用于能量存储器装置的能量存储器模块的内部能量供给装置和具有其的能量存储器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于能量存储器装置的能量存储器模块的内部能量供给装置和一种具有这类能量存储器模块的能量存储器装置，尤其是在模块化构建的电池直接变流器电路或电池整流器电路中，这些电路例如被使用在电驱动交通工具的电驱动系统中。
【背景技术】
[0002]出现如下情况，将来不仅在静态的应用中，例如风力设备或太阳能设备，而且也在车辆中，如混合动力交通工具或电动交通工具中，越来越多地使用电子系统，其将新的能量储存技术与电驱动技术相组合。
[0003]为了将三相电馈入到电机中，常规地通过脉冲逆变器形式的变流器将由直流电压中间回路提供的直流电压转换成三相交流电压。所述直流电压中间回路由串联连接的电池模块组成的支线来馈给。为了能够满足针对对应的应用所提出的对于功率和能量的要求，常常将牵引电池中的多个电池模块串联连接。这类的能量存储器系统例如经常使用在电驱动交通工具中。
[0004]在文献US 5，642，275 Al中描述了一种具有集成的逆变器功能的电池系统。该类型的系统被公知为级联逆变器(英文-Multilevel Cascaded Inverter)或电池直接逆变器(英文:Battery Direct Inverter，BDI)。这样的系统包括在多个能量存储器模块支线中的多个直流源，这些能量存储器模块支线能够直接连接到一个电机或一个电网上。在此可以产生单相或多相供给电压。所述能量存储器模块支线在此具有多个串联连接的能量存储器模块，其中，每个能量存储器模块具有至少一个电池单元和一个能控制的配属耦合单元，该耦合单元允许与控制信号相关地中断对应的能量存储器模块支线或使分别配属的至少一个电池单元被桥接或使分别配属的至少一个电池单元被切换到对应的能量存储器模块支线中。
[0005]作为替换方案，文献DE 10 2010 027 857 Al 和 DE 10 2010 027 861 Al 公开了能量存储器装置中的模块化连接的电池单元，它们可以通过适当操控的耦合单元选择性地耦合到一个由串联连接的电池单元组成的支线中或从中脱耦。这类系统公知为电池直接转换器(英文:Battery Direct Converter，BDC)。这样的系统包括在一个能量存储器模块支线中的多个直流源，这些直流源能够连接到一个直流电压中间回路上，其用于通过一脉冲逆变器以电能供给电机或电网。
[0006]BDC和BDI通常具有相对于常规系统的较高的效率和较高的可靠性。可靠性尤其通过如下方式来保证，即，通过适当地桥接操控所述耦合单元可以将故障的、失效的或不能完全起作用的电池单元从所述能量供给支线中排出。
[0007]用于电池单元耦合单元的信号和功率电子装置可以从自己的电池单元以电流供电。但是在此例如在充电过程期间可能有问题的是在电池单元的串联电路中的中断，从而使得信号和功率电子装置不再被供给电流进而不再确保耦合单元的断开。用于在这些情况下辅助的可能性在信号和功率电子装置的冗余能量供给中通过外部能量源来产生。但是，这要求在连接冗余能量供给时的附加执行工作。
【发明内容】
[0008]本发明根据一个实施方式提供了一种能量存储器模块，其用于一能量存储器装置，能量存储器模块具有:一能量存储器单元模块，其具有一个由至少两个能量存储器单元组成的存储器单元串联电路；一耦合装置，其具有多个耦合元件，所述耦合装置被设计用于使所述能量存储器单元模块选择性地切换到能量存储器装置的一个能量供给支线中或在该能量供给支线中被绕开；和一驱动模块，所述驱动模块被设计用于产生用于多个耦合元件的驱动信号。在此，所述驱动模块具有第一能量供给接头和第二能量供给接头。第一能量供给接头通过第一供给线路与能量存储器单元模块的第一终端接头连接并且通过第二供给线路与在存储器单元串联电路的两个能量存储器单元之间的第一节点连接。第二能量供给接头通过第三供给线路与能量存储器单元模块的第二终端接头连接并且通过第四供给线路与在存储器单元串联电路的两个能量存储器单元之间的第二节点连接。在此，第二节点处在第一节点和第一终端接头之间。
[0009]根据另一实施方式，本发明提供了一种能量存储器装置，其具有:至少一个能量供给支线，其耦合在所述能量存储器装置的两个输出接头之间，其中，所述能量供给支线具有多个串联连接的根据本发明的能量存储器模块。
[0010]发明优点
本发明的构思在于，能量存储器装置的能量存储器模块的串联电路具有模块化构建的能量供给支线，在该串联电路中的能量存储器模块配备有由对应的能量存储器模块馈给的驱动模块，所述驱动模块用于能量存储器模块的耦合元件。为此，在能量存储器模块的能量存储器单元的串联电路之内分别设置两个电压分接点，它们分别馈给驱动模块的一能量供给接头。这些电压分接点相对于能量存储器单元的串联电路的终端接头上的分接点是替换的分解点，从而使得在能量存储器单元的串联电路之内出现故障的情况下，能量存储器单元的至少一部分还可以有助于驱动模块的能量供给。
[0011]这有利地能够实现安全性措施，例如能量存储器模块的安全断开通过所述驱动模块进行，虽然在能量存储器单元的串联电路中还存在干扰。
[0012]在另一方面，由能量存储器模块本身保证了冗余的电压供给，从而使得不必提供外部供给电压的另外的部件，这节省了成本，减少了结构空间并提高了能量存储器装置的效率。此外作为特别的优点取消了用于产生冗余供给的另外的切换调节器，由此又可以避免制作耗费和功率损失。
[0013]通过节省附加冗余切换调节器的次要优点是改善的电磁兼容性(EMV)、避免了其它的电压调节器、避免需要附加的能量源和取消了这样的必要性，即，使可能的附加能量源在电流上与能量存储器装置分开。
[0014]根据根据本发明的能量存储器模块的一个实施方式，耦合装置可以分别具有在全桥电路中的多个耦合元件。替换地，耦合装置可以分别具有在半桥电路中的多个耦合元件。
[0015]根据根据本发明的能量存储器模块的另一实施方式，能量存储器单元可以分别具有锂离子蓄能器。
[0016]根据根据本发明的能量存储器模块的另一实施方式，所述能量存储器模块可以包括第一二极管，该第一二极管布置在第一供给线路中，并且该第一供给线路的通流方向从第一终端接头向第一能量供给接头走向。
[0017]根据根据本发明的能量存储器模块的另一实施方式，所述能量存储器模块可以具有第二二极管，该第二二极管布置在第二供给线路中，并且该第二供给线路的通流方向从第一节点向第一能量供给接头走向。
[0018]根据根据本发明的能量存储器模块的另一实施方式，所述能量存储器模块可以包括第三二极管，该第三二极管布置在第四供给线路中，并且该第四供给线路的通流方向从第二能量供给接头向第二节点走向。
[0019]根据根据本发明的能量存储器模块的另一实施方式，驱动模块可以具有一耦合到能量供给接头之间的信号控制电路和一与该信号控制电路并联连接的驱动电路，其中，所述信号控制电路被设计用于操控所述驱动电路来产生用于多个耦合元件的驱动信号。
[0020]本发明的实施方式的其它特征和优点从下面参照附图的描述中获得。
【附图说明】
[0021]其中:
图1示出了按照本发明的一种实施方式的能量存储器装置的示意图；
图2示出了根据本发明的另一种实施方式的能量存储器装置的能量存储器模块的实施例示意图；
图3示出了根据本发明的另一种实施方式的能量存储器装置的能量存储器模块的另一实施例的示意图；和
图4示出了按照本发明的另一种实施方式的能量存储器装置的示意图。
【具体实施方式】
[0022]图1示出了一能量存储器装置1，其用于通过在能量存储器装置I的两个输出接头4a和4b之间的能并联连接的能量供给支线10a、10b来提供供给电压。所述能量供给支线1aUOb分别具有支线接头Ia和lb。能量存储器装置I在这里具有两个并联连接的能量供给支线10a、10b。能量供给支线10a、10b的数目例如在图1中是两个，但是其中，能量供给支线10a、10b的任何另外的较大数目同样是可行的。在此同样也可行的是，在支线接头Ia和Ib之间连接仅一个能量供给支线10a，这些支线接头在该情况下构成能量存储器装置I的输出接头4a、4b。
[0023]在此，所述能量供给支线10a、10b可以分别通过存储器电感线圈2a、2b与能量存储器装置I的输出接头4a耦合。这些存储器电感线圈2a、2b例如可以是集中的或分散的结构元件。替换地也可以将能量供给