[发明专利]具有直流电压供电电路的蓄能装置和用于从蓄能装置提供直流电压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有直流电压供电电路的蓄能装置以及一种用于从蓄能装置提供直流电压的方法、尤其一种电池直接逆变器，该电池直流逆变器以直流电压供电车载电网。

背景技术

已经越来越显示出，未来不仅在固定的应用中、例如风力设备或太阳能设备中，而且在机动车、例如混合动力车或者电动汽车中越来越多地使用电子系统，它们使新型蓄能技术与电驱动技术组合。

一般通过脉冲逆变器形式的逆变器实现馈送多相电流到电机里面。为此可以将由直流电压中间回路提供的直流电压转换成多相交流电压、例如三相交流电压。在此直流电压中间回路由串联的电池模块组成的支路供电。为了可以满足对于各自的应用给出对于功率和能量的需求，经常在牵引电池里面串联多个电池模块。

多个电池模块的串联随之带来问题，当单个电池模块失效时，这个支路失效。供能支路的这种失效可能导致整个系统失效。此外暂时或持久出现的单一电池模块的功率最小化可能导致在整个供能支路中功率减小。

在文献US 5,642,275 A1中描述了一种具有组合的逆变器功能的电池系统。这种形式的系统以名称Multilevel Cascaded Inverter或者Battery Direct Inverter（电池直接逆变器，BDI）所公知。这些系统包括在多个蓄能模块支路中的直流源，它们可以直接连接在电机或者电网上。在此可以产生单相或多相的供电电压。在此蓄能模块支路具有许多串联的蓄能模块，其中每个蓄能模块具有至少一蓄能电池和从属的可控的耦合单元，该耦合单元允许，根据控制信号分别搭接从属的至少一蓄能电池，或者分别接通从属的至少一蓄能电池到各自的蓄能模块支路里面。在此可以这样构成耦合单元，使它附加地允许，从属的至少一蓄能电池分别也以可逆的极性接通到各自的蓄能模块支路里面或者也中断各自的蓄能模块支路。通过适合地控制耦合单元，例如借助于脉宽调制也可以通过适合的相位信号，用于控制相输出电压，由此可以省去独立的脉冲逆变器。因此可以说，用于控制相输出电压所需的脉冲逆变器组合到BDI里面。

与常见的系统相比，BDI一般具有更高的效率、更高的可靠性和明显更低的其输出电压的相对谐波含量。尤其由此保证可靠性，通过适合地控制附属于蓄能电池的耦联单元在供能支路中可以搭接有缺陷的、失效的或者不完全有效的蓄能电池。供能模块支路的相输出电压可以通过相应的控制耦联单元改变并且尤其分级地调整。在此输出电压的分级由单个蓄能模块的电压给出，其中通过一个蓄能模块支路的所有蓄能模块的电压总和确定最大可能的相输出电压。

文献DE 10 2010 027 857 A1和DE 10 2010 027 861 A1例如公开了具有多个电池模块支路的电池直接逆变器，它们可以直接连接在电机上。

在BDI的输出上不提供恒定的直流电压，因为蓄能电池分布在不同的蓄能模块上并且为了产生电压必需有目的地控制器耦联装置。由于这种分布BDI基本不作为直流电压源，例如为电动车的车载电网供电。因此也不能容易地通过常见的直流电压源充电蓄能电池。

因此存在需求，具有直流电压供电电路的蓄能装置和运行该蓄能装置的方法，通过它们可以由蓄能装置以直流电压供电直流电压用电器，或者说可以耦联直流电压充电电路在蓄能装置上。

发明内容

本发明按照一个方面实现一种具有蓄能装置和直流电压供电电路的系统，其中所述蓄能装置具有至少两个供能分支，这些分支在第一输出上分别与蓄能装置的至少一输出端子耦联，用于在输出端子上产生交流电压，并且在第二输出上与公共的汇流排耦联，其中每个供能分支具有许多串联的蓄能模块。所述蓄能模块分别包括一个具有至少一蓄能电池的蓄能电池模块，和一个具有由耦联部件组成的耦联电桥电路的耦联装置，其中所述耦联部件设计成，使所述蓄能电池模块选择性地接通到各自的供能分支里面，或者在供能分支里面旁路。所述直流电压供电电路具有一个具有许多第一馈电端子的电桥电路，这些端子分别与蓄能装置的输出端子的一个端子耦联，该直流电压供电电路还具有两个馈电节点，其中至少一节点与电桥电路耦联，并且具有一个模块引出电路，该电路具有至少两个具有整流二极管的模块控制分支，其中一个模块控制分支使一个供能分支的至少一蓄能模块的蓄能电池模块的第一输入端子可通断地与第一馈电节点连接，并且另一模块控制分支使至少一蓄能模块的蓄能电池模块的第二输入端子与第二馈电节点连接。