[发明专利]储能装置的直流电压截取装置和由储能装置生成直流电压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于储能装置的一种直流电压截取装置（Gleichspannungsabgriffsanordnung）以及由储能装置来生成直流电压的一种方法，尤其在具有电池直接逆变器的系统中，其用于同时给电机供电以及为直流电网生成另一电压电平。

背景技术

可以看出：将来不仅在固定的应用中，比如风能设备或太阳能设备，还在汽车中，比如混合或电动汽车，更多的电子系统被采用，这些电子系统将新的储能技术与电驱动技术相结合。

在电机中多相电流的供电通常通过以脉冲逆变器形式的一种逆变器来实现。为此可以把由直流电压中间回路所提供的直流电压逆变为一个多相交流电压，比如三相交流电压。该直流电压中间回路在此由串联电池模块的一个支路来供电。为了能够满足针对相应应用而给定的对功率和能量的要求，通常把多个电池模块串联为一个牵引用电池。

多个电池模块的该串联电路所带来的问题是，如果一个唯一的电池模块失效，那么整个支路就失效。供电支路的这种失效可能导致整个系统的失效。另外单个电池模块暂时或永久出现的功率下降可能导致在整个供电支路中的功率下降。

在文件US 5,642,275 A1中描述了具有集成逆变功能的一种电池系统。这种系统称为多级级联逆变器或电池直接逆变器（Batteriedirektumrichter,BDI）。这种系统包含有以多个储能模块支路形式的直流电源，其可以直接连接到一个电机或一个电网。在此可以生成单相或多相的供电电压。该储能模块支路在此具有多个串联的储能模块，其中每个储能模块都具有至少一个电池单元和一个所属的可控耦合单元，其允许根据控制信号来跨接相应所属的至少一个电池单元，或者把相应所属的至少一个电池单元连接到相应的储能模块支路中。在此该耦合单元可以如此来构造，使得其另外还允许把相应所属的至少一个电池单元还以反转的极性连接到相应的储能模块支路中，或者还断开相应的储能模块支路。通过合适地控制该耦合单元，比如借助脉宽调制，也可以提供合适的相位信号来控制相位输出电压，如此使得可以放弃分立的脉冲逆变器。用于控制相位输出电压所需的脉冲逆变器从而集成在所谓的BDI中。

BDI相对于常规的系统而通常具有一个较高的效率、较高的故障安全性以及在其输出电压中明显更低的谐波含量。该故障安全性尤其通过如下来保证，即故障的、失效的或不完全有效的电池单元可以通过合适地控制其所属的耦合单元而在该供电支路中被跨接。一个储能模块支路的该相位输出电压可以通过相应地控制该耦合单元而变化，并尤其逐级地来调节。该输出电压的级在此由单个储能模块的电压构成，其中最大可能的相位输出电压由一个储能模块支路的所有储能模块之和来确定。

该文件DE 10 2010 027 857 A1和DE 10 2010027 861 A1比如公开具有多个电池模块支路的电池直接逆变器，其可以直接连接到一个电机上。

在BDI的输出上不提供恒定的直流电压，因为该储能单元划分为不同的储能模块，并且必须控制其耦合装置以有针对性地生成一个电位。由于这种划分，DBI基本不作为直流电压源来提供，比如用于电动汽车车上电网的供电。

从而需要用于一种储能装置的一种截取装置以及用于驱动该储能装置的一种方法，以能够在该储能装置的连续运行中截取或生成另一电位、尤其一个直流电位。

发明内容

按照一个方面，本发明提供了用于一种储能装置的一种直流电压截取装置，其中该储能装置具有多个能量供给支路，该能量供给支路相应具有多个储能模块，以在该储能装置的多个输出端子上生成一个交流电压，该直流电压截取装置具有一个半桥电路，该半桥电路具有多个聚集端子（Sammelanschlüssen），该聚集端子分别与该储能装置的输出端子之一相耦合，该直流电压截取装置还具有一个参照端子，该参照端子与该储能装置的一个参照电位汇流排相耦合，并且该直流电压截取装置还具有一个升压转换器（Hochsetzsteller），该升压转换器被设计成根据在该半桥电路与该参照端子之间的电位而在该直流电压截取装置的截取端子上提供一个直流电压。

根据另一方面，本发明还提供了一种电驱动系统，该系统具有一个储能装置，该储能具有多个能量供给支路，该能量供给支路分别具有多个储能模块，以在该储能装置的多个输出端子上生成一个交流电压，该系统还具有一个根据本发明的直流电压截取装置，该直流电压截取装置的聚集端子分别与该储能装置的参照端子之一相耦合，并且该直流电压截取装置的参照端子与该储能装置的一个参照电位汇流排相耦合。