專利名稱：用于對(duì)牽引用電池充電的方法
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對(duì)牽引用電池充電的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中例如由文獻(xiàn)DE196 52 950A1或文獻(xiàn)EPO 849 112A1公知如下，8口，牽引用電池借助機(jī)動(dòng)車輛的接到外部的交流電壓源或三相電流源上的車載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來充電。在此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的逆變器用作向電池方的升壓轉(zhuǎn)換器。在異步電機(jī)用作驅(qū)動(dòng)機(jī)組的情況下，該異步電機(jī)為了避免高無功功率需求而在充電過程中處于靜止并能夠例如借助合適的繞組抽頭有利地用于降低電網(wǎng)電壓，也就是說不損害電池。異步電機(jī)的短路的轉(zhuǎn)子繞組或短路式轉(zhuǎn)子借助開關(guān)來打開以便對(duì)電池充電?，F(xiàn)有技術(shù)中所提出的布置方案的缺點(diǎn)在于，必須設(shè)置開關(guān)，為了對(duì)牽引用電池充電，這些開關(guān)中斷仍舊短路的轉(zhuǎn)子繞組。這種功率開關(guān)引起附加的成本和重量。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是克服上面所描述的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并提出一種用于對(duì)牽引用電池充電的方法，該方法使省去這種開關(guān)成為可能。該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1所述的特征來解決。根據(jù)本發(fā)明提出了一種用于借助外部的交流電網(wǎng)、尤其是三相電網(wǎng)對(duì)牽引用電池、尤其是機(jī)動(dòng)車輛的牽引用電池充電的方法，其中，待充電的牽引用電池經(jīng)由逆變器與電交變場機(jī)耦接，其中，交流電網(wǎng) 能與交變場機(jī)的相繞組接通，其中，交變場機(jī)的轉(zhuǎn)速在第一步驟中與交流電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率同步；其中，在第二步驟中交流電網(wǎng)與交變場機(jī)的相繞組接通，并且與交變場機(jī)電耦接的逆變器作為升壓轉(zhuǎn)換器來運(yùn)行。在此，相繞組尤其是交變場機(jī)的饋電相繞組。根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方面，在以同步為目的的第一步驟中，逆變器驅(qū)動(dòng)交變場機(jī)或者說為交變場機(jī)饋電，尤其是借助牽引用電池來驅(qū)動(dòng)交變場機(jī)或者說為交變場機(jī)饋電。根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的方法的另一方面，逆變器在第二步驟中向牽引用電池方作為升壓轉(zhuǎn)換器來工作。根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的方法的又一方面，交變場機(jī)在第一步驟之前與傳動(dòng)系、尤其是機(jī)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系分離，此外，尤其是借助于分離離合器來分離。根據(jù)本發(fā)明，還提出了一種方法，其中，電交變場機(jī)在第一步驟之后以空轉(zhuǎn)的方式運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明，又提出了一種方法，其中，電交變場機(jī)構(gòu)造為異步電機(jī)，尤其是具有呈三角形接線的相繞組的異步電機(jī)。根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)方面，交流電網(wǎng)在同步點(diǎn)與相繞組接通，尤其是借助同步裝置和/或接通裝置。根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的方法的另一方面，在第二步驟中，尤其是借助相繞組上的繞組抽頭，至少暫時(shí)地以相對(duì)于電網(wǎng)電壓降低了的電壓從交變場機(jī)對(duì)逆變器進(jìn)行饋電。根據(jù)依據(jù)本發(fā)明的方法的又一方面，降低了的電壓的峰值處于牽引用電池的電池電壓之下。根據(jù)本發(fā)明還提出了一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的尤其是用于機(jī)動(dòng)車輛的
>J-U ρ α裝直。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)從以下參照示出本發(fā)明的重要細(xì)節(jié)的附圖的圖示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的說明和從權(quán)利要求中得到。在本發(fā)明的變型方案中，單個(gè)的特征可以單獨(dú)地或多個(gè)地以任意組合的方式來實(shí)現(xiàn)。


下面參照附圖更為詳細(xì)地闡述了本發(fā)明示例性的實(shí)施形式。其中:圖1示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施形式的用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置；以及圖2示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一可能的實(shí)施形式的用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。在下面的

中，相同的元件或功能設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖1和圖2分別示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)電池或牽引用電池2充電的裝置1，構(gòu)造該裝置用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。牽引用電池2在此情況下尤其為裝置I的組成部分。待充電的牽引用電池2例如形成為可重復(fù)充電的電池或蓄電池，例如借助一個(gè)或多個(gè)電池單元形成。形成牽引用電池2的電池單元例如可以并聯(lián)或串聯(lián)地聯(lián)接在一起，其中，這些電池單元例如具有共同的輸出端。替選地，代替牽引用電池2根據(jù)本發(fā)明例如可以借助裝置I對(duì)其他能量存儲(chǔ)元件充電，例如超級(jí)電容器。牽引用電池2借助或經(jīng)由裝置I的逆變器3與裝置I的電交變場機(jī)4尤其是感應(yīng)式電機(jī)以及此外尤其與異步電機(jī)耦接或作用連接。異步電機(jī)4尤其形成為短路式轉(zhuǎn)子異步電機(jī)4，優(yōu)選帶有鼠籠型轉(zhuǎn)子。逆變器3尤其是為了如下目的而設(shè)置為脈沖逆變器，即，為了驅(qū)動(dòng)而適當(dāng)?shù)仞佀突蚣?lì)電交變場機(jī)4，例如利用PWM，并且例如將待從電交變場機(jī)4回收的能量適當(dāng)?shù)鼗仞佒翣恳秒姵?中。尤其與控制裝置(未示出)配合作用的逆變器3在此情況下以常規(guī)方式借助多個(gè)橋支路形成，例如借助Β6電橋形成。在每個(gè)橋支路中布置有兩個(gè)開關(guān)，例如MOSFET或IGBT以及各一個(gè)反并聯(lián)地配屬給相應(yīng)開關(guān)的續(xù)流二極管。逆變器3 (通過每個(gè)橋支路的開關(guān)之間的橋中點(diǎn))與交變場機(jī)4電耦接。為此，逆變器3在交流電壓側(cè)與交變場機(jī)4的為了交變場機(jī)4的饋電而設(shè)置的相繞組L1、L2、L3導(dǎo)電地連接或能導(dǎo)電地連接，其中，相繞組尤其為交變場機(jī)4的定子的相繞組L1、L2、L3。相繞組L1、L2、L3在此情況下為饋電相繞組(Speisestrangwicklungen),通過饋電相繞組設(shè)置有用以運(yùn)行或驅(qū)動(dòng)交變場機(jī)4的能量饋給裝置。逆變器3例如通過連接線路U、v、w尤其是分別與相應(yīng)的相繞組L1、L2、L3的聯(lián)接端子4a、4b、4c耦接(圖1 )，或者例如與分別在相繞組L1、L2、L3上的繞組抽頭4c、4d、4e耦接(圖2)。在異步電機(jī)4的情況下，逆變器3尤其與呈三角形接線的相繞組L1、L2、L3耦接，也就是與異步電機(jī)4的定子繞組耦接。在本發(fā)明的范圍中，牽引用電池2、逆變器3以及電機(jī)4尤其相應(yīng)地為特別是機(jī)動(dòng)車輛的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)例如混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分。根據(jù)本發(fā)明，裝置I設(shè)計(jì)為與外部的交流電網(wǎng)、尤其是三相電網(wǎng)連接，以便對(duì)牽引用電池2充電。這樣的交流電網(wǎng)例如可以向能量供給裝置5例如充電樁提供能量，其中，這樣的能量供給裝置5尤其是固定地為外部的交流電網(wǎng)尤其是三相電網(wǎng)準(zhǔn)備。交流電網(wǎng)的能供給的電壓例如可以為230V或例如400V。為了尤其根據(jù)本發(fā)明地與固定的能量供給裝置5或供能量供給裝置5使用的交流電網(wǎng)連接，裝置I例如具有開關(guān)或接通裝置6，其具有用于與外部的能量供給裝置6或外部的交流電網(wǎng)連接的電輸入端6a并且開關(guān)或接通裝置6在輸出側(cè)也就是在電輸出端6b與交變場機(jī)4的相繞組L1、L2、L3電耦接或能電耦接，即，導(dǎo)電地連接或能導(dǎo)電地連接。接通裝置6能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性地中斷其輸入端6a與輸出端6b之間的電連接，也就是說將與輸入端6a連接的外部的交流電網(wǎng)與交變場機(jī)4接通，即，與其相繞組L1、L2、L3接通，以及將交流電網(wǎng)與相繞組L1、L2、L3斷開。外部的交流電網(wǎng)在與相繞組L1、L2、L3接通時(shí)尤其與聯(lián)接端子4a、4b、4c聯(lián)接(圖1和圖2)。

接通裝置6根據(jù)本發(fā)明尤其同樣為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成部分，然而也可以例如與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分開地形成。開關(guān)過程通過接通裝置6例如借助至少一個(gè)尤其是電激勵(lì)的保護(hù)裝置來執(zhí)行。在根據(jù)本發(fā)明的方法中(該方法能利用上述裝置I來執(zhí)行)規(guī)定如下，即，交變場機(jī)4的轉(zhuǎn)速或頻率在第一步驟中與交流電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率同步，即交變場機(jī)4處于使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)行中。為此，借助逆變器3適當(dāng)?shù)丶?lì)交變場機(jī)4，例如利用PWM來激勵(lì)。為了同步的目的，例如借助例如接通裝置6的并聯(lián)裝置形式的同步裝置7來探知交流電網(wǎng)的和交變場機(jī)4的各種參數(shù)并進(jìn)行相互比較，即，至少將交變場機(jī)4的或其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速或頻率與交流電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率進(jìn)行比較。交變場機(jī)4的饋電在同步期間借助牽引用電池2尤其是待充電的牽引用電池2來進(jìn)行。通過交變場機(jī)4與交流電網(wǎng)的或三相電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率的同步，交變場機(jī)4在交流電網(wǎng)接通或接入交變場機(jī)4的相繞組L1、L2、L3時(shí)也就是在開始根據(jù)本發(fā)明的第二步驟時(shí)隨即無轉(zhuǎn)矩地即空轉(zhuǎn)地借助外部的交流電網(wǎng)來運(yùn)行，交變場機(jī)4與例如機(jī)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系的分離例如借助分離離合器特別是相應(yīng)地在所述同步之前進(jìn)行。此外，通過交變場機(jī)4根據(jù)本發(fā)明地以例如50Hz的電網(wǎng)頻率同步轉(zhuǎn)動(dòng)，交變場機(jī)4的無功功率需求能夠保持在低的或最小的水平，尤其是在第二步驟中對(duì)牽引用電池2充電的持續(xù)時(shí)間期間。按照根據(jù)本發(fā)明的第二步驟，交流電網(wǎng)與相繞組L1、L2、L3的接通優(yōu)選在同步點(diǎn)也就是說在如下時(shí)刻進(jìn)行，即，在該時(shí)刻，交變場機(jī)4的和交流電網(wǎng)的相比較的參數(shù)以所期望的一致性來調(diào)節(jié)。尤其在同步點(diǎn)時(shí)或在進(jìn)行交變場機(jī)4的轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率的同步時(shí)，夕卜部的交流電網(wǎng)與交變場機(jī)4接通例如并聯(lián)(圖1)，尤其是通過接通開關(guān)裝置6的方式，S卩，開關(guān)裝置6的輸出端6b和輸入端6a導(dǎo)電地連接。在交變場機(jī)4與外部的交流電網(wǎng)接通之后，逆變器3現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明作為升壓轉(zhuǎn)換器也就是向牽引用電池方作為升壓轉(zhuǎn)換器地工作。在此，變換至升壓轉(zhuǎn)換器工作方式由控制裝置引起，該控制裝置尤其與接通裝置6配合作用。根據(jù)本發(fā)明還規(guī)定如下，S卩，降低或可以降低外部的電網(wǎng)電壓以避免牽引用電池2的損壞，也就是在對(duì)牽引用電池2充電時(shí)從交變場機(jī)4為逆變器3提供相對(duì)于外部的電網(wǎng)電壓較低的交流電壓，其中，交流電網(wǎng)的交流電壓向下地變換到牽引用電池電壓之下的峰值。為此，有利地使用交變場機(jī)4的相繞組L1、L2、L3，它們尤其是異步電機(jī)4的定子側(cè)的相繞組。例如，逆變器3有利地與相繞組L1、L2、L3上的分接頭或繞組抽頭4d、4e、4f連接或電耦接，即，與各繞組L1、L1、L3的各繞組抽頭4d、4e、4f連接或電耦接。在此，交變場機(jī)4用作自耦變壓器(圖2)。對(duì)電網(wǎng)電流的有利的平滑在此可以通過漏電感來實(shí)現(xiàn)。這樣，在第二步驟中從交變場機(jī)4為逆變器3饋送或供給相對(duì)于交流電網(wǎng)電壓降低了的電壓，其中，至少暫時(shí)地設(shè)置有電壓降低。電壓降低也可以替選地例如借助第二電流隔離的定子繞組來進(jìn)行，其中，電壓降低通過繞組比來實(shí)現(xiàn)。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在逆變器3的升壓轉(zhuǎn)換器運(yùn)行中，同步地一起轉(zhuǎn)動(dòng)的交變場機(jī)4“以近似發(fā)電機(jī)的方式”有利地支持外部的交流電網(wǎng)。這能夠?qū)崿F(xiàn)牽引用電池2的穩(wěn)定且快速的充電過程。如現(xiàn)有技術(shù)中那樣的開關(guān)是不必要的。附圖標(biāo)記I用于對(duì)牽引用電池充電的裝置

2牽引用電池3逆變器4交變場機(jī)4a.4b.4c 相繞組的聯(lián)接部4d、4e、4f 繞組抽頭5外部的能量供給裝置6接通裝置6a6的輸入端6b6的輸出端7同步裝置U、V、w連接線路L1、L2、L3 相繞組
權(quán)利要求
1.一種用于借助外部的交流電網(wǎng)、尤其是三相電網(wǎng)對(duì)牽引用電池(2)、尤其是機(jī)動(dòng)車輛的牽弓I用電池充電的方法，其中，待充電的牽弓I用電池(2 )經(jīng)由逆變器(3 )與電交變場機(jī)(4)耦接，其中，所述交流電網(wǎng)能與所述交變場機(jī)(4)的相繞組(L1、L2、L3)接通，其特征在于，所述交變場機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速在第一步驟中與所述交流電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率同步；在第二步驟中所述交流電網(wǎng)與所述交變場機(jī)(4)的相繞組(L1、L2、L3)接通，并且與所述交變場機(jī)(4)電耦接的逆變器(3)作為升壓轉(zhuǎn)換器來運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在以同步為目的的第一步驟中，所述逆變器(3 )驅(qū)動(dòng)所述交變場機(jī)(4 )或?yàn)樗鼋蛔儓鰴C(jī)饋電，尤其是借助所述牽引用電池(2 )來驅(qū)動(dòng)所述交變場機(jī)(4)或?yàn)樗鼋蛔儓鰴C(jī)饋電。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述逆變器(3)在所述第二步驟中向所述牽引用電池(2)方作為升壓轉(zhuǎn)換器來工作。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述交變場機(jī)(4)在所述第一步驟之前與傳動(dòng)系、尤其是機(jī)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系分離，此外，尤其是借助于分離離合器來分離。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述交變場機(jī)(4)在所述第一步驟之后以空轉(zhuǎn)的方式運(yùn)行。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述交變場機(jī)(4)構(gòu)造為異步電機(jī)，尤其是具有呈三角形接線的相繞組(L1、L2、L3)的異步電機(jī)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述交流電網(wǎng)在同步點(diǎn)與所述相繞組(L1、L2、L3)接通，尤其是借助同步裝置(7)和/或接通裝置(6)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述第二步驟中，尤其是借助相繞組(L1、L2、L3)上的繞組抽頭(4d、4e、4f)，至少暫時(shí)地以相對(duì)于電網(wǎng)電壓降低了的電壓從所述交變場機(jī)(4)對(duì)所述逆變器(3)進(jìn)行饋電。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述降低了的電壓的峰值處于所述牽引用電池(2 )的電池電壓之下。
10.一種用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置。
全文摘要
一種用于借助外部的交流電網(wǎng)、尤其是三相電網(wǎng)對(duì)牽引用電池(2)、尤其是機(jī)動(dòng)車輛的牽引用電池充電的方法，其中，待充電的牽引用電池(2)經(jīng)由逆變器(3)與電交變場機(jī)(4)耦接，其中，交流電網(wǎng)能與交變場機(jī)(4)的相繞組(L1、L2、L3)接通，其中，交變場機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速在第一步驟中與交流電網(wǎng)的電網(wǎng)頻率同步；其中，在第二步驟中交流電網(wǎng)與交變場機(jī)(4)的相繞組(L1、L2、L3)接通，并且與交變場機(jī)(4)電耦接的逆變器(3)作為升壓轉(zhuǎn)換器來運(yùn)行。
文檔編號(hào)B60L11/18GK103249591SQ201180058309
公開日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3日
發(fā)明者羅伯特·雅努謝夫斯基, 于爾根·克特 申請(qǐng)人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司