本发明专利技术涉及一种用于为可控的储能器（2）中的至少一个储能器单元（5）充电的系统，所述储能器用于对n相电机（1）进行控制和电能量供给。在此，可控的储能器（2）具有n个并行的能量供给分支（3－1、3－2、3－3），所述能量供给分支分别具有至少两个串联的储能器模块（4），所述储能器模块分别包括至少一个具有所分配的可控的耦合单元（6）的电储能器单元（5）。所述能量供给分支（3－1、3－2、3－3）在一侧与参考汇流排（T-）连接，并且在另一侧分别与电机（1）的相（U、V、W）连接。所述耦合单元（6）根据控制信号中断相应的能量供给分支（3-1，3-2；3-3）或者所述耦合单元跨接分别所分配的储能器单元（5）或者所述耦合单元将分别所分配的储能器单元（5）接到相应的能量供给分支（3－1，3－2；3－3）中。为了使得能够为至少一个储能器单元（5）充电，电机（1）的至少两个相（U、V）能分别经由至少一个空转二极管（9-U、9-V）与充电装置（10）的正极连接，并且参考汇流排（T-）能与充电装置（10）的负极连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
呈现出，在未来既在例如风力发电设备的静止应用中也在如混合动力车辆或电动车辆的车辆中越来越多地采用将新的储能技术与电驱动技术相组合的电子系统。在常规应用中，例如实施为感应式电机的电机经由逆变器形式的变换器被控制。对于这种系统表征性的是所谓的直流电压中间回路，储能器、一般是电池经由该直流电压中间回路连接到逆变器的直流电压侧。为了能够满足针对相应的应用所给出的对功率和能量的要求，将多个电池单元串联。因为由这种储能器提供的电流必须流经所有的电池单元并且一个电池单元仅能传导有限的电流，所以常常附加地并联电池单元，以便提高最大电流。多个电池单元的串联除了高的总电压以外随之带来如下问题，即当唯一的电池单元失灵时，整个储能器失灵，因为于是电池电流不再能够流动。储能器的这种失灵可以导致总系统的失灵。在车辆中，驱动电池的失灵可能导致车辆“卡住”。在其他应用中，例如风力发电设备的转子叶片调整，可能在不利的框架条件、例如强风的情况下甚至发生危及安全的状况。因此应始终致力于储能器的高可靠性，其中用“可靠性”来表示系统在预先给定的时间内无故障工作的能力。在优先的申请DE 10 2010 027857和DE 10 2010 027861中描述了具有多个电池模块支路的电池，这些电池模块支路可直接连接到电机上。电池模块支路在此具有多个串联的电池模块，其中每个电池模块具有至少一个电池单元和所分配的可控的耦合单元，该耦合单元允许根据控制信号中断相应的电池模块支路或者跨接分别分配的至少一个电池单元或者将分别分配的至少一个电池单元接到相应的电池模块支路中。通过例如借助于脉宽调制适当地操控耦合单元，还可以提供用于控制电机的适当的相信号，使得可以放弃单独的脉冲逆变器。控制电机所需的脉冲逆变器因此可以说被集成到电池中。出于公开的目的，这两个优先的申请全面地结合到本申请中。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于为可控的储能器中的至少一个储能器单元充电的系统，所述储能器用于对单相电机进行控制和电能量供给。在此，可控的储能器具有能量供给分支，所述能量供给分支具有至少两个串联的储能器模块，所述储能器模块分别包括至少一个具有所分配的可控的耦合单元的电储能器单元。所述能量供给分支在一侧能与参考电势——在下面称为参考汇流排——连接，并且在另一侧能与电机的相连接。所述耦合单元根据控制信号要么中断能量供给分支，要么所述耦合单元跨接分别所分配的储能器单元，要么所述耦合单元将分别所分配的储能器单元接到能量供给分支中。为了使得能够为储能器单元中的至少一个充电，充电装置的正极能经由至少一个空转二极管与电机的相电连接，并且充电装置的负极能与参考汇流排连接。所述充电装置于是可以提供用于为至少一个储能器单元充电的直流电压。本专利技术还提出一种用于为可控的储能器中的至少一个储能器单元充电的系统，所述储能器用于对η相电机进行控制和电能量供给，其中η > 2。在此，可控的储能器具有η个并行的能量供给分支，所述能量供给分支分别具有至少两个串联的储能器模块，所述储能器模块分别包括至少一个具有所分配的可控的耦合单元的电储能器单元。所述能量供给分支在一侧能与参考汇流排连接，并且在另一侧能分别与电机的相连接。所述耦合单元根据控制信号要么中断相应的能量供给分支，要么所述耦合单元跨接分别所分配的储能器单元，要么所述耦合单元将分别所分配的储能器单元接到相应的能量供给分支中。为了使得能够为储能器单元中的至少一个充电，充电装置的正极能分别经由至少一个空转二极管与电机的至少两个相连接，并且充电装置的负极能与参考汇流排连接。所述充电装置于是可以提供用于为至少一个储能器单元充电的直流电压。本专利技术此外提出一种用于运行用于单相电极的本专利技术充电系统的方法。在此，电机的相经由至少一个空转二极管与充电装置的正极连接，并且参考汇流排与充电装置的负极连接。在充电阶段中，所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接。然后在充电阶段后面的空转阶段中，分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被接到能量供给分支中。所有其余的耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接。本专利技术最后提出一种用于运行用于η相电机的本专利技术充电系统的方法，其中η > 2。在此，电机的至少两个相分别经由至少一个空转二极管与充电装置的正极连接，并且参考汇流排与充电装置的负极连接。在充电阶段中，处于要充电的储能器单元的能量供给分支中的储能器模块的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接。所有其余的耦合单元被控制为，使得相应的能量供给分支被中断。然后在充电阶段后面的空转阶段中，分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得所分配的储能器单元被接到相应的能量供给分支中。处于要充电的储能器单元的能量供给分支中、但是本身并不分配给要充电的储能器单元的所有耦合单元被控制为，使得分别所分配的储能器单元被跨接，以及所有其余的耦合单元被控制为，使得相应的能量供给分支被中断。本专利技术的优点 本专利技术所基于的基本构思是，一方面将耦合单元并且另一方面将电机的定子绕组一起用于充电功能。这通过如下方式实现，即耦合单元和定子绕组在充电阶段中与升压调节器类似地被运行，其中将能量输送给定子绕组并且存储在那里，所述能量接着在空转阶段中被输出给要充电的储能器单元。在此，对于所需的空转二极管仅产生最小的附加的硬件耗费，这随之带来小的成本和小的位置需求。利用本专利技术的系统和方法，既可以为单个储能器模块的储能器单元充电，也可以同时为多个储能器模块的储能器单元充电。在多相电机的情况下，也可以同时为处于不同的能量供给分支中的储能器模块的储能器单元充电。充电装置的任务仅仅是提供合适的直流电压。就此而言可以通过不同的途径来实现该充电装置。所述充电装置例如可以构造为网络充电设备。在此，网络充电设备是一相的还是三相的，或者其被构造为电流隔断的(galvanisch getrennt)还是连接的对于本专利技术的可应用性也是不重要的。如果充电装置包括直流电压转换器(DC/DC转换器)，则该直流电压转换器可基于附加的匹配级被设计到固定的输出电压上，这有利地对其效率、结构空间以及成本起作用，其中所述匹配级经由作为升压调节器运行的耦合单元和定子绕组来提供。为了避免在充电运行期间在电机中产生不期望的力矩，应致力于对电机的相的均匀加载。因此根据本专利技术的实施方式规定，充电装置的正极可分别经由至少一个空转二极管与电机的所有相连接。通过这种方式可以非常快速地在电机的通电的相之间进行变换，由此可以实现均匀的加载。替代地或者附加地可以 通过如下方式避免在充电过程期间的不期望的力矩，即电机在充电过程期间以机械方式被闭锁，例如借助于传动系止动爪。可替代地，电机的转子位置也可以例如借助于相应的传感器系统被监视，并且在探测到转子运动的情况下被关断。如果电机的定子绕组的电感不足，则可以在充电装置与电机之间或者在充电装置与可控的储能器之间接入附加的充电电感。本专利技术的实施方式的其他特征和优点参照附图从以下描述中得出。附图说明图1示出在充电阶段中本专利技术充电系统的示意图， 图2示出在空转阶段中根据图1的充电系统。具体实施例方式图1和2示出本专利技术充电系统的示本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于为可控的储能器（2）中的至少一个储能器单元（5）充电的系统，所述储能器用于对单相电机（1）进行控制和电能量供给，其中－ 可控的储能器（2）具有能量供给分支（3），所述能量供给分支 ·具有至少两个串联的储能器模块（4），所述储能器模块分别包括至少一个具有所分配的可控的耦合单元（6）的电储能器单元（5）， ·在一侧能与参考汇流排（T‑）连接，并且 ·在另一侧能与电机（1）的相（U）连接，－ 所述耦合单元（6）根据控制信号中断能量供给分支（3）或者跨接分别所分配的储能器单元（5）或者将分别所分配的储能器单元（5）接到该能量供给分支（3）中，－ 提供用于为至少一个储能器单元（5）充电的直流电压的充电装置（10）的正极能经由至少一个空转二极管（9‑U）与电机（1）的相（U）连接，并且－ 充电装置（10）的负极能与参考汇流排（T‑）连接。
【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：P福伊尔施塔克，E魏森博恩，M凯斯勒，
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
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