蓄电池模块、驱动蓄电池、电驱动系统和电动车的制作方法

本实用新型涉及电能的存储，特别地涉及可再充电的电能存储器，该电能存储器可被灵活配置以优化充电时间和以高效的方式为连接的用电设备供电。更具体地，本实用新型涉及用于电动车的可再充电的电能存储器。

背景技术：

用于电能特别是用于电动车的能量存储器是已知的。对于车辆的可能的应用情况和因此车辆在市场上的接受度来说，处于电动车上的能量存储器的容量以及给能量存储器重新充电所需要的时间是决定性的。能量存储器的容量基本上决定了电动车的行程，而充电则决定了直到电动车可再次以足够的行程供使用者使用的时间段。

在Volker Reber的“在800V的情况下充电”(刊于“保时捷工程杂志”，期刊号为1/2016)的文章中，Volker Reber描述了对目前常用的400V充电电压翻倍导致的对能量存储器充电过程的影响，以及对长途旅程总行驶时间的相关影响，该长途旅程超出了由能量存储器容量预设的电动车辆的行程范围。为此目的所提出的蓄电池技术以车辆具有800V车载蓄电池和相应的车载系统为前提。但是为了确保与在市场上建立的400V系统部件以及对于现有基础设施的400V充电电压的兼容性，车辆中需要许多附加部件。例如在充电接口方面需要升压转换器，以将400V充电站的充电电压升高到800V车载蓄电池所需的800V充电电压。车辆也需要具备降压转换器，以便必要时将800V车载蓄电池的输出电压降低到目前常用的400V车载电压。这提高了电动车系统的复杂性以及系统价格。

文件DE 10 2016 015 314 A1公开了一种用于车辆的具有蓄电池和三相电机的电驱动系统。该驱动系统具有两个分离的三相系统，其中两个三相系统分别与一个逆变器电连接，且逆变器与蓄电池的不同的电池组的不同的电化学子区域电连接。通过切换单元，蓄电池的电化学子区域可串联电连接或相互电分离。电化学子区域的电分离导致冗余，从而提高三相电机的能量供应的故障-安全特性。此外，可给车辆部件供应整个蓄电池的低的子区域电压(例如400V)，而另一方面可使用较高的充电电压(例如800V)以更快速地给蓄电池充电。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种解决方案，借助于该解决方案，能量存储器(例如电动车的驱动蓄电池)可以针对某些要求被配置，用于更高效的充电过程和/或放电过程。

关于充电过程，例如可能期望的是，该能量存储器对于充电过程如果可如此配置，即使得该能量存储器可以尽可能快速地充电。关于放电过程，例如可能期望的是，该能量存储器如果可以被配置成以更高效的方式用于向连接的用电设备供电。

本文中与根据本实用新型的能量存储器有关的限定的特征和细节，显然在相关联的根据本实用新型的相应的驱动蓄电池、电力驱动系统、电动车辆以及用于相应的能量存储器方法中有效，且反之亦然。因此，关于本实用新型的各个方面相互参考。

本实用新型的核心思想在于蓄电池模块，该蓄电池模块由多个次级(蓄电池)单元电池组成，其在模块端口之间的互连可通过内部的配置电路根据需要如此灵活配置，即，针对充电过程或放电过程和/或在充电过程期间或放电过程期间，在模块端口处调整不同的模块电压。蓄电池模块在设计方面是准标准化的且可容易地以任意数量的组件作为大批量制造产品来制造。驱动蓄电池可以由多个蓄电池模块构成，其中在某些实施例中，该多个蓄电池模块串联连接。

本实用新型的第一方面涉及用于电动车的驱动蓄电池的蓄电池模块。蓄电池模块具有：至少两个蓄电池模块端子以用于接收和/或供应电能；N个蓄电池单元电池，蓄电池单元电池具有第一端子和第二端子；以及配置电路，用于选择性地配置蓄电池单元电池的(预期的)互连，以便改变在蓄电池模块的蓄电池模块端子之间的模块极电压。配置电路连接至蓄电池单元电池的第一和第二端口，并且布置成形成第一数量S个蓄电池单元电池组，各电池单元组包括第二数量P个蓄电池单元电池，其中配置电路可以将蓄电池单元电池组的蓄电池单元电池并联连接，并且将蓄电池单元电池组互相串联连接。蓄电池单元电池的可调整的互连因此满足条件P×S＝N，即，蓄电池单元电池组由相同数量的蓄电池单元电池形成。由此可确保，所形成的组的容量在接收电力以及供电的能力方面基本上相同。

为了使蓄电池单元电池互连，配置电路具有在蓄电池模块端子之间的可电操控的切换元件。由此在N个蓄电池单元电池中的(N-2)个蓄电池单元电池中，分别借助于可操控的切换元件中的切换元件，特定的一个蓄电池单元电池的第一端子可以与N个蓄电池单元电池中的两个其他的蓄电池单元电池的第一端子电连接，并且这个特定的蓄电池单元电池的第二端子与这两个其他的蓄电池单元电池的对应的第二端子电连接。此外，在N个蓄电池单元电池中的(N-2)个蓄电池单元电池中，分别借助于可操控的切换元件中的切换元件，特定的一个蓄电池单元电池的第一端子可以与两个其他的蓄电池单元电池中的第一蓄电池单元电池的第二端子电连接，并且该特定的一个蓄电池单元电池的第二端子可以与两个其他的蓄电池单元电池中的第二蓄电池单元电池的对应的第一端子电连接。

对于N个蓄电池单元电池的端子蓄电池单元电池而言，第一端子和第二端子的一个与两个蓄电池模块端子中的一个固定连接。因为有两个蓄电池模块端子，因此有两个端子蓄电池单元电池。

对于端子蓄电池单元电池而言，第一端子和第二端子均可分别借助于可操控的切换元件中的切换元件与其他的(N-2)个蓄电池单元电池中的一个的相应的第一端子或第二端子连接。此外，对于端子蓄电池单元电池而言，第一端子和第二端子中的未与两个蓄电池模块端子中的一个连接的另一个可以借助于可操控的切换元件中的切换元件与另外的(N-2)个蓄电池模块中的一个蓄电池单元电池的第一和第二端子中的一个连接。也就是说，当端子蓄电池单元电池的第一端子与两个蓄电池模块端子中的一个连接时，端子蓄电池单元电池的第二端子可以借助于可操控的切换元件中的切换元件与其他的(N-2)个蓄电池单元电池中的一个蓄电池单元电池的第一端子连接。另外，当端子蓄电池单元电池的第二端子与两个蓄电池模块端子中的一个连接时，端子蓄电池单元电池的第一端子可以借助于可操控的切换元件中的切换元件与其他的(N-2)个蓄电池单元电池中的一个蓄电池单元电池的第二端子连接。

可操控的切换元件可分别具有至少一个可作为切换操控的功率半导体。切换元件可分别具有来自于下列组中的至少一个功率半导体，包括：绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Power MOSFET’s)以及晶闸管开关。绝缘栅双极型晶体管(IGBT)非常适合，因为其是将双极晶体管在电流通过响应、阻断电压和耐久性方面的特性与场效应晶体管的特性相结合的半导体器件，由于近似无功率损耗的可操控性，因此可以很好地用作可操控的切换元件。同样，Power MOSFET’s(功率金属氧化物半导体场效应晶体管)也适合用作可操控的切换元件，Power MOSFET’s本质上是MOSFET的专用版本，MOSFET对于传导和阻断大的电流和电压是最优的。

蓄电池模块的蓄电池单元电池是各个次级蓄电池单元电池，并且由于电化学设计，蓄电池单元电池具有特定的额定蓄电池单元电池电压。

通过相应地控制可操控的切换元件，蓄电池模块的(额定)蓄电池模块电压可被分级配置，具有(额定的)蓄电池单元电池电压ZS的大小或(额定的)蓄电池单元电池电压ZS的数倍，范围从(额定的)蓄电池单元电池电压ZS(所有蓄电池单元电池并联连接)至N倍(额定的)蓄电池单元电池电压N×ZS(如果所有蓄电池单元电池串联连接)。

换句话说，如果所有蓄电池单元电池并联连接时，(额定的)蓄电池模块电压对应于(额定的)蓄电池单元电池电压ZS。在这种情况下，所有蓄电池单元电池形成单一的蓄电池单元电池组(1S)，在该蓄电池单元电池组中所有N蓄电池单元电池(NP)并联连接。这种配置在此称为1SNP，这意味着当存在四个蓄电池单元电池时，即N＝4，则配置称为1S4P。第二种极端情况是所有N蓄电池单元电池串联连接。在这种情况下，(额定的)蓄电池模块电压对应于(额定的)蓄电池单元电池电压ZS的N倍。该配置在此称为NS1P，这意味着当N＝4时，则配置称为4S1P。根据上文提及的标注规定S×P＝N，在每个S蓄电池单元电池组中蓄电池单元电池P的数量相同。

如果蓄电池单元电池例如为锂离子蓄电池单元电池，则额定的蓄电池单元电池电压由于电化学电位序列(Electrochemical Potential Series)例如为大约3.7V，其中单元电池电压在大约2.7V(完全放电)和4.2V(完全充电)之间变化，根据使用哪种单元电池化学而定。当蓄电池单元电池的数量N为10(即N＝10)时，蓄电池模块电压MS可借助于1P10S配置调整到37V。相反地，在10P1S配置中蓄电池模块电压为3.7V。

例如对于电动车的400V驱动系统而言，可构建带有10个串联连接的蓄电池模块的驱动蓄电池，这些蓄电池模块分别带有22个锂离子蓄电池单元电池。如果所有蓄电池模块调整为1P22S配置时，对于每个蓄电池模块来说得到81.4V的蓄电池模块电压MS，而且作为驱动蓄电池电压得到10×81.4V＝814V的电压。由此使得在800V充电站处对驱动蓄电池充电成为可能。为了对400V驱动系统进行供电，所有蓄电池模块调整为2P11S配置，从而对于每个蓄电池模块得到40.7V的蓄电池模块电压MS，并且作为驱动蓄电池电压得到10×40.7V＝407V的电压。由此使得驱动蓄电池给400V驱动系统供电成为可能。

蓄电池模块还可以具有蓄电池模块控制单元，其可操作地连接至蓄电池模块的配置电路的可操控的切换元件。“可操作地连接”在此意味着蓄电池模块控制单元与切换元件以可起作用的关系连接。在此蓄电池模块控制单元可以选择性地如此控制可操控的切换元件，即使得操控的切换元件闭合或断开，并且因此建立或中断在两个蓄电池单元电池的相关的端子之间的相应连接。

蓄电池模块还可以具有用于接收模块电压控制信号的蓄电池模块控制输入端，以用于在蓄电池模块端子处调整可选的模块电压，其中控制输入端与蓄电池模块控制单元连接。

蓄电池模块控制单元可被设置成根据模块电压控制信号控制配置电路，以便如此配置蓄电池模块的N个蓄电池单元电池的互连，即使得模块电压根据模块电压控制信号调整。

本实用新型的第二方面涉及例如适用于电动车的驱动蓄电池，具有至少两个驱动蓄电池端子、多个根据上文第一方面讨论的蓄电池模块，以及驱动蓄电池控制单元。

在一种实施方案中，驱动蓄电池中的蓄电池模块在两个驱动蓄电池端子之间彼此串联连接。

驱动蓄电池控制单元通过蓄电池模块控制输出端可操作地与蓄电池模块的各个蓄电池模块控制输入端连接，以用于控制和状态信息的通信，便于根据需要调整各蓄电池模块的配置。

例如，驱动蓄电池控制单元经由蓄电池模块控制输出端和蓄电池模块的对应的蓄电池模块控制输入端可通过通信总线可操作地连接。通信总线例如可以为现场总线，举两个例子，例如为CAN总线(如在ISO 11898，ISO11898-2/高速CAN，或者ISO11898-3/低速CAN中所限定的)或者为FlexRay(如在17458-1至17458-5所限定的)，或者可以是其他任何合适的控制总线。当然，驱动蓄电池控制单元也可单独连接至每个单独的蓄电池模块，以用于控制和状态信息的通信。

对于第一种应用场景，驱动蓄电池控制单元也可以可操作地连接至充电电压单元，例如作为充电单元(充电器)的部件。充电单元基本上包含具有充电控制器的电子电路，并且控制驱动蓄电池的充电过程。例如，在充电单元中执行所应用的充电方法的类型。充电单元从外部供电，例如由用于给电动汽车充电的充电站形式的公共电网供电或由私人岛网络(Island Network)供电。充电电压单元可被设置成确定可利用的充电电压的大小且将其传输至驱动蓄电池控制单元。

例如充电电压单元可被设置成根据ISO标准15118或中国标准GB/T 27930(在非车载导电充电器和用于电动车的电池管理系统之间的通信协议)与用于给电动汽车充电的充电站进行数据交换，使得充电电压单元可获取(例如查询)可用充电站的最大可用的充电电压或者在充电站处请求对于驱动蓄电池来说最大可行的充电电压。

在任何情况下，对于本实用新型的上下文而言，充电电压单元被设置成，通过重新配置蓄电池模块来向驱动蓄电池控制单元通知驱动蓄电池将被调整到何种驱动蓄电池电压。

相应地，驱动蓄电池控制单元可被设置成如此控制多个蓄电池模块，使得驱动蓄电池以这种方式被作为一个整体配置：在两个驱动蓄电池端子处，以与可利用的或请求的充电电压匹配的方式调整驱动蓄电池电压。

对于第二种应用场景而言，驱动蓄电池控制单元可针对第一场景附加地或可替换地布置成如此控制多个蓄电池模块，当从驱动蓄电池获得电能时，驱动蓄电池以这种方式被作为一个整体如此配置：在两个驱动蓄电池端子处，对应预定的驱动电压调整驱动蓄电池电压，以向电驱动装置供应电能。

在第二种应用场景的改进方案中可考虑，作为电驱动装置的电动机具有效率曲线。“效率曲线(Efficiency Profile)”在此旨在表示电驱动装置可主要在提供给驱动器的预定效率范围的驱动电压中以特定能效方式工作。

为此，驱动蓄电池控制单元可进一步地布置成，如此控制多个蓄电池模块，当驱动蓄电池准备输送能量到电驱动装置时，使得驱动蓄电池作为一个整体以这种方式如此配置：在两个驱动蓄电池端子处调整的驱动蓄电池电压是在电驱动装置的效率曲线的预定效率范围中，或尽可能靠近预定效率范围。

结果，借助于蓄电池模块的灵活配置，通过蓄电池单元电池在蓄电池模块中的相应的互连，可补偿由于正常的放电周期或还由于蓄电池单元电池的老化引起的各蓄电池单元电池电压的减小。也就是说在正常的放电周期，各蓄电池单元电池的蓄电池单元电池电压减小。相应地，那么整个驱动蓄电池电压毫无疑问降低。根据本实用新型的蓄电池模块的可配置性，尽管各蓄电池单元电池电压减小，但是可更长时间地确保较高的驱动蓄电池电压，以便在效率曲线的效率最佳的范围中运行电驱动装置。

第三个方面涉及例如尤其适用于电动车的电驱动系统，具有作为电驱动装置的至少一个电动机和用于给电驱动装置(例如电动机)供应电能的根据上文第二方面讨论的驱动蓄电池。

例如电驱动装置可具有直流电机形式的电动机(该电动机与驱动蓄电池连接)，或可具有三相交流电机形式的电动机(该电动机通过逆变器与驱动蓄电池连接)。电动机的部件可具有上文提到的关于驱动电压的效率曲线。

第四个方面涉及电动车，具有根据上文论述的第三方面的电驱动系统。

电动车可以为汽车，但原则上也可为任何其他运输工具，例如飞机、船舶或轨道车辆。电动车可仅仅具有电驱动系统，但是也可为另外具备其他类型的驱动装置的混合动力车辆，例如传统的内燃机或燃料电池。

利用根据本实用新型的可灵活配置的蓄电池模块可被用于设计可以实现高充电电压的驱动蓄电池，并由此缩短充电时间，一方面没有附加车辆方面的耗费，另一方面，在运行期间配置，以提供给目前通常为400V系统电压设计的可用系统组件。由此使得当今的电动车以未来不会过时的方式地为将来的充电电压做准备。

根据本实用新型的蓄电池模块具有特别简单和可标准化的设计。这些蓄电池模块可容易地作为批量产品大量生产。在此相对于传统的蓄电池模块而言，根据本实用新型的蓄电池模块中所有蓄电池单元电池可以按照与正极和负极端子的相同取向封装到蓄电池模块中；这简化了制造过程，因为不必严格地监视装配方向。

本实用新型提供的蓄电池模块，蓄电池模块包括：数量为N个的蓄电池单元电池，该蓄电池单元电池具有第一端子和第二端子；以及配置电路，用于可选择地配置蓄电池单元电池的互连，以用于改变在蓄电池模块的蓄电池模块端子之间的模块电压，并且其中，配置电路连接至蓄电池单元电池的第一和第二端子，并且设置为形成第一数量S个蓄电池单元电池组，该蓄电池单元电池组包括第二数量P个蓄电池单元电池，其中配置电路可以将蓄电池单元电池组的蓄电池单元电池并联连接，以及将蓄电池单元电池组互相串联连接，其中可选择的互连配置满足条件P×S＝N。

进一步地，配置电路具有可操控的切换元件；并且对于N个蓄电池单元电池中的(N-2)个蓄电池单元电池而言，借助于可操控的切换元件中对应的切换元件，第一端子可以与N个蓄电池单元电池中的两个其他的蓄电池单元电池的第一端子电连接，并且第二端子可以与这两个其他的蓄电池单元电池的第二端子电连接；以及，借助于可操控的切换元件中对应的切换元件，第一端子可以与两个其他的蓄电池单元电池中的第一蓄电池单元电池的第二端子电连接，并且第二端子可以与两个其他的蓄电池单元电池中的第二蓄电池单元电池的第一端子电连接。

进一步地，对于N个蓄电池单元电池的端子蓄电池单元电池而言，第一端子和第二端子可借助于可操控的切换元件中的相应的切换元件，与(N-2)个蓄电池单元电池中的蓄电池单元电池的相应的第一端子或第二端子连接。

进一步地，对于N个蓄电池单元电池的端子蓄电池单元电池而言，借助于可操控的切换元件中的相应的切换元件，第一端子和第二端子中的一个与两个蓄电池模块端子中的一个连接，并且第一端子和第二端子中的另一个可以另外与(N-2)个蓄电池模块的一个蓄电池单元电池的端子中的一个连接，其中，当端子蓄电池单元电池的第一端子与两个蓄电池模块端子中的一个连接时，端子蓄电池单元电池的第二端子可与(N-2)个蓄电池单元电池的一个蓄电池单元电池的第一端子连接，以及，当端子蓄电池单元电池的第二端子与两个蓄电池模块端子中的一个连接时，端子蓄电池单元电池的第一端子可与(N-2)个蓄电池单元电池的一个蓄电池单元电池的第二端子连接。

进一步地，可操控的切换元件具有至少一个可作为开关操控的功率半导体。

进一步地，切换元件具有至少一个功率半导体，该功率半导体选自下列组合：绝缘栅双极型晶体管、功率金属氧化物半导体场效应晶体管和晶闸管开关。

进一步地，蓄电池单元电池是次级蓄电池单元电池且具有蓄电池单元电池电压；并且蓄电池模块的蓄电池模块电压可通过相应地操控可操控的切换元件分级配置：具有蓄电池单元电池电压的大小或蓄电池单元电池电压的多倍，从蓄电池单元电池电压直至N倍的蓄电池单元电池电压的范围中配置。

进一步地，蓄电池模块还具有：蓄电池模块控制单元，该蓄电池模块控制单元与蓄电池模块的配置电路的可操控的切换元件可操作地连接；蓄电池模块控制输入端，用于接收蓄电池模块电压控制信号，以用于在蓄电池模块端子处调整可选择的蓄电池模块电压，其中蓄电池模块控制输入端与蓄电池模块控制单元可操作地连接；并且其中蓄电池模块控制单元设置成，根据蓄电池模块电压控制信号控制配置电路，从而使得蓄电池模块的N个蓄电池单元电池的互连按照使蓄电池模块电压根据蓄电池模块电压控制信号调整的方式配置。

进一步地，蓄电池单元电池以这样的方式在蓄电池模块中彼此相邻地布置：使得在相邻的蓄电池单元电池中，相邻的蓄电池单元电池的第一端子彼此相邻，相邻的蓄电池单元电池的第二端子彼此相邻。

本实用新型还提供了一种驱动蓄电池，具有至少两个驱动蓄电池端子、多个上述的蓄电池模块，和驱动蓄电池控制单元，并且其中驱动蓄电池控制单元通过蓄电池模块控制输出端与蓄电池模块的对应的蓄电池模块控制输入端可操作地连接。

进一步地，驱动蓄电池控制单元通过蓄电池模块控制输出端和蓄电池模块的对应的蓄电池模块控制输入端通过通信总线可通信地连接。

进一步地，驱动蓄电池控制单元还与充电电压单元连接，该充电电压单元布置成确定可用的充电电压的大小并且将其传输给驱动蓄电池控制单元。

进一步地，驱动蓄电池控制单元设置成控制多个蓄电池模块，以便将驱动蓄电池整体以这种方式配置：在两个驱动蓄电池端子处，以与可用的充电电压匹配的方式调整驱动蓄电池电压。

进一步地，驱动蓄电池控制单元还设置成当从驱动蓄电池获取电能时控制多个蓄电池模块，以便将驱动蓄电池以这种方式配置：在两个驱动蓄电池端子处，以与用于向电驱动装置供电的预定的驱动电压匹配的方式调整驱动蓄电池电压。

进一步地，电驱动装置具有效率曲线，根据该效率曲线电驱动装置在提供给电驱动装置的驱动电压的预定的范围中以能量效率的方式工作，并且驱动蓄电池控制单元还布置成当驱动蓄电池准备将能量释放至电驱动装置处时控制多个蓄电池模块，以便将驱动蓄电池以这种方式配置：在两个驱动蓄电池端子处，调整的驱动蓄电池电压位于电驱动装置的效率曲线的预定效率范围中，或尽可能地接近预定效率范围。

进一步地，蓄电池模块相互串联连接，且连接在两个驱动蓄电池端子之间。

本实用新型还提供了一种电驱动系统，具有至少一个作为电驱动装置的电动机，和用于给电动机供应电能的上述的驱动蓄电池。

进一步地，电动机是与驱动蓄电池连接的直流电机，或是通过逆变器与驱动蓄电池连接的三相电机。

本实用新型还提供了一种电动车，具有上述的电驱动系统。

附图说明

本实用新型的其他优点、特征和细节参阅以下说明，在其中参照附图详细描述了本实用新型的实施例。权利要求书及说明书中所提及的特征可以分别单独地或以任意组合的形式与本实用新型相关。同样地，上文提及的和在这里进一步阐述的特征可以单独使用或以任意组合的形式一起使用。功能上相似或相同的构件或部件在一些情况下被标注相同的附图标记。在实施例的描述中使用的术语“左”、“右”、“上”和“下”涉及附图采用正常阅读附图或正常阅读参考标记的方向。所示和所述的实施例并非旨在穷尽性，而是具有示例性的特征对本实用新型加以阐述。详细描述用于为本领域普通技术人员提供参考，因此已知的结构和方法未在描述中详细示出或阐述，以避免对本说明的理解复杂化。

图1A示出了蓄电池单元电池的简化的框图。

图1B示出了蓄电池模块的简化的框图。

图2A示出了在2P2S配置中具有N＝4的蓄电池单元电池的蓄电池模块的简化的框图。

图2B示出了处于1P4S配置中的图2A的蓄电池模块。

图3A示出了基于图1B的示例性的蓄电池模块的可灵活配置的蓄电池模块的简化实施例。

图3B示出了图3A的示例性实施例的另一示图。

图4A示出了蓄电池模块的可能的实施例的透视分解图。

图4B和4C示出了在图4A中的蓄电池模块的实施例的配置电路的上侧和下侧的透视图。

图5示出了可灵活配置驱动蓄电池的简化的框图，该驱动蓄电池由多个串联连接的蓄电池模块(例如图3的蓄电池模块)构建而成。

图6示出了具有例如图5的驱动蓄电池的电驱动系统的简化的框图。

图7示出了具有例如图6的驱动系统的电动车的简化的框图。

具体实施方式

图1A示出了蓄电池单元电池1的简化的框图。蓄电池单元电池1是次级单元电池，即，蓄电池单元电池具有蓄电池单元电池壳体2和容纳在该蓄电池单元电池壳体2中的允许重新充电的电化学结构。每个次级单元电池具有额定(蓄电池)单元电池电压ZS，典型的通过单元电池构造所使用的单元电池材料的电化学电位序列。例如蓄电池单元电池1可为锂离子蓄电池单元电池，在充电状态中，在第一(蓄电池单元电池)端子4和第二(蓄电池单元电池)端子6之间输出例如3.7V的额定蓄电池单元电池电压。蓄电池单元电池1的基本的和可能的结构在此视为对于本领域普通技术人员而言是充分已知的，因此不进一步描述。

图1B显示了蓄电池模块10的简化的框图。蓄电池模块10本身基本上以已知的方式由N个蓄电池单元电池(例如图1的蓄电池单元电池1)1a、1b、……、1N构造，其中蓄电池单元电池1a、1b、……、1N被组合在带有(蓄电池)模块盖13的(蓄电池)模块壳体12中。在第一和第二(蓄电池)模块端子14和16之间产生额定(蓄电池)模块电压MS，该额定(蓄电池)模块电压MS是蓄电池单元电池电压的N倍。

图2A示出了具有N＝4的蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的(蓄电池)模块10a的简化的框图。N＝4的蓄电池单元电池例如可分别为图1的蓄电池单元电池1。在任何情况下，蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d基本上相同。

在图2A中，蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d根据在本文献中定义的构型以2P2S配置连接。也就是说，N＝4蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d配置在2个蓄电池单元电池组(S＝2)中，2个蓄电池单元电池组分别具有两个(2P)并联连接的蓄电池单元电池1a、1b和1c、1d。在图2A中示出的2P2S配置通过将四个蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d连接到导电连接桥18-1至18-5接线而被固定地设置。

作为示例，假定蓄电池单元电池是具有3.7V的额定(蓄电池)单元电池电压ZS的锂离子蓄电池单元电池。由此，图2A的模块10a具有7.4V的额定(蓄电池)模块电压MS，以及相当于2个蓄电池单元电池1的容量的容量。模块10a的模块电压MS在第一和第二模块端子14和16之间。

作为另一示例，图2B示出了基本上对应于图2A的模块的模块10b。但是对于模块10b而言，蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d以1P4S配置互连。为此，所有四个蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d通过三个连接桥18-6、18-3、18-7彼此串联连接。由此，相应于图2A的示例的假定，14.8V的额定模块电压作为在图2B中的模块10b的额定模块电压MS产生。

图3A示出了这里提出的可灵活配置的(蓄电池)模块100的简化的实施例，该(蓄电池)模块100基本上是根据本实用新型的图1B的(蓄电池)模块10的改进方案。

图3A的模块100再次具有数量N＝4的蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d，分别具有第一端子4和第二端子6。当然，蓄电池单元电池的数量是任意的，尤其在实际设计中会更大；数量N＝4在此仅仅是为了简化说明而选择。第一端子4是蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的正极，而第二端子6是蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的负极。

此外，与图1B相比，模块100具有配置电路30以用于选择性地调整模块100在第一和第二(蓄电池)模块端子114、116处的(蓄电池)模块电压MS。

配置电路30与蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的所有第一端子4和所有第二端子6连接。此外，配置电路30可以被如此布置方式配置：第一数量S个蓄电池单元电池组串联连接，各蓄电池单元电池组分别包含第二数量P个并联连接的蓄电池单元电池。为此目的，配置电路30可并联连接每个蓄电池单元电池组中的所有P个蓄电池单元电池，且使S个蓄电池单元电池组相互串联连接。原则上，对于所有可切换的配置总是适用P×S＝N。

为了上文所描述的目的，配置电路30具有可电操控的切换元件32-1、32-2、32-3、32-4、32-5、32-6、32-7、32-8、32-9(32-1、……-、32-9)。可操控的切换元件32-1、……-、32-9可以实施为功率半导体，该功率半导体可作为开关操控。适用的切换元件的示例包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Power MOSFET)或晶闸管开关。

对于(N-2)个蓄电池单元电池而言，即在图3A的实施例中所示出的N＝4个蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的两个蓄电池单元电池1b、1c，第一端子4在不同的情况下可与N＝4蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的两个其他的(分别直接相邻的)蓄电池单元电池1a、1c和1b、1d的第一端子4借助于可操控的切换元件32-1、32-2以及32-2、32-3电连接。此外，蓄电池单元电池1b和1c的第二端子6可与这两个其他的蓄电池单元电池1a、1c和1b、1d的第二端子6借助于相应的可操控的切换元件32-4、32-5和32-5、32-6电连接。

例如，对于是(N-2＝4)个蓄电池单元电池中的一个的蓄电池单元电池1b而言适用下述内容：蓄电池单元电池1b的第一端子4借助于切换元件32-1和32-2与蓄电池单元电池1a和1c的第一端子4连接。蓄电池单元电池1b的第二端子6借助于切换元件32-4和32-5与蓄电池单元电池1a和1c的第二端子6连接。

对于(N-2)个蓄电池单元电池而言，即在图3A的实施例中的N＝4个蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的两个蓄电池单元电池1b、1c而言，另外，第一端子4可与两个其他的(分别直接相邻的)蓄电池单元电池1a、1c或1b、1d中的第一蓄电池单元电池1a或1b的第二端子6分别借助于相应的可操控的切换元件32-7、32-8电连接，且第二端子6可与两个其他的(分别直接相邻的)蓄电池模块1a、1c和1b、1d中的第二蓄电池单元电池1c或1d的第一端子4分别借助于对应的可操控的切换元件32-8、32-9电连接。

例如，对于是(N-2＝4)个蓄电池单元电池中的一个的蓄电池单元电池1b而言适用下述内容：蓄电池单元电池1b的第一端子4借助于切换元件32-7与蓄电池单元电池1a的第二端子6连接。蓄电池单元电池1b的第二端子6借助于切换元件32-8与蓄电池单元电池1c的第一端子4连接。

两个布置在边缘处的蓄电池单元电池1a、1d在各种情况下是N＝4蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的所谓的端子蓄电池单元电池。对于端子蓄电池单元电池1a、1d而言，两个端子4、6中的一个在每种情况下与内部的(或外部的)(蓄电池)模块端子14(114)、16(116)中的一个连接。在图3A中，对于左侧的端子蓄电池单元电池1a而言第一端子4与第一内部的模块端子14连接，对于右侧的端子蓄电池单元电池1d而言第二端子6与第二内部的模块端子16连接。存在两个端子蓄电池单元电池1a和1d，其中两个端子蓄电池单元电池1a和1d的端子4和6中的一个在任何情况下形成两个外部的模块端子114、116中的一个。

此外，对于端子蓄电池单元电池1a、1d而言，未与模块端子14、16连接的第一或第二端子4、6可借助于可操控的切换元件32-7或32-9中的一个与其他的(直接相邻的)(N-2＝2)个蓄电池单元电池1b或1c中的一个的相应的第一或第二端子4、6连接。也就是说，右侧的端子蓄电池单元电池1d的第一端子4另外可借助于可操控的切换元件32-9与(直接)相邻的蓄电池单元电池1c的第二端子6连接。左侧的端子蓄电池单元电池1a的第二端子6另外可借助于可操控的切换元件32-7与(直接)相邻的蓄电池单元电池1b的第一端子4连接。

借助于配置电路30，N＝4个蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d在运行时可以重新配置成配置1P4S、2P2S、4P1S，并且因此使调整三个不同的(蓄电池)模块电压MS成为可能。蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d分别具有额定的单元电池电压ZS，例如3.7V，使得额定的模块电压MS可通过相应地操控切换元件32-1、……、32-9而相应地分级配置，从而具有额定的单元电池电压ZS的大小或额定的单元电池电压ZS的多倍，范围从ZS至N＝4倍的额定的单元电池电压ZS(4×3.7V＝14.8V)。

图3A的模块100此外具有(蓄电池)模块控制单元20，该(蓄电池)模块控制单元20与相应的可操控的切换元件32-1、32-2、32-3、32-4、32-5、32-6、32-7、32-8、32-9(32；32-1、……-、32-9)通过相应的控制线路21-1、21-2、21-3、21-4、21-5、21-6、21-7、21-8、21-9(21；21-1、……、21-9)可操作地连接。通过相应的控制线路21可如此操控相应的切换元件32，即使得该切换元件传导电流或阻断电流。

模块100也具有模块控制输入端120以用于接收模块电压控制信号S1以用于在模块端子114、116处调整可选的模块电压MS。在每种情况下，可选的模块电压MS对应于可调整的互连配置中的一个，在图3A的实施例中，对应于配置1P4S、2P2S、4P1S。模块控制输入端120与模块控制单元20可操作地连接。

模块控制单元20被设置成，根据模块电压控制信号S1控制配置电路30的可操控的切换元件32-1、……、32-9，以便根据规定N＝P×S将各蓄电池单元电池的互连调整为可能的配置1P4S、2P2S或4P1S中的一个。由此，模块100的N＝4蓄电池单元电池1a、1b、1c、1d的互连如此配置，即根据模块电压控制信号S1来调整额定的模块电压MS。

图3B基本上示出了图3A的模块100的更接近实际的可选的示图。配置电路30可以在包括切换元件32(32-1、32-2、……、32-9)的电路板31上实施，该切换元件借助于(未示出的)连接元件以导电方式与对应的蓄电池单元电池1a、……、1d的第一和第二端子4和6连接。例如，螺钉或铆钉可作为连接元件使用。根据前文阐述的概念，各个切换元件32在每种情况下在蓄电池单元电池1a、……、1d的第一和第二端子4和6中的两个之间连接，用作电路节点。电路板31因此基本上包含配置电路30的功率组件。

模块控制单元20与每个切换元件32借助于控制线路21(在每种情况中由箭头指出)可操作地连接。模块控制单元20可被设计为集成电路(IC)，例如作为模块中的微控制器，并且同样位于电路板31上的合适位置。模块控制单元20可以同时设计成用于与驱动蓄电池控制单元通信。

可替代地，模块控制单元20可以布置在另一控制板(未示出)上，并且控制线路21通过相应的接口(例如固定的或柔性的插接连接)在电路板31和控制板之间运行。除了外部的模块端口114、116之外，模块100在任何情况下具有至少一个其他的控制端子，例如模块控制输入端120，在该模块控制输入端处模块100可与外部的接口连接以用于接收模块电压控制信号S1。例如，模块控制输入端120可以为驱动蓄电池的内部的控制总线系统的接口的一部分，其中以本身已知的方式，接口可以具有另外的信号线路、控制线路和供电线路。

图4A示出了(蓄电池)模块100的可能的实施例的透视分解图。在下方区域中，首先显示了十二个蓄电池单元电池1，其中所有蓄电池单元电池1以这样的方式彼此相邻地布置：给定每相邻的两个蓄电池单元电池1的情况下，这些相邻的蓄电池单元电池1的第一端子4和第二端子6彼此直接紧邻地定位，也就是说，单元电池具有与第一和第二端子4、6相同的取向。这从制造角度明显地简化了模块100的结构，因为所有蓄电池单元电池可以相同的取向插入到模块壳体12中，并且因此可较容易地排除传统模块在布置蓄电池单元电池时可能的错误。

模块100的十二个蓄电池单元电池1以已知的方式保持在由四个侧壁12-1、12-2、12-3、12-4连接在一起所形成的模块壳体12中，这四个侧壁借助于相应的机械连接(例如螺丝连接)形成模块壳体12。在侧壁12-1、12-2、12-3、12-4和蓄电池单元电池1之间设置有绝缘薄膜15-1、15-2、15-3、15-4形式的电绝缘件。

蓄电池单元电池1的相应的第一和第二端子4和6分别在模块100的纵向方向上布置成一列。蓄电池单元电池1的第一和第二端子4和6限定了待与配置电路30接触的电路节点，根据在此提出的概念，可操控的切换元件32连接在这些节点之间。为了接触蓄电池单元电池1的第一和第二端子4和6，在端子4和6中的每个中设置有带有内螺纹的接触孔。由此允许端子4、6可借助于合适的可导电的螺丝被接触。

配置电路30处于带有上侧31a和下侧31b的电路板31上。具有切换元件32的配置电路30的示例性实施方案借助于图4B和4C在下文中进一步阐述。在电路板31之上示出了两个导电轨(母线)115和117，每个导电轨在模块100的外部的端子114、116中的一个和模块100的对应的内部端子蓄电池单元电池之间产生连接。

电路板31的尺寸大致通过由蓄电池单元电池1的整个上侧所形成的表面限定。在电路板31中设置有接触通孔，接触通孔对应于蓄电池单元电池1的第一和第二端子4和6的接触孔的位置。如果电路板31布置在蓄电池单元电池1上方的安装位置，则接触孔在每种情况下位于对应的接触通孔之下。

为了阐述接触原理，举两个例子。例如，接触孔6a位于接触通孔6b之下。例如，接触孔4a位于通孔4b之下，该通孔4b又位于电源轨115的通孔4c之下。

因此，在接触孔和对应的接触通孔之间的必要的电连接可以借助相应的电接触元件产生，例如导电螺丝。螺丝连接允许出于维修或回收目的而便捷地拆卸模块100。

作为借助于螺丝产生导电连接的替代方案，必要的导电连接还可以由铆钉产生。铆钉连接在制造期间可以更快地生产，但是不容易再次拆卸。

模块100在在电源轨115、117之上利用由绝缘材料制成的模块盖13封闭。

图4B和4C分别详细地示出了具有图4A中的蓄电池模块100的实施例的配置电路30的电路板31的上侧30a和下侧30b的透视图。应说明的是，电路板31的下文描述的结构纯粹作为示例描述，以便于理解在此提出的概念。

电路板31的对应于蓄电池单元电池1的第一和第二端子4和6的通孔布置在相应的列R1和R2中，并且是配置电路30的节点，根据在此提出的概念，切换元件32布置在这些节点之间。

在图4B中示出了电路板31的上侧31a。布置在电路板31的上侧31a上的切换元件32用于互连两个直接相邻的蓄电池单元电池1，使得在每种情况下，一个蓄电池单元电池的第一端子4可借助于对应的相关联的切换元件32与直接相邻的蓄电池单元电池1的第二端子6电连接。

例如在通孔6b处，处于该处的蓄电池单元电池的第二端子6-1可通过切换元件32*与直接相邻的蓄电池单元电池的第一端子4-1连接。相应内容适用于其余的蓄电池单元电池1。

在图4C中示出了图3B的电路板31对应的下侧31b。布置在电路板31的下侧31b的切换元件32用于互连两个直接相邻的蓄电池单元电池1，使得在每种情况下，一个蓄电池单元电池的第一端子4可借助于切换元件32与直接相邻的蓄电池单元电池1的第一端子4电连接，并且使得在每种情况下，一个蓄电池单元电池的第二端子6可借助于对应的相关联的切换元件32与直接相邻的蓄电池单元电池1的第二端子6电连接。

例如，处于该处的蓄电池单元电池的第一端子4-1可通过切换元件32**与直接相邻的蓄电池单元电池的第一端子4-2连接。相应内容适用于其余的蓄电池单元电池1。

在图4B和4C中，仅仅示出了配置电路30的功率组件，该配置电路30由电路节点、切换元件32和相应的导体形成。模块控制单元20在图4A至4C中未示出。

模块控制单元20可作为微控制器实施，该微控制器同时设计成用于将模块100连接到驱动蓄电池1000的通信总线330(参照图5)。为此，模块控制单元20可同样位于电路板31上，且通过对应的控制线路与切换元件32中的每个可操作地连接，以便其作为开关的功能中将切换元件接通(即，导电)或断开(即，阻断)。该变型方案在图4B中由虚线盒20表明。对于驱动蓄电池1000的通信总线330的连接，示出了插接连接22形式的机械式接口。

作为(未示出的)替代方案，作为微控制器实施的模块控制单元20可处于单独的电路板上，其同样通过以插接连接形式的机械式接口与电路板31连接。用于与驱动蓄电池1000的通信总线330连接的插接连接也可以仍然位于单独的电路板。

图5显示了可灵活配置的驱动蓄电池1000的简化的框图，该驱动蓄电池1000由数量为m个的互连的(蓄电池)模块100(100-1、100-2、……、100-m)，例如图3A和3B中的模块100。驱动蓄电池1000具有第一和第二驱动蓄电池端子1014、1016，多个模块100连接在第一和第二驱动蓄电池端子1014、1016之间。

在图5的实施方案中，模块100彼此串联连接在两个驱动蓄电池端子(1014、1016)之间。

此外，驱动蓄电池1000具有驱动蓄电池控制单元300。驱动蓄电池控制单元300通过(蓄电池)模块控制输出端310与对应的(蓄电池)模块100的(蓄电池)模块控制单元20(20-1、20-2、……、20-m)的(蓄电池)模块控制输入端120(120-1、120-2、……、120-m)可操作地连接。在示出的实施例中实现了多个必要的连接，即驱动蓄电池控制单元300通过蓄电池模块控制输出端310，与蓄电池模块100的对应的蓄电池模块控制输入端120通过位于驱动蓄电池内部的通信总线330可操作地连接。

通信总线330可例如为现场总线，举两个例子，例如CAN总线(如在ISO 11898、ISO 11898-2/高速CAN或ISO 11898-3/低速CAN中阐明的那样)或FlexRay(如在ISO 17458-1至17458-5中阐明的那样)，或任何其他合适的控制总线。

通过借助于通信总线330在驱动蓄电池控制单元300和模块控制单元20之间实现的控制连接，驱动蓄电池控制单元300可选择地调整各蓄电池模块100至可能的配置中的一个，如结合图3A和3B讨论的那样。最终驱动蓄电池控制单元300可根据需要在持续的运行中，调整或改变在两个驱动蓄电池端子1014、1016处的驱动蓄电池电压BS。

为了与车辆例如电动车的其他的系统部件通信，驱动蓄电池控制单元300本身同样可通过存在的通信接口320与车辆的系统总线520连接。

系统总线520可例如同样为现场总线，举两个例子，例如CAN总线(如在ISO 11898、ISO 11898-2/高速CAN或ISO 11898-3/低速CAN中阐明的那样)或FlexRay(如在ISO 17458-1至17458-5中阐明的那样)，或任何其他合适的控制总线。

图6示出了具有图5的驱动蓄电池1000的电驱动系统600的简化的框图。

电驱动系统600的一部分由驱动蓄电池系统500形成，驱动蓄电池1000属于该驱动蓄电池系统。驱动蓄电池系统500具有位于其他之间的充电电压单元400，该充电电压单元布置成，确定(例如在充电站800处)可利用的充电电压LS的大小以作为充电电压信息SV，并且将该其传输给驱动蓄电池控制单元300。充电电压信息SV例如可以借助于充电站800方面的相应的信号或编码410，由充电电压单元400获取或探测。为此，充电电压单元400通过通信接口420同样与系统总线520且与驱动蓄电池控制单元300可操作地连接。

基于关于可利用的充电电压LS的充电电压信息SV，驱动蓄电池控制单元300可控制多个蓄电池模块100(参见图5：100-1、100-2、……、100-m)，即控制对应的配置电路30(参见图5：30-1、30-2、……、30-m)，以便将驱动蓄电池1000作为一个整体如此配置：可在两个驱动蓄电池端子1014、1016处以与可利用的充电电压LS匹配的方式调整驱动蓄电池电压BS。由此，可在通过蓄电池模块100的结构预设的可调整的配置的范围内，较大范围的可利用充电电压可以根据需要调整。由此驱动蓄电池1000被设置成可以用比车辆通常在内部所需要的电压明显更高的电压充电。最终，可因此明显缩短充电时间。

可替代地或附加地，在运行中(即，当从驱动蓄电池1000获得电能时)，驱动蓄电池控制单元300可如此控制多个蓄电池模块100(参见图5：100-1、100-2、……、100-m)，即配置电路30(参见图5：30-1，30-2，……、30-m)，即使得在两个驱动蓄电池端子1014、1016处相应于预定的驱动蓄电池电压AS调整驱动蓄电池电压BS以用于为电驱动装置610(例如电动机)供电。

电驱动装置610可具有效率曲线。也就是说驱动装置610(例如由三相电机和逆变器形成的组合)可以在由驱动蓄电池1000提供给电驱动装置610的驱动蓄电池电压BS作为驱动电压AS的预定的范围中，以特定的能量效率工作，并由此以最大效率工作。因此，当驱动蓄电池1000将能量释放给驱动装置610时，驱动蓄电池控制单元300可控制多个蓄电池模块100，以便如此配置驱动蓄电池1000：使得在两个驱动蓄电池端子1014、1016处，调整的驱动蓄电池电压BS在电驱动装置的效率曲线的最佳区域中，或尽可能靠近最佳区域。

图6的电驱动系统600因此包括作为驱动装置610的至少一个电动机611，和具有用于给电动机611供应电能的驱动蓄电池1000的驱动蓄电池系统500。

电动机611例如为直流电机，该直流电机例如通过功率控制单元(未显示的)与驱动蓄电池系统500的驱动蓄电池1000连接。

可替代地，电动机611可为三相交流电机，该三相交流电机通过带有可控制的输出功率的逆变器(未示出)与驱动蓄电池系统500的驱动蓄电池1000连接。

图7显示了具有图6描述的驱动系统600的电动车EV的简化的框图，例如结合图6所描述的，带有充电线缆810的充电站800被提供，通过借助于充电线缆810的充电插头811，用于连接到电动车EV的相应的充电插座1110处。当然，充电线缆810也针对充电站800和电动车EV而言为单独的部件，在这种情况下，为了连接到充电站800，同样提供有本身已知的插接连接。

充电电压信息SV可以合适的方式由驱动蓄电池系统500的充电电压单元400(参见图6)获取或探测。例如，借助于充电站800方面的相应的信号或编码410，并且发送给(例如借助于在充电站800和电动车EV之间的通信，如在ISO/EC 15118中阐明的那样)驱动蓄电池1000，即，相关联的驱动蓄电池控制单元300(参见图5和6)，以便执行上文结合图6阐述的驱动蓄电池电压BS与充电电压LS的匹配。

以上详细描述仅示出了本实用新型的某些示例性实施例，并且不旨在限制本实用新型的范围。本领域的普通技术人员将整个说明书理解为整体，使得所描述的与各种实施例有关的技术特征可以结合到本领域普通技术人员可以理解的其他实施例中。同样，所描述的实施例及其组合的任何等效或修改并不脱离本实用新型的精神和原理，并且落入本实用新型以及所附权利要求的范围内。这样，只要这些修改和变型落入权利要求及其等同技术的范围内，就也将它们包含在本实用新型内。