用于提供电压的装置以及驱动布置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于提供电压的装置，具有电池系统，该电池系统包括由用于提供第一电池子模块电压的第一电池子模块和用于提供第二电池子模块电压的第二电池子模块构成的串联电路；并且具有用于将第一电池子模块电压转换成输出电压的第一电压转换模块，输出电压能够被供给能连接到电压转换模块的电组件。本发明还涉及一种驱动布置以及方法。
【背景技术】
[0002]用于提供电压的装置通常包括蓄电器，其例如能够设计成电池系统。这种类型的电池系统能够用于为耗电设备、例如电机供电。这样的电机例如能够布置在机动车中并且用于驱动机动车。但是蓄电器也能够用作电能的中间存储器。在此，在发电机运行中，电能由电机提供并且中间存储在蓄电器中。这样的蓄电器例如由风力发电设备所公知。
[0003]在电池系统处能够连接一个或者多个耗电设备，其由电池系统供应电能。因为由电池系统提供的电压不是同样地适用于所有的耗电设备，所以来自电池系统的电能通常通过一个或者多个电压转换器传输到一个或者多个耗电设备处。
[0004]将来自输出直流电压的功率源的电功率传输给至少两个串联的子模块的这种电路布置由EP 2 608 397 A1所公知。
[0005]附加地，在图1中示出了根据现有技术的这种电路布置。在此，具有内电阻&的电池系统10通过具有寄生电感。的供电线路与在电压转换模块20处的串联电路电连接。在电压转换模块20的每一个处都分别连接有耗电设备或者电组件30。
[0006]电池系统10提供了电池系统电压Us，其通过电感L提供给电压转换模块20。电池系统电压Us如下地分配到电压转换模块20上，即在电压转换模块20的每一个处都下降了电池系统电压4的子电压UT。相应的子电压叫与连接的电压转换模块20的数量相关并且通过电压转换模块20的该数量进行缩放。在电压转换模块20处下降的子电压UT借助电压转换模块20转换成适用于电组件30的电压。
[0007]电压转换模块20中的每个通常都包括一个升压变流器22。这样的升压变流器22在图2中示出。升压变流器22通常包括两个开关件S1和S2，其能够设计为半导体开关；以及包括充电电容器C和扼流线圈L，其也称为充电扼流器。升压变流器22设计用于将在电压转换模块20处下降的子电压UT在需要时转换成输出直流电压UA，其值大于子电压叫的值。
[0008]由根据图1的电路布置并且进而根据现有技术得出这样的缺点，即每个电压转换模块20的功率输出必须近乎相同。为此，彼此串联地电耦合的电压转换模块20以及还有其负载30通常一致地实施。尤其是不能为连接到电压转换模块20处的电组件30提供灵活的功率。灵活的功率应理解为例如对于预设的时间段来说在电压转换模块的一个或多个处施加有提高了的电压。
[0009]另外的缺点由此得出，S卩电压转换模块20的升压变流器22设计用于峰值功率并且因此对于多数的运行时间点来说都是超规格的。超规格需要较大的部件，其多数在剩余的运行时间点中还具有较差的效率。此外，多数情况下，所有的升压变流器22的全部半导体开关S1和S2基本上这样地设定规格，即其能够补偿至少一个电压转换模块20的故障。升压变流器22的和半导体开关S1和S2的这种超规格提高了系统成本、构造空间要求以及尤其在部分负载运行时使得总效率变差。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于，实现一种成本低廉且高效的解决方案，以便能够灵活地为电组件供电。
[0011]该目的根据本发明通过根据相应的独立权利要求所述的装置、驱动布置以及方法实现。本发明的有利的设计方案是从属权利要求、说明书和附图的内容。
[0012]根据本发明的装置用于提供电压。该装置具有电池系统，该电池系统包括由用于提供第一电池子模块电压的第一电池子模块和用于提供第二电池子模块电压的第二电池子模块构成的串联电路；和用于将第一电池子模块电压转换成输出电压的第一电压转换模块，该输出电压能够被供给能连接到电压转换模块的电组件。此外，该装置具有耦合装置，该耦合装置设计用于将电压转换模块与第一电池子模块和第二电池子模块如下地电连接，使得在电压转换模块处施加了由第一电池子模块电压和第二电池子模块电压构成的总电压。换句话说，耦合装置设计用于将多个电压转换模块如下地电连接，即在电压转换模块中的一个处施加了所有此时进行参与的电池子模块的总电压。
[0013]换句话说，这意味着例如耦合装置使与第一电池子模块电连接的第一电压转换模块附加地与第二电池子模块电连接。因此，能够形成闭合的电路，其包括耦合装置、第一电压转换模块和电池系统。因为在电池系统的内部，第一电池子模块和第二电池子模块串联，因此电池系统现在提供了总电压。该总电压通过第一电池子模块电压与第二电池子模块电压相加获得。该总电压现在施加在第一电压转换模块处。第一电压转换模块能够借助于总电压为连接的电组件供给。由此获得这样的优点，即包括电池系统和其上能连接电组件的第一电压转换模块的电路布置借助耦合装置能够特别灵活地设计。升压功能(Boost-Funkt1n)，即借助总电压能够为电组件提供灵活功率的可行性使得电路布置的应用可行性多样化。为此，特别是不必改变电路布置的拓扑结构。
[0014]特别优选地，第一电压转换模块具有线圈，其能够借助耦合装置与第二电池子模块电连接。这意味着，耦合装置使与第一电池子模块电连接的第一电压转换模块的线圈附加地与第二电池子模块电连接。现在，在线圈处施加了由第一电池子模块电压与第二电池子模块电压相加获得的总电压。线圈设计用于将通过第一电池子模块和第二电池子模块提供的电能作为磁能存储。在线圈中存储的磁能作为电能输送给连接到第一电压转换模块处的电组件。由此，与仅仅通过唯一的电池子模块、例如第一电池子模块所提供的相比，以相同的时间为电组件提供了更大量的能量。
[0015]能够提出，耦合装置具有晶体管。因此，耦合装置能够特别简单和廉价地设计。
[0016]在优选的实施方式中，装置具有控制装置，其设计用于控制耦合装置。因此，例如如果连接到第一电压转换模块的电组件需要短时地提高功率，能够按需要地提供效率最优的升压功能。控制装置能够例如设计用于识别出连接到第一电压转换模块的并且被供给有来自第一电池子模块的能量的电组件的升高的能量需求，并且据此来控制耦合装置。耦合装置设计用于将附加的电池子模块、例如第二电池子模块与第一电压转换模块连接，从而能够为电组件供给来自第一和第二电池子模块的能量。
[0017]特别优选的是，装置具有至少一个开关装置，其布置在至少两个电池子模块之间，用于串联地电连接第一电池子模块和至少一个第二电池子模块，和/或用于电分开第一电池子模块和至少一个第二电池子模块。通过借助耦合装置串联地电连接至少两个电池模块能够实现更高的总电压，其由至少两个电池模块提供的电池模块直流电压之和获得。通过借助耦合装置电分开与所涉及的电压转换模块相关的至少两个电池模块能够例如彼此独立地、尤其是没有不期望的干扰耦合地对电池模块进行加载。
[0018]特别优选的是，第一电压转换模块具有逆变器。此外，电压转换模块能够在升压变流器的输出侧上也具有逆变器。逆变器设计用于将直流电压转换成交流电压。因此，电机、例如电动机也能够作为电组件连接到电压转换模块处并且供给有来自第一电池子模块或者