具有直流电压供电电路的蓄能装置和用于从蓄能装置提供直流电压的方法_3

文档序号:9693518阅读:来源:国知局
14的第一馈电节点14a和/或第二馈电节点14b连接。在此与馈电节点14a连接的模块控制分支A总是通过其阴极连接在这个馈电节点14a上,并且与馈电节点14b连接的模块控制分支A总是通过去阳极连接在这个馈电节点14b上。
[0046]因此在全桥电路9与模块引出电路6的汇总点之间存在电位差,它可以通过直流电压输入级14-在图3的示例中的升压斩波器14-升压。在此升压斩波器14可以设计成,根据全桥电路9与模块引出电路6的汇总点之间的电位在直流电压供电电路8的引出端子8g,8h上提供直流电压UZK。升压斩波器14例如可以在第一馈电节点14a上具有串联的转换电阻10和输出二极管11,其中间引出点将调整控制元件12与第二馈电节点14b耦联。也可以选择在阳极汇总点与调整控制元件12之间设有变换器电阻10,或者可以在升压斩波器14的两个输入端子上设有两个变换器电阻10。
[0047]调整控制元件12例如可以具有功率半导体开关,例如M0SFET开关或者IGBT开关。例如对于调整控制元件12可以使用η通道IGBT,它在正常状态是截止的。但是在此要清楚,各种其它功率半导体开关同样可以用于调整控制元件12。
[0048]存在可能性,省去调整控制元件12,或者调整控制元件12保留在持久截止的状态,尤其当阴极与阳极汇总点之间的电位差总是位于通过连接在引出端子8g,8h上的其它元件给定的输入单元范围以内的时候。在这种情况下在某些实施例中也可以放弃输出二极管
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[0049 ] 直流电压供电电路8还可以具有中间回路电容器13,它连接在直流电压供电电路8的引出端子8g,8h之间,并且它设计成,缓冲从升压斩波器输出的电流脉冲,并由此在升压斩波器14的输出上产生平滑的直流电压UZK。通过中间回路电容器13例如可以馈电电运行机动车的车载电网的直流电压变换器,或者这个车载电网可以在某些情况下也直接连接在中间回路电容器13上。
[0050]与在图3至5中示例示出的不同,直流电压输入级14也可以通过另一直流电压变换器实现,例如在半桥电路或全桥电路中的通流变换器。
[0051]在图3中在电桥电路9中的电桥电路分支A的数量示例地以六个给出,并且适配于蓄能装置1的输出端子la,lb,lc的数量。在此要清楚,同样能够实现任何其它数量的电桥电路分支A,根据由蓄能装置1产生多少相电压。
[0052]类似地,模块引出电路6同样可以具有多于两个模块控制分支A,尤其当不仅一个蓄能模块3通过端子3c和3d耦联在模块引出电路6上的时候。同样可以规定,不是在一个蓄能模块3的所有供能分支中、而是只在一个或几个供能分支中与模块引出电路6耦联。最好分别使蓄能装置1的供能分支Z的蓄能模块3的那个供能分支与模块引出电路6耦联,该供能分支位于汇流排2c最近。由此可以始终准确地确定在阳极汇总点上的基准电位。
[0053]还可以选择,直流电压供能模块8具有两个充电电路端子8j和8k,通过它们连接充电电路,充电电路通过两个充电电路端子8j和8k与直流电压变换器14串联,并且它设计成,对于蓄能装置1的蓄能电池模块5提供充电直流电压。如果在这个位置没有充电电路,则充电电路端子8 j与8k相互间导电连接。
[0054]图8和9示出充电电路30或40的示意图,它们例如可以用于充电蓄能装置1的一个或多个供能分支Z,并且尤其用于馈电充电电路端子8j和8k。
[0055]图8示出充电电路30的示意图,它具有输入端子36a,36b,在其上可以馈电输入直流电压UN。在此输入直流电压UN可以通过(未示出的)电路结构产生,例如直流电压变换器、具有功率系数修正(PFC,power factor correct1n)的受控或调节的整流逆变器或者类似器件。输入直流电压UN例如可以通过输入端连接的供能分支或者通过行驶范围放大器(Range ExtendeK增程器))提供。充电电路30还可以具有输入电容35,通过它可以截取输入直流电压,并且该电容明显降低脉冲电流不仅对于充电电路30输入端而且对于输出端的反作用,或者在充电电路30中的通断过程本身对于输入直流电压UN的反作用。在充电电路30的充电电路端子8 j和8k上可以引出充电电路30的输出电压uL,它可以用于充电连接的蓄能装置,例如蓄能装置1的一串蓄能模块3或供能分支Z,如同在图3至5中所示的那样。
[0056]充电电路30具有半导体开关33和续流二极管39,它们形成降压斩波器。作为充电电路30的充电电流II的调整参数例如可以是要充电的蓄能装置1、例如蓄能装置1的一串蓄能模块3或供能分支的输出电压,如同在图3至5中所示的那样,或者可以选择通过半导体开关33实施的降压斩波器占空比。也可以实现,通过输入电容器35施加的输入直流电压UN作为充电电流II的调整参数。降压斩波器例如也可以在运行状态中以1的恒定占空比运行,由此半导体开关33可以保持持久地闭合。在此也能够,省去半导体开关33并且通过导电连接替换它。
[0057]图9示出充电电路40的示意图,它具有输入端子46a,46b,在其上可以馈电输入交流电压UN。在此可以通过(未示出的)电路结构、例如交流变压器全桥或者类似器件产生输入交流电压UN。输入交流电压UN最好具有矩形间隔的或者不间隔的变化曲线和高基频。输入交流电压UN例如可以通过输入端连接的具有后置的交流或整流电桥的供能电网或行驶范围放大器(Range Extender)提供。充电电路40还可以具有变压器45,其初级绕组与输入端子46a,46b耦联。变压器45的次级绕组可以与由四个二极管组成的全桥直流整流电路44耦联,在其输出上可以截取脉冲的直流电压。脉冲的直流电压的间隔长度的变化可以通过时间间隔的变化实现,在该时间间隔中施加在变压器45初级绕组上的输入交流电压uN和相关地施加在变压器45次级绕组上的相应的次级电压具有瞬时值0。在充电电路40的充电电路端子8j,8k上可以截取充电电路40的输出电压UL,它可以用于充电例如如同在图3至5中所示的蓄能装置1的一串蓄能模块5或供能分支Z。
[0058]充电电路40具有续流二极管42和半导体开关43,它们作为用于全桥直流整流电路44的脉冲直流电压的降压斩波器。在此也可以规定,在充电电路40里面组合用于平滑充电电流II的变换器电阻41。但是这种变换器电阻41的功能也可以通过在直流电压供电电路8中存在的变换器电阻10实现,因为直流电压供电电路8的输入和充电电路30或40的输出在电上串联。作为用于充电电流II的调整参数例如使用如同在图3至5中所示的蓄能装置1的一个或多个供能分支Z的要充电的蓄能模块3的输出电压,和/或选择使用脉冲的直流电压在全桥直流整流器44的输出上的直流分量和/或半导体开关43的相对接通持续时间。
[0059]在另一实施例中可以无替换地省去半导体开关43,并且通过导电连接替换。在这种情况下全桥直流整流器44的脉冲输出电压直接施加在充电电路端子8a,8b上,并因此是充电电压UL。
[0060]在这个另一实施例的改进方案中附加地可以无替换地省去续流二极管42。在这种情况下全桥直流整流电路44附加地承担续流二极管42的功能。由此节省元器件,但是相反降低充电电路40的效率。
[0061]通过图3中的蓄能装置1和直流电压供电电路8可以在要求更低的设备电压的电机2的运行点、例如电运行的机动车的低行驶速度或者停车时,激活模块引出电路6,其中接通模块控制分支A的相应模块耦联开关17。由此保证,模块引出电路6的输出电压不会下降到单个蓄能模块3的电压以下。在充电运行中,即在激活充电电路30或40时在所谓的Range-Extender运行中,模块控制分支A或桥式控制分支A的模块耦联开关17可以截止,由此模块引出电路6的输出电压也可以变负。
[0062]图4示出系统300的示意图,具有蓄能装置1和直流电压供电电路8。系统300与在图3中所示的系统200的主要不同在于,电桥电路9由具有阴极汇总点的半桥电路构成,S卩,仅仅设有相引出端子8a和8b,通过它们连接电桥电路分支A在蓄能装置1的相导线2a,2b上。因此在图4的直流电压供电电路8中在半桥电路9的阴极汇总点上总是存在相导线2a,2b的或者通过模块控制分支A与这个阴极汇总点耦联的蓄能装置1的蓄能模块3的输入端子3c的瞬时最高电位。这个阴极汇总点又与第一馈电节点14a连接。而第二馈电节点14b与蓄能装置1的汇流排2c耦联。在图4的直流电压供电电路8中也存在在半桥电路8的阴极汇总点与相关的馈电节点14a和馈电节点14b之间的电位差,它可以通过升压斩波器14升高到直流电压Uzk。馈电节点14b通过二极管18与电机2的汇流排2c或星点端子连接,由此在蓄能装置1内部不会通过模块控制分支A产生不期望的短路。因此在图4的直流电压供电电路8的馈电节点14b上总是存在汇流排2c的或者通过模块控制分支A与这个馈电节点14b耦联的蓄能装置1的蓄能模块3的输入端子3d的瞬时最低电位。
[0063]以类似的方式图5示出系统400的示意图,具有蓄能装置1和直流电压供电电路8。系统400与在图3中所示的系统200的主要不同在于,电桥电路9由半桥电路构成,具有阳极汇总点,即,仅仅设有相引出端子8d和8e,通过它们电桥电路分支A连接在蓄能装置1的相导线2a,2b上。因此在图5的直流电压供电电路8中在半桥电路9的阳极汇总点上总是存在相导线2a,2b的或通过模块控制分支A与这个阳极汇总点耦联的蓄能装置1的蓄能模块3的输入端子3d的瞬时最低电位。这个阳极汇总点也与第二馈电节点14b连接。而第一馈电节点14a在这个实施例中与蓄能装置1的汇流排2c耦联。在图5的直流电压供电
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