用于对蓄能器装置的蓄能器电池进行再充电的方法和具有可再充电的蓄能器电池的蓄能器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对具有多个串联在至少一个能量供应支路中的蓄能器模块的蓄能器装置的蓄能器电池加热的方法，所述蓄能器模块分别包括具有至少一个蓄能器电池的蓄能器电池模块和具有耦合元件的耦合装置，所述耦合元件被设计用于将该蓄能器电池模块选择性地连接或桥接到相应的能量供应支路中。该方法在此包括以下步骤：通过控制至少一个第一蓄能器模块的耦合装置以便在第一预定时间间隔内将第一蓄能器模块的蓄能器电池模块与直流电压中间电路耦合，将电能从第一蓄能器模块的蓄能器电池模块传输到与该蓄能器装置耦合的直流电压中间电路中，以及在该第一预定时间间隔过去之后，通过控制至少一个第二蓄能器模块的耦合装置以便在第二预定时间间隔内将第二蓄能器模块的蓄能器电池模块与该直流电压中间电路耦合，将在该直流电压中间电路中所传输的电能传输到第二蓄能器模块的蓄能器电池模块中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于对蓄能器装置的蓄能器电池进行再充电的方法和一种具有可再充电的蓄能器电池的蓄能器装置、特别是一种具有用于电运行车辆的模块化的电池组系统的蓄能器装置。
技术介绍
呈现出，今后不仅在固定的应用、诸如风力设施或太阳能设备中，而且在车辆、诸如混合动力车辆或电动车辆中增加地使用电子系统，所述电子系统将新的蓄能器工艺与电驱动技术相结合。多相电流到电机中的馈入通常通过脉冲逆变器形式的变流器来实现。为此可以将由直流电压中间电路所提供的直流电压变流为多相交流电压、例如三相交流电压。在此由串行布线的电池组模块构成的支路对直流电压中间电路馈电。为了可以满足针对相应的应用所给定的对功率和能量的要求，经常将多个电池组模块串联在牵引电池组中。文献DE 10 2010 027 857 A1和DE 10 2010 027 861 A1公开了蓄能器装置中的模块化布线的电池组电池，所述电池组电池可以通过耦合单元的合适的控制选择性地被耦合到由串行布线的电池组电池构成的支路中或从该支路去耦。该类型的系统以名称Battery Direct Converter（电池组直接转换器，BDC）而已知。这样的系统包括蓄能器模块支路中的直流电源，所述直流电源可以连接到直流电压中间电路上以便通过脉冲逆变器给电机或电网供应电能。蓄能器模块支路在此具有多个串联的蓄能器模块，其中每个蓄能器模块具有至少一个电池组电池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桥接分别被分配的至少一个电池组电池或将分别被分配的至少一个电池组电池连接到相应的蓄能器模块支路中。该耦合单元可以可选地被形成，使得该耦合单元附加地允许将分别被分配的至少一个电池组电池也以反向极性连接到相应的蓄能器模块支路中或也中断相应的蓄能器模块支路。BDC相对于常规的系统通常具有更高的效率和更高的故障安全性。故障安全性尤其通过以下方式被保证，即有缺陷的、故障的或不是完全有效率的电池组电池可以通过耦合单元的合适的桥接控制从能量供应支路断开。蓄能器模块支路的总输出电压可以通过耦合单元的相应的控制而被改变并且特别是分级地被设定。输出电压的分级在此由单独的蓄能器模块的电压得出，其中最大可能的总输出电压通过蓄能器模块支路的所有蓄能器模块的电压的总和来确定。为了设定蓄能器模块的输出电压，可以进行耦合单元的脉宽调制（PWM）的控制。由此可以通过接通或关断时间的有目的的改变将所期望的中值作为蓄能器模块电压输出。在这样的BDC中所使用的电池组电池由于制造和老化决定的波动而在电池组电池放电的情况下遭受充电状态的不同的时间变化曲线。由于不同的充电状态，在BDC的运行期间可能出现电池组电池的不同的荷载，这可能损害BDC的寿命和效率，特别是因为在BDC的运行持续时间期间轻微的差别可能扩大。因此存在对以下方法的需求，该方法可以相互均衡BDC的电池组电池的充电状态，而不损失能量或产生废热。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术创造一种用于对具有多个串联在至少一个能量供应支路中的蓄能器模块的蓄能器装置的蓄能器电池进行再充电的方法，所述蓄能器模块分别包括具有至少一个蓄能器电池的蓄能器电池模块和具有耦合元件的耦合装置，所述耦合元件被设计用于将该蓄能器电池模块选择性地连接或桥接到相应的能量供应支路中。该方法在此包括以下步骤：通过控制至少一个第一蓄能器模块的耦合装置以便在第一预定时间间隔内将第一蓄能器模块的蓄能器电池模块与直流电压中间电路耦合，将电能从该第一蓄能器模块的蓄能器电池模块传输到与该蓄能器装置耦合的直流电压中间电路中，以及在该第一预定时间间隔过去之后，通过控制至少一个第二蓄能器模块的耦合装置以便在第二预定时间间隔内将第二蓄能器模块的蓄能器电池模块与该直流电压中间电路耦合，将在该直流电压中间电路中所传输的电能传输到该第二蓄能器模块的蓄能器电池模块中。根据另一方面，本专利技术创造一种系统，该系统具有蓄能器装置，该蓄能器装置具有多个串联在至少一个能量供应支路中的蓄能器模块，所述蓄能器模块分别包括具有至少一个蓄能器电池的蓄能器电池模块和具有耦合元件的耦合装置，所述耦合元件被设计用于将该蓄能器电池模块选择性地连接或桥接到相应的能量供应支路中。该系统此外具有与该蓄能器装置的输出端子耦合的直流电压中间电路和控制装置，该控制装置与所述耦合装置耦合，并且该控制装置被设计用于选择性地控制所述蓄能器装置的耦合装置以便提供蓄能器装置的总输出电压并且执行根据本专利技术的方法。本专利技术的构思是，具有串行布线在至少一个能量供应支路中的电池组电池的模块化地被构建的蓄能器装置通过利用被耦合到该蓄能器装置上的直流电压中间电路作为临时的蓄能器在有效的均衡运行模式中运行，在该均衡运行模式中电能可以从一个蓄能器模块提取，临时被存储在该直流电压中间电路中并且被再充电到另外的蓄能器模块中。这一方面具有以下优点，即不同蓄能器模块的蓄能器电池的充电状态的差别可以在该蓄能器装置运行期间有效并且动态地被均衡，这可以持久地改进蓄能器装置的寿命和效率。优点在于，如果蓄能器装置正好不是在有效的运行模式中、例如在电运行车辆的行驶运行中被利用，那么用于对蓄能器电池进行再充电的方法也可以被利用。另一方面，能够在没有废热形式的电能损失的情况下或至少以很少的废热形式的电能损失实现蓄能器电池的再充电。由此提高蓄能器装置以及因此电运行车辆的电驱动系统的总效率。此外，不需要附加的系统组件用于有效的再充电方法的实施，因为所使用的器件总归存在于驱动系统中。在此特别有利的是，也可以将存在的组件所固有的电特性、诸如寄生输出电感一起包括到该再充电方法中，由此可以优化该方法的效率。按照根据本专利技术的方法的一种实施方式，第一预定时间间隔的持续时间可以依赖于直流电压中间电路中的电压的数值。按照根据本专利技术的方法的另一种实施方式，该方法此外可以包括以下步骤，即通过控制所述耦合装置以便在该第一预定时间间隔和该第二预定时间间隔之间的第三预定时间间隔内桥接所述能量供应支路之一中的所有蓄能器模块来使该直流电压中间电路通过该能量供应支路短路。在此直流电压中间电路的短路可以通过至少一个耦合电感进行，该耦合电感被耦合在蓄能器装置和直流电压中间电路之间。按照根据本专利技术的方法的另一种实施方式，如果直流电压中间电路的电压低于至少一个第二蓄能器模块的电压，那么可以在第三预定时间间隔内进行该直流电压中间电路的短路。这提供以下优点，即该直流电压中间电路可以与耦合电感和/或蓄能器电池的寄生电感作为升压转换器共同起作用，以便将充电电压升压。按照根据本专利技术的方法的另一种实施方式，可以以被定时的方式进行第一蓄能器模块的耦合装置的控制，使得来自第一蓄能器模块的蓄能器电池模块的电流不超过第一预定电流极限值。按照根据本专利技术的方法的另一种实施方式，可以以被定时的方式进行第二蓄能器模块的耦合装置的控制，使得进入第二蓄能器模块的蓄能器电池模块中的电流不超过第二预定电流极限值。按照根据本专利技术的方法的另一种实施方式，可以通过耦合电感进行直流电压中间电路的短路。耦合电感在此可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对具有多个串联在至少一个能量供应支路中的蓄能器模块（3）的蓄能器装置（1）的蓄能器电池（5a、5k）进行再充电的方法（10），所述蓄能器模块分别包括：蓄能器电池模块（5），所述蓄能器电池模块具有至少一个蓄能器电池（5a、5k），和具有耦合元件（7a、7b；7c、7d）的耦合装置（7），所述耦合元件被设计用于将所述蓄能器电池模块（5）选择性地连接或桥接到相应的能量供应支路中，其中所述方法（10）具有以下步骤：通过控制至少一个第一蓄能器模块（3）的耦合装置（7）以便在第一预定时间间隔内将所述第一蓄能器模块（3）的蓄能器电池模块（5）与直流电压中间电路（2b）耦合，将电能从所述第一蓄能器模块（3）的蓄能器电池模块（5）传输（11）到与所述蓄能器装置（1）耦合的直流电压中间电路（2b）中；在所述第一预定时间间隔过去之后，通过控制至少一个第二蓄能器模块（3）的耦合装置（7）以便在第二预定时间间隔内将所述第二蓄能器模块（3）的蓄能器电池模块（5）与所述直流电压中间电路（2b）耦合，将在所述直流电压中间电路（2b）中所传输的电能传输（13b；14）到所述第二蓄能器模块（3）的蓄能器电池模块（5）中。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.27 DE 102012204861.81.用于对具有多个串联在至少一个能量供应支路中的蓄能器模块（3）的蓄能器装置（1）的蓄能器电池（5a、5k）进行再充电的方法（10），所述蓄能器模块分别包括：
蓄能器电池模块（5），所述蓄能器电池模块具有至少一个蓄能器电池（5a、5k），和
具有耦合元件（7a、7b；7c、7d）的耦合装置（7），所述耦合元件被设计用于将所述蓄能器电池模块（5）选择性地连接或桥接到相应的能量供应支路中，
其中所述方法（10）具有以下步骤：
通过控制至少一个第一蓄能器模块（3）的耦合装置（7）以便在第一预定时间间隔内将所述第一蓄能器模块（3）的蓄能器电池模块（5）与直流电压中间电路（2b）耦合，将电能从所述第一蓄能器模块（3）的蓄能器电池模块（5）传输（11）到与所述蓄能器装置（1）耦合的直流电压中间电路（2b）中；
在所述第一预定时间间隔过去之后，通过控制至少一个第二蓄能器模块（3）的耦合装置（7）以便在第二预定时间间隔内将所述第二蓄能器模块（3）的蓄能器电池模块（5）与所述直流电压中间电路（2b）耦合，将在所述直流电压中间电路（2b）中所传输的电能传输（13b；14）到所述第二蓄能器模块（3）的蓄能器电池模块（5）中。
2.根据权利要求1所述的方法（10），其中所述第一预定时间间隔的持续时间依赖于所述直流电压中间电路（2b）中的电压的数值。
3.根据权利要求1和2之一所述的方法（10），此外具有以下步骤：通过控制所述耦合装置（7）以便在所述第一预定时间间隔和所述第二预定时间间隔之间的第三预定时间间隔内桥接所述能量供应支路之一中的所有蓄能器模块（3）来使所述直流电压中间电路（2b）通过所述能量供应支路短路（13a）。
4.根据权利要求3所述的方法（10），其中所述直流电压中间电路（2b）的短路（13a）通过耦合电感（2a）进行。
5.根据权利要求3和4之一所述的方法（10），其中如果所述直流电压中间电路（2b）的电压低于至少一个第二蓄能器模块（3）的电压，那么所述直流电压中间电路（2b）的短路（13a）在第三预定时间间隔内进行。
6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：P福伊尔施塔克，E魏森博恩，M凯斯勒，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE