[发明专利]用于电压转换的设备、牵引电网和用于给电池充电的方法

说明书

用于电压转换的设备、牵引电网和用于给电池充电的方法。本发明涉及一种用于电压转换的设备，该设备包括变流器（2）和控制器（4），其中变流器（2）具有三个半桥（H1、H2、H3），所述半桥分别具有四个晶体管（T1‑T4；T5‑T8；T9‑T12），而且至少一个半桥（H1‑H3）具有两个开关元件（S1、S2；S3、S4；S5、S6），其中借助于第一开关元件（S2、S4、S6），在第一开关位置，在两个二极管（D1、D2；D3、D4；D5、D6）之间的中间抽头（M12、M34、M56）与中间电路电容器的零压点（N）连接，而在第二开关位置，在两个二极管（D1、D2；D3、D4；D5、D6）之间的中间抽头（M12、M34、M56）与外部直流电压源（6）的正充电连接端（11.1‑11.3）连接，而借助于第二开关元件（S1、S3、S5），在第一开关位置，半桥（H1‑H3）的中间抽头（M1‑M3）与交变电压连接端的极（A、B、C）连接，而在第二开关位置，半桥（H1‑H3）的中间抽头（M1‑M3）与直流电压连接端的负极（9）连接。本发明还涉及一种牵引电网（1）以及一种用于借助于外部直流电压源（6）给牵引电网（1）的电池（3）充电的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于电压转换的设备、一种在电动车辆或混合动力车辆中的牵引电网以及一种用于给牵引电网中的电池充电的方法。

背景技术

在电动车辆或混合动力车辆中的牵引电网包括电池、逆变器和电机，该电机通常构造为三相电机。在此，逆变器包括中间电路电容器以及三个半桥，其中在这些半桥中分别布置有两个具有续流二极管的晶体管。这些晶体管通过控制器来操控，该控制器对这些晶体管进行控制，使得直流电压转换成三个相位错开的交变电压信号或者反过来三相交变电压在回收制动时转换成直流电压。

为了实现相对应地大的航程，需要具有高能量密度的电池。短的充电时间需要高的充电功率，使得在电池中争取达到相对应地高的额定电压。不过，目前可用的晶体管约为600V的有限的耐压强度。因而，可能的电池电压被限制到大约400V，而相对应的外部直流电压源被设计到400V。

从EP 0 593 472 B1公知一种用于运行电动车辆的交流驱动装置的作为车载充电器的逆变器的方法，其中在充电运行期间将该逆变器的两个桥式支路调节为升压转换器，使得根据尽可能正弦形的、高次谐波小的电流馈给以cosφ = 1将直流电压注入逆变器的中间电路电容器，而且其中将该逆变器的另一桥式支路调节为降压转换器，使得根据电动车辆的行驶电池的充电特性将充电电流从中间电路电容器注入该行驶电池。在一个替选的实施方式中，在充电运行期间，将该逆变器的桥式支路调节为升压转换器，使得根据电动车辆的行驶电池的充电特性将充电电流从中间电路电容器注入该行驶电池。

从DE 10 2009 033 185 B4公知一种用于给车辆的电池充电的充电系统，该充电系统具有变流器，该变流器在其直流电压侧连接到电池上，用于将由电池提供的直流电压变流成对于用于驱动车辆的电机来说能使用的可变的交变电压。该充电系统还具有开关单元，该开关单元连接到变流器的交变电压侧上，用于将外部供电电网连接到变流器上。在此，该开关单元被设置用于：在将变流器用作电池的充电器之前，将变流器与电机之间的连接断开，其中变流器的电压适配模块被设置用于按照电池的充电要求来创建充电系统的充电特性。该变流器还包括中间电路，该中间电路的电压值被提高得超过外部供电电网的电压值，其中该变流器设计为使得在插上电网充电连接端时没有高电流流到外部供电电网上。该充电系统还包括使能开关装置，用于：当电压提高装置已经将中间电路的电压提高到比外部供电电网的电压更高的电压时，解锁车辆的充电盖并且断开至少一个电网充电连接端。

发明内容

本发明所基于的技术问题在于：提供一种用于供电的设备，借助于该设备，以给定的外部直流电压源来进行更快的充电是可能的。另一问题是提供一种适合于电动车辆或混合动力车辆的牵引电网以及提供一种用于给牵引电网中的电池充电的方法。

该技术问题的解决方案通过按照本发明的设备、按照本发明的牵引电网以及按照本发明的方法来得到。本发明的其它有利的设计方案从从属权利要求中得到。