[發明專利]用于對蓄能裝置的蓄能電池進行充電的方法及系統

有效

• 申請號: 201380021188.1
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN104221246B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: P.菲伊爾施塔克;E.魏森博恩;M.凱斯勒;J.法斯納赫特
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60L11/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 梁冰,宣力偉

技術領域

本發明涉及一種用于對蓄能裝置的蓄能電池進行充電的方法以及可充電的蓄能裝置、尤其用于電驅動車輛的帶有模塊化的電池系統的蓄能裝置。

背景技術

能夠發現，未來不僅在固定應用、例如風力發電設備或太陽能設備中而且在車輛、例如混合動力車輛或電動車輛中都越來越多地使用電子系統，其將新能源存儲技術與電驅動技術進行組合。

將多相電流饋入電機中通常通過脈沖逆整流器形式的變流器實現。為此，能夠將直流中間回路提供的直流電壓轉換成多相的交流電壓例如三相的交流電壓。在此，直流中間回路由串聯的電池模塊構成的線路提供。為了能夠滿足為各個應用給出的關于功率和能量的要求，經常將牽引電池中的多個電池模塊進行串聯。

文件DE 10 2010 027 857 A1和DE 10 2010 027 861 A1公開了蓄能裝置中模塊化連接的電池，其經由耦合單元的合適的操控能夠選擇性地耦合到由串聯的電池構成的線路中或者從其中脫耦。這種類型的系統在Battery Direct Converter(電池直接轉換器，BDC）的名義下公開。這種系統包括蓄能模塊線路中的直流電源，該直流電源能夠經由脈沖逆整流器接入到用于給電機或者電網供給電能的直流中間回路上。

在此，所述蓄能模塊線路具有多個串聯的蓄能模塊，其中每個蓄能模塊具有至少一個電池和配屬的可控制的耦合單元，其允許根據控制信號橋接各個配屬的至少一個電池或者將各個配屬的至少一個電池接入到各個蓄能模塊線路中。能夠可選地如此設計所述耦合單元，使得其允許根據控制信號橋接各個配屬的至少一個電池或者將各個配屬的至少一個電池接入到各個蓄能模塊線路中。能夠可選地如此設計所述耦合單元，使得其額外地允許將相應配屬的至少一個電池也以顛倒的極性接入到各個蓄能模塊線路中，或者也中斷各個蓄能模塊線路。

BDC通常具有相對于常規的系統更高的效率以及更高的可靠性。此外通過以下方法確保所述可靠性，即通過合適地橋接操控所述耦合單元能夠從供能線路中斷開有缺陷的、取消的或者不完全有能力的電池。蓄能模塊線路的總輸出電壓能夠通過相應地操控耦合單元進行改變，尤其階梯狀地調節。在此，從各個蓄能模塊的電壓中獲得輸出電壓的階梯，其中通過蓄能模塊線路的所有蓄能模塊的電壓的總和確定最大可能的總輸出電壓。

為了調節蓄能模塊的輸出電壓，能夠脈寬調制（PWM）地操控耦合單元。由此能夠通過有針對性地改變接通或者說斷開時間將所希望的中間值作為蓄能模塊電壓發出。

對于BDC來說，需要發展充電戰略，用該充電戰略進一步簡單、有效并且靈活地對蓄能模塊的電池進行充電。

發明內容

本發明根據一個方面實現了對蓄能裝置的蓄能電池進行充電的方法，所述蓄能裝置具有多個串聯在供能線路中的蓄能模塊，所述蓄能模塊包括相應具有至少一個蓄能電池的蓄能電池模塊以及帶有耦合元件的耦合裝置，該耦合裝置設計用于將蓄能電池模塊選擇性地接入或者橋接到供能線路中。在此，所述方法具有以下步驟：將蓄能裝置的輸出接頭與直流電源進行耦合、操控所有蓄能模塊的耦合裝置從而將蓄能電池模塊橋接在供能線路中長達預先確定的第一時間段以及操控至少一個第一蓄能模塊的耦合裝置用于將第一蓄能模塊的蓄能電池模塊接入到供能線路中長達預先確定的第二時間段，隨后經過預先確定的第一時間段。

根據另一方面，本發明實現了一種系統，其具有帶有多個串聯在供能線路中的蓄能模塊的蓄能裝置，所述蓄能模塊分別包括具有至少一個蓄能電池的蓄能電池模塊以及帶有耦合元件的耦合裝置，所述耦合元件設計用于將蓄能電池模塊選擇性地接入或者橋接到供能線路中。所述系統還具有與蓄能裝置的輸出接頭耦合的直流中間回路、與直流中間回路耦合并且由直流中間回路供給輸入電壓的脈沖逆整流器、與脈沖逆整流器耦合并且由脈沖逆整流器供給相電壓的電機、可接入地與蓄能裝置的輸出接頭進行連接的直流電源以及與耦合裝置耦合的控制裝置，并且該控制裝置設計用于選擇性地操控蓄能裝置的耦合裝置從而提供蓄能裝置的總輸出電壓并且實施按本發明的方法。

本發明的構思是經由直流電源對模塊化構造的、具有串聯在供能線路中的電池的蓄能裝置進行充電。在此使用已經在蓄能裝置中使用的組件，從而通過在從直流電源獲取充電電流與將保存在中間的充電電流轉移到所述蓄能模塊中的一個或者多個中之間進行高頻變換，來對蓄能裝置的蓄能電池進行充電。在此，蓄能模塊的耦合裝置連同存儲節流閥或者蓄能電池模塊的寄生電感一起實現了用于直流電源的提高調節器功能，使得其對于蓄能電池來說表現為可調節的恒定電源。