用于电蓄能系统的电路装置和充电方法制造方法及图纸

本发明专利技术从一种用于电蓄能系统（100）的电路装置出发，电蓄能系统具有两个蓄能单元（R1、R2），所述两个蓄能单元分别具有第一和第二极连接端（P1、P4、P3、P2），所述电路装置具有：至少一个第一和第二输入端（E1、E2）；至少一个第一和第二输出端（A1、A2）；在第一蓄能单元（R1）的第一极连接端（P1）与第一输出端（A1）之间的第一开关元件（S1）；在第二蓄能单元（R2）的第二极连接端（P2）与第二输出端（A2）之间的第二开关元件（S2），其中在第一蓄能单元（R1）的第二极连接端（P3）与第二蓄能单元（R2）的第一极连接端（P4）之间布置第三开关元件（S3），其中在第一蓄能单元（R1）的第二极连接端（P3）与第二蓄能单元（R2）的第二极连接端（P2）之间布置第四开关元件（S4），其中在第一蓄能单元（R1）的第一极连接端（P1）与第二蓄能单元（R2）的第一极连接端（P4）之间布置第五开关元件（S5），其中所述蓄能单元（R1、R2）根据第三、第四和第五开关元件（S3、S4、S5）的开关位置来并联或串联接通。

Circuit device and charging method for electric energy storage system

Starting from a circuit device for an electric energy storage system (100), the electric energy storage system has two energy storage units (R1, R2), the two energy storage units have first and second pole connection ends (P1, P4, P3, P2), the circuit device has at least one first and second input ends (E1, E2), at least one first and second output ends (A1, A2); The first switching element (S1) is between the first pole connection end (P1) and the first output end (A1) of the first energy storage unit (R1); the second switching element (S2) is between the second pole connection end (P2) and the second output end (A2) of the second energy storage unit (R2), wherein the second pole connection end (P3) of the first energy storage unit (R1) and the first pole of the second energy storage unit (R2 A third switching element (S3) is arranged between the connection end (P4), wherein a fourth switching element (S4) is arranged between the second pole connection end (P3) of the first energy storage unit (R1) and the second pole connection end (P2) of the second energy storage unit (R2), wherein the first pole connection end (P1) of the first energy storage unit (R1) and the first pole connection end (P4) of the second energy storage unit (R2 A fifth switching element (S5) is arranged, wherein the energy storage units (R1, R2) are connected in parallel or series according to the switch positions of the third, fourth and fifth switching elements (S3, S4, S5).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电蓄能系统的电路装置和充电方法
本专利技术的涉及一种按照独立专利权利要求的前序部分所述的用于电蓄能系统的电路装置和充电方法。
技术介绍
在如今的电驱动车辆、尤其是电动车辆（EV）或者混合动力车辆（HEV）中，电池组模块通过单个电池组电池的并联和串联接通来构造，所述电池组模块在车辆中对外起到电池组包的作用。电池组包具有额定电压，所述额定电压根据电池组包的充电状态和负荷来限定充电和放电过程的电压范围。如今，对电驱动车辆、尤其是具有电池组作为主要能量源的车辆的充电是密集研究和开发的主题。一方面，其原因在于：目前的用于完全的电池组充电的充电时间还很长，而且另一方面，将来的存储器的容量还要更加增大，使得在不久的将来，安置在车辆中的具有超过50kWh的容量的电蓄能系统将投入使用。同时，为了所述车辆的更广泛接受度而值得期望的是：与在具有内燃机的车辆的加油过程时的停留时间尽可能可比的更短充电时间。由技术标准、可支配的构件和技术以及效率要求造成地，车辆传动系的正常运行电压目前在纯电驱动车辆的情况下限于通常300V至450V的值。符合标准的充电插头通常被认证用于直至200A的额定电流，其中用于直流电压充电的充电电压通常可以在200V至850V之间。通过蓄能系统与充电装置之间的通信，在充电装置侧可以在一定的极限的范围内对充电电压和充电电流进行无级调节。然而，如今的可支配的电蓄能系统、尤其是电池组系统因为其接线、例如以串联或并联接通的方式固定布线而并不提供如下可能性：在充电时对电压进行适配，以及同时使存在于驱动侧的部件、例如逆变器在正常的运行电压水平上继续运行。图1示出了按照现有技术的电路装置的示例：直流电压充电装置以能借助于开关元件分离的方式与电池组系统导电连接。在电池组系统与至少一个耗电器之间布置其它开关元件，使得电池组系统借助于这些其它开关元件与耗电器能导电连接。在不使用耗电器时，电池组系统和耗电器能借助于这些其它开关元件电分离。图2示出了按照现有技术的电路装置的另一示例：对直流电压充电装置的充电电压的适配能够借助于在直流电压充电装置与电池组系统之间的电压转换器来实现。该电压转换器布置在由电池组系统来馈电的电驱动车辆中。DE10330834A1示出了一种用于在电网失灵时对至少一个负载进行供电的方法和设备。WO2011/105794公开了一种具有串行电路的混合式电池系统，该电池系统的二次电池不仅可以串联地接通而且可以并联地接通。DE102012219488A1示出了一种用于给电容性器件预充电的电路装置和方法。
技术实现思路
本专利技术的出发点是一种用于电蓄能系统的电路装置，该电蓄能系统具有第一蓄能单元和第二蓄能单元，该第一蓄能单元和该第二蓄能单元分别具有第一极连接端和第二极连接端，该电路装置具有：-至少一个第一输入端和第二输入端，用于与直流电压源的导电连接，-至少一个第一输出端和第二输出端，用于与至少一个电部件的导电连接，-第一开关元件，该第一开关元件布置在第一蓄能单元的第一极连接端与第一输出端之间，其中第一蓄能单元的第一极连接端与第一开关元件的第一连接端导电连接，而第一输出端与第一开关元件的第二连接端导电连接，-第二开关元件，该第二开关元件布置在第二蓄能单元的第二极连接端与第二输出端之间，其中第二蓄能单元的第二极连接端与第二开关元件的第一连接端导电连接，而第二输出端与第二开关元件的第二连接端导电连接，其中第一蓄能单元的第一极连接端借助于第七开关元件与第一输入端能导电连接，而第二蓄能单元的第二极连接端借助于另一第七开关元件与第二输入端能导电连接。本专利技术的核心在于：在第一蓄能单元的第二极连接端与第二蓄能单元的第一极连接端之间布置第三开关元件，其中第一蓄能单元的第二极连接端与第三开关元件的第一连接端导电连接，而第二蓄能单元的第一极连接端与第三开关元件的第二连接端导电连接，其中在第一蓄能单元的第二极连接端与第二蓄能单元的第二极连接端之间布置第四开关元件，其中第一蓄能单元的第二极连接端与第四开关元件的第一连接端导电连接，而第二蓄能单元的第二极连接端与第四开关元件的第二连接端导电连接，其中在第一蓄能单元的第一极连接端与第二蓄能单元的第一极连接端之间布置第五开关元件，其中第一蓄能单元的第一极连接端与第五开关元件的第一连接端导电连接，而第二蓄能单元的第一极连接端与第五开关元件的第二连接端导电连接，其中这些蓄能单元根据第三、第四和第五开关元件的开关位置来并联接通或串联接通。本专利技术的背景是：可以借助于具有分别不同的充电特性的不同的充电设备来给蓄能器充电，其方式是，蓄能器的接线被适配，使得充电设备的充电特性和蓄能器的充电特性兼容。有利地，这两个蓄能单元相同地来实施。因此，蓄能系统的最大充电电压在串联接通中是在并联接通中的两倍大。优选地，第三开关元件无电流闭合。即如果没有控制电压施加在第三开关元件上，则该第三开关元件闭合。优选地，第四和/或第五开关元件无电流断开。即如果没有控制电压施加在第四和/或第五开关元件上，则该第四和/或第五开关元件断开。本专利技术的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。按照一个有利的设计方案，该电路装置具有至少一个预充电电路，该预充电电路被设立用于，限制在第一蓄能单元与第二蓄能单元之间的补偿电流。在此有利的是：这两个蓄能单元即使在非常不同的充电状态情况下也可以被转变为并联接通。为此，首先借助于预充电电路来给具有较低充电状态的蓄能单元充电，而且只有当这些蓄能单元的充电状态彼此均衡时，才将这些蓄能单元并联接通。因此，在具有被提高的自放电的蓄能电池的情况下，只对具有如下蓄能电池的蓄能单元进行预充电，所述蓄能电池具有被提高的自放电。有利地，该预充电电路与第四开关元件和/或第五开关元件并联接通地布置。按照另一有利的设计方案，该电路装置具有直流电压转换器和第六开关元件，其中直流电压转换器的第一输入连接端与第一蓄能单元的第二极连接端导电连接，其中直流电压转换器的第二输入连接端与第二蓄能单元的第一极连接端导电连接，其中第六开关元件布置在直流电压转换器的第一输出连接端与第一输出端之间，其中第六开关元件的第一连接端与直流电压转换器的第一输出连接端导电连接，而第六开关元件的第二连接端与第一输出端导电连接，其中直流电压转换器的第二输出连接端与第二开关元件的第一连接端导电连接。在此有利的是：在这些蓄能单元并联接通并且蓄能系统的由此降低的额定电压的情况下，借助于直流电压转换器能产生如下电压，该电压对应于在这些蓄能单元串联接通时的额定电压。因此，借助于直流电压转换器，其它电部件能在蓄能系统的充电过程期间运行。还有利的是，直流电压转换器的第一和第二输入连接端与第三开关元件反并联接通地布置。由此，直流电压转换器在第三开关元件闭合时、尤其是在这些蓄能单元串联接通时短接并且因此无电压。在借助于直流电压源的用于电蓄能系统的充电方法中，其中该电蓄能系统具有至少两个蓄能单元以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于电蓄能系统（100）的电路装置，所述电蓄能系统具有第一蓄能单元（R1）和第二蓄能单元（R2），所述第一蓄能单元和所述第二蓄能单元分别具有第一极连接端（P1、P4）和第二极连接端（P3、P2），所述电路装置具有：/n- 至少一个第一输入端（E1）和第二输入端（E2），用于与直流电压源的导电连接，/n- 至少一个第一输出端（A1）和第二输出端（A2），用于与至少一个电部件的导电连接，/n- 第一开关元件（S1），所述第一开关元件布置在所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）与所述第一输出端（A1）之间，其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）与所述第一开关元件（S1）的第一连接端导电连接，而所述第一输出端（A1）与所述第一开关元件（S1）的第二连接端导电连接，/n- 第二开关元件（S2），所述第二开关元件布置在所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）与所述第二输出端（A2）之间，其中所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）与所述第二开关元件（S2）的第一连接端导电连接，而所述第二输出端（A2）与所述第二开关元件（S2）的第二连接端导电连接，/n- 其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）借助于第七开关元件（108）与所述第一输入端（E1）能导电连接，而所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）借助于另一第七开关元件（108）与所述第二输入端（E2）能导电连接，/n其特征在于，/n在所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）与所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）之间布置第三开关元件（S3），其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）与所述第三开关元件（S3）的第一连接端导电连接，而所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）与所述第三开关元件（S3）的第二连接端导电连接，/n其中在所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）与所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）之间布置第四开关元件（S4），其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）与所述第四开关元件（S4）的第一连接端导电连接，而所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）与所述第四开关元件（S4）的第二连接端导电连接，/n其中在所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）与所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）之间布置第五开关元件（S5），其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）与所述第五开关元件（S5）的第一连接端导电连接，而所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）与所述第五开关元件（S5）的第二连接端导电连接，/n其中所述蓄能单元（R1、R2）根据所述第三、第四和第五开关元件（S3、S4、S5）的开关位置来并联接通或串联接通。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170424 DE 102017206834.51.用于电蓄能系统（100）的电路装置，所述电蓄能系统具有第一蓄能单元（R1）和第二蓄能单元（R2），所述第一蓄能单元和所述第二蓄能单元分别具有第一极连接端（P1、P4）和第二极连接端（P3、P2），所述电路装置具有：
-至少一个第一输入端（E1）和第二输入端（E2），用于与直流电压源的导电连接，
-至少一个第一输出端（A1）和第二输出端（A2），用于与至少一个电部件的导电连接，
-第一开关元件（S1），所述第一开关元件布置在所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）与所述第一输出端（A1）之间，其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）与所述第一开关元件（S1）的第一连接端导电连接，而所述第一输出端（A1）与所述第一开关元件（S1）的第二连接端导电连接，
-第二开关元件（S2），所述第二开关元件布置在所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）与所述第二输出端（A2）之间，其中所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）与所述第二开关元件（S2）的第一连接端导电连接，而所述第二输出端（A2）与所述第二开关元件（S2）的第二连接端导电连接，
-其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）借助于第七开关元件（108）与所述第一输入端（E1）能导电连接，而所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）借助于另一第七开关元件（108）与所述第二输入端（E2）能导电连接，
其特征在于，
在所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）与所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）之间布置第三开关元件（S3），其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）与所述第三开关元件（S3）的第一连接端导电连接，而所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）与所述第三开关元件（S3）的第二连接端导电连接，
其中在所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）与所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）之间布置第四开关元件（S4），其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）与所述第四开关元件（S4）的第一连接端导电连接，而所述第二蓄能单元（R2）的所述第二极连接端（P2）与所述第四开关元件（S4）的第二连接端导电连接，
其中在所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）与所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）之间布置第五开关元件（S5），其中所述第一蓄能单元（R1）的所述第一极连接端（P1）与所述第五开关元件（S5）的第一连接端导电连接，而所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）与所述第五开关元件（S5）的第二连接端导电连接，
其中所述蓄能单元（R1、R2）根据所述第三、第四和第五开关元件（S3、S4、S5）的开关位置来并联接通或串联接通。


2.根据权利要求1所述的电路装置，
其特征在于，
所述电路装置具有至少一个预充电电路（122），所述预充电电路被设立用于：限制在所述第一蓄能单元（R1）与所述第二蓄能单元（R2）之间的补偿电流。


3.根据权利要求2所述的电路装置，
其特征在于，
所述预充电电路（122）与所述第四开关元件（S4）和/或所述第五开关元件（S5）并联接通地布置。


4.根据上述权利要求之一所述的电路装置，
其特征在于，
所述电路装置具有直流电压转换器（111）和第六开关元件（S6），
其中所述直流电压转换器（111）的第一输入连接端与所述第一蓄能单元（R1）的所述第二极连接端（P3）导电连接，其中所述直流电压转换器（111）的第二输入连接端与所述第二蓄能单元（R2）的所述第一极连接端（P4）导电连接，
其中所述第六开关元件（S6）布置在所述直流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：B克里格，M弗里德里希，
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