用于对蓄能器装置的蓄能器电池加热的方法和可加热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能量供应支路中。该方法在此具有以下步骤：将蓄能器装置的输出端子与直流电压中间电路耦合，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相应的蓄能器电池模块连接到能量供应支路中，以及在该第一预定时间间隔过去之后，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相应的蓄能器电池模块连接到能量供应支路中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对蓄能器装置的蓄能器电池加热的方法和可加热的蓄能器装置
本专利技术涉及一种用于对蓄能器装置的蓄能器电池加热的方法和一种可加热的蓄能器装置、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、诸如风力设备或太阳能设备中，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DE102010027857A1和DE102010027861A1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BatteryDirectConverter（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。在电运行车辆、诸如电动汽车或混合动力车辆中使用的情况下可能出现，例如在冬天起动车辆时，这样的BDC的电池组电池的温度很低。因为典型地所使用的电池组电池具有依赖于温度的内阻，该内阻随着下降的温度而上升，所以可能的是，电池组电池在低温度的情况下不能提供全功率。因此存在对以下方法的需求，该方法即使在低温度的情况下也可以保证电池组电池的全效率而不必使用昂贵的加热元件或时间和能量密集的外部的加热过程。
技术实现思路
本专利技术根据一个方面创造一种用于对具有多个串联在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。该方法在此具有以下步骤：将蓄能器装置的输出端子与直流电压中间电路耦合，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相应的蓄能器电池模块连接到能量供应支路中，以及在该第一预定时间间隔过去之后，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相应的蓄能器电池模块连接到能量供应支路中。根据另一方面，本专利技术创造一种系统，具有：具有多个串联在能量供应支路中的蓄能器模块的蓄能器装置，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、与该直流电压中间电路耦合并且由该直流电压中间电路馈送输入电压的脉冲逆变器、与该脉冲逆变器耦合并且由该脉冲逆变器供应相电压的电机、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该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，通过电能从一个蓄能器模块到另外的蓄能器模块中的高频的、相互的转移来对具有串行布线在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加热。该策略利用以下认识，即通过电能从一个蓄能器模块到另外的蓄能器模块中的转移由在给蓄能器电池馈电时的损耗功率形成废热，该废热可以对蓄能器电池局部地加热。这具有以下优点，即在低温的情况下具有不期望地高的内阻的蓄能器电池无需附加的加热措施或加热组件又可以被引到运行温度，在该运行温度下这些蓄能器电池具有全效率或几乎完全的效率。按照根据本专利技术的方法的一种实施方式，第二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一种替代的实施方式，第二预定时间间隔的持续时间可以依赖于通过相应的蓄能器电池模块的通过电流的数值。在两种情况下，第二蓄能器模块可以与在直流电压中间电路中被中间存储的电能可供使用一样长地被充电。按照根据本专利技术的方法的另一种实施方式，此外进行能量供应支路的第一和第二蓄能器模块的选择以便为直流电压中间电路提供供电电压。这具有以下优点，即对于以下运行状况只须对蓄能器模块的一部分加热，在所述运行状况中仅仅需要低的输入电压用于电机。这些被加热的蓄能器模块于是可以在这样的运行状况中、例如在起动电运行车辆时被用于提供供电电压，而其余的、还没有被加热的蓄能器模块此后才必须被加热。按照根据本专利技术的方法的另一种实施方式，如果蓄能器电池的温度低于第一预定极限值，那么可以实施该方法。该行动在低温的情况下是特别有利的，在所述低温的情况下蓄能器电池的内阻是特别高的。按照根据本专利技术的方法的另一种实施方式，控制至少一个第一蓄能器模块的耦合装置和控制至少一个第二蓄能器模块的耦合装置的步骤可以一直被交替，直至所参与的蓄能器模块的蓄能器电池的温度超过第二预定极限值。通过电能在蓄能器模块之间的该高频的转移，形成的损耗功率可以一直产生热量，直至蓄能器电池的内阻又足够低。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将蓄能器装置的输出端子与直流电压中间电路耦合的步骤。按照根据本专利技术的系统的一种实施方式，耦合装置可以在全桥电路中包括耦合元件。替代地，耦合装置可以在半桥电路中包括耦合元件。按照根据本专利技术的系统的另一种实施方式，蓄能器电池可以包括锂离子蓄电池。由于在低温的情况下提高的内阻而特别涉及该蓄能器电池类型。本专利技术的实施方式的其它特征和优点从参考附图的随后的说明得出。附图说明图1示出根据本专利技术的一种实施方式的具有蓄能器装置的系统的示意图；图2示出根据图1的蓄能器装置的蓄能器模块的一个实施例的示意图；图3示出根据图1的蓄能器装置的蓄能器模块的另一个实施例的示意图；以及图4示出根据本专利技术的另一种实施方式的用于对系统中的蓄能器装置的蓄能器电池加热的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对具有多个串联在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）加热的方法（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所述能量供应支路中，其中所述方法（10）具有以下步骤：将所述蓄能器装置（1）的输出端子（1a、1b）与直流电压中间电路（2b）耦合（11）；控制（12）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相应的蓄能器电池模块（5）连接到所述能量供应支路中；以及在所述第一预定时间间隔过去之后，控制（13）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相应的蓄能器电池模块（5）连接到所述能量供应支路中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.29 DE 102012205095.71.用于对具有多个串联在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）加热的方法（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所述能量供应支路中，其中所述方法（10）具有以下步骤：将所述蓄能器装置（1）的输出端子（1a、1b）与直流电压中间电路（2b）耦合（11）；控制（12）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相应的蓄能器电池模块（5）连接到所述能量供应支路中；以及在所述第一预定时间间隔过去之后，控制（13）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相应的蓄能器电池模块（5）连接到所述能量供应支路中。2.根据权利要求1所述的方法（10），其中所述第二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所述的方法（10），其中所述第二预定时间间隔的持续时间依赖于通过相应的蓄能器电池模块（5）的通过电流的数值。4.根据权利要求1至3之一所述的方法（10），此外具有以下步骤：选择（14）所述能量供应支路的第一和第二蓄能器模块（3），以便为所述直流电压中间电路（2b）提供供电电压。5.根据权利要求1至3之一所述的方法（10），其中如果所述蓄能器电池（5a、5k）的温度低于第一预定极限值，那么实施所述方法（10）。6.根据权利要求1至3之一所述的方法（10），其中控制（12）至少一个第一蓄能器模块（3）的耦合装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：P福伊尔施塔克，
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