推进装置和借助两个蓄能器运行电机的电路装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种推进装置和一种用于运行电机(1)的电路装置。所述电路装置包括：多电压逆变器，其具有：‑用于第一电源的第一接口(2)、‑用于第二电源的第二接口(3)、和‑用于所述电机(1)的第三接口(4)；以及‑附加的非线性器件(T19，T20)；其中所述附加的非线性器件(T19，T20)将所述第一接口(2)与所述第二接口(3)之间的节点(0)分成分配给所述第一接口的上节点(0b)和分配给所述第二接口(3)的下节点(0a)。

【技术实现步骤摘要】
推进装置和借助两个蓄能器运行电机的电路装置
本专利技术涉及一种推进装置和一种用于借助两个电蓄能器来运行电机的电气装置。本专利技术尤其是涉及对现有技术中已知的多电压逆变器、下面也称作“多电平逆变器“的功能范围以及结构的扩展。
技术介绍
混合电池系统可能被设计得各不相同，并且以不同的电力电子拓扑结构构建。具有多电平逆变器的系统首先对于混合动力应用而言非常重要。对于多电平逆变器而言，也存在不同的拓扑结构，其中，在本专利技术的框架内，尤其是应该观察一种具有中性连接点的多电平逆变器(中性点钳位(NPC)-多电平逆变器)。NPC-多电平逆变器在现有技术中基本已知，并且通常如在后面仍将深入讨论的图1中所示那样构建。在此，设置两个能量源来运行推进装置或相应的推进装置。
技术实现思路
本专利技术的任务是，将一个能量源和/或第二能量源的能量引导到电动机上，其中，应该在半导体内产生尽可能少的欧姆损耗。本专利技术的另一任务在于，在多电平逆变器上所连接的蓄能器通过在多电平逆变器上所连接的第二蓄能器充电。上面所指出的任务根据本专利技术通过一种用于电机运行的电路装置来解决。所述电机例如可以被设计为同步电机。所述电机例如可以被设计为多相电机，尤其是被设计为三相电机。所述电路装置基本包括如在现有技术中基本已知的多电平逆变器。该多电平逆变器具有用于第一电源(例如电池、燃料电池单元或者诸如此类的)的第一接口和用于第二电源(电池、蓄电池或者诸如此类的)的第二接口。设置第三接口，以便电接触所述电机。在上述元件由现有技术已知的同时，设置附加的非线性器件(例如二极管和/或开关、尤其是可控开关)，该非线性器件分开用于所述第一电源的第一接口与用于所述第二电源的第二接口之间的节点。换句话说，在所述第一接口/第一电源与所述第二接口/第二电源之间的节点被分开，并且接入所述附加的非线性器件用于所述节点的部分之间的随后的电气连接。通过这种方式，获得了第一(上面的)节点和第二(下面的)节点，其(可)通过所述非线性器件彼此电相连。相对于在现有技术中已知的、仅仅知道“只使用第一电池用于所述电机的运行”、“只使用第二电池用于所述电机的运行”以及“两个电池被串联连接来运行所述电机”的工作点的多电平逆变器而言，如上面所述的根据本专利技术的电路装置另外还知道“两个电源被并联连接”的工作点。对于所述两个能量源的并联情况，在所述能量源的电压水平方面没有任何前提，但在不同的电压水平的情况下，首先使用电压水平更高的能量源，直到两个能量源几乎具有相同的电压水平。然后才从两个电源中提取能量。通过这种方式，可借助本专利技术根据需要提取具有相同电压水平的高电流。所述电机上的电压可通过两个电池电压的叠加而明显升高。附加地，可以在没有附加的部件和控制花费的情况下实现所使用的蓄能器的充电平衡。另外，可使用650V-IGBT(例如在能量源电压水平分别高达450V的情况下)。最后，电池单元寿命可通过减负而被提高，因为并联以每个能量源分别一半的电流强度、而不是整电流强度并且因此以电池内和电路内明显更少的损耗来运行两个能量源。可通过根据本专利技术的电路装置内所包含的开关的预先确定的开关来调节负载(例如所述电机)上的电压。可根据支路的实施和数量或者根据所述电机的相，在基本特征内使用相应的开关模式，以便实现根据本专利技术所达到的优点。从属权利要求示出了本专利技术的优选扩展方案。所述非线性器件可包括二极管，由此特别是对于所述二极管是唯一的附加的非线性器件的情况，简化了所述附加的非线性器件的结构。为了附加地能够实现所述第一电源通过所述第二电源来充电，所述附加的非线性器件可具有至少一个受控的第一开关。在实践中，经常使用两个反向地彼此串联连接的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，所述绝缘栅双极型晶体管包括续流二极管。替代地或附加地，相应的可控开关可与所述多电平逆变器的每个桥分支的二极管并联。在所述可控开关的适当脉冲控制下，可实现多种运行状态，结合附图对这些运行状态进行详细说明。根据本专利技术所提出的电路装置的可行控制的一种示例通过权利要求3中所包含的表格来描述。在此，在运行状态I至IV中分别包含的行例如是按时间顺序由上向下经历，使得可为所含元件的状态导出相应的时间序列。开关T1至T12被分配给各个半桥(1.HB(第一半桥)、2.HB(第二半桥)、3.HB(第三半桥))或支路。因此，所示出的表格是针对在根据本专利技术的电路装置中设置三个半桥(例如用于三相电机的运行)的情况的开关说明。作为附加的非线性器件的示范性组成部分的开关T19、T20的开关状态结合运行状态III示出与现有技术的主要区别。在按照权利要求3的表格中，空白格意味着断开的开关，D表示作为续流二极管的运行，并且1表示闭合(导通)的开关。为了除了第一电池通过第二电池来充电(在行驶运行中或者在停止运行中，其中在后者情况下所述电机并不转动)以外能够使用根据本专利技术的电路装置，可在多电平逆变器的至少一个桥分支内设置电感作为存储扼流圈。所述电感或者存储扼流圈例如可以被设置在第一电源的第一接口与所述电机的第三接口(例如所述多电平逆变器的相应支路)之间。替代地或附加地，所述电感或者存储扼流圈例如可以被布置在第二电源的第二接口与所述电机的第三接口(例如所述多电平逆变器的相应支路)之间。通过所述电感，也可以与更高的电压水平相反地驱动电流，其方式是：首先驱动电流通过所述电感的电源被切断或者与所述电感分离。通过这种方式，例如可使用具有更低电压水平的第一电池，以便给具有更高电压水平的第二电池充电。为了能够借助所述电感不依赖于相应电源的电压水平地来调节所述电机的第三接口上的输出电压，所述装置可被设置为，脉冲地运行所述多电平逆变器的预定义开关。通过根据权利要求6的表格示出具有附加电感或存储扼流圈的电路装置的运行方式的一种示例，结合根据权利要求3的表格所做的结论同样适用于该表格。运行状态IV现涉及以下情况，在第一接口上所施加的电压基本上等于在第二接口上所施加的电压，而运行状态V、VI和VII能够实现用于利用两个电压水平不同的电源来并行运转电机的新运行状态(运行状态V和VI)或在第二接口上所连接的蓄能器通过在第一接口上所连接的蓄能器来充电，其中在第一接口上所施加的电压基本上大于在第二接口上所施加的电压(运行状态VII)。除了根据权利要求3的表格以外，在根据权利要求6的表格中包含以下名称：“FDT”表示在脉冲运行时通过相应开关的续流二极管进行的整流、“T”表示相应开关的脉冲运行以及“k”作为在相应开关的脉冲运行时的占空比的参数。就此，作为占空比的可能的范围限制，公开了所有在0至100之间可被10整除的百分比。所述电机上的电压可通过根据本专利技术的电路装置的开关的适当控制来调节。为了实现所述电机内的正弦形电流，所述电路装置的确定开关必须以适合的方式脉冲地来运行。要进行脉冲的开关例如可以共模连接。开关模式的占空比可依据两个电源在第一接口和第二接口上的电压水平来选择。即使在具有存储扼流圈的装置中或者在根据权利要求6中的表格来运行时，附加的非线性器件的开关也可被二极管所取代，只要第一蓄能器通过第二蓄能器的充电不应该能够随意地进行。通过根据权利要求6的表格所定义的运行方式可依据所调整的电路变型通过专业人员以相应的方式来调整，而这不需要为此有明确的说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于运行电机(1)的电路装置，包括：‑多电压逆变器，下面称作“多电平逆变器”，具有：‑用于第一电源的第一接口(2)、‑用于第二电源的第二接口(3)、以及‑用于所述电机(1)的第三接口(4)；以及‑附加的非线性器件(T19，T20)；其中，所述附加的非线性器件(T19，T20)将所述第一接口(2)与所述第二接口(3)之间的节点(0)分成分配给所述第一接口的上节点(0b)和分配给所述第二接口(3)的下节点(0a)。

【技术特征摘要】
2016.01.20 DE 102016200668.11.用于运行电机(1)的电路装置，包括：-多电压逆变器，下面称作“多电平逆变器”，具有：-用于第一电源的第一接口(2)、-用于第二电源的第二接口(3)、以及-用于所述电机(1)的第三接口(4)；以及-附加的非线性器件(T19，T20)；其中，所述附加的非线性器件(T19，T20)将所述第一接口(2)与所述第二接口(3)之间的节点(0)分成分配给所述第一接口的上节点(0b)和分配给所述第二接口(3)的下节点(0a)。2.根据权利要求1所述的电路装置，其中，-所述非线性器件(T19，T20)包括二极管，和/或-所述多电平逆变器的每个桥分支的二极管(D1-D6)与相应的可控开关(T13-T18)并联。3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中，所述非线性器件(T19，T20)包括可控开关、尤其是一个IGBT、优选两个IGBT，其中所述开关尤其优选被设置用于采取根据下面所描述的表格的开关状态，在该表格中，-“I”表示第一运行状态，在该运行状态下，所述装置仅仅以在所述第一接口(2)上连接的第一电源(B1)来运行；-“II”表示第二运行状态，在该运行状态下，所述装置仅仅以在所述第二接口(3)上连接的第二电源(B2)来运行；-“III”表示第三运行状态，在该运行状态下，所述装置以在所述第一接口(2)上所连接的第一电源(B1)与在所述第二接口(3)上所连接的第二电源(B2)相串联来运行；-“IV”表示第四运行状态，在该运行状态下，所述装置以在所述第一接口(2)上所连接的第一电源(B1)与在所述第二接口(3)上所连接的第二电源(B2)相并联来运行；-“1.HB”表示所述多电平逆变器的第一半桥；-“2.HB”表示所述多电平逆变器的第二半桥，只要存在；-“3.HB”表示所述多电平逆变器的第三半桥，只要存在；-“U_R1”表示在第三接口(4)上用于所述电机(1)的第一支路的第一电压；-“U_R2”表示在第三接口(4)上用于所述电机(1)的第二支路(只要存在)的第二电压；-“U_R3”表示在第三接口(4)上用于所述电机(1)的第三支路(只要存在)的第三电压；-“S_B1”表示在可控开关内的第一IGBT(只要存在)的开关状态；-“S_B2”表示在可控开关内的第二IGBT(只要存在)的开关状态；-“1”表示导通状态；-“D”表示二极管作为续流二极管的运行；-“T1”至“T12”表示所述多电平逆变器的半桥(只要存在)的开关；以及-“u”表示在第三接口(4)的最大电压。4.根据上述权利要求中任一项所述的电路装置，其中，-在所述多电平逆变器的至少一个桥分支内设置有电感(L)，所述电感尤其是被布置在-用于第一电源(B1)的第一接口(2)与用于所述电机(1)的第三接口(4)之间，和/或；-用于第二电源(B2)的第二接口(3)与用于所述电机(1)的第三接口(4)之间。5.根据权利要求4所述的电路装置，其中，所述装置被设置用于脉冲地运行所述多电平逆变器的预定义的开关。6.根据权利要求4或5所述的电路装置，其中，所述装置被设置用于根据下面所描绘的表格进行所述预定义的开关的脉冲运行，在该表格中，-“T”表示第一运行状态，在该运行状态下，所述装置仅仅以在所述第一接口(2)上所连接的第一电源(B1)来运行；-“II”表示第二运行状态，在该运行状态下，所述装置仅仅以在所述第二接口(3)上所连接的第二电源(B2)来运行；-“III”表示第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·延拜因，
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