CN105659488A - 用于能量存储装置的充电电路和用于为能量存储装置充电的方法 - Google Patents

用于能量存储装置的充电电路和用于为能量存储装置充电的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105659488A
CN105659488A CN201480059093.3A CN201480059093A CN105659488A CN 105659488 A CN105659488 A CN 105659488A CN 201480059093 A CN201480059093 A CN 201480059093A CN 105659488 A CN105659488 A CN 105659488A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stored energy
energy device
circuit
reference potential
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201480059093.3A
Other languages
English (en)
Inventor
H.拉普
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN105659488A publication Critical patent/CN105659488A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B60L50/62Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles charged by low-power generators primarily intended to support the batteries, e.g. range extenders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14Conductive energy transfer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/22Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • H02J1/108Parallel operation of dc sources using diodes blocking reverse current flow
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/30AC to DC converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12Electric charging stations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/126Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于能量存储装置(1)的充电电路,所述能量存储装置具有多个能量供给支路(Z),所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块(3)用于在能量存储装置(1)的多个输出接头(1a、1b、1c)上产生交流电压。充电电路具有:第一半桥电路(9),该第一半桥电路具有多个第一馈电接头(8a、8b、8c),所述馈电接头分别与所述能量存储装置(1)的输出接头(1a、1b、1c)之一耦接;第一馈电结点(37a;37b;47a;47b),所述第一馈电结点与所述第一半桥电路(9)耦接;第二馈电结点(37a;37b;47a;47b),所述第二馈电结点与所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)耦接;转换器电感(10),所述转换器电感连接在所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)和所述第一半桥电路(9)之间;二极管半桥(32),所述二极管半桥耦接在所述第一馈电结点(37a;37b;47a)和所述第二馈电结点(37a;37b;47b)之间;和馈电电路(35;44,45),所述馈电电路被设计用于,至少在部分时间在所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)和所述第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)之间提供充电直流电压(UL)。在此,所述第一半桥电路(9)具有多个半导体开关(9c),所述半导体开关分别耦接在所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)和多个第一馈电接头(8a、8b、8c)之一之间。

Description

用于能量存储装置的充电电路和用于为能量存储装置充电的方法
技术领域
本发明涉及一种用于能量存储装置的充电电路和用于为能量存储装置充电、特别是用于利用直流电压为电池直接逆变器充电的方法。
背景技术
越来越明显地,未来不仅在固定的应用设备、例如风力发电设备或太阳能设备中,而且在车辆、例如混动车辆或电动车辆中也越来越多地使用电子系统,所述电子系统使得新型的能量存储技术与电驱动技术相组合。
将多相电流馈入到电机中通常通过形式为脉冲逆变器的逆变器来实现。为此,由直流电压中间电路提供的直流电压可以被转换成多相交流电压、例如三相交流电压。所述直流电压中间电路在此由串联连接的电池模块中的线路馈电。为了能够在功率和能量方面满足针对相应的应用而给出的要求,通常在牵引用电池中串联多个电池模块。
多个电池模块的串联引起下述问题,当唯一一个电池模块失效时,整个线路失效。能量供给线路的这种失效可能会导致整个系统失效。此外,各个电池模块的临时或永久出现的功率减小可能导致在整个能量供给线路中的功率减小。
在文献US5,642,275A1中描述了一种具有集成的换向器功能的电池系统。这种类型的系统已知命名为多级级联逆变器(MultilevelCascadedInverter)或者也命名为电池直接逆变器(Batteriedirektumrichter,BDI)。这种系统在多个能量存储模块线路中包括直流电源,该直流电源能直接连接到电机或电网上。在此,可以产生单相或多相的供给电压。所述能量存储模块线路在此具有多个串联的能量存储模块,其中每个能量存储模块具有至少一个电池单体和配属的能被控制的耦接单元,其使得:根据控制信号跨接分别配属的至少一个电池单体,或者在相应的能量存储模块线路中接通分别配属的至少一个电池单体。在此可以如此设计耦接单元,使得所述耦接单元附加地允许,还以相反的极性在相应的能量存储模块线路中接通分别配属的至少一个电池单体,或者还断开相应的能量存储模块线路。通过例如利用脉冲宽度调制适合地操控耦接单元,还可以提供适合的相信号用于控制相输出电压,从而可以省略单独的脉冲逆变器。为了控制相输出电压所需的脉冲逆变器因此可以集成到BDI中。
BDI相对于传统的系统通常具有较高的效率、较高的可靠性和其输出电压的明显较低的谐波含量。此外所述可靠性通过下述方式确保,有故障的、失效的或不完全有效的电池单体可以通过适合地操控配属于其的耦接单元而跨接在能量供给线路中。能量存储模块线路的相输出电压可以通过相应地操控耦接单元来改变且特别是分级地被调整。输出电压的分级在此由各个能量存储模块的电压得出,其中最大可能的相输出电压通过能量存储模块线路的所有能量存储模块的电压之和来确定。
文献DE102010027857A1和DE102010027861A1例如公开了具有多个电池模块线路的电池直接逆变器,所述电池直接逆变器能直接连接到电机上。
在BDI的输出端上没有提供恒定的直流电压,因为能量存储单体被分成不同的能量存储模块,并且必须有针对性地操控其耦接装置以用于产生电压位置(Spannungslage)。通过这种分配,BDI基本上没有作为直流电压源例如被提供用于向电动车辆的车载电网馈电。与此相应,不能容易地通过传统的直流电压源为能量存储单体充电。
因此存在对用于能量存储装置的充电电路和用于运行所述充电电路的方法的需求,利用它们可以在使用直流电压的情况下为能量存储装置的能量存储单体充电,并且所述充电电路还可以用于为能量存储装置充电,在这期间提供输出电压用于运行电机和/或直流电压车载电网。
发明内容
根据第一方面,本发明实现了一种用于能量存储装置的充电电路,所述能量存储装置具有多个能量供给支路,所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块用于在能量存储装置的多个输出接头上产生交流电压。所述充电电路具有:第一半桥电路,该第一半桥电路具有多个第一馈电接头,所述馈电接头分别与所述能量存储装置的输出接头之一耦接;第一馈电结点,所述第一馈电结点与所述第一半桥电路耦接;第二馈电结点,所述第二馈电结点与所述能量存储装置的参考电位汇流排(Bezugspotentialschiene)耦接;转换器电感(Wandlerdrossel),所述转换器电感连接在所述第一馈电结点和所述第一半桥电路之间;二极管半桥,所述二极管半桥耦接在所述第一馈电结点和所述第二馈电结点之间;和馈电电路,所述馈电电路被设计用于,至少在部分时间在所述第一馈电结点和所述第二馈电结点之间提供充电直流电压。在此所述第一半桥电路具有多个半导体开关,所述半导体开关分别耦接在所述第一馈电结点和多个第一馈电接头之一之间。
根据另一个方面,本发明实现了一种电驱动系统,该电驱动系统:能量存储装置,所述能量存储装置具有多个能量供给支路,所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块用于在所述能量存储装置的多个输出接头上产生交流电压;根据本发明的第一方面的充电电路,其第一馈电接头分别与所述能量存储装置的输出接头之一耦接,并且其第二馈电结点与所述能量存储装置的参考电位汇流排耦接。
根据另一个方面,本发明实现了一种用于在能量存储装置的电压产生运行期间为所述能量存储装置充电的方法,其中所述能量存储装置具有多个能量供给支路,所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块用于在所述能量存储装置的多个输出接头上产生交流电压。所述方法包括下述步骤:在充电电路中与充电直流电压有关地至少在部分时间产生直流电流;使所述充电电路的馈电结点通过半桥电路与所述能量存储装置的多个输出接头中的一个或多个选择性地耦接,所述输出接头具有与所述能量存储装置的参考电位汇流排相比更低的输出电位;通过所述能量存储装置的与所述充电电路耦接的输出接头将所述直流电流馈入到所述能量存储模块的一部分中;和通过所述能量存储装置的参考电位汇流排引回所述直流电流。
根据另一个方面,本发明实现了一种用于在能量存储装置的电压产生运行期间为所述能量存储装置充电的方法,其中所述能量存储装置具有多个能量供给支路,所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块用于在所述能量存储装置的多个输出接头产生交流电压。所述方法包括下述步骤:在充电电路中与充电直流电压有关地至少在部分时间产生直流电流;使所述充电电路的第一馈电结点通过第一半桥电路与所述能量存储装置的多个输出接头中的一个或多个选择性地耦接,所述输出接头具有与所述能量存储装置的参考电位汇流排相比更低的输出电位;使所述充电电路的第二馈电结点通过第二半桥电路与所述能量存储装置的多个输出接头中的一个或多个选择性地耦接,所述输出接头具有与所述能量存储装置的参考电位汇流排相比更高的输出电位;通过所述能量存储装置的与所述充电电路耦接的输出接头和第一半桥电路将所述直流电流馈入到所述能量存储模块的一部分中;通过所述第二半桥电路将所述直流电流引回到充电电路中。
本发明的构思在于,使电路与能量存储装置、特别是电池直接逆变器的输出端耦接,利用所述电路可以将直流电流馈入到能量存储装置的输出端以用于为能量存储装置的能量存储单体充电。为此规定,具有半导体开关的半桥作为馈电装置分别耦接到能量存储装置的输出接头上,利用所述半桥可以将充电电路的充电电流通过所有输出接头输入到能量存储装置中并且通过其参考电位汇流排又从其中引出。在此特别有利的是,作为充电电路的馈电装置可以使用直流电压分接装置的二极管半桥,其已经存在用于提供另一个直流电压位置、例如用于从能量存储装置为车载电网的中间电路电容器馈电。此外也可以在下述情况下通过充电电路为能量存储装置充电:所述能量存储装置刚好处于电压产生运行中、例如在所连接的电机的电压产生期间。由此上述情况可以确保,通过所述半导体开关总是仅这种输出接头与充电电路连接,该输出接头相对于能量存储装置的参考电位汇流排具有下述电位,所述电位具有与从其流经输出接头至充电电路的充电电流相反的符号。由此确保了,所述充电电流仅被输送给能量存储装置的这种能量供给支路,所述能量供给支路的输出电压目前如此被极化,使得通过充电电流向所述能量供给支路输送能量,并且使得其它能量供给支路与充电电路退耦,通过充电电流将会基于其输出电压的目前的极性从所述其它能量供给支路获取能量。
所述充电电路的优点之一在于,所述充电电路可与直流电压分接装置兼容,这就是说,所述充电电路和所述直流电压分接装置在相应的运行中没有相互损害。另一个优点在于,可以较少地保持用于同时构成充电电路和直流电压分接装置的构件的数量,因为若干组件具有双重功能。由此特别是例如在电运行车辆内的电驱动系统中降低了构件需求并且进而降低了结构空间需求并减轻了系统的重量。
有利地,充电电路的有源的运行可以与直流电压分接装置的有源的运行同时发生,并且上述情况还在能量存储装置的有源的运行状态中。例如在具有能量存储装置—所述能量存储装置具有充电电路和直流电压分接装置—的电运行车辆的行驶运行模式中,所述直流电压分接装置与所述充电电路可以同时被激活,从而所述能量存储装置还可以在有源的运行模式中被充电。特别有利地在具有有效距离延长器、所谓的“范围扩展器”的电运行车辆中可以是上述情况。
通过将具有半导体开关的半桥用作馈电装置,可以有利地确保,在每种情况下都能向能量存储装置输送充电能量,因此充电电流可以经由半导体开关选择性地仅输送给这种能量供给支路,在所述能量供给支路中其输出电压的当前极性与充电电流的电流方向组合地引起了将能量输送至其电池模块。
根据本发明的充电电路的一种实施方式,所述第一半桥电路此外可以具有多个二极管,所述二极管分别耦接在所述第一馈电结点和多个第一馈电接头之一之间。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,其中所述第一半桥电路此外可以具有多个整流电感(Kommutierungsdrosseln),所述整流电感分别耦接在多个二极管或半导体开关和所述第一馈电结点之间。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,所述充电电路此外可以包括第二半桥电路,所述第二半桥电路具有多个第二馈电接头,所述第二馈电接头分别与所述能量存储装置的输出接头之一耦接,其中所述第二半桥电路与所述第二馈电结点连接,并且其中所述第二半桥电路具有多个半导体开关,所述半导体开关分别耦接在所述第二馈电结点和多个第二馈电接头之一之间。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,所述第二半桥电路此外可以具有多个二极管,所述二极管分别耦接在所述第二馈电结点和多个第二馈电接头之一之间。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,所述第二半桥电路此外可以具有多个整流电感,所述整流电感分别耦接在多个二极管或半导体开关和所述第二馈电结点之间。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,所述充电电路此外可以具有:第一参考电位开关,所述第一参考电位开关耦接在所述第一馈电结点和所述能量存储装置的参考电位汇流排之间;以及第二参考电位开关,所述第二参考电位开关耦接在所述第二馈电结点和所述能量存储装置的参考电位汇流排之间。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,第一参考电位二极管可以与所述第一参考电位开关串联,且第二参考电位二极管与所述第二参考电位开关串联。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,第一整流电感可以与所述第一参考电位开关串联,并且第二整流电感与所述第二参考电位开关串联。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,所述馈电电路可以具有馈电电容器,所述馈电电容器耦接在所述充电电路的两个输入接头之间,并且所述馈电电容器被设计用于,提供充电直流电压用于为所述能量存储模块充电。
根据本发明的充电电路的另一种实施方式,所述馈电电路可以具有:变压器,其初级线圈耦接在所述充电电路的两个输入接头之间;以及全桥整流器,所述全桥整流器耦接到所述变压器的次级线圈上,并且所述全桥整流器被设计用于,提供脉动的充电直流电压用于为所述能量存储模块充电。
根据本发明的方法的一种实施方式,所述方法可以用于为具有根据本发明的电驱动系统的电运行车辆的能量存储装置充电。
附图说明
本发明的实施方式的其它特征和优点由下面的说明参照附图得出。其中:
图1示出了具有能量存储装置的系统的示意图;
图2示出了能量存储装置的能量存储模块的示意图;
图3示出了能量存储装置的能量存储模块的示意图;
图4根据本发明的一种实施方式示出了具有能量存储装置、充电电路和直流电压分接装置的系统示意图;
图5根据本发明的另一种实施方式示出了具有能量存储装置、充电电路和直流电压分接装置的系统的示意图;
图6根据本发明的另一种实施方式示出了具有能量存储装置、充电电路和直流电压分接装置的系统的示意图;
图7根据本发明的另一种实施方式示出了具有能量存储装置、充电电路和直流电压分接装置的系统的示意图;
图8根据本发明的另一种实施方式示出了具有能量存储装置、充电电路和直流电压分接装置的系统的示意图;
图9根据本发明的另一种实施方式示出了具有能量存储装置、充电电路和直流电压分接装置的系统的示意图;
图10根据本发明的另一种实施方式示出了用于在能量存储装置的电压产生运行期间为能量存储装置充电的第一种方法的示意图;和
图11根据本发明的另一种实施方式示出了用于在能量存储装置的电压产生运行期间为能量存储装置充电的第二种方法的示意图。
具体实施方式
图1示出了具有能量存储装置1的系统100的示意图,用于对在能量存储模块3中提供的直流电压进行电压转换而转换成n相交流电压。所述能量存储装置1包括多个能量供给支路Z,其中在图1中示例性地示出三个,所述能量供给支路适用于产生三相交流电压,例如用于三相电机2。然而可以明确的是,同样可以实现每种其它数量的能量供给支路Z。所述能量供给支路Z可以具有多个能量存储模块3,所述能量存储模块在所述能量供给支路Z中串联连接。示例性地,在图1中示出了每个能量供给支路Z分别具有三个能量存储模块3,其中然而同样可以实现每种其它数量的能量存储模块3。所述能量存储装置1在能量供给支路Z的每一个上具有输出接头1a、1b和1c,所述输出接头分别连接到相导线2a、2b或2c上。
此外所述系统100可以包括控制装置6,所述控制装置与能量存储装置1连接,并且可以利用所述控制装置来控制所述能量存储装置1,以便在各个输出接头1a、1b、1c上提供所希望的输出电压。
所述能量存储模块3分别具有两个输出接头3a和3b,通过所述输出接头可以提供能量存储模块3的输出电压。因为所述能量存储模块3初级串联,所以能量存储模块3的输出电压相加成总输出电压,所述总输出电压可以在能量存储装置1的输出接头1a、1b和1c中的每一个上被提供。
能量存储模块3的示例性的结构形状在图2和图3中以较大的细节示出。在此所述能量存储模块3分别包括具有多个耦接元件7a、7c以及必要时7b和7d的耦接装置7。此外,所述能量存储模块3分别包括一能量存储单体模块5,该能量存储单体模块具有一个或多个串联的能量存储单体5a至5k。
在此,所述能量存储单体模块5例如可以具有串联的电池5a至5k、例如锂离子电池。在此,所述能量存储单体5a至5k的数量在图2和图3中示出的能量存储模块3中示例性地为两个,然而其中能量存储单体5a至5k的每种其它数量同样是可行的。
所述能量存储单体模块5通过连接导线与所属的耦接装置7的输入接头连接。所述耦接装置7在图2中示例性地设计成分别具有两个耦接元件7a、7c和两个耦接元件7b、7d的全桥电路。所述耦接元件7a、7b、7c、7d在此可以分别具有有源的开关元件、例如半导体开关和与其并联的空转二级管。在此可以规定,所述耦接元件7a、7b、7c、7d设计成已经具有固有二极管的MOSFET开关或IGBT开关。替选地,仅两个耦接元件7a、7d可以分别构造有一有源的开关元件,从而–如在图3中示例性示出的那样–实现了非对称的半桥电路。
所述耦接元件7a、7b、7c、7d可以例如利用在图1中示出的控制装置6被如此操控,使得相应的能量存储单体模块5选择性地连接在输出接头3a和3b之间,或使得能量存储单体模块5被桥接。参考图2,所述能量存储单体模块5例如可以通过下述方式沿正向连接在输出接头3a和3b之间:所述耦接元件7d的有源的开关元件和所述耦接元件7a的有源的开关元件置于闭合状态下,而所述耦接元件7b和7c的两个其余的有源的开关元件置于打开状态下。桥接状态例如可以通过下述方式来设定:耦接元件7a和7b的两个有源的开关元件置于闭合状态下,而所述耦接元件7c和7d的两个有源的开关元件保持在打开状态下。第二种桥接状态可以通过下述方式来设定:所述耦接元件7a和7b的两个有源的开关元件保持在打开状态下,而所述耦接元件7c和7d的两个有源的开关元件置于闭合状态下。最后,所述能量存储单体模块5例如可以通过下述方式沿反向连接在输出接头3a和3b之间:所述耦接元件7b的有源的开关元件和所述耦接元件7c的有源的开关元件置于闭合状态下,而所述耦接元件7a和7d的两个其余的有源的开关元件置于打开状态下。类似的考虑可以被实施分别用于在图3中的非对称的半桥电路。因此通过适合地操控所述耦接装置7,能量存储模块3的各个能量存储单体模块5可以目标明确地且利用任意的极性集成到能量供给支路的串联电路中。
示例性地,在图1中的系统100用于为例如在电运行车辆用的电驱动系统中的三相电机2供电。然而还可以规定,所述能量存储装置1用于产生电流用于供电网2。能量供给支路Z在其连接至星形接点的端部上可以与参考电位4(参考电位汇流排)连接。所述参考电位4例如可以是接地电位。即使在没有与在能量供给装置1之外的参考电位进行其它连接的情况下,能量供给支路Z的连接至星形接点的端部的电位也可以在每次定义时被确定为参考电位4。
为了在一方面输出接头1a、1b和1c和另一方面参考电位汇流排4之间产生相电压,通常仅需要能量存储模块3的能量存储单体模块5的一部分。其耦接装置7可以通过下述方式来操控:能量供给支路Z的总输出电压可以分级地在矩形的电压/电流调整区域中在一方面单个的能量存储单体模块5的、与能量存储模块3的数量相乘的负电压以及单个的能量存储单体模块5的、与能量存储模块3的数量相乘的正电压和另一方面经由单个的能量存储模块3的负的和正的额定电流之间进行调整。
这种如在图1中示出的能量存储装置1在输出接头1a、1b、1c处在运行中的不同时刻具有不同的电位,并且因此不能毫无问题地作为直流电压源使用。尤其在电运行车辆的电驱动系统中经常值得期待的是,由能量存储装置1向车辆的车载电网、例如高压车载电网或低压车载电网馈电。因此,设置了直流电压分接装置,该直流电压分接装置被设计用于,连接到能量存储装置1上,并且以由所述能量存储装置馈送的方式提供直流电压,例如用于电运行车辆的车载电网。
图4示出了具有能量存储装置1和这种直流电压分接装置8的系统200的示意图。所述直流电压分接装置8一方面通过第一共用接头8a、8b和8c且另一方面通过参考电位接头8d与能量存储装置1耦接。在分接接头8e和8f处可以分接所述直流电压分接装置8的直流电压UZK。在分接接头8e和8f上例如可以连接用于电运行车辆的车载电网的(未示出的)直流电压转换器,或者—在分接接头8e和8f之间的电压UZK和车载电网电压之间进行适合地平衡时—可以直接连接所述车载电网。
所述直流电压分接装置8具有第一半桥电路9,所述第一半桥电路通过第一共用接头8a、8b、8c分别与能量存储装置1的输出接头1a、1b、1c之一耦接。所述第一共用接头8a、8b、8c在此例如可以耦接到系统200的相导线2a、2b或2c上。所述第一半桥电路9可以具有多个第一二极管9a,所述第一二极管分别耦接到共用接头8a、8b、8c之一上,从而二极管9a的阳极分别与所述相导线2a、2b或2c耦接。所述二极管9a的阴极可以一起连接在第一半桥电路9的共同的共用点上。
此外,所述第一半桥电路9包括多个第一半导体开关9c,所述第一半导体开关分别与多个第一二极管9a之一串联地耦接到共用接头8a、8b、8c之一上。替选地,在下述情况下还可以省略第一二极管9a:所述半导体开关9c设计成能反向中断的晶体管。
所述第一半导体开关9c可以使共同的共用点选择性地与所选出的输出接头1a、1b、1c或相导线2a、2b、2c连接。由此例如可以实现,在半桥电路9的共用点上分别形成接通的相导线2a、2b或2c的目前最高的电位。附加地,可以选择性地设置多个第一整流电感9b,所述第一整流电感分别耦接在第一半桥电路9的共用点和第一半导体开关9c之间。所述第一整流电感9b在此可以缓冲电位波动,所述电位波动由于由操控引起的、分级的电位变换而可能在各个相导线2a、2b和2c中暂时出现,从而所述第一二极管9a和/或第一半导体开关9c程度较小地通过频繁的整流过程而负荷。
所述半桥电路9通过其共用点分别与升压斩波器14的两个输入接头之一耦接。在所述能量存储装置1的参考电位汇流排4和共用点之间存在电位差,所述电位差可以由升压斩波器14调高。所述升压斩波器14在此被设计用于,根据在所述能量存储装置1的参考电位汇流排4和半桥电路9的共用点之间的平均电位差在直流电压分接装置8的分接接头8e、8f上提供直流电压UZK。所述升压斩波器14例如在串联电路中可以具有转换器电感10和输出二极管11,其中间点端子(Mittelpunktsabgriff)使斩波器切换元件12与所述参考电位汇流排4耦接。替选地,所述转换器电感10还可以设置在所述参考电位汇流排4和所述斩波器切换元件12之间,或者在所述升压斩波器14的两个输入接头上可以设置两个转换器电感10。类似的情况适用于输出二极管11,该输出二极管替选地还可以设置在分接接头8f和斩波器切换元件12之间。
所述斩波器切换元件12例如可以具有功率半导体开关,例如MOSFET开关或IGBT开关。例如n型通道IGBT可以被用于斩波器切换元件12,该n型通道IGBT在标准状态下中断。然而在此应明确的是,每种其它功率半导体开关同样可以用于所述斩波器切换元件12。
所述直流电压分接装置8此外可以具有中间电路电容器13,所述中间电路电容器连接在直流电压分接装置8的分接接头8e、8f之间,并且该中间电路电容器被设计用于,缓冲由升压斩波器14发出的电流脉冲并且从而在升压斩波器的输出端处产生平滑的直流电压UDC。于是,例如可以通过中间电路电容器13为电运行车辆的车载电网的直流电压转换器馈电,或者所述车载电网在确定的情况下还可以直接连接到中间电路电容器13上。
此外,图4的系统200具有充电电路30,所述充电电路具有输入接头36a、36b,在所述输入接头上可以馈入充电直流电压UN。所述充电直流电压UN在此可以通过(未示出的)电路装置来产生,例如直流电压转换器、具有功率因数校正(PFC,“powerfactorcorrection”)的受控的或调节的整流器等。所述充电直流电压UN例如可以通过在入口侧连接的供电网来提供。但是,特别是当电池模块5要在电动车辆行驶运行中进行充电时,所述充电直流电压还可以通过所谓的范围扩展器(Range-Extender)的发电机来提供。此外,所述充电电路30可以具有中间电路电容器35,通过所述中间电路电容器可以分接直流电压,并且所述中间电路电容器使得脉动的电流在充电电路30的输入侧和输出侧上的反作用或者在充电电路30本身中的切换过程的反作用明显降低至所述充电直流电压UN。在充电电路30的馈电结点37a和37b上可以分接充电电路30的输出电压UL。所述馈电结点37a和37b在此一方面与所述升压斩波器14且另一方面与能量存储装置1的参考电位汇流排4耦接。所述充电电路30在此用于为通过所述馈电结点37a和37b连接的能量存储装置1充电。特别是可以通过选择性地接通所述半导体开关9c,如在图1至图3中示出的那样将充电直流电流IL馈入到能量供给支路Z的一个或多个中并且进而馈入到所属的能量存储模块3中。
所述充电电路30具有半导体开关33和空转二级管32,它们与所述转换器电感10一起实现降压斩波器。在此不言而喻,半导体开关33在充电电路30的各个电流通路中的布置可以改变,从而例如所述半导体开关33还可以布置在所述馈电结点37b和所述输入接头36b之间。例如待充电的能量存储模块3的输出电压或替选地降压斩波器的通过所述半导体开关33实现的占空比可以用作用于流经所述转换器电感10的充电电流IL的调节参量。还可以实现,将通过所述中间电路电容器35施加的输入电压用作用于充电电流lL的调节参量。
所述降压斩波器例如还可以在运行状态下利用恒定的占空比1来运行,从而所述半导体开关33可以持久地保持闭合。在此还可以省略半导体开关33和具有空转二级管32的空转路径。
所述充电电路30通过馈电结点37a和37b连接到所述能量存储装置1上。为了在电压产生运行期间为所述能量存储装置1充电,在馈电结点37a和37b之间的充电电压UL必须平均大于直流电压UDC的平均值。当所述半导体开关9c分别持续地导电接通时,充电电流IL分别流经输出接头1a、1b或1c,在所述输出接头上刚好临时形成最高电位。在能量存储装置1的电压产生运行中、即例如在电运行车辆—所述车辆使用驱动系统200—的行驶运行中,所述最高电位相对于在参考电位汇流排4上形成的电位为正。由此从各个能量供给支路Z获取附加能量,并且在行驶运行期间不能充电,也不能受控地调节充电直流电流IL
因此规定,临时中断这种会使所述充电电路30与正输出电位的输出接头1a、1b或1c连接的半导体开关9c。特别是可以仅闭合那样的半导体开关9c,该半导体开关使所述充电电路30与具有暂时最低的输出电位的输出接头1a、1b或1c连接。所述最低的输出电位在能量存储装置1的电压产生运行中在通常情况下相对于参考电位汇流排4的参考电位为负。由此所述充电电流IL可以选择性地馈入到所述能量存储装置1的那些能量供给支路Z的能量存储模块3中,能量供给支路由于其负的输出电压刚好充电准备就绪。
对所述半桥电路9的半导体开关9c的操控例如可以通过所述能量存储装置1的控制装置6来实现。
图5示出了具有能量存储装置1和直流电压分接装置8的系统300的示意图。所述系统300与在图4中示出的系统200的不同之处主要在于,所述直流电压分接装置8和所述充电电路30以相反的极性与所述参考电位汇流排4或所述半桥电路9连接。特别是,所述第一馈电结点37a与半桥电路9的共用点耦接,并且所述第二馈电结点37b与所述升压斩波器14耦接。所述转换器电感10通过参考接头8d与所述参考电位汇流排4耦接。
所述半桥电路9的共用点通过逆向接通所述半导体开关9c和/或所述二极管9a不是像在图4中那样设计成阴极共用点,而是设计成阳极共用点。适用于在图5中的半导体开关9c的功能像适用于图4中的相应情况那样地设计。
为了在电压产生运行期间为能量存储装置1充电,在所述馈电结点37a和37b之间的充电电压UL必须平均大于直流电压UDC的平均值。当所述半导体开关9c分别持续地导电接通时,所述充电电流IL分别流经所述输出接头1a、1b或1c,在所述所述输出接头上刚好临时形成最低电位。在能量存储装置1的电压产生运行中,即例如在电运行车辆—所述车辆使用驱动系统300—的行驶运行中,所述最低电位相对于所述参考电位汇流排4上形成的电位为负。由此从各个能量供给支路Z获取附加能量,并且在行驶运行期间不能充电,也不能受控地调节充电直流电流IL
因此规定,临时中断这种会使所述充电电路30与负输出电位的输出接头1a、1b或1c连接的半导体开关9c。特别是可以仅闭合那样的半导体开关9c,该半导体开关使所述充电电路30与具有暂时最高的输出电位的输出接头1a、1b或1c连接。所述最高的输出电位在能量存储装置1的电压产生运行中在通常情况下相对于参考电位汇流排4的参考电位为正。由此所述充电电流IL可以选择性地馈入到所述能量存储装置1的那些能量供给支路Z的能量存储模块3中,所述能量供给支路由于其正的输出电压刚好充电准备就绪。
对所述半桥电路9的半导体开关9c的操控例如可以通过所述能量存储装置1的控制装置6来实现。
图6示出了具有能量存储装置1和这种直流电压分接装置8的系统400的示意图。所述直流电压分接装置8一方面通过第一共用接头8a、8b和8c且另一方面通过参考电位接头8d与所述能量存储装置1耦接。在分接接头8e和8f处可以分接所述直流电压分接装置8的直流电压UZK。在分接接头8e和8f上例如可以连接用于电运行车辆的车载电网的(未示出的)直流电压转换器,或者—在分接接头8e和8f之间的电压UZK和车载电网电压之间进行适合地平衡时—可以直接连接所述车载电网。
所述直流电压分接装置8具有第一半桥电路9,所述第一半桥电路通过第一共用接头8a、8b、8c分别与能量存储装置1的输出接头1a、1b、1c之一耦接。所述第一共用接头8a、8b、8c在此例如可以耦接到系统400的相导线2a、2b或2c上。所述第一半桥电路9可以具有多个第一二极管9a,所述第一二极管分别耦接到共用接头8a、8b、8c之一上,从而二极管9a的阳极分别与所述相导线2a、2b或2c耦接。所述二极管9a的阴极可以一起连接在第一半桥电路9的共同的共用点上。
此外,所述第一半桥电路9包括多个第一半导体开关9c,所述第一半导体开关分别与多个第一二极管9a之一串联地耦接到共用接头8a、8b、8c之一上。替选地,在下述情况下还可以省略第一二极管9a:所述半导体开关9c设计成能反向中断的晶体管。
所述第一半导体开关9c可以使共同的共用点选择性地与所选出的输出接头1a、1b、1c或相导线2a、2b、2c连接。由此例如可以实现,在半桥电路9的共用点上分别形成接通的相导线2a、2b或2c的目前最高的电位。附加地,可以选择性地设置多个第一整流电感9b,所述第一整流电感分别耦接在第一半桥电路9的共用点和第一半导体开关9c之间。所述第一整流电感9b在此可以缓冲电位波动,所述电位波动由于由操控引起的、分级的电位变换而可能在各个相导线2a、2b和2c中暂时出现,从而所述第一二极管9a和/或第一半导体开关9c程度较小地通过频繁的整流过程而负荷。
所述半桥电路9通过其共用点分别与升压斩波器14的两个输入接头之一耦接。在所述能量存储装置1的参考电位汇流排4和共用点之间存在电位差,所述电位差可以由升压斩波器14调高。所述升压斩波器14在此被设计用于,根据在所述能量存储装置1的参考电位汇流排4和半桥电路9的共用点之间的平均电位差在直流电压分接装置8的分接接头8e、8f上提供直流电压UZK。所述升压斩波器14例如在串联电路中可以具有转换器电感10和输出二极管11,其中间点端子使斩波器切换元件12与所述参考电位汇流排4耦接。替选地,所述转换器电感10还可以设置在所述参考电位汇流排4和所述斩波器切换元件12之间,或者在所述升压斩波器14的两个输入接头上可以设置两个转换器电感10。类似的情况适用于输出二极管11,该输出二极管替选地还可以设置在分接接头8f和斩波器切换元件12之间。
所述斩波器切换元件12例如可以具有功率半导体开关,例如MOSFET开关或IGBT开关。例如n型通道IGBT可以被用于斩波器切换元件12,该n型通道IGBT在标准状态下中断。然而在此应明确的是,每种其它功率半导体开关同样可以用于所述斩波器切换元件12。
所述直流电压分接装置8此外可以具有中间电路电容器13,所述中间电路电容器连接在直流电压分接装置8的分接接头8e、8f之间,并且该中间电路电容器被设计用于,缓冲由升压斩波器14发出的电流脉冲并且从而在升压斩波器的输出端处产生平滑的直流电压UDC。例如可以通过中间电路电容器13为电运行车辆的车载电网的直流电压转换器馈电,或者所述车载电网在确定的情况下还可以直接连接到中间电路电容器13上。
此外,图6的系统400具有充电电路40,所述充电电路具有输入接头46a、46b,在所述输入接头上可以馈入充电交流电压uch。所述充电交流电压uch在此可以通过(未示出的)电路装置来产生,例如逆变器全桥电路(Wechselrichtervollbrücken)等。所述充电交流电压uch优选具有矩形、带缺口或不带缺口的走向和高基本频率。所述充电交流电压uch例如可以通过输入侧连接的供电网利用串联的换向电路或逆变器电路来提供。但是,特别是当电池模块5要在电动车辆行驶运行中进行充电时,所述充电交流电压还可以通过所谓的范围扩展器的发电机利用同样串联的换向电路或逆变器电路来提供。此外,所述充电电路40可以具有变压器45,其初级线圈与所述输入接头46a、46b耦接。所述变压器45的次级线圈可以与由四个二极管组成的全桥整流器电路44耦接,在其输出端上可以分接脉动的直流电压。脉动的直流电压的间隔长度的变化可以通过时间间隔的变化来实现,其中施加在变压器45的初级线圈上的充电交流电压uch和进而也施加在变压器45的次级线圈上的相应的次级电压具有值0。所述充电电路40在此用于为通过馈电结点47a和47b而连接的能量存储装置1充电。特别是可以通过选择性地接通所述半导体开关9c,如在图1至图3中示出的那样将充电直流电流IL馈入到能量供给支路Z的一个或多个中并且进而馈入到所属的能量存储模块3中。
所述充电电路40具有空转二级管42,其中所述升压斩波器14的转换器电感10用于使充电直流电流IL平滑。如在图1至图3中示出的那样,例如与能量存储模块3或能量存储装置1的支路串联的、待充电的能量存储器装置的输出电压,或者替选地脉动的直流电压的直流分量(Gleichanteil)例如可以用作用于流经所述转换器电感10的充电电流IL的调节参量。在行驶运行中,当能量供给支路Z的输出电压通过控制行驶马达预先给定时,在每种情况下在充电电路40的输出接头47a和47b之间的脉动的直流电压的直流分量UL必须用作用于充电直流电流IL的调节参量。
在另一种实施方式中,可以被取代地省略空转二级管42。在这种情况下,所述全桥整流器电路44的二极管附加地承担空转二级管42的功能。由此节省了构件,但是反过来却降低了充电电路40的效率。
所述充电电路40通过馈电结点47a和47b连接到所述能量存储装置1上。为了在电压产生运行期间为所述能量存储装置1充电,在馈电结点47a和47b之间的充电电压UL必须平均大于直流电压UDC的平均值。当所述半导体开关9c分别持续地导电接通时,充电电流IL分别流经输出接头1a、1b或1c,在所述输出接头上刚好临时形成最高电位。在能量存储装置1的电压产生运行中、即例如在电运行车辆—所述车辆使用驱动系统400—的行驶运行中,所述最高电位相对于在参考电位汇流排4上形成的电位为正。由此从各个能量供给支路Z获取附加能量,并且在行驶运行期间不能充电,也不能受控地调节直流电流IL
因此规定,临时中断这种会使所述充电电路40与正输出电位的输出接头1a、1b或1c连接的半导体开关9c。特别是可以仅闭合那样的半导体开关9c,所述半导体开关使所述充电电路40与具有暂时最低的输出电位的输出接头1a、1b或1c连接。所述最低的输出电位在能量存储装置1的电压产生运行中在通常情况下相对于参考电位汇流排4的参考电位为负。由此所述充电电流IL可以选择性地馈入到所述能量存储装置1的那些能量供给支路Z的能量存储模块3中,所述能量供给支路由于其负的输出电压刚好充电准备就绪。
对所述半桥电路9的半导体开关9c的操控例如可以通过所述能量存储装置1的控制装置6来实现。
图7示出了具有能量存储装置1和直流电压分接装置8的系统500的示意图。所述系统500与在图6中示出的系统400的不同之处主要在于,所述直流电压分接装置8和所述充电电路40以相反的极性与所述参考电位汇流排4或所述半桥电路9连接。特别是,所述第一馈电结点47a与半桥电路9的共用点耦接,并且所述第二馈电结点47b与所述升压斩波器14耦接。所述转换器电感10通过参考接头8d与所述参考电位汇流排4耦接。
所述半桥电路9的共用点通过逆向接通所述半导体开关9c和/或所述二极管9a不是像在图6中那样设计成阴极共用点,而是设计成阳极共用点。适用于在图7中的半导体开关9c的功能像适用于图6中的相应情况那样地设计。
为了在电压产生运行期间为能量存储装置1充电,在所述馈电结点47a和47b之间的充电电压UL必须平均大于直流电压UDC的平均值。当所述半导体开关9c分别持续地导电接通时,所述充电电流IL分别流经所述输出接头1a、1b或1c,在所述输出接头上刚好临时形成最低电位。在能量存储装置1的电压产生运行中,即例如在电运行车辆—所述车辆使用驱动系统500—的行驶运行中,所述最低电位相对于所述参考电位汇流排4上形成的电位为负。由此从各个能量供给支路Z获取附加能量,并且在行驶运行期间不能充电,也不能受控地调节充电直流电流IL
因此规定,临时中断这种会使所述充电电路40与负输出电位的输出接头1a、1b或1c连接的半导体开关9c。特别是可以仅闭合那样的半导体开关9c,该半导体开关使所述充电电路40与具有暂时最高的输出电位的输出接头1a、1b或1c连接。所述最高的输出电位在能量存储装置1的电压产生运行中在通常情况下相对于参考电位汇流排4的参考电位为正。由此充电电流IL可以选择性地馈入到所述能量存储装置1的那些能量供给支路Z的能量存储模块3中,所述能量供给支路由于其正的输出电压刚好充电准备就绪。
对所述半桥电路9的半导体开关9c的操控例如可以通过所述能量存储装置1的控制装置6来实现。
图8示出了具有能量存储装置1和直流电压分接装置8以及充电电路30的系统600的示意图。所述系统600与图4的系统200的不同之处主要在于,所述直流电压分接装置8具有第二半桥电路15,所述第二半桥电路通过第二共用接头8g、8h、8i分别与能量存储装置1的输出接头1a、1b、1c之一耦接。所述第二共用接头8g、8h、8i在此例如可以耦接在系统600的相导线2a、2b或2c上。所述第二半桥电路15可以具有多个第二二极管15a,所述第二二极管分别耦接到所述第二共用接头8g、8h、8i之一上,从而所述二极管15a的阴极分别与所述相导线2a、2b或2c耦接。所述二极管15a的阳极可以一起连接在所述第二半桥电路15的共同的共用点上。
所述第二半桥电路15此外包括多个第二半导体开关15c,所述第二半导体开关分别与多个第二二极管15a之一串联地耦接到共用接头8a、8b、8c之一上。替选地还可以在下述情况下省略第二二极管15a:所述半导体开关15c设计成能反向中断的晶体管。
所述第二半导体开关15c可以使共同的共用点选择性地与所选出的输出接头1a、1b、1c或相导线2a、2b、2c连接。由此例如可以实现,在半桥电路15的共用点上分别形成接通的相导线2a、2b或2c的目前最高的电位。在此,所述第二整流电感15b可以缓冲电位波动,所述电位波动由于由操控引起的、分级的电位变换而可能在各个相导线2a、2b和2c中暂时出现,从而所述第二二极管15程度较小地通过频繁的整流过程而负荷。
所述第一和第二半桥电路9和15一起形成全桥整流器,所述全桥整流器能够实现,输出接头1a、1b、1c或相导线2a、2b、2c中的两个以目前最高的电位差相互接通。通过相应地选择中断的或闭合的半导体开关9c和15c,此外还可以在能量存储装置1的电压产生运行中确保,在通过第一和第二半桥电路9和15相互接通的输出接头1a、1b、1c或相导线2a、2b、2c之间的电位差与充电直流电压UL相反,从而馈入到相应的能量供给支路Z中的充电直流电流IL向所述能量供给支路的能量存储模块3输送电能,而不获取电能。
此外,所述系统600包括具有作为参考电位开关53或63的半导体开关的补偿支路50或60,其可以使第一和第二半桥电路9和15的两个共用点选择性地耦接到所述能量存储装置1的参考电位汇流排4上。参考电位二极管51或61可以分别可选地与参考电位开关53或63串联,只要所述参考电位开关53或63不具有反向中断能力。同样地,整流电感52或62可以与所述参考电位开关53或63串联。
通过所述参考电位开关53或63,所述半桥电路9和15的共用点可以分别选择性地与所述参考电位汇流排4连接。即使在相导线2a、2b、2c之间的定子电压较小时、例如在电机2的转速较小时或在电机的静止状态时,上述情况仍能通过下述方式确保在半桥电路9和15的共用点之间的足够高的电位差:电机2的星形接点电位提高或降低了相同的值。这一点能够实现即使在马达电压较小时仍将显著的电功率从所述充电电路30输送至所述能量供给装置1的能量供给支路Z的能量存储模块3。在此,所述电机2的星形接点电位通过均匀地提高或降低在所述能量存储装置1的多个输出接头1a、1b、1c上的输出电压在下述情况下可以相对于参考电位移位:在能量存储装置1的输出接头的1a、1b、1c上在相应地目前最高的电位和相应地目前最低的电位之间的电位差低于预先给定的阈值。这就是说,所有能量供给支路Z的输出电位提高或降低了相同的值,而不会影响电机2的定子电压和/或定子电流。为了补偿由于整流过程引起的波动,可以与各个参考电位二极管51或61和参考电位开关53或63串联地分别连接另外的整流电感52或62。所述参考电位开关53在此—必要时与所述参考电位二极管51和所述整流电感52一起—形成第一补偿支路50。所述参考电位开关63在此—必要时与所述参考电位二极管61和所述整流电感62一起—形成第二补偿支路60。在此,所述参考电位开关53使得电机2的星形接点电位朝向正值移位用于为能量供给装置1的能量供给支路Z的能量存储模块3充电。为此闭合、即导电地接通所述第二半导体开关15c中的至少一个。在此优选地,仅闭合所述第二半导体开关15c中的那样的半导体开关,该半导体开关使得所述第二半导体电路15的阳极共用点与具有目前最高的电位的相导线2a、2b、2c连接。以相应的方式,所述参考电位开关63允许电机2的星形接点电位朝向负值移位用于为能量供给装置1的能量供给支路Z的能量存储模块3充电。为此闭合、即导电地接通所述第一半导体开关9c中的至少一个。在此优选地,仅闭合所述第一半导体开关9c中的那样的半导体开关,该半导体开关使得所述第一半导体电路9的阴极共用点与具有目前最低电位的相导线2a、2b、2c连接。还存在下述可能性,所述直流电压分接装置8仅设置有两个参考电位开关53或63之一。在这种情况下,可以使用电机2的星形接点电位相对于参考电位仅沿一个方向的移位,用于为所述能量供给装置1的能量供给支路Z的能量存储模块3充电。
在图9中示出了另一个具有能量存储装置1和直流电压分接装置8的系统700。图9的系统700与在图8中的系统600的不同之处在于,替代结合图4和图5描述的充电电路30,使用结合图6和图7描述的充电电路40。
所给出的电路装置的所有开关元件可以包括功率半导体开关、例如通常中断的或通常导电的n型或p型通道IGBT开关或相应的MOSFET开关。在使用能反向中断的功率半导体开关时可以省略相应的具有二极管的串联电路。
图10示出了用于为能量存储装置、特别是如结合图1至图3描述的能量存储装置1充电的方法80的示意图。所述方法80例如可以用于为具有图4至图7的电驱动系统200、300、400或500的电运行车辆的能量存储装置1充电。
在第一步骤81中,首先可以在充电电路中与充电直流电压UL有关地至少在部分时间产生充电直流电流IL。在图4和图6的电驱动系统200和400中,并行于此地在第二步骤82中,充电电路的馈电结点37a、37b、47a或47b可以选择性地与能量存储装置1的多个输出接头1a、1b、1c中的一个或多个耦接,从而仅这种输出接头1a、1b、1c通过半桥电路9与充电电路耦接,所述输出接头与所述能量存储装置1的参考电位汇流排4相比具有更低的输出电位。在图5和图7的电驱动系统300和500中,并行于此地在第二步骤82中,充电电路的馈电结点37a、37b、47a或47b可以选择性地与能量存储装置1的多个输出接头1a、1b、1c中的一个或多个耦接,从而仅这种输出接头1a、1b、1c通过半桥电路9与充电电路耦接,所述输出接头与所述能量存储装置1的参考电位汇流排4相比具有更高的输出电位。在步骤83中,充电直流电流IL则可以通过能量存储装置1的与充电电路耦接的输出接头1a、1b、1c馈入到能量存储模块3的一部分中,从而在步骤84中,直流电流IL可以通过所述能量存储装置1的参考电位汇流排4引回到充电电路中。
图11示出了用于为能量存储装置、特别是如结合图1至图3描述的能量存储装置1充电的另一种方法90的示意图。所述方法90例如可以用于为具有图8至图9的电驱动系统600或700的电运行车辆的能量存储装置1充电。
在第一步骤91中,在充电电路中与充电直流电压UL相关地在至少部分时间产生充电直流电流IL。然后在步骤92a和92b中,可以分别使充电电路的第一馈电结点通过第一半桥电路9与所述能量存储装置1的多个输出接头1a、1b、1c中的一个或多个选择性地耦接,所述输出接头与所述能量存储装置1的参考电位汇流排4相比具有更低的输出电位,以及可以使充电电路的第二馈电结点通过第二半桥电路15与所述能量存储装置1的多个输出接头1a、1b、1c中的一个或多个选择性地耦接,所述输出接头与所述能量存储装置1的参考电位汇流排4相比具有更高的输出电位。替选地,在步骤92a中还可以使充电电路的第一馈电结点通过补偿支路50与能量供给装置的参考电位汇流排4选择性地耦接。这一点通常在下述情况下实现:所述能量存储装置1的输出接头1a、1b、1c的电位全部相对于参考电位汇流排4具有正电位。此外在步骤92b中,还可以使充电电路的第二馈电结点通过补偿支路60与能量供给装置的参考电位汇流排4选择性地耦接。这一点通常在下述情况下实现:所述能量存储装置1的输出接头1a、1b、1c的电位全部相对于参考电位汇流排4具有负电位。
此后在步骤93中,充电直流电流IL可以经由通过第二半桥电路15或补偿支路60与充电电路耦接的输出接头1a、1b、1c或参考电位汇流排4而馈入到所述能量存储装置1的能量存储模块3的一部分中,所述充电直流电流在步骤94中又能通过第一半桥电路9或补偿支路50引回到所述充电电路中。

Claims (16)

1.用于能量存储装置(1)的充电电路,该能量存储装置具有多个能量供给支路(Z),所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块(3)用于在能量存储装置(1)的多个输出接头(1a、1b、1c)上产生交流电压,该充电电路具有:
第一半桥电路(9),该第一半桥电路具有多个第一馈电接头(8a、8b、8c),所述馈电接头分别与所述能量存储装置(1)的输出接头(1a、1b、1c)之一耦接;
第一馈电结点(37a;37b;47a;47b),所述第一馈电结点与所述第一半桥电路(9)耦接;
第二馈电结点(37a;37b;47a;47b),所述第二馈电结点与所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)耦接;
转换器电感(10),所述转换器电感连接在所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)和所述第一半桥电路(9)之间;
二极管半桥(32),所述二极管半桥耦接在所述第一馈电结点(37a;37b;47a)和所述第二馈电结点(37a;37b;47b)之间;和
馈电电路(35;44,45),所述馈电电路被设计用于,至少在部分时间在所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)和所述第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)之间提供充电直流电压(UL),
其中所述第一半桥电路(9)具有多个半导体开关(9c),所述半导体开关分别耦接在所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)和多个第一馈电接头(8a、8b、8c)之一之间。
2.根据权利要求1所述的充电电路,其中所述第一半桥电路(9)此外具有多个二极管(9a),所述二极管分别耦接在所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)和多个第一馈电接头(8a、8b、8c)之一之间。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的充电电路,其中所述第一半桥电路(9)此外具有多个整流电感(9b),所述整流电感分别耦接在多个二极管(9a)或半导体开关(9c)和所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的充电电路,此外具有:第二半桥电路(15),该第二半桥电路具有多个第二馈电接头(8g、8h、8i),所述第二馈电接头分别与所述能量存储装置(1)的输出接头(1a、1b、1c)之一耦接,
其中所述第二半桥电路(15)与所述第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)连接,并且其中所述第二半桥电路(15)具有多个半导体开关(15c),所述半导体开关分别耦接在所述第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)和多个第二馈电接头(8g,8h,8i)之一之间。
5.根据权利要求4所述的充电电路,其中所述第二半桥电路(15)此外具有多个二极管(15a),所述二极管分别耦接在所述第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)和多个第二馈电接头(8g、8h、8i)之一之间。
6.根据权利要求5所述的充电电路,其中所述第二半桥电路(15)此外具有多个整流电感(15b),所述整流电感分别耦接在多个二极管(15a)或半导体开关(15c)和所述第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)之间。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的充电电路,此外具有:第一参考电位开关(53),所述第一参考电位开关耦接在所述第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)和所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)之间;和/或
第二参考电位开关(63),所述第二参考电位开关耦接在所述第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)和所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)之间。
8.根据权利要求7所述的充电电路(30;40),其中第一参考电位二极管(51)与所述第一参考电位开关(53)串联,并且/或者其中第二参考电位二极管(61)与所述第二参考电位开关(63)串联。
9.根据权利要求7和8中任一项所述的充电电路(30;40),其中第一整流电感(52)与所述第一参考电位开关(53)串联,并且/或者其中第二整流电感(62)与所述第二参考电位开关(63)串联。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的充电电路,其中所述馈电电路具有馈电电容器(35),所述馈电电容器耦接在所述充电电路的两个输入接头(36a;36b)之间,并且所述馈电电容器被设计用于,提供用于所述充电电路的输入直流电压(UN)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的充电电路,其中所述馈电电路具有:变压器(45),其初级线圈耦接在所述充电电路的两个输入接头(46a;46b)之间;以及全桥整流器(44),所述全桥整流器耦接到所述变压器(45)的次级线圈上,并且所述全桥整流器被设计用于,提供脉动的充电直流电压用于为所述能量存储模块(3)充电。
12.电驱动系统(200;300;400;500;600;700),该电驱动系统具有:
能量存储装置(1),该能量存储装置具有多个能量供给支路(Z),所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块(3)用于在所述能量存储装置(1)的多个输出接头(1a、1b、1c)上产生交流电压;
根据权利要求1至11中任一项所述的充电电路,其第一馈电接头(8a、8b、8c)分别与所述能量存储装置(1)的输出接头(1a、1b、1c)之一耦接,并且其第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)与所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)耦接。
13.根据权利要求12所述的电驱动系统(200;300;400;500;600;700),此外包括:
具有n相接头的n相电机(2),所述相接头与所述能量存储装置(1)的输出接头(1a、1b、1c)耦接,其中n≥1。
14.用于在能量存储装置(1)的电压产生运行期间为所述能量存储装置(1)充电的方法(80),其中所述能量存储装置(1)具有多个能量供给支路(Z),所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块(3)用于在所述能量存储装置(1)的多个输出接头(1a、1b、1c)上产生交流电压,该方法具有下述步骤:
在充电电路中与充电直流电压(UL)有关地至少在部分时间产生(81)直流电流(IL);
使所述充电电路的馈电结点(37a;37b;47a;47b)通过半桥电路(9)与所述能量存储装置(1)的多个输出接头(1a、1b、1c)中的一个或多个选择性地耦接(82),所述输出接头具有带有与所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)相比相同符号的输出电位;
通过所述能量存储装置(1)的、与所述充电电路耦接的输出接头(1a、1b、1c)将所述直流电流(IL)馈入(83)到所述能量存储模块(3)的一部分中;和
通过所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)引回(84)所述直流电流(IL)。
15.用于在能量存储装置(1)的电压产生运行期间为所述能量存储装置(1)充电的方法(90),其中所述能量存储装置(1)具有多个能量供给支路(Z),所述能量供给支路分别具有多个能量存储模块(3)用于在所述能量存储装置(1)的多个输出接头(1a、1b、1c)上产生交流电压,该方法具有下述步骤:
在充电电路中与充电直流电压(UL)有关地至少在部分时间产生(91)直流电流(IL);
使所述充电电路的第一馈电结点(37a;37b;47a;47b)通过第一半桥电路(9)与所述能量存储装置(1)的多个输出接头(1a、1b、1c)中的一个或多个选择性地耦接(92a)或者通过第一补偿支路(50)与所述参考电位汇流排(4)选择性地耦接,其中所述输出接头具有与所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)相比更低的输出电位;
使所述充电电路的第二馈电结点(37a;37b;47a;47b)通过第二半桥电路(9)与所述能量存储装置(1)的多个输出接头(1a、1b、1c)中的一个或多个选择性地耦接(92b)或者通过第二补偿支路(60)与所述参考电位汇流排(4)选择性地耦接,其中所述输出接头具有与所述能量存储装置(1)的参考电位汇流排(4)相比更高的输出电位;
通过所述能量存储装置(1)的、与所述充电电路耦接的输出接头(1a、1b、1c)和第一半桥电路(9)或者通过所述参考电位汇流排(4)和所述第一补偿支路(50)将所述直流电流(IL)馈入(93)到所述能量存储模块(3)的一部分中;和
通过所述第二半桥电路(15)或所述第二补偿支路(60)将所述直流电流(IL)引回(94)到所述充电电路中。
16.根据权利要求14和15中任一项所述的方法(80;90),其中所述方法(80;90)用于为具有根据权利要求12和13中任一项所述的电驱动系统(200;300;400;500;600;700)的电运行车辆的能量存储装置(1)充电。
CN201480059093.3A 2013-10-28 2014-10-21 用于能量存储装置的充电电路和用于为能量存储装置充电的方法 Pending CN105659488A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013221830.3 2013-10-28
DE201310221830 DE102013221830A1 (de) 2013-10-28 2013-10-28 Ladeschaltung für eine Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Laden einer Energiespeichereinrichtung
PCT/EP2014/072481 WO2015062900A1 (de) 2013-10-28 2014-10-21 Ladeschaltung für eine energiespeichereinrichtung und verfahren zum laden einer energiespeichereinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105659488A true CN105659488A (zh) 2016-06-08

Family

ID=51752129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480059093.3A Pending CN105659488A (zh) 2013-10-28 2014-10-21 用于能量存储装置的充电电路和用于为能量存储装置充电的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160261123A1 (zh)
CN (1) CN105659488A (zh)
DE (1) DE102013221830A1 (zh)
WO (1) WO2015062900A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2015397725B2 (en) * 2015-06-01 2018-10-04 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Charging circuit and mobile terminal
CN106160144A (zh) * 2016-07-22 2016-11-23 中国电力科学研究院 一种家庭电动汽车用大功率快速充电系统
US10389352B1 (en) * 2018-02-25 2019-08-20 Ford Global Technologies, Llc Gate loop differential mode choke for parallel power device switching current balance
DK180754B1 (en) 2018-05-25 2022-02-24 Kk Wind Solutions As Wind turbine converter with integrated battery storage
WO2020007464A1 (de) * 2018-07-04 2020-01-09 Siemens Aktiengesellschaft Modularer mehrpunktumrichter mit modularen speichereinheiten
FR3085558B1 (fr) 2018-09-03 2022-04-29 Commissariat Energie Atomique Procede de commande d'un equipement d'alimentation electrique d'un systeme electrique
US11874331B2 (en) * 2021-12-30 2024-01-16 Volvo Car Corporation Intelligent battery device and battery system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103296713A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 罗伯特·博世有限公司 用于储能装置的充电电路和为储能装置充电的方法
CN103296714A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 罗伯特·博世有限公司 用于储能装置的充电电路以及给储能装置充电的方法
CN103296910A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 罗伯特·博世有限公司 储能装置的直流电压截取装置和由储能装置生成直流电压的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5642275A (en) 1995-09-14 1997-06-24 Lockheed Martin Energy System, Inc. Multilevel cascade voltage source inverter with seperate DC sources
WO2010051854A1 (en) * 2008-11-07 2010-05-14 Abb Technolgy Ag Chain-link converter, method for starting chain-link converter and static compensator system
US8482156B2 (en) * 2009-09-09 2013-07-09 Array Power, Inc. Three phase power generation from a plurality of direct current sources
FR2956529B1 (fr) * 2010-02-17 2012-03-16 Inst Polytechnique Grenoble Systeme d'equilibrage par couplage magnetique d'une association serie d'elements de generation ou de stockage d'energie electrique
DE102010013862A1 (de) * 2010-04-01 2011-10-06 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Transformatorloser Direktumrichter
DE102010027861A1 (de) 2010-04-16 2011-10-20 Sb Limotive Company Ltd. Koppeleinheit und Batteriemodul mit integriertem Pulswechselrichter und im Betrieb austauschbaren Zellmodulen
DE102010027857A1 (de) 2010-04-16 2011-10-20 Sb Limotive Company Ltd. Koppeleinheit und Batteriemodul mit integriertem Pulswechselrichter und erhöhter Zuverlässigkeit
DE102010041065A1 (de) * 2010-09-20 2012-03-22 Robert Bosch Gmbh System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems
US8952672B2 (en) * 2011-01-17 2015-02-10 Kent Kernahan Idealized solar panel
JP5800154B2 (ja) * 2011-01-18 2015-10-28 国立大学法人東京工業大学 電力変換器およびその制御方法
US9071164B2 (en) * 2011-12-09 2015-06-30 General Electric Company Multi-phase converter system and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103296713A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 罗伯特·博世有限公司 用于储能装置的充电电路和为储能装置充电的方法
CN103296714A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 罗伯特·博世有限公司 用于储能装置的充电电路以及给储能装置充电的方法
CN103296910A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 罗伯特·博世有限公司 储能装置的直流电压截取装置和由储能装置生成直流电压的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160261123A1 (en) 2016-09-08
DE102013221830A1 (de) 2015-04-30
WO2015062900A1 (de) 2015-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10498221B2 (en) Multi-mode energy router
US9840159B2 (en) Energy storage device having a DC voltage supply circuit and method for providing a DC voltage from an energy storage device
CN105659488A (zh) 用于能量存储装置的充电电路和用于为能量存储装置充电的方法
US8816641B2 (en) Bi-directional inverter-charger
CN105453370B (zh) 具有直流电压供电电路的蓄能装置和用于从蓄能装置提供直流电压的方法
KR20190085530A (ko) 전기 또는 하이브리드 차량의 온보드 충전 디바이스 제어 방법
US8218344B2 (en) Bidirectional inverter for conversion between a direct current source and an alternating current grid
KR101965558B1 (ko) 제어 가능한 에너지 저장 장치에 하나 이상의 직류원을 연결하기 위한 연결 시스템 및 관련 작동 방법
US11738653B2 (en) Integrated charger and motor control system isolated by motor
US9203323B2 (en) Very high efficiency uninterruptible power supply
CN103119840B (zh) 双向dc调节器
CN103296712B (zh) 用于储能装置的充电电路和为储能装置充电的方法
US9577441B2 (en) Method for charging the energy storage cells of an energy storage device, and rechargeable energy storage device
US7944188B1 (en) Power converter circuits having bipolar outputs and bipolar inputs
CN103296713A (zh) 用于储能装置的充电电路和为储能装置充电的方法
US20210347271A1 (en) Charging Circuit for a Vehicle-Side Electrical Energy Store
CN103296714B (zh) 用于储能装置的充电电路以及给储能装置充电的方法
EP3915826A1 (en) Method and system for vehicle-to-vehicle charging of electric vehicles
CN104981370A (zh) 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
CN103296910B (zh) 储能装置的直流电压截取装置和由储能装置生成直流电压的方法
JP6953634B2 (ja) Dc/dcコンバータを備える車両充電器
CN103296900B (zh) 储能装置的直流电压截取装置和由储能装置生成直流电压的方法
CN104682823B (zh) 具有储能器装置的电驱动系统和运行储能器装置的方法
CN115723594A (zh) 发射端、接收端、动态无线供电系统及电动汽车
US20180262109A1 (en) Dc-to-dc converter and method for operating a dc-to-dc converter

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20190611