用于控制能量存储装置的耦合装置的方法和能量供应系统的制作方法_3

文档序号:8303613阅读:来源:国知局
;7c、7d。驱动信号在此能够根据通过控制装置8产生的控制信号来产生。控制信号在此通过控制装置8经由控制信号线路8a输出给驱动装置9。控制信号具有物理的控制信号参数S,将用于驱动装置9的控制模式编码到所述控制信号参数的数值中。驱动装置9被设计用于接收控制信号,并且根据可预设的控制模式分配和控制信号参数S的数值产生相应的驱动信号。
[0042]示例地,在图1中仅示出用于能量供应分支Z之一的驱动装置9。然而,也能够可行的是,能量供应系统100的能量供应分支Z中的多个或全部都配备有驱动装置9。
[0043]控制信号例如能够是脉冲宽度调制的数字信号,其中物理的控制信号参数S是脉冲宽度调制的数字信号的脉冲宽度。替代于此,控制信号能够是频率调制的数字信号,其中物理的控制信号参数S是频率调制的数字信号的频率。另一可能性在于,控制信号是模拟电压信号,其中物理的控制信号参数S是模拟电压信号的电压值。此外,存在如下可能性,控制信号是例如经由RS 232串行传递的数字比特序列,其中物理的控制信号参数S以比特序列来编码。
[0044]一般来说,为控制信号选择具有如下信号特性的信号类型,所述信号特性一方面能够有针对性地被改变并且另一方面能够通过相应的检测逻辑倒译成传递的信息值。由此能够借助控制信号传输与针对驱动装置的所需要的或所期望的控制模式相关的控制信息。
[0045]能量供应系统100还能够具有必要时双向的配置线路8d,所述配置线路将控制装置8与驱动装置9耦合。经由配置线路8d,控制装置8能够将配置信号输出给驱动装置9,所述配置信号配置驱动装置9的相应的可预设的控制模式分配。经由例如能够为CAN总线或LIN总线的配置线路8d能够将关于温度、充电状态、模块电压等的时间不关键的或时间不那么关键的信息传递给驱动装置9或者由其发送。经由所述配置线路8d,控制装置8能够将能量存储模块3导入到分支电压范围中,对于所述分支电压范围而言,所述能量存储电池模块在分级地接通或断开能量供应分支Z中的能量存储电池模块5时而被设置。
[0046]此外,能量供应系统100能够具有重置线路Sb,所述重置线路将控制装置8与驱动装置9耦合。经由重置线路Sb,控制装置8能够将重置信号输出给驱动装置9,所述重置信号将耦合装置7的全部耦合元件7a ;7b ;7c ;7d置于断开状态下,即置于空转状态下。替代于此,空转状态也能够通过控制信号的特定的控制信号参数范围来设定,使得能够弃用单独的重置线路8b。
[0047]此外,能量供应系统100能够具有反馈线路Sc,所述反馈线路连同控制信号线路8a 一起形成用于控制装置8的反馈回路。控制信号能够通过控制装置8经由反馈线路Sc在经过控制信号线路8a之后来接收,使得根据反馈的控制信号能够检查:控制信号是否无错地被输出给驱动装置9。所述信息能够用于在有偏差或误差的情况下再调节控制信号。
[0048]图4示出另一电能供应系统或电驱动系统200,其用于将由能量存储模块3所提供的直流电压转换为η相交流电压。该能量供应系统200包括具有能量存储模块3的能量存储装置I,所述能量存储模块串联为能量供应分支Ζ。在图4中示例地示出三个能量供应分支Ζ,所述能量供应分支适合于例如为交流电机产生三相交流电压。但显然其他每种数量的能量供应分支同样能够是可以的。能量存储装置I在每个能量供应分支上具有输出端子la、lb、lc,所述输出端子分别连接到相线6a、6b或6c上,所述相线将能量存储装置I与电机6相耦合。图4中的能量供应系统200示例性地用于给三相电机6馈电。但也可以规定,能量存储装置I用于为能量供应电网6产生电流。替代地,该电机6也可以是同步或异步电机、磁阻电机或无刷直流电动机(BLDC, “brushless DC motor”)。在此也能够可以的是,将能量存储装置I用在静止系统、例如发电站中,用在电能生产设备、诸如风力设备、光伏设备或热电联产设备中,用在能量存储设备诸如压缩空气储能电站、电池组储能电站、飞轮储能器、泵储能器或类似系统中。图4中的系统的另外的应用可能性是被设计用于在水面或水下前进的客或货运输车辆、例如船舶、摩托艇或诸如此类的。
[0049]能量供应系统200另外可以包括控制装置8,该控制装置与能量存储装置I相连接,并能够借助该控制装置来控制能量存储装置1,以便在相应的输出端子la、lb、lc上提供所期望的输出电压。在此,控制装置8能够以与图1中的控制装置8相同的方式和如上阐述地工作。对此,能够与用于能量供应系统100类似的方式设置驱动装置9来用于能量供应系统200的能量供应分支Z中的一个或多个。
[0050]能量供应分支Z可以在其末端上与参考电位4 (参考母线)相连接。这可以关于电机6的相线6a、6b、6c而引入一个平均电位,并例如与地电位相连。能量供应分支Z中的每个都具有至少两个串联的能量存储模块3。在图4中,每个能量供应分支的能量存储模块3的数量示例性地为三个,但其中其他每种数量的能量存储模块3同样是可以的。优选地,在此能量供应分支Z中的每个包括相同数量的能量存储模块3,但其中也可以为每个能量供应分支Z设置不同数量的能量存储模块3。能量存储模块3在此可以对应于结合图2和3所示出的能量存储模块。
[0051]图5示出控制信号分配20到控制信号的不同的参数范围的示例的视图。控制信号具有物理的控制信号参数S,所述控制信号参数的数值例如能够灵活地且有针对性地在两个边界值SO和SI之间进行设定。图5以脉冲宽度调制的数字信号的实例进行阐述,所述数字信号的物理的控制信号参数S是脉冲宽度,所述脉冲宽度能够在S0=0%和Sl=100%之间进行设定。0%在此对应于持续逻辑低的信号,而100%则对应于持续逻辑高的信号。0%和100%之间的数值在此能够被划分到不同的参数范围21、22、23、24和25中。
[0052]驱动装置9能够例如经由时间检测确定控制信号参数S的数值。也能够可行的是,迭代地确定控制信号参数S的数值,以便由此时间上平均地确定控制信号参数数值。这尤其是如下情况,即控制信号的更新频率大于能量存储模块3的控制所需要的更新频率。例如,脉冲宽度调制的数字信号能够以10kHz的频率来调制,而能量存储模块3的功率电子部件的开关频率大约为10kHz。在该情况下,能够在10个脉冲宽度周期上进行平均,以便能够检测控制信号参数S的数值的更加鲁棒的平均值。
[0053]示例地,控制信号用于控制能量存储装置I的能量供应分支Z中的10个能量存储模块3。能量存储模块3例如能够在耦合装置7的全桥电路中产生+/-50V的模块电压。因此,能量供应分支Z能够覆盖+/-500V的电压范围。能量存储模块中的每个能够针对特定的分支电压范围来配置。所述配置能够通过根据配置信号的控制模式分配经由配置线路8d来调整。例如,能量存储模块3中的第一个能够被设置用于200V和250V之间的分支电压范围,即在能量供应分支Z中的期望的总电压低于200V的情况下,能量存储模块3中的第一个持久地被保持在绕行状态或跨接状态下,在能量供应分支Z中的期望的总电压高于250V的情况下,能量存储模块3中的第一个持久地被接入到能量供应分支Z中,并且在能量供应分支Z中的期望的总电压位于200V和250V之间的情况下,能量存储模块3中的第一个通过耦合装置7的相应的时钟来控制,以便将OV和50V之间的中间数值贡献于期望的总电压。
[0054]控制信号参数S的数值的分配例如能够包括如下范围:在0%和2.5%的脉冲宽度之间的范围21中,全部能量存储模块3在下有效短路状态下(AKS)能够被绕行或跨接。在97.5%和100%的脉冲宽度之间的范围25中,全部能量存储模块3在上有效短路状态下(AKS)能够被绕行或跨接。所述范围能够包括最小范围,使得如果发生系统决定地小的测量或检测误差,那么也能够稳定地接受静态的短路状态。
[0055]在2.5%和5%的脉冲宽度之间的范围22中,全部能量存储模块3能够以负的模块电压输出。在95%和97.5%的脉冲宽度之间的范围24中,全部能量存储模块3能够输出正的模块电压。这两个范围22和24能够用于产生能量供应分支Z的最大电压。
[0056]在5%和95%的脉冲宽度之间的范围25中,根据能量存储模块3的数量能够对总电压的在-500V和+500V之间的全部中间值进行编码。显然地,全部上述绝对值仅是示例性质的,并且同样能够考虑其他的到控制信号参数范围的控制模式分配。
[0057]此外,经由控制信号也能够将其他的控制命令传输给驱动装置9,例如通过在更新周期之内循环地明显地改变脉
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