用于储能装置的充电电路以及给储能装置充电的方法与流程

文档序号:11970922阅读:447来源:国知局
用于储能装置的充电电路以及给储能装置充电的方法与流程
本发明涉及用于储能装置的充电电路以及给储能装置充电的方法,尤其用于利用直流电压给电池直接逆变器充电。

背景技术:
可以看出将来不仅在固定的应用中,比如风能设备或太阳能设备,还在汽车中,比如混合或电动汽车,更多的电子系统被采用,这些电子系统将新的储能技术与电驱动技术相结合。在电机中多相电流的馈电通常通过以脉冲逆变器形式的一种逆变器来实现。为此可以把由直流电压中间回路所提供的直流电压逆变为一个多相交流电压,比如三相交流电压。该直流电压中间回路在此由串联电池模块的一个支路来馈电。为了能够满足针对相应应用而给定的对功率和能量的要求,通常把多个电池模块串联为一个牵引用电池。多个电池模块的该串联电路所带来的问题是,如果一个唯一的电池模块失效,那么整个支路就失效。馈电支路的这种失效可能导致整个系统的失效。另外单个电池模块暂时或永久出现的功率下降可能导致在整个馈电支路中的功率下降。在文件US5,642,275A1中描述了具有集成逆变功能的一种电池系统。这种系统称为多级级联逆变器或电池直接逆变器(Batteriedirektumrichter,BDI)。这种系统包含有以多个储能模块支路形式的直流电源,其可以直接连接到一个电机或一个电网。在此可以生成单相或多相的馈电电压。该储能模块支路在此具有多个串联的储能模块,其中每个储能模块都具有至少一个电池单元和一个所属的可控耦合单元,其允许根据控制信号来跨越相应所属的至少一个电池单元,或者把相应所属的至少一个电池单元连接到相应的储能模块支路中。在此该耦合单元可以如此来构造,使得其另外还允许把相应所属的至少一个电池单元还以反转的极性连接到相应的储能模块支路中,或者还断开相应的储能模块支路。通过合适地控制该耦合单元,比如借助脉宽调制,也可以提供合适的相位信号来控制相位输出电压,如此使得可以放弃分立的脉冲逆变器。用于控制相位输出电压所需的脉冲逆变器从而集成在所谓的BDI中。BDI相对于常规的系统而通常具有一个较高的效率、较高的故障安全性以及在其输出电压中明显较高的谐波含量。该故障安全性尤其通过如下来保证,即故障的、失效的或不完全有效的电池单元可以通过合适地控制其所属的耦合单元而在该馈电支路中被跨越。一个储能模块支路的该相位输出电压可以通过相应地控制该耦合单元而变化,并尤其逐级地来调节。该输出电压的级在此由单个储能模块的电压构成,其中最大可能的相位输出电压由一个储能模块支路的所有储能模块之和来确定。该文件DE102010027857A1和DE102010027861A1比如公开具有多个电池模块支路的电池直接逆变器,其可以直接连接到一个电机上。在BDI的输出上不提供恒定的直流电压,因为该储能单元划分为不同的储能模块,并且必须控制其耦合装置以有针对性地生成一个电位。由于这种划分,DBI基本不作为直流电压源来提供,比如用于电动汽车车上电网的馈电。因此通过常规的直流电压源给该储能单元充电也不是容易实现的。从而需要用于一种储能装置的一种充电电路以及用于驱动该储能装置的一种方法,以能够采用一个直流电压给该储能装置的储能单元充电。

技术实现要素:
按照一个方面,本发明提供了用于一种储能装置的一种充电电路,其中该储能装置具有多个能量供给支路,该能量供给支路相应具有多个储能模块,以在该储能装置的多个输出端子上生成一个交流电压,该充电电路具有一个半桥电路,该半桥电路具有多个馈电端子,该馈电端子分别与该储能装置的输出端子之一相耦合,该充电电路还具有一个第一馈电节点,该第一馈电节点与该半桥电路相耦合,该充电电路还具有一个第二馈电节点,该第二馈电节点与该储能装置的一个参照电势汇流排相耦合,该充电电路还具有一个降压变换器,该降压变换器耦合在该第一馈电节点与该第二馈电节点之间,并且该降压变换器为此被设计成提供一个直流电流以给该储能模块充电,并且该充电电路还具有一个馈电电路,该馈电电路与该降压变换器的输入端子相耦合,并且该馈电电路为此被设计成至少偶尔为该降压变换器提供一个充电直流电压。根据另一方面,本发明还提供了一种电驱动系统,该系统具有一个储能装置,该储能具有多个能量供给支路,该能量供给支路分别具有多个储能模块,以在该储能装置的多个输出端子上生成一个交流电压,该电驱动系统还具有一个根据本发明的充电电路,该充电电路的馈电端子分别与该储能装置的输出端子之一相耦合,该充电电路的第二馈电节点与该储能装置的一个参照电势汇流排相耦合,该电驱动系统还具有一个直流电压截取装置,该直流电压截取装置具有一个参照端子,该参照端子与该充电电路的第二馈电节点相耦合,该直流电压截取装置还具有一个升压变换器,该升压变换器耦合在该充电电路的第一馈电节点与该参照端子之间,并且该升压变换器为此被设计成根据在该半桥电路与该参照端子之间的电位在该直流电压截取装置的截取端子上提供一个直流电压。在此该降压变换器的变换器电感线圈同时是该直流电压截取装置的升压变换器的变换器电感线圈。根据另一方面,本发明提供了用于给一种储能装置充电的一种方法,其中该储能装置具有多个能量供给支路,该能量供给支路分别具有多个储能模块,以在该储能装置的多个输出端子上来生成一个交流电压,该方法具有根据一个充电直流电压至少偶尔生成一个直流电流的步骤,通过一个半桥电路把直流电流输入到该储能装置中的步骤,其中该半桥电路具有多个馈电端子,该馈电端子分别与该储能装置的输出端子之一相耦合,该方法还具有通过该储能装置的参照电势汇流排来回流该直流电流的步骤。本发明的想法是,把一个电路与一个储能装置、尤其一个电池直接逆变器的输出相耦合,利用该电路可以把一个直流电压输入到该储能装置的输出中,以给该储能装置的储能单元充电。为此而规定,把一个二极管半桥作为馈电装置而耦合到该储能装置的输出端子上,利用该二极管半桥能够通过所有输出端子来输入该充电电路的充电电流。在此尤其有利的是,作为该充电电路的馈电装置可以采用直流电压截取装置的一个二极管半桥,其中该直流电压截取装置设置用于提供另一直流电位,比如用于从该储能装置来给该车上电网的一个中间回路电容馈电。该充电电路的一个显著优点是,它与直流电压截取装置相兼容,也即,该充电电路与该直流电压截取装置在运行中并不相互妨碍。另一优点是,用于同时构造一个充电电路和一个直流电压截取装置的元件数量可以保持为微小,因为一些部件具有双重功能。由此降低了元件需求并从而降低了元件空间需求和系统重量,尤其在电驱动系统中,比如在电动汽车中。有利地可以按照该储能装置的运行状态而在一方面的充电电路与另一方面的直流电压截取装置的有效运行之间进行选择。比如可以在具有储能装置的电动汽车的行驶运行模式中来打开该直流电压截取装置,其中该储能具有充电电路和直流电压截取装置,而在该汽车的静止模式中可以打开该充电电路。通过把一个二极管半桥用作馈电装置,可以有利地保证可以给该储能装置输入充电能量,因为该储能装置每个能量供给支路都具有一个双极电压调节范围。根据本发明充电电路的一个实施方案,该半桥电路可以具有多个二极管,该二极管分别连接在第一馈电节点和多个馈电端子之一之间。在一个有利的实施方案中,该半桥电路可以具有多个换向电感线圈,该换向电感线圈分别耦合在多个二极管与该第一馈电节点之间。由此能够补偿或缓冲在输出端子上电位的波动,尤其在控制该储能装置的特定时间点时的高频波动。根据本发明充电电路的另一实施方案,该降压变换器可以具有一个变换器电感线圈、一个续流二极管、和一个半导体开关。在一个有利的实施方案中,该半导体开关可以具有一个功率半导体开关,比如一个MOSFET开关或IGBT开关。根据本发明充电电路的另一实施方案,该馈电电路可以具有一个馈电电容,该电容耦合在该充电电路的输入端子之间,并且该电容为此被设计成通过该降压变换器来提供该充电直流电压,以给该储能模块充电。根据本发明充电电路的另一实施方案,该馈电电路具有一个变压器和一个全桥整流器,其中该变压器的初级绕组耦合在该充电电路的输入端子之间,该全桥整流器耦合在该次级绕组上,并且该全桥整流器为此被设计成提供一个脉冲直流电压,以通过该降压变换器给该储能模块充电。根据本发明驱动系统的一个实施方案,该驱动系统另外还可以具有一个n相电机,该电机具有n个相端子,该相端子与该储能装置的输出端子相耦合,其中n≥1。根据本发明驱动系统的另一实施方案,该驱动系统另外还可以具有一个第一反极性保护二极管(Verpolschutzdiode),该反极性保护二极管耦合在该直流电压截取装置的截取端子之间。根据本发明驱动系统的另一实施方案,该驱动系统另外还可以具有一个第二反极性保护二极管,该反极性保护二极管耦合在该充电电路的输入端子之间。根据本发明方法的一个实施方案,该方法另外还可以包含有利用一个降压变换器给该充电直流电压降压的步骤,其中该降压变换器具有一个变换器电感线圈、一个续流二极管、和一个半导体开关。根据本发明方法的一个实施方案,该方法另外还可以包含有对该储能装置的运行状态进行探测的步骤,以及根据所探测的运行状态对该降压变换器的半导体开关进行选择性断开的步骤。根据本发明方法的一个实施方案,该方法可以用于利用本发明的电驱动系统来给电动汽车的储能装置充电。本发明实施方案的其他特征和优点参见结合附图的下文说明。附图说明其中:图1示出了具有储能装置的一个系统的示意图;图2示出了储能装置的一个储能模块的示意图;图3示出了储能装置的一个储能模块的示意图;图4示出了根据本发明一个实施方案的具有一个储能装置和一个直流电压截取装置的一种系统的示意图;图5示出了根据本发明另一实施方案的具有一个储能装置和一个直流电压截取装置的一种系统的示意图;图6示出了根据本发明另一实施方案的用于储能装置的能量供给支路的一个充电电路的示意图;图7示出了根据本发明另一实施方案的用于储能装置的能量供给支路的一个充电电路的示意图;图8示出了根据本发明另一实施方案的具有一个储能装置、一个充电电路和一个直流电压截取装置的一种系统的示意图;图9示出了根据本发明另一实施方案的具有一个储能装置、一个充电电路和一个直流电压截取装置的一种系统的示意图;图10示出了根据本发明另一实施方案的具有一个储能装置、一个充电电路和一个直流电压截取装置的一种系统的示意图;以及图11示出了根据本发明另一实施方案的用于给储能装置充电的一种方法的示意图。具体实施方式图1示出了具有储能装置1的一种系统100的示意图,以把在该储能模块3中所提供的直流电压来电压变化为n相交流电压。该储能装置1包含有多个能量供给支路Z,其中在图1中示例地示出了三个,其适于比如为旋转电机2来生成三相交流电压。但显然其他每种数量的能量供给支路Z同样也是可以的。该能量供给支路Z可以具有多个储能模块3,其在该能量供给支路Z中相串联。比如在图1中每个能量供给支路Z示出了各三个储能模块3,但其中其他每种数量的储能模块3同样也是可以的。该储能装置1在每个能量供给支路Z上都具有一个输出端子1a、1b和1c,该输出端子分别连接到相线2a、2b以及2c上。该系统100另外还可以包含有一个控制装置6,该控制装置与该储能装置1相连接,并借助该控制装置可以控制该储能装置1,以在相应的输出端子1a、1b和1c提供所期望的输出电压。该储能模块3分别具有两个输出端子3a和3b,通过该端子可以提供该储能模块3的一个输出电压。因为该储能模块3首先串联,所以该储能模块3的输出电压相加成为一个总输出电压,该总输出电压可以在该储能装置1的相应输出端子1a、1b和1c来提供。在图2和3中更详细地示出了该储能模块3的示例构造形式。该储能模块3在此包含有相应一个耦合装置7,该耦合装置具有多个耦合单元7a、7c以及必要时的7b和7d。该储能模块3另外还包含有相应一个储能单元模块5,其具有一个或多个相串联的储能单元5a至5k。该储能单元模块5在此比如可以具有串联的电池5a至5k,比如锂离子电池。在此在图2和3所示的储能模块3中该储能单元5a至5k的数量比如为二,但其中其他每种数量的储能单元5a至5k同样也是可以的。该储能单元模块5通过连接线与所属耦合装置7的输入端子相连接。该耦合装置7在图2中比如作为各具有两个耦合单元7a、7c和两个耦合单元7b、7d的全桥电路来构造。该耦合单元7a、7b、7c、7d在此可以分别具有诸如半导体开关的一个有源开关元件以及与之并联的一个续流二极管。在此可以规定,该耦合单元7a、7b、7c、7d作为已具有内部二极管的MOSFET开关或IGBT开关来构造。或者也可以分别仅构造两个耦合单元7a、7d,如在图3中示例所示,如此使得实现了不对称的一个半桥电路。该耦合单元7a、7b、7c、7d可以如此被控制,比如借助在图1中所示的控制装置6,使得相应的储能单元模块5可以选择性地连接到该输出端子3a和3b之间,或者该储能单元模块5被跨越。参照图2,该储能单元模块5比如可以正向连接在该输出端子3a和3b之间,其方式是,该耦合单元7d的有源开关元件和该耦合单元7a的有源开关元件被设置为闭合状态,而该耦合单元7b和7c的其他两个有源开关元件被设置为断开状态。跨越状态比如可以如此来调节,即该耦合单元7a和7b的两个有源开关元件被设置为闭合状态,而该耦合单元7c和7d两个有源开关元件被设置为断开状态。一个第二跨越状态可以如此来调节,即该耦合单元7a和7b的两个有源开关元件被保持为断开状态,而该耦合单元7c和7d的两个有源开关元件被设置为闭合状态。最后该储能单元模块5比如可以反向连接在该输出端子3a和3b之间,其方式是,该耦合单元7b的有源开关元件以及该耦合单元7c的有源开关元件被设置为闭合状态,而该耦合单元7a和7d的另外两个有源开关元件被设置为断开状态。类似的考虑也可以相应针对图3中的不对称半桥电路来实施。通过合适地控制该耦合装置7,从而该储能模块3的几个储能单元模块5可以有针对性地并以任意的极性集成在一个能量供给支路的串联电路中。比如在图1中的该系统100用于给一个三相电机2馈电,比如在电动汽车的电驱动系统中。但也可以规定采用该储能装置1来为供电电网2生成电流。该能量供给支路Z可以在其连接到中性点的一端与一个参照电位4(参照电势汇流排)相连接。该参照电位4比如可以是一个地电位。不用另外与该能量供给装置1外部的参照电位相连接,该能量供给支路Z的连接到中性点一端的电位按照定义可以被确定为参照电位。为了在一侧该输出端子1a、1b和1c与另一侧参照电势汇流排4之间生成一个相电压,通常仅需要该储能模块3的储能单元模块5的一部分。其耦合装置7可以如此来控制,使得一个能量供给支路Z的总输出电压能够一方面在单个储能单元模块5的乘以储能模块3数量的负电压与单个储能单元模块5的乘以储能模块3数量的正电压之间以及另一方面在单个储能模块3的负额定电流与正额定电流之间逐级地在矩形电压/电流调节范围内被调节。如图1所示,这种储能装置1在该输出端子1a、1b、1c上在不同的运行时间点具有不同的电位,并从而不能简单地被用作直流电压源。尤其在电动汽车的电驱动系统中,通常希望由该储能装置1来给汽车的车上电网供电,比如高伏特车上电网或低伏特车上电网。从而提供了一种直流电压截取装置,该直流电压截取装置为此被设计成连接到一个储能装置1上,并由其供电来提供一个直流电压,比如用于电动汽车的车上电网。图4示出了一种系统200的示意图,其具有一个储能装置1和这样一种直流电压截取装置8。该直流电压截取装置8一方面通过端子8a、8b和8c与该储能装置1相连接,并另一方面通过一个参照端子8d与之相耦合。可以在该截取端子8e和8f上截取该直流电压截取装置8的一个直流电压UZK。在该截取端子8e和8f上比如可以连接一个(未示出的)直流电压变换器,以用于电动汽车的车上电网,或者在合适地平衡该截取端子8e和8f之间的电压UZK与该车上电网电压的情况下,也可以与该车上电网直接相连。该直流电压截取装置8具有一个半桥电路9,其通过聚集端子8a、8b、8c分别与该储能装置1的输出端子1a、1b、1c相耦合。该聚集端子8a、8b、8c在此比如可以耦合到该系统200的相线2a、2b及2c上。该半桥电路9可以具有多个二极管9a,该二极管分别耦合到聚集端子8a、8b、8c上,如此使得二极管9a的相应阳极与该相线2a、2b及2c相耦合。该二极管9a的阴极可以一起连接到该半桥9的共同的聚集点(Sammelpunkt)上。由此在该半桥电路9的聚集点存在有该相线2a、2b或2c的瞬时最高电位。另外或者可以设置多个换向电感线圈9b,其分别耦合在该二极管9a与该聚集点之间。该换向电感线圈9b在此可以缓冲电位波动,其中该电位波动可能由于控制所决定的逐级电位变换而在相应相线2a、2b或2c中偶尔出现,如此使得该二极管9a更低地由于经常的整流过程而被加载。该直流电压截取装置8另外还具有一个参照端子8d,该参照端子与该储能装置1的一个参照电势汇流排4相耦合。在该半桥电路9的聚集点与该参照端子8d之间从而存在一个电位差,该电位差可以通过一个升压变换器14而被升压,该升压变换器耦合在该半桥电路9与该参照端子8d之间。该升压变换器14在此被设计成根据在该半桥电路9与该参照端子8d之间的电位而在该直流电压截取装置8的截取端子8e、8f上提供一个直流电压UZK。该升压变换器14比如可以具有串联的一个变换器电感线圈10和一个输出二极管11,其中一个调节器开关元件12把其中点抽头与该参照端子8d相耦合。或者该变换器电感线圈10也可以设置在该参照端子8d与该调节器开关元件12之间,或者可以在该升压变换器14的两个输入端子上设置两个变换器电感线圈10。同样这也适用于该输出二极管11,该输出二极管或者也可以设置在该输出抽头8f与该调节器开关元件12之间。该调节器开关元件12比如可以具有一个功率半导体开关,比如MOSFET开关或IGBT开关。比如可以为该调节器开关元件12而采用一个n沟道IGBT,其在正常状态下是截止的。但在此应该明确的是,同样可以为该调节器开关元件12而采用其他每种功率半导体开关。可以放弃该调节器开关元件12,或者把该调节器开关元件12保持在长久截止的状态,如果在该半桥电路9的聚集端子与该参照端子8d之间的电位差总是位于由连接在该截取端子8e、8f上的其他元件所给定的输入电压范围之内,那么就尤其这样。在这种情况下,在一些实施方案中也可以放弃该输出二极管11。该直流电压截取装置8另外还可以具有一个中间回路电容13,该中间回路电容连接在该直流电压截取装置8的截取端子8e、8f之间,并且该中间回路电容被设计成对由该升压变换器14所输出的电流脉冲进行缓冲,并从而在该升压变换器14的输出上生成一个平滑的直流电压UZK。通过该中间回路电容13,那么就比如可以给电动汽车的车上电网的直流电压变换器供电,或者在特定情况下也可以把该车上电网直接连接到该中间回路电容13。在该半桥9中二极管9a的数量在图4中比如为三个,并且与该储能装置1的输出端子1a、1b、1c的数量相匹配。在此应该明确的是,按照该储能装置1生成哪种相位电压,在该半桥电路9中二极管的其他每种数量都同样是可以的。图5示出了具有一个储能装置1和一个直流电压截取装置8的一种系统300的示意图。该系统300与图4中所示的系统200不同之处主要在于,该二极管9a将其阴极连接到该储能装置1的相线2a、2b、2c上。在图5的直流电压截取装置8中从而在该半桥电路9的聚集点上总是存在该相线2a、2b、2c的相应瞬时最低电位。在图5的直流电压截取装置8中在该半桥电路9的聚集点与该参照端子8d之间也存在一个电位差,该电位差可以通过该升压变换器14而升压为直流电压UZK。为了给图4或5的储能装置1的储能模块3充电,需要实施一个充电电路,该充电电路可以与该直流电压截取装置8相组合,并且不影响其功能。优选地该充电电路应该共同使用该直流电压截取装置8的部件,以使元件需求和安装空间需求保持为尽可能微小。图6和7示出了充电电路30以及40的示意图,其中该充电电路比如可以用于给储能装置1的能量供给支路Z充电。图6示出了一个充电电路30的示意图,该充电电路具有输入端子36a、36b,在该输入端子上可以输入一个充电直流电压UN。该充电直流电压UN在此可以通过(未示出的)电路配置来生成,比如直流电压变换器、具有功率因数校正(PFC,“powerfactorcorrection”)或诸如此类的受控的或受调节的整流器。该充电直流电压UN比如可以通过输入侧所连接的供电电网来提供。该充电电路30另外还可以具有一个中间回路电容35,通过该中间回路电容可以截取一个直流电压,并且该中间回路电容明显降低了脉冲电流对该充电电路30输入侧以及输出侧的反馈,或者明显降低了在该充电电路本身中开关过程对该充电直流电压UN的反馈。在该充电电路30的馈电节点37a和37b上可以截取该充电电路30的一个输出电压UL,该输出电压可以用于给在该馈电节点37a和37b上所连接的储能配置、比如在图1至5中所示的储能模块5的串联电路或一个储能装置1的一个支路充电。该充电电路30具有一个半导体开关33、一个续流二极管32和一个变换器电感线圈31,其实现了一个降压变换器。在此显然该半导体开关33和/或该变换器电感线圈31的布置可以在相应的充电电路30的电流回路中进行变化,如此使得比如该变换器电感线圈31也可以设置在该续流二极管32与该馈电节点37b之间。同样该半导体开关33也可以连接在该续流二极管32与该输入端子36b之间。作为流过该变换器电感线圈31的充电电流IL的调节量比如可以采用要充电的储能配置、比如在图1至5中所示的储能模块5的串联电路或一个储能装置1的一个支路的输出电压,或者采用该降压变换器的通过半导体开关33所实施的脉冲占空比。或者也可以把在该中间回路电容35上的输入电压UN来用作充电电流IL的调节量。该降压变换器比如也可以在一个运行状态中以恒定的脉冲占空比1而被驱动,如此使得该半导体开关33可以长久地闭合。在此也可以放弃该半导体开关33和具有续流二极管32的续流回路。图7示出了一个充电电路40的示意图,该充电电路具有输入端子46A、46b,在该输入端子上可以输入一个充电交流电压Uch。该充电交流电压Uch在此可以通过(未示出的)电路配置来生成,比如逆变器全桥或诸如此类。该充电交流电压优选地具有一个矩形间隙或无间隙的曲线以及一个高的基频。该充电交流电压Uch比如可以通过输入侧所连接的具有后接逆变器桥的供电电网来提供。该充电电路40另外还可以具有一个变压器45,该变压器的初级绕组与该输入端子46a、46b相耦合。该变压器45的次级绕组可以与由四个二极管构成的一个全桥整流器电路44相耦合,在其输出上可以截取一个脉冲直流电压UN。该脉冲直流电压的间隔长度的变化可以通过改变其中在该变压器45的初级绕组上的充电交流电压Uch并从而在该变压器45次级绕组上的相应次级电压具有值0的时间间隔来进行。在该充电电路40的馈电节点47a和47b上可以截取该充电电路40的输出电压UL,该输出电压可以用于给连接到该馈电节点47a和47b上的储能配置、比如在图1至5中所示的储能模块5的一个串联电路或一个储能装置1的一个支路来充电。该充电电路具有一个续流二极管42和一个变换器电感线圈41,其中该变换器电感线圈41用于平滑由该全桥整流器电路44所提供的脉冲直流电压UN。在此显然该变换器电感线圈41在该充电电路40的相应电路中的布置可以是变化的,如此使得比如该变换器电感线圈41也可以连接在该续流二极管42与该馈电节点47b之间。作为流过该变换器电感线圈41的充电电流IL的调节量,比如可以采用要充电的储能配置、比如在图1至5中所示的储能模块5的一个串联电路或该储能装置1的一个支路的输出电压,或者可以采用该脉冲直流电压UN的直流分量。在另一实施方案中可以不加替代地放弃该续流二极管42。在这种情况下,该全桥整流器电路44的二极管额外承担了该续流二极管42的功能。由此节省了一个元件,但相反降低了该充电电路40的效率。在图8、9和10中示出了图6或7的充电电路30和40如何能够与图4和5的系统200或300相组合的实施例。在此在图8、9和10中所示的系统400、500或600所具有的优点是,相应的充电电路30或40与该直流电压截取装置8尤其共同使用该降压变换器和升压变换器14所需的变换器电感线圈10或31或41以及半桥9。在图8中把在图6中所示的充电电路39与在图4中所示的系统200组合为一个系统400,其中该系统200具有一个储能装置1和一个直流电压截取装置8。在此该直流电压截取装置8的半桥9被用作该充电电路30的馈电电路,其方式是,该充电电路30的输入端子36b连接到在该直流电压截取装置8的升压变换器14的变换器电感线圈10与该二极管11之间的一个节点38上。这样该变换器电感线圈10就可以同样用作该充电电路30的降压变换器的变换器电感线圈31。该充电电路30的馈电节点37b与该半桥电路9的阴极聚集点相耦合,并通过该半桥电路9的二极管9a分别与该聚集端子8a、8b、8c之一相连接。该直流电压截取装置8的聚集端子8a、8b、8c从而用作该充电电路30的馈电端子8a、8b、8c。该充电电路30的第二馈电节点37a与该储能装置1的参照电势汇流排4相耦合,如此使得一个充电电流IL可以流过该第二馈电节点37a、该参照电势汇流排4、该能量供给支路Z的储能模块3、该半桥电路9、该第一馈电节点37b、该变换器电感线圈31和该节点38而再次返回到该充电电路30中。通过该半桥电路9的二极管9a,保证了电能实际也能存储在该储能模块3中,因为如果该半导体开关33闭合,那么该续流二极管32就提供了一个可选的电流回流路径。在该直流电压截取装置8的截取端子8e、8f之间或者可以耦合一个反极性保护二极管39b,该反极性保护二极管可以保护该中间回路电容13以防止由于可能的截止电流而导致的反充电,其中该截止电流在该充电电路30的有效运行中可能出现。同样或者也可以把一个反极性保护二极管39a耦合在该充电电路30的输入端子之间,其中如果该充电电路30关闭,并且该直流电压截取装置8激活,那么该反极性保护二极管保护该充电电路30的中间回路电容35以防止反充电。如果该调节器开关元件12在该充电电路30的充电运行中长久地导通,那么该续流二极管32另外还用于保护该直流电压截取装置8的调节器开关元件12以防止出现反的集电极-发射极电压。如果该直流电压截取装置8的调节器开关元件12不具有确定的和足够的反向截止能力,那么这是尤其必要的。相反如果该调节器开关元件12具有确定的和足够的反向截止能力,那么就可以放弃该续流二极管32,并且该续流二极管32可以替换为一个导电连接。该储能装置1的输出端子1a、1b、1c的输出电位在一个充电运行模式中、也即在激活该充电电路时可以调节为一个一致的、尤其负的值。如果该值小于该充电直流电压UL的值,那么该充电电流IL就上升,如果该值大于该充电直流电压UL的值,那么该充电电流IL就下降。这样该充电电流IL就可以被调节。为了保证把该充电电流IL均匀地分配到该储能装置1的几个能量供给支路Z上,一个调节器就可以给定在该能量供给支路Z的输出电位之间的偏差。为此该半桥电路9的换向电感线圈9b可以被用作对称电感线圈。该整流器电感线圈9b比如也可以如此设置在一个、两个或三个磁芯上,使得在流过单个支路的充电电流之间的偏差可以生成磁场,但整体的充电电流IL则不生成磁场。在图9中,把在图7中所示的充电电路40与在图4中所示的、具有一个储能装置1和一个直流电压截取装置8的系统200组合为一个系统500。在此该直流电压截取装置8的半桥电路9被用作该充电电路的馈电电路,其方式是,该充电电路40的半桥整流器电路44的阳极聚集点连接到在该直流电压截取装置8的升压变换器14的变换器电感线圈10与该输出二极管11之间的节点48上。这样该变换器电感线圈10就可以同样用作该降压变换器的变换器电感线圈41。该充电电路40的馈电节点47b与该半桥电路9的阴极聚集点相耦合,并通过该半桥电路9的二极管9a分别与该聚集端子8a、8b、8c之一相连接。该直流电压截取装置8的聚集端子8a、8b、8c从而用作该充电电路40的馈电端子8a、8b、8c。该充电电路40的第二馈电节点47a与该储能装置1的参照电势汇流排4相耦合,如此使得一个充电电流IL可以通过该第二馈电节点47a、该参照电势汇流排4、该能量供给支路Z的储能模块3、该半桥电路9、该第一馈电节点47b、该变换器电感线圈41和该节点48而再次返回到该充电电路40中。通过该半桥电路9的二极管9a,保证了电能实际也能存储在该储能模块3中,因为如果该半导体开关33闭合,那么该续流二极管32就提供了一个可选的电流回流路径。除了脉冲控制该半导体开关33以对该充电直流电压进行降压之外,该半导体开关33也可以长久地闭合,因为也可以通过把该脉冲式充电直流电压UN的当前值调节为值0而调节为续流状态。这比如可以通过相应地给定一个时间间隔来进行,其中在该时间间隔中该充电交流电压Uch在该变压器45的初级绕组上具有值0。通过如此导致的对该充电直流电压UN的脉冲占空比的变化,能够改变其直流分量。再次可以设置一个反极性保护二极管39b,该反极性保护二极管可以保护该中间回路电容13以防止由于可能的截止电流而导致的反充电,其中该截止电流在该充电电路40的有效运行中可能出现。图10示出了一个系统600的示意图,该系统由图6的充电电路30与一个系统300相组合而成。该系统600与系统400差别主要在于,该充电电路30以反向的极性连接到该直流电压截取装置8上,并且在该储能装置1的充电运行中该能量供给支路被调节为一个一致的、尤其正的输出电位。同样应该明确的是,也可以通过把图7的充电电路40与系统300相组合来实施具有反向极性的一个系统。所述电路配置的所有开关元件都可以包括功率半导体开关,比如正常截止或正常导通的n或p沟道MOSFET开关或相应的IGBT开关。在采用具有确定的和足够的反向截止能力的功率半导体开关时,可以放弃具有二极管的相应串联电路。图11示出了一种方法20的示意图,该方法用于给一种储能装置、尤其储能装置1充电,如结合图1至10所述。该方法20比如可以用于利用图8、9或10的一个电驱动系统400、500或600来给电动汽车的储能装置1充电。在一个可选步骤S1中,可以首先进行该储能装置1的运行状态的探测。如果比如该储能装置1的运行状态是该储能装置1在该输出端子1a、1b、1c上提供一个交流电压的状态,比如用于电动汽车的电机2的行驶驱动,那么就可以把该充电电路的降压变换器的半导体开关33长久地断开,如此使得该充电电路被关闭。这种关闭尤其可以与图8至10的直流电压截取装置8的运行无关来进行,如此使得该储能装置1在行驶驱动期间另外还可以为汽车的车上电网提供一个直流电位。如果该储能装置1的运行状态是该储能装置1在该输出端子1a、1b、1c上不提供交流电压的状态,比如在电动汽车的静止状态,那么就可以与该充电电路的降压变换器功能相关地间歇地闭合该充电电路的降压变换器的半导体开关33,如此使得该充电电路处于激活状态,并且该储能装置1能够被充电。为此尤其可以长久地闭合该直流电压截取装置8的调节开关元件12,如此使得通过该续流二极管32来保证该降压变换器的续流路径。或者如果该半导体开关33长久地闭合,那么就可以在充电模式中放弃该降压变换器功能。在这种情况下该直流电压截取装置8的调节开关元件12或者也可以被截止,因为该降压变换器通过该续流二极管32的续流路径不被使用。在该方法的一个步骤S2中,至少偶尔根据一个充电直流电压UN来生成一个直流电流IL,在一个步骤S4中,该直流电流可以通过一个半桥电路9而被输入到该储能模块3中,其中该半桥电路具有多个馈电端子8a、8b、8c,该馈电端子分别与该储能装置1的输出端子1a、1b、1c相耦合。在一个步骤S5中,该直流电流IL可以通过该储能装置1的参照电势汇流排4再次返回到该充电电路中。因为该储能装置1在一个双极电压调节范围中被驱动,所以通过该半桥电路9能够保证该储能装置1的储能模块3至少偶尔流过一个充电电流。继续如上所述,在一个可选的步骤S3中,比如可以根据该储能模块3的充电状态或者根据电网侧所提供的充电直流电压UN的大小利用该降压变换器来进行该充电直流电压UN的降压,其中该降压变换器具有一个变换器电感线圈31或41、一个续流二极管32和一个半导体开关33。为此该半导体开关33可以在一个间歇或脉冲开关运行中被控制,以调节所期望的充电电压。在此尤其有利的是,该降压变换器与该直流电压截取装置8共用该变换器电感线圈31或41以及该半桥电路9。由此降低了该电驱动系统的元件需求,而不会通过其他的电路来影响该直流电压截取装置8或充电电路30或40的功能。该充电电流IL在此可以通过改变该充电直流电压UN、通过改变该储能装置1的支路Z的输出电压以及或者通过改变该间歇半导体开关33的脉冲占空比而被影响并从而被调节。
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