[发明专利]电力供应单元、为电力供应单元的蓄电池以及具有电力供应单元的轻型电动车进行充电的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种电力供应单元以及一种用于为电力供应单元的蓄电池充电的方法。

背景技术

用于车辆的电力发动机通常被高压供电，以尽可能地减少在传输过程中的能量损失。如果用于提供高电压的电能被储存在蓄电池中，则它们通常是串联的，每一个蓄电池只提供全部电压中的一部分。

轻型电动车为具有2个、3个或4个车轮、并具有最大额定功率不超过4千瓦的电力驱动的车辆。该车辆的自重除电池之外不超过350公斤。它可以是具有辅助电动机的自行车、轮椅、摩托车、助力车或者小型摩托车，以及所有具有电力驱动的该类车辆。例如DE202005006684U1中所公开的一种电池组驱动的轻型电动车。

由于在车辆的运行中轻型电动车的电动机需要消耗能量，因此，需要特别关注于驱动单元的节能。已经证明，不同使用时间和不同的充电次数都会使充电器具有不同的蓄电量。由此，一方面无法充分利用有效的蓄电量，一方面又可能对个别蓄电池造成过度充电从而毁坏电池。例如，US5726551公开了一种电池充电单元，其中蓄电池被逐一的单独充电以避免电流尖脉冲。但是，该装置存在上述问题，即个别蓄电池可能会被过度充电。

发明内容

本申请的目的是提供一种可防止对个别蓄电池过度充电的电力供应单元。本申请的另一目的是提供相应的一种用于为该种电力供应单元的蓄电池充电的方法。本申请的目的还在于为轻型电动车提供可防止对个别蓄电池过度充电的电力供应单元。

独立权利要求中所述的主题达到了上述目标。在从属权利要求中包括了本发明的有利的改进。

根据本发明，提供了一种用于车辆的电力驱动系统。其中，提供了一种电源，优选为燃料电池，用于产生第一电压。连接到该第一电压的是一组串联的蓄电池，至少具有一个第一蓄电池和一个第二蓄电池。变压器包括一个可磁化的磁芯，其中可磁化应理解为该磁芯的磁场强度为可变的。

此外，该变压器包括一个主线圈、一个第一副线圈和一个第二副线圈。所述第一主线圈由主开关可切换地连接至第一电压。第一副开关将所述第一副线圈与第一蓄电池并联。所述电力驱动系统还包括一个第二副开关，将第二副线圈与第二蓄电池并联。所述第一副开关和所述第二副开关可以彼此独立地切换。

所述电力供应单元被配置为其中的蓄电池可独立地充电或放电。此外，可以由第一电压供电为所有蓄电池同时充电。由于主线圈可与第一电压相连，因此，电能可以从一个蓄电池传输到所有串联的蓄电池。此外，来自串联的蓄电池的电能可以被输送至个别蓄电池或者所选定的若干蓄电池。

但是，所述电力供应单元还可以将电能从一个所述副线圈传输至另一副线圈，从而可以为不同的充电状态直接补偿。如果所述副开关包括MOS晶体管，则可减少能量的损失。这同样节省了能源。

在实施例中，所述电力供应装置包括一个测量电路，用于测量主线圈端点的电压或用于测量主线圈上的电流。通过切换副开关之一，可以测量相应的蓄电池的初级端的电压。利用该测量电路可以单独地测量所有蓄电池的电压，而无需在次级端再设置测量电路。此外，相同的测量电路还可以用于测量第一电压。

可选择的或额外的，可以提供一个测量电路，用于测量副线圈端点的电压或副线圈上的电流。如果主开关和副开关被适当地连接，则施加于主线圈和副线圈的电压可以改变连接到测量电路的端点的电压。

在另一实施例中，提供了一个选择开关，用于选择至少一个从测量电路到副线圈之一的端点的连接。可以利用多路复用器测量副线圈的电源，其中只需要一个测量电路进行多个电压的测量。

可选择的或额外的，可以提供一个测量电路，用于测量副线圈端点的电压或副线圈上的电流。如果主开关和副开关被适当地连接，则施加于主线圈和副线圈的电压可以改变连接到测量电路的端点的电压。

如果第一电压被施加到一个燃料电池堆上，则不再需要通常在燃料电池中所提供的泵。一个堆有多个金属层。产生的电压通常高度依赖于负载，但变压器的存在允许了堆的直接作用。该电路尤其适用于氢燃料电池。

在另一实施例中，提供了一个选择开关，用于选择至少一个从测量装置到副线圈之一的端点的连接。可以利用多路复用器测量副线圈的电压，其中只需要一个测量电路进行多个电压的测量。