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的制作方法

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。

当然，在专利文献fr2977986中已经提出了为电池配备开关装置，该开关装置用于将电池单元串联和/或并联，以便控制传送到接线端的电压。然而，这不允许在电池的输出处产生多种(至少两种)不同类型的电压，其选自单相交流、三相交流和直流。因此，仍然必须在电池下游使用一些能量转换部件，以限定所考虑的系统的电气设备所需的不同类型电压。

最后，位于电池外部并允许在以交流电充电期间将交流电转换成直流电的充电器非常笨重且非常昂贵。

技术实现要素：

本发明尤其旨在通过提出一种新的电池架构来改善这种情况。

为此目的，本发明提出了一种可充电电池，其包括电能存储单元、至少两个主输出、以及用于直流快速充电的第一输入，该主输出适于输送不同类型的电压并用于向系统的不同电气设备供电。

该可充电电池的特征在于，其第一输入还适用于单相交流慢速充电，并且，该可充电电池还包括：

-第二输入，其用于三相交流快速充电，

-切断装置，其适于根据接收指令而各自置于闭合状态或断开状态，并且安装在第一和第二输入以及主输出中的至少一个上，

-转换模块，其各自安装在具有至少一个电池单元的组的输出处，并且各自包括第一转换器、换流器和互连装置，该第一转换器是dc-dc类型并能够将由相关组的输出提供的第一直流电压转换成预定的第二直流电压，该换流器能够将该第一直流电压转换成第三电压，该互连装置适于根据接收的指令而将第一转换器的输出端或换流器的输出端连接到另一组的输出、主输出中的一个、或者第一输入和第二输入中的一个，以及

-主控制装置，其能够根据所接收的对电压类型的限定来产生专用于每个转换模块以及专用于切断装置中的每一个的每个指令，该电压类型是为电气设备中的至少一个供电或为至少一个电池单元组充电所要求的电压类型。

通过本发明，新的架构现在不仅允许根据需要在可充电电池内部产生任意类型的电压(或电流)，而不必在该电池的主输出的下游处设置能量转换部件，还允许实现任意类型的充电，而不必在可充电电池的充电输入中的一个上设置外部充电器。

根据本发明的可充电电池可以包括可以单独或组合采用的其他特征，并且特别是：

该可充电电池的切断装置可包括第一切断装置、第二切断装置和第三切断装置，该第一切断装置安装在第一输入上，以便根据接收指令禁止或允许直流快速充电或单向交流慢速充电，该第二切断装置安装在第二输入上，以便根据接收指令禁止或允许三相交流快速充电，该第三切断装置安装在主输出中的一个上，以便禁止或允许向每个相关电气设备供电；

该可充电电池还包括补充切断装置，其连接到电池单元组的串联接线端，并且适于根据所接收到的主控制装置的指令而各自置于第一闭合状态或第二闭合状态，该第一闭合状态确保电池单元组的中性接线端互连接，该第二闭合状态确保电池单元组的串联接线端互连接；

该可充电电池的主控制装置可适于产生第一指令、第二指令或第三指令，该第一指令用于将第一切断装置置于闭合状态、将第二切断装置和第三切断装置置于断开状态、并且将补充切断装置置于第一状态，以引起直流快速充电或单向交流慢速充电，该第二指令用于将第二切断装置置于闭合状态、将第一切断装置和第三切断装置置于断开状态、并且将补充切断装置置于第二状态，以引起三相交流快速充电，该第三指令用于将第三切断装置置于闭合状态、将第一切断装置和第二切断装置置于断开状态、并且将补充切断装置置于第一状态，以引起向每个电气设备供电，该电气设备与主输出相关联，在该主输出上安装有第三切断装置；

第一输入可以连接到主输出的一部分，在该部分上安装有第三切断装置；

第二输入可以连接到主输出，在该主输出上安装有第三切断装置；

该可充电电池可包括第一主输出、第二主输出、和第三主输出，其适于各自传送三种不同类型的电压；

该可充电电池的主控制装置可适于产生指令，该指令用于引起通过第一充电输入或第二充电输入对电池充电，并且同时在第一主输出和第三主输出上输送电流；

电压类型可以从超低直流电压、低直流电压、以及单相或三相交流电压中选择；

每个转换模块可以包括辅助控制装置，该辅助控制装置适用于产生控制信号，该控制信号适于将相关的换流器置于根据所接收的指令而变化的状态；

每个换流器可以设置成h桥的形式，并且每个转换模块可以包括控制装置，该控制装置适于将该转换模块的h桥置于根据控制信号而变化的状态，该控制信号由辅助控制装置产生；

每个转换模块可以包括第二转换器，其是dc-dc类型并能够将第一直流电压转换为预定的第四直流电压，该第四直流电压用于供应相关的控制装置；

与每个组相关联的辅助控制装置可适用于确定相关组的接线端处的电压以及相关组内的温度，并且适用于估计相关组的当前充电状态；

该可充电电池可以包括多路复用总线，其联接到主控制装置、联接到转换模块中的每一个、联接到第一切断装置、第二切断装置和第三切断装置中的每一个、并且联接到可选的补充切断装置。在这种情况下，每个转换模块可以包括联接到该多路复用总线的控制器；

本发明还提出了一种系统，该系统包括电气设备和至少一个可充电电池，该可充电电池是上述类型并能够向这些电气设备供电。这种系统例如可以形成全电动或混合动力类型并可选地是机动车辆类型的车辆。

附图说明

通过审阅以下详细描述和附图，本发明的其他特征和优点将显现，在附图中：

-图1示意性且功能性示出了全电动类型并包括根据本发明的可充电电池的车辆示例，

-图2示意性且功能性示出了根据本发明的可充电电池的实施例，并且

-图3示意性且功能性示出了与电池单元组相关联并可形成根据本发明的可充电电池的一部分的转化模块。

具体实施方式

本发明特别旨在提出一种可充电电池b1，其包括适于存储电能的存储单元、适于输出不同类型的电压以便向系统v的不同电气设备供电的至少两个主输出spk、以及用于直流电和交流电的两个充电输入er1和er2。

在下文中，作为非限制性示例，认为可充电电池b1是诸如汽车的全电动类型的机动车辆的一部分。但是本发明不限于这种类型的系统。实际上，本发明涉及包括至少一个可充电电池(包括电池单元组)的所有类型的系统，并且尤其涉及陆地、海上(或河流)或空中载具，可能是工业类型的设施，以及建筑。还应注意到，当系统是车辆时，其动力总成(或gmp)可以是全电动类型或混合动力(热/电)类型。

此外，在下文中，作为非限制性示例，认为(可充电)电池b1的(存储)电池单元为锂离子类型。但是本发明不限于这种类型的电池单元。实际上，本发明涉及能够存储电能以恢复电能的任意类型的电池单元。因此，电池也可以是例如ni-mh、铅、钠离子、或者锂金属聚合物(或lmp)类型。

图1示意性示出了系统v，在这里是机动车辆，其包括具有全电动类型动力总成(或gmp)的传动链、能够监控(或管理)gmp运行的监控计算机cs、以及功率电气设备cp。应该注意的是，gmp也可以是混合动力(热/电)类型。

gmp尤其包括限定原动机的电动设备mm、联接装置mcp、以及根据本发明的至少一个(可充电)电池b1。

原动机mm是电机或电动机(并且因此是非热力的)，其用于通过联接装置mcl为车辆v的至少一个车桥tv提供扭矩。应注意到，在非限制性地示出的实施例中，原动机mm通过联接装置mcl为前桥tv提供扭矩。但是在实施变型中，原动机mm可以通过第二联接装置mc2仅向后桥tr、或者向前桥tv和后桥tr提供扭矩。

在此，该原动机mm将其扭矩提供给传动轴at，该传动轴at通过联接装置mcl联接至前桥tv。在这里，考虑到所描述的车辆类型，前桥tv和后桥tr包括车轮。

原动机mm的运转由监控计算机cs控制。

在此，电池b1例如安装在车辆v的车身底部。

如图2中更清晰示出地，该电池b1包括壳体、用于充电的第一输入er1和第二输入er2、切断装置mlp、以及至少两个主输出spk，该壳体特别容纳具有至少一个电能存储单元的电池单元组gj(j＝1至n)，这些主输出spk适于输送不同类型的电压并用于向系统v(此处为机动车辆)的不同的电气设备mm、cp、b2供电。设置组gj数量的n值取决于系统v的需求。因此，该n值可以取大于或等于2的任意值。

应注意到，当组gj包括多个(电能存储)单元时，这些单元可以串联或并联安装在电池单元的组gj内。

如在图1和图2中非限制示出的，在全电动车辆中，电池b1可以例如包括适于分别输送三种不同类型电压的三个主输出sp1至sp3(k＝1至3)。可以从超低直流电压、低直流电压和三相交流电压中选择这些类型的电压。因此：

第一主输出sp1(k＝1)可专用于向辅助电池b2供电并/或可以以超低直流电压(通常低于12v)为车载网络(未示出)的电气设备供电(未显示)，

第二主输出sp2(k＝2)可专用于向例如原动机mm的(多个)电气设备供应单相交流电或三相交流电，并且

第三主输出sp3(k＝3)可专用于以低直流电压(通常低于450v或600v)向(多个)功率电气设备供电，该功率电气设备例如加热/空调回路的压缩机cp或加热回路的加热电阻(可能是ctp类型)。

应注意到，根据本发明的电池b1可以包括任意数量的主输出spk，只要该数量大于或等于2。

第一充电输入er1专用于直流电快速充电和单相交流电慢速充电。第一充电输入er1实际上包括两个接线端。

第二充电输入er2专用于三相交流电快速充电。第二充电输入er2实际上包括四个接线端，其中一个用于中性线。

如图2所示，根据本发明的电池b1在其壳体内还包括转换模块mcj和主控制装置mcp。

每个转换模块mcj安装在电池单元组gj的输出处，该转换模块mcj和电池单元组gj构成了n个组合件中的一个组合件(标注为j)。此外，如图3所示，每个转换模块mcj至少包括第一转换器cv1、换流器on和互连装置mcm。

重要的是要注意到，在替代实施例中，每个电池单元组gj可以形成转换模块mcj的一部分。

每个转换模块mcj的第一转换器cv1是dc-dc(直流/直流)类型，并且适合于将第一直流电压vc1转换成预定并优选地可调节的第二直流电压vc2。该第一直流电压vc1可以在电池b1的放电阶段期间由组gj(与转换模块mcj的第一转换器cv1相关联)的输出提供，或者在电池b1的充电阶段期间由第一充电输入er1或第二充电输入er2提供。

例如，当每个电池单元是锂离子类型时，在正常运行的情况下，该电池单元可以向其接线端传输额定大约3.7v的第一直流电压vc1。在这种情况下，在正常运行时，具有四个电池单元的组gj可以向其接线端传输额定大约14.8v的第一直流电压vc1。

第二直流电压vc2可例如根据第一直流电压vc1的值而在8v和16v之间，并且可以以75w的功率被输送。

根据电池b1处于放电还是充电阶段，每个转换模块mcj的换流器on能够将第一直流电压vc1转换成预定的第三电压vc3，或者反过来将预定的第三电压vc3转换成第一直流电压vc1。

第三电压vc3可以例如等于+vc1、-vc1或0(零)，并且该第三电压vc3例如可以允许在电池b1的主输出sp2上产生例如原动机mm运行所需的交流电压系统，或者该第三电压vc3例如通过第一充电输入er1和第二充电输入er2来控制电池b1的充电阶段期间的电流。

每个转换模块mcj的互连装置mcm能够将相关第一转换器cv1的输出或相关换流器on的输出连接到由组gj'供电的另一转换模块mcj'(j'≠j)的输出、或者根据接收到的指令而连接到主输出spk中的一个、或者连接到第一充电输入er1和第二充电输入er2中的一个。因此，转换模块mcj可以串联或并联地关联，以便根据主输出spk来传输电压和功率或向组gj中的至少一些电池单元进行充电。

切断装置mlp(这里p＝1至3)适于根据接收到的指令而各自处于关闭状态或打开状态，并且安装在第一输入er1和第二输入er2上以及主输出spk中的至少一个上。

主控制装置mcp能够根据所接收的对电压类型的限定来生成专用于每个转换模块mcj和每个切断装置mlp的每个指令，该电压类型是向系统v的电气设备mm、cp、b2中的至少一个供电所要求的电压类型，或者向至少一个电池单元组gj充电所要求的电压类型。

这些主控制装置mcp可以例如通过数字信号处理器(或dsp(“数字信号处理器”))来形成，或者更一般地，通过可编程元件(例如fpga(“现场可编程门阵列”—“可编程逻辑网络”)类型或微控制器类型)来形成。

通过将在内部提供转换功能的转换模块mcj关联到具有(多个)电池单元的每个组gj，并且通过主控制装置mcp对这些转换模块mcj中的每一个进行控制，现在可以根据需要在电池b1内部产生任意类型的电压(或电流)，而不必在该电池b1的主输出spk的下游处设置能量转换部件。实际上，应当理解到，该电池b1现在可以在主输出spk上为至少一个电气设备输送第一类型的电压，或者在至少两个主输出spk和spk'上分别为不同类型的电气设备输送不同类型的电压。应注意的是，通过适当选择产生电池b1在给定主输出spk上输送的电压所用的组gj的数量，甚至可选地可选择该电压的值。还应注意到，由于电池b1可能会永久性地提供超低电压，因此该电池b1可以直接为车辆v的车载网络供电，从而允许省略辅助电池b2。

此外，通过切断装置mlp，可以执行任意类型的充电(直流电、单相交流电或三相交流电)，而无需在电池b1的充电输入中的一个上提供外部充电器。换句话说，车辆v可以联接到直流电源或单相交流电网(例如230v-50hz)或三相交流电网(例如230v/400v-50hz)的任意类型的充电桩。

在图1和图2中非限制性示出的示例中，切断装置mlp包括第一切断装置mm(p＝1)、第二切断装置mi2(p＝2)和第三切断装置mi3(p＝3)。

第一切断装置mi1安装在第一充电输入er1上，以便根据接收到的指令禁止或允许直流电快速充电或单相交流电慢速充电。因此，第一切断装置mi1在这里包括两个开关，其分别连接到第一充电输入er1的两个接线端。

第二切断装置mi2安装在第二充电输入er2上，以便根据接收到的指令禁止或允许三相交流电快速充电。因此，第二切断装置mi2在这里包括四个开关，其分别连接到第二充电输入er2的四个接线端。

第三切断装置mi3安装在主输出spk中的一个上(这里在第二主输出sp2上)，以便禁止或允许向每个相关电气设备(这里是原动机mm)供电。因此，第三切断装置mi3在这里包括三个开关，其分别连接到向原动机mm供电的第二主输出sp2的三个接线端。

应当注意，如图1和图2所示，有利的是，电池b1还包括补充切断装置mic，其连接到电池单元组gj的串联接线端。这些补充切断装置mic适于根据从主控制装置mcp接收到的指令而各自处于第一闭合状态或第二闭合状态，该第一闭合状态确保电池单元组gj的中性接线端互连，该第二闭合状态确保电池单元组gj的串联接线端互连。这些补充切断装置mic包括与串联安装的转换模块mcj组合一样多的开关，这些组合中的每一个都可通过串联线而与另一组合串联安装。

在存在这些第一切断装置mm、第二切断装置mi2和第三切断装置mi3以及这些补充切断装置mic的情况下，主控制装置mcp可适于至少产生第一指令、第二指令和第三指令。

第一指令用于将第一切断装置mi1置于闭合状态、将第二切断装置mi2和第三切断装置mi3置于断开状态、并且将补充切断装置mic置于第一状态，以引起直流电快速充电或单相交流电慢速充电。

第二指令用于将第二切断装置mi2置于闭合状态、将第一切断装置mi1和第三切断装置mi3置于断开状态、并且将补充切断装置mic置于第二状态，以引起三相交流电快速充电。

第三指令用于将第三切断装置mi3置于闭合状态、将第一切断装置mi1和第二切断装置mi2置于断开状态、并且将补充切断装置mic置于第一状态，以引起与主输出spk(这里是第二主输出sp2)相关联的每个电气设备mm进行供电，在该主输出spk上安装有第三切断装置mi3。

应当注意到，如图1和图2中非限制性所示，根据由补充切断装置mic限定的配置，第一充电输入er1可以连接到主输出spk(在此是第二主输出sp2)的一部分，在该部分上安装有第三切断装置mi3。

还应注意到，如在图1和图2中非限制示出的，根据由补充切断装置mic限定的配置，第二充电输入er2可以连接到主输出spk(在此是第二主输出sp2)，在该主输出spk上安装有第三切断装置mi3。

还应注意到，主控制装置mcp可以生成指令，该指令用于引起通过第一充电输入er1或第二充电输入er2来对电池b1充电，并且同时在第一主输出sp1和第三主输出sp3上传递电流。

还应注意到，尽管在图1至图3中未示出，但是电池b1可选地可另外包括允许在事故或维护检修期间将电池b1断电的装置、以及用于使电池b1的充电与原动机mm隔离开的在该电池b1的第二主输出sp2上的开关、以及在每个输入/主输出spk上的保险丝。

为了允许使第二直流电压vc2串联和/或并联设置，(dc-dc类型且绝缘的)第一转换器cv1的架构可以例如是推挽电路类型、同步整流式正激电路、具有隔离交错斩波器、或者具有谐振转换器。这些第一转换器cv1的拓扑结构必须允许功率上的可逆性。

优选地，每个第一转换器cv1是功率上隔离且可逆的结构。针对所考虑的组gj，标注为d的占空比和每个第一转换器cv1的变换比(标注为m)使得可以根据d、m和vc1的函数定律在后者(cv1)的输出处限定电隔离的第二直流电压vc2。

作为示例，在电池b1中存在201个电池单元(即201个mcj关联到201个gj)的情况下，如果总共需要15kw来供应连接到主输出spk的电气设备，这涉及消耗12kw的低直流电压(例如450v)和消耗3kw的超低直流电压(例如12v)，则规定每个第一转换器cv1输送75w的功率。

因此，沿用上述示例，通过在电池b1中关联162个电池单元，可以实现产生12kw功率的450v直流电压。这162个电池单元的配置可以通过将54个转换模块mcj并联三次来形成，转换模块mcj中的每个相关第一转换器cv1应提供介于8v至9v之间的直流电压。

仍然根据该示例，通过在电池b1中的并联39个电池单元，可以实现产生3kw功率的12v直流电压，该直流电压在此可由车载网络使用。应注意到，这39个电池单元可选地可通过并联连接的相关第一转换器cv1而仅以初始配置专用于这种产生，并且还可以调节这些电池单元的输出端电压以确保辅助电池b2的充电。

如图2和图3中非限制性所示，电池b1还可以包括多路复用总线bm，其联接到该电池b1的主控制装置mcp、联接到该电池b1的转换模块mcj中的每一个、联接到第一切断装置mi1、第二切断装置mi2和第三切断装置mi3中的每一个、并且联接到可选的补充切断装置mic。在这种情况下，每个转换模块mcj可以包括联接到该多路复用总线bm的控制器cb。应理解到，每个控制器cb通过多路复用总线bm确保该控制器cb所在转换模块mcj和主控制装置mcp之间的接口。这允许在转换模块mcj和主控制装置mcp之间交换信息。

作为示例，多路复用可以是can(“控制器区域网络”)类型。

同样如图3中的非限制性所示，每个转换模块mcj可选地且进一步可以包括辅助控制装置mca，其能够生成控制信号，该控制信号能够将换流器on置于随接收指令(例如来自监控计算机cs)而变化的状态。这些辅助控制装置mca还可以产生控制信号，该控制信号限定由相关第一转换器cv1输送的电压vc2的水平。

应注意到，与每个组gj相关联的辅助控制装置mca可适用于确定相关组gj的接线端处的电压以及相关组gj内的温度，并且适用于估计该相关组gj当前的充电状态(或soc)。然后，辅助控制装置mca可以至少将所估计的每个充电状态和所确定的每个温度传输到主控制装置mcp(这里通过多路复用总线bm)。

可以通过适合于所考虑的组gj的算法来估计每个充电状态。

还应注意到，主控制装置mcp可以在任意时刻计算其电池b1的总充电状态。主控制装置mcp还可以确定其电池b1的健康状态(或soh(“stateofhealth(健康状态)”))、管理电池单元组gj的平衡、与gmp的监控计算机cs通信、限制电流(放电电流和充电电流)需求、并且通过调节穿过电池b1和/或部分围绕电池b1的冷却剂的流量来确保对该主控制装置mcp所在电池b1的热管理。

因此，主控制装置mcp可以优化对电池b1的电池单元的管理，以便优化电池单元的寿命和车辆v的自主性。当车辆v运行时(一些组可以进行充电，而同时其他组进行放电或什么也不做)，主控制装置mcp还可以通过单独控制每个电池单元组gj来实现动态平衡并控制这些组gj的充电状态。对组gj的管理可以根据车辆v的任务简档来限定。此外，对每个电池单元组gj的单独控制允许限制使用温度最高的组gj，从而在电池b1内保持均匀温度。

当每个转换模块mcj包括控制器cb时，该转换模块mcj的辅助控制装置mca连接到多路复用总线bm，以便接收涉及转换模块mcj的每个指令，并且辅助控制装置mca将基于该指令产生上述用于换流器on以及相关第一转换器cv1的控制信号。

这些辅助控制装置mca例如可以设置成可编程数字元件(例如微控制器或dsp)的形式。

作为示例，每个换流器on可以设置成本领域技术人员众所周知的h桥的形式。在这种情况下，如图3所示，每个转换模块mcj可以包括控制装置(或“驱动器”)mp，该控制装置mp能够将转换模块mcj的h桥on置于随控制信号而变化的状态，该控制信号通过该转换模块mcj的辅助控制装置mca产生。

如图3所示，这些控制装置mp还可以适用于将相关第一转换器cv1置于随控制信号而变化的状态，该控制信号是由相关辅助控制装置mca产生并限定了电压vc2的等级，该电压vc2应当由第一转换器cv1输送。

每个h桥例如可以包括诸如功率晶体管(可能是mosfet类型)的四个电子元件，这些电子元件各自的状态可以由电压指令进行控制。这四个功率晶体管可以成对设置在两个半桥中。在这种情况下，控制装置mp可以例如设置成两个自举型电路的形式，自举型电路是本领域技术人员所熟知的。如果组gj中的电池单元数量不足以确保足够的控制电压，则这两个自举型电路本身可以由升压型第二转换器cv2(或“升压调节器”)供电。应注意到，如果组gj由足够数量的电池单元串联构成，则第二转换器cv2不是必需的。

例如，可以控制功率晶体管以将h桥(即，换流器on)置于三种不同的状态。这三种状态可以通过与mcj(或gj)相关联的标注为uj的变量来实现，并且可以取三个值-1、0、+1。例如，与等于-1的uj的第一值相关联的第一状态可以允许反转第一(输入)电压vc1，与等于0的uj的第二值相关联的第二状态可以允许在换流器on的输出处限定零电压，并且与等于+1的uj的第三值相关联的第三状态可以允许在输出处输送等于电压vc1的电压，该电压vc1由相关联的电池单元组gj输送。然后，可以通过公式vc3＝vc1*uj来表示换流器on的输出电压vc3，该换流器on关联到电池单元组gj。

这种基于三种状态的控制原理使得可以在电池b1的主输出处产生正电压、零电压或负电压，并且例如对至少一个电池单元组gj充电，而同时至少一个其他电池单元组gj'进行放电或什么都不做。因此，本发明例如允许：通过将相关换流器on置于其第二状态(uj＝0)而不使用两个组gj和gj'；并且，通过将相关换流器on置于第三状态(u3＝+1)而根据电流的方向使组gj”放电、或者通过将相关换流器on置于第三状态(uj＝uj'＝+1)而使两个组gj和gj'放电；并且，通过将相关换流器on置于第一状态(uj”＝-1)而对组gj”充电。

如果需要，则转换模块mcj中的每个可选的dc-dc类型的第二转换器cv2可以将第一直流电压vc1转换成预定的第四直流电压vc4，该第四直流电压用于供应相关的控制装置mp。该第四直流电压vc4可以例如等于1w功率下的12v。

还应注意到，对集成在同一转换模块mcj中的高频功率半导体元件的使用可以例如考虑gan或si技术，该转换模块mcj可选地在同一基底上。

本发明具有多个优点，其中包括：

-本发明允许省去电池中的充电器，同时允许进行任意类型的充电(直流电、单相交流电和三相交流电)且无论频率如何，

-本发明允许吸收任意形式的电流，尤其在任意交流网络上进行充电的情况下为正弦波或其他形式的电流，

-因为有可能断开(或不使用)出故障或温度过高的至少一个电池单元组，所以本发明允许改进运行的可靠性，同时保持功能系统，甚至在系统长时间停止或发生事故的情况下使电池的所有电池单元断开连接，

-本发明允许输入电流中没有谐波，并且因此显着减少铁损，

-本发明允许在内部使用在强电流和超低电压(通常低于20v)下工作的dc/dc转换器，这与在强电流和低电压(通常为400v)下工作的当前外部dc/dc转换器不同，

-与关联到外部传统换流器、转换器和充电器的当前技术的电池相比，本发明允许在降低总体积和总质量的同时提高效率，

-由于没有外部传统换流器、转换器和充电器，甚至没有辅助电池(12v类型)，所以本发明允许降低成本，

-本发明允许以高于约450v的当前电压的电压来使电机运行，而无需采用超过600v的更昂贵的功率元件类型。因此，增加工作电压的可能性以及输入电流中不存在谐波可以允许使用新电机，其提供更高的单位体积功率密度、更高的单位质量功率密度、更高的最大运行速度以及更高的效率，

-本发明允许通过第一充电输入和第二充电输入为电池充电，同时在第一主输出和第三主输出上输送电流。