DE102019112373A1 - Method and circuit for connecting an energy store using PTC thermistors - Google Patents

Method and circuit for connecting an energy store using PTC thermistors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbindung eines Energiespeichers (411, 421) an ein Modul (410, 420) eines Multilevelkonverters, bei dem der Multilevelkonverter mindestens ein Modul (410, 420) mit mindestens einem Leistungshalbleiterschalter (414, 424) aufweist, wobei dem jeweiligen mindestens einen Modul (410, 420) ein jeweiliger Energiespeicher (411, 421) zugeordnet wird, wobei der jeweilige Energiespeicher (411, 421) mit einem ersten Pol mit einem ersten Energiespeicheranschluss (418, 428) und mit einem zweiten Pol mit einem zweiten Energiespeicheranschluss (419, 429) des jeweiligen mindestens einen Moduls (410, 420) zumindest mittelbar verbunden wird, und wobei zwischen dem ersten Pol des jeweiligen Energiespeichers (411, 421) und dem ersten Energiespeicheranschluss (418, 428) des jeweiligen mindestens einen Moduls (410, 420) ein temperaturabhängiges Widerstandselement (204) mit einem positiven Temperaturkoeffizienten angeordnet wird. Ferner wird eine Schaltung (400) zu dieser Anbindung beschrieben.The invention relates to a method for connecting an energy store (411, 421) to a module (410, 420) of a multilevel converter, in which the multilevel converter has at least one module (410, 420) with at least one power semiconductor switch (414, 424) a respective energy store (411, 421) is assigned to each at least one module (410, 420), the respective energy store (411, 421) having a first pole with a first energy storage connection (418, 428) and a second pole with a second Energy storage connection (419, 429) of the respective at least one module (410, 420) is connected at least indirectly, and wherein between the first pole of the respective energy storage (411, 421) and the first energy storage connection (418, 428) of the respective at least one module ( 410, 420) a temperature-dependent resistance element (204) with a positive temperature coefficient is arranged. A circuit (400) for this connection is also described.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbindung eines Energiespeichers an ein Modul eines Multilevelkonverters mittels Kaltleiter. Ein Multilevelkonverter findet beispielsweise Verwendung als Traktionsbatterie einer elektrischen Maschine eines Elektrofahrzeuges. Ferner wird eine Schaltung zu dieser Anbindung beansprucht.The present invention relates to a method for connecting an energy store to a module of a multilevel converter by means of PTC thermistors. A multilevel converter is used, for example, as a traction battery for an electric machine in an electric vehicle. A circuit for this connection is also claimed.

Bei modernen Multilevelkonvertern, wie bspw. dem von R. Marquardt in der Druckschrift US 2018/0109202 offenbarten modularen Multilevelkonverter, auch als MMC oder M2C abgekürzt, werden meist Energiespeicherelemente genutzt, für die ein Schutz bzw. eine Absicherung notwendig ist. Dies trifft insbesondere auf Batteriezellen, Batterien und Doppelschichtkondensatoren zu, welche zum Bau einer Wechselstrombatterie herangezogen werden. Derartige Energiespeicherelemente werden mit einer Sicherung und/oder einem Schütz, insbesondere zusammen mit Überstrom- oder Unterspannungsabschaltungen, d. h. einer Erkennung eines Überstroms oder einer Unterspannung und entsprechender Auslösung des Schützes, verbunden, um Schäden oder gar Brände zu vermeiden. Derartige Schadfälle können bspw. bei einem Halbleiterschaden von mindestens einem im MMC verbauten Leistungsschalter, z. B. bei einem Durchlegieren des Halbleiters und damit verbundenem Kurzschluss angeschlossener Energiespeicherelemente entstehen.With modern multilevel converters, such as that of R. Marquardt in the publication US 2018/0109202 disclosed modular multilevel converter, also abbreviated as MMC or M2C, energy storage elements are mostly used for which protection or protection is necessary. This applies in particular to battery cells, batteries and double-layer capacitors, which are used to build an AC battery. Such energy storage elements are connected to a fuse and / or a contactor, in particular together with overcurrent or undervoltage shutdowns, ie detection of an overcurrent or undervoltage and corresponding triggering of the contactor, in order to avoid damage or even fires. Such cases of damage can occur, for example, in the event of semiconductor damage to at least one circuit breaker installed in the MMC, e.g. B. arise in the case of a breakdown of the semiconductor and the associated short circuit of connected energy storage elements.

Eine Modulsteuerung wird bei den voranstehend genannten Systemen zumeist aus einem lokalen Modulspeicher versorgt, wodurch kleine galvanisch getrennte Gleichspannungswandler vermieden werden können, weil die Modulspeicher eine Versorgungsspannung auf einem elektrischen Potential des Moduls oder relativ dazu bereitstellen können. Das lokale elektrische Potential, welches quasi als ein lokales Massepotential betrachtet werden kann, verschiebt sich gegenüber dem Erdpotential je nach Modulzustand, der aus einem jeweiligen Schaltzustand der Leistungsschalter folgt. Wird nun allerdings die lokale Modulsteuerung und/oder eine Modulüberwachung aus dem Modulspeicher versorgt und wird eine Sicherung ausgelöst, verliert die Modulsteuerung und/oder Modulüberwachung ihre Versorgungsspannung und fällt zu einem Zeitpunkt aus, zu welchem das Modul der Steuerung und/oder Überwachung bedarf.In the above-mentioned systems, a module control is mostly supplied from a local module memory, which means that small, galvanically separated DC voltage converters can be avoided because the module memory can provide a supply voltage at an electrical potential of the module or relative thereto. The local electrical potential, which can be regarded as a local ground potential, shifts compared to the earth potential depending on the module state, which follows from a respective switching state of the circuit breaker. If, however, the local module control and / or a module monitoring system is supplied from the module memory and a fuse is triggered, the module control and / or module monitoring system loses its supply voltage and fails at a time when the module requires control and / or monitoring.

Die Druckschrift US 2018/0043789 A1 beschreibt eine Traktionsbatterie mit in Strängen angeordneten Modulen, bei der üblicherweise extern bereitgestellte Funktionalitäten der Steuerung und Überwachung in der Traktionsbatterie integriert wurden. So kann bspw. zur Temperaturüberwachung ein Kaltleiterelement angeordnet sein, dessen Daten von einer sich im jeweiligen Modul befindlichen Steuereinheit verarbeitet werden.The pamphlet US 2018/0043789 A1 describes a traction battery with modules arranged in strings, in which usually externally provided control and monitoring functions have been integrated in the traction battery. For example, a PTC thermistor element can be arranged for temperature monitoring, the data of which is processed by a control unit located in the respective module.

Gerade der das Modul versorgende bzw. den lokalen Modulspeicher nachladende Energiespeicher stellt aber eine besondere Herausforderung dar, da hier ein Kurzschluss unter allen Umständen vermieden werden muss, um den Energiespeicher nicht zu beschädigen. Hier besteht eine Notwendigkeit, Sicherungen, wie bspw. eine Schmelzsicherung zwischen dem Energiespeicher und dem Modul und dessen eigenen Modulspeichern, bspw. Kondensatoren, anzuordnen und eine Grundsicherung bereitzustellen, damit das System zumindest eigensicher ist. Eine den Energiespeicher vom Modul abtrennende Sicherung muss daher funktional in der Versorgung für das Modul vorgesehen werden, wobei allerdings zu beachten ist, dass ein offener, eine Stromleitung unterbindender Zustand dieser Sicherung das Modul nach einiger Zeit lahmlegt, da dadurch die Modulsteuerung bei konventionell implementierter Technik ohne Versorgung ist.However, the energy store supplying the module or recharging the local module store poses a particular challenge, since a short circuit must be avoided under all circumstances in order not to damage the energy store. Here there is a need to arrange fuses, such as, for example, a fuse, between the energy store and the module and its own module stores, for example capacitors, and to provide a basic fuse so that the system is at least intrinsically safe. A fuse separating the energy store from the module must therefore be functionally provided in the supply for the module, although it should be noted that an open state of this fuse that prevents a power line will paralyze the module after some time, as this would paralyze the module control with conventionally implemented technology is without supply.

Die US-amerikanische Druckschrift US 2008/0284375 A1 offenbart ein Kontrollgerät mit einer Zahl von ICs, die einer Anzahl an jeweils vier Energiezellen umfassenden Batteriepacks entspricht. Die ICs weisen Spannungsüberwachungsschaltungen für die jeweiligen Batteriepacks auf. Weiter weist das Kontrollgerät eine Schaltungssteuerung zu Schaltelementen auf, welche parallel über kapazitive Einstellwiderstände mit den Energiezellen verbunden sind. Auch hier wird ein Thermistor lediglich zur sensorischen Überwachung eingesetzt.The American pamphlet US 2008/0284375 A1 discloses a control device with a number of ICs which corresponds to a number of battery packs each comprising four energy cells. The ICs have voltage monitoring circuits for the respective battery packs. The control device also has a circuit control for switching elements which are connected in parallel to the energy cells via capacitive setting resistors. Here, too, a thermistor is only used for sensor monitoring.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherung zwischen Energiespeicher und Modul zur Verfügung zu stellen, welche einerseits den Energiespeicher vor einem schädlichen Kurzschluss bewahrt, andererseits bei wieder ohne Kurzschluss möglicher Versorgung eine Stromleitung zum Modul herstellt. Auf einen Einsatz sperriger und schwerer Schütze soll dabei verzichtet werden. Weiterhin soll diese Art der Sicherung auch zu einer Vermeidung von Leistungsunterschieden bei mehreren, parallel geschalteten Energiespeichern beitragen. Ferner soll eine mit dieser Sicherung versehene Schaltung vorgestellt werden.Against this background, it is an object of the present invention to provide a fuse between the energy store and the module which, on the one hand, protects the energy store from a harmful short circuit and, on the other hand, creates a power line to the module when the supply is again possible without a short circuit. The use of bulky and heavy shooters should be avoided. Furthermore, this type of fuse should also contribute to avoiding differences in performance when several energy stores are connected in parallel. Furthermore, a circuit provided with this fuse will be presented.

Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird ein Verfahren zur Anbindung eines Energiespeichers an ein Modul eines Multilevelkonverters vorgeschlagen, bei dem der Multilevelkonverter mindestens ein Modul mit mindestens einem Leistungshalbleiterschalter aufweist. Dem jeweiligen mindestens einen Modul wird ein jeweiliger Energiespeicher zugeordnet, wobei der jeweilige Energiespeicher mit einem ersten Pol mit einem ersten Energiespeicheranschluss und mit einem zweiten Pol mit einem zweiten Energiespeicheranschluss des jeweiligen mindestens einen Moduls zumindest mittelbar verbunden wird. Schließlich wird zwischen dem ersten Pol des jeweiligen Energiespeichers und dem ersten Energiespeicheranschluss des jeweiligen mindestens einen Moduls ein temperaturabhängiges Widerstandselement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten angeordnet.To solve the above-mentioned object, a method for connecting an energy store to a module of a multilevel converter is proposed, in which the multilevel converter has at least one module with at least one power semiconductor switch. A respective energy store is assigned to the respective at least one module, the respective energy store having a first pole with a first energy storage connection and a second pole with a second energy storage connection respective at least one module is connected at least indirectly. Finally, a temperature-dependent resistance element with a positive temperature coefficient is arranged between the first pole of the respective energy store and the first energy store connection of the respective at least one module.

Der Energiespeicher kann eine Batteriezelle, bspw. eine prismatische Zelle, eine Rundzelle oder eine Pouch-Zelle, ein Batteriepack, oder jede andere Gleichspannungsquelle sein. Das temperaturabhängige Widerstandselement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten wird auch als PTC-Widerstand bezeichnet, wobei PTC für Englisch „positive temperature coefficient“ steht. Allgemein hat sich für temperaturabhängige Widerstandselemente der Begriff „Thermistor“ etabliert, während man im Deutschen temperaturabhängige Widerstandselemente mit einem positiven Temperaturkoeffizienten auch als Kaltleiter bezeichnet. Unter Erwärmung, die auch aufgrund eines durch das Widerstandselement fließenden Stromes stattfindet, erhöht sich dessen Widerstandswert und verringert dabei bei einer als gleichbleibend angenommenen Spannung den fließenden Strom.The energy store can be a battery cell, for example a prismatic cell, a round cell or a pouch cell, a battery pack, or any other direct voltage source. The temperature-dependent resistance element with a positive temperature coefficient is also known as a PTC resistor, where PTC stands for "positive temperature coefficient". In general, the term “thermistor” has become established for temperature-dependent resistance elements, while in German temperature-dependent resistance elements with a positive temperature coefficient are also referred to as PTC thermistors. With heating, which also takes place due to a current flowing through the resistance element, its resistance value increases and in the process reduces the flowing current if the voltage is assumed to be constant.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das temperaturabhängige Widerstandselement aus einem Kaltleiter gebildet, der bei einer vorgesehenen Betriebstemperatur des Multilevelkonverters einen mit einem Normalleiter vergleichbar niedrigen, fast vernachlässigbaren Widerstandswert aufweist. Bei einer gegenüber dieser vorgesehenen Betriebstemperatur erhöhten Temperatur weist er allerdings einen vergleichsweise sehr hohen Widerstand auf, der mit der Temperatur steil ansteigen kann und bspw. einen Faktor 1000 des Widerstandswertes bei der vorgesehenen normalen Betriebstemperatur erreichen kann.In one embodiment of the method according to the invention, the temperature-dependent resistance element is formed from a PTC thermistor which, at an intended operating temperature of the multilevel converter, has an almost negligible resistance value that is comparable to a normal conductor. At a temperature that is higher than this intended operating temperature, however, it has a comparatively very high resistance which can rise steeply with the temperature and can, for example, reach a factor of 1000 of the resistance value at the intended normal operating temperature.

Die vorgesehene Betriebstemperatur ist die bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb durch Wärmeverluste bei einer Durchleitung des Stromes entstehende Temperatur, welche gegebenenfalls durch einen Einsatz von Kühlung im zeitlichen Mittel konstant gehalten oder zumindest begrenzt wird. Bei dem Betrieb kann es sich bspw. um eine Fahrt mit einem Elektrofahrzeug handeln, bei dem der Multilevelkonverter als Traktionsbatterie Verwendung findet.The intended operating temperature is the temperature that occurs during normal operation due to heat losses when the current is passed through, which is kept constant or at least limited on average over time through the use of cooling. The operation can be, for example, a trip in an electric vehicle in which the multilevel converter is used as a traction battery.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das temperaturabhängige Widerstandselement aus einem Kaltleiter gebildet, der im Falle eines Kurzschlusses einen Kurzschlussbemessungsstrom auf unter ein Zehntel des Kurzschlussbemessungsstroms des Energiespeichers ohne Kaltleiter begrenzt. Ein solcher Kurzschluss kann bspw. durch ein Durchlegieren des Leistungshalbleiterschalters verursacht sein.In a further embodiment of the method according to the invention, the temperature-dependent resistance element is formed from a PTC thermistor which, in the event of a short circuit, limits a short-circuit rated current to less than a tenth of the short-circuit rated current of the energy store without a PTC thermistor. Such a short circuit can be caused, for example, by a breakdown of the power semiconductor switch.

In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für das temperaturabhängige Widerstandselement mindestens ein Material aus folgender Liste gewählt: BaTiO3, Graphit-gefüllter Kunststoff, Silizium, Metallleiter im Vakuum oder in Schutzgasatmosphäre. Es kann sich bei dem Kaltleiter bspw. um Materialmischungen von Bariumcarbonat, Titan(IV)-oxid und weiteren geeigneten Materialien handeln, die zusammen verpresst und als elektronisches Bauelement bereitgestellt einen gewünschten Temperaturverlauf besitzen.In yet another embodiment of the method according to the invention, at least one material from the following list is selected for the temperature-dependent resistance element: BaTiO 3 , graphite-filled plastic, silicon, metal conductor in a vacuum or in a protective gas atmosphere. The PTC thermistor can, for example, be a material mixture of barium carbonate, titanium (IV) oxide and other suitable materials which, when pressed together and provided as an electronic component, have a desired temperature profile.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem jeweiligen mindestens einen Modul ein Modulspeicher angeordnet, wobei der Modulspeicher parallel zum Energiespeicher verschaltet wird und damit von dem Energiespeicher aufgeladen werden kann. Bei dem Modulspeicher kann es sich vorteilhaft um einen Kondensator handeln. Dabei wird ein Energieinhalt des Modulspeichers bei einem vollständigen Entladungsvorgang aufgrund eines Kurzschlusses auf unterhalb einer Schadensgrenze weiterer im jeweiligen mindestens einen Modul angeordneter elektronischer Bauteile begrenzt. Ein solcher Schaden kann bspw. in Form einer brennenden Batterie, überhitzte Leistungshalbleiterschalter, oder gar eines Schmelzens von Leitern vorliegen.In a further embodiment of the method according to the invention, a module store is arranged in the respective at least one module, the module store being connected in parallel to the energy store and thus being able to be charged by the energy store. The module memory can advantageously be a capacitor. In this case, the energy content of the module storage device is limited in the event of a complete discharge process due to a short circuit to below a damage limit of further electronic components arranged in the respective at least one module. Such damage can, for example, be in the form of a burning battery, overheated power semiconductor switches, or even conductors melting.

In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Multilevelkonverter ein modularer Multilevelkonverter mit serieller und paralleler Konnektivität, auch als MMSPC abgekürzt, gewählt. Ein solcher MMSPC ist bspw. beschrieben in „Goetz, S.M.; Peterchev, A.V.; Weyh, T., „Modular Multilevel Converter With Series and Parallel Module Connectivity: Topology and Control,“ Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.30, no.1, pp.203, 215, 2015. doi: 10.1109/TPEL.2014.2310225“ . Im Gegensatz zu einem gewöhnlichen Multilevelkonverter ermöglicht ein MMSPC neben einer seriellen Verschaltung des jeweiligen dem jeweiligen mindestens einen Modul zugeordneten Energiespeichers auch dessen parallele Verschaltung, sowie eine Reihe weiterer Schaltzustände, durch die vorteilhaft ausreichend viele Schaltungsmöglichkeiten gegeben sind, um bspw. Beeinträchtigungen durch EMV, die sich bei einem Multilevelkonverter durch hohe Amplituden in harmonischen Oberschwingungen manifestieren können, zu vermeiden.In yet another embodiment of the method according to the invention, a modular multilevel converter with serial and parallel connectivity, also abbreviated as MMSPC, is selected as the multilevel converter. Such an MMSPC is described in, for example “Goetz, SM; Peterchev, AV; Weyh, T., "Modular Multilevel Converter With Series and Parallel Module Connectivity: Topology and Control," Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.30, no.1, pp.203, 215, 2015. doi: 10.1109 / TPEL. 2014.2310225 " . In contrast to a normal multilevel converter, an MMSPC enables not only a serial connection of the respective energy storage device assigned to the respective at least one module, but also its parallel connection, as well as a number of other switching states, which advantageously provide a sufficient number of switching options to prevent, for example, impairments caused by EMC can manifest themselves in a multilevel converter through high amplitudes in harmonic oscillations.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein über ein erstes thermisches Widerstandselement an ein erstes Modul angeschlossener erster Energiespeicher einen niedrigeren Batterieinnenwiderstand auf als ein über ein zweites thermisches Widerstandselement an ein zweites Modul angeschlossener zweiter Energiespeicher, bei dem aufgrund eines geeigneten Schaltzustandes der beiden Module die beiden Energiespeicher parallel verschaltet sind. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der thermischen Widerstandselemente wird ein Ungleichgewicht der Batterieinnenwiderstände der beiden Energiespeicher in einer Summe aus Batterieinnenwiderstand des ersten Energiespeichers und Widerstandswert des ersten thermischen Widerstandselementes und der Summe aus Batterieinnenwiderstand des zweiten Energiespeichers und Widerstandswert des zweiten thermischen Widerstandselementes ausgeglichen, da aufgrund eines durch den niedrigeren Batterieinnenwiderstand des ersten Energiespeichers bedingten stärker fließenden Laststromes eine Erwärmung des ersten thermischen Widerstandselementes erfolgt und damit dessen höherer Widerstandswert bewirkt wird. Dadurch werden vorteilhaft Leistungen in den zeitweise parallel verschalteten Modulen gleichmäßiger verteilt. Auch auf ein gesamtes System des Multilevelkonverters bezogen wird damit vorteilhaft eine Streuung unterschiedlicher Innenwiderstände ausgeglichen.In a further embodiment of the method according to the invention, a first energy store connected to a first module via a first thermal resistance element has a lower internal battery resistance than a second energy store connected to a second module via a second thermal resistance element, in which due to a suitable Switching state of the two modules, the two energy stores are connected in parallel. Due to the inventive arrangement of the thermal resistance elements, an imbalance of the internal battery resistances of the two energy stores in a sum of the internal battery resistance of the first energy store and the resistance value of the first thermal resistance element and the sum of the internal battery resistance of the second energy store and the resistance value of the second thermal resistance element is compensated, because due to the The lower internal battery resistance of the first energy store caused the stronger flowing load current, a heating of the first thermal resistance element takes place and thus its higher resistance value is brought about. This advantageously distributes power more evenly in the modules that are temporarily connected in parallel. In relation to an entire system of the multilevel converter, a spread of different internal resistances is thus advantageously compensated for.

In einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Versorgungsanschluss einer lokalen Steuerung des jeweiligen mindestens einen Moduls zwischen dem jeweiligen Energiespeicher des jeweiligen mindestens einen Moduls und dem jeweiligen thermischen Widerstandselement angeordnet. Damit wird vorteilhaft verhindert, dass eine einbrechende Spannung zwischen dem jeweiligen thermischen Widerstandselement und dem jeweiligen Modul in einem Belastungsfall, d. h. bei erhöhtem Widerstandswert, zu einer Unterversorgung der andernfalls aus dem jeweiligen Modul heraus versorgten lokalen Steuerung führt.In yet another embodiment of the method according to the invention, a supply connection of a local controller of the respective at least one module is arranged between the respective energy store of the respective at least one module and the respective thermal resistance element. This advantageously prevents a collapsing voltage between the respective thermal resistance element and the respective module in the event of a load, ie. H. if the resistance value is increased, this leads to an undersupply of the local control that would otherwise be supplied from the respective module.

In einer fortgesetzt weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwischen der Verbindung des Energiespeichers und der lokalen Steuerung eine Kleinleistungssicherung angeordnet. Diese Kleinleistungssicherung beschützt die lokale Steuerung im Falle eines etwaigen Kurzschlusses.In a continued further embodiment of the method according to the invention, a low-power fuse is arranged between the connection of the energy store and the local controller. This low power fuse protects the local control in the event of a short circuit.

In einer fortgesetzt noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich zwischen dem Energiespeicher und der lokalen Steuerung ein von einer Gesamtsystemsteuerung ansteuerbarer Schalter angeordnet, der aufgrund der Ansteuerung durch die Gesamtsystemsteuerung während einer betriebslosen Phase eine Ruhestromversorgung der lokalen Steuerung unterbindet. Damit wird vorteilhaft ein Leeren der Energiespeicher durch den Ruhestrom bei Nichtbetrieb verhindert. Bei dem ansteuerbaren Schalter kann es sich bspw. um einen Optokoppler oder einen Fototransistor handeln, der sich galvanisch getrennt ansteuern lässt. Solche galvanisch getrennt ansteuerbaren Halbleiterschalter haben den Vorteil, dass sie ohne Rücksichtnahme auf lokale Potentialverhältnisse eingesetzt werden können. Alternativ hierzu ist auch eine dedizierte Aufweckleitung für einzelne Module oder Gruppen von Modulen denkbar. Die Ansteuerung durch die Gesamtsystemsteuerung kann damit die Module aus einem Ruhemodus aufwecken.In a still further embodiment of the method according to the invention, a switch that can be controlled by an overall system controller is additionally arranged between the energy store and the local controller and, due to the activation by the overall system controller, prevents a quiescent current supply to the local controller during an idle phase. This advantageously prevents the energy store from being emptied by the quiescent current when it is not in operation. The controllable switch can be, for example, an optocoupler or a phototransistor, which can be controlled electrically isolated. Such electrically isolated controllable semiconductor switches have the advantage that they can be used without taking local potential relationships into account. Alternatively, a dedicated wake-up line for individual modules or groups of modules is also conceivable. Activation by the overall system control can thus wake up the modules from a sleep mode.

Ferner wird eine Schaltung zur Anbindung eines Energiespeichers an ein Modul eines Multilevelkonverters beansprucht, bei der die Schaltung mindestens ein Modul mit mindestens einem Leistungshalbleiterschalter und, dem jeweiligen mindestens einen Modul zugeordnet, einen jeweiligen Energiespeicher und ein temperaturabhängiges Widerstandselement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Der jeweilige Energiespeicher ist mit einem ersten Pol mit einem ersten Energiespeicheranschluss und mit einem zweiten Pol mit einem zweiten Energiespeicheranschluss des jeweiligen mindestens einen Moduls zumindest mittelbar verbunden. Das temperaturabhängige Widerstandselement ist zwischen dem ersten Pol des jeweiligen Energiespeichers und dem ersten Energiespeicheranschluss des jeweiligen mindestens einen Moduls angeordnet. Schließlich ist die Schaltung dazu konfiguriert, mindestens eine Ausführungsform des voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.Furthermore, a circuit for connecting an energy store to a module of a multilevel converter is claimed, in which the circuit has at least one module with at least one power semiconductor switch and, assigned to the respective at least one module, a respective energy store and a temperature-dependent resistance element with a positive temperature coefficient. The respective energy store is at least indirectly connected with a first pole with a first energy storage connection and with a second pole with a second energy storage connection of the respective at least one module. The temperature-dependent resistance element is arranged between the first pole of the respective energy store and the first energy store connection of the respective at least one module. Finally, the circuit is configured to carry out at least one embodiment of the method according to the invention described above.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung ist der Multilevelkonverter ein modularer Multilevelkonverter mit serieller und paralleler Konnektivität, wobei die Schaltung dazu konfiguriert ist, mindestens eine Ausführungsform des voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.In one embodiment of the circuit according to the invention, the multilevel converter is a modular multilevel converter with serial and parallel connectivity, the circuit being configured to carry out at least one embodiment of the method according to the invention described above.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung weist die Schaltung zusätzlich eine lokale Steuerung des Moduls auf, wobei die lokale Steuerung zwischen dem jeweiligen Energiespeicher des jeweiligen mindestens einen Moduls und dem jeweiligen thermischen Widerstandselement angeordnet ist und wobei die Schaltung dazu konfiguriert ist, mindestens eine Ausführungsform des voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.In a further embodiment of the circuit according to the invention, the circuit also has a local control of the module, the local control being arranged between the respective energy store of the respective at least one module and the respective thermal resistance element and the circuit being configured to perform at least one embodiment of the perform the method according to the invention described above.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and configurations of the invention emerge from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Komponenten sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet.

  • 1 zeigt schematisch eine Schaltung zur Anbindung eines Energiespeichers an ein Modul eines Multilevelkonverters aus dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt schematisch eine Schaltung zur Anbindung eines Energiespeichers an ein Modul eines Multilevelkonverters anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 3 zeigt schematisch eine Schaltung zweier miteinander verbundene Module anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 4 zeigt schematisch eine Schaltung mit paralleler Schaltungsmöglichkeit von Energiespeichern anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 5 zeigt schematisch eine Schaltung mit einer Modulsteuerung anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 6 zeigt schematisch eine Schaltung mit einer Abschaltvorrichtung der Modulsteuerung an einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 7 zeigt schematisch eine Schaltung mit einem Optokoppler als Abschaltvorrichtung anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
The figures are described coherently and comprehensively; the same components are assigned the same reference symbols.
  • 1 schematically shows a circuit for connecting an energy store to a module of a multilevel converter from the prior art.
  • 2 shows schematically a circuit for connecting an energy store to a module of a multilevel converter based on an embodiment of the method according to the invention.
  • 3 shows schematically a circuit of two interconnected modules based on an embodiment of the method according to the invention.
  • 4th shows schematically a circuit with the possibility of parallel connection of energy stores based on an embodiment of the method according to the invention.
  • 5 shows schematically a circuit with a module controller based on an embodiment of the method according to the invention.
  • 6th schematically shows a circuit with a disconnection device of the module control in an embodiment of the method according to the invention.
  • 7th shows schematically a circuit with an optocoupler as a disconnection device based on an embodiment of the method according to the invention.

In 1 wird schematisch eine Schaltung 100 zur Anbindung eines Energiespeichers 101 an einen ersten Energiespeicheranschluss 118 und einen zweiten Energiespeicheranschluss 119 des Moduls 110 eines Multilevelkonverters aus dem Stand der Technik gezeigt. Das Modul 110 weist gewöhnlich eine Mehrzahl an Leistungshalbleiterschaltern 114 auf, durch die ein Modulspeicher 112 bzw. ein Energiespeicher 101 über den Modulanschluss 116, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Modulen, zu einer Energieversorgung bspw. einer elektrischen Maschine verschaltet wird. Um den Energiespeicher 101 vor einem Kurzschluss im Modul 110, bspw. ausgelöst durch ein Durchlegieren eines Leistungshalbleiterschalters 114, zu bewahren, kann, wie aus dem Stand der Technik bekannt, ein Schütz 102 und/oder eine Sicherung 103 zwischen einem Pol des Energiespeichers 101 und dem ersten Energiespeicheranschluss 118 des Moduls 110 angeordnet werden.In 1 is schematically a circuit 100 for connecting an energy store 101 to a first energy storage connection 118 and a second energy storage connection 119 of the module 110 a multilevel converter from the prior art shown. The module 110 usually has a plurality of power semiconductor switches 114 on, through which a module memory 112 or an energy store 101 via the module connection 116 , if necessary together with further modules, is connected to a power supply, for example an electrical machine. To the energy storage 101 before a short circuit in the module 110 , for example triggered by a breakdown of a power semiconductor switch 114 To preserve, as known from the prior art, a contactor 102 and / or a backup 103 between one pole of the energy store 101 and the first energy storage connection 118 of the module 110 to be ordered.

In 2 wird schematisch eine Schaltung 200 zur Anbindung eines Energiespeichers 101 an ein durch eine Umrandung in 1 gezeigtes Modul 110 eines Multilevelkonverters anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Erfindungsgemäß wird zwischen einem Pol des Energiespeichers 101 und dem ersten Anschluss 118 des Moduls 110 ein temperaturabhängiges Widerstandselement 204 mit positivem Temperaturkoeffizienten bzw. ein Kaltleiter 204 angeordnet. Eine Wahl des Kaltleitermaterials soll danach ausgerichtet sein, dass der Kaltleiter 204, auch PTC genannt, einen sehr niedrigen, fast vernachlässigbaren Widerstand bei einer normalen Betriebstemperatur aufweist, wobei sich die normale Betriebstemperatur bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb des Multilevelkonverters einstellt. Entsprechend soll der Kaltleiter 204 einen sehr hohen Widerstand bei demgegenüber steigenden Temperaturen aufweisen. Vorteilhaft wird dabei eine Widerstandszunahme dergestalt ausgelegt, dass ein Nennstrom mit geringen Verlusten geleitet wird, der sich ergebende Kurzschlussbemessungsstrom aber unter ein Zehntel des Kurzschlussbemessungsstroms des Energiespeichers ohne den angeordneten Kaltleiter liegt.In 2 is schematically a circuit 200 for connecting an energy store 101 to a by a border in 1 shown module 110 of a multilevel converter based on an embodiment of the method according to the invention. According to the invention, between one pole of the energy store 101 and the first connection 118 of the module 110 a temperature-dependent resistance element 204 with a positive temperature coefficient or a PTC thermistor 204 arranged. A choice of the PTC thermistor material should be based on the fact that the PTC thermistor 204 , also called PTC, has a very low, almost negligible resistance at a normal operating temperature, the normal operating temperature being established when the multilevel converter is operated as intended. The PTC thermistor should accordingly 204 have a very high resistance at, in contrast, increasing temperatures. Advantageously, an increase in resistance is designed in such a way that a nominal current is conducted with low losses, but the resulting short-circuit rated current is less than a tenth of the short-circuit rated current of the energy store without the PTC thermistor.

In 3 wird schematisch eine Schaltung 300 mit zwei miteinander verbundenen Modulen 310, 320 anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Hierzu wurde die in 2 vorgestellte Schaltung 200 über die Modulanschlüsse mit einer baugleichen Schaltung 200 verbunden, so dass die beiden Module 310 und 320 ergeben, welche über eine Intermodulverbindung 367 miteinander verbunden sind und jeweils weiter über die Modulanschlüsse 316 und 317 weiter verbunden werden können. Bei der gezeigten Serienschaltung zweier Module 310, 320 wirkt der jeweiliger Kaltleiter 204 in dem jeweiligen Modul 310, 320 regulierend auf den fließenden Strom, da der jeweilige Kaltleiter 204 auf einen höheren Stromfluss mit einer Widerstandserhöhung reagiert und damit den Stromfluss wieder verringert.In 3 is schematically a circuit 300 with two interconnected modules 310 , 320 shown using an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the in 2 presented circuit 200 via the module connections with an identical circuit 200 connected so that the two modules 310 and 320 result, which via an intermodule connection 367 are connected to each other and continue via the module connections 316 and 317 can be further connected. With the series connection of two modules shown 310 , 320 the respective PTC thermistor acts 204 in the respective module 310 , 320 regulating the flowing current, as the respective PTC thermistor 204 reacts to a higher current flow with an increase in resistance and thus reduces the current flow again.

In 4 wird schematisch eine Schaltung 400 mit paralleler Schaltungsmöglichkeit der Energiespeicher 411, 421 an Hand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Hierzu sind die beiden Module 410 und 420, welche jeweils acht Leistungshalbleiterschalter 414, 24 und einen Modulspeicher 412, 422 umfassen, über zwei Modulanschlüsse 467 miteinander verbunden, wobei das erste Modul 410 mit seinem ersten und zweiten Modulanschluss 416, 417 und das zweite Modul 420 mit seinem ersten und zweiten Modulanschluss 426, 427 gegebenenfalls mit weiteren Modulen in einem Multilevelkonverterstrang verbunden sein kann. Durch einen geeigneten Schaltzustand der jeweiligen Leistungshalbleiterschalter 414, 24 können die beiden Module 410, 420 dergestalt verschaltet werden, dass die jeweiligen Modulspeicher 412, 422 bzw. die jeweiligen Energiespeicher 411, 421, an das jeweilige Modul 410, 420, zumindest mittelbar angeschlossen über jeweilige Energiespeicheranschlüsse 418, 428 und 419, 429, in einer Parallelschaltung miteinander verbunden sind. In einem Betrieb werden nun während einer zeitweise sich ergebenden Parallelschaltung durch die erfindungsgemäß an einem jeweiligen Modul 410, 420 angeordneten Kaltleiter 204 elektrische Leistungen gleichmäßiger verteilt. Weist ein Energiespeicher 411, 421 in einer der zeitweise vorhandenen Parallelschaltung einen höheren Laststrom bspw. aufgrund eines niedrigeren Batterieinnenwiderstandes auf, so wird dieses Ungleichgewicht ausgeglichen, indem eine Widerstandserhöhung des Kaltleiters 204 aufgrund der dort stattfindenden Erwärmung unter dem höheren Laststrom den niedrigeren Batterieinnenwiderstand ausgleicht. Auch allgemein wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Kaltleiter 204 an den Modulen 410, 420 eine Streuung der Batterieinnenwiderstände in einem durch den Multilevelkonverter gebildeten Gesamtsystem ausgeglichen.In 4th is schematically a circuit 400 with parallel switching of the energy storage 411 , 421 shown on the basis of an embodiment of the method according to the invention. The two modules are for this 410 and 420 , which each have eight power semiconductor switches 414 , 24 and a module memory 412 , 422 include, via two module connections 467 interconnected, the first module 410 with its first and second module connection 416 , 417 and the second module 420 with its first and second module connection 426 , 427 can optionally be connected to other modules in a multilevel converter line. By a suitable switching state of the respective power semiconductor switch 414 , 24 can use the two modules 410 , 420 are interconnected in such a way that the respective module memory 412 , 422 or the respective energy storage 411 , 421 , to the respective module 410 , 420 , at least indirectly connected via respective energy storage connections 418 , 428 and 419 , 429 , are connected to each other in a parallel connection. In one Operation are now carried out during a parallel connection that occurs at times through the according to the invention on a respective module 410 , 420 arranged PTC thermistor 204 electrical power distributed more evenly. Has an energy store 411 , 421 If a higher load current occurs, for example due to a lower internal battery resistance, in one of the parallel connection that is temporarily present, this imbalance is compensated for by increasing the resistance of the PTC thermistor 204 compensates for the lower internal battery resistance due to the heating taking place there under the higher load current. The inventive arrangement of the PTC thermistor 204 on the modules 410 , 420 a scatter of the internal battery resistances in an overall system formed by the multilevel converter is compensated.

In 5 wird schematisch eine Schaltung 500 mit einer Modulsteuerung 506 anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Eine Spannungsversorgung der Modulsteuerung 506 wird vorteilhaft nach dem jeweiligen Energiespeicher 411, 421 und noch vor dem Kaltleiter 204 abgegriffen, da der Abgriff nach dem Kaltleiter 204 eine Gefahr eines Abfallens der Spannung bei gegebenenfalls belasteten Kaltleiter birgt, und in einem solchen Fall die Modulsteuerung 506 ausfallen kann. Um einen etwaigen Kurzschluss vor der Modulsteuerung 506 abzusichern, kann eine Kleinleistungssicherung 505 angeordnet werden.In 5 is schematically a circuit 500 with a module control 506 shown using an embodiment of the method according to the invention. A power supply for the module control 506 is advantageous after the respective energy storage 411 , 421 and before the PTC thermistor 204 tapped because the tap after the PTC thermistor 204 there is a risk of the voltage drop if the PTC thermistor is possibly loaded, and in such a case the module control 506 can fail. To avoid any short circuit in front of the module control 506 can be secured by a low-power fuse 505 to be ordered.

In 6 wird schematisch eine Schaltung 600 mit einem Schalter 607 als Abschaltvorrichtung der Modulsteuerung 506 anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Um ein Leeren des Energiespeichers 411, 412 durch Ruhestrom im Nichtbetrieb zu verhindern, wird ein Schalter 607, vorteilhaft ein Halbleiterschalter 607, implementiert, um die Spannungsversorgung der Modulsteuerung 506 zu kappen. Eine Ansteuerung dieses Schalters 607 kann bspw. durch eine zentrale Steuerung erfolgen, die so Module 610, 620 aus einem Ruhemodus in einen Betriebszustand versetzen kann. Optional kann auch ein Gleichspannungswandler 608 angeordnet sein.In 6th is schematically a circuit 600 with a switch 607 as a switch-off device for the module control 506 shown using an embodiment of the method according to the invention. About emptying the energy store 411 , 412 A switch is used to prevent quiescent current when not in operation 607 , advantageously a semiconductor switch 607 , implemented to control the power supply of the module 506 to cap. A control of this switch 607 can be done, for example, by a central control, the modules 610 , 620 can switch from a sleep mode to an operating state. A DC / DC converter can also be used as an option 608 be arranged.

In 7 wird schematisch eine Schaltung 700 mit einem Optokoppler 707 als Abschaltvorrichtung anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Damit eine zentrale bzw. übergeordnete Steuerung über ein Wecksignal ein oder mehrere Module von dem einen oder den mehreren Modulen galvanisch getrennt, also ohne Berücksichtigung lokaler Potentialverhältnisse ein oder mehrerer Module, aufwecken bzw. in den Betriebszustand versetzen kann, wird bspw. ein Optotransistor oder Optokoppler 707 als der Schalter 607 aus 6 angeordnet.In 7th is schematically a circuit 700 with an optocoupler 707 shown as a shutdown device based on an embodiment of the method according to the invention. An optotransistor or optocoupler, for example, is used so that a central or higher-level controller can wake up one or more modules galvanically isolated from the one or more modules via a wake-up signal, i.e. without taking local potential relationships into account 707 than the switch 607 out 6th arranged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2018/0109202 [0002]US 2018/0109202 [0002]
  • US 2018/0043789 A1 [0004]US 2018/0043789 A1 [0004]
  • US 2008/0284375 A1 [0006]US 2008/0284375 A1 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • „Goetz, S.M.; Peterchev, A.V.; Weyh, T., „Modular Multilevel Converter With Series and Parallel Module Connectivity: Topology and Control,“ Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.30, no.1, pp.203, 215, 2015. doi: 10.1109/TPEL.2014.2310225“ [0015]“Goetz, S.M .; Peterchev, A.V .; Weyh, T., "Modular Multilevel Converter With Series and Parallel Module Connectivity: Topology and Control," Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.30, no.1, pp.203, 215, 2015. doi: 10.1109 / TPEL. 2014.2310225 "[0015]

Claims (13)

Verfahren zur Anbindung eines Energiespeichers (101, 411, 421) an ein Modul (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) eines Multilevelkonverters, bei dem der Multilevelkonverter mindestens ein Modul (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) mit mindestens einem Leistungshalbleiterschalter (114, 414, 424) aufweist, wobei dem jeweiligen mindestens einen Modul (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) ein jeweiliger Energiespeicher (101, 411, 421) zugeordnet wird, wobei der jeweilige Energiespeicher (101, 411, 421) mit einem ersten Pol mit einem ersten Energiespeicheranschluss (118, 418, 428) und mit einem zweiten Pol mit einem zweiten Energiespeicheranschluss (119, 319, 429) des jeweiligen mindestens einen Moduls (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) zumindest mittelbar verbunden wird, und wobei zwischen dem ersten Pol des jeweiligen Energiespeichers (101, 411, 421) und dem ersten Energiespeicheranschluss (118, 418, 428) des jeweiligen mindestens einen Moduls (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) ein temperaturabhängiges Widerstandselement (204) mit einem positiven Temperaturkoeffizienten angeordnet wird.Method for connecting an energy store (101, 411, 421) to a module (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) of a multilevel converter, in which the multilevel converter has at least one module (110, 410, 420, 510, 520 , 610, 620) with at least one power semiconductor switch (114, 414, 424), with the respective at least one module (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) being assigned a respective energy store (101, 411, 421) the respective energy store (101, 411, 421) with a first pole with a first energy storage connection (118, 418, 428) and with a second pole with a second energy storage connection (119, 319, 429) of the respective at least one module ( 110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) is at least indirectly connected, and wherein between the first pole of the respective energy store (101, 411, 421) and the first energy storage connection (118, 418, 428) of the respective at least one Module (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) a temperat Ur-dependent resistance element (204) is arranged with a positive temperature coefficient. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das temperaturabhängige Widerstandselement (204) aus einem Kaltleiter (204) gebildet wird, der bei einer vorgesehenen Betriebstemperatur des Multilevelkonverters einen mit einem Normalleiter vergleichbar niedrigen Widerstandswert aufweist, und bei einer gegenüber dieser vorgesehenen Betriebstemperatur erhöhten Temperatur einen mit der Temperatur steil ansteigenden Widerstand aufweist.Procedure according to Claim 1 , in which the temperature-dependent resistance element (204) is formed from a PTC thermistor (204), which has a resistance value that is comparably low with a normal conductor at an intended operating temperature of the multilevel converter, and a resistance that rises steeply with the temperature at an operating temperature that is higher than this intended operating temperature having. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das temperaturabhängige Widerstandselement (204) aus einem Kaltleiter (204) gebildet wird, der im Falle eines Kurzschlusses einen Kurzschlussbemessungsstrom auf unter ein Zehntel des Kurzschlussbemessungsstroms des Energiespeichers (101, 411, 421) ohne Kaltleiter (204) begrenzt.Method according to one of the preceding claims, in which the temperature-dependent resistance element (204) is formed from a PTC thermistor (204) which, in the event of a short circuit, has a short-circuit rated current of less than one tenth of the short-circuit rated current of the energy store (101, 411, 421) without a PTC thermistor (204 ) limited. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem für das temperaturabhängige Widerstandselement (204) mindestens ein Material aus folgender Liste gewählt wird: BaTiO3, Graphit-gefüllter Kunststoff, Silizium, Metallleiter im Vakuum oder in Schutzgasatmosphäre.Method according to one of the preceding claims, in which at least one material from the following list is selected for the temperature-dependent resistance element (204): BaTiO 3 , graphite-filled plastic, silicon, metal conductor in a vacuum or in a protective gas atmosphere. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem in dem jeweiligen mindestens einen Modul (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) ein Modulspeicher (412, 422) angeordnet wird, wobei der Modulspeicher parallel zum Energiespeicher (101, 411, 421) verschaltet wird und damit von dem Energiespeicher (101, 411, 421) aufgeladen werden kann, wobei ein Energieinhalt des Modulspeichers (412, 422) bei einem vollständigen Entladungsvorgang aufgrund eines Kurzschlusses auf unterhalb einer Schadensgrenze weiterer im jeweiligen mindestens einen Modul (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) angeordneter elektronischer Bauteile (114, 414, 424, 506) begrenzt wird.Method according to one of the preceding claims, in which a module memory (412, 422) is arranged in the respective at least one module (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620), the module memory being parallel to the energy store (101, 411 , 421) is interconnected and can thus be charged by the energy store (101, 411, 421), the energy content of the module store (412, 422) being below a damage limit in the respective at least one module (110 , 410, 420, 510, 520, 610, 620) arranged electronic components (114, 414, 424, 506) is limited. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem als Multilevelkonverter ein modularer Multilevelkonverter mit serieller und paralleler Konnektivität gewählt wird.Method according to one of the preceding claims, in which a modular multilevel converter with serial and parallel connectivity is selected as the multilevel converter. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein über ein erstes thermisches Widerstandselement (204) an ein erstes Modul (410) angeschlossener erster Energiespeicher (411) einen niedrigeren Batterieinnenwiderstand aufweist als ein über ein zweites thermisches Widerstandselement (204) an ein zweites Modul (420) angeschlossener zweiter Energiespeicher (422), bei dem aufgrund eines geeigneten Schaltzustandes der beiden Module (410, 420) die beiden Energiespeicher (411, 421) parallel verschaltet sind, wobei ein Ungleichgewicht der Batterieinnenwiderstände der beiden Energiespeicher in einer Summe aus Batterieinnenwiderstand des ersten Energiespeichers (411) und Widerstandswert des ersten thermischen Widerstandselementes (204) und einer Summe aus Batterieinnenwiderstand des zweiten Energiespeichers (412) und Widerstandswert des zweiten thermischen Widerstandselementes (204) ausgeglichen wird, da aufgrund eines durch den niedrigeren Batterieinnenwiderstand des ersten Energiespeichers (411) bedingten stärker fließenden Laststromes eine Erwärmung des ersten thermischen Widerstandselementes (204) erfolgt und damit dessen höherer Widerstandswert bewirkt wird.Method according to one of the preceding claims, in which a first energy store (411) connected to a first module (410) via a first thermal resistance element (204) has a lower internal battery resistance than a first energy store (411) connected to a second module (204) via a second thermal resistance element (204). 420) connected second energy store (422), in which due to a suitable switching state of the two modules (410, 420) the two energy stores (411, 421) are connected in parallel, with an imbalance of the internal battery resistances of the two energy stores in a sum of the internal battery resistance of the first Energy store (411) and resistance value of the first thermal resistance element (204) and a sum of the internal battery resistance of the second energy store (412) and resistance value of the second thermal resistance element (204) is compensated because due to the lower internal battery resistance of the first energy eichers (411) caused the stronger flowing load current a heating of the first thermal resistance element (204) takes place and thus its higher resistance value is effected. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem ein Versorgungsanschluss einer lokalen Steuerung (506) des jeweiligen mindestens einen Moduls (510, 520) zwischen dem jeweiligen Energiespeicher (411, 421) des jeweiligen mindestens einen Moduls (510, 520) und dem jeweiligen thermischen Widerstandselement (204) angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims, in which a supply connection of a local controller (506) of the respective at least one module (510, 520) between the respective energy store (411, 421) of the respective at least one module (510, 520) and the respective thermal Resistance element (204) is arranged. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem zwischen der Verbindung des Energiespeichers (411, 421) und der lokalen Steuerung (506) eine Kleinleistungssicherung (505) angeordnet wird.Procedure according to Claim 8 , in which a low-power fuse (505) is arranged between the connection of the energy store (411, 421) and the local controller (506). Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem zusätzlich zwischen dem Energiespeicher (411, 421) und der lokalen Steuerung (506) ein von einer Gesamtsystemsteuerung ansteuerbarer Schalter (607) angeordnet wird, der aufgrund der Ansteuerung durch die Gesamtsystemsteuerung während einer betriebslosen Phase eine Ruhestromversorgung der lokalen Steuerung (506) unterbindet.Procedure according to Claim 8 or 9 , in which a switch (607) that can be controlled by an overall system controller is additionally arranged between the energy store (411, 421) and the local controller (506), which, due to the activation by the overall system controller, provides a quiescent current supply to the local controller (506) during an inoperative phase prevents. Schaltung (200, 400, 500, 600, 700) zur Anbindung eines Energiespeichers (101, 411, 421) an ein Modul (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) eines Multilevelkonverters, bei der die Schaltung (200, 400, 500, 600, 700) mindestens ein Modul (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) mit mindestens einem Leistungshalbleiterschalter (114, 414, 424) und dem jeweiligen mindestens einen Modul (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) zugeordnet einen jeweiligen Energiespeicher (101, 411, 421) und ein temperaturabhängiges Widerstandselement (204) mit einem positiven Temperaturkoeffizienten aufweist, wobei der jeweilige Energiespeicher (101, 411, 421) mit einem ersten Pol mit einem ersten Energiespeicheranschluss (118, 418, 428) und mit einem zweiten Pol mit einem zweiten Energiespeicheranschluss (119, 419, 429) des jeweiligen mindestens einen Moduls (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) zumindest mittelbar verbunden ist, wobei das temperaturabhängige Widerstandselement (204) zwischen dem ersten Pol des jeweiligen Energiespeichers (101, 411, 421) und dem ersten Energiespeicheranschluss (118, 418, 428) des jeweiligen mindestens einen Moduls (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) angeordnet ist, und wobei die Schaltung (200, 400, 500, 600, 700) dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5 auszuführen.Circuit (200, 400, 500, 600, 700) for connecting an energy store (101, 411, 421) to a module (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) of a multilevel converter, in which the circuit (200 , 400, 500, 600, 700) at least one module (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) with at least one power semiconductor switch (114, 414, 424) and the respective at least one module (110, 410, 420 , 510, 520, 610, 620) assigned a respective energy store (101, 411, 421) and a temperature-dependent resistance element (204) with a positive temperature coefficient, the respective energy store (101, 411, 421) having a first pole with a first energy storage connection (118, 418, 428) and at least indirectly connected to a second pole with a second energy storage connection (119, 419, 429) of the respective at least one module (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620), wherein the temperature-dependent resistance element (204) between the first pole of the respective n energy storage (101, 411, 421) and the first energy storage connection (118, 418, 428) of the respective at least one module (110, 410, 420, 510, 520, 610, 620) is arranged, and wherein the circuit (200, 400, 500, 600, 700) is configured to use a method according to one of Claims 2 to 5 execute. Schaltung (400, 500, 600, 700) nach Anspruch 11, bei der der Multilevelkonverter ein modularer Multilevelkonverter mit serieller und paralleler Konnektivität ist, und wobei die Schaltung (400, 500, 600, 700) dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach Anspruch 7 auszuführen.Circuit (400, 500, 600, 700) according to Claim 11 , in which the multilevel converter is a modular multilevel converter with serial and parallel connectivity, and wherein the circuit (400, 500, 600, 700) is configured to do so, a method according to Claim 7 execute. Schaltung (500, 600, 700) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei der die Schaltung (500, 600, 700) zusätzlich eine lokale Steuerung (506) des Moduls (510, 520, 610, 620) aufweist, wobei die lokale Steuerung (506) zwischen dem jeweiligen Energiespeicher (411, 421) des jeweiligen mindestens einen Moduls (510, 520, 610, 620) und dem jeweiligen thermischen Widerstandselement (204) angeordnet ist und wobei die Schaltung (500, 600, 700) dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10 auszuführen.Circuit (500, 600, 700) according to one of the Claims 11 or 12 , in which the circuit (500, 600, 700) additionally has a local control (506) of the module (510, 520, 610, 620), the local control (506) between the respective energy store (411, 421) of the respective at least one module (510, 520, 610, 620) and the respective thermal resistance element (204) is arranged and wherein the circuit (500, 600, 700) is configured to use a method according to one of Claims 9 or 10 execute.
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