谓的DC/DC转换器。DC/DC转换器的功率设计并不针对在12V的车载电网中所需要的功率和能量，因为所有在具有较高电压的车载电网中产生的电能必须借助于DC/DC转换器传输到该电压水平上。DC/DC转换器构造复杂并且费事，也就是说，DC/DC转换器具有相对大的、沉重并且昂贵的功率电子组件。由于DC/DC转换器的复杂性和所需要的功率设计，电压转换的耗费是高的。由此，广泛地引入例如以内燃机方式驱动的车辆的48V混合动力(Hybridisierung)变得困难，所述48V混合动力具有降低CO2-车辆燃油消耗的显著潜力。借助于DC/DC转换器的电压转换并未充分使用如针对48V-弱混合动力-车辆中的车载电网拓扑所设置的特定条件，而是使用在高压混合动力车辆中所常用的架构，仅具有下述简化：DC/DC转换器不再必须以电流隔离的方式构成。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现一种能量储存设备，所述能量储存设备简单地构造并且相对于现有技术得以改进。要相应地实现一种设备，所述设备允许借助于相对简单的机构在不同电压的、未电流隔离的车载电网之间进行能量传输。本专利技术的目的还在于实现一种与此相关的机动车辆。关于能量储存设备的目的通过权利要求1的特征实现。关于机动车辆的目的通过权利要求20的特征实现。本专利技术的一个实施例涉及一种能量储存设备，所述能量储存设备用于将具有第一电压水平的第一电压电网与至少一个具有第二电压水平的第二电压电网连接，其中第一电压水平高于第二电压水平，其中存在多个模块链，在所述模块链中分别设有并且连接有多个电池单元模块，其中这些模块链可彼此并联连接，其中在每个模块链中存在多个电池单元模块，所述电池单元模块可经由开关元件交替地彼此并联或者串联连接。由此实现：在具有共同的接地的多电压车载电网中，能够弃用用于各个子车载电网或电压电网的独立的电池并且能够弃用用于在子车载电网之间进行能量传输的DC/DC转换器，或者替选地，仍然被使用的电池或DC/DC转换器能够明显更小地构成。也有利的是，能够连续地同时提供这两个电压电网的两个不同的供给电压，其中仍然能够考虑相应的电压电网中当前的功率要求。为此，不需要附加的并且复杂的能量储存和能量转换器部件。除此之外，用于实现和控制和/或监控电池单元模块的串联连接和/或并联连接的耗费明显低于用于DC/DC转换器的耗费。由此能够明显降低用于实现多电压车载电网的耗费。用于多电压车载电网的储存器和转换器的结构空间需求同样能够明显降低，由此在理想情况下能够将多电压电池安装在目前常用的单电压电池的结构空间中，这使双电压车载电网的引入变得极为容易。在另一实施例中符合目的的是，这些模块链可彼此并联连接，其中在输入侧，每个模块链具有开关，借助于所述开关可接通该模块链。由此，能够分别接通或者关断一个或另一个模块链，使得能够根据相应的电压电网中的功率需求来接通或关断相应所观察的模块链的通路或者断路，所述电压电网也能够称为车载电网。在此，在一个有利的实施例中也有利的是，至少两个模块链彼此并联地设置并且可彼此并联地连接，如尤其设有二至四个模块链并且可彼此并联连接。由此，电压电网的电压供给能够简单地与相应的功率需求匹配。根据另一有利的实施例，特别有利的是，设有控制装置，所述控制装置监控电压电网的状态和功率需求并且按照需求接通或关断各个模块链，或者动态地确定所接通或关断的模块链的数量并且相应地控制这些模块链。这简化并且优化了根据相应的必要时仅短时的需求对模块链的控制。特别有利的是，模块链中的电池单元模块可经由第一开关彼此并联连接并且可经由第二开关彼此串联连接。在此，也有利的是，控制装置构成为，使得所述控制装置监控电压电网的状态和功率需求并且按照需求控制各个模块链的开关，以便将电池单元模块经由第一开关彼此并联连接和/或经由第二开关彼此串联连接。通过使用多个可开关的能量储存器，即使在个别能量储存元件故障时也能够明显更可靠地保证电能的可用性，由此保证安全敏感的功能的安全，例如保证在所谓的惰行中借助于空转的发电机的运行的安全。特别有利的是，至少单个电池单元模块或者多个电池单元模块借助于开关与第二电压电网的较低的正电压水平连接。也有利的是，至少单个电池单元模块或者多个电池单元模块借助于开关与负的电压水平，如与第二电压电网的接地水平连接。此外有利的是，第一电池单元模块借助于开关与第二电池单元模块串联连接，其中第一电池模块的负极可借助于开关与第二电池模块的正极连接。特别有利的是，第一电池单元模块借助于开关与第二电池单元模块串联连接，其中第一电池模块的负极可借助于开关与第二电池模块的正极连接。这实现了对具有较高的电压水平的电压电网的电压水平的匹配。此外特别有利的是，第二电压电网直接地或者经由开关与电池单元模块连接。特别有利的是，第一电压电网用其正的第一电压水平与电池单元模块连接在其正极和开关之间。也有利的是，在第一电压电网和/或第二电压电网中设有起动器、发电机和/或起动器发电机。这样，能够进行符合目的的能量回收和/或对驱动器进行有利辅助。也符合目的的是，在第一电压电网中设有另一电池，所述另一电池可通过其正极借助于开关与电池模块的正极连接。也有利的是，开关是机械开关或者电气开关或者电子开关。这样，这些开关优选能够由控制单元自动化地操作。因此符合目的的是，开关可通过控制设备来进行开关。因此能够按照需求进行开关。此外有利的是，各个电池模块或所有电池模块配设有如下测量设备，所述测量设备确定电池模块上的和/或电池单元上的充电和放电电流、电压和/或电池模块上的和/或电池单元上的温度。附加地，DC/DC转换器能够将这两个电压电网连接。其它有利的设计方案通过接下来的附图描述并且通过从属权利要求描述。附图说明接下来，基于至少一个实施例根据附图详细阐述本专利技术。附图示出：图1示出具有两个电压水平的传统的多电压车载电网的电路图，图2示出具有根据本专利技术的接线的带有两个电压水平的多电压车载电网的电路图，图3示出具有根据本专利技术的接线的带有两个电压水平的多电压车载电网的电路图，图4示出具有根据本专利技术的接线的带有两个电压水平的多电压车载电网的电路图，以及图5示出具有根据本专利技术的接线的带有两个电压水平的多电压车载电网的电路图。具体实施方式图1示出多电压车载电网1的电路。多电压车载电网1，如在图1中所示出的那样作为双电压车载电网具有两个电压区域2、3，所述电压区域由DC/DC转换器4分开。在图1中示例性地示出双电压车载电网，所述双电压车载电网作为48V/12V双电压车载电网示出。该双电压车载电网尤其适合于机动车辆。在此，对于这两个电压区域2、3(48V和12V)分别设有电池5、6并且为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将具有第一电压水平的第一电压电网(21)与具有第二电压水平的至少一个第二电压电网(22)连接的能量储存设备，其中所述第一电压水平高于所述第二电压水平，其中存在多个模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)，在所述模块链中分别设有和连接有多个电池单元模块(Cx)，其中所述模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)能够彼此并联连接，其中在每个模块链中存在多个电池单元模块(Cx)，所述电池单元模块能够经由开关元件交替地彼此并联连接或者串联连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.23 DE 102015104293.21.一种用于将具有第一电压水平的第一电压电网(21)与具有第二电压水平的至少一个第二电压电网(22)连接的能量储存设备，其中所述第一电压水平高于所述第二电压水平，其中存在多个模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)，在所述模块链中分别设有和连接有多个电池单元模块(Cx)，其中所述模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)能够彼此并联连接，其中在每个模块链中存在多个电池单元模块(Cx)，所述电池单元模块能够经由开关元件交替地彼此并联连接或者串联连接。2.根据权利要求1所述的能量储存设备，其特征在于，所述模块链能够彼此并联连接，其中在输入侧，每个模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)具有开关，借助于所述开关能够接通该模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)。3.根据权利要求1或2所述的能量储存设备，其特征在于，至少两个模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)彼此并联地设置并且能够彼此并联连接，如尤其设有二至四个模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)并且所述二至四个模块链能够彼此并联连接。4.根据权利要求1或2所述的能量储存设备，其特征在于，设有控制装置(50)，所述控制装置监控所述电压电网(21，22)的状态和功率需求并且按照需要接通或关断各个所述模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)，或者所述控制装置动态地确定被接通或被关断的所述模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)的数量并且相应地控制被接通或被关断的所述模块链。5.根据权利要求1、2或3所述的能量储存设备，其特征在于，在模块链(30，31，32，34，40，41，42，43)中的所述电池单元模块(Cx)能够经由第一开关(Px+，Px-)彼此并联连接并且能够经由第二开关(Sx)彼此串联连接。6.根据权利要求4所述的能量储存设备，其特征在于，所述控制装置构成为，使得所述控制装置监控所述电压电网的状态和所述功率需求并且按照需要控制各个所述模块链的开关，以便使所述电池单元模块(Cx)能够经由所述第一开关(Px+，Px-)彼此并联连接和/或经由所述第二开关(Sx)彼此串联连接。7.根据上述权利要求1至5中至少一项所述的能量储存设备，其特征在于，至少单个电池单元模块(Cx)或者多个所述电池单元模块(Cx)能够借助于开关(Px+)与所述第二电压电网的较低的正电压水平耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·克尔纳，
申请(专利权)人：海尔拉KG休克公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE