用於利用逆變器來控制供電裝置的方法
2023-04-28 09:19:36 3
專利名稱：用於利用逆變器來控制供電裝置的方法
用於利用逆變器來控制供電裝置的方法
現有技術本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用於利用逆變器來控制供電裝置的方法。另外本發明還涉及一種供電裝置。在DE 101 10 615 Al中公開了一種用於為功率半導體生成控制脈衝的方法，尤其是用於為在多相轉換器或直流電壓轉換器上所接入的半橋來生成位錯的控制脈衝。在該方法中把參照電壓偏移一個與位錯相對應的延遲時間，或者把PWM信號偏移一個延遲時間， 該延遲時間等於周期時長除以位錯的數量。在DE 101 19 985 Al中公開了用於在汽車的多電壓車載電網中供能的一種裝置。 該裝置具有設置於汽車中的多電壓車載電網，其中該多電壓車載電網提供有分別與參考電位不同的至少一個第一和一個第二電壓水平。該多電壓車載電網由至少一個電能存儲器來供電。此外，它還具有至少一個變換器來連接這兩個電壓水平。另外還設置有供電裝置以從外部向該多電壓車載電網供能。所述的變換器可以以一種多相變換器的形式來實現。在這種變換器中，多個較小功率的變換器單元被並聯，並且功率單元時間位錯地被提供時鐘。 在此，由於觸發效應而節省了濾波元件。利用這種多相變換器能夠利用唯一一個多相變換器的所具有的相來實現第一和第二變換器。為此，這些相在具有向下變換器功能和向上變換器功能的變換器中被劃分。然後這些相在變換器內部通過開關在輸入側被分離。在DE 10 2007 043 603. 5中公開了一種多相直流變壓器，其具有多個相互並聯設置的、時間位錯地被提供時鐘的變換器單元。在此在各兩個變換器單元的輸出之間分別設置了一個磁測量橋。在DE 696 17 026 T2中公開了一種用於由單相電壓源來給汽車蓄電池的電池充電的系統，其中該汽車構造有具有三個繞組的交流驅動電動機以及逆變器，該逆變器具有三個斷路器以給該交流電機供電，其中設置有裝置以利用整流器電壓提升級來運行所述的逆變器來作為交/直流變換器，該整流器電壓提升級具有該逆變器的第一和第二斷路器支路、具有該逆變器的第三斷路器支路的電壓降低級、以及如下裝置該裝置用於把該第一和第二斷路器支路連接到該單相電壓源、把該第三斷路器支路的中心抽頭連接到該電池，以提供直流電壓。在該系統中，該第一和第二斷路器支路的中心抽頭通過一個第一電感與所述的單相電壓源相連接，該第一電感由該交流電機的至少一個繞組組成。另外該第三斷路器支路的中心抽頭通過一個第二電感與該電池相連接，該第二電感由所述交流電機的、與構成該第一電感的繞組不同的至少一個繞組組成。電動汽車或所謂的插電式混合動力汽車、也即其電池可以在電網上充電的混合動力汽車通常具有至少一個三相逆變器，以控制交流電機來牽引電動汽車。這種逆變器也可以用於在與電網扼流圈的共同作用中從電網來獲取電能或者把電能輸入到電網中。這比如由電梯驅動或起重機驅動而已知。在此首先通過一個具有電阻的預充電保護把該中間迴路緩慢地充電到短時高於經整流的電網電壓的電壓，並然後把該逆變器用作升壓變流器，該升壓變流器對電網交流電進行整流，或者把中間迴路中的直流電逆變到交流系統中。在已知的應用中，電網電流通過該逆變器藉助在該中間迴路中與設定值的電壓偏差、以及必要時還藉助負載電流而被調節。但對於電池充電設備的應用，必須對逆變器進行不同的控制， 因為在此電池充電電流是所期望的要調節的量，並且不是所期望的中間迴路電壓。本發明的公開
本發明所基於的任務是，提供用於利用逆變器來控制供電裝置的一種新型方法。該任務通過權利要求1中所述的一種方法而解決。本發明實現了利用逆變器對供電裝置的尤其有利的控制，其中該逆變器尤其針對移動應用、尤其針對在電動汽車中的應用而適合作為緊湊的並成本合理的組件。該逆變器在此雙功能地被應用於至少兩種運行方式。在第一、移動運行方式中，該逆變器通過對從車載能量存儲器所獲取的直流電壓的相應轉換來提供電動汽車的牽引電動機所需的交流電壓。在第二、通常靜止的運行方式、充電運行中，該逆變器與電網相連接，並把由電網所提供的電壓轉換為車載電池充電所適合的電壓。在一個尤其有利的變化實施方案中，附加地設置了在逆變器與電池迴路之間所連接的直流變壓器。這便於調節電池的最佳充電條件。其他優點參見從屬權利要求、說明和附圖。本發明的實施例下面參照附圖來更詳細解釋。其中
圖1示出了作為充電設備的逆變器的示意構造；
圖2示出了逆變器與單相交流電網的連接； 圖3示出了用於解釋逆變器的預先給定設定值的框圖； 圖4示出了具有後接直流變壓器的逆變器的示意性圖示； 圖5示出了根據本發明的供電裝置的一個第一實施例； 圖6示出了根據本發明構造的供電裝置的一個第二實施例； 圖7示出了根據本發明構造的供電裝置的一個第三實施例。本發明公開了一種調控概念，其一方面針對由車載能量存儲器對電動汽車驅動電動機的供電來實現逆變器的運行，並另一方面實現了作為能量存儲器的充電設備的運行。 在用作充電設備時，該逆變器與通常固定的電網的三個相或至少一個相和中性線相連接， 並工作於整流運行狀態，也即，它從電網獲取電能並從而給電池充電。該逆變器的狀態量或調控量是扼流圈電流IU、I『IU，其中該第三電流值可以由另兩個電流值導出。該扼流圈電流在此等於電網電流。為了該逆變器能夠通過選擇合適的電壓向量來調節該扼流圈電流， 該中間迴路電壓並從而該電池電壓必須大於經整流的電網電壓。否則電池就通過整流二極體而不受調控地被充電，並在此可能流過一個不允許地大的充電電流。因為該汽車的電池管理系統可以支配電池的相應的當前特徵量，並從而精確地知道哪個充電電流或哪個充電功率是最適當的，所以由該電池管理系統來預先給定設定充電電流或設定充電功率是有利的。該逆變器當然也可以僅直接地調節該扼流圈電流。充電電流或充電功率至相應扼流圈電流的必要換算以及在該逆變器的電流調控裝置上對其的預先給定涉及本發明的核心觀點O充電電流至三相電網設定電流的換算在預先給定峰值的情況下通過功率平衡來表示，如下所示
權利要求
1.用於利用至少一個電能存儲裝置(電池討.1)並利用包含有至少一個扼流圈(電感 L)的逆變器(52)來控制至少一個電機(51)的供電裝置的方法，其中該逆變器(52)以雙重功能設置用於由尤其是固定的電網(55，56)來給該存儲裝置(電池Μ. 1)充電(充電運行) 以及用於在行駛運行中給該電機(51)提供交流電，其特徵在於，對於充電運行預先給定了設定充電功率，並且該逆變器(52)針對三相運行根據以下的關係
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，對於充電運行，預先給定設定電流，並且該逆變器針對三相運行根據以下的關係
3.用於實施根據權利要求1所述方法的供電裝置，其特徵在於，該供電裝置包含有用於把該供電裝置與電網(55,56)相連接的連接裝置和開關元件(S5.0A, S50B. S50C, S50D, S50E, S50F. S50G, S50H, S5CI. S50J:)，這些幵關元件在第一運行方式(行駛運行)中把該逆變器(52 )與該電機(51)相連接，並在第二運行方式(充電運行)中把該逆變器(52 )通過該連接裝置與該電網(55，56)相連接。
4.根據前述權利要求之一所述的供電裝置，其特徵在於，其包含有用於控制這些開關元件(S50A, S50B, S50C, S50D, S50E, S5.0F, S50G, S50H, S50I, S5CU)的控制設備(58)。
5.根據前述權利要求之一所述的供電裝置，其特徵在於，該連接裝置能夠可選地把該供電裝置連接到三相電網(55 )或交流電網(56 )。
6.根據前述權利要求之一所述的供電裝置，其特徵在於，設置有扼流圈(D4)，它與該逆變器(52)的一個半橋一起形成了直流變壓器(71)，其中該直流變壓器連接在該逆變器 (52)與該存儲裝置(54. 1)之間。
7.根據前述權利要求之一所述的供電裝置，其特徵在於，該供電裝置包含開關元件 (S50J)，該開關元件在行駛運行中斷開並且在充電運行中閉合，以把該扼流圈(D4)與該逆變器(52)的一個半橋相連接。
8.根據前述權利要求之一所述的供電裝置，其特徵在於，在該逆變器(52)與EMV濾波器(53)之間的連接線中設置有開關元件(S50I)，其中該開關元件在行駛運行中閉合併在充電運行中斷開。
9.根據前述權利要求之一所述的方法及供電裝置在電動汽車中的應用。
全文摘要
本發明涉及用於利用至少一個電能存儲裝置(電池54.1)並利用包含有至少一個扼流圈(電感L)的逆變器(52)來控制至少一個電機(51)的供電裝置的方法，其中該逆變器(52)以雙重功能設置用於由尤其固定的電網(55，56)來給該存儲裝置(電池54.1)充電(充電運行)，以及用於在行駛運行中給該電機(51)提供交流電。對於充電運行預先給定了一個設定充電功率，並通過該逆變器(52)來相應調節扼流圈電流。另外本發明還涉及一種供電裝置。
文檔編號H02J7/02GK102271958SQ200980154093
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年1月9日
發明者法斯納赫特 J. 申請人:羅伯特·博世有限公司