[發明專利]用于驅動電動牽引驅動系統的方法

有效

• 申請號: 201310269605.6
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103507660A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: H·芬克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及一種用于驅動電動牽引驅動系統的方法，所述電動牽引驅動系統包括電動機和具有多個蓄電池組的蓄電池，在所述蓄電池組中分別設有多個蓄電池模塊，其能夠分別關于相應的蓄電池組的輸出終端以正極化或負極化選擇地接通或在相應的蓄電池組中橋接，從而每個蓄電池組提供可調節的輸出電壓。此外本發明還涉及一種用于控制電動牽引驅動系統的相應的裝置。此外本發明還涉及一種具有電動牽引驅動系統的車輛，所述電動牽引驅動系統具有與蓄電池直接換流器(Batteriedirektinverter)連接的電動機以及依據本發明的用于控制電動驅動系統的裝置。

背景技術

由現有技術已知應用在混合動力以及電動車輛中并且稱為牽引用蓄電池的蓄電池，因為它們用于電動驅動的供電。

在圖1中示出了由現有技術已知的電動牽引驅動系統10的原理圖，如其例如應用在電動和混合動力車輛中也或在靜止的應用中，如在風力設備的轉子葉片調節裝置中。蓄電池(牽引用蓄電池)11連接到直流電壓中間電路，其通過電容裝置60緩沖。此外脈沖逆變器或者脈沖變流器50連接到直流電壓中間電路，所述脈沖逆變器或者脈沖變流器經由各兩個可開關的半導體閥51和兩個二極管52將用于電動機70的驅動的相互相位錯開的正弦電壓提供到三個輸出端。為了圖示的簡化在附圖中僅僅一個半導體閥和一個二極管設有附圖標記。電容裝置60的電容選擇得足夠大，以便將直流電壓中間電路中的電壓穩定一個時間段，在這其中可開關的半導體閥51之一接通。在實際的應用如電動車中這需要mF范圍中的高的電容。

作為電動機(電機)在這樣的牽引驅動10中通常應用三相電動機。大多在此涉及到異步電動機、永久閉環控制同步電動機或他激同步電動機。為了給電動機70供電通常應用脈沖變流器50，其在牽引領域在電動和混合動力車輛中通常被構造為具有半導體開關51，其構成為具有絕緣柵門極晶體管(IGBT)的雙極晶體管。

在圖1中示出的蓄電池11包括蓄電池模塊組12，其中多個蓄電池單元21串聯以及可選擇地附加地并聯地接通，以便實現對于相應的應用的期望的高的輸出電壓，其中為了簡化圖示在附圖中僅僅一個蓄電池單元設有附圖標記。在蓄電池單元21的正極與一個正的蓄電池終端22之間連接有一個充電和分離裝置30。可選擇地附加地能夠在蓄電池單元的負極與一個負的蓄電池終端23之間連接一個分離裝置40。

充電和分離裝置30和分離裝置40各包括一個接觸器31或41，其設定為用于將蓄電池單元21與蓄電池終端22、23分離，以便無電壓地切換蓄電池終端22、23。否則基于串聯連接的蓄電池單元21的高的直流電壓產生對于維護人員或其他人員極大的危險電位。在充電和分離裝置30中附加地設有一個充電接觸器32連同一個與充電接觸器32串聯連接的充電電阻33。如果蓄電池11連接到直流電壓中間電路，那么充電電阻33限制用于電容裝置60的充電電流。為此首先打開接觸器31并且僅僅閉合充電接觸器32。如果在正的蓄電池終端22上的電壓到達了蓄電池單元21的電壓，那么能夠閉合接觸器31并且如果必要打開充電接觸器32。接觸器31、41和充電接觸器32極大地提高了蓄電池11的成本，因為對其可靠性和對由其引導的電流提出了高的要求。

如果在這樣的牽引驅動的牽引用蓄電池中出現技術問題，其能夠或者直接導致蓄電池單元的失靈或者在蓄電池的繼續運行中導致蓄電池的安全相關的不安全的狀態，那么由蓄電池管理系統將蓄電池轉變到一個安全的狀態。該狀態依據現有技術在鋰離子蓄電池系統中產生，其方法是通過打開充電和分離裝置30的接觸器將蓄電池與直流電壓中間電路分離。

牽引驅動的操縱系統隨后必須能對付這樣的情況，即蓄電池作為蓄能器不再可用。根據電動機的運行狀態通過操縱系統在此基本上僅僅還實現了，導致脈沖逆變器或換流器的小的破壞。換流器的破壞能夠例如通過直流電壓中間電路的電壓的不允許的巨大上升引起。操縱系統能夠以后不再考慮牽引驅動的行駛動力上有意義的特性或者其基于蓄電池的分離在理論上也完全不再能夠調節牽引驅動的行駛動力上有意義的特性。

作為由此的后果牽引驅動從行駛動力看來發出了不期望的或者甚至不允許的扭矩、特別是突然出現的、大的負轉矩。那么這必須在車輛的這樣的牽引驅動的整體概念中通過附加的措施例如通過機械的空轉被克制。該附加措施是高成本的并且極其不期望的，因為其僅僅在蓄電池中技術錯誤的情況下被需要并且因此通常不被采用。