WO2012095209A2 - Verfahren zur ladung eines zwischenkreiskondensators - Google Patents

Verfahren zur ladung eines zwischenkreiskondensators Download PDF

Info

Publication number
WO2012095209A2
WO2012095209A2 PCT/EP2011/070350 EP2011070350W WO2012095209A2 WO 2012095209 A2 WO2012095209 A2 WO 2012095209A2 EP 2011070350 W EP2011070350 W EP 2011070350W WO 2012095209 A2 WO2012095209 A2 WO 2012095209A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
intermediate circuit
voltage
output voltage
terminal
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/070350
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012095209A3 (de
Inventor
Ralph Schmidt
Stefan Butzmann
Holger Fink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch Battery Systems GmbH
SB LiMotive Co Ltd
Original Assignee
SB LiMotive Germany GmbH
SB LiMotive Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SB LiMotive Germany GmbH, SB LiMotive Co Ltd filed Critical SB LiMotive Germany GmbH
Priority to US13/979,239 priority Critical patent/US9531211B2/en
Publication of WO2012095209A2 publication Critical patent/WO2012095209A2/de
Publication of WO2012095209A3 publication Critical patent/WO2012095209A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Details of circuit arrangements for charging or discharging batteries or 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—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/50—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially
    • 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
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a method for charging a
  • Battery systems will be used. In order to meet the voltage and available power requirements of a particular application, a large number of battery cells are connected in series. Since the power provided by such a battery must flow through all the battery cells and a battery cell can only conduct a limited current, battery cells are often additionally connected in parallel in order to increase the maximum current. This can be done either by providing multiple cell wraps within a battery cell housing or by externally interconnecting battery cells. It is, however,
  • FIG. 1 The block diagram of a conventional electric drive unit, as used for example in electric and hybrid vehicles or in stationary applications such as in the rotor blade adjustment of wind turbines is shown in Figure 1.
  • a battery 10 is connected to a DC voltage connected, which by a
  • a pulse inverter 12 Connected DC voltage intermediate circuit is a pulse inverter 12, which in each case via two switchable semiconductor valves and two diodes to three
  • DC link capacitor 11 must be large enough to stabilize the voltage in the DC link for a period of time in which one of the switchable semiconductor valves is turned on. In a practical application such as an electric vehicle results in a high capacity in the
  • FIG. 2 shows the battery 10 of FIG. 1 in a more detailed block diagram.
  • a large number of battery cells are connected in series as well as optionally additionally in parallel, in order to achieve a high level of power for a particular application
  • a charging and disconnecting device 16 is connected between the positive pole of the battery cells and a positive battery terminal 14.
  • a separating device 17 can additionally be connected between the negative pole of the battery cells and a negative battery terminal 15. The separating and charging device 16 and the separating device
  • a charging contactor 20 is additionally provided with a charging resistor 21 connected in series with the charging contactor 20.
  • the charging resistor 21 limits a charging current for the
  • the contactor 18 is initially left open and only the charging contactor 20 is closed. If the voltage at the positive battery terminal 14 reaches the voltage of the battery cells, the contactor 18 can be closed and, if necessary, the charging contactor 20 can be opened.
  • the charging contactor 20 and the charging resistor 21 represent in applications that have a power in the range of some 10 kW, significant overhead, which is only for the few hundred milliseconds charging the
  • a method for charging a DC link capacitor in an electric drive unit with an electric motor.
  • the DC link capacitor is charged by a DC link current, which is supplied by a battery whose output voltage is adjustable to one of several voltage values.
  • the available voltage values can also be time-averaged voltage values, which are generated by the use of known modulation methods, for example pulse width modulation.
  • the method is characterized in that initially set a desired value of the DC link current and an actual value of the DC link current is determined. Then the actual value of the DC link current with the setpoint of the
  • the provided method has the advantage that it manages without charging switch and charging resistor, which are expensive, large and heavy.
  • a controller continuously compares a signal of a desired value with a measured actual value of the controlled variable and determines from the difference of the two variables, which is called the control difference
  • control difference is minimized.
  • the control difference of the first controller is the difference between the actual value and the setpoint of the
  • the first controller may contain a proportional component, an integrating component and / or a differentiating component of the amplification.
  • the design as a two-step controller is possible.
  • the desired value of the DC link current can be determined based on a comparison of an actual value of an intermediate circuit voltage, which is applied to the DC link capacitor, with a desired value of the DC link voltage.
  • a second controller is preferably used, in which the control difference is given by the difference between the actual value and the desired value of the intermediate circuit voltage and the manipulated variable by the desired value of the DC link current.
  • the second controller may be configured as any like the first.
  • the link capacitor is charged via an inductance. As a result, a smoothing low-pass effect is achieved, so that the DC link current is not subjected to abrupt changes.
  • the battery comprises
  • Each battery module includes at least one
  • the at least one battery cell is
  • the coupling unit is configured, in response to a first control signal, to switch the at least one battery cell between a first terminal of the battery module and a second terminal of the battery module and to a second
  • Control signal to connect the first terminal to the second terminal.
  • the output voltage of the battery is adjustable in stages.
  • each battery module can either be involved in an additive manner in the output voltage of the battery or otherwise bypassed, so that the battery cells of the battery module are not involved in the output voltage of the battery.
  • each battery module voltage between 0 volts and the maximum module voltage can be adjusted in the time average.
  • known modulation methods such as pulse width modulation, can be used.
  • the output voltage of the battery can be from 0 volts (when all the coupling units are switched to bypass the battery cells) up to a maximum output voltage (when all the coupling units are switched so that the cells of the battery modules are additively involved in the total voltage of the battery) be adjusted continuously.
  • Another aspect of the invention relates to a control unit, which is designed to determine an actual value of a DC link current, through which a
  • DC link capacitor is charged in a drive unit with an electric motor.
  • control unit is adapted to a
  • the control unit is designed to carry out the method according to the invention.
  • the control unit may be part of a battery whose output voltage is adjustable to one of several voltage values.
  • the battery is preferably a lithium-ion battery. It is preferred that the battery comprises the described battery modules with coupling units, whereby the output voltage of the battery is adjustable in stages.
  • the control unit may also be part of a drive unit with an electric motor.
  • Another aspect of the invention relates to a motor vehicle having a
  • Drive unit for driving the motor vehicle.
  • FIG. 2 shows a block diagram of a battery according to the prior art
  • FIG. 3 shows a coupling unit which can be used in a method according to the invention
  • FIG. 4 shows a first embodiment of the coupling unit
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the coupling unit
  • Figure 6 shows the second embodiment of the coupling unit in a simple
  • FIGS. 7 and 8 show two arrangements of the coupling unit in a battery module
  • FIG. 9 shows the coupling unit shown in FIG. 6 in the arrangement shown in FIG. 7,
  • FIG. 10 shows an electric drive unit in which the method according to the invention can be carried out
  • Figure 1 1 is a block diagram of a system in which the inventive method is carried out.
  • FIG. 3 shows a coupling unit 30 which can be used in a method according to the invention.
  • the coupling unit 30 has two inputs 31 and 32 and an output 33 and is adapted to connect one of the inputs 31 or 32 to the output 33 and to decouple the other. In certain embodiments of the coupling unit, this can also be designed to separate both inputs 31, 32 from the output 33. However, it is not intended to connect both the input 31 and the input 32 to the output 33.
  • Figure 4 shows a first embodiment of the coupling unit 30, which has a changeover switch 34, which in principle can connect only one of the two inputs 31, 32 to the output 33, during each other input 31, 32 is disconnected from the output 33.
  • the changeover switch 34 can be realized particularly simply as an electromechanical switch.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the coupling unit 30, in which a first and a second switch 35 or 36 are provided. Each of the switches is connected between one of the inputs 31 and 32 and the output 33.
  • this embodiment has the advantage that both inputs 31, 32 can be disconnected from the output 33, so that the output 33 is high impedance.
  • the switches 35, 36 can be easily realized as semiconductor switches such as Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) switches or Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) switches.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • Semiconductor switches have the advantage of a low price and a high switching speed, so that the coupling unit 30 can respond to a control signal or a change of the control signal within a short time and high switching rates can be achieved.
  • FIG. 6 shows the second embodiment of the coupling unit in a simple semiconductor circuit, in which each of the switches 35, 36 consists in each case of a semiconductor valve which can be switched on and off and a diode connected in parallel thereto.
  • FIGS. 7 and 8 show two arrangements of the coupling unit 30 in a battery module 40.
  • a plurality of battery cells 41 are connected in series between the inputs of a coupling unit 30.
  • the invention is not limited to such a series connection of battery cells, it can also be provided only a single battery cell or a parallel connection or mixed-serial-parallel circuit of battery cells.
  • the output of the coupling unit 30 is connected to a first terminal 42 and the negative pole of the battery cells 41 to a second terminal 43.
  • FIG. 9 shows the coupling unit 30 shown in FIG. 6 in the arrangement shown in FIG. A control and diagnosis of the coupling units 30 via a signal line 44, which is connected to a control unit, not shown.
  • FIG. 10 shows an electric drive unit according to the invention with an electric motor 13, in which the method according to the invention can be carried out.
  • a battery 10 is connected to a battery 10
  • the battery 10 comprises a battery module string 50, which consists of a plurality of series-connected battery modules 40-1, 40-n, each comprising a coupling unit 30 and constructed as shown in Figure 7 or 8.
  • a battery module string 50 which consists of a plurality of series-connected battery modules 40-1, 40-n, each comprising a coupling unit 30 and constructed as shown in Figure 7 or 8.
  • Battery module 40-1, 40-n connected to the second terminal 43 of an adjacent battery module 40-1, 40-n.
  • a negative pole 51 and a positive pole 52 of the battery module string 50 represent the taps of the battery 10. Because the battery modules 40-1, 40-n arranged between the taps each comprise coupling units 30, the output voltages which can be set at the taps are adjustable in stages.
  • a control unit, not shown, is adapted to a variable
  • Battery modules 40-1, 40-n from a second control signal through which the coupling units 30 of these remaining battery modules 40-1, 40-n, the first terminal 42 and the second terminal 43 of the respective battery module 40-1, 40-n connect the battery cells 41 of this battery module 40-1, 40-n are bridged.
  • suitable control of the plurality of battery modules 40-1, 40-n different voltages can thus be output at the taps 51, 52 of the battery 10.
  • the voltage between the taps 51 and 52 of the battery 10 can thus be stepped between
  • the quantization steps in the adjustment of the output voltage correspond to the module voltages of the battery modules 40-1, 40-n and are thus of the number of battery cells
  • a coil 60 is connected between the DC link capacitor 11 and the battery 10.
  • the inductance of the coil 60 can be chosen to be relatively small, since the use of the battery modules 40-1, 40-n, the voltage difference across the coil 60 and thus the current ripple within a pulse period are very small.
  • pulse width modulation the output voltage of the battery present between the taps 51, 52 is substantially infinitely variable, which is assumed in the following description of the method according to the invention.
  • Figure 1 1 shows a block diagram of a system of the battery 10, the coil 60 and the DC link capacitor 1 1, in which the inventive method is performed.
  • transfer functions are given, which are generated by Laplace transformation into the complex spectral range with complex-valued variable p.
  • the method according to the invention for charging the intermediate circuit capacitor 11 comprises the following method steps: In method step 101, a desired value of the intermediate circuit current is determined. In method step 102, an actual value of the intermediate circuit current is determined.
  • Control difference forms a current regulator, which determines an optimum output voltage of the battery 10 in process step 104 and outputs this as a manipulated variable.
  • the transfer function of the current controller is controlled by the transfer function F R! (p) given.
  • F R! the transfer function of the current controller
  • method steps 106 to 108 are preceded by method step 101, in which the nominal value of the intermediate circuit current is determined.
  • method step 106 an actual value of the intermediate circuit voltage is measured.
  • method step 107 a difference between the actual value and a nominal value of the intermediate circuit voltage is determined and in method step 108 is converted by a voltage regulator with the transfer function F RU (p) into an optimum DC link current. If a regulated voltage value is desired for the intermediate circuit voltage, which lies between the possible steps of the output voltage, then the
  • Process step 108 used voltage regulator constantly active.
  • Voltage controller constantly calculates from the desired setpoint
  • the right part of the block diagram shown in FIG. 11 (to the right of the dashed line 109) describes the physical behavior of a
  • electromagnetic resonant circuit which consists of the components coil 60 (transfer function 1 / pT L ), DC link capacitor 11 (transfer function 1 / pT c ) and an unknown system resistance R (transfer function
  • K R K R .
  • the effect of multiplication with the respective Transfer functions here is to convert a voltage into a current and vice versa to convert a current into a voltage.
  • the actual value of the DC link current is generated.
  • node 11 1 the actual value of the intermediate circuit capacitor 11 applied intermediate circuit voltage is generated. Both values are measured in method steps 102, 106.
  • the presented method for charging a DC link capacitor requires only the coil 60 as an additional hardware component.
  • the control of the arranged in the battery modules 40-1, 40-n coupling units 30 can via

Landscapes

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

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ladung eines Zwischenkreiskondensators (11) in einer elektrischen Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor (13) beschrieben, bei welchem der Zwischenkreiskondensator (11) durch einen Zwischenkreisstrom aufgeladen wird, welcher durch eine Batterie (10) geliefert wird, deren Ausgangsspannung auf einen von mehreren Spannungswerten einstellbar ist. Zunächst wird ein Sollwert des Zwischenkreisstroms (101) festgelegt und ein Istwert des Zwischenkreisstroms (102) ermittelt. Dann wird der Istwert des Zwischenkreisstroms mit dem Sollwert des Zwischenkreisstroms (103) verglichen. Eine optimale Ausgangsspannung der Batterie (104) wird auf Grundlage des Vergleichs des Istwerts des Zwischenkreisstroms mit dem Sollwert des Zwischenkreisstroms bestimmt. Schließlich wird die optimale Ausgangsspannung der Batterie (105) eingestellt.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zur Ladung eines Zwischenkreiskondensators
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ladung eines
Zwischenkreiskondensators in einer elektrischen Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor sowie ein Steuergerät zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Stand der Technik
Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, als auch bei Fahrzeugen wie Hybrid- und Elektrofahrzeugen vermehrt
Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden. Um die für eine jeweilige Anwendung gegebenen Anforderungen an Spannung und zur Verfügung stellbarer Leistung erfüllen zu können, werden eine hohe Zahl von Batteriezellen in Serie geschaltet. Da der von einer solchen Batterie 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. Dies kann entweder durch Vorsehen von mehreren Zellwickeln innerhalb eines Batteriezellengehäuses oder durch externes Verschalten von Batteriezellen geschehen. Dabei ist jedoch
problematisch, dass es aufgrund nicht exakt identischer Zellkapazitäten und -Spannungen zu Ausgleichsströmen zwischen den parallel geschalteten
Batteriezellen kommen kann.
Das Prinzipschaltbild einer üblichen elektrischen Antriebseinheit, wie sie beispielsweise in Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen oder auch in stationären Anwendungen wie bei der Rotorblattverstellung von Windkraftanlagen zum Einsatz kommt, ist in Figur 1 dargestellt. Eine Batterie 10 ist an einen Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen, welcher durch einen
Zwischenkreiskondensator 1 1 gepuffert wird. An den
Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist ein Pulswechselrichter 12, der über jeweils zwei schaltbare Halbleiterventile und zwei Dioden an drei
Ausgängen gegeneinander phasenversetzte Sinusspannungen für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors 13 bereitstellt. Die Kapazität des
Zwischenkreiskondensators 11 muss groß genug sein, um die Spannung im Gleichspannungszwischenkreis für eine Zeitdauer, in der eines der schaltbaren Halbleiterventile durchgeschaltet wird, zu stabilisieren. In einer praktischen Anwendung wie einem Elektrofahrzeug ergibt sich eine hohe Kapazität im
Bereich von mF.
Figur 2 zeigt die Batterie 10 der Figur 1 in einem detaillierteren Blockschaltbild. Eine Vielzahl von Batteriezellen sind in Serie sowie optional zusätzlich parallel geschaltet, um eine für eine jeweilige Anwendung gewünschte hohe
Ausgangsspannung und Batteriekapazität zu erreichen. Zwischen den Pluspol der Batteriezellen und ein positives Batterieterminal 14 ist eine Lade- und Trenneinrichtung 16 geschaltet. Optional kann zusätzlich zwischen den Minuspol der Batteriezellen und ein negatives Batterieterminal 15 eine Trenneinrichtung 17 geschaltet werden. Die Trenn- und Ladeeinrichtung 16 und die Trenneinrichtung
17 umfassen jeweils ein Schütz 18 beziehungsweise 19, welche dafür vorgesehen sind, die Batteriezellen von den Batterieterminals 14, 15
abzutrennen, um letztere spannungsfrei zu schalten. Aufgrund der hohen Gleichspannung der seriengeschalteten Batteriezellen ist andernfalls erhebliches Gefährdungspotential für Wartungspersonal oder dergleichen gegeben. In der
Lade- und Trenneinrichtung 16 ist zusätzlich ein Ladeschütz 20 mit einem zu dem Ladeschütz 20 in Serie geschalteten Ladewiderstand 21 vorgesehen.
Der Ladewiderstand 21 begrenzt einen Aufladestrom für den
Zwischenkreiskondensator 1 1 , wenn die Batterie an den
Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen wird. Hierzu wird zunächst das Schütz 18 offen gelassen und nur das Ladeschütz 20 geschlossen. Erreicht die Spannung am positiven Batterieterminal 14 die Spannung der Batteriezellen, kann das Schütz 18 geschlossen und gegebenenfalls das Ladeschütz 20 geöffnet werden. Das Ladeschütz 20 und der Ladewiderstand 21 stellen in Anwendungen, die eine Leistung im Bereich einiger 10 kW aufweisen, bedeutenden Mehraufwand dar, der lediglich für den einige hundert Millisekunden dauernden Ladevorgang des
Gleichspannungszwischenkreises benötigt wird. Die genannten Komponenten sind nicht nur teuer, sondern auch groß und schwer, was besonders für den
Einsatz in mobilen Anwendungen wie elektrischen Kraftfahrzeugen störend ist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Ladung eines Zwischenkreiskondensators in einer elektrischen Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor bereitgestellt. Der Zwischenkreiskondensator wird durch einen Zwischenkreisstrom aufgeladen, welcher durch eine Batterie geliefert wird, deren Ausgangsspannung auf einen von mehreren Spannungswerten einstellbar ist. Bei den verfügbaren Spannungswerten kann es sich auch um zeitlich gemittelte Spannungswerte handeln, welche durch die Anwendung bekannter Modulationsverfahren, zum Beispiel einer Pulsweitenmodulation, erzeugt werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst ein Sollwert des Zwischenkreisstroms festgelegt und ein Istwert des Zwischenkreisstroms ermittelt wird. Sodann wird der Istwert des Zwischenkreisstroms mit dem Sollwert des
Zwischenkreisstroms verglichen. Auf Grundlage dieses Vergleichs wird eine optimale Ausgangsspannung der Batterie bestimmt, welche dazu geeignet ist, die zeitliche Entwicklung des Zwischenkreisstroms günstig zu beeinflussen. Diese optimale
Ausgangsspannung der Batterie wird schließlich eingestellt. Das bereitgestellte Verfahren hat den Vorteil, dass es ohne Ladeschalter und Ladewiderstand auskommt, welche teuer, groß und schwer sind.
Bevorzugt ist, dass das Verfahren unter Verwendung eines ersten Reglers
durchgeführt wird. Ein Regler vergleicht innerhalb eines Regelkreises kontinuierlich ein Signal eines Sollwertes mit einem gemessenen Istwert der Regelgröße und ermittelt aus dem Unterschied der beiden Größen, welche Regeldifferenz genannt wird, eine
Stellgröße, welche eine Regelstrecke dahin gehend beeinflusst, dass die
Regeldifferenz minimiert wird. Im vorliegenden Fall wird die Regeldifferenz des ersten Reglers durch die Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert des
Zwischenkreisstroms gegeben, während die Stellgröße durch die optimale
Ausgangsspannung der Batterie gegeben ist. Bei der konkreten Ausgestaltung des ersten Reglers kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann der erste Regler einen proportionalen Anteil, einen integrierenden Anteil und/oder einen differenzierenden Anteil der Verstärkung enthalten. Auch die Ausgestaltung als Zweipunktregler ist möglich.
Der Sollwert des Zwischenkreisstroms kann auf Grundlage eines Vergleichs eines Istwerts einer Zwischenkreisspannung, welche an dem Zwischenkreiskondensator anliegt, mit einem Sollwert der Zwischenkreisspannung festgelegt werden. Hierbei wird bevorzugt ein zweiter Regler eingesetzt, bei welchem die Regeldifferenz durch die Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Zwischenkreisspannung und die Stellgröße durch den Sollwert des Zwischenkreisstroms gegeben ist. Auch der zweite Regler kann ähnlich wie der erste beliebig ausgestaltet sein. Durch die Verwendung des zweiten Reglers wird erreicht, dass auch die Zwischenkreisspannung frei wählbar ist, und beispielsweise in verschiedenen Fahrsituationen in einem elektrischen Fahrzeug auf verschiedene Werte eingestellt werden kann. Diese kann durch den zweiten Regler stufenlos eingestellt werden.
Bevorzugt ist außerdem, dass der Zwischenkreiskondensator über eine Induktivität aufgeladen wird. Hierdurch wird eine glättende Tiefpasswirkung erzielt, so dass der Zwischenkreisstrom keinen zu abrupten Änderungen unterworfen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Batterie
wenigstens einen Batteriemodulstrang mit einer Mehrzahl von in Serie
geschalteten Batteriemodulen. Jedes Batteriemodul umfasst wenigstens eine
Batteriezelle und eine Koppeleinheit. Die wenigstens eine Batteriezelle ist
zwischen einen ersten Eingang und einen zweiten Eingang der Koppeleinheit geschaltet. Die Koppeleinheit ist ausgebildet, auf ein erstes Steuersignal hin die wenigstens eine Batteriezelle zwischen ein erstes Terminal des Batteriemoduls und ein zweites Terminal des Batteriemoduls zu schalten und auf ein zweites
Steuersignal hin das erste Terminal mit dem zweiten Terminal zu verbinden.
Hierdurch ist die Ausgangsspannung der Batterie stufig einstellbar.
Durch den Einsatz der Koppeleinrichtung können Batteriezellen jedes Batteriemoduls entweder additiv an der Ausgangsspannung der Batterie beteiligt oder andererseits überbrückt werden, so dass die Batteriezellen des Batteriemoduls nicht an der Ausgangsspannung der Batterie beteiligt werden. Durch Variation der Zeitintervalle, in welchen ein Batteriemodul innerhalb einer bestimmten Periodendauer in einem der beiden Zustände verweilt, kann im zeitlichen Mittel jede Batteriemodulspannung zwischen 0 Volt und der maximalen Modulspannung eingestellt werden. Hierfür können bekannte Modulationsverfahren, wie zum Beispiel eine Pulsweitenmodulation, eingesetzt werden. Somit kann die Ausgangsspannung der Batterie von 0 Volt (wenn alle Koppeleinheiten so geschaltet sind, dass die Batteriezellen überbrückt werden) bis zu einer maximalen Ausgangsspannung (wenn alle Koppeleinheiten so geschaltet sind, dass die Zellen der Batteriemodule additiv an der Gesamtspannung der Batterie beteiligt sind) stufenlos eingestellt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit, welche dazu ausgebildet ist, einen Istwert eines Zwischenkreisstroms zu ermitteln, durch welchen ein
Zwischenkreiskondensator in einer Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor aufgeladen wird. Außerdem ist die Steuereinheit dazu ausgebildet, eine
Ausgangsspannung einer Batterie auf einen von mehreren Spannungswerten einzustellen. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Die Steuereinheit kann Teil einer Batterie sein, deren Ausgangsspannung auf einen von mehreren Spannungswerten einstellbar ist. Die Batterie ist bevorzugt eine Lithium-Ionen-Batterie. Bevorzugt ist dabei, dass die Batterie die beschriebenen Batteriemodule mit Koppeleinheiten umfasst, wodurch die Ausgangsspannung der Batterie stufig einstellbar ist.
Die Steuereinheit kann ebenso Teil einer Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer
erfindungsgemäßen Antriebseinheit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine elektrische Antriebseinheit gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2 ein Blockschaltbild einer Batterie gemäß dem Stand der Technik, Figur 3 eine Koppeleinheit, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar ist,
Figur 4 eine erste Ausführungsform der Koppeleinheit,
Figur 5 eine zweite Ausführungsform der Koppeleinheit,
Figur 6 die zweite Ausführungsform der Koppeleinheit in einer einfachen
Halbleiterschaltung,
Figur 7 und 8 zwei Anordnungen der Koppeleinheit in einem Batteriemodul,
Figur 9 die in Figur 6 dargestellte Koppeleinheit in der in Figur 7 dargestellten Anordnung,
Figur 10 eine elektrische Antriebseinheit, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, und
Figur 1 1 ein Blockschaltbild eines Systems, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 3 zeigt eine Koppeleinheit 30, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar ist. Die Koppeleinheit 30 besitzt zwei Eingänge 31 und 32 sowie einen Ausgang 33 und ist dazu ausgebildet, einen der Eingänge 31 oder 32 mit dem Ausgang 33 zu verbinden und den anderen abzukoppeln. Bei bestimmten Ausführungsformen der Koppeleinheit kann diese außerdem ausgebildet sein, beide Eingänge 31 , 32 vom Ausgang 33 abzutrennen. Nicht vorgesehen ist jedoch, sowohl den Eingang 31 als auch den Eingang 32 mit dem Ausgang 33 zu verbinden.
Figur 4 zeigt eine erste Ausführungsform der Koppeleinheit 30, welche über einen Wechselschalter 34 verfügt, welcher prinzipiell nur einen der beiden Eingänge 31 , 32 mit dem Ausgang 33 verbinden kann, während der jeweils andere Eingang 31 , 32 vom Ausgang 33 abgekoppelt wird. Der Wechselschalter 34 kann besonders einfach als elektromechanischer Schalter realisiert werden.
Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Koppeleinheit 30, bei der ein erster und ein zweiter Schalter 35 beziehungsweise 36 vorgesehen sind. Jeder der Schalter ist zwischen einen der Eingänge 31 beziehungsweise 32 und den Ausgang 33 geschaltet. Im Gegensatz zu der Ausführungsform von Figur 4 bietet diese Ausführungsform den Vorteil, dass auch beide Eingänge 31 , 32 vom Ausgang 33 abgekoppelt werden können, so dass der Ausgang 33 hochohmig wird. Zudem können die Schalter 35, 36 einfach als Halbleiterschalter wie zum Beispiel Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET)-Schalter oder Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)-Schalter verwirklicht werden.
Halbleiterschalter haben den Vorteil eines günstigen Preises und einer hohen Schaltgeschwindigkeit, so dass die Koppeleinheit 30 innerhalb einer geringen Zeit auf ein Steuersignal beziehungsweise eine Änderung des Steuersignales reagieren kann und hohe Umschaltraten erreichbar sind.
Figur 6 zeigt die zweite Ausführungsform der Koppeleinheit in einer einfachen Halbleiterschaltung, bei welcher jeder der Schalter 35, 36 aus jeweils einem ein- und ausschaltbaren Halbleiterventil und einer zu diesem parallel geschalteten Diode besteht.
Die Figuren 7 und 8 zeigen zwei Anordnungen der Koppeleinheit 30 in einem Batteriemodul 40. Eine Mehrzahl von Batteriezellen 41 ist zwischen die Eingänge einer Koppeleinheit 30 in Serie geschaltet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Serienschaltung von Batteriezellen beschränkt, es kann auch nur eine einzelne Batteriezelle vorgesehen sein oder aber eine Parallelschaltung oder gemischt-seriell-parallele Schaltung von Batteriezellen. Im Beispiel der Figur 7 sind der Ausgang der Koppeleinheit 30 mit einem ersten Terminal 42 und der negative Pol der Batteriezellen 41 mit einem zweiten Terminal 43 verbunden. Es ist jedoch eine spiegelbildliche Anordnung wie in Figur 8 möglich, bei der der positive Pol der Batteriezellen 41 mit dem ersten Terminal 42 und der Ausgang der Koppeleinheit 30 mit dem zweiten Terminal 43 verbunden sind. Figur 9 zeigt die in Figur 6 dargestellte Koppeleinheit 30 in der in Figur 7 dargestellten Anordnung. Eine Ansteuerung und Diagnose der Koppeleinheiten 30 erfolgt über eine Signalleitung 44, welche mit einem nicht dargestellten Steuergerät verbunden ist.
Figur 10 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor 13, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. Wie in Figur 1 ist eine Batterie 10 an einen
Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen, welcher durch einen
Zwischenkreiskondensator 11 gepuffert wird. An den
Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen ist ein Pulswechselrichter 12, der einen elektrischen Antriebsmotor 13 versorgt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Batterie 10 einen Batteriemodulstrang 50 umfasst, welcher aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten Batteriemodulen 40-1 , 40-n besteht, die jeweils eine Koppeleinheit 30 umfassen und wie in Figur 7 oder 8 dargestellt aufgebaut sind. Bei dem Zusammensetzen von Batteriemodulen 40-1 , 40-n zu dem Batteriemodulstrang 50 wird jeweils das erste Terminal 42 eines
Batteriemoduls 40-1 , 40-n mit dem zweiten Terminal 43 eines benachbarten Batteriemoduls 40-1 , 40-n verbunden.
Ein Minuspol 51 und ein Pluspol 52 des Batteriemodulstrangs 50 stellen die Abgriffe der Batterie 10 dar. Dadurch, dass die zwischen den Abgriffen angeordneten Batteriemodule 40-1 , 40-n jeweils Koppeleinheiten 30 umfassen, sind die an den Abgriffen einstellbaren Ausgangsspannungen stufig einstellbar. Eine nicht dargestellte Steuereinheit ist dazu ausgebildet, an eine variable
Anzahl von Batteriemodulen 40-1 , 40-n ein erstes Steuersignal auszugeben, durch welches die Koppeleinheiten 30 der so angesteuerten Batteriemodule 40-1 , 40-n die Batteriezelle (beziehungsweise die Batteriezellen) 41 zwischen das erste Terminal 42 und das zweite Terminal 43 des jeweiligen Batteriemoduls 40-1 , 40-n schalten. Gleichzeitig gibt die Steuereinheit an die restlichen
Batteriemodule 40-1 , 40-n ein zweites Steuersignal aus, durch welches die Koppeleinheiten 30 dieser restlichen Batteriemodule 40-1 , 40-n das erste Terminal 42 und das zweite Terminal 43 des jeweiligen Batteriemoduls 40-1 , 40-n verbinden, wodurch die Batteriezellen 41 dieses Batteriemoduls 40-1 , 40-n überbrückt werden. Durch geeignete Ansteuerung der Mehrzahl von Batteriemodulen 40-1 , 40-n können somit an den Abgriffen 51 , 52 der Batterie 10 verschiedene Spannungen ausgegeben werden.
Durch geeignete Wahl der Schaltzustände der Koppeleinheiten 30 kann somit die Spannung zwischen den Abgriffen 51 und 52 der Batterie 10 stufig zwischen
0 Volt und einem Maximalwert eingestellt werden. Die Quantisierungsschritte bei der Einstellung der Ausgangsspannung entsprechen den Modulspannungen der Batteriemodule 40-1 , 40-n und sind damit von der Anzahl der Batteriezellen
41 in den Batteriemodulen 40-1 , 40-n sowie vom Ladezustand der
Batteriezellen 41 abhängig.
Zwischen dem Zwischenkreiskondensator 11 und der Batterie 10 ist eine Spule 60 geschaltet. Die Induktivität der Spule 60 kann relativ klein gewählt werden, da durch die Verwendung der Batteriemodule 40-1 , 40-n die Spannungsdifferenz an der Spule 60 und damit auch die Stromrippel innerhalb einer Pulsperiode sehr klein sind. Unter Verwendung einer Pulsweitenmodulation ist die zwischen den Abgriffen 51 , 52 anliegende Ausgangsspannung der Batterie im Wesentlichen stufenlos einstellbar, was in der folgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens angenommen wird.
Figur 1 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems aus der Batterie 10, der Spule 60 und dem Zwischenkreiskondensator 1 1 , in welchem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird. In den verschiedenen Blöcken sind Übertragungsfunktionen angegeben, welche durch Laplace-Transformation in den komplexen Spektralbereich mit komplexwertiger Variable p entstehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ladung des Zwischenkreiskondensators 11 umfasst folgende Verfahrensschritte: Im Verfahrensschritt 101 wird ein Sollwert des Zwischenkreisstroms festgelegt. Im Verfahrensschritt 102 wird ein Istwert des
Zwischenkreisstroms ermittelt. Im Verfahrensschritt 103 wird eine Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Zwischenkreisstroms gebildet, welche die
Regeldifferenz eines Stromreglers bildet, welcher im Verfahrensschritt 104 eine optimale Ausgangsspannung der Batterie 10 ermittelt und diese als Stellgröße ausgibt. Die Übertragungsfunktion des Stromreglers ist durch die Übertragungsfunktion FR!(p) gegeben. Im Verfahrensschritt 105 wird die optimale Ausgangsspannung der Batterie 10 eingestellt, wobei angenommen wird, dass die Ausgangsspannung stetig einstellbar ist, was durch geeignete Pulsweitenmodulation erreicht werden kann.
Soll nur der Zwischenkreisstrom zum Aufladen des Zwischenkreiskondensators 1 1 geregelt werden, so genügt der bisher geschilderte Stromregelkreis. Diesem wird als
Sollwert der gewünschte Zwischenkreisstrom vorgegeben. Hat eine
Zwischenkreisspannung am Zwischenkreiskondensator 1 1 die Ausgangsspannung der Batterie 10 erreicht, wird der Stromregler deaktiviert, und die Batterie 10 ist über die Spule 60 direkt mit dem Zwischenkreiskondensator 1 1 verbunden.
Es ist aber auch möglich, der bereits geschilderten Regelung des
Zwischenkreisstromes eine weitere Regelung der Zwischenkreisspannung, welche an dem Zwischenkreiskondensator 11 anliegt, zu überlagern. Damit wird erreicht, dass auch verschiedene Zwischenkreisspannungen eingestellt werden können,
beispielsweise für verschiedene Fahrsituationen in einem elektrischen Fahrzeug.
Dies geschieht dadurch, dass dem Verfahrensschritt 101 , in welchem der Sollwert des Zwischenkreisstroms festgelegt wird, Verfahrensschritte 106 bis 108 vorgeschaltet werden. Im Verfahrensschritt 106 wird ein Istwert der Zwischenkreisspannung gemessen. Im Verfahrensschritt 107 wird eine Differenz zwischen dem Istwert und einem Sollwert der Zwischenkreisspannung bestimmt und im Verfahrensschritt 108 durch einen Spannungsregler mit der Übertragungsfunktion FRU (p) in einen optimalen Zwischenkreisstrom überführt. Ist für die Zwischenkreisspannung ein geregelter Spannungswert gewünscht, welcher zwischen den möglichen Stufen der Ausgangsspannung liegt, so ist der im
Verfahrensschritt 108 verwendete Spannungsregler ständig aktiv. Der
Spannungsregler berechnet dabei ständig aus dem gewünschten Sollwert der
Zwischenkreisspannung einen Sollwert für den untergelagerten Stromregler.
Der rechte Teil des in der Figur 11 gezeigten Blockschaltbildes (rechts von der gestrichelten Linie 109) beschreibt das physikalische Verhalten eines
elektromagnetischen Schwingkreises, welcher aus den Komponenten Spule 60 (Übertragungsfunktion 1/pTL ), Zwischenkreiskondensator 11 (Übertragungsfunktion 1/pTc) und einem nicht näher bekannten Systemwiderstand R (Übertragungsfunktion
KR) gegeben ist. Die Wirkung der Multiplikation mit den jeweiligen Übertragungsfunktionen ist hierbei, eine Spannung in einen Strom zu überführen und umgekehrt einen Strom in eine Spannung zu überführen. An dem Knotenpunkt 1 10 wird hierbei der Istwert des Zwischenkreisstroms erzeugt. Im Knotenpunkt 11 1 wird der Istwert der am Zwischenkreiskondensator 11 anliegenden Zwischenkreisspannung erzeugt. Beide Werte werden in den Verfahrensschritten 102, 106 gemessen.
Das vorgestellte Verfahren zur Ladung eines Zwischenkreiskondensators benötigt nur die Spule 60 als zusätzliche Hardwarekomponente. Die Ansteuerung der in den Batteriemodulen 40-1 , 40-n angeordneten Koppeleinheiten 30 kann über
Softwarefunktionen in dem nicht dargestellten Steuergerät realisiert werden. Die
Istwerte des Zwischenkreisstroms und der Zwischenkreisspannung werden
typischerweise aus anderen Gründen erfasst und sind damit zur Regelung verfügbar.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ladung eines Zwischenkreiskondensators (11) in einer
elektrischen Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor (13), wobei der Zwischenkreiskondensator (11) durch einen Zwischenkreisstrom aufgeladen wird, welcher durch eine Batterie (10) geliefert wird, deren
Ausgangsspannung auf einen von mehreren Spannungswerten einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende
Verfahrensschritte umfasst:
Festlegen eines Sollwerts des Zwischenkreisstroms (101);
Ermitteln eines Istwerts des Zwischenkreisstroms (102);
- Vergleichen des Istwerts des Zwischenkreisstroms mit dem Sollwert des Zwischenkreisstroms (103);
Bestimmen einer optimalen Ausgangsspannung der Batterie (104) auf Grundlage des Vergleichs des Istwerts des Zwischenkreisstroms mit dem Sollwert des Zwischenkreisstroms; und
Einstellen der optimalen Ausgangsspannung der Batterie (105).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Verfahren unter Verwendung eines ersten Reglers (104) durchgeführt wird, welcher aus einer Regeldifferenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Zwischenkreisstroms eine durch die optimale Ausgangsspannung der Batterie gegebene Stellgröße ermittelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sollwert des
Zwischenkreisstroms auf Grundlage eines Vergleichs (106) eines Istwerts einer Zwischenkreisspannung, welche an dem Zwischenkreiskondensator (1 1) anliegt, mit einem Sollwert der Zwischenkreisspannung festgelegt wird (101).
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren unter Verwendung eines zweiten Reglers (107) durchgeführt wird, welcher aus einer Regeldifferenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Zwischenkreisspannung eine durch den Sollwert des Zwischenkreisstroms gegebene Stellgröße ermittelt (101).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der
Zwischenkreiskondensator (11) über eine Induktivität (60) aufgeladen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Batterie (10) wenigstens einen Batteriemodulstrang (50) mit einer Mehrzahl von in Serie geschalteten Batteriemodulen (40-1 , 40-n) umfasst, wobei jedes Batteriemodul (40-1 , 40-n) wenigstens eine Batteriezelle (41) und eine Koppeleinheit (30) umfasst, und wobei die wenigstens eine Batteriezelle (41) zwischen einen ersten Eingang (31) und einen zweiten Eingang (32) der Koppeleinheit (30) geschaltet und die Koppeleinheit (30) dazu ausgebildet ist, auf ein erstes Steuersignal hin die wenigstens eine Batteriezelle (41) zwischen ein erstes Terminal (42) des Batteriemoduls (40-1 , 40-n) und ein zweites Terminal (43) des Batteriemoduls (40-1 , 40-n) zu schalten und auf ein zweites Steuersignal hin das erste Terminal (42) mit dem zweiten Terminal (43) zu verbinden, wodurch die Ausgangsspannung der Batterie (10) stufig einstellbar ist.
Steuereinheit, welche dazu ausgebildet ist, einen Istwert eines
Zwischenkreisstroms zu ermitteln (102), durch welchen ein
Zwischenkreiskondensator (11) in einer Antriebseinheit mit einem
elektrischen Motor (13) aufgeladen wird, und eine Ausgangsspannung einer Batterie (10) auf einen von mehreren Spannungswerten einzustellen (105), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche auszuführen.
Batterie (10), wobei eine Ausgangsspannung der Batterie (10) auf einen von mehreren Spannungswerten einstellbar ist, und wobei die Batterie (10) eine Steuereinheit nach Anspruch 7 umfasst.
Batterie (10) nach Anspruch 7, wobei die Batterie (10) wenigstens einen Batteriemodulstrang (50) mit einer Mehrzahl von in Serie geschalteten Batteriemodulen (40-1 , 40-n) umfasst, wobei jedes Batteriemodul (40-1 , 40-n) wenigstens eine Batteriezelle (41) und eine Koppeleinheit (30) umfasst, und wobei die wenigstens eine Batteriezelle (41) zwischen einen ersten Eingang (31) und einen zweiten Eingang (32) der Koppeleinheit (30) geschaltet und die Koppeleinheit (30) dazu ausgebildet ist, auf ein erstes Steuersignal hin die wenigstens eine Batteriezelle (41) zwischen ein erstes Terminal (42) des Batteriemoduls (40-1 , 40-n) und ein zweites Terminal (43) des Batteriemoduls (40-1 , 40-n) zu schalten und auf ein zweites Steuersignal hin das erste Terminal (42) mit dem zweiten Terminal (43) zu verbinden, wodurch die Ausgangsspannung der Batterie (10) stufig einstellbar ist.
10. Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor (13) mit einer Steuereinheit nach Anspruch 7 oder einer Batterie (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 9.
1 1. Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit nach Anspruch 10 zum Antreiben des Kraftfahrzeuges.
PCT/EP2011/070350 2011-01-13 2011-11-17 Verfahren zur ladung eines zwischenkreiskondensators Ceased WO2012095209A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/979,239 US9531211B2 (en) 2011-01-13 2011-11-17 Method for charging an intermediate circuit capacitor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011002608.8 2011-01-13
DE102011002608A DE102011002608A1 (de) 2011-01-13 2011-01-13 Verfahren zur Ladung eines Zwischenkreiskondensators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012095209A2 true WO2012095209A2 (de) 2012-07-19
WO2012095209A3 WO2012095209A3 (de) 2013-03-28

Family

ID=45093715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/070350 Ceased WO2012095209A2 (de) 2011-01-13 2011-11-17 Verfahren zur ladung eines zwischenkreiskondensators

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9531211B2 (de)
DE (1) DE102011002608A1 (de)
WO (1) WO2012095209A2 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012210532A1 (de) * 2012-01-24 2013-07-25 Magna Electronics Europe Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Ansteuerung (Kontrolle) eines BLDC Motor
DE102012223482A1 (de) * 2012-12-18 2014-06-18 Robert Bosch Gmbh Batterie mit mindestens einem Batteriestrang sowie Verfahren zur Regelung einer Batteriespannung
DE102013209383A1 (de) * 2013-05-22 2014-11-27 Robert Bosch Gmbh Batterie mit mindestens einem Batteriestrang mit mehreren Batteriemodulen sowie Verfahren zur Regelung einer Batteriespannung
DE102013215572A1 (de) 2013-08-07 2015-02-12 Robert Bosch Gmbh Elektrische Energiespeichervorrichtung und Verfahren zum Hochfahren der Spannung an deren Anschlüssen
US9712002B2 (en) 2013-08-23 2017-07-18 Magna Powertrain Bad Homburg GmbH Interlocked stator yoke and star for electric motor
DE102013224509B4 (de) * 2013-11-29 2024-11-14 Robert Bosch Gmbh Elektrische Energiespeichervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Energiespeichervorrichtung
US10253676B2 (en) 2013-12-20 2019-04-09 Magna Powertrain Bad Homburg GmbH Molded rotor for cooling fan motor
US11799403B2 (en) 2017-11-21 2023-10-24 Magna Electronics Inc. BLDC motor with reduced EMC behavior
SE543980C2 (en) * 2019-11-11 2021-10-12 Sem Ab Battery assemblies, battery arrangement and use for controlling current
SE544083C2 (en) * 2019-11-11 2021-12-14 Sem Ab Battery assembly with controllable voltage and method related thereto

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6075331A (en) 1993-03-18 2000-06-13 Imra America, Inc. Systems and methods for managing energy of electric power supply systems
JP3178503B2 (ja) * 1994-07-01 2001-06-18 株式会社デンソー ハイブリッド自動車の制御装置
US5898291A (en) 1998-01-26 1999-04-27 Space Systems/Loral, Inc. Battery cell bypass topology
US6608396B2 (en) 2001-12-06 2003-08-19 General Motors Corporation Electrical motor power management system
JP5011940B2 (ja) * 2006-10-16 2012-08-29 トヨタ自動車株式会社 電源装置、および車両
JP4957538B2 (ja) * 2007-12-27 2012-06-20 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 コンバータ装置，回転電機制御装置および駆動装置
DE102009000674A1 (de) * 2009-02-06 2010-08-12 Robert Bosch Gmbh Traktionsbatterie mit erhöhter Verfügbarkeit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011002608A1 (de) 2012-07-19
US9531211B2 (en) 2016-12-27
WO2012095209A3 (de) 2013-03-28
US20140042937A1 (en) 2014-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012095209A2 (de) Verfahren zur ladung eines zwischenkreiskondensators
EP2705564B1 (de) Verfahren zur steuerung einer batterie sowie eine batterie zur ausführung des verfahrens
EP2619839B1 (de) Verfahren zum einstellen einer gleichspannungszwischenkreisspannung
DE102016223470A1 (de) Ladeschaltung und Ladeverfahren für ein elektrisches Energiespeichersystem
DE102010027864A1 (de) Batterie mit variabler Ausgangsspannung
DE102010041014A1 (de) Batteriesystem mit variabel einstellbarer Zwischenkreisspannung
WO2013143805A2 (de) Batteriesystem, kraftfahrzeug mit batteriesystem und verfahren zur inbetriebnahme eines batteriesystems
DE102011075421A1 (de) Batterie mit wenigstens einem Batteriemodulstrang
DE102010038880A1 (de) Energiewandler zum Ausgeben elektrischer Energie
EP2619841B1 (de) Verfahren zur inbetriebnahme eines batteriesystems mit einem gleichspannungszwischenkreis
WO2013041330A2 (de) Verfahren zum angleichen der ladezustände von batteriezellen einer batterie und batterie zur ausführung des verfahrens
WO2012152578A2 (de) Antriebseinheit für einen elektrischen motor
WO2013010837A1 (de) Verfahren zum laden einer batterie und batterie zur ausführung des verfahrens
EP2619840B1 (de) Verfahren zur inbetriebnahme eines batteriesystems mit einem gleichspannungszwischenkreis
EP2558328A2 (de) Batterie mit integriertem pulswechselrichter
DE102010042718A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Batterie mit variabler Ausgangsspannung
WO2012038150A2 (de) Verfahren zum einstellen einer gleichspannungszwischenkreisspannung
DE102010063312A1 (de) Koppeleinheit und Batteriemodul mit einer solchen Koppeleinheit
DE102010038866A1 (de) Energiewandler zum Ausgeben elektrischer Energie
DE102011075384A1 (de) Batteriedoppelmodul

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13979239

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11790913

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11790913

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2