对能量储存器的充电制造技术

本发明专利技术涉及一种用于给能量储存器充电的方法，在该方法中使用这样的能量储存器，该能量储存器具有各自带有多个能量储存器模块的至少三个能量储存器串，其中这些相应的能量储存器模块包括至少一个能量储存器元件和至少两个开关元件，该能量储存器元件从能量源接收并储存能量；在该方法中将该能量储存器与提供充电电压的能量源电连接并与电动机器电连接并且由该能量源来给这些能量储存器模块供应能量，其中以能够自由选择的方式来使用直流电压源和/或交流电压源作为能量源并且通过切换这些开关元件，由此使能量储存器串的这些相应的能量储存器模块分别彼此并联和/或串联连接和/或跨接至少一个能量储存器串的至少一个能量储存器模块，使该能量储存器适配于所选择的能量源的特性。此外，本发明专利技术涉及一种用于给能量储存器充电的对应的设备。此外，本发明专利技术涉及一种车辆，该车辆具有用于执行本发明专利技术方法的实施方式的本发明专利技术设备的实施方式。

Charging the energy storage

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对能量储存器的充电本专利技术涉及用于给能量储存器、尤其给车辆的电池充电的一种方法和一种设备，以及一种对应的车辆。为了不依赖于或为了更不依赖于化石燃料，在现代车辆中越来越多地安装电动的马达，这些电动的马达独立地驱动车辆或者辅助现有的燃烧发动机。这些电动的马达或者电动马达通常由一个或多个电池供应能量。在这些电池的能量储备耗尽之后，必须对其充电。从DE102013212692A1已知一种具有能量储存器装置和直流电压供应电路的系统，其中该能量储存器装置具有至少两条能量供应支路，其中这些能量供应支路中的每条具有多个串联连接的能量储存器模块。通过该直流电压供应电路的与电源节点串联连接的两个充电电路接线端可以连接充电电路。该充电电路可以在其充电电路接线端处加载有电流并且被设计成用于以限定的平均值为能量储存器装置的能量储存器模块提供直流充电电压或者脉冲式的充电电压。从DE102013212682A1和DE102013212716A1中已知涉及给电池模块充电的类似的系统。从现有技术已知的系统为能量储存器提供直流电压作为充电电压。这限制能量储存器的充电可能性。因此，本专利技术的目的在于，解决现有技术的至少一个缺点。尤其应给出能够实现不依赖于特定的、预先确定的能量源给能量储存器充电的至少一种可能性。至少应针对已知的解决方案提出一种替代方案。根据本专利技术，该目的通过根据独立权利要求所述的用于给能量储存器充电的一种方法和一种设备来实现。其他相应的设计方案从相应的从属权利要求以及以下说明中得出。因此，根据本专利技术提出一种用于给能量储存器充电的方法，在该方法中给这样的能量储存器充电，该能量储存器具有各自带有多个能量储存器模块的多个、优选至少三个能量储存器串，其中这些相应的能量储存器模块包括至少一个能量储存器元件和至少两个开关元件，该能量储存器元件从能量源接收并储存能量；在该方法中将该能量储存器与提供充电电压的能量源电连接并与电动机器电连接并且由该能量源来给这些能量储存器模块供应能量，其中以能够自由选择的方式来使用直流电压源和/或交流电压源作为能量源并且通过切换这些开关元件，由此使能量储存器串的这些相应的能量储存器模块或其相应能量储存器元件分别彼此并联和/或串联连接和/或绕过、即跨接这些能量储存器模块中的至少一个能量储存器模块，使该能量储存器适配于所选择的能量源的特性。在旁路电路中，电流从能量储存器模块的相应能量储存器元件旁流过，从而使得没有电流流经该能量储存器元件。该能量储存器元件由此被跨接。通过使该能量储存器适配于相应的能量源或能量供应装置，该能量储存器不依赖于现有的能量源，也就是说该能量储存器不依靠特定类型的能量源。而是在必须给该能量储存器充电的时刻可以用任何可用的能量源来给该能量储存器充电。这通过在相应充电电路中将能量储存器设计为能量库(Energiesenke)来实现。申请人的德国专利申请DE102015112512A1(通过引用完全并入本文)公开了一种能够实现本专利技术的能量储存器模块。多个这样的能量储存器模块构成能量储存器串并且多个这样的能量储存器串构成能量储存器。该能量储存器优选具有三个能量储存器串。然而，其他数量的能量储存器串也是可能的。三个能量储存器串具有如下优点，即由此该能量储存器可以以简单的方式与已知的三相式的三相电网连接并且由此可以进行充电。能量储存器或者能量储存器模块的特别的设计方案能够实现使能量储存器串的各个能量储存器模块相互自由连接。由此，该能量储存器能够适配于相应的所选择的能量源，从而考虑将直流电压源和交流电压源作为适合的能量源。此外，可以跨接有缺陷的能量储存器模块或者实现中间电压。根据该申请人的上述专利申请的单独模块能够实现所谓的二象限模块和四象限模块，这些二象限模块和四象限模块分别允许多种电路可能性并且至少这些四象限模块允许不同的极性方向。通过使用交流电池作为能量储存器来改进该方法。交流电池例如能够通过连接多个单独模块来实现，这些单独模块分别在以下文件中公开：该申请人的德国专利申请DE102015112512A1、DE102015112513A1和DE102016112250A1，以及此外还有文献DE102011108920A1和DE102010052934A1，以及尤其还有S.Goetz,A.Peterchev,T.Weyh(2015),Modularmultilevelconverterwithseriesandparallelmoduleconnectivity:Topologyandcontrol,IEEETransactionsonPowerElectronics,vol.30,no.1,pp.203-215,doi:10.1109/TPEL.2014.2310225[S.Goetz,A.Peterchev,T.Weyh(2015)，具有串联和并联模块连接的模块化多电平变换器：拓扑和控制，IEEE电力电子学期刊，第30卷，第1号，第203-215页，doi:10.1109/TPEL.2014.2310225]。在本公开中被称为能量储存器模块的这些单独模块为此具有至少一个能量储存器元件(例如电池或电容器)和多个开关元件。在此，这些开关元件被布置在相应的模块中，其方式为使其允许动态地切换相邻的模块。也就是说，该多个开关元件选择性地将相邻的能量储存器元件彼此并联或串联连接，或者跨接或停用相应的能量储存器元件或相应的能量储存器模块。通过将为此所需的开关元件布置在相应的模块中，可以以这些开关元件之间的最小电位差来控制这些开关元件。这允许可以准确地同时控制或启用这些开关元件。通过准确的电路和将相邻的模块彼此串联或并联连接的可能性，可以在运行中动态地重新配置这种电池，从而使得该电池可以提供直流电压、交流电压或其他的电压形式。然而，也就是说，相反地可以以直流电压、交流电压或其他的电压形式给电池充电。该方法的改进方案提出：通过对应地切换这些能量储存器模块的开关元件来使相应的能量储存器串中的这些相应的能量储存器模块分别串联地或分别并联地或至少部分地串联地并且至少部分地并联地相互连接。由此，根据所使用的能量源，可以设定在能量储存器串的所有能量储存器模块的模块电压总和与能量串处的单独能量储存器模块的模块电压之间的中间电压。由此混合电路也是可能的，由此可以实现电流分布和电压适配。该方法的一个实施方式的特征在于，将至少两个能量储存器串串联连接。这是有利的，因为由此可以使用电动机器作为一种电流分配器。该方法的另一个实施方式的特征在于，将至少三个能量储存器串分别彼此并联连接。由此，在每个单独的能量储存器串中可以使电压对应地适配于这些能量储存器模块的互连。该方法另一个实施方式的特征在于，单相式或三相式地给这些能量储存器模块充电。由此提供给能量储存器充电的其他可能性。该方法的还另一个实施方式的特征在于，藉由该能量储存器的共用的星形汇接点来给这些能量储存器模块充电。由此，该充电电压可以中央地(即藉由星形汇接点)被馈送入该能量储存器或者电池中。该方法的还另一个实施方式的特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于给能量储存器(14a，14b，14c，14d)充电的方法，在该方法中使用这样的能量储存器(14a，14b，14c，14d)，该能量储存器具有各自带有多个能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)的至少三个能量储存器串(u，v，w)，其中这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)包括至少一个能量储存器元件和至少两个开关元件，该能量储存器元件从能量源(12a，12b，12c，12d)接收并储存能量；在该方法中将该能量储存器(14a，14b，14c，14d)与提供充电电压的能量源(12a，12b，12c，12d)电连接并与电动机器(20)电连接并且由该能量源(12a，12b，12c，12d)来给这些能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)供应能量，其中以能够自由选择的方式来使用直流电压源和/或交流电压源作为能量源(12a，12b，12c，12d)并且通过切换这些开关元件，由此使能量储存器串(u，v，w)的这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)分别彼此并联和/或串联连接和/或跨接至少一个能量储存器串(u，v，w)的至少一个能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)，使该能量储存器适配于所选择的能量源(12a，12b，12c，12d)的特性。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171017 DE 102017124125.61.一种用于给能量储存器(14a，14b，14c，14d)充电的方法，在该方法中使用这样的能量储存器(14a，14b，14c，14d)，该能量储存器具有各自带有多个能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)的至少三个能量储存器串(u，v，w)，其中这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)包括至少一个能量储存器元件和至少两个开关元件，该能量储存器元件从能量源(12a，12b，12c，12d)接收并储存能量；在该方法中将该能量储存器(14a，14b，14c，14d)与提供充电电压的能量源(12a，12b，12c，12d)电连接并与电动机器(20)电连接并且由该能量源(12a，12b，12c，12d)来给这些能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)供应能量，其中以能够自由选择的方式来使用直流电压源和/或交流电压源作为能量源(12a，12b，12c，12d)并且通过切换这些开关元件，由此使能量储存器串(u，v，w)的这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)分别彼此并联和/或串联连接和/或跨接至少一个能量储存器串(u，v，w)的至少一个能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)，使该能量储存器适配于所选择的能量源(12a，12b，12c，12d)的特性。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用交流电池作为能量储存器(14a，14b，14c，14d)。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过对应地切换这些能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)的开关元件来使相应的能量储存器串(u，v，w)中的这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)分别串联地或分别并联地或至少部分地串联地并且至少部分地并联地相互连接。


4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，将至少两个能量储存器串(u，v，w)彼此串联连接。


5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，将该至少三个能量储存器串(u，v，w)彼此并联连接。


6.根据权利要求5之一所述的方法，其特征在于，单相式或三相式地给这些能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)充电。


7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，藉由该能量储存器(14a，14b，14c，14d)的星形汇接点来给这些能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)充电。


8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，藉由该电动机器(20)的星形汇接点来连接从该能量储存器(14a，14b，14c，14d)到该能量源(12a，12b，12c，12d)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格利茨，H·H·迪博斯，
申请(专利权)人：保时捷股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE