用于调节直流中间电路电压的方法技术

本发明专利技术提出了一种用于调节在具有蓄电池(110)和驱动系统(113)的蓄电池系统中的直流中间电路(111)的电压的方法。其中所述蓄电池(110)被构造为输出n+1个不同的输出电压中的可选择的输出电压。在所述方法的第一步骤中确定直流中间电路(111)的电压的实际值并且接着与所述蓄电池(110)的不同的输出电压进行比较。随后选择所述蓄电池(110)的第一选择的输出电压，其是低于所述直流中间电路(111)的电压的实际值的所述蓄电池(110)的输出电压中的最高电压，并且选择所述蓄电池(110)的第二选择的输出电压，其是高于所述直流中间电路(111)的电压的实际值的所述蓄电池(110)的输出电压中的最低电压。随后在第一可变的时间段期间输出所述蓄电池(110)的所述第一选择的输出电压。在第二可变的时间段期间输出所述蓄电池(110)的所述第二选择的输出电压。所述方法重复直到所述直流中间电路(111)的电压达到额定驱动电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种以及被构造为实现所述方法的一种蓄电池和一种具有直流中间电路的蓄电池系统。
技术介绍
在未来不仅在固定的应用中而且在如混合动力和电动车辆的车辆中更多地使用蓄电池系统。为了可以满足对于相应的应用给出的对电压和可提供的功率的要求，将多个蓄电池单元串联连接。因为由这样的蓄电池提供的电流必须流过所有的蓄电池单元并且蓄电池单元仅可以导通有限的电流，所以经常附加地将蓄电池单元并联连接，以便提高最大电流。这可以或者通过在蓄电池单元壳体之内设置更多的单元包(Zellwickeln)或者通过外部连接蓄电池单元来实现。在图1中示出常见的电驱动系统的原理电路图，电驱动系统应用在诸如电动车辆和混合动力车辆中或者也应用在静态应用(例如风力发电装置的转动叶片调节)中。蓄电池110连接至直流中间电路，该直流中间电路由电容器111来缓冲保护。脉冲逆变器112连接至该直流电压中间电路，该脉冲逆变器经由两个可接通的半导体阀和两个二极管在三个输出端上分别提供相对彼此相移的正弦电压，以用于驱动电驱动电机113。构成直流中间电路的电容器111的电容必须足够大，以便使直流中间电路中的电压稳定一时间段，在该时间段中接通可接通的半导体阀中的一个。在一个实际应用如电动车辆中产生位于mF的范围内的高电容。图2在详细的方框电路图中示出了图1中的蓄电池110。多个蓄电池单元连接，并可选地附加地并联连接，以便达到对于各应用所期望的高输出电压和蓄电池电容量。在蓄电池单元的正极与正蓄电池端子114之间连接有充电和分隔装置116。可选地，可以附加地在蓄电池单元的负极与蓄电池负端子115之间连接分隔装置117。充电和分隔装置116以及分隔装置117各包括接触器118和119，其被设置以便用于将蓄电池单元与蓄电池端子分开，从而无电压地连接蓄电池端子。否则，由于串联的蓄电池单元的高直流电压对于维护人员或类似人员产生了巨大的潜在危险。在充电和分隔装置116中附加地设有充电接触器120和与充电接触器120串联连接的充电电阻121。如果蓄电池连接到直流电压中间电路，那么充电电阻121限制电容器111的放电电流。为此首先断开接触器118并且仅闭合充电接触器120。如果在蓄电池正端子114上的电压到达蓄电池单元的电压，那么闭合接触器119，并且必要时断开充电接触器120。在具有在若干个IOkW范围中的功率的应用中，充电接触器120和充电电阻121将表示巨大的额外费用，这仅仅是为了直流中间电路的持续几百毫秒的充电过程而所需要的。所提到的构件不仅仅是昂贵的，并且是庞大的而且是重的，这尤其对于在如电动机动车的移动应用中的使用是有妨碍的。
技术实现思路
因此，依据本专利技术提出了一种用于调节在具有蓄电池和驱动系统的蓄电池系统中的直流中间电路的电压的方法。所述蓄电池经由所述直流中间电路与所述驱动系统连接并且具有η个串联连接的蓄电池模块，其中η个串联连接的蓄电池模块中的每个包括耦合单元以及至少一个连接在所述耦合单元的第一输入端与第二输入端之间的蓄电池单元。所述蓄电池模块被构造为根据所述耦合单元的开关状态或者输出蓄电池模块电压或者输出零电压。数目η大于I。所述蓄电池被构造为输出η+1个不同的输出电压中的可选择的输出电压。所述方法至少具有以下步骤:a)确定所述直流中间电路的电压的实际值；b)将所述直流中间电路的电压的所述实际值与所述蓄电池的所述不同的输出电压进行比较；c)选择所述蓄电池的第一选择的输出电压，其是低于所述直流中间电路的电压的所述实际值的所述蓄电池的输出电压中的最高电压；d)选择所述蓄电池的第二选择的输出电压，其是高于所述直流中间电路的电压的所述实际值的所述蓄电池的输出电压中的最低电压；e)在第一可变的时间段期间输出所述蓄电池的所述第一选择的输出电压；f)在第二可变的时间段期间输出所述蓄电池的所述第二选择的输出电压；以及g)重复步骤a)至f)，直到所述直流中间电路的电压达到额定驱动电压。本专利技术的方法提供的优点在于快速和受控地将所述蓄电池的输出电压在所述第一选择的输出电压与所述第二选择的输出电压之间进行变换，由此在时间上平均地(imzeitlichen Mittel)为直流中间电路产生了可调节的充电电流。因为通过选择适合的第一和第二可变的时间段能够将充电电流调节并继而也限定在期望的值，所以能够省去现有技术的蓄电池系统中的充电接触器120和充电电阻121，由此能够相应地降低按照本专利技术的方法工作的蓄电池系统的成本、体积和重量。通过将蓄电池构造为通过激活或去激活单个串联连接的蓄电池模块来输出不同的输出电压，能够选择两个最接近电压的实际值的蓄电池的输出电压以用于调节直流中间电路的电压，随后在所述两个电压之间以适合的第一和第二可变的时间段进行变换，以便如期望的那样影响直流中间电路的电压。蓄电池的两个最接近的输出电压的选择降低了充电电流的波动性，该充电电流由于必然存在的电感性和电容性仅仅能够最小地以蓄电池的输出电压的变化的受限的速度。也能够相应地降低蓄电池模块的耦合单元的开关速度。此外，本专利技术的方法具有的优点在于，在一个更短的时间中对直流中间电路进行充电。在具有带有充电和分隔装置116的在图2中示出的蓄电池的蓄电池系统中以一个特性曲线对直流中间电路进行充电直至接触器118关闭，该特性曲线对应于具有负指数的指数函数。这意味着，在充电过程的开始流过最大的充电电流，然而其随着对直流中间电路充电的进行总是进一步下降，从而直流中间电路的电压渐进地接近蓄电池的输出电压的值。然而根据本专利技术的该方法直流中间电路的电压能够被线性地提高并且因此在整个充电时间间隔上以平均恒定的电流对直流中间电路的电容进行充电，该平均恒定的电流具有至少一个与具有充电电阻121的蓄电池系统中的开始的充电电流相似的大小。由此相应地更快地达到该第一额定驱动电压。优选地，所述额定驱动电压等于所述蓄电池的所述η+1个不同的输出电压中的最大者。在这种情况下执行所述方法直到直流中间电路达到最大可能的电压。随后能够将调节系统去激活，从而将直流中间电路的电压直接耦合到蓄电池的输出电压。优选地，确定直流中间电路的电压的实际值的步骤包含测量直流中间电路的电压的步骤。由此不仅能够实现控制方法而且实现调节方法，其中，根据目标测量变量的测量值，也就是直流中间电路的电压进行调节。备选地，能够通过状态变量计算直流中间电路的电压的实际值。特别优选地，根据额定驱动电压与直流中间电路的电压的实际值之间的差确定所述第一可变的时间段和所述第二可变的时间段。除了第一可变的时间段与第二可变的时间段的关系之外，在第二可变的时间段期间调节的(平均)电流也依赖于直流中间电路的电压的实际值与额定驱动电压(通常等于蓄电池的最大输出电压)之间的差。为了例如针对给定的蓄电池的第一和第二选择的输出电压对调节超过直流中间电路的充电过程的平均恒定的充电电流，将例如相比于第二可变的时间段缩短第一可变的时间段，所述差越小。备选地或附加地，自然也能够相比于第一可变的时间段延长第二可变的时间段。所述方法能够具有测量当前充电电流的附加的步骤。由此引入的调节方法也能够考虑当前流过的充电电流或者能够实现用于防止不允许的高的充电电流的安全机构。因此特别优选地，所述方法具有将所测量的当前的充电电流与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.20 DE 102010041046.21.一种用于调节在具有蓄电池和驱动系统的蓄电池系统中的直流中间电路的电压的方法，其中，所述蓄电池经由所述直流中间电路与所述驱动系统连接并且具有η个串联连接的蓄电池模块(40、60)，所述η个串联连接的蓄电池模块(40、60)中的每个包括耦合单元(30,50)以及至少一个连接在所述耦合单元(30、50)的第一输入端(31、51)与第二输入端(32,52)之间的蓄电池单元(11)并且被构造为根据所述耦合单元(30、50)的开关状态或者输出蓄电池模块电压或者输出零电压，其中η大于I,从而所述蓄电池被构造为输出η+1个不同的输出电压中的可选择的输出电压，所述方法至少具有以下步骤: a)确定所述直流中间电路的电压的实际值； b)将所述直流中间电路的电压的所述实际值与所述蓄电池的所述不同的输出电压进行比较； c)选择所述蓄电池的第一选择的输出电压，其是低于所述直流中间电路的电压的所述实际值的所述蓄电池的输出电压中的最高电压； d)选择所述蓄电池的第二选择的输出电压，其是高于所述直流中间电路的电压的所述实际值的所述蓄电池的输出电压中的最低电压； e)在第一可变的时间段期间输出所述蓄电池的所述第一选择的输出电压； f)在第二可变的时间段期间输出 所述蓄电池的所述第二选择的输出电压； g)重复步骤a)至f)，直到所述直流中间电路的电压达到额定驱动电压。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述额定驱动电压等于所述蓄电池的所述η+1个不同的输出电压中的最大者。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述确定所述直流中间电路的电压的实际值的步骤包含测量所述直流中间电路的所述电压的步骤。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所述额定驱动电压与所述直流中间电路的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·芬克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，三星SDI株式会社，
类型：
国别省市：