[发明专利]用于对蓄能装置的蓄能电池进行充电的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对蓄能装置的蓄能电池进行充电的方法以及可充电的蓄能装置、尤其用于电驱动车辆的带有模块化的电池系统的蓄能装置。

背景技术

能够发现，未来不仅在固定应用、例如风力发电设备或太阳能设备中而且在车辆、例如混合动力车辆或电动车辆中都越来越多地使用电子系统，其将新能源存储技术与电驱动技术进行组合。

将多相电流馈入电机中通常通过脉冲逆整流器形式的变流器实现。为此，能够将直流中间回路提供的直流电压转换成多相的交流电压例如三相的交流电压。在此，直流中间回路由串联的电池模块构成的线路提供。为了能够满足为各个应用给出的关于功率和能量的要求，经常将牵引电池中的多个电池模块进行串联。

文件DE 10 2010 027 857 A1和DE 10 2010 027 861 A1公开了蓄能装置中模块化连接的电池，其经由耦合单元的合适的操控能够选择性地耦合到由串联的电池构成的线路中或者从其中脱耦。这种类型的系统在Battery Direct Converter(电池直接转换器，BDC）的名义下公开。这种系统包括蓄能模块线路中的直流电源，该直流电源能够经由脉冲逆整流器接入到用于给电机或者电网供给电能的直流中间回路上。

在此，所述蓄能模块线路具有多个串联的蓄能模块，其中每个蓄能模块具有至少一个电池和配属的可控制的耦合单元，其允许根据控制信号桥接各个配属的至少一个电池或者将各个配属的至少一个电池接入到各个蓄能模块线路中。能够可选地如此设计所述耦合单元，使得其允许根据控制信号桥接各个配属的至少一个电池或者将各个配属的至少一个电池接入到各个蓄能模块线路中。能够可选地如此设计所述耦合单元，使得其额外地允许将相应配属的至少一个电池也以颠倒的极性接入到各个蓄能模块线路中，或者也中断各个蓄能模块线路。

BDC通常具有相对于常规的系统更高的效率以及更高的可靠性。此外通过以下方法确保所述可靠性，即通过合适地桥接操控所述耦合单元能够从供能线路中断开有缺陷的、取消的或者不完全有能力的电池。蓄能模块线路的总输出电压能够通过相应地操控耦合单元进行改变，尤其阶梯状地调节。在此，从各个蓄能模块的电压中获得输出电压的阶梯，其中通过蓄能模块线路的所有蓄能模块的电压的总和确定最大可能的总输出电压。

为了调节蓄能模块的输出电压，能够脉宽调制（PWM）地操控耦合单元。由此能够通过有针对性地改变接通或者说断开时间将所希望的中间值作为蓄能模块电压发出。

对于BDC来说，需要发展充电战略，用该充电战略进一步简单、有效并且灵活地对蓄能模块的电池进行充电。

发明内容

本发明根据一个方面实现了对蓄能装置的蓄能电池进行充电的方法，所述蓄能装置具有多个串联在供能线路中的蓄能模块，所述蓄能模块包括相应具有至少一个蓄能电池的蓄能电池模块以及带有耦合元件的耦合装置，该耦合装置设计用于将蓄能电池模块选择性地接入或者桥接到供能线路中。在此，所述方法具有以下步骤：将蓄能装置的输出接头与直流电源进行耦合、操控所有蓄能模块的耦合装置从而将蓄能电池模块桥接在供能线路中长达预先确定的第一时间段以及操控至少一个第一蓄能模块的耦合装置用于将第一蓄能模块的蓄能电池模块接入到供能线路中长达预先确定的第二时间段，随后经过预先确定的第一时间段。

根据另一方面，本发明实现了一种系统，其具有带有多个串联在供能线路中的蓄能模块的蓄能装置，所述蓄能模块分别包括具有至少一个蓄能电池的蓄能电池模块以及带有耦合元件的耦合装置，所述耦合元件设计用于将蓄能电池模块选择性地接入或者桥接到供能线路中。所述系统还具有与蓄能装置的输出接头耦合的直流中间回路、与直流中间回路耦合并且由直流中间回路供给输入电压的脉冲逆整流器、与脉冲逆整流器耦合并且由脉冲逆整流器供给相电压的电机、可接入地与蓄能装置的输出接头进行连接的直流电源以及与耦合装置耦合的控制装置，并且该控制装置设计用于选择性地操控蓄能装置的耦合装置从而提供蓄能装置的总输出电压并且实施按本发明的方法。

本发明的构思是经由直流电源对模块化构造的、具有串联在供能线路中的电池的蓄能装置进行充电。在此使用已经在蓄能装置中使用的组件，从而通过在从直流电源获取充电电流与将保存在中间的充电电流转移到所述蓄能模块中的一个或者多个中之间进行高频变换，来对蓄能装置的蓄能电池进行充电。在此，蓄能模块的耦合装置连同存储节流阀或者蓄能电池模块的寄生电感一起实现了用于直流电源的提高调节器功能，使得其对于蓄能电池来说表现为可调节的恒定电源。