[发明专利]储能设备的衰减电路和用于衰减储能设备的输出电流的振荡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及储能设备的衰减电路和用于衰减储能设备的输出电流的振荡的方法，尤其是针对用于对作为可变电流源出现的负载进行电压供给的蓄电池转换电路，所述负载例如是在电运行的水上或陆地交通工具的驱动系统中的电机。

背景技术

呈现出在未来在例如风力发电设备或太阳能设备的静态应用中以及在如混合动力汽车或者电动汽车的汽车中越来越多地使用将新的储能技术与电驱动技术相组合的电子系统。

为了将三相电流馈入到电机中，通常经由脉冲逆变器（Pulswechselrichter）形式的变频器将由直流电压中间电路提供的直流电压转换成三相交流电压。该直流电压中间电路由串行接线的蓄电池模块构成的分支馈送。为了满足针对各自应用给出的对功率和能量的要求，经常将多个蓄电池模块串联在一个牵引蓄电池中。这种储能系统例如经常用在以电运行的汽车中。

多个蓄电池模块的串联随之带来的问题是，当单个蓄电池模块发生故障时，整个分支也发生故障。能量供给分支的这种故障可导致整个系统的故障。此外，单个蓄电池模块的暂时或永久出现的功率减少可导致整个能量供给分支中的功率减少。

文献DE 10 2010 027 857 A1和DE 10 2010 027 861 A1公开了储能设备中的模块化接线的蓄电池单池，这些蓄电池单池可以经由耦合单元的适当操控选择性地耦合到由串行接线的蓄电池单池构成的分支中或者与该分支脱耦。这种类型的系统以Battery Direct Converter（蓄电池直接变换器，BDC）的名称已知。这种系统包括储能模块分支中的直流电流源，所述直流电流源可连接到直流电压中间电路上以经由脉冲逆变器为电机或电网供给电能。

BDC相对于常规系统通常具有更高的效率和更好的故障保护。所述故障保护尤其是通过如下方式来确保，即有缺陷的、发生故障的或者不完全有工作能力的蓄电池单池可以通过耦合单元的适当的桥接操控从能量供给分支中断开。

储能模块分支在此具有多个串联的储能模块，其中每个储能模块具有至少一个蓄电池单池和所分配的可控制的耦合单元，该耦合单元允许根据控制信号来桥接分别所分配的至少一个蓄电池单池或者将分别所分配的至少一个蓄电池单池切换到相应的能量供给分支中。可选地，耦合单元可以构成为，使得其附加地允许分别所分配的至少一个蓄电池单池也可以相反的极性切换到相应的储能模块分支中或者也可以中断相应的储能模块分支。

BDC的总输出电压由耦合单元的操控状态来确定并且可以被分等级地调整，其中总输出电压的等级取决于储能模块的单个电压。由于储能模块及其部件的固有的复电阻，储能设备与后接的中间电路电容器起谐振电路的作用。该谐振电路的谐振频率可以随着所接通的储能模块的根据电压需求而不同的数量和时钟脉冲频率来改变。这意味着，在储能设备耦合到充当可变电流源的负载时可能出现不期望的谐振，所述负载例如是换流器（Inverter）和连接在该换流器之后的电机。

因此存在对如下措施的需求，利用该措施可以减少或抑制在BDC耦合到中间电路电容器上以馈送充当可变电流源的负载时这种谐振或电流振荡的出现。

发明内容

本发明根据一个实施方式提出一种储能设备的衰减电路，所述储能设备具有一个或多个在一个或多个能量供给分支中串联的储能模块，所述储能模块具有至少一个储能单池和耦合设备，所述耦合设备具有多个设计为将储能单池选择性地切换或桥接到相应能量供给分支中的耦合元件。衰减电路包括：电流检测设备，其设计为检测能量供给分支或储能设备的输出电流并生成取决于输出电流的输出电流信号；调节电路，其与电流检测设备耦合并设计为将输出电流信号调节到额定电流信号以及输出对应的电流调节信号；变压器，其具有与储能设备的输出连接端耦合的第一绕组和与第一绕组电隔离的第二绕组；以及补偿电流生成设备（Ausgleichsstromerzeugungseinrichtung），其与调节电路耦合并设计为根据电流调节信号将补偿储能设备的输出电流中的振荡的补偿电流馈入到变压器的第二绕组中。

根据另一实施方式，本发明提出一种系统，该系统具有储能设备，所述储能设备具有一个或多个在一个或多个能量供给分支中串联的储能模块，所述储能模块具有至少一个储能单池和耦合设备，所述耦合设备具有多个被设计为将储能单池选择性地切换或桥接到相应的能量供给分支中的耦合元件，并且所述系统具有根据本发明的衰减电路。