[發(fā)明專利]用于對儲能器設(shè)備的儲能器單池進行充電的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280062817.0
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN104040824A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: I.德韋特曼;P.福伊爾施塔克;E.魏森博恩;M.克斯勒;K.隆哈德;W.哈斯
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02M7/49
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 杜荔南;胡莉莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于對尤其是用于給電機供電的電池直接變換電路中的儲能器設(shè)備的儲能器單池進行充電的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

已經(jīng)顯示，在未來，在諸如風力發(fā)電設(shè)備或太陽能設(shè)備的靜止應用中以及在諸如混合動力車輛或電動車輛之類的車輛中，越來越多地使用將新儲能技術(shù)與電驅(qū)動技術(shù)相組合的電子系統(tǒng)。

多相電流到電機中的饋入通常是通過脈沖逆變器形式的變換器來實現(xiàn)的。為此，可以將由直流電壓中間電路提供的直流電壓變換成多相交流電壓、例如三相交流電壓。在此，直流電壓中間電路通過由串聯(lián)的電池模塊構(gòu)成的支路來饋電。為了能夠滿足針對相應應用給定的對功率和能量的要求，常常在牽引電池中將多個電池模塊串聯(lián)。

在文獻US?5,642,275?A1中描述了一種具有集成逆變器功能的電池系統(tǒng)。這種類型的系統(tǒng)是以名稱Multilevel?Cascaded?Inverter（多電平級聯(lián)變換器）或Battery?Direct?Inverter（電池直接變換器，BDI）已知。這樣的系統(tǒng)包括多個儲能器模塊支路中的直流電流源，這些儲能器模塊支路可以直接連接到電機或電網(wǎng)上。在此，可以生成單相或多相供電電壓。在此，儲能器模塊支路具有多個串聯(lián)儲能器模塊，其中每個儲能器模塊都具有至少一個電池單池和所分配的可控耦合單元，所述耦合單元允許根據(jù)控制信號中斷相應的儲能器模塊支路或者橋接分別所分配的至少一個電池單池或者將分別所分配的至少一個電池單池接入相應的儲能器模塊支路中。通過合適地、例如借助于脈寬調(diào)制操控耦合單元，也可以提供合適的相信號以用于控制相輸出電壓，從而可以放棄單獨的脈沖逆變器。因此，為了控制相輸出電壓所需的脈沖逆變器在某種程度上可以說被集成到BDI中。

BDI通常相對于傳統(tǒng)系統(tǒng)具有較高的效率和較高的故障安全性。故障安全性尤其是通過以下方式來保證，即可以通過適當?shù)貥蚪硬倏伛詈蠁卧獜墓δ苤分袛嚅_有缺陷的、發(fā)生故障的或不是完全有效的電池單池。儲能器模塊支路的相輸出電壓可以通過對應地操控耦合單元被改變并且尤其是分級地被調(diào)整。輸出電壓的分級在此由單個儲能器模塊的電壓得出，其中最大可能的相輸出電壓通過儲能器模塊支路的所有儲能器模塊的電壓之和來確定。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一方面，本發(fā)明提供了一種用于對儲能器設(shè)備的儲能器單池進行充電的方法，所述儲能器設(shè)備具有：n個第一輸出接線端子，其中n?≥?1，其用于在所述輸出接線端子中的每個處輸出供電電壓；第二輸出接線端子，其中可以在第一輸出接線端子端子與第二輸出接線端子之間連接充電設(shè)備；以及n個并聯(lián)的供能分支，其分別耦合在第一輸出接線端子與第二輸出接線端子之間，其中所述供能分支中的每個都具有多個串聯(lián)的儲能器模塊，所述儲能器模塊分別包括具有至少一個儲能器單池的儲能器單池模塊以及具有耦合元件的耦合設(shè)備，所述耦合元件被設(shè)計為選擇性地將所述儲能器單池模塊接入到相應供能分支中或橋接所述儲能器單池模塊。在此，該方法包括下列步驟：確定為所述儲能器設(shè)備提供充電電壓的充電設(shè)備的最大可能的充電電壓；確定供能分支的儲能器單池模塊的最大數(shù)目，其中在所述最大數(shù)目的情況下，儲能器單池模塊的、依賴于供能分支的所有儲能器單池模塊的儲能器單池的瞬時充電狀態(tài)的輸出電壓之和仍然小于所述最大可能的充電電壓；以及選擇和操控所述供能分支的儲能器模塊的耦合元件，使得分別僅有所述最大數(shù)目的儲能器單池模塊被耦合到所述供能分支中。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種具有儲能器設(shè)備的系統(tǒng)，所述儲能器設(shè)備具有：n個第一輸出接線端子，其中n?≥?1，其用于在所述輸出接線端子中的每個處輸出供電電壓；第二輸出接線端子，其中可以在第一輸出借此安端子與第二輸出接線端子之間連接充電設(shè)備；以及n個并聯(lián)的供能分支，其分別耦合在第一輸出接線端子與第二輸出接線端子之間，其中所述供能分支中的每個都具有多個串聯(lián)的儲能器模塊，所述儲能器模塊分別包括具有至少一個儲能器單池的儲能器單池模塊以及具有耦合元件的耦合設(shè)備，所述耦合元件被設(shè)計為擇性地將所述儲能器單池模塊接入到相應供能分支中或橋接所述儲能器單池模塊。該系統(tǒng)還包括控制設(shè)備，所述控制設(shè)備與所述耦合設(shè)備耦合并且被設(shè)計為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于對儲能器單池模塊的儲能器單池進行充電的方法。

本發(fā)明的優(yōu)點