专利名称：用于为储能器充电的系统和用于运行该充电系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于为储能器充电的系统和一种用于运行该充电系统的方法。
背景技术：
呈现出，在未来既在例如风力发电设备的静止应用中也在如混合动力车辆或电动车辆的车辆中越来越多地采用将新的储能技术与电驱动技术相组合的电子系统。在常规应用中，例如实施为感应式电机的电机经由逆变器形式的变换器被控制。对于这种系统表征性的是所谓的直流电压中间回路，储能器、一般是电池经由该直流电压中间回路连接到逆变器的直流电压侧。为了能够满足针对相应的应用所给出的对功率和能量的要求，将多个电池单元串联。因为由这种储能器提供的电流必须流经所有的电池单元并且一个电池单元仅能传导有限的电流，常常附加地并联电池单元，以便提高最大电流。多个电池单元的串联除了高的总电压以外随之带来如下问题，即当唯一的电池单元失灵时，整个储能器失灵，因为于是电池电流不再能够流动。储能器的这种失灵可以导致总系统的失灵。在车辆中，驱动电池的失灵可能导致车辆“卡住”。在其他应用中，例如风力发电设备的转子叶片调整，可能在不利的框架条件、例如强风的情况下甚至发生危及安全的状况。因此应始终致力于储能器的高可靠性，其中用“可靠性”来表示系统在预先给定的时间内无故障工作的能力。在优先的申请DE 10 2010 027857和DE 10 2010 027861中描述了具有多个电池模块支路的电池，这些电池模块支路可直接连接到电机上。电池模块支路在此具有多个串联的电池模块，其中每个电池模块具有至少一个电池单元和所分配的可控的耦合单元，该耦合单元允许根据控制信号中断相应的电池模块支路或者跨接分别分配的至少一个电池单元或者将分别分配的至少一个电池单元接到相应的电池模块支路中。通过例如借助于脉宽调制适当地操控耦合单元，还可以提供用于控制电机的适当的相信号，使得可以放弃单独的脉冲逆变器。控制电机所需的脉冲逆变器因此可以说被集成到电池中。出于公开的目的，这两个优先的申请全面地结合到本申请中。
发明内容
本发明提出一种用于为可控的储能器中的至少一个储能器单元充电的系统，所述储能器用于对η相电机进行控制和电能量供给，其中η > I。在此，可控的储能器具有η个并行的能量供给分支，所述能量供给分支分别具有至少两个串联的储能器模块，所述储能器模块分别包括至少一个具有所分配的可控的耦合单元的电储能器单元。所述能量供给分支在一侧能与参考电势——在下面称为参考汇流排——连接，并且在另一侧分别与电机的相连接。所述耦合单元根据控制信号要么中断能量供给分支要么所述耦合单元跨接分别所分配的储能器单元要么所述耦合单元将分别所分配的储能器单元接到能量供给分支中。可控的储能器的能量供给分支和电机的相能经由可控的η相双向整流器单元与直流电压中间回路连接。可控的储能器的参考汇流排能与直流电压中间回路的参考汇流排连接。为了使得能够给储能器单元中的至少一个充电，直流电压中间回路能与充电装置电连接。本发明还提出一种用于运行本发明的充电系统的方法，其中对于直流电压中间回路中的电压水平高于要充电的储能器单元的电压水平的情况，将充电装置连接到直流电压中间回路上。在充电阶段中，分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被接到能量供给分支中。位于要充电的储能器单元的能量供给分支中、但是本身不分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接。所有其余的耦合单元被控制为，使得相应的能量供给分支被中断。此外，可控的双向整流器单元的、布置在与可控的储能器的能量供给分支连接的整流器分支中的至少一个可控的高侧开关被闭合，其中所述能量供给分支不具有要充电的储能器单元。在充电阶段后面的空转阶段中，分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被接到能量供给分支中。位于要充电的储能器单元的能量供给分支中、但是本身不分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接。所有其余的耦合单元被控制为，使得相应的能量供给分支被中断，以及可控的双向整流器单元的可控的高侧开关被断开。如果电机可与可控的储能器脱耦或分离，则也可以在充电阶段期间闭合可控的双向整流器单元的任意的可控的高侧开关。本发明此外提出一种用于运行本发明的充电系统的方法，其中对于直流电压中间回路中的电压水平低于要充电的储能器单元的电压水平的情况，将充电装置连接到直流电压中间回路上。在充电阶段中，位于要充电的储能器单元的能量供给分支中的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接。所有其余的耦合单元被控制为，使得相应的能量供给分支被中断。此外，可控的双向整流器单元的、布置在与可控的储能器的能量供给分支连接的整流器分支中的至少一个可控的高侧开关被闭合，其中所述能量供给分支不具有要充电的储能器单元。在充电阶段后面的空转阶段中，分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被接到能量供给分支中。位于要充电的储能器单元的能量供给分支中、但是本身不分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接。所有其余的耦合单元被控制为，使得相应的能量供给分支被中断，以及可控的双向整流器单元的可控的高侧开关被闭合。如果电机可与可控的储能器脱耦或分离，则也可以在充电阶段期间在该方法的情况下闭合可控的双向整流器单元的任意的可控的高侧开关。本发明的优点
本发明所基于的基本构思是，将整流器单元实施为可控的和双向的，并且一方面与耦合单元和另一方面与电机的定子绕组共同地一起使用该整流器单元用于充电功能。对于在将充电装置连接到直流电压中间回路上之后直流电压中间回路中的电压水平高于要充电的储能器单元的电压水平的情况，通过如下方式实现所需的降压调节器功能，即将构造为桥式整流器的整流器单元的高侧开关和定子绕组在充电过程期间以类似于降压调节器的方式来运行。在此，在充电阶段中将能量输送给定子绕组并且存储在那里，所述能量随后在空转阶段中输出给要充电的储能器单元。所需的降压比通过相应地脉冲式地、尤其是脉宽调制地操控整流器单元的至少一个高侧开关来调整。对于在将充电装置连接到直流电压中间回路上之后直流电压中间回路中的电压水平低于要充电的储能器单元的电压水平的情况，所需的升压调节器功能可以通过如下方式实现，即分配给要充电的储能器单元的耦合单元和定子绕组与升压调节器类似地被运行，其中能量被输送给定子绕组并且存储在那里，所述能量接着在空转阶段中被输出给要充电的储能器单元。所需的升压比在此通过相应地脉冲式地、尤其是脉宽调制地操控分配给要充电的储能器单元的耦合单元来调整。在此分别仅产生最小的附加的硬件耗费，这随之带来小的成本和小的位置需求。此外，可以利用本发明的系统必要时也为在直流电压中间回路中存在的其他储能器充电。利用本发明的系统和本发明的方法，既可以为单个储能器模块的储能器单元充电，也可以同时为多个储能器模块的储能器单元充电。在多相电机的情况下也可以同时对位于不同的能量供给分支中的储能器模块的储能器单元充电。但是在此要考虑，在电机的运行期间，仅能同时地为η-1个能量供给分支中的储能器单元充电。但是，通过电机的脱耦和设置附加的充电电感，也可以同时为所有能量供给分支中的储能器单元充电。如果应该同时为多个模块的储能器单元充电，则有利的是，储能器模块是高欧姆对称的，使得在各个储能器模块上出现等值的电压降。但是可替代地，耦合单元也可以被设计成相应地高的截止能力。充电装置的任务仅仅是提供合适的直流电压。就此而言，充电装置可以通过不同的途径来实现。所述充电装置例如可以构造为单相或者多相的网络充电设备或者也可以构造为直流电压充电站。在充电过程期间在电机中的不期望的力矩可以通过如下方式被避免，即电机在充电过程期间以机械方式被闭锁，例如借助于传动系止动爪。可替代地，电机的转子位置也可以例如借助于相应的传感器系统被监视，并且在探测到转子运动的情况下被关断。如果电机的定子绕组的电感不足，则可以在充电装置与电机之间或者在充电装置与可控的储能器之间接入附加的充电电感。根据本发明的一个实施方式设置隔离单元，通过该隔离单元可以在充电过程期间将电机与可控的储能器分离。通过这种方式，附加的充电电感也可以与定子绕组无关地用于实现所需的升压或降压调节器功能，这开启了也同时对所有能量供给分支中的储能器单元充电的可能性。本发明的实施方式的其他特征和优点参照附图从以下描述中得出。
图1示出具有本发明充电系统的能量供给网络的示意性框图，
图2示出当直流电压中间回路中的电压水平高于要充电的储能器单元的电压水平时在充电阶段中本发明充电系统的示意图，
图3示出在空转阶段中根据图2的充电系统，
图4示出当直流电压中间回路中的电压水平低于要充电的储能器单元的电压水平时在充电阶段中本发明充电系统的示意图，
图5示出具有附加的充电电感和隔离单元的本发明充电系统的示意图，和 图6示出没有外部回线的充电系统的示意图。
具体实施方式
图1示出具有本发明充电系统的能量供给网络的示意性框图。可控的储能器2连接到三相电机I上。可控的储能器2包括三个能量供给分支3 — 1、3 — 2和3 — 3，这些能量供给分支在一侧与在所示实施方式中引导低电势的参考电势T-(参考汇流排)连接，并且在另一侧分别与电机I的各个相U、V、W连接(参照图2、3、4)。这些能量供给分支3 -
1、3 — 2和3 — 3中的每一个具有m个串联的储能器模块4 一 11至4 一 Im或4 一 21至
4一 2m或4 一 31至4 一 3m，其中m彡2。储能器模块4又分别包括多个串联的电储能器单元，这些储能器单元在图2、3和4中由于清楚性的原因仅仅在与电机I的相W连接的能量供给分支3 - 3中配备有附图标记5 — 31至5 — 3m。储能器模块4此外分别包括耦合单元，所述耦合单元分配给相应的储能器模块4的储能器单元5。由于清楚性的原因，这些耦合单兀也仅仅在能量供给分支3 — 3中配备附图标记6 — 31至6 — 3m。在图2、3和4中所示的实施变型方案中，耦合单元6分别通过两个可控的开关元件7 — 311和7 — 312至7 — 3ml和7 — 3m2形成。开关元件在此可以实施为例如IGBT (绝缘栅双极晶体管)形式的功率半导体开关或者实施为MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)。耦合单元6使得能够通过断开耦合单元6的两个开关元件7来中断相应的能量供给分支3。可替代地，储能器单元5可以通过分别闭合耦合单元6的开关元件7之一、例如通过闭合开关7 — 311要么被跨接，要么例如通过闭合开关7 - 312被接到相应的能量供给分支3中。能量供给分支3 — I至3 — 3的总输出电压通过耦合单元6的可控的开关元件7的相应开关状态被确定并且可以分级地被调整。分级在此根据各个储能器模块4的电压得出。如果从类似地构造的储能器模块4的优选实施方式出发，则从单个储能器模块4的电压乘以每能量供给分支3串联 的储能器模块4的数量m中得出最大可能的总输出电压。耦合单元6因此允许，将电机I的相U、V、W要么接到高的参考电势上要么接到低的参考电势上并且就此而言也可以履行已知的逆变器的功能。因此可以通过可控的储能器2在适当地操控耦合单元6的情况下控制电机I的功率和运行方式。也就是就此而言，可控的储能器2履行双重功能，因为其一方面用于电能量供给，而另一方面也用于电机I的控制。电机I具有定子绕组8-U、8_V和8-W，这些定子绕组在所示的实施例中以星形线路彼此接线。电机I在所示的实施例中实施为三相交流电机，但是也可以具有少于或者多于三个的相。可控的储能器2中的能量供给分支3的数目当然也视电机的相数而定。在所示的实施例中，每个储能器模块4分别具有多个串联的储能器单元5。但是，所述储能器模块4也可以替代地分别具有仅仅一个唯一的储能器单元或者也可以具有并联的储能器单元。在所示的实施例中，耦合单元6分别由两个可控的开关元件7构成。但是，耦合单元6也可以由或多或少的可控的开关元件实现，只要能实现所需的功能(中断能量供给分支、跨接储能器单元以及将储能器单元接到能量供给分支中)。耦合单元的示例性的替代的构型从优先的申请DE XX和DE YY中得出。但是此外也可设想的是，耦合单元具有全桥电路中的开关元件，这在储能器模块的输出端处提供电压极性变换的附加可能性。可控的储能器2在电机1的发动机运行期间在输出侧提供用于操控电机I的交变电压。但是与传统的系统不同一在所述传统的系统中电机经由逆变器被控制并且通过与其分离的电储能器被供给电能，不提供直流电压用于对耗电器、例如车辆车载网络中的高伏消耗器进行直接的能量供给或者作为直流电压转换器的输入参量。因此设置在其相数方面与电机I的相数相匹配的、在本实施例中也就是三相的整流器单元9，该整流器单元在输入侧与可控的储能器2的能量供给分支3和电机的分别所属的相U、V、W连接并且在输出侧与直流电压中间回路10连接。直流电压中间回路10在此基本上由没有特地示出的中间回路电容器形成。第二储能器11连接在直流电压中间回路10之后，没有示出的耗电器可从该第二储能器被供给直流电压。根据应用情况也可以在中间回路电容器之前或者之后连接直流电压转换器。为了能够实现对一个或多个储能器模块4的储能器单元5的充电，充电装置12可以与直流电压中间回路10连接。该充电装置12提供用于为储能器单元5充电的能量并且例如可以构造为单相或多相的网络充电设备或者也可以构造为直流电压充电站。如果为了调节电机I而应该测量电机的相电流，则应当注意的是，电流测量在充电设备11的抽头之后才进行。这在图1中通过具有附图标记30的框来表示。图2至4示意性示出本发明的充电系统。三相整流器单元9包括三个并行的整流器分支20-1、20-2和20-3，这些整流器分支分别与可控的储能器2的能量供给分支3_1、3-2或3-3以及电机I的分别所属的相U、V或W连接。整流器单元9被实施为桥式电路中的二极管整流器。在此，可控的开关元件22-11或22-21或22-31 (高侧开关)分别同与高电势连接的二极管21-11、21-21和21-31 (高侧二极管)并联。与直流电压中间回路10的参考汇流排B的低电势连接的二极管21-12、21-22和21-32 (低侧二极管)在该实施例中实施为不具有并联的可控的开关元件。但是还可以设置相应的低侧开关。还可以设想的是，二极管21完全由可控的开关元件22代替。充电装置12简化地以等效电路图的形式示出为直流电压源，其直接连接到整流器单元9上。在此，充电装置12的正极与整流器单元9的引导高电势的电压汇流排连接并且充电装置的负极与直流电压中间回路10的参考汇流排B连接。直流电压中间回路10的参考汇流排B此外与可控的储能器2的参考汇流排T-连接，由此形成外部回线。接下来示范性地描述单个储能器模块4的储能器单元5、即能量供给分支3-3中的储能器模块4-31的储能器单元5-31的充电过程。首先假设，直流电压中间回路10中的电压水平高于要充电的储能器单元5-31的电压水平。在图2中所示的充电阶段期间，分配给要充电的储能器单元5-31的耦合单元6-31由未示出的控制单元控制为，使得其被接到能量供给分支3-3中。这具体地通过如下方式实现，断开开关元件7-311，而闭合开关元件7-312。位于能量供给分支3-3中(其中要充电的储能器单元5-31也位于该能量供给分支3-3中)的所有其余的耦合单元6-32至6-3m由未示出的控制单元控制为，使得分别所分配的储能器单元5-32至5_3m被跨接。这具体地通过如下方式实现，即闭合开关元件7-321至3-ml，而断开开关元件7-322至7_3m2。所有其余的耦合单元6、也就是另外两个能量供给分支3-1和3-2的储能器模块4中的所有耦合单元6被控制为，使得相应的能量供给分支3-1或3-2被中断。这具体地通过如下方式实现，即分别断开耦合单元6的两个开关元件。高侧开关22-11被闭合。对耦合单元6和高侧开关22-11的这种操控弓I起电流流经定子绕组8_U和8_W，使得在充电阶段期间电能被存储在定子绕组8-U和8-W中。该电流流动在图2中通过相应的箭头来表示。在充电阶段后面的在图3中所示的空转阶段中，分配给要充电的储能器单元5 -31的耦合单元6 - 31此外被控制为，使得所分配的储能器单元5 - 31被接到能量供给分支3 — 3中。处于要充电的储能器单元5 - 31的能量供给分支3 - 3中、但是本身并不分配给要充电的储能器单元的所有其余的耦合单元6 — 32至6 — 3m此外被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接。其余能量供给分支3 — I和3 — 2中的耦合单元6-11至
6-lm和6-21至6-2m此外被控制为，使得相应的能量供给分支3 — I和3 — 2被中断。整流器单元的高侧开关22-11、22-21和22-31在空转阶段期间断开。对耦合单元6和整流器单元12的高侧开关22的这种控制在定子绕组8_U、8_W和要充电的储能器单元5-31之间产生闭合的电流回路。定子绕组8的电感在此继续驱动电流并且通过这种方式对储能器单元5-31充电。相应的电流流动在图3中又通过箭头来表
/Jn ο为储能器单元5-31充电所需的降压比通过脉冲式地操控高侧开关22-11来调整。现在假设，直流电压中间回路10中的电压水平低于要充电的储能器单元5-31的电压水平。在这种情况下，在图4中所示的充电阶段期间，位于要充电的储能器单元5-31的能量供给分支3-3中的所有耦合单元6-31至6-3m被控制为，使得分别所分配的储能器单元5-31至5-3m被跨接。所有其余的耦合单元6、也就是另外两个能量供给分支3_1和3_2的储能器模块4中的所有耦合单元6被控制为，使得相应的能量供给分支3-1或3-2被中断。整流器单元12的、布置在与可控的储能器2的能量供给分支3连接的整流器分支中的至少一个高侧开关22在充电阶段期间被闭合，其中所述能量供给分支3不具有要充电的储能器单元5。例如，在图4中高侧开关22-11是闭合的。对耦合单元6和高侧开关22的这种操控引起电流流经定子绕组8-U和8_W，从而在充电阶段期间电能被存储在电子绕组8-U和8-W中。该电流流动在图4中又通过相应的箭头表示。在充电阶段后面的空转阶段期间，耦合单元6和整流器单元的开关元件22很大程度上类似于根据图3阐述的状况以直流电压中间回路10中的电压水平被控制，该电压水平高于要充电的储能器单元5-31的电压水平。与图3中所示的空转阶段的唯一区别在于，高侧开关22-11这次在空转阶段中也保持闭合。为了避免重复，关于在空转阶段期间对其余开关元件22和耦合单元6的控制参照关于图3的相应实施。为储能器单元5-31充电所需的升压比在该情况下通过脉冲式地操控分配给要充电的储能器单元的耦合单元6-31来调整。如果发动机电感不足，则可以采用附加的外部的充电电感50-1、50_2和50_3，这些充电电感被接在整流器单元12与电机I或可控的储能器2之间(图5)。如果附加地存在隔离单元51，通过该隔离单元51可以在充电过程期间将电机I与可控的储能器2分离，则充电电感50-1、50-2和50-3也可以与定子绕组8_U、8_V和8-W无关地被用于对储能器单元5充电。这于是也使得能够同时对所有能量供给分支3-1、3-2和3-3中的储能器单元5充电。此外，附加的充电电感50-1、50_2和50-3以及隔离单元51能够实现，在根据图2至4阐述的充电方法的情况下在充电阶段中可控的双向整流器单元的任意的可控的高侧开关可以被闭合。在充电过程期间的不期望的力矩可以通过如下方式被避免，即电机I在充电过程期间以机械方式被闭锁，例如借助于传动系止动爪。可替代地，电机I的转子位置也可以例如借助于相应的传感器系统被监视，并且在探测到转子运动的情况下被关断。还可设想如下的充电系统和用于其运行的方法，其没有外部回线、也就是没有在可控的储能器2的参考汇流排T-与直流电压中间回路10的参考汇流排B之间的电连接也行。在该情况下，用于电流流动的回流分支在充电过程期间由可控的储能器2的本身不具有要充电的储能器单元5的能量供给分支3形成。但是为此在可控的储能器2与电机I之间的连接线路中的至少两个中可以分别设置附加的可控的开关元件60-U或60-V或60-W，所述开关元件能够实现回流分支与定子绕组8-U、8-V或8-W的脱耦。这是需要的，因为否则的话电机I的星形点接地，这会导致短路。附加地可以在整流器单元12中至少在与具有附加开关元件的连接线路连接的整流器分支20中设置低侧开关22-12、22-22和22-32。在图6中示出用于这种充电系统的充电阶段。空转阶段与关于图3的实施类似地进行。
权利要求
1.于为可控的储能器(2)中的至少一个储能器单元(5)充电的系统，所述储能器用于对η相电机(I)进行控制和电能量供给，其中n≥ 1，其中 一可控的储能器(2)具有η个并行的能量供给分支(3 - 1、3 - 2、3 — 3)，所述能量供给分支 分别具有至少两个串联的储能器模块(4)，所述储能器模块分别包括至少一个具有所分配的可控的耦合单元(6 )的电储能器单元(5 )， 在一侧能与参考汇流排(Τ-)连接，并且 在另一侧能分别与电机(I)的相(U、V、W)连接， -所述耦合单元(6)根据控制信号中断相应的能量供给分支(3-1，3-2 ;3-3)或者跨接分别所分配的储能器单元(5)或者将分别所分配的储能器单元(5)接到相应的能量供给分支(3 — 1、3 — 2 ；3 — 3)中， -可控的储能器(2)的能量供给分支(3 - 1、3 - 2、3 - 3)和电机(I)的相(U、V、W)能经由可控的η相的双向整流器单元(9)与直流电压中间回路(10)连接， -可控的储能器(2)的参考汇流排(Τ-)能与直流电压中间回路(10)的参考汇流排(B)连接，以及 -直流电压中间回路(10)能与充电装置(12)电连接。
2.根据权利要求1的系统，其中可控的双向整流器单元(9)被构造为桥式整流器。
3.根据权利要求2的系统，其中整流器单元(9)包括η个并行的整流器分支(20-1、20-2、20-3)，这些整流器分支能分别与能量供给分支(3 -1 ；3 - 2 ；3 - 3)和电机(I)的所属的相(U ;V;W)连接并且分别具有至少一个可控的高侧开关(22-11 ；22-21 ;22_31)。
4.根据权利要求1至3之一的系统，其中在整流器单元(9)与可控的储能器(2)之间能接入附加的充电电感(50-1、50-2、50-3 )。
5.根据权利要求4的系统，其中设置隔离单元(51)，通过该隔离单元能将电机(I)在充电过程期间与可控的储能器(2)分离。
6.关于运行根据权利要求3或4之一的充电系统的方法，其中 -将充电装置(12)连接到直流电压中间回路(10)上，其中直流电压中间回路(10)中的电压水平高于要充电的储能器单元(5-31)的电压水平， -在充电阶段中 分配给要充电的储能器单元(5-31)的所有耦合单元(6-31)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-31)被接到能量供给分支(3-3)中， 位于要充电的储能器单元(5-31)的能量供给分支(3-3)中、但是本身不分配给要充电的储能器单元(5)的所有耦合单元(6-32至6-3m)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-32至5-3m)被跨接， 所有其余的耦合单元(6)被控制为，使得相应的能量供给分支(3-1、3-2)被中断，以及 可控的双向整流器单元(9)的、布置在与可控的储能器(2)的能量供给分支(3-1)连接的整流器分支(20-1)中的至少一个可控的高侧开关(22-11)被闭合，其中所述能量供给分支不具有要充电的储能器单元(5 )， -在充电阶段后面的空转阶段中 分配给要充电的储能器单元(5-31)的所有耦合单元(6-31)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-31)被接到能量供给分支(3-3)中， 位于要充电的储能器单元(5-31)的能量供给分支(3-3)中、但是本身不分配给要充电的储能器单元(5)的所有耦合单元(6-32至6-3m)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-32至5-3m)被跨接， 所有其余的耦合单元(6)被控制为，使得相应的能量供给分支(3-1、3-2)被中断，以及 可控的双向整流器单元(9)的可控的高侧开关(22-11、22-21、22-31)被断开。
7.关于运行根据权利要求5的充电系统的方法，其中 -将充电装置(12)连接到直流电压中间回路(10)上，其中直流电压中间回路(10)中的电压水平高于要充电的储能器单元(5-31)的电压水平， -在充电阶段中 分配给要充电的储能器单元(5-31)的所有耦合单元(6-31)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-31)被接到能量供给分支(3-3)中， 位于要充电的储能器单元(5-31)的能量供给分支(3-3)中、但是本身不分配给要充电的储能器单元(5)的所有耦合单元(6-32至6-3m)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-32至5-3m)被跨接， 所有其余的耦合单元(6)被控制为，使得相应的能量供给分支(3-1、3-2)被中断，以及 可控的双向整流器单元(9)的至少一个可控的高侧开关(22-11)被闭合， -在充电阶段后面的空转阶段中 分配给要充电的储能器单元(5-31)的所有耦合单元(6-31)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-31)被接到能量供给分支(3-3)中， 位于要充电的储能器单元(5-31)的能量供给分支(3-3)中、但是本身不分配给要充电的储能器单元(5)的所有耦合单元(6-32至6-3m)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-32至5-3m)被跨接， 所有其余的耦合单元(6)被控制为，使得相应的能量供给分支(3-1、3-2)被中断，以及 可控的双向整流器单元(9)的可控的高侧开关(22-11、22-21、22-31)被断开。
8.关于运行根据权利要求3或4之一的充电系统的方法，其中 -将充电装置(12)连接到直流电压中间回路(10)上，其中直流电压中间回路(10)中的电压水平低于要充电的储能器单元(5-31)的电压水平， -在充电阶段中 位于要充电的储能器单元(5-31)的能量供给分支(3-3)中的所有耦合单元(6-31至6-3m)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5_31至5_3m)被跨接， 所有其余的耦合单元(6)被控制为，使得相应的能量供给分支(3-1、3-2)被中断，以及 可控的双向整流器单元(9)的、布置在与可控的储能器(2)的能量供给分支(3-1)连接的整流器分支(20-1)中的至少一个可控的高侧开关(22-11)被闭合，其中所述能量供给分支不具有要充电的储能器单元(5 )， -在充电阶段后面的空转阶段中 分配给要充电的储能器单元(5-31)的所有耦合单元(6-31)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-31)被接到能量供给分支(3-3)中， 位于要充电的储能器单元(5-31)的能量供给分支(3-3)中、但是本身不分配给要充电的储能器单元(5)的所有耦合单元(6-32至6-3m)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-32至5-3m)被跨接， 所有其余的耦合单元(6)被控制为，使得相应的能量供给分支(3-1、3-2)被中断，以及 可控的双向整流器单元(9)的可控的高侧开关(22-11、22-21、22-31)被闭合。
9.关于运行根据权利要求5的充电系统的方法，其中 -将充电装置(12)连接到直流电压中间回路(10)上，其中直流电压中间回路(10)中的电压水平低于要充电的储能器单元(5-31)的电压水平， -在充电阶 段中 位于要充电的储能器单元(5-31)的能量供给分支(3-3)中的所有耦合单元(6-31至6-3m)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5_31至5_3m)被跨接， 所有其余的耦合单元(6)被控制为，使得相应的能量供给分支(3-1、3-2)被中断，以及 可控的双向整流器单元(9)的至少一个可控的高侧开关(22-11)被闭合， -在充电阶段后面的空转阶段中 分配给要充电的储能器单元(5-31)的所有耦合单元(6-31)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-31)被接到能量供给分支(3-3)中， 位于要充电的储能器单元(5-31)的能量供给分支(3-3)中、但是本身不分配给要充电的储能器单元(5)的所有耦合单元(6-32至6-3m)被控制为，使得分别所分配的储能器单元(5-32至5-3m)被跨接， 所有其余的耦合单元(6)被控制为，使得相应的能量供给分支(3-1、3-2)被中断，以及 可控的双向整流器单元(9)的可控的高侧开关(22-11、22-21、22-31)被闭合。
全文摘要
本发明涉及一种用于为可控的储能器(2)中的至少一个储能器单元(5)充电的系统，所述储能器用于对n相电机(1)进行控制和电能量供给，其中n≥1。在此，可控的储能器(2)具有n个并行的能量供给分支(3－1、3－2、3－3)，所述能量供给分支分别具有至少两个串联的储能器模块(4)，所述储能器模块分别包括至少一个具有所分配的可控的耦合单元(6)的电储能器单元(5)，在一侧与参考汇流排(T-)连接，并且在另一侧分别与电机(1)的相(U、V、W)连接。所述耦合单元(6)根据控制信号中断相应的能量供给分支(3-1，3-2；3-3)或者所述耦合单元(6)跨接分别所分配的储能器单元(5)或者所述耦合单元(6)将分别所分配的储能器单元(5)接到相应的能量供给分支(3－1，3－2；3－3)中。可控的储能器(2)的能量供给分支(3－1，3－2，3－3)和电机(1)的相(U、V、W)经由可控的n相双向整流器单元(9)与直流电压中间回路(10)连接。可控的储能器(2)的参考汇流排(T-)与直流电压中间回路(10)的参考汇流排(B)连接。直流电压中间回路(10)能与充电装置(12)电连接。
文档编号H02P27/14GK103098337SQ201180045012
公开日2013年5月8日 申请日期2011年8月25日 优先权日2010年9月20日
发明者P.福伊尔施塔克, E.魏森博恩 申请人:罗伯特·博世有限公司