具有冷卻元件的蓄能裝置和用于冷卻蓄能單元的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生用于電機(jī)的供電電壓的蓄能裝置，包括：至少一個并聯(lián)連接的供能支路，所述供能支路分別具有多個串聯(lián)連接的第一和第二蓄能模塊。所述第一和第二蓄能模塊分別包括：蓄能單元模塊，其具有至少一個蓄能單元；以及耦合單元，其設(shè)計為將所述蓄能單元模塊選擇性地連接或橋接到相應(yīng)的供能支路中，其中所述第二蓄能模塊還分別具有用于至少一個蓄能單元的冷卻元件，并且其中所述冷卻元件設(shè)計為根據(jù)冷卻控制裝置的控制信號冷卻至少一個蓄能單元。
【專利說明】具有冷卻元件的蓄能裝置和用于冷卻蓄能單元的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及特別是在用于電機(jī)供電的蓄電池循環(huán)換流器電路(Batteriedirektumrichterschaltung)中的具有冷卻元件的蓄能裝置,還涉及一種特別是用于電動車輛的應(yīng)急運(yùn)行模式的用于冷卻蓄能裝置的專門的蓄能單元的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]明顯的是，在將來不僅在靜止應(yīng)用例如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備或太陽能設(shè)備中而且在車輛如混合動力和電動車輛中越來越多地采用電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)將新的蓄能技術(shù)與電動技術(shù)相結(jié)合。
[0003]為了將交流電供給到電機(jī)中，常規(guī)地通過脈沖逆變器形式的變流器將由直流電壓中間電路提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓。通過由串聯(lián)連接的電池模塊組成的組向該直流電壓中間電路供電。為了能夠滿足對于相應(yīng)的應(yīng)用提出的對功率和能量的要求，經(jīng)常在牽引用蓄電池中將多個蓄電池模塊串聯(lián)連接。這樣的蓄能系統(tǒng)例如經(jīng)常在電動車輛中得到應(yīng)用。
[0004]多個蓄電池模塊的串聯(lián)電路隨之帶來的問題在于，如果一個蓄電池模塊失靈那么整個組失靈。供能組這種失靈能夠?qū)е抡麄€系統(tǒng)的失靈。此外單個蓄電池模塊的暫時或永久出現(xiàn)的功率降低能夠?qū)е略谡麄€供能組中的功率降低。
[0005]在文獻(xiàn)US 5，642，275 Al中描述了一種具有集成的逆變功能的電池系統(tǒng)。這種類型的系統(tǒng)以多級級聯(lián)逆變器或蓄電池直流逆變器(Battery Direct Inverter, BDI)的名稱而聞名。這樣的系統(tǒng)包括在多個蓄能模塊組中的直流電源，該直流電源可直接連接到電機(jī)或電網(wǎng)。在此能夠產(chǎn)生單相或多相供電電壓。蓄能模塊組在此具有多個串聯(lián)連接的蓄能模塊，其中每個蓄能模塊具有至少一個蓄電池單元和配置的可控的耦合單元，該耦合單元允許根據(jù)控制信號中斷相應(yīng)的蓄能模塊組或者橋接相應(yīng)配置的至少一個蓄電池單元或者將相應(yīng)配置的至少一個蓄電池單元連接到相應(yīng)的蓄能模塊組中。通過適合地控制耦合單元例如借助于脈寬調(diào)制也能夠提供適合的相信號用于控制相輸出電壓，從而能夠省去分離的脈沖逆變器。對于控制相輸出電壓需要的脈沖逆變器由此集成到蓄電池中。
[0006]替代地，文獻(xiàn)DE 10 2010 027 857 Al 和 DE 10 2010 027 861 Al 公開了在蓄能裝置中的模塊化連接的蓄電池單元，所述蓄電池單元能夠通過對耦合單元的適合的控制選擇性地與由串聯(lián)連接的蓄電池單元組成的組中耦合或解耦。這種類型的系統(tǒng)以名稱Battery Direct Converter (電池直接轉(zhuǎn)換器，BDC)已知。這樣的系統(tǒng)包括蓄能模塊組中的直流電源，該直流電源通過脈沖逆變器可連接到用于電機(jī)或電網(wǎng)的供電的直流電壓中間電路。
[0007]蓄能模塊組在此具有多個串聯(lián)連接的蓄能模塊，其中每個蓄能模塊具有至少一個蓄電池單元和一個配置的可控的耦合單元，該耦合單元允許根據(jù)控制信號橋接配置的至少一個電池單元或者連接配置的至少一個電池單元到相應(yīng)的蓄能模塊組中?？蛇x地，耦合單元能夠如此設(shè)計，以使得該耦合單元附加地允許將配置的至少一個蓄電池單元也以相反的極性連接到相應(yīng)的蓄能模塊組中或者中斷相應(yīng)的蓄能模塊組。
[0008]不僅BDC而且BDI通常具有更高的效率和相比于傳統(tǒng)系統(tǒng)更高的故障安全性。此外通過如下方式確保故障安全性，即能夠通過適合地橋接控制耦合單元將故障的失靈的或沒有完全功能能力的蓄電池單元從供能組中連接出來。
[0009]將這樣的系統(tǒng)應(yīng)用在電動車輛的情況下，能夠發(fā)生的是相應(yīng)的蓄能模塊的蓄電池單元和/或其他元件過熱并且導(dǎo)致蓄能裝置的損壞。為了避免這一點(diǎn)，通常采用如下措施，該措施將蓄能裝置的溫度保持在一個對于蓄能裝置的安全和功能能力不臨界的范圍中。因此需要有效的低成本的反應(yīng)快速的方法用于實(shí)現(xiàn)對模塊化構(gòu)成的蓄能裝置的空氣調(diào)節(jié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]按照一個實(shí)施形式本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種用于產(chǎn)生用于電機(jī)的供電電壓的蓄能裝置，包括:至少一個并聯(lián)連接的供能支路，所述供能支路分別具有多個串聯(lián)連接的第一和第二蓄能模塊。所述第一和第二蓄能模塊分別包括:蓄能單元模塊，其具有至少一個蓄能單元；以及耦合單元，其設(shè)計為將所述蓄能單元模塊選擇性地連接或橋接到相應(yīng)的供能支路中，其中所述第二蓄能模塊還分別具有用于至少一個蓄能單元的冷卻元件并且其中所述冷卻元件設(shè)計為根據(jù)冷卻控制裝置的控制信號冷卻至少一個蓄能單元。
[0011]按照另一實(shí)施形式，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種系統(tǒng)，包括按照本發(fā)明的蓄能裝置；n相電機(jī)，其中n ^ 1，所述電機(jī)的相線與所述蓄能裝置的相連接端連接；以及冷卻控制裝置，其設(shè)計為根據(jù)所述蓄能裝置的蓄能模塊的溫度產(chǎn)生用于控制冷卻元件的控制信號。
[0012]按照另一實(shí)施形式，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種用于運(yùn)行按照本發(fā)明的蓄能裝置的方法，包括以下步驟:獲取蓄能裝置的蓄能單元的溫度；如果為所述第二蓄能模塊獲取的溫度超過第一溫度閾值，則借助于所述冷卻元件冷卻每個供能支路的第二蓄能模塊的蓄能單元；如果為所述第一蓄能模塊獲取的溫度超過第二溫度閾值，所述第二溫度閾值大于所述第一溫度閾值，則控制所述第二蓄能模塊的耦合單元以便通過所述第二蓄能模塊產(chǎn)生所述供電電壓，并且如果為所述第一蓄能模塊獲取的溫度超過所述第二溫度閾值，則同時關(guān)斷所述第一蓄能模塊。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0014]本發(fā)明的構(gòu)思在于，降低用于冷卻蓄能裝置的蓄能單元的能量和時間要求，并且同時提高以蓄能裝置運(yùn)行的電動系統(tǒng)的可用性。為此在蓄能裝置中選擇專門的蓄能模塊，該蓄能模塊配備了冷卻元件，并且在臨界情況下能夠被分開地和有效地冷卻。
[0015]如果隨著升高的溫度存在臨界的運(yùn)行情況，例如在以蓄能裝置運(yùn)行的電動車的應(yīng)急運(yùn)行期間，則經(jīng)冷卻的蓄能單元能夠被有利地用于通過蓄能裝置的(應(yīng)急)的電壓產(chǎn)生。
[0016]一個優(yōu)點(diǎn)在于，用于冷卻的能量要求保持得很小，因?yàn)樾钅苎b置的所選擇的蓄能單元必須被選擇性地特別有效地冷卻。另一優(yōu)點(diǎn)在于，能夠直接冷卻所選擇的蓄能單元——該所選擇的蓄能單元能夠以其他蓄能模塊的標(biāo)準(zhǔn)電流運(yùn)行——，從而待冷卻的單元不再由于附加地需要的功率而發(fā)熱。此外，能夠通過例如使用現(xiàn)有的元件來低成本地構(gòu)造冷卻元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0017]按照本發(fā)明的蓄能裝置的一個實(shí)施形式，所述冷卻元件包括帕爾貼元件或熱電發(fā)電機(jī)。這些能夠有利地直接集成到蓄能單元?dú)んw中，從而所選擇的蓄能模塊的特別快速和功率強(qiáng)大的冷卻變得可能。
[0018]按照本發(fā)明的蓄能裝置的另一個實(shí)施形式，所述冷卻元件能夠與所述第二蓄能模塊的蓄能單元模塊耦合并且通過所述第二蓄能模塊的蓄能單元被供以電能。由此確保了冷卻元件的快速和簡單的接通。
[0019]按照本發(fā)明的蓄能裝置的另一個實(shí)施形式，所述冷卻元件能夠與至少一個第一蓄能模塊的蓄能單元模塊耦合并且通過所述至少一個第一蓄能模塊的蓄能單元被供以電能。這有利地允許通過不同于待冷卻的蓄能模塊的其他模塊給冷卻元件供能，從而冷卻的效率更高。
[0020]按照本發(fā)明的蓄能裝置的另一個實(shí)施形式，如果為所述第一蓄能模塊獲取的溫度未超過所述第二溫度閾值，則所述冷卻元件能夠通過所述第一蓄能模塊被供以電能。此外，如果為所述第一蓄能模塊獲取的溫度超過所述第二溫度閾值，則所述冷卻元件能夠通過所述第二蓄能模塊被供以電能。這實(shí)現(xiàn)了，為電機(jī)的應(yīng)急運(yùn)行確定專用的應(yīng)急運(yùn)行模塊，在該應(yīng)急運(yùn)行模塊中能夠通過有效的冷卻措施盡可能長時間地推遲過熱。
[0021]按照本發(fā)明的方法的另一個實(shí)施形式，還能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的步驟，S卩如果為所述第二蓄能模塊獲取的溫度超過所述第二溫度閾值，則關(guān)斷所述第二蓄能模塊。這結(jié)束了電機(jī)的應(yīng)急運(yùn)行并且也阻止額外冷卻的蓄能模塊受損。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的實(shí)施形式的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)來自于參照附圖的以下描述。其中:
[0023]圖1示出了具有按照本發(fā)明的一個實(shí)施形式的蓄能裝置的系統(tǒng)的示意圖；
[0024]圖2示出了按照本發(fā)明的另一個實(shí)施形式的蓄能裝置的第一蓄能模塊的一個實(shí)施例的示意圖；
[0025]圖3示出了按照本發(fā)明的另一個實(shí)施形式的蓄能裝置的第一蓄能模塊的另一個實(shí)施例的不意圖；
[0026]圖4示出了按照本發(fā)明的另一個實(shí)施形式的蓄能裝置的第二蓄能模塊的一個實(shí)施例的示意圖；
[0027]圖5示出了按照本發(fā)明的另一個實(shí)施形式的蓄能裝置的第二蓄能模塊的另一個實(shí)施例的不意圖；
[0028]圖6示出了具有按照本發(fā)明的另一實(shí)施形式的蓄能裝置的另一系統(tǒng)的示意圖；以及
[0029]圖7示出了按照本發(fā)明的另一實(shí)施形式的用于運(yùn)行蓄能裝置的方法的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1示出一個系統(tǒng)100，用于將通過蓄能模塊3或13提供的直流電壓電壓轉(zhuǎn)換為η相交流電壓。系統(tǒng)100包括具有蓄能模塊3的蓄能裝置I，所述蓄能模塊在供能組或供能分支Z中串聯(lián)連接。供能組在蓄能裝置I的兩個輸出連接端Ia與Ib之間耦合，所述輸出連接端分別耦合到直流電壓中間電路2b。圖1中的系統(tǒng)100例如用于給三相電機(jī)6供電。然而也能夠設(shè)定，將蓄能裝置I用于產(chǎn)生用于供能網(wǎng)6的電流。
[0031]為此蓄能裝置I經(jīng)由耦合電感2a與直流電壓中間電路2b耦合。耦合電感2a能夠是例如針對性地在直流電壓中間電路2b與蓄能裝置I的輸出連接端Ia之間連接的感應(yīng)扼流器。替代地，也可能的是，耦合電感2a通過在蓄能裝置I與直流電壓中間電路2b之間的電路中總是存在的寄生電感形成。
[0032]直流電壓中間電路2b給脈沖逆變器4供電，該脈沖逆變器4根據(jù)直流電壓中間電路2b的直流電壓提供用于電機(jī)6的三相交流電壓。
[0033]系統(tǒng)100還能夠包括控制裝置8，其與蓄能裝置I連接，并且借助于控制裝置能夠控制蓄能裝置1，以便將蓄能裝置I的期望的總輸出電壓提供到相應(yīng)的輸出連接端la、lb。再者能夠?qū)⒖刂蒲b置8設(shè)計為，在蓄能裝置I的蓄能單元的充電中控制蓄能裝置I的相應(yīng)的耦合元件或有源開關(guān)元件。
[0034]蓄能裝置I的供能組具有至少兩個串聯(lián)連接的蓄能模塊3或13。例如蓄能模塊3和13的數(shù)量在圖1中為四，其中然而每種其他數(shù)量的蓄能模塊3和13同樣也是可能的。蓄能模塊3和13在此包括第一組蓄能模塊3和第二組蓄能模塊13。每組蓄能模塊的數(shù)量在此能夠自由選擇。因?yàn)樾钅苣K3和13最初串聯(lián)連接，所以第一和第二蓄能模塊3或13的模塊輸出電壓累加為總輸出電壓，該總輸出電壓提供到蓄能裝置I的輸出連接端la、lb。
[0035]第一蓄能模塊3分別具有兩個輸出連接端3a和3b，通過所述兩個輸出連接端能夠提供第一蓄能模塊3的模塊輸出電壓。第一蓄能模塊3的兩個示例性的實(shí)施形式在圖2和圖3中更詳細(xì)地示出。第一蓄能模塊3在此分別包括一個耦合單元7，其具有多個耦合元件7a、7c以及7b和7d。第一蓄能模塊3還分別包括蓄能單元模塊5，其具有一個或多個串聯(lián)連接的蓄能單元5a至5k。
[0036]蓄能單元模塊5在此能夠例如串聯(lián)連接的電池單元5a至5k，例如鋰離子蓄電池單元或蓄電池。在此在圖2和圖3中示出的第一蓄能模塊3中蓄能單元5a至5k的數(shù)量例如為二，其中然而每種其他數(shù)量的蓄能單元5a至5k同樣也是可能的。蓄能單元模塊5具有端電壓Um并且經(jīng)由連接線與所屬的耦合單元7的輸入連接端連接。在所屬的耦合單元7的輸入端子上存在電壓UM。
[0037]在圖2中，串聯(lián)連接的耦合元件7a和7c——其中間抽頭與輸出端子3a連接——形成全橋的所謂的左分支，而串聯(lián)連接的耦合元件7b和7d—其中間抽頭與輸出端子3b連接——形成全橋的所謂的右分支。耦合單元7在圖2中構(gòu)成為包括各兩個耦合元件7a、7c和兩個耦合元件7b、7d的全橋電路。耦合元件7a、7b、7c、7d在此能夠分別具有一個有源開關(guān)元件例如半導(dǎo)體開關(guān)以及與之并聯(lián)連接的空載二極管。在此能夠設(shè)定，耦合元件7a、7b、7c、7d構(gòu)成為MOSFET開關(guān)，其已經(jīng)具有本征二極管。
[0038]能夠如此控制耦合元件7a、7b、7c、7d，例如借助于在圖1中示出的控制裝置8，以使得相應(yīng)的蓄能單元模塊5選擇性地連接在輸出連接端3a與3b之間開關(guān)，或者橋接蓄能單元模塊5。依照圖2例如通過使得耦合元件7d的有源開關(guān)元件和耦合元件7a的有源開關(guān)元件處閉合狀態(tài)，而耦合元件7a和7c的其余的有源開關(guān)元件處于斷開狀態(tài)，能夠沿向前方向在輸出連接端3a與3b之間連接蓄能單元模塊5。在該情況下，電壓Um位于在耦合單元?的輸出連接端3a與3b之間。能夠例如如此調(diào)節(jié)橋接狀態(tài)，即耦合元件7a和7b的兩個有源開關(guān)元件處于閉合狀態(tài)，而耦合元件7c和7d的兩個有源開關(guān)元件保持在斷開狀態(tài)下。能夠例如如此調(diào)節(jié)第二橋接狀態(tài)，即耦合元件7c和7d的兩個有源開關(guān)處于閉合狀態(tài)，而耦合元件7a和7b的有源開關(guān)元件保持在斷開狀態(tài)。在兩種橋接狀態(tài)下，電壓O位于在耦合單元7的兩個輸出端子3a與3b之間。同樣地，通過使得耦合元件7b和7c的有源開關(guān)元件處于閉合狀態(tài)，而耦合元件7a和7d的有源開關(guān)元件處于斷開狀態(tài)，蓄能單元模塊5能夠沿向后方向連接在耦合單元7的輸出連接端3a與3b之間。在該情況下，電壓-Um位于在耦合單元7的兩個輸出端子3a與3b之間。
[0039]第一蓄能模塊3再者具有供電連接端3c和3d，所述供電連接端與蓄能單元模塊5耦合并且在所述供電連接端上能夠附加地確定第一蓄能模塊3的供電電壓，如以下將更準(zhǔn)確地進(jìn)一步闡明。
[0040]圖3示出了用于第一蓄能模塊3的另一示例性的實(shí)施形式的示意圖。在此耦合單元7僅僅包括耦合元件7a和7c，它們作為半橋電路能夠?qū)㈤_關(guān)蓄能單元模塊5在供能組Z中沿向前方向或者連接至橋接狀態(tài)或者連接至接通狀態(tài)。此外適用于結(jié)合圖3對于在那兒示出的蓄能模塊3在全橋電路中所闡述的類似的控制調(diào)節(jié)。
[0041]在圖4和5中更詳細(xì)地示出了第二蓄能模塊13的兩個示例性構(gòu)成形式的示意圖。第二蓄能模塊13基本上具有與第一蓄能模塊3相同的結(jié)構(gòu)，與第一蓄能模塊3的區(qū)別僅僅在于如下，即在供電連接端13c與13之間耦合冷卻元件9，其能夠通過蓄能單元模塊5被供以電能。為了選擇性地激活或解除冷卻元件9設(shè)有開關(guān)裝置9a，通過該開關(guān)裝置能夠?qū)⒗鋮s兀件9與電源分尚。
[0042]通過適合地控制耦合單元7能夠?qū)⒌谝缓偷诙钅苣K3或13的各個蓄能單元模塊5有針對性地集成到供能組Z的串聯(lián)電路中。由此能夠通過針對性地控制耦合單元7以選擇性地將蓄能模塊3或13的蓄能單元模塊5連接至供能組Z中來提供總輸出電壓，該總輸出電壓依賴于蓄能模塊3或13的蓄能單兀模塊5的各個輸出電壓?？傒敵鲭妷耗軌蛟诖吮环謩e逐級地調(diào)節(jié)，其中級的數(shù)量以蓄能模塊3或13的數(shù)量標(biāo)度。在數(shù)量η個第一和第二蓄能模塊3和13的情況下，能夠在2η+1級中在-η.υΜ，-,O,…，+η.υΜ之間調(diào)節(jié)供能組Z的總輸出電壓。
[0043]圖6示出了另一系統(tǒng)200，用于將通過蓄能模塊3提供的直流電壓電壓轉(zhuǎn)換為η相交流電壓。系統(tǒng)200包括蓄能裝置10，其具有蓄能模塊3和13，它們在供能支路Ζ1、Ζ2、Ζ3中串聯(lián)連接。示例性地在圖6中示出了三個供能支路Ζ1、Ζ2和Ζ3，它們適用于產(chǎn)生例如用于交流電機(jī)的三相交流電壓。然而清楚的是，每種其他數(shù)量的供能支路同樣也是可能的。蓄能裝置10在每個供能支路上具有輸出連接端10a、10b、10c，它們分別連接到相線12a、12b或12c，所述相線將蓄能裝置10與電機(jī)12耦合。示例性地圖6中的系統(tǒng)200用于給三相電機(jī)12供電。然而也能夠設(shè)定，蓄能裝置10用于產(chǎn)生用于供能電網(wǎng)12的電流。
[0044]系統(tǒng)200還能夠包括控制裝置16，其與蓄能裝置10連接，并且借助于該控制裝置能夠控制蓄能裝置10，以便將期望的輸出電壓提供到相應(yīng)的輸出連接端10a、10b、10c。供能支路Zl、Z2和Z3能夠在其端部與參考電位14 (參考母線)連接。供能支路能夠關(guān)于電機(jī)12的相線12a、12b、12c引導(dǎo)中間電位并例如與接地電位連接。
[0045]如在圖1中所示類似，供能支路Z1、Z2和Z3中的每個具有至少兩個串聯(lián)連接的蓄能模塊3或13，其中提供第一組蓄能模塊3和第二組蓄能模塊13。用于第一或第二蓄能模塊3或13的實(shí)施例在圖2至5中已經(jīng)闡明。示例性地，在圖1中每個供能支路的蓄能模塊3和13的數(shù)量為三，其中然而每種其他數(shù)量的蓄能模塊同樣也是可能的。優(yōu)選地，供能支路Zl、Z2和Z3中的每個具有相同數(shù)量的蓄能模塊3，其中然而也可能的是，為每個供能支路Zl、Z2和Z3提供不同數(shù)量的蓄能模塊3。
[0046]在系統(tǒng)100和200中，第二蓄能模塊13能夠分別用作用于電機(jī)6或12的應(yīng)急運(yùn)行的應(yīng)急運(yùn)行模塊，特別是用于電動車輛的電驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)急運(yùn)行。為此能夠通過配備冷卻元件9使用分開的冷卻策略控制第二蓄能模塊13。在蓄能裝置I或10的過熱或有威脅的過熱時第二蓄能模塊13能夠由此保持在一個比第一蓄能模塊3更低的溫度上，從而系統(tǒng)100或200的完全關(guān)斷出于安全原因能夠或者完全避免或者至少被延遲。
[0047]冷卻元件9能夠是例如帕爾貼元件或熱電發(fā)電機(jī)。例如能夠直接將冷卻元件9設(shè)置在蓄能單元5a至5k的單元繞組上，以便實(shí)現(xiàn)蓄能單元5a至5k的直接和間接冷卻。在此也能夠設(shè)定，冷卻元件9集成到蓄能模塊13的殼體中，以便將熱量從殼體導(dǎo)出。
[0048]冷卻元件9或冷卻元件9的運(yùn)行能夠例如通過控制裝置8和16控制，該控制裝置由此用于冷卻控制裝置8或16。特別是冷卻控制裝置8或16能夠獲取在蓄能模塊3或13中或上的溫度，例如使用(在圖1和6中未明確示出的)溫度傳感器。冷卻控制裝置8或16設(shè)計為根據(jù)獲取的溫度控制冷卻元件9或開關(guān)裝置9a。
[0049]為了向冷卻元件9進(jìn)行電壓供電，能夠設(shè)定，通過配置給相應(yīng)的冷卻元件9的第二蓄能模塊13的蓄能單元模塊5給冷卻元件9供以電能。為此替代地或附加地也能夠設(shè)定，通過第一蓄能模塊3給冷卻元件9供以電能。為此可自由選擇能夠與第二蓄能模塊13的供電連接端13c、13d可開關(guān)地連接的第一蓄能模塊3的供電連接端3c、3d的數(shù)量。特別是由此第一蓄能模塊3的蓄能單元模塊5能夠承擔(dān)第二蓄能模塊13的向冷卻元件9的電壓供電。
[0050]如果連接到蓄能裝置I或10的電機(jī)6或12在一個確定的運(yùn)行模式例如在應(yīng)急運(yùn)行模式下，則能夠在此借助第二蓄能模塊13的相應(yīng)組。在該情況下能夠設(shè)定，為了產(chǎn)生蓄能裝置I或10的總輸出電壓僅僅借助于第二蓄能模塊13的組的蓄能單元模塊5。
[0051]圖7示出了用于運(yùn)行蓄能裝置特別是如在圖1至6中所述的蓄能裝置I或10的示例性的方法20的示意圖。通過方法20能夠提供蓄能裝置I的總輸出電壓或者用于電機(jī)6或12的電壓供電。在第一步驟21中獲取蓄能裝置I或10的蓄能單元5a、5k的溫度。為蓄能模塊3或13中的每個能夠進(jìn)行獨(dú)立的溫度獲取。假如為第二蓄能模塊13獲取的溫度超過第一溫度閾值，則能夠在第二步驟中借助于冷卻元件9實(shí)現(xiàn)第二蓄能模塊13的蓄能單元5a、5k的冷卻。如果溫度還在非臨界范圍中移動，則第二蓄能模塊13的冷卻能夠由此已經(jīng)開始。由此能夠?qū)⒌诙钅苣K13相對于第一蓄能模塊3保持在一個更低的溫度上，也就是說其過熱能夠更長地延遲。
[0052]只要為第一蓄能模塊3獲取的溫度未超過第二溫度閾值，冷卻元件9能夠通過第一蓄能模塊3被供以電能。第二溫度閾值在此能夠是一個臨界的閾值，在該閾值之上能夠?qū)е滦钅苣K3的元件的損壞。在第三步驟23中，如果為第一蓄能模塊3獲取的溫度已經(jīng)超過第二溫度閾值，那么能夠?qū)崿F(xiàn)通過第二蓄能模塊13控制用于產(chǎn)生供電電壓的第二蓄能模塊13的耦合單元7。同時能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)斷第一蓄能模塊3的步驟24。在該狀態(tài)下第二蓄能模塊13承擔(dān)產(chǎn)生蓄能裝置I或10的總輸出電壓。該狀態(tài)能夠例如是應(yīng)急狀態(tài)模式，該應(yīng)急狀態(tài)模式例如能夠結(jié)合電動車輛的電驅(qū)動系統(tǒng)的跛行模式功能得以應(yīng)用。
[0053]冷卻元件9在關(guān)斷第一蓄能模塊3之后通過第二蓄能模塊13被供以電能。通過開始由第一蓄能模塊3給冷卻元件9供能，能夠通過附加地加載用于給冷卻元件9供電的蓄能單元5a至5k來避免第二蓄能模塊13的附加的發(fā)熱。僅僅當(dāng)?shù)谝恍钅苣K3不再激活時，那么通過分別配置的第二蓄能模塊13給冷卻元件9供電。如果對于第二蓄能模塊13獲取的溫度也超過第二溫度閾值，那么能夠?qū)⑵潢P(guān)斷，從而蓄能裝置I或10暫時不再能夠運(yùn)行。但是能夠通過借助于冷卻元件9附加地冷卻來大幅延遲該時刻，從而蓄能裝置I或10并由此整個系統(tǒng)100或200的可用性大幅上升。
【權(quán)利要求】
1.用于產(chǎn)生用于電機(jī)(2;12)的供電電壓的蓄能裝置(I ;10)，包括: 至少一個并聯(lián)連接的供能支路(z ;Z1、Z2、Z3)，所述供能支路分別具有多個串聯(lián)連接的第一和第二蓄能模塊(3 ; 13)，所述第一和第二蓄能模塊分別包括: 蓄能單元模塊(5)，其具有至少一個蓄能單元(5a、5k)； 以及 耦合單元(7)，其設(shè)計為將所述蓄能單元模塊(5)選擇性地連接或橋接到相應(yīng)的供能支路(Z ;Z1、Z2、Z3)中， 其中所述第二蓄能模塊(13)還分別具有用于所述至少一個蓄能單元(5a、5k)的冷卻元件(9)，并且其中所述冷卻元件(9)設(shè)計為根據(jù)冷卻控制裝置(8 ；16)的控制信號冷卻所述至少一個蓄能單元(5a、5k)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能裝置(I; 10)，其中，所述冷卻元件(9)包括帕爾貼元件或熱電發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄能裝置(I; 10)，其中，所述冷卻元件(9)與所述第二蓄能模塊(13)的蓄能單元模塊(5)耦合并且通過所述第二蓄能模塊(13)的蓄能單元(5a、5k)被供以電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的蓄能裝置(I; 10)，其中，所述冷卻元件(9)與至少一個第一蓄能模塊(3)的蓄能單元模塊(5)耦合并且通過所述至少一個第一蓄能模塊(13)的蓄能單元(5a、5k)被供以電能。
5.系統(tǒng)(200)，包括: 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的蓄能裝置(10)； η相電機(jī)(12)，其中η彡1，所述電機(jī)的相線(12a、12b、12c)與所述蓄能裝置(10)的相連接端(1aUObUOc)連接；以及 冷卻控制裝置(16)，其設(shè)計為根據(jù)所述蓄能裝置(10)的蓄能模塊(3 ；13)的溫度產(chǎn)生用于控制所述冷卻元件(9)的控制信號。
6.用于運(yùn)行根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的蓄能裝置(I；10)的方法(20)，包括以下步驟: 獲取(21)所述蓄能裝置(I ；10)的蓄能單元(5a、5k)的溫度； 如果為所述第二蓄能模塊(13)獲取的溫度超過第一溫度閾值，則借助于所述冷卻元件(9)冷卻(22)每個供能支路(Z ;Z1、Z2、Z3)的第二蓄能模塊(13)的蓄能單元(5a,5k)； 如果為所述第一蓄能模塊(3)獲取的溫度超過第二溫度閾值，所述第二溫度閾值大于所述第一溫度閾值，則控制(23)所述第二蓄能模塊(13)的耦合單元(7)以便通過所述第二蓄能模塊(13)產(chǎn)生所述供電電壓，并且如果為所述第一蓄能模塊(3)獲取的溫度超過所述第二溫度閾值，則同時關(guān)斷(24)所述第一蓄能模塊(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法(20)，其中，如果為所述第一蓄能模塊(3)獲取的溫度未超過所述第二溫度閾值，則通過所述第一蓄能模塊(3)向所述冷卻元件(9)供以電能；并且其中，如果為所述第一蓄能模塊(3)獲取的溫度超過所述第二溫度閾值，則通過所述第二蓄能模塊(13)向所述冷卻元件(9)供以電能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(20)，還具有以下步驟: 如果為所述第二蓄能模塊(13)獲取的溫度超過所述第二溫度閾值，則關(guān)斷所述第二 蓄能模塊(13)。
【文檔編號】H01M10/625GK104205558SQ201380017137
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】E·賴倫, J·施奈德, A·霍伊布納, H－J·沃爾夫 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社