專利名稱：用于在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用的設(shè)備和用于運(yùn)行這種設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備以及為此的根據(jù)權(quán)利要求5的前序部分所述的方法。
背景技術(shù)：
在未來(lái)，尤其在內(nèi)城中越來(lái)越多地提供所謂的“零排放區(qū)”。這是如下區(qū)域，只有那些無(wú)排放行駛的車輛允許在該區(qū)域中行駛。例如在該區(qū)中的巴士和運(yùn)輸載重汽車必須例如純電動(dòng)地運(yùn)行。在具有并聯(lián)式混合驅(qū)動(dòng)裝置的車輛中，除既有內(nèi)燃機(jī)組也有電動(dòng)機(jī)組來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛的所謂的混合行駛之外，此外作為驅(qū)動(dòng)類型存在如下可能性，即，在斷開(kāi)內(nèi)燃機(jī)時(shí)僅利用電動(dòng)機(jī)并且由此無(wú)排放地驅(qū)動(dòng)車輛。為了可以純電動(dòng)地行駛足夠的距離，必須在一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)器中提供足夠的 電能。此外公知有如下所謂的插電式混合動(dòng)力車輛，其電池不僅可以通過(guò)制動(dòng)能量的回收利用，即通過(guò)有效制動(dòng)，或通過(guò)內(nèi)燃機(jī)，而且額外地也可以經(jīng)由供電網(wǎng)借助外部的充電站來(lái)充電。插電式混合動(dòng)力車輛結(jié)合了電動(dòng)車輛和純內(nèi)燃機(jī)車輛的優(yōu)點(diǎn)。一方面可以在城市交通中，例如在環(huán)保區(qū)中純電動(dòng)地并且由此無(wú)排放且無(wú)噪音地行駛，而另一方面即使當(dāng)電池具有低的充電狀態(tài)時(shí)也可以借助內(nèi)燃機(jī)行經(jīng)更長(zhǎng)的距離。到目前為止，部分地由于高的研發(fā)費(fèi)，在純電動(dòng)運(yùn)行中沒(méi)有適當(dāng)?shù)挠糜谛薪?jīng)更長(zhǎng)距離的電池。這必須提供高的能量含量并且額外地具有高的功率性能，以便在純電的運(yùn)行中保障必需的行駛動(dòng)力。與此相反地，在目前能提供的用于混合動(dòng)力車輛的電池被設(shè)計(jì)用以接受并且又送出回收利用的能量，也就是說(shuō)其預(yù)計(jì)壽命在很大的能量提升的情況下，如該能量對(duì)于純電動(dòng)行駛所必需的那樣，劇烈下降。因?yàn)樵撾姵胤浅ＹF，所以其單獨(dú)地并不適合長(zhǎng)期用于純電動(dòng)行駛。在現(xiàn)有技術(shù)中因此提出，多個(gè)電池經(jīng)由功率電子元件并聯(lián)地接在一起，以便提高能量含量和功率性能。這種做法例如在文獻(xiàn)DE102007009009A1中被詳細(xì)描述。然而，并聯(lián)電路的主要缺點(diǎn)在于電池的控制。不同的內(nèi)阻導(dǎo)致電池在運(yùn)行時(shí)不對(duì)稱，所述不同的內(nèi)阻取決于生產(chǎn)地或由于溫差而引起。這有如下影響，即，極大地限制了電動(dòng)行駛里程和功率性能。為了控制并且由此避免并聯(lián)的電池的不對(duì)稱，中間電路電子元件是必需的，其非常昂貴并且此外必須大且重地設(shè)計(jì)，以便切換在該情形下流動(dòng)的高電流。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)并且提出一種設(shè)備以及一種用于與電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一起使用的方法，其能夠利用較少的花費(fèi)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)的電池或電池系統(tǒng)的運(yùn)行，而不需要在逆變器上的中間電路電子元件。
在設(shè)備方面，該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)權(quán)力要求I的特征來(lái)解決。在方法方面，該任務(wù)通過(guò)權(quán)力要求5的特征來(lái)解決。根據(jù)本發(fā)明地提出一種用于在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，尤其在機(jī)動(dòng)車的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中所使用的設(shè)備，其具有至少一個(gè)布置在并聯(lián)電路中的第一和第二電池系統(tǒng)，它們的負(fù)載輸出端匯合成共同的負(fù)載輸出端，其中，每個(gè)電池系統(tǒng)都具有能量存儲(chǔ)器和與之耦接的預(yù)充電電路，其中，借助預(yù)充電電路的輸出端而分別形成電池系統(tǒng)的負(fù)載輸出端，其中，每個(gè)電池系統(tǒng)的負(fù)載輸出端借助預(yù)充電電路能分別與共同的負(fù)載輸出端接通和斷開(kāi)，其中，共同的負(fù)載輸出端尤其借助中間電路電容器、立即與設(shè)備逆變器的逆變器輸入端能量耦合。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施形式中，每個(gè)電池系統(tǒng)的負(fù)載輸出端能分別借助該電池系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)來(lái)接通或斷開(kāi)，其中，電池管理系統(tǒng)尤其驅(qū)控預(yù)充電電路和/或接觸器。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一實(shí)施形式中，電池管理系統(tǒng)與設(shè)備的控制儀器，尤其與混合控制儀器協(xié)同作用。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的又一實(shí)施形式中，設(shè)備為此被構(gòu)造用以將至少第一電池系統(tǒng)和/或第二電池系統(tǒng)的負(fù)載輸出端交替地接到共同的負(fù)載輸出端上。根據(jù)本發(fā)明提出一種用于運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的尤其在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的，及甚至在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的設(shè)備的方法，其中，在第一步驟中，將電池系統(tǒng)的第一電池系統(tǒng)，尤其依賴于其能量存儲(chǔ)器的充電狀態(tài)，借助其預(yù)充電設(shè)備與共同的負(fù)載輸出端斷開(kāi)，其中，在第二步驟中，將電池系統(tǒng)的第二電池系統(tǒng)，尤其依賴于其能量存儲(chǔ)器的充電狀態(tài)，借助其預(yù)充電設(shè)備接通到共同的負(fù)載輸出端上。此外提出一種方法,其中，電池系統(tǒng)的第一電池系統(tǒng)與共同的負(fù)載輸出端的斷開(kāi)和/或電池系統(tǒng)的第二或另外 的電池系統(tǒng)在共同的負(fù)載輸出端上的接通在逆變器運(yùn)行期間，尤其為了驅(qū)動(dòng)目的，進(jìn)行。按根據(jù)本發(fā)明的方法的觀點(diǎn)，尤其在第一步驟之前和在第二步驟之后，總是分別將多個(gè)電池系統(tǒng)中的正好一個(gè)電池系統(tǒng)在逆變器運(yùn)行中接通到共同的負(fù)載輸出端上。按根據(jù)本發(fā)明的方法的另一觀點(diǎn)，在第二步驟中，電池系統(tǒng)的接通借助被接通的電池系統(tǒng)的預(yù)充電設(shè)備在提升了逆變器輸入端電壓提升的情況下進(jìn)行。按根據(jù)本發(fā)明的方法的又一另外的觀點(diǎn)，在第二步驟中如下電池系統(tǒng)被接通，其能量存儲(chǔ)器比在第一步驟中被斷開(kāi)的能量存儲(chǔ)器具有更高的充電水平。根據(jù)本發(fā)明還提出一種方法，其中，至少在第一步驟和第二步驟的持續(xù)時(shí)間上，將電池系統(tǒng)的第三電池系統(tǒng)并聯(lián)地接通到共同的負(fù)載輸出端上，尤其用于穩(wěn)定逆變器輸入端電壓，其中，電池系統(tǒng)的第三電池系統(tǒng)尤其借助其自身的預(yù)充電設(shè)備被接通和斷開(kāi)。此外根據(jù)本發(fā)明提出一種方法，其中，在發(fā)生從逆變器到共同的負(fù)載輸出端的能量反饋以便對(duì)能量存儲(chǔ)器充電的情況下，在第一步驟中將如下電池系統(tǒng)與共同的負(fù)載輸出端斷開(kāi)，其能量存儲(chǔ)器具有第一充電狀態(tài)，尤其是高的充電狀態(tài)，而在第二步驟中將如下電池系統(tǒng)接通到共同的負(fù)載輸出端上，其能量存儲(chǔ)器具有相對(duì)于被斷開(kāi)的電池系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)器更低的充電狀態(tài)。按根據(jù)本發(fā)明的方法的觀點(diǎn)，在第二步驟中被接通的電池系統(tǒng)依賴于其能量存儲(chǔ)器的充電狀態(tài)從多個(gè)用于接通到共同的負(fù)載輸出端上的電池系統(tǒng)中選出。
根據(jù)本發(fā)明還提出一種機(jī)動(dòng)車，尤其是具有根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的插電式混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車。本發(fā)明另外的特征和優(yōu)點(diǎn)借助示出本發(fā)明主要細(xì)節(jié)的附圖由以下本發(fā)明的實(shí)施例的描述和權(quán)利要求中得出。各特征可以本身單獨(dú)地或多個(gè)任意組合地在本發(fā)明的變型方案中實(shí)現(xiàn)。


對(duì)本發(fā)明示例性的實(shí)施形式下面借助附圖進(jìn)行詳細(xì)闡述，其中:圖1舉例性地示出根據(jù)本發(fā)明可能的實(shí)施形式的用于形成根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的電池系統(tǒng)；圖2舉例性地示出根據(jù)本發(fā)明可能的實(shí)施形式的用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的設(shè)備。在下面的附圖描述中相同元件或相同功能設(shè)有相同附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖2舉例性且示意性地示出用于在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2，尤其是混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車以及甚至尤其是插電式混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車中使用的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備I。設(shè)備I具有逆變器3，尤其是電壓逆變器，其為了連接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2的電驅(qū)動(dòng)機(jī)組4，例如轉(zhuǎn)場(chǎng)式電機(jī)而設(shè)置。為了驅(qū)動(dòng)機(jī)組4，逆變器3例如以脈沖寬度調(diào)制(Puls Width Modulation，PWM)來(lái)運(yùn)行。為此逆變器3除了由功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件組成的功率開(kāi)關(guān)之外還具有例如用于功率開(kāi)關(guān)的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件的控制儀器。此外根據(jù)本 發(fā)明，設(shè)備I具有多個(gè)尤其同樣類型的電池系統(tǒng)5a、5b、5c......，至少
一個(gè)第一電池系統(tǒng)5a和一個(gè)第二電池系統(tǒng)5b，其分別包括或具有能量存儲(chǔ)器6，例如圖1。
電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的能量存儲(chǔ)器6可以分別借助多個(gè)部分能量存儲(chǔ)器6a、6b、6c......形成或形成為單獨(dú)的能量存儲(chǔ)器6。能量存儲(chǔ)器6或部分能量存儲(chǔ)器6a、6b、6c……以電池單元的形式形成，替選地例如以燃料電池或超級(jí)電容的形式形成。多個(gè)部分能量存儲(chǔ)器6a、6b,6c……可以例如并聯(lián)或像示出的那樣串聯(lián)以形成能量存儲(chǔ)器6。根據(jù)本發(fā)明，電池系統(tǒng)5a、5b、5c…尤其分別借助能量存儲(chǔ)器6以蓄電池的形式，尤其以牽引用電池的形式形成。在能量存儲(chǔ)器6的輸出端7上，即在電接頭之間提供有存儲(chǔ)的能量，其中，電池系統(tǒng)5a、5b、5c……尤其分別提供直流電壓。電池系統(tǒng)5a、5b、5c......例如具有殼體8以及此外各一個(gè)電輸出端，即負(fù)載輸出端
9，其中，電池系統(tǒng)的部件被保護(hù)或隔離以防環(huán)境影響地容納在該殼體8中，經(jīng)由該負(fù)載輸出端9，即負(fù)載側(cè)的輸出端可以送出能量存儲(chǔ)器6的能量。負(fù)載輸出端9分別尤其借助電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的兩個(gè)連接夾10形成，其例如可以從殼體8中導(dǎo)出。根據(jù)圖2根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，至少一個(gè)第一電池系統(tǒng)5a和至少一個(gè)第二電池系統(tǒng)
5b,尤其多于兩個(gè)電池系統(tǒng)5a、5b、5c......并聯(lián)以形成根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，其中，電池系統(tǒng)
5a、5b、5c......的負(fù)載輸出端9匯合成，即以電的方式匯合成共同的負(fù)載輸出端11。這樣形
成的共同的負(fù)載輸出端11根據(jù)本發(fā)明直接或立即與設(shè)備的逆變器3的逆變器輸入端12能量耦合，也就是說(shuō)不需要接在共同的負(fù)載輸出端11與逆變器3之間的功率電子元件。
在此尤其地，用于能量耦合的中間電路電容器13，尤其以至少一個(gè)中間電路電容器13的形式接在逆變器3的輸入端12之前。耦合元件或中間電路電容器13為此尤其設(shè)置，存儲(chǔ)或緩存借助共同的負(fù)載輸出端11所輸送的能量，以便將該能量例如以所設(shè)置的電壓水平滿足需要地提供給用于驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)機(jī)組4的逆變器3。耦合元件13尤其接在逆變器3的輸入夾3a之間。此外每個(gè)電池系統(tǒng)5a、5b、5c……根據(jù)本發(fā)明具有預(yù)充電電路14，其尤其可以是各自的電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的集成的組成部分或分別配屬于該電池系統(tǒng)。預(yù)充電電路14為此設(shè)置，限制高的充電電流，布置在共同的負(fù)載輸出端11上的耦合元件或能量存儲(chǔ)元件13可以引起該充電電流。借助各一個(gè)預(yù)充電電路14，逆變器輸入端電壓可以被有針對(duì)性地提高到要與共同的負(fù)載輸出端11電連接的電壓系統(tǒng)5a、5b、5c……的電壓水平，而不會(huì)出現(xiàn)損壞。根據(jù)本發(fā)明，預(yù)充電電路14分別與電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的能量存儲(chǔ)器6耦接，即電耦接，其中，借助預(yù)充電電路14的輸出端14a分別形成負(fù)載電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的輸出端9。預(yù)充電電路14以本身公知的方式具有預(yù)充電接觸器15和主接觸器16以及預(yù)充
電電阻17,其中借助接觸器15、16每個(gè)電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的負(fù)載輸出端9都分別在共
同的負(fù)載輸出端11上接通和斷開(kāi)，即通過(guò)打開(kāi)接觸器15、16和閉合例如一個(gè)接觸器15或
16。此外，在電池系統(tǒng)5a、5b、5c……中可以布置另外的接觸器，例如圖1。因此借助預(yù)充電電路14,每個(gè)電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的各自的負(fù)載輸出端9可以
用簡(jiǎn)單的方式與共同的負(fù)載輸出端11接通或斷開(kāi)。為了驅(qū)控電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的各
自的預(yù)充電電路14,根據(jù)本發(fā)明設(shè)置有各自的電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的各一個(gè)電池管理系
統(tǒng)18或電池控制儀器，其例如與電池系統(tǒng)集成地形成。電池管理系統(tǒng)18尤其分別驅(qū)控各自的預(yù)充電電路14的至少一個(gè)接觸器15、16用以將負(fù)載輸出端9與共同的負(fù)載輸出端11接通或用于與共同的負(fù)載輸出端11斷開(kāi)，其中，為了接通尤其首先可以閉合預(yù)充電接觸器15并且跨接主接觸器16，即在預(yù)充電后將電池系統(tǒng)5a、5b、5c……接通到共同的負(fù)載輸出端11上。為了有針對(duì)性地將電池系統(tǒng)5a、5b、5c……與共同的負(fù)載輸出端11接通和斷開(kāi)，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，電池管理系統(tǒng)18分別與設(shè)備I的控制儀器19，尤其是混合控制儀器協(xié)同作用。借助控制儀器19，用于打開(kāi)和閉合接觸器15、16的開(kāi)關(guān)信號(hào)被傳達(dá)給電池管理系統(tǒng)18，從而使得接通和斷開(kāi)各自的負(fù)載輸出端9能夠以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。控制儀器19的信號(hào)例如經(jīng)由總線20傳達(dá)到各自的電池管理系統(tǒng)18。尤其地，利用以這種形式構(gòu)造的設(shè)備1，不同電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的負(fù)載輸出端9可以交替地接到共同的負(fù)載輸出端11或逆變器3上。在根據(jù)本發(fā)明的用于尤其在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2中運(yùn)行設(shè)備I的方法中，在第一步驟中
將電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的第一電池系統(tǒng),例如電池系統(tǒng)5a,尤其依賴于其能量存儲(chǔ)器6
的充電狀態(tài)，借助其預(yù)充電設(shè)備14與共同的負(fù)載輸出端11斷開(kāi)。在為了驅(qū)動(dòng)目的，也就是說(shuō)為了對(duì)負(fù)載側(cè)的機(jī)組4進(jìn)行供給的逆變器3的運(yùn)行中，這種要斷開(kāi)的電池系統(tǒng)5a尤其是其充電狀態(tài)比較低并且例如下降到預(yù)先確定的閥值以下的電池系統(tǒng)。充電狀態(tài)例如被電池系統(tǒng)5a的電池管理系統(tǒng)18監(jiān)測(cè)并且例如經(jīng)由總線20傳達(dá)到控制器19。在第二步驟中，在根據(jù)本發(fā)明的方法中電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的第二電池系統(tǒng)，例如電池系統(tǒng)5b，尤其又依賴于其能量存儲(chǔ)器6的充電狀態(tài)，借助其預(yù)充電設(shè)備14接通到共同的負(fù)載輸出端11上。在尤其用于驅(qū)動(dòng)目的的逆變器3運(yùn)行中，尤其以借助各自的電池管理系統(tǒng)18監(jiān)測(cè)到的且傳達(dá)到控制器19的另外的電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的另外的能量存儲(chǔ)器6的充電狀態(tài)為基礎(chǔ),如下電池系統(tǒng)5b由控制儀器19選出，該電池系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)器6具有高的，尤其是與另外的電池系統(tǒng)5a、5c、5d……相比最高的充電狀態(tài)。被選出的電池系統(tǒng)5a、5b、5c……例如電池系統(tǒng)5b借助其負(fù)載輸出端9接通到共同的負(fù)載輸出端11上，其中，尤其借助預(yù)充電接觸器15和預(yù)充電電阻17在充分利用預(yù)充電可能性的情況下接通，也就是說(shuō)另外的電池系統(tǒng)5b的接通在第二步驟中借助要接通的電池系統(tǒng)，例如5b的預(yù)充電設(shè)備14在提高了逆變器輸入端電壓的情況下進(jìn)行。因此借助根據(jù)本發(fā)明的方法，空電池或能量存儲(chǔ)器6可以用簡(jiǎn)單的方式與逆變器3電分離，并且新電池或能量存儲(chǔ)器6可以用簡(jiǎn)單的方式接通用以進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)組4。根據(jù)本發(fā)明在此尤其設(shè)置，尤其在第一步驟之前，也就是說(shuō)在斷開(kāi)第一電池系統(tǒng)5a之前和在第二步驟之后，也就是說(shuō)在接通第二或另外的電池系統(tǒng)5b、5c……之后，多個(gè)電池系統(tǒng)5a、5b、5c……中總是有正好一個(gè)在逆變器3運(yùn)行中接通到共同的負(fù)載輸出端11上。因此不同電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的各種不同的充電狀態(tài)不影響復(fù)合電池，除了逆變器3之外的功率電子元件是可有可無(wú)的。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2或逆變器3在此根據(jù)本發(fā)明總是由正好一個(gè)被接通的能量存儲(chǔ)器6供給。根據(jù)本發(fā)明，在逆變器3運(yùn)行期間，優(yōu)選地在電動(dòng)機(jī)組4不需要或者僅需要少量力矩的情況下，在第一與第二電池系統(tǒng)5a、5b、5c……之間進(jìn)行切換。這是因?yàn)樵谇袚Q期間不能可靠地提供力矩。例如在混合行駛期間，負(fù)載變換期間，換擋過(guò)程期間，在停車階段，在電
機(jī)或電機(jī)組4很小的扭矩需求的情況下進(jìn)行電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的斷開(kāi)和另外的電池
系統(tǒng)5a、5b、5c......的接通。
·
在根據(jù)本發(fā)明的方法的變型方案中，尤其在用于驅(qū)動(dòng)目的的逆變器3運(yùn)行中設(shè)
置，在斷開(kāi)電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的第一電池系統(tǒng),例如5a之前,在第一步驟中電池系統(tǒng)
5a.5b.5c……的額外的或第三電池系統(tǒng)，例如5c與共同的負(fù)載輸出端11并聯(lián)接通，其中，第三電池系統(tǒng)5c在將電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的第二電池系統(tǒng)，例如5b接通到共同的負(fù)載輸出端11期間或之后被斷開(kāi)，其中，第三電池系統(tǒng)5c尤其借助其自身的預(yù)充電設(shè)備14被接通和斷開(kāi)。至少在第一和第二步驟的持續(xù)時(shí)間上第三電池系統(tǒng)5c在此與共同的負(fù)載輸出端11接通。為此設(shè)置:電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的第三電池系統(tǒng)到并聯(lián)電路或復(fù)合電池中的接
入(該第三電池系統(tǒng)尤其具有以特殊的預(yù)充電電池形式的能量存儲(chǔ)器6)在第一與第二電池系統(tǒng)之間進(jìn)行切換、即第一電池系統(tǒng)與共同的負(fù)載輸出端11斷開(kāi)而第二電池系統(tǒng)與共同的負(fù)載輸出端11接通時(shí)，接在第一與第二電池系統(tǒng)之間，并且穩(wěn)定借助中間電路電容器13形成的中間電路。因此在切換過(guò)程中在逆變器3上的功率下降(Leistungseinbruch)明顯更小。第三預(yù)充電電池系統(tǒng)，例如5c具有例如相比于另外的電池系統(tǒng)5a、5b、5d……的另外的能量存儲(chǔ)器6更小的能量含量的能量存儲(chǔ)器6，但是具有尤其是更大的預(yù)充電電阻17。在能量從逆變器3反饋到共同的負(fù)載輸出端11中的情況下，或在回收利用以便給
能量存儲(chǔ)器6充電的情況下,在第一步驟中設(shè)置，將電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的第一電池系
統(tǒng)，例如5a，與共同的負(fù)載輸出端11中斷開(kāi)，該電池系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)器6具有相比于另外的電池系統(tǒng)5b、5c、5d......的另外的能量存儲(chǔ)器6的充電狀態(tài)更高的充電狀態(tài)。被斷開(kāi)的電池
系統(tǒng)5a例如事先(例如為了驅(qū)動(dòng)目的)基于其高的能量存儲(chǔ)器充電狀態(tài)接通到共同的負(fù)載輸出端11。在第二步驟中，電池系統(tǒng)5a、5b、5c......的第二或另外的電池系統(tǒng)，例如5b，在能量
反饋的情況下接通到共同的負(fù)載輸出端11，該電池系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)器6具有相對(duì)于被斷開(kāi)的電池系統(tǒng)5a的能量存儲(chǔ)器6更低的充電狀態(tài)。要接通的電池系統(tǒng)5a尤其分別又由控制裝置19結(jié)合電池管理系統(tǒng)18選出，即依賴于能量存儲(chǔ)器6的充電狀態(tài)，并且尤其借助其預(yù)充電電路14來(lái)接通。被選出的電池系統(tǒng)5b尤其是其能量存儲(chǔ)器6尤其具有相比于另外的電池系統(tǒng)最低的充電狀態(tài)的電池系統(tǒng)。在此根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，將各自的電池系統(tǒng)5a、5b、5c……的能量存儲(chǔ)器6按順序充電或接通和斷開(kāi)，也就是說(shuō)從具有最低充電狀態(tài)的那個(gè)電池系統(tǒng)開(kāi)始(尤其防止深度放電)并且以具有最高充電狀態(tài)的電池系統(tǒng)結(jié)束。在此也再次設(shè)置，在每次斷開(kāi)之前和每次接通之后將各正好一個(gè)能量存儲(chǔ)器6接到共同的負(fù)載輸出端11。

如果回收利用的能量不夠，那么例如在混合行駛期間通過(guò)負(fù)載點(diǎn)移動(dòng)進(jìn)行能量存儲(chǔ)器6的充電。在插電式混合動(dòng)力車輛中使用根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下，能量存儲(chǔ)器6，尤其電池單元的充電也在供電網(wǎng)中同樣像之前描述的那樣按順序進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，盡管有多個(gè)參與的電池系統(tǒng)5a、5b、5c……，但是在總線20上，尤其CAN總線上的總線負(fù)載卻被保持很小。另外不需要的且與共同的負(fù)載輸出端11中物
理分離的能量存儲(chǔ)器6在休眠狀態(tài)下運(yùn)行。在該休眠狀態(tài)中各自的電池系統(tǒng)5a、5b、5c......以分派給其的ID送出僅一個(gè)被限制的信息資源，例如其當(dāng)前的充電狀態(tài)(SOC)和必要時(shí)狀態(tài)信息如電壓、溫度、健康狀況?！靶菝叩摹蹦芰看鎯?chǔ)器6或電池為了接通必須按照需要變換到常用的運(yùn)行范圍上，也就是說(shuō)其必須在休眠模式中永久地監(jiān)聽(tīng)總線20上的喚醒信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，多次依次實(shí)施第一步驟和第二步驟，其中，第一步驟和第二步驟分別發(fā)生交替。在此在每次切換之后，總是有正好一個(gè)能量存儲(chǔ)器6與共同的負(fù)載輸出端11接通。滿足需要地，適當(dāng)?shù)哪芰看鎯?chǔ)器6可以分別與逆變器3連接。附圖標(biāo)記列表I設(shè)備2電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3逆變器3a逆變器的輸入夾4電驅(qū)動(dòng)機(jī)組5a、5b、5c......電池系統(tǒng)6能量存儲(chǔ)器6a、6b部分能量存儲(chǔ)器7能量存儲(chǔ)器的輸出端8殼體9電池系統(tǒng)的負(fù)載輸出端10電池系統(tǒng)的連接夾11共同的負(fù)載輸出端
12逆變器的輸入端13中間電路電容器14預(yù)充電電路14a預(yù)充電電路的輸出端15預(yù)充電接觸器16主接觸器17預(yù)充電電阻18電池管理系統(tǒng)19控制儀器20 總線
權(quán)利要求
1.一種用于在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)中，尤其是機(jī)動(dòng)車的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用的設(shè)備(I)，所述設(shè)備(I)具有至少一個(gè)布置在并聯(lián)電路中的第一(5a)和第二(5b)電池系統(tǒng)(5a、5b、5c......),它們的負(fù)載輸出端(9)匯合成共同的負(fù)載輸出端(11),其中，每個(gè)電池系統(tǒng)(5a.5b.5c……)都具有能量存儲(chǔ)器(6)和與之耦接的預(yù)充電電路(14)，其中，借助所述預(yù)充電電路(14)的輸出端(14a)分別形成所述電池系統(tǒng)(5a、5b、5c......)的負(fù)載輸出端(9),其中，每個(gè)電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的負(fù)載輸出端(9)借助所述預(yù)充電電路(14)能分別與所述共同的負(fù)載輸出端(11)接通和斷開(kāi)，其中，所述共同的負(fù)載輸出端(11)尤其借助中間電路電容器(13 )、立即與所述設(shè)備(I)的逆變器(3 )的逆變器輸入端(12 )能量耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(I)，其特征在于，每個(gè)電池系統(tǒng)(5a、5b、5c......)的負(fù)載輸出端(9)能分別借助所述電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的電池管理系統(tǒng)(18)來(lái)接通或斷開(kāi)，其中，所述電池管理系統(tǒng)(18)尤其驅(qū)控所述預(yù)充電電路(14)和/或接觸器(15、16)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)(18)與所述設(shè)備(I)的控制儀器(19)，尤其是與混合控制儀器協(xié)同作用。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備(I)，其特征在于，所述設(shè)備(I)被構(gòu)造用以將所述至少第一(5a)和/或第二(5b)電池系統(tǒng)的負(fù)載輸出端(9)交替地接到所述共同的負(fù)載輸出端(11)上。
5.一種用于運(yùn)行尤其在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)中的根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備(I)的方法，其中，在第一步驟中，將所述電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的第一電池系統(tǒng)，尤其依賴于其能量存儲(chǔ)器(6)的充電狀態(tài)，借助其預(yù)充電設(shè)備(14)與共同的負(fù)載輸出端(11)斷開(kāi)，其中，在第二步驟中，將所述電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的第二電池系統(tǒng)，尤其依賴于其能量存儲(chǔ)器(6)的充電狀態(tài)，借助其預(yù)充電設(shè)備(14)接通到共同的負(fù)載輸出端(11)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述電池系統(tǒng)(5a、5b、5c......)的第一電池系統(tǒng)的斷開(kāi)和/或所述電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的第二電池系統(tǒng)的接通在所述逆變器(3)運(yùn)行期間進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，尤其在所述第一步驟之前和在所述第二步驟之后，多個(gè)電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)中總是有正好一個(gè)電池系統(tǒng)在逆變器(3)運(yùn)行中接通到共同的負(fù)載輸出端(11)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，在所述第二步驟中，電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的接通借助被接通的電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的預(yù)充電設(shè)備(14)在提升了逆變器輸入端電壓的情況下進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8之一所述的方法，其特征在于，在所述第二步驟中，如下電池系統(tǒng)(5b)被接通，其能量存儲(chǔ)器(6)比在所述第一步驟中被斷開(kāi)的能量存儲(chǔ)器(6)具有更高的充電水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9之一所述的方法，其特征在于，至少在所述第一步驟和所述第二步驟的持續(xù)時(shí)間上，將所述電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的第三電池系統(tǒng)并聯(lián)地接通到所述共同的負(fù)載輸出端(11)，尤其用于穩(wěn)定所述逆變器輸入端電壓，其中，所述電池系統(tǒng)(5a、5b,5c……)的第三電池系統(tǒng)尤其借助其自身的預(yù)充電設(shè)備(14)被接通和斷開(kāi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10之一所述的方法，其特征在于，在發(fā)生從所述逆變器(3)到所述共同的負(fù)載輸出端(11)的能量反饋以便對(duì)能量存儲(chǔ)器(6)充電的情況下，在第一步驟中將如下電池系統(tǒng)(5a、5b、5c......)與共同的負(fù)載輸出端(11)斷開(kāi)，其能量存儲(chǔ)器(6)具有第一充電狀態(tài)，而在第二步驟中將如下電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)接通到共同的負(fù)載輸出端(11)上，其能量存儲(chǔ)器(6 )具有相對(duì)于被斷開(kāi)的電池系統(tǒng)(5a、5b、5c......)的能量存儲(chǔ)器(6)更低的充電狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11之一所述的方法，其特征在于，在第二步驟中被接通的電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)依賴于其能量存儲(chǔ)器(6)的充電狀態(tài)從多個(gè)用于接通到所述共同的負(fù)載輸出端(11)上的電池系統(tǒng)(5a、5b、5c......)中選出。
13.— 種機(jī)動(dòng)車,尤其是插電式混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車,其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的設(shè)備。
全文摘要
一種用于在電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)中，尤其是機(jī)動(dòng)車的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用的設(shè)備(1)，其具有至少一個(gè)布置在并聯(lián)電路中的第一(5a)和第二(5b)電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)，其負(fù)載輸出端(9)匯合成共同的負(fù)載輸出端(11)，其中，每個(gè)電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)都具有能量存儲(chǔ)器(6)和與之耦接的預(yù)充電電路(14)，其中，借助預(yù)充電電路(14)的輸出端(14a)分別形成電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的負(fù)載輸出端(9)，其中，每個(gè)電池系統(tǒng)(5a、5b、5c……)的負(fù)載輸出端(9)借助預(yù)充電電路(14)能分別與共同的負(fù)載輸出端(11)接通和斷開(kāi)，其中，共同的負(fù)載輸出端(11)尤其借助中間電路電容器(13)、立即與設(shè)備(1)的逆變器(3)的逆變器輸入端(12)能量耦合。一種用于運(yùn)行設(shè)備(1)的方法也被提出。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103250322SQ201180058272
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者馬庫(kù)斯·艾澤勒, 伊馮娜·維甘德, 斯特凡·亨佩爾, 馬克西米利安·瓦格納 申請(qǐng)人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司