DE102010041077A1 - System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems - Google Patents
System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010041077A1 DE102010041077A1 DE102010041077A DE102010041077A DE102010041077A1 DE 102010041077 A1 DE102010041077 A1 DE 102010041077A1 DE 102010041077 A DE102010041077 A DE 102010041077A DE 102010041077 A DE102010041077 A DE 102010041077A DE 102010041077 A1 DE102010041077 A1 DE 102010041077A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- energy storage
- rectifier
- energy
- storage cells
- power supply
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods 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
- B60L58/21—Methods 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1469—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
- H02J7/1492—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion 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
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/49—Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/40—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries adapted for charging from various sources, e.g. AC, DC or multivoltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/28—The renewable source being wind energy
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
- H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
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
Die Erfindung betrifft ein System zum Laden mindestens einer Energiespeicherzelle (5) in einem steuerbaren Energiespeicher (2), welcher der Steuerung und der elektrischen Energieversorgung einer n-phasigen elektrischen Maschine (1), mit n ≥ 1, dient. Dabei weist der steuerbare Energiespeicher (2) n parallele Energieversorgungszweige (3-1, 3-2, 3-3) auf, welche jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Energiespeichermodule (4) aufweisen, welche jeweils mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle (5) mit einer zugeordneten steuerbaren Koppeleinheit (6) umfassen. Die Energieversorgungszweige (3-1, 3-2, 3-3) sind einerseits mit einer Bezugsschiene (T–) verbunden und andererseits mit jeweils einer Phase (U, V, W) der elektrischen Maschine (1) verbunden. In Abhängigkeit von Steuersignalen unterbrechen die Koppeleinheiten (6) entweder den Energieversorgungszweig (3-1, 3-2, 3-3) oder sie überbrücken die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen (5) oder sie schalten die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen (5) in den Energieversorgungszweig (3-1, 3-2, 3-3). Alle Energieversorgungszweige (3-1, 3-2, 3-3) sind über mindestens eine Induktivität (8-U; 8-V; 8-W; 9) und eine Gleichrichtereinheit (10) mit einem externen Energieversorgungsnetz verbindbar. Außerdem ist die Bezugsschiene (T–) mit der Gleichrichtereinheit (10) verbindbar.
Description
- Die Erfindung betrifft ein System zum Laden eines Energiespeichers und ein Verfahren zum Betrieb des Ladesystems.
- Stand der Technik
- Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, wie z. B. Windkraftanlagen, wie auch in Fahrzeugen, wie Hybrid- oder Elektrofahrzeugen, vermehrt elektronische Systeme zum Einsatz kommen, die neue Energiespeichertechnologien mit elektrischer Antriebstechnik kombinieren. In herkömmlichen Anwendungen wird eine elektrische Maschine, welche z. B. als Drehfeldmaschine ausgeführt ist, über einen Umrichter in Form eines Wechselrichters gesteuert. Kennzeichnend für derartige Systeme ist ein sogenannter Gleichspannungszwischenkreis, über welchen ein Energiespeicher, in der Regel eine Batterie, an die Gleichspannungsseite des Wechselrichters angeschlossen ist. Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Leistung und Energie erfüllen zu können, werden mehrere Batteriezellen in Serie geschaltet. Da der von einem derartigen Energiespeicher bereitgestellte Strom durch alle Batteriezellen fließen muss und eine Batteriezelle nur einen begrenzten Strom leiten kann, werden oft zusätzlich Batteriezellen parallel geschaltet, um den maximalen Strom zu erhöhen.
- Die Serienschaltung mehrerer Batteriezellen bringt neben einer hohen Gesamtspannung das Problem mit sich, dass der gesamte Energiespeicher ausfällt, wenn eine einzige Batteriezelle ausfällt, weil dann kein Batteriestrom mehr fließen kann. Ein solcher Ausfall des Energiespeichers kann zu einem Ausfall des Gesamtsystems führen. Bei einem Fahrzeug kann ein Ausfall der Antriebsbatterie zum ”Liegenbleiben” des Fahrzeugs führen. Bei anderen Anwendungen, wie z. B. der Rotorblattverstellung von Windkraftanlagen, kann es bei ungünstigen Rahmenbedingungen, wie z. B. starkem Wind, sogar zu sicherheitsgefährdenden Situationen kommen. Daher ist stets eine hohe Zuverlässigkeit des Energiespeichers anzustreben, wobei mit ”Zuverlässigkeit” die Fähigkeit eines Systems bezeichnet wird, für eine vorgegebene Zeit fehlerfrei zu arbeiten.
- In den älteren Anmeldungen
DE 10 2010 027 857 undDE 10 2010 027 861 sind Batterien mit mehreren Batteriemodulsträngen beschrieben, welche direkt an eine elektrische Maschine anschließbar sind. Die Batteriemodulstränge weisen dabei eine Mehrzahl von in Serie geschalteten Batteriemodulen auf, wobei jedes Batteriemodul mindestens eine Batteriezelle und eine zugeordnete steuerbare Koppeleinheit aufweist, welche es erlaubt in Abhängigkeit von Steuersignalen den jeweiligen Batteriemodulstrang zu unterbrechen oder die jeweils zugeordnete (mindestens eine) Batteriezelle zu überbrücken oder die jeweils zugeordnete (mindestens eine) Batteriezelle in den jeweiligen Batteriemodulstrang zu schalten. Durch geeignete Ansteuerung der Koppeleinheiten, z. B. mit Hilfe von Pulsweitenmodulation, können auch geeignete Phasensignale zur Steuerung der elektrischen Maschine bereitgestellt werden, so dass auf einen separaten Pulswechselrichter verzichtet werden kann. Der zur Steuerung der elektrischen Maschine erforderliche Pulswechselrichter ist damit sozusagen in die Batterie integriert. Zum Zwecke der Offenbarung werden diese beiden älteren Anmeldungen vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung einbezogen. - Offenbarung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung schafft ein System zum Laden mindestens einer Energiespeicherzelle in einem steuerbaren Energiespeicher, welcher der Steuerung und der elektrischen Energieversorgung einer n-phasigen elektrischen Maschine, mit n ≥ 1, dient. Dabei weist der steuerbare Energiespeicher n parallele Energieversorgungszweige auf, welche jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Energiespeichermodule aufweisen, welche jeweils mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle mit einer zugeordneten steuerbaren Koppeleinheit umfassen. In Abhängigkeit von Steuersignalen unterbrechen die Koppeleinheiten entweder den Energieversorgungszweig oder sie überbrücken die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen oder sie schalten die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen in den Energieversorgungszweig. Alle Energieversorgungszweige sind über mindestens eine Induktivität und eine Gleichrichtereinheit mit einem externen Energieversorgungsnetz, insbesondere einem öffentlichen Wechsel- oder Dreh-Stromnetz, verbindbar. Außerdem ist die Bezugsschiene mit der Gleichrichtereinheit verbindbar.
- Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Ladesystems. Dabei werden alle Energieversorgungszweige über mindestens eine Induktivität und eine Gleichrichtereinheit mit einem externen Energieversorgungsnetz, insbesondere einem öffentlichen Stromnetz, und die Bezugsschiene mit der Gleichrichtereinheit verbunden. In einer Ladephase werden alle Koppeleinheiten derjenigen Energiespeichermodule welche in einem Energieversorgungszweig von zu ladenden Energiespeicherzellen liegen, derart gesteuert, dass die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen überbrückt werden. In einer der Ladephase folgenden Freilaufphase werden alle Koppeleinheiten, welche zu ladenden Energiespeicherzellen zugeordnet sind, derart gesteuert, dass die zugeordneten Energiespeicherzellen in den jeweiligen Energieversorgungszweig geschaltet werden. Alle Koppeleinheiten, welche in dem Energieversorgungszweig von zu ladenden Energiespeicherzellen liegen, selbst aber keinen zu ladenden Energiespeicherzellen zugeordnet sind, derart gesteuert werden, dass die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen überbrückt werden.
- Vorteile der Erfindung
- Zur Einhaltung von EMV-Normen (EMV = Elektromagnetische Verträglichkeit) ist für Ladegeräte der Einsatz einer Leistungsfaktorkorrektur – häufig auch als Power Factor Correction oder Power Factor Compensation (PFC) bezeichnet – erforderlich. Diese regelt den aufgenommenen Netzstrom mittels eines Leistungsschalters einem sinusförmigen Verlauf nach und minimiert dabei dessen Oberwellengehalt. Des Weiteren können auch Netzspannungsschwankungen ausgeglichen werden. Eine typische Realisierung einer PFC-Schaltung umfasst einen Brückengleichrichter sowie eine nachfolgende Hochsetzstellerstufe, wie in
1 dargestellt. Die Erfindung basiert auf der Grundidee, die ohnehin vorhandenen Koppeleinheiten des steuerbaren Energiespeichers zur Realisierung einer Ladefunktion mit Leistungsfaktorkorrektur zu nutzen. Dies wird dadurch realisiert, dass die Koppeleinheiten während eines Ladevorgangs analog zu den Schaltelementen eines Hochsetzstellers betrieben werden, wobei der mindestens einen Induktivität in einer Ladephase Energie zugeführt und dort gespeichert wird, welche anschließend in einer Freilaufphase an die zu ladenden Energiespeicherzellen abgegeben wird. Dabei entsteht nur minimaler zusätzlicher Hardware-Aufwand für die notwendigen Freilaufdioden, was mit geringen Kosten und geringem Platzbedarf einhergeht. - Mit den erfindungsgemäßen Systemen und Verfahren ist sowohl die Ladung von Energiespeicherzellen eines einzelnen Energiespeichermoduls als auch die gleichzeitige Ladung von Energiespeicherzellen mehrerer Energiespeichermodule möglich. Im Fall einer mehrphasigen elektrischen Maschine können auch die Energiespeicherzellen von Energiespeichermodulen, welche in verschiedenen Energieversorgungszweigen liegen, gleichzeitig geladen werden.
- Vorteilhaft kann auch die Motorinduktivität in Form von Statorwicklungen der elektrischen Maschine zur Realisierung der Ladefunktion mit Leistungsfaktorkorrektur mitgenutzt werden. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Statorwicklungen während eines Ladevorgangs als Induktivitäten eines Hochsetzstellers genutzt werden. Demgemäß sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Energieversorgungszweige einerseits mit einem Bezugspotential – im Folgenden als Bezugsschiene bezeichnet – und andererseits mit jeweils einer Phase der elektrischen Maschine verbidndbar sind und die mindestens eine Induktivität zumindest teilweise durch Statorwicklungen der elektrischen Maschine gebildet wird.
- Bei der Mitnutzung der Motorinduktivität der elektrischen Maschine, gilt es allerdings den Aufbau unerwünschter Momente in der elektrischen Maschine während des Ladevorgangs zu vermeiden. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die elektrische Maschine während des Ladevorgangs mechanisch blockiert wird, z. B. mit Hilfe einer Getriebesperrklinke. Alternativ kann auch die Rotorlage der elektrischen Maschine überwacht werden, z. B. mit Hilfe einer entsprechenden Sensorik, und im Falle einer detektierten Rotorbewegung abgeschaltet werden.
- Sind die Phasen der elektrischen Maschine in Sternschaltung miteinander verschaltet, so ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Gleichrichtereinheit einen Gleichrichter, insbesondere einen Diodengleichrichter, umfasst und ein Sternpunkt der Phasen der elektrischen Maschine mit dem Gleichrichter verbindbar ist.
- Sind die Induktivitäten der Statorwicklungen der elektrischen Maschine nicht ausreichend, so kann zwischen den Gleichrichter und den Sternpunkt der elektrischen Maschine eine zusätzliche Ladeinduktivität geschaltet sein.
- Sind die Phasen der elektrischen Maschine dagegen in n-Eckschaltung miteinander verschaltet, so ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Gleichrichtereinheit n Gleichrichter, insbesondere Diodengleichrichter, umfasst und jede Phase der elektrischen Maschine mit jeweils einem Gleichrichter verbindbar ist.
- Auch in diesem Fall können, falls die Induktivitäten der Statorwicklungen der elektrischen Maschine nicht ausreichen, zusätzliche Ladeinduktivitäten vorgesehen sein, wobei die Phasen der elektrischen Maschine jeweils über eine zusätzliche Ladeinduktivität mit jeweils einem Gleichrichter verbindbar sind.
- Zur weiteren Verbesserung der EMV ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ein Netzfilter zwischen die Gleichrichtereinheit und das externe Energieversorgungsnetz schaltbar.
- Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer PFC-Schaltung, -
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ladesystems in einer Ladephase aus einem einphasigen Energieversorgungsnetz, -
3 das Ladesystem gemäß2 in einer Freilaufphase, -
4 eine schematische Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Ladesystems bei Ladung aus einem dreiphasigen Energieversorgungsnetz (elektrische Maschine mit Sternschaltung) und -
5 eine schematische Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Ladesystems bei Ladung aus einem dreiphasigen Energieversorgungsnetz (elektrische Maschine mit Dreieckschaltung) - Ausführungsformen der Erfindung
- Die
2 und3 zeigen eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ladesystems. An eine dreiphasige elektrische Maschine1 ist ein steuerbarer Energiespeicher2 angeschlossen. Der steuerbare Energiespeicher2 umfasst drei Energieversorgungszweige3-1 ,3-2 und3-3 , welche einerseits mit einem Bezugspotential T– (Bezugsschiene), welches in der dargestellten Ausführungsform ein niedriges Potential führt, und andererseits jeweils mit den einzelnen Phasen U, V, W der elektrischen Maschine1 verbunden sind. Jeder der Energieversorgungszweige3-1 ,3-2 und3-3 weist m in Reihe geschaltete Energiespeichermodule4-11 bis4-1m bzw.4-21 bis4-2m bzw.4-31 bis4-3m auf, wobei m ≥ 2. Die Energiespeichermodule4 wiederum umfassen jeweils mehrere in Reihe geschaltete elektrische Energiespeicherzellen, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich in dem mit der Phase W der elektrischen Maschine1 verbundenen Energieversorgungszweig3-3 mit Bezugszeichen5-31 bis5-3m versehen sind. Die Energiespeichermodule4 umfassen des Weiteren jeweils eine Koppeleinheit, welche den Energiespeicherzellen5 des jeweiligen Energiespeichermoduls4 zugeordnet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind auch die Koppeleinheiten lediglich in dem Energieversorgungszweig3-3 mit Bezugszeichen6-31 bis6-3m versehen. In der dargestellten Ausführungsvariante werden die Koppeleinheiten6 jeweils durch zwei steuerbare Schaltelemente7-311 und7-312 bis7-3m1 und7-3m2 gebildet. Die Schaltelemente können dabei als Leistungshalbleiterschalter, z. B. in Form von IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) oder als MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors), ausgeführt sein. - Die Koppeleinheiten
6 ermöglichen es, den jeweiligen Energieversorgungszweig3 , durch Öffnen beider Schaltelemente7 einer Kopplungseinheit6 zu unterbrechen. Alternativ können die Energiespeicherzellen5 durch Schließen jeweils eines der Schaltelemente7 einer Koppeleinheit6 entweder überbrückt werden, z. B. durch Schließen des Schalters7-311 oder in den jeweiligen Energieversorgungszweig3 geschaltet werden, z. B. durch Schließen des Schalters7-312 . - Die Gesamt-Ausgangsspannung der Energieversorgungszweige
3-1 bis3-3 werden bestimmt durch den jeweiligen Schaltzustand der steuerbaren Schaltelemente7 der Koppeleinheiten6 und kann stufig eingestellt werden. Die Stufung ergibt sich dabei in Abhängigkeit von der Spannung der einzelnen Energiespeichermodule4 . Geht man von der bevorzugten Ausführungsform gleichartig ausgestalteter Energiespeichermodule4 aus, so ergibt sich eine maximal mögliche Gesamt-Ausgangsspannung aus der Spannung eines einzelnen Energiespeichermoduls4 mal der Anzahl m der pro Energieversorgungszweig in Reihe geschalteten Energiespeichermodule4 . - Die Koppeleinheiten
6 erlauben es damit, die Phasen U, V, W der elektrischen Maschine1 entweder gegen ein hohes Bezugspotential oder ein niedriges Bezugspotential zu schalten und können insofern auch die Funktion eines bekannten Wechselrichters erfüllen. Damit können Leistung und Betriebsart der elektrischen Maschine1 bei geeigneter Ansteuerung der Koppeleinheiten6 durch den steuerbaren Energiespeicher2 gesteuert werden. Der steuerbare Energiespeicher2 erfüllt also insofern eine Doppelfunktion, da er einerseits der elektrischen Energieversorgung andererseits aber auch der Steuerung der elektrischen Maschine1 dient. - Die elektrische Maschine
1 weist Statorwicklungen8-U ,8-V und8-W auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in Sternschaltung miteinander verschaltet sind. - Die elektrische Maschine
1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als dreiphasige Drehstrommaschine ausgeführt, kann aber auch weniger oder mehr als drei Phasen aufweisen. Nach der Phasenanzahl der elektrischen Maschine richtet sich natürlich auch die Anzahl der Energieversorgungszweige3 in dem steuerbaren Energiespeicher2 . - Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist jedes Energiespeichermodul
4 jeweils mehrere in Reihe geschaltete Energiespeicherzellen5 auf. Die Energiespeichermodule4 können aber alternativ auch jeweils nur eine einzige Energiespeicherzelle oder auch parallel geschaltete Energiespeicherzellen aufweisen. - Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Koppeleinheiten
6 jeweils durch zwei steuerbare Schaltelemente7 gebildet. Die Koppeleinheiten6 können aber auch durch mehr oder weniger steuerbare Schaltelemente realisiert sein, solange die notwendigen Funktionen (Unterbrechen des Energieversorgungszweiges, Überbrücken der Energieversorgungszellen und Schalten der Energieversorgungszellen in den Energieversorgungszweig) realisierbar sind. Beispielhafte alternative Ausgestaltungen einer Koppeleinheit ergeben sich aus den älteren Anmeldungen DE XX und DE YY. Darüber hinaus ist es aber auch denkbar, dass die Koppeleinheiten Schaltelemente in Vollbrückenschaltung aufweisen, was die zusätzliche Möglichkeit einer Spannungsumkehr am Ausgang des Energiespeichermoduls bietet. - Um die Ladung von Energiespeicherzellen
5 eines oder mehrerer Energiespeichermodule4 zu ermöglichen, ist ein Sternpunkt S der elektrischen Maschine1 über eine zusätzliche Ladeinduktivität9 mit einer Gleichrichtereinheit10 verbunden. Außerdem ist die Bezugsschiene T– mit der Gleichrichtereinheit10 verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass die zusätzliche Ladeinduktivität9 für die Anwendbarkeit der Erfindung nicht erforderlich ist und lediglich dann Verwendung finden kann, wenn die Induktivitäten der Statorwicklungen8-U ,8-V und8-W zur Realisierung der Ladefunktion oder der erforderlichen Leistungsfaktorkorrektur nicht ausreichen. Die Gleichrichtereinheit10 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielhaft einen Diodengleichrichter11 in B2-Schaltung. Der Diodengleichrichter11 ist über einen an sich bekannten Netzfilter12 an ein nicht dargestelltes einphasiges externes Energieversorgungsnetz, insbesondere ein öffentliches (Wechsel-)Stromnetz, anschließbar. - Im Folgenden wird exemplarisch der Ladevorgang der Energiespeicherzellen
5 eines einzelnen Energiespeichermoduls4 , nämlich der Energiespeicherzellen5-3m des Energiespeichermoduls4-3m in dem Energieversorgungszweig3-3 beschrieben. - Während einer Ladephase, welche in
1 dargestellt ist, werden die Koppeleinheiten 6-31 bis6-3m der Energiespeichermodule4-31 bis4-3m , welche in dem Energieversorgungszweig3-3 liegen, in welchem auch die zu ladenden Energiespeicherzellen5-3m liegen, durch eine nicht dargestellte Steuereinheit derart gesteuert, dass die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen5-31 bis5-3m überbrückt werden. Dies wird konkret dadurch erreicht, dass die Schaltelemente7-311 bis7-3m1 geschlossen werden, wohingegen die Schaltelemente7-312 bis7-3m2 geöffnet werden. Alle übrigen Koppeleinheiten6 , das heißt alle Koppeleinheiten6 in den Energiespeichermodulen4 der anderen beiden Energieversorgungszweige3-1 und3-2 werden ebenfalls derart gesteuert, dass die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen5-31 bis5-3m überbrückt werden. Eine derartige Steuerung der Koppeleinheiten6 in den Energieversorgungszweigen3-1 und3-2 , welche keine zu ladenden Energiespeicherzellen5 umfassen, ist sinnvoll, um grundsätzlich auch für diese Energiespeicherzellen eine Ladeoption zu erreichen. Es sei aber darauf hingewiesen, dass die Koppeleinheiten6 in den Energieversorgungszweigen3-1 und3-2 , welche keine zu ladenden Energiespeicherzellen5 umfassen, auch anders angesteuert werden können, insbesondere derart, dass die jeweiligen Energieversorgungszweige3-1 und/oder3-2 unterbrochen werden. - Die Überbrückung der Energiespeicherzellen
5-31 bis5-3m in dem Energieversorgungszweig3-3 , in welchem auch die zu ladenden Energiespeicherzellen5-3m liegen, bewirkt einen Stromfluss durch die zusätzliche Ladeinduktivität9 und die Statorwicklung8-W , so dass während der Ladephase elektrische Energie in der zusätzlichen Ladeinduktivität9 und der Statorwicklung8-W gespeichert wird. - In einer der Ladephase folgenden Freilaufphase, welche in
3 dargestellt ist, wird die Koppeleinheit6-3m , welche den zu ladenden Energiespeicherzellen5-3m zugeordnet ist, derart gesteuert, dass die zugeordneten Energiespeicherzellen5-31 in den Energieversorgungszweig3-3 geschaltet werden. Dies wird konkret dadurch erreicht, dass das Schaltelement7-3m2 geschlossen und das Schaltelement7-3m1 geöffnet wird. Alle übrigen Koppeleinheiten6-32 bis6-3m , welche in dem Energieversorgungszweig3-3 der zu ladenden Energiespeicherzellen5-31 liegen, die selbst aber keinen zu ladenden Energiespeicherzellen5 zugeordnet sind, werden derart gesteuert, dass die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen überbrückt werden (Schließen der Schaltelemente7-311 bis7-3(m-1)1 und Öffnen der Schaltelemente7-312 bis7-3(m-1)2 ). Alle übrigen Koppeleinheiten6 , das heißt alle Koppeleinheiten6 in den Energiespeichermodulen4 der anderen beiden Energieversorgungszweige3-1 und3-2 werden derart gesteuert, dass die jeweiligen Energieversorgungszweige3-1 bzw.3-2 unterbrochen werden. Konkret wird dies dadurch erreicht, dass jeweils beide Schaltelemente7 der Koppeleinheiten6 geöffnet werden. - Eine derartige Steuerung der Koppeleinheiten
6-31 bis6-3m bewirkt eine elektrische Verbindung der zusätzlichen Ladeinduktivität9 und der Statorwicklung8-W mit den zu ladenden Energiespeicherzellen5-3m . Die zusätzliche Ladeinduktivität9 und die Induktivität der Statorwicklung8-W treiben dabei den Strom weiter und laden auf diese Weise die Energiespeicherzellen5-3m auf. - Bei der in den
2 und3 dargestellten Ausführungsform werden die Induktivitäten der Statorwicklungen8-U ,8-V und8-W als Induktivitäten einer Leistungsfaktorkorrektur mitgenutzt. Die Koppeleinheiten6 übernehmen dabei die zur Realisierung der Leistungsfaktorkorrektur erforderlichen Steuerung des aufgenommenen Netzstroms, in dem die Koppeleinheiten6 mit einem geeigneten Tastgrad angesteuert werden. Da die Funktion einer Leistungsfaktorkorrektur grundsätzlich bekannt ist, soll sie an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden. - Um die Erzeugung unerwünschter Momente in der elektrischen Maschine
1 während des Ladebetriebs zu vermeiden, kann die elektrische Maschine1 während des Ladevorgangs mechanisch blockiert werden, z. B. mit Hilfe einer Getriebesperrklinke. Alternativ kann auch die Rotorlage der elektrischen Maschine1 überwacht werden, z. B. mit Hilfe einer entsprechenden Sensorik, und im Falle einer detektierten Rotorbewegung abgeschaltet werden. - Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann die zur Leistungsfaktorkorrektur erforderliche Induktivität auch ausschließlich durch eine externe Ladeinduktivität, wie z. B. die zusätzliche Ladeinduktivität
9 , ohne Nutzung der Statorwicklungen8-u ,8-V und8-W , gebildet werden. - Die
4 und5 zeigen beispielhafte schematische Prinzipdarstellungen eines erfindungsgemäßen Ladesystems bei Ladung aus einem dreiphasigen Energieversorgungsnetz. Dabei sind die Statorwicklungen8-U ,8-V und8-W der elektrischen Maschine gemäß4 analog zur Darstellung in den2 und3 in Sternschaltung verschaltet. Das Ladesystem gemäß4 unterscheidet sich damit von dem in den2 und3 dargestellten Ladesystem lediglich dadurch, dass die Gleichrichtereinheit10 anstelle eines Diodengleichrichters in B2-Schaltung einen Diodengleichrichter40 in B6-Schaltung umfasst, welcher direkt oder über ein nicht dargestelltes Netzfilter an ein nicht dargestelltes dreiphasiges externes Energieversorgungsnetz, insbesondere ein öffentliches (Dreh-)Stromnetz, anschließbar ist. - Bei dem Ladesystem gemäß
5 sind die Statorwicklungen8-U ,8-V und8-W nicht in Sternschaltung, sondern in Dreieckschaltung verschaltet. Bei einer derartigen Ausgestaltung der elektrischen Maschine1 umfasst die Gleichrichtereinheit10 für jede Phase U, V, W der elektrischen Maschine1 einen eigenen Gleichrichter50-1 bzw.50-2 bzw.50-3 , welche beispielhaft als Diodengleichrichter in B2-Schaltung ausgeführt sind. Jede Phase U, V, W bzw. jede Statorwicklung8-U ,8-V und8-W der elektrischen Maschine (1 ) ist dabei mit jeweils einem Gleichrichter50-1 bzw.50-2 bzw.50-3 verbunden. Die Gleichrichter50-1 ,50-2 und50-3 wiederum sind direkt oder über ein nicht dargestelltes Netzfilter an ein nicht dargestelltes dreiphasiges externes Energieversorgungsnetz, insbesondere ein öffentliches (Dreh-)Stromnetz, anschließbar. Dabei sind die einzelnen Gleichrichter50-1 ,50-2 und50-3 mit jeweils zwei Phasen L1 und L2 bzw. L2 und L3 bzw. L1 und L3 des externen Energieversorgungsnetzes verbindbar. - Auch für die in den
4 und5 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung gilt, dass die zur Realisierung der Leistungsfaktorkorrektur erforderlichen Induktivitäten, wie dargestellt, durch die Motorinduktivitäten der elektrischen Maschine1 oder alternativ dazu durch externe Ladeinduktivitäten oder einer Kombination der Motorinduktivitäten mit externen Ladeinduktivitäten gebildet werden können. - Um sicherzustellen, dass die während der Ladephase in der/den Induktivität(en) gespeicherte Energie in der Freilaufphase abgebaut werden kann und ein ausreichender Leistungsfaktor erzielbar ist, muss die minimale Gesamt-Spannung an einem Energieversorgungszweig
3-1 ,3-2 ,3-3 (entladener Zustand) größer sein, als ein Scheitelwert der gleichgereichteten Netzspannung. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010027857 [0004]
- DE 102010027861 [0004]
Claims (8)
- System zum Laden mindestens einer Energiespeicherzelle (
5 ) in einem steuerbaren Energiespeicher (2 ), welcher der Steuerung und der elektrischen Energieversorgung einer n-phasigen elektrischen Maschine (1 ), mit n ≥ 1, dient, wobei – der steuerbare Energiespeicher (2 ) n parallele Energieversorgungszweige (3-1 ,3-2 ,3-3 ) aufweist, welche jeweils mindestens zwei in Reihe geschaltete Energiespeichermodule (4 ) aufweisen, welche jeweils mindestens eine elektrische Energiespeicherzelle (5 ) mit einer zugeordneten steuerbaren Koppeleinheit (6 ) umfassen, – die Koppeleinheiten (6 ) in Abhängigkeit von Steuersignalen den Energieversorgungszweig (3 ) unterbrechen oder die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen (5 ) überbrücken oder die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen (5 ) in den Energieversorgungszweig (3 ) schalten, – alle Energieversorgungszweige (3-1 ,3-2 ,3-3 ) über mindestens eine Induktivität (8-U ;8-V ;8-W ;9 ) und eine Gleichrichtereinheit (10 ) mit einem externen Energieversorgungsnetz, insbesondere einem öffentlichen Stromnetz, verbindbar sind und – die Bezugsschiene (T–) mit der Gleichrichtereinheit (10 ) verbindbar ist. - System nach Anspruch 1, wobei die Energieversorgungszweige (
3-1 ,3-2 ,3-3 ) einerseits mit einer Bezugsschiene (T–) und andererseits mit jeweils einer Phase (U, V, W) der elektrischen Maschine (1 ) verbindbar sind und die mindestens eine Induktivität zumindest teilweise durch Statorwicklungen (8-U ,8-V ,8-W ) der elektrischen Maschine (1 ) gebildet wird. - System nach Anspruch 2, wobei – die Gleichrichtereinheit (
10 ) einen Gleichrichter (11 ;40 ), insbesondere einen Diodengleichrichter, umfasst, – die Phasen (U, V, W) der elektrischen Maschine (1 ) in Sternschaltung miteinander verschaltet sind und – ein Sternpunkt (S) der Phasen (U, V, W) der elektrischen Maschine (1 ) mit dem Gleichrichter (11 ;40 ) verbindbar ist. - System nach Anspruch 3 wobei zwischen den Gleichrichter (
11 ;40 ) und den Sternpunkt (S) der elektrischen Maschine (1 ) eine zusätzliche Ladeinduktivität (9 ) schaltbar ist. - System nach Anspruch 2, wobei – die Gleichrichtereinheit (
10 ) n Gleichrichter (50-1 ,50-2 ,50-3 ), insbesondere Diodengleichrichter, umfasst, – die Phasen (U, V, W) der elektrischen Maschine (1 ) in n-Eckschaltung miteinander verschaltet sind und – jede Phase (U, V, W) der elektrischen Maschine (1 ) mit jeweils einem Gleichrichter (50-1 ,50-2 ,50-3 ) verbindbar ist. - System nach Anspruch 5, wobei die Phasen (U, V, W) der elektrischen Maschine (
1 ) jeweils über eine zusätzliche Ladeinduktivität mit jeweils einem Gleichrichter (50-1 ,50-2 ,50-3 ) verbindbar sind. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen die Gleichrichtereinheit (
10 ) und das externe Energieversorgungsnetz ein Netzfilter (12 ) schaltbar ist. - Verfahren zum Betrieb eines Ladesystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem – alle Energieversorgungszweige (
3-1 ,3-2 ,3-3 ) über mindestens eine Induktivität (8-U ;8-V ;8-W ;9 ) und eine Gleichrichtereinheit (10 ) mit einem externen Energieversorgungsnetz, insbesondere einem öffentlichen Stromnetz, verbunden werden und die Bezugsschiene (T–) mit der Gleichrichtereinheit (10 ) verbunden wird, – in einer Ladephase – alle Koppeleinheiten (6-31 bis6-3m ) derjenigen Energiespeichermodule (4-31 bis4-3m ), welche in einem Energieversorgungszweig (3-3 ) von zu ladenden Energiespeicherzellen (5-3m ) liegen, derart gesteuert werden, dass die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen (5-31 bis5-3m ) überbrückt werden, und – in einer der Ladephase folgenden Freilaufphase – alle Koppeleinheiten (6-3m ), welche zu ladenden Energiespeicherzellen (5-3m ) zugeordnet sind, derart gesteuert werden, dass die zugeordneten Energiespeicherzellen (5-3m ) in den jeweiligen Energieversorgungszweig (3-3 ) geschaltet werden, – alle Koppeleinheiten (6-31 bis6-3(m-1) ), welche in dem Energieversorgungszweig (3-3 ) von zu ladenden Energiespeicherzellen (5-3m ) liegen, selbst aber keinen zu ladenden Energiespeicherzellen (5 ) zugeordnet sind, derart gesteuert werden, dass die jeweils zugeordneten Energiespeicherzellen (5-31 bis5-3(m-1) ) überbrückt werden, und – alle übrigen Koppeleinheiten (6-11 bis6-1m ,6-21 bis6-2m ) derart gesteuert werden, dass die jeweiligen Energieversorgungszweige (3-1 ,3-2 ) unterbrochen werden.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010041077A DE102010041077A1 (de) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems |
CN201180045026.2A CN103119843B (zh) | 2010-09-20 | 2011-08-24 | 用于为储能器充电的系统和用于运行充电系统的方法 |
US13/825,260 US20130257355A1 (en) | 2010-09-20 | 2011-08-24 | System for charging an energy store, and method for operating the charging system |
PCT/EP2011/064563 WO2012038176A2 (de) | 2010-09-20 | 2011-08-24 | System zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb des ladesystems |
EP11748652.2A EP2619893A2 (de) | 2010-09-20 | 2011-08-24 | System zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb des ladesystems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010041077A DE102010041077A1 (de) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010041077A1 true DE102010041077A1 (de) | 2012-03-22 |
Family
ID=44510996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010041077A Withdrawn DE102010041077A1 (de) | 2010-09-20 | 2010-09-20 | System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20130257355A1 (de) |
EP (1) | EP2619893A2 (de) |
DE (1) | DE102010041077A1 (de) |
WO (1) | WO2012038176A2 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014009254A1 (de) * | 2012-07-13 | 2014-01-16 | Robert Bosch Gmbh | Ansteuervorrichtung und verfahren zum laden eines elektrischen energiespeichers |
WO2014006512A3 (en) * | 2012-07-06 | 2014-03-06 | Robert Bosch Gmbh | A method and system for control of energy storage devices |
DE102013212692A1 (de) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Robert Bosch Gmbh | Energiespeichereinrichtung mit Gleichspannungsversorgungsschaltung |
WO2015154743A1 (de) * | 2014-04-07 | 2015-10-15 | Stefan Goetz | Elektrisches energiespeichersystem |
WO2019076480A1 (de) * | 2017-10-17 | 2019-04-25 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Laden eines energiespeichers |
EP3172824B1 (de) * | 2014-07-23 | 2023-08-30 | Universität der Bundeswehr München | Modulares energiespeicher-direktumrichtersystem |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012220376A1 (de) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Laden eines elektrischen Energiespeichers aus einer Wechselspannungsquelle |
CN108312878B (zh) * | 2018-02-09 | 2020-11-13 | 合肥巨一动力系统有限公司 | 一种车载复用充电机 |
IT202100012749A1 (it) * | 2021-05-18 | 2022-11-18 | Virgieco S R L Start Up Costituita A Norma Dellarticolo 4 Comma 10 Bis Del Decreto Legge 24 Gennaio | Gruppo di continuità mobile |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3741171B2 (ja) * | 1996-06-17 | 2006-02-01 | 株式会社安川電機 | 多重パルス幅変調方式の電力変換装置 |
EP0834977A3 (de) * | 1996-08-08 | 1999-04-14 | Schmidhauser AG | Einrichtung zum Laden mindestens eines Akkumulators, insbesondere eines Akkumulators für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtung |
US6034506A (en) * | 1998-01-16 | 2000-03-07 | Space Systems/Loral, Inc. | Lithium ion satellite battery charge control circuit |
DE19816918C2 (de) * | 1998-04-16 | 2002-07-18 | Siemens Ag | Elektrisches System |
US6236580B1 (en) * | 1999-04-09 | 2001-05-22 | Robicon Corporation | Modular multi-level adjustable supply with series connected active inputs |
US6599655B2 (en) * | 2001-04-06 | 2003-07-29 | The Boeing Company | Procedure for performing battery reconditioning on a space vehicle designed with one battery |
FR2937803A3 (fr) * | 2008-10-23 | 2010-04-30 | Renault Sas | Dispositif pour la mise en forme d'un courant de charge d'une source de tension continue rechargeable d'un vehicule automobile electrique ou hybride |
JP4691171B2 (ja) * | 2009-03-11 | 2011-06-01 | 本田技研工業株式会社 | 充放電装置 |
US8760115B2 (en) * | 2009-08-20 | 2014-06-24 | GM Global Technology Operations LLC | Method for charging a plug-in electric vehicle |
US8395280B2 (en) * | 2010-02-16 | 2013-03-12 | Infineon Technologies Ag | Circuit arrangement including a multi-level converter |
-
2010
- 2010-09-20 DE DE102010041077A patent/DE102010041077A1/de not_active Withdrawn
-
2011
- 2011-08-24 EP EP11748652.2A patent/EP2619893A2/de not_active Ceased
- 2011-08-24 WO PCT/EP2011/064563 patent/WO2012038176A2/de active Application Filing
- 2011-08-24 US US13/825,260 patent/US20130257355A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014006512A3 (en) * | 2012-07-06 | 2014-03-06 | Robert Bosch Gmbh | A method and system for control of energy storage devices |
WO2014009254A1 (de) * | 2012-07-13 | 2014-01-16 | Robert Bosch Gmbh | Ansteuervorrichtung und verfahren zum laden eines elektrischen energiespeichers |
DE102013212692A1 (de) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Robert Bosch Gmbh | Energiespeichereinrichtung mit Gleichspannungsversorgungsschaltung |
WO2015154743A1 (de) * | 2014-04-07 | 2015-10-15 | Stefan Goetz | Elektrisches energiespeichersystem |
RU2667154C2 (ru) * | 2014-04-07 | 2018-09-17 | Др. Инг. х.к. Ф. Порше Акциенгезелльшафт | Система аккумулирования электрической энергии |
EP3172824B1 (de) * | 2014-07-23 | 2023-08-30 | Universität der Bundeswehr München | Modulares energiespeicher-direktumrichtersystem |
WO2019076480A1 (de) * | 2017-10-17 | 2019-04-25 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Laden eines energiespeichers |
US11299065B2 (en) | 2017-10-17 | 2022-04-12 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Charging of an energy store |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012038176A2 (de) | 2012-03-29 |
CN103119843A (zh) | 2013-05-22 |
WO2012038176A3 (de) | 2012-10-04 |
EP2619893A2 (de) | 2013-07-31 |
US20130257355A1 (en) | 2013-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010041077A1 (de) | System zum Laden eines Energiespeichers und Verfahren zum Betrieb des Ladesystems | |
EP2619874B1 (de) | System zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb des ladesystems | |
EP2673160B1 (de) | System zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb des ladesystems | |
EP2658738B1 (de) | System zur ankopplung mindestens einer gleichstromquelle an einen steuerbaren energiespeicher und zugehöriges betriebsverfahren | |
EP2673860B1 (de) | Laden eines energiespeichers | |
DE102011089312A1 (de) | System und Verfahren zum Laden der Energiespeicherzellen einer Energiespeichereinrichtung | |
WO2012107126A1 (de) | Steuerbarer energiespeicher und verfahren zum betreiben eines steuerbaren energiespeichers | |
EP2619875B1 (de) | System zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb des ladesystems | |
EP2619892B1 (de) | Systeme zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb der ladesysteme | |
WO2012107148A1 (de) | System zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb des ladesystems | |
DE102013205562A1 (de) | Energiespeichereinrichtung und System mit einer Energiespeichereinrichtung | |
EP2619873B1 (de) | System zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb des ladesystems | |
DE102011086545A1 (de) | Energiespeichereinrichtung, System mit Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Energiespeichereinrichtung | |
EP2619876B1 (de) | Verfahren zum umladen von energie zwischen mindestens zwei energiespeicherzellen in einem steuerbaren energiespeicher | |
EP2673864B1 (de) | System zum laden eines energiespeichers und verfahren zum betrieb des ladesystems | |
DE102012202868A1 (de) | Gleichspannungsabgriffsanordnung für eine Energiespeichereinrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer Gleichspannung aus einer Energiespeichereinrichtung | |
DE102014004234A1 (de) | Spannungssteller auf Basis einer Einzelzellschaltung | |
DE102010064314A1 (de) | System zur Ankopplung mindestens einer Wechselstromquelle an einen steuerbaren Energiespeicher und zugehöriges Betriebsverfahren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |