本发明专利技术涉及一种用于对可控的储能器（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，其中n≥1。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）。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）根据控制信号要么中断能量供给分支（3）要么所述耦合单元（6）跨接分别所分配的储能器单元（5）要么所述耦合单元（6）将分别所分配的储能器单元（5）接到能量供给分支（3）中。所有的能量供给分支（3－1、3－2、3－3）能经由至少一个电感（8－U；8－V；8－W；9）和整流器单元（10）与外部能量供给网络连接。此外，参考汇流排（T-）能与整流器单元（10）连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于为储能器充电的系统和用于运行充电系统的方法
本专利技术涉及一种用于为储能器充电的系统和一种用于运行充电系统的方法。
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。在车辆情况下，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DE102010027857和DE102010027861中描述了一种具有多个电池模块支路的电池，所述电池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所分配的（至少一个）电池单元或者将分别所分配的（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这些耦合单元，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对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n相电机进行控制和电能量供给，其中n≥1。在此，可控的储能器具有n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。所有的能量供给分支能经由至少一个电感和整流器单元与外部能量供给网络、尤其是公共的交变电流网络或者交流电网连接。此外，参考汇流排能与整流器单元连接。本专利技术还提出一种用于运行根据本专利技术的充电系统的方法。在此，所有的能量供给分支经由至少一个电感和整流器单元与外部能量供给网络、尤其是公共的电网连接，并且参考汇流排与整流器单元连接。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。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的、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。本专利技术的优点为了遵守EMV标准（EMV＝电磁兼容性），对于充电设备来说需要使用功率因数修正——经常也被称为PowerFactorCorrection（功率因数修正）或者PowerFactorCompensation（PFC，功率因数补偿）。该功率因数修正借助于功率开关按照正弦形的变化曲线调节所接收的网络电流并且在此使其谐波含量最小化。此外也可以均衡网络电压波动。PFC电路的典型实现包括桥式整流器以及随后的升压调节器级，如图1中所示那样。本专利技术基于的基本构思是，将可控的储能器的本来存在的耦合单元用于实现具有功率因数修正的充电功能。这通过如下方式实现，即在充电过程期间与升压调节器的开关元件类似地运行耦合单元，其中能量在充电阶段被输送给至少一个电感并且在那里被存储，所述能量接着在空转阶段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硬件耗费，这随之而来的是小的成本和小的位置需求。利用根据本专利技术的系统和方法可以实现对单个储能器模块的储能器单元的充电以及同时对多个储能器模块的储能器单元的充电。在多相电机的情况下，处于不同能量供给分支中的储能器模块的储能器单元也可以被同时充电。有利地，也可以一起使用电机的定子绕组形式的发动机电感来实现具有功率因数修正的充电功能。这可以通过如下方式实现，即定子绕组在充电过程期间用作为升压调节器的电感。相应地，本专利技术的实施方式规定，能量供给分支在一侧可与参考电势——以下称为参考汇流排——连接并且在另一侧可分别与电机的相连接，并且至少一个电感至少部分地由电机的定子绕组构成。但是在一起使用电机的发动机电感的情况下适于在充电过程期间避免电机中的不期望力矩的建立。这可以通过如下方式实现，即电机在充电过程期间例如借助于传动系止动爪（Getriebesperrklinke）以机械方式被闭锁。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。如果电机的相以星形线路相互接线，则根据本专利技术的实施方式规定，整流器单元包括一个整流器、尤其是二极管整流器并且电机的相的星形点可与整流器连接。如果电机的定子绕组的电感不够，则可以在整流器与电机的星形点之间接入附加的充电电感。而如果电机的相以n角线路相互接线，则根据本专利技术的实施方式规定，整流器单元包括n个整流器、尤其是二极管整流器，并且电机的每个相可分别与整流器连接。在该情况下，如果电机的定子绕组的电感不够，也可以设置附加的充电电感，其中电机的相可分别经由附加的充电电感分别与整流器连接。为了进一步改善EMV，根据本专利技术的另一实施方式，可以在整流器单元与外部能量供给网络之间接入网络滤波器。本专利技术的实施方式的其他特征和优点参考附图从随后的描述中得出。附图说明图1示出PFC电路的示意图，图2示出在从单相能量供给网络的充电阶段中本专利技术充电系统的示意图，图3示出在空转阶段中根据图2的充电系统，图4示出在从三相能量供给网络（具有星形线路的电机）充电时本专利技术充电系统的示意性原理图，以及图5示出在从三相能量供给网络（具有三角线路的电机）充电时本专利技术充电系统的示意性原理图。具体实施方式图2和3示出本专利技术充电系统的示意图。可控的储能器2连接到三相电机1上。可控的储能器2包括三个能量供给分支3－1、3－2和3－3，这些能量供给分支在一侧与在所示实施方式中引导低电势的参考电势T-（参考汇流排）连接，并且在另一侧分别与电机1的各个相U、V、W连接。这些能量供给分支3－1、3－2和3－3中的每一个具有m个串联的储能器模块4－11至4－1m或4－21至4－2m或4－31至4－3m，其中m≥2。储能器模块4又分别包括多个串联的电储能器单元，其出于清楚的原因仅在与电机1的相W连接的能量供给分支3－3中配备附图标记5－31至5－本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.20 DE 102010041077.21.用于对可控的储能器（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，其中n≥3，其中－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），－所述可控的耦合单元（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）接到能量供给分支（3）中，－所有的能量供给分支（3－1、3－2、3－3）能经由至少一个电感（8－U；8－V；8－W；9）和整流器单元（10）与外部能量供给网络连接，以及－参考汇流排（T-）能与整流器单元（10）连接，其中，所述至少一个电感（8－U；8－V；8－W；9）作为功率因数修正的电感被一起使用，并且所述可控的耦合单元（6）被设计用于在充电过程期间与升压调节器的开关元件类似地实现具有功率因数修正的充电功能，其中能量在充电阶段被输送给所述至少一个电感（8－U；8－V；8－W；9）并且被存储在所述至少一个电感（8－U；8－V；8－W；9）中。2.根据权利要求1的系统，其中能量供给分支（3－1、3－2、3－3）在一侧能与参考汇流排（T-）连接并且在另一侧能分别与电机（1）的相（U、V、W）连接，并且所述至少一个电感至少部分地由电机（1）的定子绕组（8－U、8－V、8－W）构成。3.根据权利要求2的系统，其中－整流器单元（10）包括整流器（11；40），－电机（1）的相（U、V、W）以星形线路相互接线，并且－电机（1）的相（U、V、W）的星形点（S）能与整流器（11；40）连接。4.根据权利要求3的系统，其中能在整流器（11；40）与电机（1）的星形点（S）之间接入附加的充电电感（9）。...
【专利技术属性】
技术研发人员：P福伊尔施塔克，E魏森博恩，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：
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