具有直流电压供给线路的蓄能装置以及用于由蓄能装置提供直流电的方法_4

文档序号:9553456阅读:来源:国知局
量供给网来提供。此外,所述充电线路30能够具有中间电路电容器35,通过该中间电路电容器能够截取直流电压,并且该中间电路电容器不仅将所述充电线路30的输入侧上而且在其输出侧上的、脉动的电流的反作用或者所述充电线路30本身中的开关过程的反作用显著地降低到所述充电直流电压UN。在所述充电线路30的充电线路接头8j和8k上能够截取所述充电线路30的输出电压,该输出电压能够用于给所连接的蓄能装置、例如如在图3到5中所示出的那样的蓄能装置1的一系列蓄能模块3或者能量供给分支Z充电。
[0053]所述充电线路30具有半导体开关33和空载二极管39a,所述半导体开关33和空载二极管39a实现了一种降压转换器(Tiefsetzsteller)。例如有待充电的蓄能装置1、例如如在图3到5中所示出的那样的蓄能装置1的一系列蓄能模块3或者能量供给分支的输出电压或者作为替代方案所述降压转换器的、通过半导体开关33来实现的占空比能够用作用于所述充电线路30的充电电流的调节量。也可能的是,将在所述中间电路电容器35上所加载的输入电压仏用作用于所述充电电流I [的调节量。所述降压转换器例如也能够在具有恒定的为1的占空比的运行状态中来运行,使得所述半导体开关33能够持久地保持闭合的状态。在此也能够放弃所述半导体开关33。
[0054]图9示出了充电线路40的示意图,该充电线路具有输入接头46a、46b,在所述输入接头上能够馈入充电交流电压UN。所述充电交流电压UN在此能够通过(未示出的)的线路装置、例如逆变器全桥或者类似装置来产生。所述充电交流电压仏优选具有矩形的、间断的或者不间断的曲线以及较高的基频。所述充电交流电压UN例如能够通过在输入侧所连接的能量供给网连同布置在后面的逆变器桥或者变流器桥来提供。此外,所述充电线路40能够具有变压器45,该变压器的初级绕组与所述输入接头46a、46b耦接。所述变压器45的次级绕组能够与由四个二极管构成的全桥整流器线路44耦接,在所述全桥整流器线路的输出端上能够截取脉动的直流电压。所述脉动的直流电压的、间隔长度的变化能够通过时间间隔的变化来产生,在所述时间间隔中加载在所述变压器45的初级绕组上的充电交流电压仏以及由此所述变压器45的次级绕组上的、相应的次级电压具有数值0。在所述充电线路40的充电线路接头8j、8k上能够截取所述充电线路40的输出电压,所述输出电压能够用于给例如如在图3到5中所示出的那样的、蓄能装置1的一系列蓄能模块5或者一个分支充电。
[0055]所述充电线路40具有空载二极管42和半导体开关43,所述空载二极管和半导体开关用作用于所述全桥整流器线路44的、脉动的直流电压的降压转换器。在此也能够规定,将用于对充电电压进行平滑处理的切换器扼流圈41集成到所述充电线路40中。作为用于通过所述切换器扼流圈41流动的充电电流的调节量,例如能够使用如在图3到5中所示出的那样的蓄能装置1的、有待充电的蓄能模块3或者能量供给分支Z的输出电压,或者作为替代方案能够使用所述脉动的直流电压的相同份额。
[0056]在另一种实施方式中,能够不可替代地放弃所述空载二极管42。在这种情况中,所述全桥整流器线路44的二极管额外地承担所述空载二极管42的功能。由此节省一个结构元件,而相反则降低了所述充电线路40的效率。
[0057]用图3中的蓄能装置1和直流电压供给线路8,在所述电机2的、要求较小的电机电压、例如用电运行的车辆的较小的车速或者停止状态的工作点上,能够激活所述模块分接线路6,方法是:如此操控所述蓄能装置1的蓄能模块3,从而在至少一个耦接节点K上存在适合于给所述直流电压供给线路8馈电的电位。如果所属的模块切换分支A设有模块耦接开关17,那么此外就至少必须使一个模块切换分支A的模块耦接开关17闭合,所述模块切换分支A在这种运行状态中承担从所述親接节点K到所述馈电接头14a或者从所述馈电接头14b到所述耦接节点K的通电工作。
[0058]图4示出了具有蓄能装置1和直流电压供给线路8的系统300的示意图。所述系统300与在图3中示出的系统200的区别主要在于:所述桥路9构造为具有阴极集合点的半桥路,也就是说,仅仅设置了所述相分接头8a和8b,通过所述相分接头8a和8b所述桥切换分支A被连接到所述蓄能装置1的相导线2a、2b上。因此,在图4的直流电压供给线路8中,在所述半桥路9的阴极集合点上始终存在所述相导线2a、2b的相应瞬时最高的电位。这个阴极集合点又与所述馈电节点14a连接。而所述馈电节点14b则与所述蓄能装置的汇流排2c连接。在所述模块分接线路6中,在图4所示出的实施方式中仅仅设置了模块切换分支A,所述模块切换分支A分别使能量供给分支Z的两个蓄能模块3之间的耦接节点K与所述馈电节点14a耦接。在图4的直流电压供给线路8中,也在所述半桥路9的阴极集合点与由此所述馈电节点14a和14b之间存在着电位差,所述电位差能够通过所述升压转换器14来升压为直流电压UZK。
[0059]图5以同样的方式示出了具有蓄能装置1和直流电压供给线路8的系统400的示意图。所述系统400与在图3中示出的系统200的区别主要在于:所述桥路9构造为具有阳极集合点的半桥路,也就是说仅仅设置了所述相分接头8d和8e,通过所述相分接头8d和8e桥切换分支A被连接到所述蓄能装置1的相导线2a、2b上。因此,在图5的直流电压供给线路8中,在所述半桥路9的阳极集合点上始终存在着所述相导线2a、2b的相应瞬时最低的电位。这个阳极集合点又与所述馈电节点14b连接。而所述馈电节点14a在这种实施方式中则与所述蓄能装置的汇流排2c连接。在所述模块分接线路6中,在图5所示出的实施方式中仅仅设置了模块切换分支A,所述模块切换分支相应地使能量供给分支Z的两个蓄能模块3之间的耦接节点K与所述馈接节点14b耦接。在图5的直流电压供给线路8中,也在所述馈电节点14a与所述半桥路9的阳极集合点并且由此所述馈电节点14b之间存在着电位差,该电位差能够通过所述升压转换器14来升压为直流电压UZK。
[0060]所述可选的充电接头8j和8k能够不是布置在所述馈电节点14b上而是也布置在所述馈电节点14a上。
[0061]用图4和5的系统300和400能够在所述电机2的、要求较低的电机电压、例如用电运行的车辆的较低的车速或停止状态的工作点上激活所述模块分接线路6,方法是:如此操控所述蓄能装置1的蓄能模块3,从而在至少一个耦接节点K上存在着适合于给所述直流电压供给线路8馈电的电位。如果所属的模块切换分支A设有模块耦接开关17,那么此外至少必须使这条模块切换分支A的模块耦接开关17闭合。
[0062]由此保证,在所述耦接节点K与所述汇流排2c之间串联的蓄能模块3相应地以完全的输出电压来运行时,所述模块分接线路6的输出电压不会下降到低于所述蓄能模块3的模块电压的总和。
[0063]在充电运行中,也就是说在所谓的里程-扩展-运行(Range-Extender-Betrieb)中在激活所述充电线路30或者40时,能够切断所述桥路9的和/或所述模块分接线路6的各个半导体开关17,以便始终通过所述当前适合于将能量输送到所述蓄能装置1中的输出接头la、lb、lc或者耦接节点K反向于当前在其之间存在的电压来驱送所述充电线路30或者40的充电电流。能够有针对性地切断所述模块切换分支A和/或桥切换分支A的半导体开关17中的各个半导体开关,用于能够给相应其它的能量供给分支Z充电。
[0064]所说明的开关装置的所有开关元件都能够包括功率半导体开关、例如正常切断的或者正常导电的η-或者p-信道-M0SFET-开关或者相应的IGBT开关。在使用具有所定义的和足够的反向遮断能力(RUckwjirtssperrfjihigkeit)的功率半导体开关时,能够放弃相应的、具有一.极管的串联线路。
[0065]图8示出了一种用于从蓄能装置、尤其是如结合图1到6和8到9所描述的那样的蓄能装置1中提供直流电压的方法20的示意图。所述方法20例如能够用于从具有图3、4或者5的电动的驱动系统200、300或者400的、用电运行的车辆的蓄能装置1中尤其为所述车辆的直流电车载电网提供直流电压。
[0066]在步骤21中首先能够在所述蓄能装置1的输出接头la、lb上获取所述能量供给分支Z的输出电压。根据所获取到的输出电压,而后能够在步骤22中使所述能量供给分支Z之一的两个蓄能模块3之间的耦接节点K以切换的方式与所述第一馈电节点14a或者所述第二馈电节点14b耦接。这一点首先以有利的方式进行,如果所获取到的输出电压低于一个单个的蓄能模块3的最大的输出电压。同样,在步骤22中能够使所述能量供给分支Z之一的两个蓄能模块3之间的第一耦接节点K以切换的方式与所述第一馈电节点14a耦接,并且使所述能量供给分支Z之一的两个蓄能模块3之间的第二耦接节点K以切换的方式与所述第二馈电节点14b耦接。
[0067]在这种运行模式中,而后能够在步骤24中如此运行所述能量供给分支Z中的每个能量供给分支的、处于所述蓄能装置1的耦接节点K与汇流排2c之间的蓄能模块3,从而在所述馈电节点14a与14b之间始终至少加载着蓄能单池模块5的电压。但是,特
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