JP6405466B2 - ハイブリッド電池および入力側で電池に接続されたnpcインバータを備える電池システム、および入力側でハイブリッド電池に接続されたnpcインバータを作動する方法 - Google Patents
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Description
Claims (13)
- 電池システム(10;100)であって、
第1エネルギー蓄積セル(35)を備える第1エネルギー蓄積源(30)と、該第1エネルギー蓄積源(30)と直列に接続され、複数の第2エネルギー蓄積セル(45)を備える第2エネルギー蓄積源(40)とを含むハイブリッド電池(20)、および
入力側でハイブリッド電池(20)に接続されており、入力側に印可された直流電圧(GS1,GS2,GS3)を、出力側に印可される、特に多相の交流電圧に変換するように構成されているインバータ(50:150)と
を備える電池システム(10;100)において、
制御ユニットを備え、該制御ユニットが、
前記インバータ(50:150)の複数の半導体スイッチ(M1〜M12;T1〜T12,M1〜M12)を制御することによって、前記第1エネルギー蓄積源(30)から供給され入力側に印可された直流電圧(GS1)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第1機能モードで前記インバータ(50:150)を作動するか、
前記第2エネルギー蓄積源(40)から供給され入力側に印可された直流電圧(GS2)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第2機能モードで前記インバータ(50:150)を作動するか、または、
前記第1エネルギー蓄積源(30)および前記第2エネルギー蓄積源(40)の直列回路から供給され入力側に印可された直流電圧(GS3)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第3機能モードで前記インバータ(50:150)を作動するように構成されていることを特徴とする、
電池システム(10;100)において、
インバータ(50:150)の出力側にモータ(60)が接続されており、モータ(60)によって、トルク値がゼロと最大トルク値(Mm)との間にあるトルク(M)を供給可能であり、モータ(60)は、回転数値がゼロと最大回転数値(Nm)との間にある回転数(N)によって作動可能であり、
第1機能モードでは、トルク(M)が取り得るトルク値は正の第1トルク限界値(M1)と最大トルク値(Mm)との間にわたるトルク値範囲内にあり、回転数(N)が取り得る回転数値は、ゼロと正の第1回転数限界値(N1)との間にわたる回転数値範囲内にあり、および/または
第2機能モードでは、トルク(M)が取り得るトルク値はゼロと正の第2トルク限界値(M2)との間にわたるトルク値範囲内にあり、回転数(N)が取り得る回転数値は、ゼロと正の第2回転数限界値(N2)との間にわたる回転数値範囲内にあり、および/または
第3機能モードでは、トルク(M)が取り得るトルク値はゼロと最大トルク値(Mm)との間にわたるトルク値範囲内にあり、回転数(N)が取り得る回転数値は、正の第3回転数限界値(N3)と最大回転数値(Nm)との間にわたる回転数値範囲内にある、
電池システム(10;100)。 - 請求項1に記載の電池システム(10;100)において、
前記第2トルク限界値(M2)が前記第1トルク限界値(M1)よりも大きく、および/または前記第2回転数限界値(N2)が前記第1回転数限界値(N1)よりも大きく、および/または前記第3回転数限界値(N3)が前記第2回転数限界値(N2)よりも小さく、および/または前記第1回転数限界値(N1)よりも小さい電池システム(10;100)。 - 電池システム(10;100)であって、
第1エネルギー蓄積セル(35)を備える第1エネルギー蓄積源(30)と、該第1エネルギー蓄積源(30)と直列に接続され、複数の第2エネルギー蓄積セル(45)を備える第2エネルギー蓄積源(40)とを含むハイブリッド電池(20)、および
入力側でハイブリッド電池(20)に接続されており、入力側に印可された直流電圧(GS1,GS2,GS3)を、出力側に印可される、特に多相の交流電圧に変換するように構成されているインバータ(50:150)と
を備える電池システム(10;100)において、
制御ユニットを備え、該制御ユニットが、
前記インバータ(50:150)の複数の半導体スイッチ(M1〜M12;T1〜T12,M1〜M12)を制御することによって、前記第1エネルギー蓄積源(30)から供給され入力側に印可された直流電圧(GS1)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第1機能モードで前記インバータ(50:150)を作動するか、
前記第2エネルギー蓄積源(40)から供給され入力側に印可された直流電圧(GS2)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第2機能モードで前記インバータ(50:150)を作動するか、または、
前記第1エネルギー蓄積源(30)および前記第2エネルギー蓄積源(40)の直列回路から供給され入力側に印可された直流電圧(GS3)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第3機能モードで前記インバータ(50:150)を作動するように構成されていることを特徴とする、
電池システム(10;100)において、
複数の半導体スイッチ(T1〜T12,M1〜M12)が、それぞれ第1直流電圧範囲内にある直流電圧を切り換えるように構成された複数の第1半導体スイッチ(T1〜T12)を備える第1半導体スイッチグループ内および/またはそれぞれ第1直流電圧範囲とは異なる第2直流電圧範囲内にある直流電圧を切り換えるように構成された複数の第2半導体スイッチ(M1〜M12)を備える第2半導体スイッチグループ内に配置されており、
前記制御ユニットが、変換されるべき直流電圧(GS1,GS2,GS3)の最新の直流電圧値の関数である最新に切り換えられるべき直流電圧を切り換えるように構成されている半導体スイッチグループの半導体スイッチによって、それぞれの機能モードでインバータ(150)を作動するために、入力側に印可された適宜な直流電圧(GS1,GS2,GS3)を出力側に印可される交流電圧に変換するように構成されている、
電池システム(100)。 - 請求項3に記載の電池システム(100)において、
第1機能モードでは、前記第1半導体スイッチ(T1〜T12)が、前記第1エネルギー蓄積源(30)から供給され前記インバータ(150)に入力側で印可された前記直流電圧(GS1)を、出力側に印可される交流電圧に変換し、第2機能モードでは、前記第2半導体スイッチ(M1〜M12)が、前記第2エネルギー蓄積源(40)から供給され前記インバータ(150)に入力側で印可された前記直流電圧(GS2)を、出力側に印可される交流電圧に変換し、第3機能モードでは、前記第1半導体スイッチ(T1〜T12)および前記第2半導体スイッチ(M1〜M12)の少なくともいずれかが、前記第1エネルギー蓄積源(30)および第2エネルギー蓄積源(30)の直流回路から供給され前記インバータ(150)に入力側で印加された前記直流電圧(GS3)を、出力側に印可される交流電圧に変換する電池システム(100)。 - 請求項3又は4に記載の電池システム(100)において、
それぞれの前記第1半導体スイッチ(T1〜T12)に、該第1半導体スイッチに並列に接続された前記第2半導体スイッチ(M1〜M12)が割り当てられている電池システム(100)。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の電池システム(10;100)において、
それぞれの前記第1エネルギー蓄積セル(35)の内部抵抗と、第1エネルギー蓄積セルに最大限に蓄積可能なエネルギー量との比率が、それぞれの前記第2エネルギー蓄積セル(45)の内部抵抗と、第2エネルギー蓄積セルに最大限に蓄積可能なエネルギー量との比率よりも小さい電池システム(10;100)。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の電池システム(10;100)において、
前記インバータ(50:150)が、3つの電圧レベルを備えるNPCインバータである電池システム(10;100)。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の電池システム(10;100)を備える車両において、
モータ(60)を備え、該モータ(60)が前記電池システム(10;100)の前記インバータ(50;150)に出力側で接続されており、該インバータ(50;150)によって出力側に供給される、特に多相の交流電圧によって作動可能である車両。 - インバータ(50;150)を作動する方法であって、前記インバータが、入力側に印加された直流電圧(GS1,GS2,GS3)を、出力側に印可される、特に多相の交流電圧に変換するように構成されており、前記インバータ(50;150)が入力側でハイブリッド電池(20)に接続されており、該ハイブリッド電池は、複数の第1エネルギー蓄積セル(35)を備える第1エネルギー蓄積源(30)と、該第1エネルギー蓄積源(30)と直列に接続され、複数の第2エネルギー蓄積セル(45)を備える第2エネルギー蓄積源(40)とを含む方法において、
前記インバータ(50;150)の複数の半導体スイッチ(M1〜M12;T1〜T12,M1〜M12)を制御することにより、第1エネルギー蓄積源(30)から供給され入力側に印可された前記直流電圧(GS1)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第1機能モードでインバータ(50;150)を作動するか、第2エネルギー蓄積源(40)から供給され入力側に印可された前記直流電圧(GS2)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第2機能モードでインバータ(50;150)を作動するか、または第1エネルギー蓄積源(30)および第2エネルギー蓄積源(40)の直列回路から供給され入力側に印可された前記直流電圧(GS3)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第3機能モードで前記インバータ(50;150)を作動することを特徴とする、
インバータ(50;150)を作動する方法において、
前記インバータ(50:150)の出力側にモータ(60)が接続されており、該モータ(60)によって、トルク値がゼロと最大トルク値(Mm)との間にあるトルク(M)を供給可能であり、前記モータ(60)が、回転数値がゼロと最大回転数値(Nm)との間にある回転数(N)によって作動可能であり、
第1機能モードでは、トルク(M)が取り得るトルク値が正の第1トルク限界値(M1)と最大トルク値(Mm)との間にわたるトルク値範囲内にあり、回転数(N)が取り得る回転数値は、ゼロと正の第1回転数限界値(N1)との間にわたる回転数値範囲内にあり、および/または
第2機能モードでは、トルク(M)が取り得るトルク値はゼロと正の第2トルク限界値(M2)との間にわたるトルク値範囲内にあり、回転数(N)が取り得る回転数値は、ゼロと正の第2回転数限界値(N2)との間にわたる回転数値範囲内にあり、および/または
第3機能モードでは、トルク(M)が取り得るトルク値はゼロと最大トルク値(Mm)との間にわたるトルク値範囲内にあり、回転数(N)が取り得る回転数値は、正の第3回転数限界値(N3)と最大回転数値(Nm)との間にわたる回転数値範囲内にある方法。 - 請求項9に記載の方法において、
前記第2トルク限界値(M2)を前記第1トルク限界値(M1)よりも大きくし、および/または前記第2回転数限界値(N2)を前記第1回転数限界値(N1)よりも大きくし、および/または前記第3回転数限界値(N3)を前記第2回転数限界値(N2)よりも小さくし、および/または前記第1回転数限界値(N1)よりも小さくする方法。 - インバータ(50;150)を作動する方法であって、前記インバータが、入力側に印加された直流電圧(GS1,GS2,GS3)を、出力側に印可される、特に多相の交流電圧に変換するように構成されており、前記インバータ(50;150)が入力側でハイブリッド電池(20)に接続されており、該ハイブリッド電池は、複数の第1エネルギー蓄積セル(35)を備える第1エネルギー蓄積源(30)と、該第1エネルギー蓄積源(30)と直列に接続され、複数の第2エネルギー蓄積セル(45)を備える第2エネルギー蓄積源(40)とを含む方法において、
前記インバータ(50;150)の複数の半導体スイッチ(M1〜M12;T1〜T12,M1〜M12)を制御することにより、第1エネルギー蓄積源(30)から供給され入力側に印可された前記直流電圧(GS1)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第1機能モードでインバータ(50;150)を作動するか、第2エネルギー蓄積源(40)から供給され入力側に印可された前記直流電圧(GS2)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第2機能モードでインバータ(50;150)を作動するか、または第1エネルギー蓄積源(30)および第2エネルギー蓄積源(40)の直列回路から供給され入力側に印可された前記直流電圧(GS3)を、出力側に印可される交流電圧に変換する第3機能モードで前記インバータ(50;150)を作動することを特徴とする、
インバータ(50;150)を作動する方法において、
複数の半導体スイッチ(T1〜T12,M1〜M12)を、第1直流電圧範囲内にある直流電圧を切り換えるようにそれぞれ構成された複数の第1半導体スイッチ(T1〜T12)を備える第1半導体スイッチグループ、および第1直流電圧範囲とは異なる第2直流電圧範囲内にある直流電圧を切り換えるようにそれぞれ構成された複数の第2半導体スイッチ(M1〜M12)を備える第2半導体スイッチグループに配置し、
変換されるべき直流電圧(GS1,GS2,GS3)の最新の直流電圧値の関数である最新に切り換えられるべき直流電圧を切り換えるように構成されている半導体スイッチグループの半導体スイッチによって、それぞれの機能モードでインバータ(150)を作動するために、該インバータ(150)に印可された適宜な直流電圧(GS1,GS2,GS3)を出力側に印可される交流電圧に変換する方法。 - 請求項11に記載の方法において、
第1機能モードでは、第1エネルギー蓄積源(30)から供給され前記インバータ(150)に入力側で印可された直流電圧(GS1)を、第1半導体スイッチ(T1〜T12)によって、出力側に印可される交流電圧に変換し、
第2機能モードでは、前記第2エネルギー蓄積源(40)から供給され前記インバータ(150)に入力側で印可された直流電圧(GS2)を、第2半導体スイッチ(M1〜M12)によって、出力側に印可される交流電圧に変換し、
第3機能モードでは、第1エネルギー蓄積源(30)および第2エネルギー蓄積源(40)の直流回路から供給され前記インバータ(150)に入力側で印加された直流電圧(GS3)を、前記第1半導体スイッチ(T1〜T12)および/または前記第2半導体スイッチ(M1〜M12)によって、出力側に印可される交流電圧に変換する方法。 - 請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法において、
それぞれの前記第1エネルギー蓄積セル(35)の内部抵抗と、第1エネルギー蓄積セルに最大限に蓄積可能なエネルギー量との比率を、それぞれの前記第2エネルギー蓄積セル(45)の内部抵抗と、第2エネルギー蓄積セルに最大限に蓄積可能なエネルギー量との間の比率よりも小さくする方法。
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