KR101866168B1 - 에너지 저장 장치의 충전 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제어 가능한 에너지 저장 장치(2) 내의 적어도 하나의 에너지 저장 셀(5)의 충전 시스템에 관한 것으로, 상기 에너지 저장 장치는 n≥1인, n-상 전기 기계(1)의 제어 및 전기 에너지 공급에 이용된다. 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)는 n개의 병렬 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)를 포함하고, 상기 에너지 공급 분기는 각각 직렬 접속된 적어도 2개의 에너지 저장 모듈(4)을 포함하고, 상기 에너지 저장 모듈은 할당된 제어 가능한 커플링 유닛(6)을 가진 각각 적어도 하나의 전기 에너지 저장 셀(5)을 포함한다. 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)는 한편으로는 레퍼런스 버스(T-)에 접속될 수 있고, 다른 한편으로는 전기 기계(1)의 각각의 상(U, V, W)에 접속될 수 있다. 커플링 유닛(6)은 제어 신호에 따라 할당된 각각의 에너지 저장 셀들(5)을 브릿지 하거나 또는 상기 에너지 저장 셀들을 할당된 각각의 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)에 접속시킨다. 적어도 하나의 에너지 저장 셀(5)의 충전을 가능하게 하기 위해, 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)는 각각의 제어 가능한 스위칭 소자(21-1; 21-2; 21-3)를 통해 충전용 트랜스포머(10'; 10-1"; 10-2"; 10-3")의 각각의 이차측(9-1'; 9-1"; 9-2'; 9-2"; 9-3', 9-3")에 접속될 수 있고, 상기 이차측으로부터 분리될 수 있고, 이 경우 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)와 충전용 트랜스포머(10'; 10-1"; 10-2"; 10-3")의 이차측(9-1'; 9-1"; 9-2'; 9-2"; 9-3'; 9-3") 사이의 접속 라인에 각각 추가 충전용 인덕터(20-1; 20-2; 20-3)가 배치된다.

Description

에너지 저장 장치의 충전{CHARGING AN ENERGY STORE}
본 발명은 에너지 저장 장치의 충전 시스템 및 본 발명에 따른 충전 시스템의 작동 방법에 관한 것이다.
향후, 예컨대 풍력 발전 설비와 같은 고정 용도에는 물론 하이브리드 차 또는 전기 차와 같은 차량에서 새로운 에너지 저장 기술을 전기 구동 기술과 결합하는 전자 시스템들을 사용하는 것이 증가하는 추세이다. 종래의 용도에서 예컨대 회전자계 기계로서 구현된 전기 기계는 인버터 형태의 변환기에 의해 제어된다. 이러한 시스템에서 특징적인 것은 소위 직류 전압 중간 회로이고, 상기 회로에 의해 에너지 저장 장치, 일반적으로 배터리가 인버터의 직류 전압측에 접속된다. 각각의 용도를 위해 성능과 에너지에 대해 주어지는 요구 조건을 충족할 수 있기 위해, 다수의 배터리 셀들이 직렬로 접속된다. 이러한 에너지 저장 장치에 의해 제공되는 전류는 모든 배터리 셀들을 통해 흐를 수 있어야 하기 때문에 그리고 하나의 배터리 셀은 제한된 전류만을 공급할 수 있기 때문에, 최대 전류를 높이기 위해서는 대개 추가로 배터리 셀들이 병렬로 접속된다.
다수의 배터리 셀들의 직렬 접속은 높은 총전압 외에, 단 하나의 배터리 셀이 고장나면, 에너지 저장 장치 전제가 고장나는 문제점을 수반하는데, 그 이유는 배터리 전류가 더 이상 흐를 수 없기 때문이다. 에너지 저장 장치의 이러한 고장은 전체 시스템의 고장을 야기할 수 있다. 차량에서 구동 배터리의 고장은 차량의 "정지"를 일으킬 수 있다. 예컨대 풍력 발전 설비의 로터 블레이드 조절과 같은 다른 용도에서는 예컨대 강풍과 같은 바람직하지 않은 기본 조건에서 안전을 위협하는 상황이 나타날 수 있다. 따라서 항상 에너지 저장 장치의 높은 신뢰성이 추구되어야 하고, 이 경우 "신뢰성"이란 사전 설정된 시간 동안 에러 없이 작동하는 시스템의 성능이다.
이전의 출원 DE 10 2010 027857 및 DE 10 2010 027861호에는 전기 기계에 직접 접속될 수 있는 다수의 배터리 모듈 스트링을 포함하는 배터리들이 개시되어 있다. 배터리 모듈 스트링은 직렬로 접속된 다수의 배터리 모듈을 포함하고, 이 경우 각각의 배터리 모듈은 적어도 하나의 배터리 셀과 할당된 제어 가능한 커플링 유닛을 포함하고, 상기 커플링 유닛은 제어 신호에 따라 각각의 배터리 모듈 스트링을 중단하거나 또는 각각의 할당된 적어도 하나의 배터리 셀을 브릿지 하거나 또는 각각의 할당된 적어도 하나의 배터리 셀을 각각의 배터리 모듈 스트링에 접속시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들어 펄스폭 변조에 의해 커플링 유닛이 적절히 제어됨으로써, 전기 기계의 제어를 위해 적절한 위상 신호가 제공되므로, 별도의 PWM 인버터는 생략될 수 있다. 이로써 전기 기계의 제어에 필요한 PWM 인버터는 배터리에 통합된다. 공개를 위해 상기 2개의 선행하는 출원들은 본 출원에 완전히 포함된다.
본 발명의 과제는 에너지 저장 장치의 높은 신뢰성을 얻기 위한 에너지 저장 장치의 충전 시스템 및 충전 시스템의 작동 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항의 특징으로 포함하는 에너지 저장 장치의 충전 시스템 및 충전 시스템의 작동 방법에 의해 해결된다.
본 발명은, 제어 가능한 에너지 저장 장치 내의 적어도 하나의 에너지 저장 셀의 충전을 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 에너지 저장 장치는 n≥1인, n-상 전기 기계의 제어 및 전기 에너지 공급에 이용된다. 제어 가능한 에너지 저장 장치는 n개의 병렬 에너지 공급 분기를 포함하고, 상기 에너지 공급 분기는 각각 직렬 접속된 적어도 2개의 에너지 저장 모듈을 포함하고, 상기 에너지 저장 모듈은 할당된 제어 가능한 커플링 유닛을 가진 적어도 하나의 전기 에너지 저장 셀을 포함한다. 에너지 저장 모듈은 한편으로는 레퍼런스 버스에 접속될 수 있고, 다른 한편으로는 전기 기계의 각각의 상에 접속될 수 있다. 커플링 유닛들은 풀 브리지로서 형성된다. 커플링 유닛들은 제어 신호에 따라 할당된 각각의 에너지 저장 셀들을 브릿지 하거나 또는 할당된 각각의 에너지 저장 셀들을 각각의 에너지 공급 분기에 접속시킨다. 에너지 공급 분기는 제어 가능한 스위칭 소자를 통해 충전용 트랜스포머의 이차측에 접속될 수 있고, 상기 충전용 트랜스포머로부터 분리될 수 있다. 에너지 공급 분기와 충전용 트랜스포머의 이차측 사이의 접속 라인에 각각 추가의 충전용 인덕터가 배치된다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 충전 시스템의 작동 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서는 전류 상승 단계에서 에너지 공급 분기에 충전용 트랜스포머의 이차측에서보다 낮은 전압이 설정되고, 전류 상승 단계에 후속하는 전류 감소 단계에서는 에너지 공급 분기에 충전용 트랜스포머의 이차측에서보다 높은 전압이 설정된다.
제어 가능한 에너지 저장 장치의 에너지 저장 셀이 충전용 트랜스포머에 의해 충전되어야 하는 경우에, 충전용 트랜스포머의 이차측(2차 와인딩)에 인가되는 교류 전압이 먼저 정류되어야 한다. 본 발명은 풀 브리지로서 형성된 커플링 유닛의 스위칭 소자들을 충전용 트랜스포머의 이차측 교류 전압의 정류를 위해 이용한다는 기본 사상에 기초한다. 이를 위해 충전용 트랜스포머의 이차측은 충전용 인덕터를 통해 제어 가능한 에너지 저장 장치의 에너지 공급 분기에 연결된다. 충전용 인덕터의 전압은 충전용 트랜스포머의 이차측의 이차 전압과 제어 가능한 에너지 저장 장치의 전압 사이의 차로서 주어진다. 정류 기능은, 충전되는 에너지 저장 셀들의 극성이 각각의 에너지 공급 분기에 접속됨으로써 구현된다. 이 경우 전류 상승 단계에서 에너지 공급 분기에는 충전용 트랜스포머의 이차측에서보다 낮은 전압이 설정되므로, 충전용 인덕터에 에너지가 공급되어 거기에 저장된다. 전류 상승 단계에 후속하는 전류 감소 단계에서 에너지 공급 분기에는 충전용 트랜스포머의 이차측에서보다 높은 전압이 설정되고, 이로써 충전 전류는 전체적으로 제한된다. 에너지 공급 분기 내의 전압은 각각의 에너지 공급 분기에 접속된 에너지 저장 셀의 개수에 의해 결정된다. 이로써, 2개의 단계, 즉 전류 증가 단계와 전류 감소 단계에 걸쳐 전체적으로 일정한 충전 전류가 제공된다.
충전용 트랜스포머의 이차측에서 별도의 정류기 유닛이 생략됨으로써 비용 및 조립 공간이 절약될 수 있다. 예컨대 소위 "듀얼 액티브 브리지"와 같은 몇몇 스위칭 네트워크 토폴로지(switching network topologies)도 트랜스포머의 이차측에서 제어 가능한 풀 브리지를 필요로 한다. 이러한 스위칭 네트워크 토폴러지는 본 발명에 따른 배치에 의해 구현될 수 있다.
충전용 트랜스포머의 이차측이 추가 충전용 인덕터를 통해 에너지 공급 분기에 직접 접속 시, 전기 기계의 전동 모드에서 단락을 저지하기 위해, 제어 가능한 스위칭 소자가 제공되고, 상기 스위칭 소자에 의해 충전용 트랜스포머의 이차측은 충전 모드에서 에너지 공급 분기에 접속될 수 있고, 전기 기계의 전동 모드에서 상기 분기로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 충전용 트랜스포머는 n 개의 이차 와인딩을 포함하고, 상기 와인딩은 각각 에너지 공급 분기와 레퍼런스 버스에 접속될 수 있다.
이에 대한 대안으로서 에너지 공급 분기는 각각의 추가의 충전용 인덕터를 통해 각각의 할당된 충전용 트랜스포머의 이차측에 접속될 수 있다.
충전용 트랜스포머는 이 경우에 비대칭 전압원이고, 이는 전기 기계 내에서 바람직하지 않은 회전 모멘트를 발생시킬 수 있다. 따라서, 특히 이러한 회로의 경우 전기 기계를 에너지 공급 분기로부터 분리할 수 있는, 제어 가능한 다른 스위칭 소자를 배치하는 것이 바람직하다.
대안으로서 또는 추가로 충전 과정 중에 바람직하지 않은 모멘트는, 충전 과정 동안 전기 기계가 예컨대 트랜스미션 잠금 폴에 의해 기계적으로 차단됨으로써 방지될 수 있다. 대안으로서 전기 기계의 회전자 위치가 예를 들어 적절한 센서에 의해 모니터링될 수도 있고, 회전자 운동의 검출 시 차단될 수 있다.
본 발명에 따른 충전 시스템은 갈바니 전기적으로 분리되어 구현되고, 유도성 충전기로서도 구현될 수 있으며, 즉 전원 입력부에서부터 1차 와인딩에 이르기까지 모든 부품들이 오프보드-충전기 내에 배치되고, 트랜스포머는 상응하게 변형될 수 있고, 즉 평면으로 구현될 수 있다. 이로써 차량에서 사용 시 충전용 트랜스포머의 2차 와인딩을 제외하고 차량 내에 충전 기능을 구현하기 위한 추가 부품들을 동반하지 않아도 되는 장점을 제공한다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부된 도면과 관련해서 하기 설명에 제시된다.
도 1은 본 발명에 따른 충전 시스템의 제 1 실시예의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 충전 시스템의 제 2 실시예의 개략도.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 충전 시스템의 실시예를 개략적으로 도시한다. 3상 전기 기계(1)에는 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)가 접속된다. 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)는 3개의 에너지 공급 분기(3-1, 3-2 및 3-3)를 포함하고, 상기 에너지 공급 분기는 한편으로는 도시된 실시예에서 저전위를 안내하는 기준 전위 T-(레퍼런스 버스)에 접속되고, 다른 한편으로는 전기 기계(1)의 개별 상(U, V, W)에 접속된다. 각각의 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)는 직렬 접속된 m 개의 에너지 저장 모듈(4-11 내지 4-1m 또는 4-21 내지 4-2m 또는 4-31 내지 4-3m)을 포함하고, 이 경우 m≥ 2이다. 에너지 저장 모듈(4)은 직렬 접속된 다수의 전기 에너지 저장 셀을 포함하고, 상기 셀들은 편의상 전기 기계(1)의 상(W)에 접속된 에너지 공급 분기(3-3)에서만 도면부호 5-31 내지 5-3m를 갖는다. 또한, 에너지 저장 모듈(4)은 각각 커플링 유닛을 포함하고, 상기 커플링 유닛은 각각의 에너지 저장 모듈(4)의 에너지 저장 셀(5)에 할당된다. 편의상, 커플링 유닛도 에너지 공급 분기(3-3)에서만 도면부호 6-31 내지 6-3m을 갖는다. 도시된 실시예에서 커플링 유닛(6)은 각각 제어 가능한 4개의 스위칭 소자(7-311, 7-312, 7-313 및 7-314 내지 7-3m1, 7-3m2, 7-3m3 및 7-3m4)에 의해 형성되고, 상기 스위칭 소자들은 풀 브리지 형태로 접속된다. 스위칭 소자들은 예컨대 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistors) 형태의 파워 반도체 스위치로서 또는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors)으로서 구현될 수 있다.
커플링 유닛(6)은, 커플링 유닛(6)의 모든 스위칭 소자들(7)을 개방함으로써 각각의 에너지 공급 분기(3)를 차단할 수 있다. 대안으로서 에너지 저장 셀들(5)은 커플링 유닛(6)의 각각 2개의 스위칭 소자들(7)의 폐쇄에 의해, 예컨대 스위치(7-312, 7-314)의 폐쇄에 의해 우회되거나, 또는 예를 들어 스위치(7-312, 7-313)의 폐쇄에 의해 각각의 에너지 저장 분기(3)에 접속될 수 있다.
에너지 공급 분기(3-1 내지 3-3)의 전체 출력 전압은 커플링 유닛(6)의 제어 가능한 스위칭 소자(7)의 각각의 스위칭 상태에 의해 결정되고, 단계적으로 조절될 수 있다. 단계화는 개별 에너지 저장 모듈(4)의 전압에 따라 이루어진다. 동일한 방식으로 형성된 에너지 저장 모듈(4)의 바람직한 실시예에서 볼 때, 최대로 가능한 전체 출력 전압은 에너지 공급 분기(3) 당 직렬 접속된 에너지 저장 모듈(4)의 의 개수 m과 개별 에너지 저장 모듈(4)의 전압의 곱으로 주어진다.
커플링 유닛(6)은, 전기 기계(1)의 상들(U, V, W)을 높은 기준 전위에 대해 또는 낮은 기준 전위에 대해 접속하는 것을 가능하게 하고, 이러한 점에서 공지된 인버터의 기능을 수행할 수 있다. 따라서 전기 기계(1)의 성능 및 작동 방식은 커플링 유닛(6)의 적절한 제어 시 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)에 의해 제어될 수 있다. 이러한 점에서, 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)는 2중 기능, 즉 한편으로는 전기 에너지 공급 및 다른 한편으로는 전기 기계(1)의 제어를 수행한다.
전기 기계(1)는 고정자 와인딩(8-U, 8-V 및 8-W)을 포함하고, 상기 와인딩은 공지된 방식으로 스타 결선으로 서로 접속된다.
전기 기계(1)는 도시된 실시예에서 3상 회전류 기계로서 구현되지만, 3개보다 적거나 또는 많은 상을 포함할 수도 있다. 전기 기계의 상 개수에 따라 제어 가능한 에너지 저장 장치(2) 내의 에너지 공급 분기(3)의 개수도 조정된다.
도시된 실시예에서 각각의 에너지 저장 모듈(4)은 각각 직렬 접속된 다수의 에너지 저장 셀(5)을 포함한다. 에너지 저장 모듈(4)은 대안으로서 단 하나의 에너지 저장 셀만을 또는 병렬 접속된 에너지 저장 셀들을 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서 커플링 유닛(6)은 각각 풀 브리지 형태의 제어 가능한 4개의 스위칭 소자(7)에 의해 형성되고, 이는 에너지 저장 모듈의 출력부에서 전압 반전의 가능성을 제공한다. 커플링 유닛(6)은, 필요한 기능(에너지 공급 셀의 브릿지 및 에너지 공급 분기로 에너지 공급 셀의 접속)이 구현될 수 있으면, 더 많거나 또는 적은 수의 제어 가능한 스위칭 소자들에 의해 구현될 수도 있다.
하나 이상의 에너지 저장 모듈(4)의 에너지 저장 셀(5)의 충전을 가능하게 하기 위해, 도 1에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 충전용 트랜스포머(10')는 추가 충전용 인덕터(20)를 통해 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)의 에너지 공급 분기(3)에 직접 접속된다.
충전용 트랜스포머(10')는 이차측에 3개의 2차 와인딩(9-1'; 9-2' 및 9-3')을 포함하고, 상기 와인딩은 한편으로는 충전용 인덕터들(20-1 또는 20-2 또는 20-3) 중 하나의 인덕터를 통해 에너지 공급 분기(3-1 또는 3-2 또는 3-3)에 접속될 수 있고, 다른 한편으로는 레퍼런스 버스(T-)에 접속된다. 전기 기계(1)의 전동 모드에서 충전용 인덕터(20) 및 2차 와인딩(9')에 의한 에너지 공급 분기(3)의 단락을 방지하기 위해, 2차 와인딩(9')과 에너지 공급 분기(3) 사이의 접속 라인에 각각 제어 가능한 스위칭 소자들(21-1, 21-2 및 21-3)이 배치된다. 상기 스위칭 소자들은 2차 와인딩(9')과 충전용 인덕터(20)를 에너지 공급 분기(3)로부터 분리하는 것도 가능하게 한다.
일차측에서 충전용 트랜스포머(10) 전방에 스위칭 유닛(11)이 예컨대 하프 또는 풀 브리지 형태로 접속되고, 상기 스위칭 유닛은 충전용 트랜스포머(10)의 일차측을 교류 전압원(12)에 접속시킨다.
충전용 트랜스포머(10')의 2차 와인딩(9')에 각각 교류 전압이 인가되고 ,상기 전압은 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)의 하나 이상의 에너지 저장 셀(5)을 위한 충전 전압으로서 이용될 수 있도록 정류되어야 한다. 풀 브리지 토폴로지로 형성된, 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)의 커플링 유닛(6)에 의해 별도의 정류 유닛 없이 정류 기능이 구현될 수 있다. 이를 위해, 충전될 에너지 저장 셀들(5)의 각각의 극성이 각각 할당된 커플링 유닛(6)의 스위칭 소자들(7)의 제어에 의해 각각의 에너지 공급 분기(3)에 접속됨으로써, 상기 에너지 저장 셀들이 충전된다.
또한, 에너지 저장 셀(5)의 충전을 위해 충전용 인덕터가 필요하고, 상기 충전용 인덕터는 추가의 충전용 인덕터(20)에 의해 형성된다.
충전용 인덕터(20-1, 20-2, 20-3)에 의한 전압(UL)은 충전용 트랜스포머(10)의 이차측의 이차 전압(Usek)과 각각의 할당된 에너지 공급 분기(3-1 또는 3-2 또는 3-3)의 상전압(UZweig1 또는 UZweig2 또는 UZweig3) 사이의 전압 차로서 주어진다. 에너지 저장 셀(5)의 충전은 2개의 단계로 이루어진다.
각각의 충전용 인덕터(20-1 또는 20-2 또는 20-3)에 충전 에너지를 저장하기 위해, 전류 상승 단계에서 전압(UL)은 양의 값이어야 한다(UL > 0). 이는, 각각의 에너지 공급 분기(3)에 이차 전압(Usek)보다 낮은 전압이 설정됨으로써
Figure 112013071862899-pct00001
, 달성될 수 있다. 상전압(UZweig)은 각각의 에너지 공급 분기(3) 내에 접속된 에너지 저장 셀들(5)의 개수에 의존하고, 따라서 커플링 유닛(6)에 의한 에너지 저장 셀들(5)의 의도적인 접속 및/또는 접속 중단에 의해 액티브하게 영향을 받을 수 있다. 충전 전류의 구배도 각각의 설정된 상전압(UZweig)에 의해 조절될 수 있다.
충전 전류가 임의적으로 상승하지 않도록 하기 위해, 전류 상승 단계 후에 전압(UL)이 음의 값(UL < 0)인 전류 감소 단계가 이어지므로, 각각의 충전용 인덕터(20)에 저장된 에너지는 다시 감소한다. 이는, 각각의 에너지 공급 분기(3)에 이차 전압(Usek) 보다 높은 전압이 설정됨으로써
Figure 112013071862899-pct00002
, 달성될 수 있다. 이러한 전압 비는 커플링 유닛(6)에 의한 에너지 저장 셀들(5)의 의도적인 접속 및/또는 접속 중단에 의해 설정된다.
이로써, 2개의 단계, 즉 전류 상승 단계 및 전류 감소 단계에 걸쳐 일정한 충전 전류가 제공된다.
충전 전압(Usek)이 비대칭인 경우에, 전기 기계(1) 내에 바람직하지 않은 모멘트가 형성될 수 있다. 충전 과정 동안 이러한 모멘트를 방지하기 위해, 제어 가능한 다른 스위칭 소자들(22-1, 22-2 및 22-3)이 제공될 수 있고, 상기 소자들에 의해 전기 기계(1)는 에너지 공급 분기(3-1 또는 3-2 또는 3-3)로부터 분리될 수 있다.
대안으로서 또는 추가로 충전 과정 중에 바람직하지 않은 모멘트는, 충전 과정 동안 예를 들어 트랜스미션 잠금 폴에 의해 전기 기계(1)가 기계적으로 차단됨으로써 방지될 수 있다. 대안으로서 예를 들어 적절한 센서에 의해 전기 기계(1)의 회전자 위치도 모니터링될 수 있고, 회전자 운동의 검출 시 차단될 수 있다.
다수의 2차 와인딩을 포함하는 충전용 트랜스포머에 대한 대안으로서 각각의 에너지 공급 분기(3-1, 3-2 및 3-3)를 위해 할당된 스위칭 유닛(11")과 교류 전압원(12")을 가진 각각의 충전용 트랜스포머(10-1" 또는 10-2" 또는 10-3")가 제공될 수 있다(도 2). 이러한 경우에 레퍼런스 버스(T-)와 2차 와인딩(9-1", 9-2" 및 9-3")의 접속은 단지 선택적이다. 그 밖의 점에서, 상기 제 3 실시예는 그 구성과 기능과 관련해서 도 1에 따른 제 1 실시예와 다르지 않다.
1 전기 기계
2 에너지 저장 장치
3-1, 3-2, 3-3 에너지 공급 분기
4 에너지 저장 모듈
5 에너지 저장 셀
10' 충전용 트랜스포머

Claims (5)

  1. 제어 가능한 에너지 저장 장치(2) 내의 적어도 하나의 에너지 저장 셀(5)의 충전 시스템으로서, 상기 에너지 저장 장치는 n ≥1인, n-상 전기 기계(1)의 제어 및 전기 에너지 공급에 이용되고,
    - 상기 제어 가능한 에너지 저장 장치(2)는 n개의 병렬 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)를 포함하고, 상기 에너지 공급 분기는
    - 각각 직렬 접속된 적어도 2개의 에너지 저장 모듈(4)을 포함하고, 상기 에너지 저장 모듈은 각각 할당된 제어 가능한 커플링 유닛(6)을 가진 적어도 하나의 전기 에너지 저장 셀(5)을 포함하고,
    - 한편으로는 레퍼런스 버스(T-)에 접속될 수 있고,
    - 다른 한편으로는 상기 전기 기계(1)의 각각의 상(U, V, W)에 접속될 수 있고,
    - 상기 커플링 유닛(6)은 풀 브리지로서 형성되고, 제어 신호에 따라 각각 할당된 상기 에너지 저장 셀들(5)을 우회하거나 또는 상기 각각 할당된 에너지 저장 셀들(5)을 각각의 상기 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)에 접속시키고,
    - 각각의 제어 가능한 스위칭 소자(21-1; 21-2; 21-3)를 통해 상기 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)는 각각의 경우 충전용 트랜스포머(10';10-1"; 10-2"; 10-3")의 이차측(9-1'; 9-1"; 9-2'; 9-2"; 9-3'; 9-3")에 접속될 수 있고, 상기 충전용 트랜스포머로부터 분리될 수 있고, 상기 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)와 상기 충전용 트랜스포머(10'; 10-1"; 10-2"; 10-3")의 이차측(9-1'; 9-1"; 9-2'; 9-2"; 9-3'; 9-3") 사이의 접속 라인에 각각 하나의 추가의 충전용 인덕터(20-1; 20-2; 20-3)가 배치되는, 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충전용 트랜스포머(10')는 이차측에 n개의 이차 와인딩(9-1'; 9-2'; 9-3')을 포함하고, 상기 이차 와인딩들은 각각 한편으로는 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)에 접속될 수 있고, 다른 한편으로는 레퍼런스 버스(T-)에 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지 공급 분기들(3-1, 3-2, 3-3)은 각각 추가의 충전용 인버터(20-1; 20-2; 20-3)를 통해 상기 각각 할당된 충전용 트랜스포머(10-1"; 10-2"; 10-3")의 이차측(9-1"; 9-2"; 9-3")에 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 충전 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 전기 기계(1)는 제어 가능한 스위칭 소자(22-1, 22-2, 22-3)를 통해 상기 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 충전 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 충전 시스템의 작동 방법으로서,
    - 전류 상승 단계에서, 상기 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)에는 충전용 트랜스포머(10'; 10-1"; 10-2"; 10-3")의 이차측(9-1'; 9-1"; 9-2'; 9-2"; 9-3'; 9-3")보다 낮은 전압이 설정되고,
    - 상기 전류 상승 단계에 후속하는 전류 감소 단계에서, 상기 에너지 공급 분기(3-1, 3-2, 3-3)에는 상기 충전용 트랜스포머(10'; 10-1"; 10-2"; 10-3")의 이차측(9-1'; 9-1"; 9-2'; 9-2"; 9-3'; 9-3")보다 높은 전압이 설정되는, 작동 방법.


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