用于车辆的储存器系统技术方案

说明一种用于提供电功率以便驱动车辆的储存器系统(100)。所述储存器系统(100)包括具有用于储存电能的至少N个第一子模块(111、112)并且具有开关单元(113)的第一储存器模块(110)，其中N＞1，所述开关单元设置用于将所述N个子模块(111、112)在充电模式中串联连接并且将所述N个子模块(111、112)在行驶模式中并联连接。所述储存器系统(100)还包括具有用于储存电能的至少一个第二子模块(121)并且具有直流电压变换器(122)的第二储存器模块(120)，所述直流电压变换器设置用于将第二子模块(121)与第一储存器模块(110)耦合。此外，所述储存器系统(100)包括控制单元(105)，该控制单元设置用于控制开关单元(113)和直流电压变换器(122)。

Storage system for vehicles

A storage system (100) for providing electrical power for driving a vehicle is described. The memory system (100) includes a first memory module (110) having at least N first sub modules (111, 112) for storing electrical energy and having a switch unit (113), in which the N > 1 is configured to connect the N sub modules (111, 112) in a charging mode and the N sub module (111, 1). 12) parallel connection in the driving mode. The memory system (100) also includes a second memory module (120) having at least one second sub module (121) for storing electrical energy and having a DC voltage converter (122), which is configured to coupling the second sub module (121) with the first memory module (110). In addition, the memory system (100) includes a control unit (105) configured to control a switching unit (113) and a DC voltage converter (122).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车辆的储存器系统
本专利技术涉及一种用于至少部分电驱动的车辆的储存器系统。本专利技术尤其是涉及一种储存容量灵活的储存器系统，该储存器系统能够以相对高的充电功率被充电。
技术介绍
目前，在电驱动式车辆中、例如在PHEV车辆(Plug-inHybridElectricVehicles，插电式混合动力车辆)中或在纯电运行的车辆(BEV，纯电动车辆)中，由一个或多个单个的电池单体或储存器单体组成的能量储存器用作能量源。所述电池单体通常是若干个锂离子电池。它们串联地互相连接或以串并联的组合互相连接。在此，电池单体的连接的总数和类型确定可供使用的能量并且因此确定电驱动式车辆的作用范围。这样的能量储存器的充电典型地通过连接到外部的充电站上来进行，该充电站与能量供应网络连接。用于给能量储存器充电的可用接头功率(充电功率)在此可以与充电站有关。借助直流电的充电可以被称作利用50kW或更多的充电功率的快速充电。通过交流电的充电能够实现在3.6kW至22kW的范围内的充电功率。高的充电功率有利于避免车辆的为了给能量储存器再次充电的长停车时间。用于提高充电功率的一种可能性是利用提高的充电电压(例如800V或更多，代替目前的460V或更少)的直流电充电。然而，使用较高的充电电压要求在所使用的HV(高压)储存技术中的改变。在此，使用具有相应提高的额定电压的能量储存器通常是不希望的(例如出于逆变器的在动力总成系统中所使用的IGBT的原因，所述IGBT仅能够被使用直至确定的最大限制电压(如650V、900V或1200V))。DE102014004790A1说明一种用于车辆的能量储存器，在该能量储存器中，切换矩阵被用于将在储存器中的各并联连接的线路串联连接，从而能量储存器的电压水平增加一倍(在使用两个并联连接的线路时)。然而，在DE102014004790A1中所说明的能量储存器在能利用该能量存储器提供的不同储存容量方面是不利的。尤其是，由于在DE102014004790A1中所说明的储存器结构，能量储存器的可扩展性以及可实现的电作用范围受到限制。
技术实现思路
本文件致力于如下技术任务：提供一种用于至少部分电驱动的车辆的可灵活确定尺寸的储存器系统，该储存器系统能够实现高的充电功率。该任务通过独立权利要求来解决。有利的实施方式此外在从属权利要求中说明。根据一个方面说明一种用于提供电功率以便驱动车辆的储存器系统。尤其是，所述电功率可以被用于运行车辆的电驱动装置。此外，在制动过程中必要时电功率可以通过车辆的电机被回收并且被储存在所述储存器系统中。所述储存器系统包括具有用于储存电能的至少N个第一子模块的第一储存器模块。在此，每个子模块可以包括至少一个线路的(典型多个)储存器单体。必要时，一个子模块也可以包括多个并联连接的储存器单体。在第一储存器模块中的第一子模块的数量N是整数并且优选是偶数，其中N＞1。优选N可以等于2，由此得到充电电压(用于给储存器系统充电)与行驶电压(用于运行车辆驱动系统)之间的有利的折衷(尤其是在安装在车辆中的功率晶体管方面)。所述N个第一子模块可以被设计成相同的(尤其是在相应的额定电压和/或相应的储存容量方面)。此外，第一储存器模块包括开关单元(具有多个开关)，该开关单元设置用于将所述N个子模块在充电模式中串联连接并且将所述N个子模块在行驶模式中并联连接。在此，第一储存器模块典型地在充电模式中在外部的充电站上被充电。另一方面，第一储存器模块在行驶模式中典型地与车辆的驱动系统(例如与逆变器和电驱动装置)耦合，从而第一储存器模块能够将电能输出给驱动系统或者说能够由驱动系统接收电能。所述储存器系统还包括具有用于储存电能的至少一个第二子模块的第二储存器模块。所述第二子模块可以包括一个线路的(必要时部分并联连接的)储存器单体。在此，第二子模块的(串联连接的)储存器单体的数量典型地不同于第一子模块的(串联连接的)储存器单体的数量。所述第二储存器模块还包括(双向的)直流电压变换器，该直流电压变换器设置用于将第二子模块与第一子模块耦合。因此，第二储存器模块可以通过直流电压变换器接收电能(并且将该电能储存在第二子模块中)或由第二子模块输出电能(例如用于运行车辆驱动系统)。此外，所述储存器系统包括控制单元，该控制单元设置用于控制开关单元和直流电压变换器。所述控制单元可以设置用于这样操控开关单元，使得在充电模式中由所述N个第一子模块中组成的串联电路与车辆的充电插座并联连接，所述储存器系统可以通过所述充电插座被连接到外部的充电站上。因此，能够以相对高的充电电压UL实现相对快速的充电过程。此外，所述控制单元可以设置用于在充电模式中操控直流电压变换器，以便根据目标功率来调节被输送给第二子模块的电功率或必要时从该第二子模块中被取出的电功率。因此，在充电模式中能够通过操控直流电压变换器来调节充电功率到第一储存器模块上和到第二储存器模块上的分配。以相应的方式，所述控制单元可以设置用于这样操控第一储存器模块的开关单元，使得在行驶模式中由所述N个第一子模块组成的并联电路与车辆的驱动系统并联连接。因此，能够以相对低的行驶电压UF实现可靠地运行车辆。此外，所述控制单元可以设置用于在行驶模式中操控直流电压变换器，以便根据目标功率来调节被输送给第二子模块的电功率(例如在回收时)或从该第二子模块中被取出的电功率。因此，在行驶模式中能够通过操控直流电压变换器来调节车辆运行功率到第一储存器模块上和到第二储存器模块上的分配。基于具有可配置的第一子模块的第一储存器模块与具有直流电压变换器的第二储存器模块的组合能够提供一种储存器系统，该储存器系统能够以相对高的充电功率被充电并且该储存器系统能够实现提供灵活的储存容量。车辆的驱动系统可以针对具有行驶电压UF的电能来设计。则所述N个第一子模块可以分别具有等于行驶电压UF的额定电压。另一方面，第二子模块可以具有(任意的)第二额定电压。所述直流电压变换器则可以设置用于在第二额定电压与行驶电压UF之间变换电能。因此，使用直流电压变换器能够实现灵活地设计第二储存器模块、尤其是灵活地设计第二储存器模块的储存容量和所使用的技术，进而因此总体上灵活地设计所述储存器系统。用于给所述N个第一子模块和所述第二子模块充电的充电站可以提供具有充电电压UL的电能。基于所述N个第一子模块的串联电路，所述充电电压UL在此可以等于N倍的行驶电压UF，从而能够实现高的充电功率。例如，所述行驶电压UF可以处于大约400-500V，而所述充电电压UL可以处于大约800-1000V(在N＝2时)。第二储存器模块可以与第一储存器模块并联地布置，从而第二储存器模块(并且尤其是直流电压变换器)充电模式中与充电电压UL并联地布置并且在行驶模式中与行驶电压UF并联地布置。所述直流电压变换器则可以被设计用于将行驶电压UF或充电电压UL变换成第二额定电压(或反过来)。另一方面，所述储存器系统可以包括第二开关单元，该第二开关单元设置用于将第二储存器模块在充电模式中要么与所述N个第一子模块的第一子集并联地布置、要么与所述N个第一子模块的不同的第二子集并联地布置。由此的结果是，第二储存器模块(并且尤其是直流电压变换器)可以在充电模式中与充电电压UL的部分电压并联地布置，从而能够降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于提供电功率以便驱动车辆的储存器系统(100)，其中，所述储存器系统(100)包括：——具有用于储存电能的至少N个第一子模块(111、112)并且具有开关单元(113)的第一储存器模块(110)，其中N＞1，所述开关单元设置用于将所述N个子模块(111、112)在充电模式中串联连接并且将所述N个子模块(111、112)在行驶模式中并联连接；——具有用于储存电能的至少一个第二子模块(121)并且具有直流电压变换器(122)的第二储存器模块(120)，所述直流电压变换器设置用于将第二子模块(121)与第一储存器模块(110)耦合；以及——控制单元(105)，该控制单元设置用于控制开关单元(113)和直流电压变换器(122)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.02 DE 102016201520.61.用于提供电功率以便驱动车辆的储存器系统(100)，其中，所述储存器系统(100)包括：——具有用于储存电能的至少N个第一子模块(111、112)并且具有开关单元(113)的第一储存器模块(110)，其中N＞1，所述开关单元设置用于将所述N个子模块(111、112)在充电模式中串联连接并且将所述N个子模块(111、112)在行驶模式中并联连接；——具有用于储存电能的至少一个第二子模块(121)并且具有直流电压变换器(122)的第二储存器模块(120)，所述直流电压变换器设置用于将第二子模块(121)与第一储存器模块(110)耦合；以及——控制单元(105)，该控制单元设置用于控制开关单元(113)和直流电压变换器(122)。2.根据权利要求1所述的储存器系统(100)，其中：——车辆的驱动系统(103、104)针对具有行驶电压(UF)的电能被设计；——所述N个第一子模块(111、112)分别具有等于行驶电压(UF)的额定电压；——所述第二子模块(121)具有第二额定电压；并且——所述直流电压变换器(122)设置用于在第二额定电压与行驶电压(UF)之间变换电能。3.根据权利要求2所述的储存器系统(100)，其中：——用于给所述N个第一子模块(111、112)和所述第二子模块(121)充电的充电站(101)提供具有充电电压(UL)的电能；并且——所述充电电压(UL)等于N倍的所述行驶电压(UF)。4.根据上述权利要求之一所述的储存器系统(100)，其中，所述控制单元(105)设置用于：——操控开关单元(113)，使得在充电模式中由所述N个第一子模块(111、112)组成的串联电路与车辆的充电插座并联连接，所述储存器系统(100)能通过所述充电插座被连接到充电站(101)上；和/或——操控开关单元(113)，使得在行驶模式中由所述N个第一子模块(111、112)组成的并联电路与车辆的驱动系统(103、104)并联连接。5.根据上述权利要求之一所述的储存器系统(100)，其中，所述控制单元(105)设置用于在充电模式中和/或在行驶模式中操控直流电压变换器(122)，以便根据目标功率来调节被输送给所述第二子模块(121)的电功率或从所述第二子模块中被取出的电功率。6.根据上述权利要求之一所述的储存器系统(100)，其中，该储存器系统(100)包括第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·施密茨，H·迈纳特，D·齐格尔特伦，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE