用于给能量储存器充电的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于给能量储存器(14a)充电的方法，在该方法中使用这样的能量储存器(14a)，该能量储存器具有各自带有多个能量储存器模块(u‑1至u‑5，u‑n，v‑1至v‑5，v‑n，w‑1至w‑5，w‑n)的至少三个能量储存器串(u，v，w)，其中这些相应的能量储存器模块(u‑1至u‑5，u‑n，v‑1至v‑5，v‑n，w‑1至w‑5，w‑n)包括至少一个能量储存器元件和至少两个开关元件，该能量储存器元件从能量源(12)接收并储存能量；在该方法中将该能量储存器(14a)相应地与第一线圈(50)连接，从而使用在第一线圈(50)中感应的电压来给该能量储存器(14)的能量储存器模块(u‑1至u‑5，u‑n，v‑1至v‑5，v‑n，w‑1至w‑5，w‑n)的能量储存器元件充电，其中通过切换这些开关元件，由此使能量储存器串(u，v，w)的这些相应的能量储存器模块(u‑1至u‑5，u‑n，v‑1至v‑5，v‑n，w‑1至w‑5，w‑n)分别彼此并联和/或串联连接和/或跨接至少一个能量储存器串(u，v，w)的至少一个能量储存器模块(u‑1至u‑5，u‑n，v‑1至v‑5，v‑n，w‑1至w‑5，w‑n)，使该能量储存器(14a)适配于由该第一线圈(50)所提供的电压的特性。

Methods and equipment for charging energy storage

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于给能量储存器充电的方法和设备本专利技术涉及一种用于给机动车辆的能量储存器充电的设备。此外，本专利技术涉及一种用于给机动车辆的能量储存器充电的对应的方法。为了不依赖于或为了更不依赖于化石燃料，在现代车辆中越来越多地安装电动的马达，这些电动的马达独立地驱动车辆或者辅助现有的燃烧发动机。这些电动的马达或者电动马达通常由一个或多个电池供应能量。在这些电池的能量储备耗尽之后，必须对其充电。从DE102013212692A1已知一种具有能量储存器装置和直流电压供应电路的系统，其中该能量储存器装置具有至少两条能量供应支路，其中这些能量供应支路中的每条具有多个串联连接的能量储存器模块。通过该直流电压供应电路的与电源节点串联连接的两个充电电路接线端可以连接充电电路。该充电电路可以在其充电电路接线端处加载有电流并且被设计成用于以限定的平均值为能量储存器装置的能量储存器模块提供直流充电电压或者脉冲式的充电电压。从DE102013212682A1和DE102013212716A1中已知涉及给电池模块充电的类似的系统。从现有技术已知的系统为能量储存器提供直流电压作为充电电压。这限制能量储存器的充电可能性。此外，能量储存器与充电能量源之间的线缆连接是必需的。从DE102013008905A1已知一种能量储存器模块，该能量储存器模块具有完全被壳体包围的蓄电池组件，该蓄电池组件能够藉由集成在该壳体中的联接线圈和充电电子设备以感应的方式进行充电，其中仅以感应的方式设有从该蓄电池组件解耦的能量解耦装置。在此，这些能量储存器模块各自位于感应磁场的内部。因此，本专利技术的目的在于，解决现有技术的至少一个缺点。尤其应给出至少一种可能性，即能够实现以无线缆的方式给能量储存器充电。至少应针对已知的解决方案提出一种替代方案。根据本专利技术，该目的通过根据独立权利要求所述的用于给能量储存器充电的一种方法和一种设备来实现。其他相应的设计方案从相应的从属权利要求以及以下说明中得出。因此，根据本专利技术提出一种用于给能量储存器充电的方法，在该方法中使用这样的能量储存器，该能量储存器具有各自带有多个能量储存器模块的至少三个能量储存器串，其中这些相应的能量储存器模块包括至少一个能量储存器元件和至少两个开关元件，该能量储存器元件从能量源接收并储存能量；在该方法中将该能量储存器相应地与第一线圈连接，从而使用在第一线圈中感应的电压来给该能量储存器的能量储存器模块的能量储存器元件充电，其中通过切换这些开关元件，由此使能量储存器串的这些相应的能量储存器模块分别彼此并联和/或串联连接和/或跨接至少一个能量储存器串的至少一个能量储存器模块，使该能量储存器适配于由该第一线圈所提供的电压的特性。申请人的德国专利申请DE102015112512A1(通过引用完全并入本文)公开了一种能够实现本专利技术的能量储存器模块。多个这样的能量储存器模块构成能量储存器串并且多个这样的能量储存器串构成能量储存器。该能量储存器优选具有三个能量储存器串。然而，其他数量的能量储存器串也是可能的。三个能量储存器串具有如下优点，即由此该能量储存器可以以简单的方式与已知的三相式的三相电网连接并且由此可以进行充电。能量储存器或者能量储存器模块的特别的设计方案能够实现使能量储存器串的各个能量储存器模块相互自由连接。由此，该能量储存器能够适配于由该第一线圈所提供的电压。所提供的电压例如受第一线圈的绕组数量影响或受外部的第二线圈的绕组数量影响。能够变化并且能够与该能量储存器适配的特性例如为频率、电压的额定值/有效值和/或最大值。此外，可以跨接有缺陷的能量储存器模块或者实现中间电压。根据该申请人的上述专利申请的单独模块能够实现所谓的二象限模块和四象限模块，这些二象限模块和四象限模块分别允许多种连接可能性并且至少这些四象限模块允许不同的极性方向。通过藉由感应式的充电方法使用线圈来联接给该能量储存器充电的能量或电压，可以省去例如必须用其连接车辆的根据本专利技术的能量储存器的线缆。该方法的一个设计方案的特征在于，藉由用于与外部的能量源连接的充电连接设备来引导该能量储存器与该第一线圈之间的电连接。由此可以省去附加的开关器设备(所述开关器设备控制通过该线圈进行感应的电压的联接)，由此使设备变得更轻并且简化电路。该方法的另一个设计方案的特征在于，将能量储存器串分别与第一线圈电连接。通过能量储存器模块的特别的设计方案，即通过布置在这些能量储存器模块中的开关元件的所选择的数量及其电路可能性，可以省去对由该线圈所提供的电压进行整流以用于给电池充电的整流器。因此可以将交流电压直接地或直接性地馈送入该能量储存器中。所提供的电压的适配由该能量储存器模块中的开关元件承担。由此，简化该电路并且可以更自由且更可变地设计对该能量储存器的充电。该方法的还另一个设计方案的特征在于，在相应的能量储存器串上通过切换能量储存器模块的开关元件来设定比由该第一线圈所提供的电压更小的电压。由此使第一线圈与能量储存器之间的电压下降，由此电流或能量从该第一线圈向该能量储存器中流动。该方法的另一个设计方案的特征在于，将该第一线圈指配给(通常处于外部的)第二线圈，将该第二线圈与能量源连接。通过该第一线圈、该第二线圈和该能量源的共同作用(该能量源为交流电压源)产生交变磁场，由此在该第一线圈中感应生成电压。该电压被用于给该能量储存器充电。因此，能够实现用于给能量储存器充电的感应式的充电方法。该方法的还另一个设计方案的特征在于，使该能量储存器在充电过程期间与车辆的车载电网保持连接。藉由该车载电网上的分接点(Abgriff)可以控制安全元件(例如电路设备中的接触器)，如其还在下文进行描述。通过使用交流电池作为能量储存器来改进该方法。交流电池例如能够通过连接多个单独模块来实现，这些单独模块分别在以下文件中公开：该申请人的德国专利申请DE102015112512A1、DE102015112513A1和DE102016112250A1，以及此外还有文献DE102011108920A1和DE102010052934A1，以及尤其还有S.Goetz,A.Peterchev,T.Weyh(2015),Modularmultilevelconverterwithseriesandparallelmoduleconnectivity:Topologyandcontrol,IEEETransactionsonPowerElectronics,vol.30,no.1,pp.203—215,doi:10.1109/TPEL.2014.2310225[S.Goetz,A.Peterchev,T.Weyh(2015)，具有串联和并联模块连接的模块化多电平变换器：拓扑和控制，IEEE电力电子学期刊，第30卷，第1号，第203-215页，doi:10.1109/TPEL.2014.2310225]。在本公开中被称为能量储存器模块的这些单独模块为此具有至少一个能量储存器元件(例如电池或电容器)和多个开关元件。在此，这些开关元件被布置在相应的模块中，其方式为使其允许动态地切换相邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于给能量储存器(14a，14b，14c)充电的方法，在该方法中使用这样的能量储存器(14a，14b，14c)，该能量储存器具有各自带有多个能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)的至少三个能量储存器串(u，v，w)，其中这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)包括至少一个能量储存器元件和至少两个开关元件，该能量储存器元件从能量源(12，13)接收并储存能量；在该方法中将该能量储存器(14a，14b，14c)与第一线圈(50)连接，其中使用在第一线圈(50)中感应的电压来给该能量储存器(14a，14b，14c)的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)的能量储存器元件充电，其中通过切换这些开关元件，由此使能量储存器串(u，v，w)的这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)分别彼此并联和/或串联连接和/或跨接至少一个能量储存器串(u，v，w)的至少一个能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)，使该能量储存器(14a，14b，14c)适配于由该第一线圈(50)所提供的电压的特性。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171017 DE 102017124122.11.一种用于给能量储存器(14a，14b，14c)充电的方法，在该方法中使用这样的能量储存器(14a，14b，14c)，该能量储存器具有各自带有多个能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)的至少三个能量储存器串(u，v，w)，其中这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)包括至少一个能量储存器元件和至少两个开关元件，该能量储存器元件从能量源(12，13)接收并储存能量；在该方法中将该能量储存器(14a，14b，14c)与第一线圈(50)连接，其中使用在第一线圈(50)中感应的电压来给该能量储存器(14a，14b，14c)的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)的能量储存器元件充电，其中通过切换这些开关元件，由此使能量储存器串(u，v，w)的这些相应的能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)分别彼此并联和/或串联连接和/或跨接至少一个能量储存器串(u，v，w)的至少一个能量储存器模块(u-1至u-5，u-n，v-1至v-5，v-n，w-1至w-5，w-n)，使该能量储存器(14a，14b，14c)适配于由该第一线圈(50)所提供的电压的特性。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，藉由用于与外部的能量源连接的充电连接设备(38)来引导该能量储存器(14a)与该第一线圈(50)之间的电连接。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将能量储存器串(u，v，w)分别与该第一线圈(50)电连接。


4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在相应的能量储存器串(u，v，w)上通过切换能量储存器模块的开关元件来设定比由该第一线圈(50)所提供的电压更小的电压。


5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将该第一线圈(50)指配给与能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·格利茨，H·H·迪博斯，M·詹施，E·施佩希特，C·科特，
申请(专利权)人：保时捷股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE