提供了一种系统和相应的方法，包括由被布置为串联的多个电池模块(BAT 1，BATN‑1，BATN)构成的电池(1)，每个模块都具有布置为串联的并且并联连接到模块的开关(8)和二极管(9)，该系统还包括一方面通过电气连接直接连接到位于每个模块的二极管与开关之间的点，并且另一方面直接地连接到电池的负端子的电容器(3)，以及并联连接到该电容器的负载(2)，还包括用于使用占空比(δ)在0％和100％之间变化的脉冲宽度调制信号来控制每个模块开关的装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提供有由串联布置的电池模块构成的电池的系统，特别涉及电动汽车 或混合动力系汽车。
技术介绍
这些系统可以包括由电源供电的负载，例如，在车辆的情况中，电气动力系通过电 池供给电力。这种电池通常由多个布置为串联的电池模块组成，并且这些模块可以对应于 激活或去激活被独立地串联连接或断开。换言之，激活的电池模块的数目取决于希望供给 负载的电压而不同。 电容器被布置在电池与负载之间以便平滑高频电流，而且也平滑由转换器级吸收 的瞬时电流，转换器级可以是布置在动力系输入的逆变器。当电池（即模块组）通过继电 器被连接到动力系时，例如，在车辆的起动期间，高的瞬时电流出现并可能损坏组件，例如 电容器，所使用的继电器或功率开关。 此外，被布置于动力系输入的逆变器级的端子处的快速的电压变化无法通过逆变 器级而被置于足够快速的控制之下，这可以产生被行驶车辆的架驶员感知到的颠簸。这种 颠簸可以损坏动力系中的机械元件。 在车辆中，建议仅在车辆的起动期间使用包括两个接触器和与电容串联的电阻器 的电路来对电容器进行预充电。第一接触器使得通过电阻器以减小的电流为电容器充电成 为可能，并且第二接触器使得为了正常工作而旁路电阻器成为可能。这种解决方法的缺点 是需要包括昂贵而笨重的接触器的电路，并且这些接触器在暴露于过高电流时有保持关闭 的危险。 可以参考欧洲专利申请EP2 361 799,其描述了一种用于在连接动力系之前增加 电容器端子处的电压的系统，即用于预充电电容器的系统。特别是，该文献提出使用电阻器 以形成用于为电容器充电的RC型电路。这种系统的缺点是不能使人们获得电容器的完全 充电，充电时间太长。这种系统的缺点还在于增加了串联到系统的电阻器。因此由于该电 阻器这种系统不能被用于车辆的起动期间。因此不适于在车辆的工作期间激活或去激活电 池模块。 还可以参考美国专利申请US2012/0025768,其描述了一种用于预充电电容器的 具有低值电阻器的系统，以及用于改进电容器的预充电的开关单元。这种系统也无法车辆 的工作期间使用。 国际专利申请W0 2009/077668描述了一种用于预充电电容器的系统，其中开关 被串联连接到电容器，并且该开关被占空比变化的脉冲宽度调制信号控制。这种解决方案 的缺点是增加了包含电容器的支路的阻抗。 最后，还可以参考法国专利申请FR2 923 962,其描述了另一用于预充电电容器 的使用"升压"型功率转换器的系统，但同样具有增加包含电容器的支路阻抗的缺点。因此 由于阻抗增加带来过量损耗而无法在车辆工作期间使用该系统。 本专利技术的一个目的是允许电池模块在任意时间的激活或去激活，例如，在汽车的 情况中，在车辆的起动期间和工作期间。 本专利技术的目的还在于通过减少产生能够损坏组件的电流来改进电容器的预充电。
技术实现思路
根据一个方面，提出了一种系统，包括由多个被布置为串联的电池模块构成的电 池，每个模都块具有被布置为串联且并联连接到模块的开关和二极管，所述系统还包括电 容器（3)和与所述电容器并联连接的负载（2)，所述电容器（3) -方面通过电气连接直接 连接到位于每个模块的二极管与开关之间的点，并且另一方面直接连接到所述电池的负端 子。 换言之，对于每个电池模块，半-H桥被并联连接到模块，支路的中点对应于二极 管和开关之间的所述点。根据总的特征，该系统包括用于使用占空比在0%和100%之间变化的脉冲宽度 调制信号来控制每个模块开关的装置。优选地，该系统包括用于使用脉冲宽度调制信号来控制每个模块开关的装置，该 脉冲宽度调制信号的占空比在〇%和100%之间变化，〇%和100%被排除在外，或者在5% 和95%之间变化。因此该技术方案可以获得对开关的更佳控制，过短的脉冲无法实现开关 的适当控制。 因此，可以使用能够或多或少快速切换的开关。然而，应当注意为了延长占空比变 化的间隔，可以采用能够快速切换的开关（例如使用氮化镓（GaN)的开关）。由开关，二极管，电气连接（具有被称为线路电感的固有电感）和负载构成的组形 成了本领域技术人员公知的"降压"电路。在这个例子中，电容在其支路中单独存在，负载 连接到该支路；因此不存在由于阻抗增加产生的损耗。电池模块因此可在任意时间被连接 或断开。此外，该系统实现了更加快速地为电容器充电并控制充电时间以便防止高的瞬时 电流。 可以注意到从占空比为0% (开关断开）到占空比为100% (开关闭合）的例子， 例如，在附加模块连接的情况下：一旦占空比变化高达100%，将要连接的模块的电压将被 附加到已经连接的模块的电压上。 在一个模块断开的情况下从占空比为100%到占空比为0%的例子：当占空比变 化降至0%时，将减去被断开的模块的电压。当然，装置例如开关并联的二极管或者开关的 本征二极管可被提供用于确保串联的模块组中的模块的断开，而不妨碍该组的运行。 用于控制每个模块开关的装置可以以每个脉冲中的相同百分比，例如，每个脉冲 中的1 %来改变脉冲宽度调制信号的占空比。 此外，该控制装置可以改变脉冲宽度调制信号的频率，例如，根据占空比。特别有利的是改变该频率以便减少对应于特定占空比的时间段的持续时间。特别 地，在此邻近50%的占空比对应于最大电流变量，并由此优选地减少其持续时，即增大开关 频率。 此外该系统还可以包括针对每个模块的与该模块的二极管并联连接并且与该模 块的开关连接的附加的电容器。 每个附加电容器可以提供瞬时电流，其被附加到那些由并联连接到负载的主电容 器提供的电流上，这降低了由于开关的切换而产生的功率损耗，并且还允许了人们使用具 有较低电容值的电容器。 对于每个模块，开关可以是M0SFET晶体管，并且二极管是M0SFET晶体管的本征二 极管。换言之，两个M0SFET晶体管被布置为串联，并且电容器被连接在这两个M0SFET之间。 对于二极管而言，通过阻塞两个M0SFET晶体管之一来实施，例如，两个M0SFET晶体管之一 被连接到电池模块的负端子。 该系统可以包括用于使用控制每个开关的反相信号来控制与每个模块的二极管 相对应的M0SFET晶体管的附加的装置。当然，还可以考虑延迟时间，例如，死区时间，以防 止切换期间的电池短路。 当开关断开时，还可以使电流流通与所述二极管相对应的晶体管，并且允许负信 号的电流的流动（二极管通常阻止该方向的流动）。因此防止了在电流的流动中出现不连 续的情况。 该系统可以具有用于调节每个电气连接（例如附加的电气连接部分）的电感的装 置，或者具有用于调节该电感的铁氧体元件。 根据另一方面，提供了一种电动汽车或混合动力系汽车，包括所述系统，所述负载 为车辆的动力系。 本专利技术能够实现在行驶期间被驾驶员感知的颠簸的减少。 根据另一方面，提供了一种用于对系统的负载的输入电容器的端子处的电压进行 调整的方法，系统具有由多个电池模块构成的电池，每个电池模块提供有开关，所述方法包 括将电池模块连接到电容器和/或将电池模块与电容器断开连接。 根据一个总的特征，该方法包括确定占空比在0%和100%之间变化的脉冲宽度 调制信号，以控制所述电池模块的开关。 脉冲宽度调制信号的占空比可以在每个脉冲中变化相同的百分比。 脉冲宽度调制信号的频率可以变化。 该方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括由串联布置的多个电池模块(BAT1，BATN‑1，BATN)构成的电池(1)的系统，所述多个电池模块中的每个模块被提供有开关(8)和二极管(9)，所述开关(8)和所述二极管(9)被布置为串联并与所述模块并联连接，所述系统还包括电容器(3)和与所述电容器并联连接的负载(2)，所述电容器(3)一方面通过电气连接直接连接到位于每个模块的所述二极管与所述开关之间的点，并且另一方面直接连接到所述电池的负端子，所述系统的特征在于，包括用于使用占空比(δ)在0％和100％之间变化的脉冲宽度调制信号来控制每个模块开关的装置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：O·拉德哈里，R·托马，P·佩里雄，A·L·布伊范，
申请(专利权)人：雷诺两合公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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