[發明專利]具有冷卻元件的蓄能裝置和用于冷卻蓄能單元的方法

有效

• 申請號: 201380017137.1
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104205558B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: E·賴倫;J·施奈德;A·霍伊布納;H-J·沃爾夫
• 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: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60K11/00;B60L11/18;H01M10/613;H01M10/625;B60L3/12;B60L3/00
• 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

本發明涉及特別是在用于電機供電的蓄電池循環換流器電路(Batteriedirektumrichterschaltung)中的具有冷卻元件的蓄能裝置，還涉及一種特別是用于電動車輛的應急運行模式的用于冷卻蓄能裝置的專門的蓄能單元的方法。

背景技術

明顯的是，在將來不僅在靜止應用例如風力發電設備或太陽能設備中而且在車輛如混合動力和電動車輛中越來越多地采用電子系統，該電子系統將新的蓄能技術與電動技術相結合。

為了將交流電供給到電機中，常規地通過脈沖逆變器形式的變流器將由直流電壓中間電路提供的直流電壓轉換為三相交流電壓。通過由串聯連接的電池模塊組成的組向該直流電壓中間電路供電。為了能夠滿足對于相應的應用提出的對功率和能量的要求，經常在牽引用蓄電池中將多個蓄電池模塊串聯連接。這樣的蓄能系統例如經常在電動車輛中得到應用。

多個蓄電池模塊的串聯電路隨之帶來的問題在于，如果一個蓄電池模塊失靈那么整個組失靈。供能組這種失靈能夠導致整個系統的失靈。此外單個蓄電池模塊的暫時或永久出現的功率降低能夠導致在整個供能組中的功率降低。

在文獻US 5,642,275 A1中描述了一種具有集成的逆變功能的電池系統。這種類型的系統以多級級聯逆變器或蓄電池直流逆變器(Battery Direct Inverter,BDI)的名稱而聞名。這樣的系統包括在多個蓄能模塊組中的直流電源，該直流電源可直接連接到電機或電網。在此能夠產生單相或多相供電電壓。蓄能模塊組在此具有多個串聯連接的蓄能模塊，其中每個蓄能模塊具有至少一個蓄電池單元和配置的可控的耦合單元，該耦合單元允許根據控制信號中斷相應的蓄能模塊組或者橋接相應配置的至少一個蓄電池單元或者將相應配置的至少一個蓄電池單元連接到相應的蓄能模塊組中。通過適合地控制耦合單元例如借助于脈寬調制也能夠提供適合的相信號用于控制相輸出電壓，從而能夠省去分離的脈沖逆變器。對于控制相輸出電壓需要的脈沖逆變器由此集成到蓄電池中。

替代地，文獻DE 10 2010 027 857 A1和DE 10 2010 027 861 A1公開了在蓄能裝置中的模塊化連接的蓄電池單元，所述蓄電池單元能夠通過對耦合單元的適合的控制選擇性地與由串聯連接的蓄電池單元組成的組中耦合或解耦。這種類型的系統以名稱Battery Direct Converter(電池直接轉換器,BDC)已知。這樣的系統包括蓄能模塊組中的直流電源，該直流電源通過脈沖逆變器可連接到用于電機或電網的供電的直流電壓中間電路。

蓄能模塊組在此具有多個串聯連接的蓄能模塊，其中每個蓄能模塊具有至少一個蓄電池單元和一個配置的可控的耦合單元，該耦合單元允許根據控制信號橋接配置的至少一個電池單元或者連接配置的至少一個電池單元到相應的蓄能模塊組中。可選地，耦合單元能夠如此設計，以使得該耦合單元附加地允許將配置的至少一個蓄電池單元也以相反的極性連接到相應的蓄能模塊組中或者中斷相應的蓄能模塊組。

不僅BDC而且BDI通常具有更高的效率和相比于傳統系統更高的故障安全性。此外通過如下方式確保故障安全性，即能夠通過適合地橋接控制耦合單元將故障的失靈的或沒有完全功能能力的蓄電池單元從供能組中連接出來。

將這樣的系統應用在電動車輛的情況下，能夠發生的是相應的蓄能模塊的蓄電池單元和/或其他元件過熱并且導致蓄能裝置的損壞。為了避免這一點，通常采用如下措施，該措施將蓄能裝置的溫度保持在一個對于蓄能裝置的安全和功能能力不臨界的范圍中。因此需要有效的低成本的反應快速的方法用于實現對模塊化構成的蓄能裝置的空氣調節。

發明內容

按照一個實施形式本發明實現一種用于產生用于電機的供電電壓的蓄能裝置，包括：至少一個并聯連接的供能支路，所述供能支路分別具有多個串聯連接的第一和第二蓄能模塊。所述第一和第二蓄能模塊分別包括：蓄能單元模塊，其具有至少一個蓄能單元；以及耦合單元，其設計為將所述蓄能單元模塊選擇性地連接或橋接到相應的供能支路中，其中所述第二蓄能模塊還分別具有用于至少一個蓄能單元的冷卻元件并且其中所述冷卻元件設計為根據冷卻控制裝置的控制信號冷卻至少一個蓄能單元。

按照另一實施形式，本發明實現一種系統，包括按照本發明的蓄能裝置；n相電機，其中n≥1，所述電機的相線與所述蓄能裝置的相連接端連接；以及冷卻控制裝置，其設計為根據所述蓄能裝置的蓄能模塊的溫度產生用于控制冷卻元件的控制信號。