(57)【要約】      （修正有）【課題】充電柱の電圧レベルまたは個別の電池セルの充電状態に応じて、自由に電池セルを相互接続できるインテリジェント電池パックの直流充電方法を提供する。【解決手段】充電柱に接続され、少なくとも２つの電力半導体スイッチと少なくとも１つのエネルギー蓄積器とをそれぞれ含む少なくとも２つの電池モジュールを有する、インテリジェント電池パック（１２２、１２３、１２４）を直流充電するための方法であって、電池パックが接続回路を用いて充電のために接続され、各個別のエネルギー蓄積器の状態が監視され、それぞれのエネルギー蓄積器の状態の連続的評価に従って、電池パック（１２２、１２３、１２４）内のそれぞれの電池モジュールの相互間のそれぞれの直列および／または並列の相互接続が電力半導体スイッチの作動を介して動的に構成される。【選択図】図１
2019165622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電柱（２０２）に接続され、少なくとも２つの電力半導体スイッチと少なくとも１つのエネルギー蓄積器とをそれぞれ含む少なくとも２つの電池モジュールを有する、インテリジェント電池パック（１２２、１２３、１２４、２０６）を直流充電するための方法であって、前記電池パックが接続回路（２００）を用いて充電のために接続され、各個別のエネルギー蓄積器の状態が監視され、前記それぞれのエネルギー蓄積器の前記状態の連続的評価に従って、前記電池パック（１２２、１２３、１２４、２０６）内の前記それぞれの電池モジュールの相互間のそれぞれの直列および／または並列の相互接続が前記電力半導体スイッチの作動を介して動的に構成される、方法。
【請求項２】
隣接電池モジュールの直列相互接続（１２２）と隣接電池モジュールの並列相互接続（１２４）との間で動的に選択がなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電池パック内の前記相互接続において少なくとも１つの電池モジュールが迂回される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記電池モジュールのそれぞれの適切な相互接続を介して、さまざまな充電モードが実行される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記電池モジュールの適切な相互接続を介して、個別の電池モジュール間でエネルギー交換が実行される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電池モジュールの適切な相互接続を介して、前記それぞれのエネルギー蓄積器に理想的な、電気的、化学的、および熱的条件の下で前記電池モジュールの前記直流充電が実行される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記電池パック（１２２、１２３、１２４）に接続された、制御されていない充電柱の電圧レベルが識別され、前記電池モジュールの前記相互接続は、前記電池パック（１２２、１２３、１２４）の電圧レベル（１４２、１４３、１４４）が常に前記充電柱の前記電圧レベル以下であるように制御される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記充電柱に接続された前記インテリジェント電池パック（１２２、１２３、１２４）は、電流制御を実行し、前記電池パック（１２２、１２３、１２４）の前記電圧レベル（１４２、１４３、１４４）は、所定の電流量をもたらすために、絶え間なく連続して前記電池モジュールの相互間の前記直列および／または並列の相互接続を介して制御される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記電池パックの電圧レベルは、前記電池パックの残りの電池モジュールと直列接続された個別の電池モジュールを交互に接続および切断することを介して実現される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電池モジュールの前記相互接続の変更によって生じるサージ電流がフィルタ（２０４）によって相殺される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
流れる充電電流が測定され、前記個別のエネルギー蓄積器の前記それぞれの状態に応じて、前記動的構成を通して調節される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記電池モジュールの前記相互接続は、前記電池パックが充電に理想的な状態にあるように制御され、前記理想的な状態は、前記充電柱の最高効率点に従って、または前記充電柱、前記電池パックおよび前記接続回路からなる全体的なシステムの最高効率点、もしくは、前記電池パックの劣化を最小限に抑えることを可能にする、前記充電の最適時間プロファイルに従って選択される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
電池パック（１２２、１２３、１２４）であって、少なくとも２つの電力半導体スイッチおよび前記少なくとも２つの電力半導体スイッチに電気的に接続されたエネルギー蓄積器をそれぞれ含む、少なくとも２つの電池モジュールと、それぞれのエネルギー蓄積器の状態を決定するためのセンサと、流れる充電電流を測定するための、各電池モジュールと関連付けられたセンサと、コンピュータプロセッサおよび前記コンピュータプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムを備えた制御装置とを含み、前記電池パック（１２２、１２３、１２４）は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように設計される、電池パック（１２２、１２３、１２４）。
【請求項１４】
インダクタンスを有する接続回路をさらに含む、請求項１３に記載の電池パック（１２２、１２３、１２４）。
【請求項１５】
フィルタ（２０４）を有する接続回路（２００）をさらに含む、請求項１３または１４に記載の電池パック（１２２、１２３、１２４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流を使用して充電するための方法およびインテリジェント電池パックに関し、この電池パックは、少なくとも２つの電力半導体スイッチと少なくとも１つのエネルギー蓄積器とをそれぞれ備えた、複数の電池モジュールからなる。充電源の静的環境または動的環境に合わせたインテリジェント電池パックの電圧レベルの調整について説明する。
【背景技術】
【０００２】
今日、電気自動車に従来方式で設置されている電池パックは、所定の直並列構成または相互接続を変更することができない、固定配線ユニット（例えば個別の電池セル）である。これは、（例えば電力インバータで）放電するために使用される同じ電圧が、充電するためにも使用されることを意味する。固定配線は、エイジング現象がなく満充電状態の場合の電池パックの最大電圧を決定する。充電状態が下がる場合、固定配線電池パックの電圧は、最大５０％減少することがある。
【０００３】
電池パックはまた、直流充電用のさらなる制御部品を標準装備していない。充電ソケットは、直流絶縁なしで電池または電池パックの接続点に直接接続され、充電電力は、充電制御によって決定される。したがって、従来の電池パックは、所定の電圧レベルを有する制御された直流充電源によってのみ充電することができ、４００Ｖおよび８００Ｖが典型的な電圧レベルである。セットされる充電柱の最大充電電圧よりも電池パックの定格電圧が高い場合、その電池パックはこの充電柱で充電することができない。
【０００４】
さらに、従来の電池パックの場合、個別の電池セルまたは電池モジュールは、充電中に、個別の電池モジュールに含まれるそれぞれのエネルギー蓄積器のそれぞれの充電状態のバランスをとることができない。この目的で、通常は電池パックの満充電状態に到達する少し前に、充電が中断され、電池セルのバランスが能動的または受動的にとられて、充電が継続される。電池パックの充電状態がほぼ１００％に到達するまでこのプロセスが繰り返される。
【０００５】
電池パックの従来的な実装に対して、電池セルの固定配線の修正形態が知られている。（特許文献１）は、例として切替デバイスを開示しており、この切替デバイスは、充電のために、並列に相互接続された２つのエネルギー蓄積器（２つの電池セルに対応する）を直列回路に切り替えることができる。この事例では、車両の外のエネルギー源の充電条件が識別され、切替デバイスの動作は前記充電条件に従って制御される。したがって、エネルギー蓄積器は、それらをより高い充電電圧で充電し、その結果より短い充電時間で充電することができるように、互いに有利に接続されるはずである。
【０００６】
（特許文献２）は、複数のモジュールを有するバックアップ電池システムを介したエネルギー蓄積器の二次充電方法について説明している。モジュールは、バックアップ電池システムの電圧が電力供給システムのピーク電圧よりも低くなるように、電力供給システムで充電するために互いに接続される。エネルギー蓄積器に充電するために、前記モジュールは、それから適切な方法で再構成される。
【０００７】
（特許文献３）は、二次電池セルの直列回路を構成する制御装置について説明している。太陽電池の出力電圧レベルに応じて、対応する数の二次電池セルが直列接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２０１４  ００４  ７９０  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１５  ２１１  ６８３  Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１４１９７６８４Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この背景技術に対して、本発明の目的は、比較的大きく重い電子部品である切替接触器、または類似の電池セル保護手段を必要とする回路要件なしで、充電柱の電圧レベルまたは個別の電池セルの充電状態による要件に応じて、自由に電池セルを相互接続することができる、電池パックを直流充電するための方法を提供することである。このような方法を実行するための、対応するインテリジェント電池パックを提供することもまた、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するために、充電柱に接続され少なくとも２つの電池モジュールを有する、インテリジェント電池パックを直流充電するための方法が提案される。この電池モジュールは、少なくとも２つの電力半導体スイッチと少なくとも１つのエネルギー蓄積器とをそれぞれ含む。この方法では、電池パックが接続回路を用いて充電のために接続され、各個別のエネルギー蓄積器の状態が監視され、それぞれのエネルギー蓄積器の状態の連続的評価に従って、電池パック内のそれぞれの電池モジュールの相互間のそれぞれの直列および／または並列の相互接続が電力半導体スイッチの作動を介して動的に構成される。電池モジュールの相互接続に応じて、ここでは放電用に設計された電池パックの公称電圧レベルよりも高いまたは低い電圧レベルに到達する。このような電池パックは、したがって、前記電池パックの公称電圧レベルと無関係の充電柱の電圧レベルにおいて充電され得、充電後に、動作のために（例えば電動モータの電力供給のために）最適な相互接続（例えば複数の電池モジュールの並列相互接続）をとることができる。この場合、それぞれのエネルギー蓄積器は、例えば、化学的電圧源または燃料電池または別のエネルギー蓄積ユニットからなることができる。それぞれのエネルギー蓄積器の状態は、充電度、充電サイクル数、（ＳＯＨと短縮される、当業者に劣化状態と呼ばれる）推定経年劣化、深放電数、またはエネルギー蓄積器の電力を示す別の変数に関連し得る。
【００１１】
本発明による方法の１つの実施形態で、相互接続において、隣接電池モジュールの直列相互接続と隣接電池モジュールの並列相互接続との間で動的に選択がなされる。電力半導体スイッチを用いて互いに動的に、純粋に隣接する電池モジュールとして、複数の電池モジュールを同様に相互接続することが考えられる。
【００１２】
本発明による方法のさらなる実施形態で、電池パック内の相互接続において少なくとも１つの電池モジュールが迂回される。これは、例えば、電池モジュールの状態、または電池モジュールに含まれる少なくとも１つのエネルギー蓄積器の状態が充電状態の限界を超えるとき行うことができる（この限界は、満充電として予め設定される）。特に、例えばエイジングに起因して、動作不能なエネルギー蓄積器が生じた場合にも、前記エネルギー蓄積器を迂回する選択肢によって電池パック全体のさらなる動作が確実になる。
【００１３】
本発明による方法の１つの実施形態で、電池モジュールのそれぞれの適切な相互接続を介して、さまざまな充電モードが実行される。例として、例えば夜通しの、エネルギー蓄積器の寿命を節約する充電、急速充電、総充電容量の所定パーセンテージまでの部分充電、または、例えば交流電源などの付加的電源の使用は、１つの可能な充電モードとして考えられる。
【００１４】
本発明による方法の１つの実施形態で、電池モジュールの適切な相互接続を介して、個別の電池モジュールまたはそのエネルギー蓄積器の間でエネルギー交換が実行される。この目的で、電池パックの充電中に、それぞれの少なくとも１つのエネルギー蓄積器の状態の監視が別の電池モジュールと比較して低い充電を示す、それぞれの電池モジュールは、２つの電池モジュール間、またはそのエネルギー蓄積器間でエネルギー交換を行うことができるように、他の電池モジュールと並列に接続される。これは、時刻ｔまで測定された部分的な電池充電電流ｉTB,jがエネルギー蓄積器ｊに流れた、充電を考慮して行うことができる。
【数１】
2019165622.tif 000003
【００１５】
本発明による方法のさらなる実施形態で、電池モジュールの適切な相互接続を介して、それぞれのエネルギー蓄積器に理想的な、電気的、化学的、および熱的条件の下で電池モジュールの直流充電が実行される。それぞれのエネルギー蓄積器のタイプおよび状態を知ることで、所定の最適条件に従って充電を行うことができる。例えば、最適動作温度に到達するために、電池パックを加熱することができ、この加熱プロセスは、特に充電柱に接続する場合、充電柱によって給電することができ、したがって電池パックに対して損失なしで可能である。それと対照的に、エネルギー蓄積器による充電の間に所定温度を超えるとき、場合によっては、関連するエネルギー蓄積器が含まれる電池モジュールの相互接続を変更することにより、エネルギー蓄積器に流れる充電電流を減少させることができる。さらに、化学的電圧源の場合の電圧レベルは、電池モジュールの相互接続を通して、その化学的電圧源の特有の最適充電曲線に従って有利に制御することができる。
【００１６】
本発明による方法の１つの実施形態で、電池パックに接続された、制御されていない充電柱の電圧レベルが（必要に応じて定期的に）連続的に識別され、電池モジュールの相互接続は、電池パックの電圧レベルが常に充電柱の電圧レベル以下であるように制御される。電池モジュールのそれぞれの相互接続によってもたらされる電池パックの電圧レベルが充電柱のそれぞれの電圧レベルを下まわっているときだけ、接続回路は電池パックの充電を可能にする。この場合、充電は、電池パックのすべてのエネルギー蓄積器の直列接続から生じる電池パックの最大電圧レベル以下の電圧レベルを有する、各充電柱において行うことができる。電池モジュールの相互接続は、好ましくは、電池パックについて可能な最高の電圧レベルに到達するように制御され、その電圧レベルは、依然として充電柱の識別された電圧レベルをわずかに下まわるか、またはこれに相当するが、いずれにしても前記電圧レベルを上まわらない。この目的で、直列または並列の相互接続は、電池モジュールの電力半導体スイッチの作動を通して調整される。
【００１７】
本発明による方法のさらなる実施形態で、完全に制御されていない充電柱が電池パックに接続される場合、インテリジェント電池パックは、電流制御を実行し、電池パックの電圧レベルは、所定の電流量をもたらすために、絶え間なく連続して電池モジュールの相互間の直列および／または並列の相互接続を介して制御される。滑らかな（すなわち、それぞれの直並列構成の離散的な切替段によって影響を受けない）電流制御を実行するために、接続回路は、付加的な電気部品としてインダクタンスを有することができる。代替として、インダクタンスは、接続ケーブルを介して結果としてすでに十分な大きさで同様にもたらされることがある。
【００１８】
本発明による方法のなおさらなる実施形態で、電池パックの電圧レベルは、残りの電池パックと直列接続された個別の電池モジュール、または残りのもしくは他の電池モジュールに接続された個別の電池モジュールを、交互に接続および切断することを介して実現される。接続と切断との交番の周波数または速度は、電圧の存在に反応する際の電池パック内のエネルギー蓄積器の遅さによって決定される。前記周波数が十分に大きい場合、純粋に直並列構成に起因しない電圧レベルの値が結果として生じ得る。同様に、この方法の助けを借りて、電流制御の場合でも微細な切替段を達成することができる。
【００１９】
本発明による方法の１つの実施形態で、電池モジュールの相互接続の変更によって生じるサージ電流がフィルタによって相殺される。相互接続の変更に起因して、電池パックの接続回路と充電柱との間に電圧差が突然生じることがあり、この電圧差は、サージ電流をもたらす。このようなサージ電流は、充電柱への接続回路と電池パックとの間に配置されたフィルタを介して有利に相殺される。
【００２０】
本発明による方法の１つの実施形態で、流れる充電電流が測定され、個別のエネルギー蓄積器のそれぞれの状態に応じて、調節される。電池パックの電圧レベルを決定する、電池モジュールの直列および並列の相互接続の構成を通して調節が行われる。充電は、充電電流を最小化し、その後充電柱への接続回路を中断することによって終了する。
【００２１】
本発明による方法のさらなる実施形態で、電池モジュールの相互接続は、電池パックが充電に理想的な状態にあるように制御され、理想的な状態は、充電柱の最高効率点に従って、または充電柱、電池パックおよび接続回路からなる全体的なシステムの最高効率点、もしくは、急速充電の間に電池パックの劣化を最小限に抑えることを可能にする、充電の最適時間プロファイルに従って選択される。充電柱から電池パックへの最大エネルギー伝送を電池モジュールのそれぞれの充電状態に従って行うことができるように直並列構成が設計されるとき、電池パックは理想的な状態をとる。理想的な状態は、例えば、いわゆる「摂動観測」法によって、充電プロセスの間に、一度または連続的に識別することができる。この場合、本発明による方法が所定の時間間隔で連続的に実行されるとき、電池パックの電池モジュールの直並列構成は、数値解析から知られる勾配決定方法と同様に、それぞれ選択された理想的な状態に対して構成が近づいているかどうか、または遠ざかっているかどうかを確認するために、複数の自由度の方向に変化する。充電柱の場合、最高効率点は、充電柱が変動なしで供給することができ、充電柱が可能な最も高いエネルギー伝送を確実にするような、その充電電圧およびその充電電流の組合せによって与えられる。
【００２２】
さらに、電池パックは、図３に示されるように、従来技術から知られる充電曲線に従う。この場合、空状態から始まって、充電曲線は、初めに電圧制御型であり、充電の終わりに電流制御型である。２つの範囲の制御は、電池パックによっても充電柱によっても達成することができる。
【００２３】
直流充電のために充電柱に接続可能な電池パックが同様に主張される。この電池パックは、少なくとも２つの電力半導体スイッチおよび（少なくとも２つの電力半導体スイッチに電気的に接続された）エネルギー蓄積器をそれぞれ含む、少なくとも２つの電池モジュールと、それぞれのエネルギー蓄積器の状態を決定するためのセンサと、流れる充電電流を測定するための、各電池モジュールと関連付けられたセンサと、コンピュータプロセッサおよびそのコンピュータプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムを備えた制御装置とを含み、電池パックは、上述の方法を実行するように設計される。設置されたセンサとともに、コンピュータプロセッサおよびその上で実行されるコンピュータプログラムは、電池パックの知性に相当し、それによって、相互接続が上述の方法に従って実行される。
【００２４】
本発明による電池パックの１つの構成で、電池パックはフィルタを有する接続回路をさらに含み、それを用いて電池パックを充電柱に接続することができる。
【００２５】
最終的に、本発明による電池パックを備えた自動車が主張され、この自動車は本発明による方法を実行するように構成される。
【００２６】
本発明のさらなる利点および構成は、説明および添付図面から明らかになる。
【００２７】
本発明の範囲を逸脱することなく、上述の特徴および以下にさらに論じる特徴をそれぞれ指定された組合せでだけでなく、他の組合せで、または個別に使用することができることは、自明である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による電池パックの１つの実施形態がとり得るさまざまな構成の略図を例として示す。
【図２】フィルタを用いた、充電柱への本発明による電池パックのさらなる実施形態の接続の略図を示す。
【図３】充電柱に接続された電池パックの充電に対する充電曲線の、従来技術から知られるプロファイルを示す。
【図４】本発明による方法の実施形態を用いた電池モジュールの可能な実装の表形式の説明図を示す。
【図５】本発明による方法の１つの実施形態に従って、インテリジェント電池パックの組立ての略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本発明による電池パックがとり得るさまざまな構成１１２、１２２、１２３、１２４に加えて、同様に従来技術による電池パック１１１、１２１の略図１００を例として示す。左側の列１１０は、従来の電池パックおよび発明的な電池パックの放電のためにとられる公称構成１１１、１１２を表すのに対して、右側の列１２０の構成１２１、１２２、１２３、１２４は、充電のためにとられる。上段１０１には、単一の大きな電池モジュールからなる従来の電池パック１１１、１２１が示され、電池モジュールの個別のエネルギー蓄積器は、固定的に定められた直並列構成で互いに配線される。固定配線は公称電圧レベルＵnを決定する。公称電圧レベルＵnは、完全に充電された電池モジュールの場合に電池パックの最大電圧を表し、それは回路の放電１３１の場合に供給され、または充電１４１の場合に充電電圧ＵCH＝Ｕnとして印加されなければならない。下段１０２には、左側に放電のための公称構成１１２で表される、インテリジェント電池パック１１２、１２２、１２３、１２４が示される。例として、構成１１２では、互いに並列に相互接続され電力半導体スイッチを有する、２つのそれぞれの電池モジュールが直列に接続され、公称電圧レベルＵnを有する（公称電圧レベルＵnは回路の放電１３２の場合に供給される）。シリーズ１０２で例示される電池パック１１２、１２２、１２３、１２４の各個別の電池モジュールは、ここでは少なくとも１つのエネルギー蓄積器を含み、その電池モジュールが複数のエネルギー蓄積器を含む場合、電力半導体スイッチを用いて同様に直並列方式で、内部で相互接続され得る。最終的に、右側の列１２０の下段１０２には、本発明による方法の１つの実施形態を用いて相互接続された、さまざまな電池パック１２２、１２３、１２４が示される。構成に応じて、別の電圧レベルの充電電圧ＵCHが充電のために必要とされる。例えば、すべての電池モジュールの直列接続１２２が最大取出可能充電電圧ＵCH,max＝２Ｕnでの充電１４２を必要とする場合、公称構成１１２に対応する構成１２３は、充電１４３のために充電電圧ＵCH＝Ｕnを必要とし、電池モジュールの完全に並列な相互接続は、充電１４４のために充電電圧ＵCH＝Ｕn／２を必要とすることになる。
【００３０】
図２は、フィルタ２０４を用いた、充電柱２０２への本発明による電池パック２０６の１つの実施形態の接続部２０８についての接続回路２００の略図を示す。電池パックの電池モジュールを再構成し、その過程で相互接続を変更することによって、電池パックの接続部２０８と充電柱２０２との間に電圧差が突然生じることがあり、この電圧差は、サージ電流をもたらす。このようなサージ電流は、接続部２０８と電池パック２０６との間に配置されたフィルタ２０４によって、有利に相殺される。
【００３１】
図３は、充電柱に接続された電池パックの充電に対する充電曲線の、従来技術から知られるプロファイル３００を示す。この事例では、時間プロファイル３０２が右に向かってプロットされ、それぞれの充電電圧３２１、３２２、３２３および充電電流３１１、３１２、３１３の大きさ３０４が上に向かってプロットされる。空状態から始まって、第１の期間３３１における充電は、初めのうちは電圧制御型である。すなわち、充電電圧３２１が増加するのに対して充電電流３１１は一定のままであるということである。第２の期間３３２において、充電は電流制御型であり、充電電圧３２２は実質的に一定に推移し、充電電流３１２は降下する。充電はそれから、充電電圧最終値３２３および充電電流最終値３１３で、いわゆる「遮断点」３０６においてスイッチを切られる。充電電流最終値３１３は、充電電流３１１の値の５％とすることができる。２つの期間３３１および３３２の間の制御は、電池パックによっても充電柱によっても達成することができる。
【００３２】
図４は、本発明による方法の実施形態を用いた電池モジュールの可能な実装の表形式の説明図４００を示す。左側の列４１０にさまざまなトポロジ４１０が描かれており、それらは、それぞれのトポロジ４１０に存在する電力半導体スイッチのそれぞれの接続選択肢を介して、異なる接続状態４２０を可能にする。描かれたトポロジ４１０は、８つの電力半導体スイッチを有するマルチレベルコンバータ４０１、６つの電力半導体スイッチを有するマルチレベルコンバータ４０２、（６つの電力半導体スイッチを有する可能なトポロジの下で、マルチレベルコンバータ４０２と異なる、いわゆるマイクロトポロジまたはモジュール回路で）６つの電力半導体スイッチを有するさらなるマルチレベルコンバータ４０３、５つの電力半導体スイッチを有するマルチレベルコンバータ４０４、および３つの電力半導体スイッチを有するマルチレベルコンバータ４０５をそれぞれ示す。いくつかの用途では、望ましい接続状態４２０をもたらすために電力半導体スイッチのすべての接続選択肢が必要とされるわけではなく、それにより、８つの電力半導体スイッチが取り付けられたマルチレベルコンバータ４０１の電力半導体スイッチの一部が不必要となる。したがって、（ここでは例えば接続状態「Ｓ＋」４２１、接続状態「Ｓ−」４２２、接続状態「Ｐ」４２３、接続状態「Ｂ＋」４２４、および接続状態「Ｂ−」４２５を挙げた）より少ない接続状態４２０が必要とされるほど、より多くの電力半導体スイッチを節約することが可能である。例えば、接続状態４２０の下で、接続状態「Ｓ−」４２２が必要とされない場合、ただ３つの電力半導体スイッチだけを有するマルチレベルコンバータ４０５を使用することができる。充電柱と電池モジュールとの間の配線経路の全抵抗は、充電電流に関連しており、電池モジュールの充電状態と、いくつかの一列に接続された電力半導体スイッチ（すなわち閉じられた電力半導体スイッチ）とによって決定される。さまざまな接続選択肢は、現在のマイクロトポロジに応じて、充電電流に対して異なる全抵抗を有する。さらなるマイクロトポロジについては、例えば、特許文献独国特許出願公開第１０  ２０１５  １１２  ５１３号明細書、独国特許出願公開第１０  ２０１６  １１２  ２５０号明細書、独国特許出願公開第１０  ２０１５  １１２  ５１２号明細書、独国特許第１０  ２０１１  １０８  ９２０号明細書および独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０５２  ９３４号明細書に言及されている。
【００３３】
図５は、本発明による方法の１つの実施形態に従って、インテリジェント電池パック５３２の組立て５１０、５２０、５３０の略図を示す。第１のステップ５１０で、複数５１５の電池セル５１４が線路素子５１３および電子システム５１１によって複数の電力半導体スイッチ５１２に接続され、その結果として電池モジュール５２１が第２のステップ５２０で作り出される。複数の電池モジュール５３１が第３のステップ５３０でインテリジェント電池パック５３２を作り出す。
【符号の説明】
【００３４】
１２２、１２３、１２４、２０６  電池パック
１４２、１４３、１４４  電圧レベル
２００  接続回路
２０２  充電柱
２０４  フィルタ
【図１】
2019165622.tif 000004
【図２】
2019165622.tif 000005
【図３】
2019165622.tif 000006
【図４】
2019165622.tif 000007
【図５】
2019165622.tif 000008