[發(fā)明專利]用于儲能裝置的充電電路和為儲能裝置充電的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310056417.5
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN103296712B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H.拉普
• 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;H02P27/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 丁永凡,盧江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于儲能裝置的充電電路和一種為儲能裝置充電的方法，尤其是以直流電壓為電池直接變換器充電的方法。

背景技術(shù)

可以看到：在將來不僅在諸如風(fēng)力設(shè)備或太陽能設(shè)備的固定應(yīng)用中而且在車輛如混合驅(qū)動車輛或電動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)相結(jié)合的電子系統(tǒng)。

多相電流饋送進電機器中通常通過脈寬調(diào)制逆變器形式的變換器來實現(xiàn)。為此，由直流中間電路提供的直流電壓例如可以變換為多相交流電壓，例如三相交流電壓。直流中間電路在此由串聯(lián)連接的電池模塊構(gòu)成的一相來饋電。為了能夠滿足針對相應(yīng)的應(yīng)用對功率和能量的要求，通常牽引用蓄電池中的多個電池模塊串聯(lián)連接。

多個電池模塊的串聯(lián)電路帶來了如下問題：當(dāng)唯一的一個電池模塊故障時，整個相故障。能量供給相的這樣的故障會導(dǎo)致整個系統(tǒng)故障。此外，單個電池模塊的暫時或持久出現(xiàn)的效率下降會導(dǎo)致整個能量供給相的效率降低。

在出版物US?5,642,275?A1中描述了一種帶有集成逆變功能的電池系統(tǒng)。這類系統(tǒng)以名稱級聯(lián)多電平逆變器以及電池直接逆變器（Batteriedirektumrichter，BDI）而知曉。這樣的系統(tǒng)在多個儲能模塊相中包括直流電源，其可以直接連接到電機器或電網(wǎng)上。在此，可以生成單相或多相電源電壓。儲能模塊相在此具有多個串聯(lián)連接的儲能模塊，其中每個儲能模塊具有至少一個電池單元和關(guān)聯(lián)的可控耦合單元，耦合單元允許根據(jù)控制信號將相應(yīng)關(guān)聯(lián)的至少一個電池單元跨接或?qū)⑾鄳?yīng)關(guān)聯(lián)的至少一個電池單元連接到相應(yīng)儲能模塊相中。在此，耦合單元可以構(gòu)建為使得其附加地允許將相應(yīng)關(guān)聯(lián)的至少一個電池單元也以相反的極性連接到相應(yīng)的儲能模塊相中或者也將相應(yīng)的儲能模塊相中斷。通過例如借助脈寬調(diào)制適當(dāng)激勵耦合單元也可以提供適于控制相輸出電壓的相信號，使得可以省去獨立的脈寬調(diào)制逆變器。控制相輸出電壓所需的脈寬調(diào)制逆變器由此可以說集成到BDI中。

BDI相對于傳統(tǒng)系統(tǒng)通常具有更高的效率、更高的故障安全性和其輸出電壓的諧波成分明顯更小。故障安全性尤其通過如下方式來保證：有缺陷的、出故障的或功能不完整的電池單元通過對與其關(guān)聯(lián)的在能量供給相中的耦合單元的適當(dāng)激勵可以被跨接。儲能模塊相的相輸出電壓可以通過相應(yīng)地激勵耦合單元而變化并且尤其是分級地調(diào)節(jié)。輸出電壓的階梯在此由各電壓儲能模塊的電壓形成，其中最大可能相輸出電壓通過儲能模塊相的所有儲能模塊的電壓之和來確定。

出版物DE?10?2010?027?857?A1和DE?10?2010?027?861?A1例如公開了電池直接逆變器，其帶有多個電池模塊相，這些電池模塊相可以直接連接到電機器上。

在BDI的輸出端上沒有提供恒定的直流電壓，因為儲能單元被劃分到不同的儲能模塊上并且其耦合裝置必須被有目的地激勵以產(chǎn)生電壓電平。通過分配，BDI基本上并不作為直流電源例如為電動車輛的車載電源饋電所使用。相應(yīng)地，儲能單元的充電也通過傳統(tǒng)直流電源并非毫無困難地實現(xiàn)。

因此，需要儲能裝置的充電電路和用于驅(qū)動該充電電路的方法，利用其通過使用直流電壓可以對儲能裝置的儲能單元充電，其中在充電運行中直流電壓可以通過儲能裝置向外部提供。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)一個方面，本發(fā)明提出了一種用于儲能裝置的充電電路，該充電電路具有多個能量供給支路，其分別帶有多個用于在儲能裝置的多個輸出端子上產(chǎn)生交流電壓的儲能模塊，該充電電路具有：帶有多個饋電端子的半橋電路，饋電端子分別與儲能裝置的輸出端子之一耦合；第一饋電節(jié)點，其與半橋電路耦合；第二饋電節(jié)點，其與儲能裝置的參考電勢匯流排耦合；饋電電路，其與充電電路的輸入端子耦合，并且該饋電電路被設(shè)計成至少部分有時提供充電直流電壓；轉(zhuǎn)換器電感線圈和調(diào)節(jié)開關(guān)元件構(gòu)成的串聯(lián)電路，調(diào)節(jié)開關(guān)元件耦合在第一饋電節(jié)點與饋電電路之間，并且該串聯(lián)電路被設(shè)計成提供用于為儲能模塊充電的直流電流；以及續(xù)流二極管，續(xù)流二極管耦合在調(diào)節(jié)開關(guān)元件與第二饋電節(jié)點之間。

根據(jù)另一方面，本發(fā)明提出了一種電驅(qū)動系統(tǒng)，其具有儲能裝置，該儲能裝置具有多個能量供給支路，所述能量供給支路分別具有多個用于在儲能裝置的多個輸出端子上產(chǎn)生交流電壓的儲能模塊，根據(jù)本發(fā)明的充電電路，其饋電端子分別與儲能裝置的輸出端子之一耦合，