用于提供供给电压的方法和电驱动系统的制作方法
用于提供供给电压的方法和电驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及尤其是在具有由燃料电池和电能量存储器构成的混合能量源系统的电机的电压供给情况下用于提供供给电压的方法和电驱动系统。
【背景技术】
[0002]显示出，在未来在诸如风力发电设备或者太阳能设备的静态应用中以及在如混合动力车辆或者电动车辆的车辆中越来越多地使用将新的能量存储器技术与电驱动技术相组合的电子系统。
[0003]将旋转电流馈入到电机中常规地通过脉冲逆变器形式的变换器将由直流电压中间电路提供的直流电压变换成三相交变电压。直流电压中间电路由串行接线的电池组模块组成的分支馈送。为了能够满足针对相应应用给出的对功率和能量的需求，经常在牵引电池组中串联多个电池组模块。这样的能量存储器系统例如经常用在电运行车辆中。
[0004]在印刷文件US 5，642，275 Al中描述了一种具有集成的逆变器功能的电池组系统。这种系统以名称“Multilevel Cascaded Inverter (多级级联变换器)”或者“BatteryDirect Inverter (电池组直接变换器，BDI)”已知。这种系统包括多个能量存储器模块分支中的直流电流源，这些能量存储器模块分支可直接连接到电机或者电网处。在此，可以生成一相或多相供给电压。能量存储器模块分支在此具有多个串联的能量存储器模块，其中每个能量存储器模块具有至少一个电池组电池和所分配的可控的耦合单元，所述耦合单元允许根据控制信号中断相应的能量存储器模块分支或者跨接分别所分配的至少一个电池组电池或者将分别所分配的至少一个电池组电池连接到相应的能量存储器模块分支中。通过例如借助于脉宽调制适当地操控耦合单元，也可以提供合适的相信号来控制相输出电压，使得可以舍弃单独的脉冲逆变器。控制相输出电压所需的脉冲逆变器因此集成到电池组中。
[0005]作为替换，印刷文件DE 10 2010 027 857 Al 和 DE 10 2010 027 861 Al 公开了在能量存储器装置中模块化接线的电池组电池，这些电池组电池可以通过适当地操控耦合单元被选择性地耦合到由串行接线的电池组电池构成的支路中或者从中脱耦。这种系统以名称Battery Direct Converter (电池组直接转换器，BDC)已知。这样的系统包括能量存储器模块支路中的直流电流源，所述直流电流源可通过脉冲逆变器连接到直流电压中间电路处以用于电机或者电网的电能供给。
[0006]燃料电池形成了用于电驱动系统的电能的可替换产生可能性。在此，燃料电池车辆经常配备有附加的电能量存储器，以便例如提供用于驱动的暂时功率提高或者实现制动能的回收。这样的混合燃料电池系统可以一方面具有直流电压转换器，其用于耦合燃料电池和电能存储器以用于均衡混合能量源的电压范围和功率流。另一方面可以选择用于燃料电池的相应的运行策略，以便进行电压和功率流匹配，例如在印刷文件EP I 233 468 A2和US 7, 829, 229 BI中所示出的那样。
[0007]因此存在对成本低的并且要以技术上少的实现耗费来制造的可能性的需求，该可能性是提供用于电驱动系统的电压供给的由燃料电池和电能量存储器构成的混合能量源系统。
【发明内容】
[0008]本发明根据一个方面提供一种电驱动系统，其具有:用于生成供给电压的能量存储器装置，其具有至少一个能量供给分支，所述能量供给分支分别具有一个或多个在该能量供给分支中串联的能量存储器模块，所述能量存储器模块分别包括具有至少一个能量存储器电池的能量存储器电池模块和具有多个耦合元件的耦合装置，所述耦合装置被设计为将能量存储器电池模块选择性地连接到相应的能量供给分支中或者在相应的能量供给分支中绕过所述能量存储器电池模块；燃料电池系统，其与能量存储器装置的输出接线端耦合并且与能量存储器装置并联；以及控制装置，其与能量存储器装置耦合并且其被设计为操控能量存储器模块的耦合装置以用于调整能量存储器装置的输出接线端处的供给电压，该供给电压对应于燃料电池系统的输出电压。
[0009]根据另一方面，本发明提供一种用于提供根据本发明的电驱动系统中的供给电压的方法，具有步骤:确定燃料电池系统的当前输出电压；操控能量存储器装置的第一数量的能量存储器模块的耦合装置以用于将相应的能量存储器电池模块连接到能量供给分支中；操控能量存储器装置的第二数量的能量存储器模块的耦合装置以用于绕过能量供给分支中的相应的能量存储器电池模块；以及将能量存储器装置的能量存储器模块的第一和第二数量确定为使得能量存储器装置的输出接线端处的供给电压与燃料电池系统的所确定的输出电压相匹配。
[0010]本发明的优点
本发明的构思是，将具有一个或多个模块化构造的能量供给分支(其由能量存储器模块的串联电路构成)的能量存储器装置直接与燃料电池系统并联，并且通过按照模块方式操控能量存储器模块来将能量存储器装置的输出电压与燃料电池系统的要求相匹配。
[0011]有利地，能量供给分支的模块化构造使得能量存储器装置的总输出电压的细致分级成为可能，这例如通过移相地操控用于各个能量存储器电池模块的相应耦合单元或者脉宽调制地操控各个能量存储器模块来进行。
[0012]可变地与燃料电池的工作电压相匹配的能量存储器装置使得能够舍弃用于将能量存储器装置与燃料电池耦合的单独的功率电子系统、例如直流电压转换器。由此可以一方面减小驱动系统的结构空间需求和系统重量。另一方面对于功率电子系统来说需要更少的冷却功率，从而总体上可以用较低的功率和/或散热要求来采用有益的器件。
[0013]通过采用模块化构造的能量存储器装置可以简化电池组管理系统，因为仅仅需要按照模块方式的操控。此外可以通过简单方式对能量存储器装置进行缩放，其方式是修改能量供给分支的数量或每能量供给分支的所构建的能量存储器模块的数量而没有另外的匹配问题。由此可以低成本地支持燃料电池系统的不同变型。
[0014]根据本发明驱动系统的一个实施方式，驱动系统还可以具有至少一个存储器电感，所述至少一个存储器电感耦合在能量存储器装置的输出接线端之一和燃料电池系统之间。
[0015]根据本发明驱动系统的另一实施方式，驱动系统还可以具有直流电压中间电路，其与能量存储器装置的输出接线端耦合并且与能量存储器装置和燃料电池系统并联。
[0016]根据本发明驱动系统的另一实施方式，所述驱动系统还可以具有至少一个高压耗电器，其与能量存储器装置的输出接线端耦合并且与能量存储器装置和燃料电池系统并联。
[0017]根据本发明驱动系统的另一实施方式，所述至少一个高压耗电器包括直流电压转换器，其将能量存储器装置和燃料电池系统与低压网络耦合。
[0018]根据本发明驱动系统的另一实施方式，所述控制装置还被设计为检测电驱动系统的当前功率需求并且根据所确定的功率需求操控能量存储器模块的耦合装置来将能量存储器装置的输出电压与燃料电池系统相匹配。
[0019]根据本发明驱动系统的另一实施方式，控制装置还被设计为检测电驱动系统的当前功率需求并且根据所确定的功率需求来调节高压耗电器中一个或多个的功率消耗。
[0020]根据本发明驱动系统的另一实施方式，所述驱动系统还可以具有逆变器，其与能量存储器装置和燃料电池系统耦合并且由该逆变器馈送供给电压，并且所述驱动系统具有电机，该电机与逆变器親合。
[0021]本发明的另外的特征和优点参照附图从下面的描述中得出。
【附图说明】
[0022]图1根据本发明一个实施方式示出具有燃料电池和能量存储器装置的电驱动系统的示意性图示；
图2根据本发明另一个实施方式示出能量存储器装置的能量存储器模块的一个实施例的示意性图示；
图3根据本发明另一个实施方式示出能量存储器装置的能量存储器模块的另一个实施例的示意性图示；
图4根据本发明另一个实施方式示出燃料电池的电流-电压特征线的示意性图示；和图5根据本发明另一个实施方式示出用于在电驱动系统中提供供给电压的方法的示意性图不。
【具体实施方式】
[0023]图1示出包括能量存储器装置I的系统100，所述能量存储器装置I用于通过能量存储器装置I的两个输出接线端之间的可并联的能量供给分支10a、10b来提供供给电压。能量供给分支10a、10b分别具有分支接线端Ia和lb。能量存储器装置I具有至少两个并联的能量供给分支10a、10b。能量供给分支10a、10b的数量在图1中示例性地为两个，但是其中每种其它更大数量的能量供给分支10a、10b同样是可能的。在此，同样也可能的是，在分支接线端Ia和Ib之间仅连接一 个能量供给分支10a，所述分支接线端Ia和Ib在该情况下形成能量存储器装置I的输出接线端。
[0024]因为能量供给分支10a、1b可以通过能量供给分支10a、1b的分支接线端la、Ib并联，能量供给分支10a、1b起到可变输出电流的电流源的作用。能量供给分支10a、10b的输出电流在此在能量存储器装置I的输出接线端处加和成总输出电流。
[0025]能量供给分支10a、10b在此可以分别通过存储器电感2a、2b与能量存储器装置I的输出接线端耦合。存储器电感2a、2b可以例如是集中的或者分布式的器件。可替换地也可以将能量供给分支10a、10b的寄生电感作为存储器电感2a、2b来采用。通过相应地操控能量供给分支10a、10b可以控制到直流电压中间电路9中的通过电流。如果存储器电感2a、2b之前的平均电压高于瞬时的中间电路电压，则通过电流到直流电压中间电路9中，而如果存储器电感2a、2b之前的平均电压低于瞬时的中间电路电压，则通过电流到能量供给分支1a或1b中。在此，最大电流受到存储器电感2a、2b与直流电压中间电路9的共同作用的限制。
[0026]通过这种方式，每个能量供给分支1a或1b通过存储器电感2a、2b起到可变电流源的作用，所述可变电流源既适用于并联电路也适用于电流中间电路的实现。在一个单个的能量供给分支1a的情况下也可以舍弃存储器电感2a，从而能量供给分支1a直接耦合在能量存储器装置I的输出接线端之间。
[0027]能量供给分支10a、1b中的每一个具有至少两个串联的能量存储器丰旲块3。每能量供给分支的能量存储器模块3的数量在图1中示例性地为两个，但是其中每种其它数量的能量存储器模块3同样是可能的。在此优选地，能量供给分支10a、10b中的每一个包括相同数量的能量存储器模块3，但是其中还可能的是，对于每个能量供给分支10a、10b设置不同数量的能量存储器模块3。能量存储器模块3分别具有两个输出接线端3a和3b，通过这些输出接线端可以提供能量存储器模块3的输出电压。
[0028]能量存储器模块3的示例性构造方式在图2和3中更详细地示出。能量存储器模块3分别包括具有多个耦合元件7a和7c以及必要时7b和7d的耦合装置7。能量存储器模块3此外分别包括具有一个或多个串联的能量存储器电池5a、5k的能量存储器电池模块5。
[0029]能量存储器电池模块5在此可以例如具有串联的电池组5a至5k，例如锂离子电池组或者蓄电池。可替换地或者附加地也可以采用超级电容器或者双层电容器来作为能量存储器电池5a至5k。在此，能量存储器电池5a至5k的数量在图2中示出的能量存储器模块3中示例性地为两个，但是其中每种其它数量的能量存储器电池5a至5k同样是可能的。
[0030]耦合装置7在图2中示例性地构造为全桥电路，其各具有两个耦合元件7a、7c和两个耦合元件7b、7d。耦合元件7a、7b、7c、7d在此可以分别具有活跃的开关元件、例如半导体开关和与此并联的空转二极管。半导体开关例如可以具有场效应晶体管(FET)。在该情况下，空转二极管也可以分别集成到半导体开关中。
[0031]图2中的耦合元件7a、7b、7c、7d可以例如借助于图1中的控制装置11被操控为，使得能量存储器电池模块5被选择性地连接在输出接线端3a和3b之间或者使得能量存储器电池模块5被跨接或绕过。通过适当地操控耦合装置7因此可以将能量存储器模块3中的单个能量存储器模块有针对性地集成到能量供给分支10a、10b的串联电路中。
[0032]参照图2，能量存储器电池模块5可以例如连接在输出接线端3a和3b之间的前向方向上，其方式是耦合元件7d的活跃开关元件和耦合开关7a的活跃开关元件被置于闭合状态，而耦合元件7b和7c的两个其余的活跃开关元件被置于断开状态。在该情况下，在耦合装置7的输出端子3a和3b之间存在模块电压。跨接或绕过状态可以例如通过如下方式来调整，即耦合元件7a和7b的两个活跃开关元件被置于闭合状态，而耦合元件7c和7d的两个活跃开关元件被保持在断开状态。第二种跨接或绕过状态可以例如通过如下方式来调整，即耦合元件7c和7d的两个活跃开关元件被置于闭合状态，而耦合元件7a和7b的活跃开关元件被保持在断开状态。在两种跨接或绕过状态中，在耦合装置7的两个输出端子3a和3b之间存在O电压。同样可以将能量存储器电池模块5在反向方向上连接在耦合装置7的输出接线端3a和3b之间，其方式是耦合元件7b和7c的活跃开关元件被置于闭合状态，而耦合元件7a和7d的活跃开关元件被置于断开状态。在该情况下，在耦合装置7的两个输出端子3a和3b之间存在负的模块电压。
[0033]能量供给分支10a、10b的总输出电压在此可以分别分级调整，其中所述级的数量随着能量存储器模块3的数量来缩放。在数量为η的第一和第二能量存储器模块3的情况下，能量供给分支10a、10b的总输出电压可以在O电压和正总电压之间分η+1级来调整。
[0034]图3示出能量存储器模块3的另一示例性的实施方式。在图3中所示的能量存储器模块3与图2中所示的能量存储器模块3的不同之处仅在于，耦合装置7具有两个、而不是四个耦合元件，这两个耦合元件以半桥电路、而不是以全桥电路接线。
[0035]在所示的实施变型中，耦合装置7的活跃开关元件可以实施为例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)、JFET (Junct1nField-Effect Transistor，结型场效应晶体管)形式的功率半导体开关或者实施为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。
[0036]为了获得在两个通过对能量存储器电池模块5分级而预先给定的电压级之间的平均电压值，可以以时钟脉冲方式、例如以脉宽调制(PWM)方式操控能量存储器模块3的耦合元件7a、7c和必要时7b、7d，使得有关能量存储器模块3以时间上平均的方式提供模块电压，该模块电压可以具有在O和通过能量存储器电池5a至5k确定的、最大可能的模块电压之间的值。耦合元件7a、7b、7c、7d的操控在此例如可以由控制装置、如图1中的控制装置11来进行，其被设计为例如执行具有底层电压控制的电流调节，从而可以进行各个能量存储器模块3的分级的接通或关断。
[0037]驱动系统100除了具有能量供给分支10a、10b的能量存储器装置I以外还包括直流电压中间电路9、变换器4以及电机6。系统100在图1中示例性地用于馈送三相电机6。但是也可以规定，将能量存储器装置I用于为能量供给网络产生电流。可替换地，电机6也可以是同步或异步电机、磁阻电机或者无刷直流电动机(BLDC，“brushless DC motor (无刷DC电动机)”)。
[0038]直流电压中间电路9在图1中的示例性实施方式中馈送脉冲逆变器4，该脉冲逆变器从直流电压中间电路9的直流电压中提供用于电机6的三相交变电压。但是，根据电机6所需的电压供给，也可以为变换器4使用每种其它的转换器类型，例如直流电压转换器。变换器4可以例如以空间向量调制的脉宽调制(SVPWM，“space vector pulse widthmodulat1n (空间向量脉宽调制)”)来运行。
[0039]驱动系统100此外包括由一个或多个燃料电池构成的燃料电池系统8，所述燃料电池直接与能量存储器装置I或直流电压中间电路9的输出接线端并联。当燃料电池系统8具有足够的容量时，也可以舍弃直流电压中间电路9。燃料电池系统的燃料电池例如可以根据温度、压力、湿度和气体浓度在不同的运行电压情况下向电极提供不同的输出电流。这种燃料电池的示例性的电流-电压特征线K1、K2和K3示意性地在图4中所示的图表中示出。在此，氢或氧浓度的变化P可以对所述电流-电压特征线的移动产生最大的作用。为了使燃料电池系统8例如在最大可能效率的点处运行，必须为每个运行点调节匹配的电压U或者匹配的电流I。通常，这可以在缺乏整流器时通过调整燃料电池系统8的输出电压来实现。
[0040]因为燃料电池系统8的输出电压必须通过燃料电池系统8与能量存储器装置I的输出接线端的直接接线来与能量存储器装置I的总输出电压相对应，因此有必要的是，通过相应地操控能量存储器模块3来服务于需要地调整能量存储器装置I的总输出电压。
[0041]系统100为此还可以包括控制装置11，该控制装置与能量存储器装置I连接并且借助于该控制装置可以控制能量存储器装置1，以便将能量存储器装置I的期望的总输出电压提供给用于在输出接线端之间耦合的直流电压中间电路9或燃料电池系统8的相应的输出接线端。 [0042]能量存储器装置I的总输出电压优选地在这样的电压范围上是可变的，即对于燃料电池系统8的每个运行电压都可以调整匹配的输出电压。这可以通过相应地选择能量供给分支1a和1b的数量或每能量供给分支1a或1b的能量存储器模块3的数量来进行，使得在能量存储器模块3的能量存储器电池5a至5的所设置的最低充电状态情况下也可以提供相应的最小输出电压。
[0043]控制装置11例如可以针对能量存储装置I的输出电压存储参数范围的预定特征曲线族并且用于根据在驱动系统100的运行期间确定的运行参数来操控能量存储器模块3的耦合装置7，所述运行参数如能量存储器电池5a至5k的充电状态、燃料电池系统8的运行电压、直流电压中间电路9的充电状态、脉冲逆变器4的所要求的功率或者其它参数。特征曲线族例如可以对应于图4中所示的特征曲线族。控制装置11于是可以通过相应地操控一个或多个能量存储器模块3将能量存储器装置I调整到期望的输出电压上。在此，能量存储器装置I可以覆盖电压范围d，该电压范围d覆盖燃料电池系统8的预给定的输出电压范围。
[0044]驱动系统100此外可以具有另外的从直流电压中间电路9馈送的高压耗电器12。例如，直流电压转换器可以作为高压耗电器12用于馈送低压网络，例如车辆的14伏特或者12伏特车载网络。在低压网络中，使用电驱动系统100的车辆的例如照明装置、控制设备和类似应用可以通过燃料电池系统8和/或能量存储器装置I来馈送。
[0045]通过控制装置11此外可以检测电驱动系统100的当前功率需求，例如高压耗电器12或者电机6的功率需求。根据所确定的功率需求，控制装置11于是可以操控能量存储器模块3的耦合装置7来将能量存储器装置I的输出电压与燃料电池系统8相匹配。这尤其是可以在燃料电池系统8的当前功率过小、也就是说不在最优的工作范围中时发生。通过将能量存储器装置I的输出电压与燃料电池系统8相匹配，燃料电池功率提高。
[0046]通过高压网络和低压网络之间的直流电压转换器被馈送的可调节的耗电器、例如低压耗电器可以暂时在其功率消耗方面被扼制以均衡功率波动。为此例如可以暂时在功率消耗方面扼制直流电压转换器。可替换或者附加于此地，可以通过能量存储器装置I暂时缓冲尤其是不可调节的耗电器、例如安全性相关的的耗电器的功率波动。在功率消耗中的更长期移动的情况下可以将燃料电池系统8置于新的运行点，例如所通过的方式是重新调节氢或氧供给。
[0047]图5示出用于尤其是在电驱动系统100中借助于能量存储器装置I和燃料电池系统8 (如结合图1至4阐述的那样)来提供供给电压的示例性方法20的示意性图示。利用方法20可以在一个变型中向直流电压中间电路9馈送供给电压，该供给电压可以用于馈送用于电机6的逆变器4。
[0048]在第一步骤21中，确定燃料电池系统8的当前输出电压。在步骤22和23中，操控能量存储器装置I的第一数量的能量存储器模块3的耦合装置7来将相应的能量存储器电池模块5连接到能量供给分支1a或1b中以及操控能量存储器装置I的第二数量的能量存储器模块3的耦合装置7来绕过能量供给分支1a或1b中的相应的能量存储器电池模块5。
[0049]第一和第二数量的能量存储器模块3可以在能量存储器装置I的步骤24中这样被选择或匹配，使得能量存储器装置I的输出接线端处的供给电压可以与燃料电池系统8的所确定的当前输出电压相匹配。
[0050]利用方法20可以实现在具有电能量存储器的燃料电池混合系统中的调节策略，其中可以实现能量存储器和燃料电池系统之间的电连接而无需直流电压转换器的中间电路，因为能量存储器和燃料电池系统的输出电压可以通过调节能量存储器而相互协调。尤其是可以通过相应地操控能量存储器模块的耦合装置来调节来自能量存储器和燃料电池系统的功率流的期望划分。由此可以舍弃否则的话附加需要的直流电压转换器硬件和其它元件、如冷却部件，使得这样操控的驱动系统可以成本低地、以小构造空间需求和较小的系统重量来构造。
【主权项】
1.电驱动系统(100)，具有: 用于生成供给电压的能量存储器装置(1)，其具有至少一个能量供给分支(10a ;10b)，所述能量供给分支分别具有一个或多个在该能量供给分支(10a ;10b)中串联的能量存储器模块(3)，所述能量存储器模块分别包括具有至少一个能量存储器电池(5a、5k)的能量存储器电池模块(5 )和具有多个耦合元件(7a、7b、7c、7d)的耦合装置(7 )，所述耦合装置被设计为将能量存储器电池模块(5)选择性地连接到相应的能量供给分支(10a ;10b)中或者在相应的能量供给分支(10a ;10b)中绕过所述能量存储器电池模块； 燃料电池系统(8)，其与能量存储器装置(I)的输出接线端耦合并且与能量存储器装置(I)并联；以及 控制装置(11)，其与能量存储器装置(I)耦合并且其被设计为操控能量存储器模块(3)的耦合装置(7)以用于调整能量存储器装置(I)的输出接线端处的供给电压，该供给电压对应于燃料电池系统(8)的输出电压。2.根据权利要求1所述的电驱动系统(100)，还具有: 至少一个存储器电感(2a ;2b)，其耦合在能量存储器装置(I)的输出接线端之一和燃料电池系统(8)之间。3.根据权利要求1和2之一所述的电驱动系统(100)，还具有: 直流电压中间电路(9)，其与能量存储器装置(I)的输出接线端耦合并且与能量存储器装置(I)和燃料电池系统(8)并联。4.根据权利要求1至3之一所述的电驱动系统(100)，还具有: 至少一个高压耗电器(12)，其与能量存储器装置(I)的输出接线端耦合并且与能量存储器装置(I)和燃料电池系统(8 )并联。5.根据权利要求4所述的电驱动系统(100)，其中至少一个高压耗电器(12)包括直流电压转换器，该直流电压转换器将能量存储器装置(I)和燃料电池系统(8)与低压网络耦入口 ο6.根据权利要求1至5之一所述的电驱动系统(100)，其中控制装置(11)还被设计为检测电驱动系统(100)的当前功率需求并且根据所确定的功率需求来操控能量存储器模块(3)的耦合装置(7)来将能量存储器装置(I)的输出电压与燃料电池系统(8)相匹配。7.根据权利要求4至5之一所述的电驱动系统(100)，其中控制装置(11)还被设计为检测电驱动装置(100)的当前功率需求并且根据所确定的功率需求调节高压耗电器(12)中一个或多个的功率消耗。8.根据权利要求1至3之一所述的电驱动系统(100)，还具有: 逆变器(4 )，其与能量存储器装置(I)和燃料电池系统(8 )耦合并且由该逆变器馈送供给电压；和 电机(6)，其与逆变器(4)親合。9.用于提供根据权利要求1至8之一所述的电驱动系统(100)中的供给电压的方法(20)，具有步骤: 确定(21)燃料电池系统(8)的当前输出电压； 操控能量存储器装置(I)的第一数量的能量存储器模块(3)的耦合装置(7)以用于将相应的能量存储器电池模块(5)连接到能量供给分支(10a ；10b)中； 操控能量存储器装置(I)的第二数量的能量存储器模块(3)的耦合装置(7)以用于绕过能量供给分支(10a ；10b)中的相应的能量存储器电池模块(5);以及 将能量存储器装置(I)的能量存储器模块(3)的第一和第二数量确定为使得能量存储器装置(I)的输出接线端处的供给电压与燃料电池系统(8)的所确定的输出电压相匹配。
【专利摘要】本发明涉及一种电驱动系统，具有：用于生成供给电压的能量存储器装置，其具有至少一个能量供给分支，所述能量供给分支分别具有一个或多个在该能量供给分支中串联的能量存储器模块，所述能量存储器模块分别包括具有至少一个能量存储器电池的能量存储器电池模块和具有多个耦合元件的耦合装置，所述耦合装置被设计为将能量存储器电池模块选择性地连接到相应的能量供给分支中或者在相应的能量供给分支中绕过所述能量存储器电池模块；燃料电池系统，其与能量存储器装置的输出接线端耦合并且与能量存储器装置并联；以及控制装置，其与能量存储器装置耦合并且其被设计为操控能量存储器模块的耦合装置以用于调整能量存储器装置的输出接线端处的供给电压，该供给电压对应于燃料电池系统的输出电压。
【IPC分类】H02J7/34, H01M10/42, B60L11/18
【公开号】CN104903141
【申请号】CN201380063671
【发明人】P.费伊尔施塔克, S.哈夫利切克
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月26日
【公告号】DE102012222343A1, WO2014086624A2, WO2014086624A3
【技术领域】
[0001]本发明涉及尤其是在具有由燃料电池和电能量存储器构成的混合能量源系统的电机的电压供给情况下用于提供供给电压的方法和电驱动系统。
【背景技术】
[0002]显示出，在未来在诸如风力发电设备或者太阳能设备的静态应用中以及在如混合动力车辆或者电动车辆的车辆中越来越多地使用将新的能量存储器技术与电驱动技术相组合的电子系统。
[0003]将旋转电流馈入到电机中常规地通过脉冲逆变器形式的变换器将由直流电压中间电路提供的直流电压变换成三相交变电压。直流电压中间电路由串行接线的电池组模块组成的分支馈送。为了能够满足针对相应应用给出的对功率和能量的需求，经常在牵引电池组中串联多个电池组模块。这样的能量存储器系统例如经常用在电运行车辆中。
[0004]在印刷文件US 5，642，275 Al中描述了一种具有集成的逆变器功能的电池组系统。这种系统以名称“Multilevel Cascaded Inverter (多级级联变换器)”或者“BatteryDirect Inverter (电池组直接变换器，BDI)”已知。这种系统包括多个能量存储器模块分支中的直流电流源，这些能量存储器模块分支可直接连接到电机或者电网处。在此，可以生成一相或多相供给电压。能量存储器模块分支在此具有多个串联的能量存储器模块，其中每个能量存储器模块具有至少一个电池组电池和所分配的可控的耦合单元，所述耦合单元允许根据控制信号中断相应的能量存储器模块分支或者跨接分别所分配的至少一个电池组电池或者将分别所分配的至少一个电池组电池连接到相应的能量存储器模块分支中。通过例如借助于脉宽调制适当地操控耦合单元，也可以提供合适的相信号来控制相输出电压，使得可以舍弃单独的脉冲逆变器。控制相输出电压所需的脉冲逆变器因此集成到电池组中。
[0005]作为替换，印刷文件DE 10 2010 027 857 Al 和 DE 10 2010 027 861 Al 公开了在能量存储器装置中模块化接线的电池组电池，这些电池组电池可以通过适当地操控耦合单元被选择性地耦合到由串行接线的电池组电池构成的支路中或者从中脱耦。这种系统以名称Battery Direct Converter (电池组直接转换器，BDC)已知。这样的系统包括能量存储器模块支路中的直流电流源，所述直流电流源可通过脉冲逆变器连接到直流电压中间电路处以用于电机或者电网的电能供给。
[0006]燃料电池形成了用于电驱动系统的电能的可替换产生可能性。在此，燃料电池车辆经常配备有附加的电能量存储器，以便例如提供用于驱动的暂时功率提高或者实现制动能的回收。这样的混合燃料电池系统可以一方面具有直流电压转换器，其用于耦合燃料电池和电能存储器以用于均衡混合能量源的电压范围和功率流。另一方面可以选择用于燃料电池的相应的运行策略，以便进行电压和功率流匹配，例如在印刷文件EP I 233 468 A2和US 7, 829, 229 BI中所示出的那样。
[0007]因此存在对成本低的并且要以技术上少的实现耗费来制造的可能性的需求，该可能性是提供用于电驱动系统的电压供给的由燃料电池和电能量存储器构成的混合能量源系统。
【发明内容】
[0008]本发明根据一个方面提供一种电驱动系统，其具有:用于生成供给电压的能量存储器装置，其具有至少一个能量供给分支，所述能量供给分支分别具有一个或多个在该能量供给分支中串联的能量存储器模块，所述能量存储器模块分别包括具有至少一个能量存储器电池的能量存储器电池模块和具有多个耦合元件的耦合装置，所述耦合装置被设计为将能量存储器电池模块选择性地连接到相应的能量供给分支中或者在相应的能量供给分支中绕过所述能量存储器电池模块；燃料电池系统，其与能量存储器装置的输出接线端耦合并且与能量存储器装置并联；以及控制装置，其与能量存储器装置耦合并且其被设计为操控能量存储器模块的耦合装置以用于调整能量存储器装置的输出接线端处的供给电压，该供给电压对应于燃料电池系统的输出电压。
[0009]根据另一方面，本发明提供一种用于提供根据本发明的电驱动系统中的供给电压的方法，具有步骤:确定燃料电池系统的当前输出电压；操控能量存储器装置的第一数量的能量存储器模块的耦合装置以用于将相应的能量存储器电池模块连接到能量供给分支中；操控能量存储器装置的第二数量的能量存储器模块的耦合装置以用于绕过能量供给分支中的相应的能量存储器电池模块；以及将能量存储器装置的能量存储器模块的第一和第二数量确定为使得能量存储器装置的输出接线端处的供给电压与燃料电池系统的所确定的输出电压相匹配。
[0010]本发明的优点
本发明的构思是，将具有一个或多个模块化构造的能量供给分支(其由能量存储器模块的串联电路构成)的能量存储器装置直接与燃料电池系统并联，并且通过按照模块方式操控能量存储器模块来将能量存储器装置的输出电压与燃料电池系统的要求相匹配。
[0011]有利地，能量供给分支的模块化构造使得能量存储器装置的总输出电压的细致分级成为可能，这例如通过移相地操控用于各个能量存储器电池模块的相应耦合单元或者脉宽调制地操控各个能量存储器模块来进行。
[0012]可变地与燃料电池的工作电压相匹配的能量存储器装置使得能够舍弃用于将能量存储器装置与燃料电池耦合的单独的功率电子系统、例如直流电压转换器。由此可以一方面减小驱动系统的结构空间需求和系统重量。另一方面对于功率电子系统来说需要更少的冷却功率，从而总体上可以用较低的功率和/或散热要求来采用有益的器件。
[0013]通过采用模块化构造的能量存储器装置可以简化电池组管理系统，因为仅仅需要按照模块方式的操控。此外可以通过简单方式对能量存储器装置进行缩放，其方式是修改能量供给分支的数量或每能量供给分支的所构建的能量存储器模块的数量而没有另外的匹配问题。由此可以低成本地支持燃料电池系统的不同变型。
[0014]根据本发明驱动系统的一个实施方式，驱动系统还可以具有至少一个存储器电感，所述至少一个存储器电感耦合在能量存储器装置的输出接线端之一和燃料电池系统之间。
[0015]根据本发明驱动系统的另一实施方式，驱动系统还可以具有直流电压中间电路，其与能量存储器装置的输出接线端耦合并且与能量存储器装置和燃料电池系统并联。
[0016]根据本发明驱动系统的另一实施方式，所述驱动系统还可以具有至少一个高压耗电器，其与能量存储器装置的输出接线端耦合并且与能量存储器装置和燃料电池系统并联。
[0017]根据本发明驱动系统的另一实施方式，所述至少一个高压耗电器包括直流电压转换器，其将能量存储器装置和燃料电池系统与低压网络耦合。
[0018]根据本发明驱动系统的另一实施方式，所述控制装置还被设计为检测电驱动系统的当前功率需求并且根据所确定的功率需求操控能量存储器模块的耦合装置来将能量存储器装置的输出电压与燃料电池系统相匹配。
[0019]根据本发明驱动系统的另一实施方式，控制装置还被设计为检测电驱动系统的当前功率需求并且根据所确定的功率需求来调节高压耗电器中一个或多个的功率消耗。
[0020]根据本发明驱动系统的另一实施方式，所述驱动系统还可以具有逆变器，其与能量存储器装置和燃料电池系统耦合并且由该逆变器馈送供给电压，并且所述驱动系统具有电机，该电机与逆变器親合。
[0021]本发明的另外的特征和优点参照附图从下面的描述中得出。
【附图说明】
[0022]图1根据本发明一个实施方式示出具有燃料电池和能量存储器装置的电驱动系统的示意性图示；
图2根据本发明另一个实施方式示出能量存储器装置的能量存储器模块的一个实施例的示意性图示；
图3根据本发明另一个实施方式示出能量存储器装置的能量存储器模块的另一个实施例的示意性图示；
图4根据本发明另一个实施方式示出燃料电池的电流-电压特征线的示意性图示；和图5根据本发明另一个实施方式示出用于在电驱动系统中提供供给电压的方法的示意性图不。
【具体实施方式】
[0023]图1示出包括能量存储器装置I的系统100，所述能量存储器装置I用于通过能量存储器装置I的两个输出接线端之间的可并联的能量供给分支10a、10b来提供供给电压。能量供给分支10a、10b分别具有分支接线端Ia和lb。能量存储器装置I具有至少两个并联的能量供给分支10a、10b。能量供给分支10a、10b的数量在图1中示例性地为两个，但是其中每种其它更大数量的能量供给分支10a、10b同样是可能的。在此，同样也可能的是，在分支接线端Ia和Ib之间仅连接一 个能量供给分支10a，所述分支接线端Ia和Ib在该情况下形成能量存储器装置I的输出接线端。
[0024]因为能量供给分支10a、1b可以通过能量供给分支10a、1b的分支接线端la、Ib并联，能量供给分支10a、1b起到可变输出电流的电流源的作用。能量供给分支10a、10b的输出电流在此在能量存储器装置I的输出接线端处加和成总输出电流。
[0025]能量供给分支10a、10b在此可以分别通过存储器电感2a、2b与能量存储器装置I的输出接线端耦合。存储器电感2a、2b可以例如是集中的或者分布式的器件。可替换地也可以将能量供给分支10a、10b的寄生电感作为存储器电感2a、2b来采用。通过相应地操控能量供给分支10a、10b可以控制到直流电压中间电路9中的通过电流。如果存储器电感2a、2b之前的平均电压高于瞬时的中间电路电压，则通过电流到直流电压中间电路9中，而如果存储器电感2a、2b之前的平均电压低于瞬时的中间电路电压，则通过电流到能量供给分支1a或1b中。在此，最大电流受到存储器电感2a、2b与直流电压中间电路9的共同作用的限制。
[0026]通过这种方式，每个能量供给分支1a或1b通过存储器电感2a、2b起到可变电流源的作用，所述可变电流源既适用于并联电路也适用于电流中间电路的实现。在一个单个的能量供给分支1a的情况下也可以舍弃存储器电感2a，从而能量供给分支1a直接耦合在能量存储器装置I的输出接线端之间。
[0027]能量供给分支10a、1b中的每一个具有至少两个串联的能量存储器丰旲块3。每能量供给分支的能量存储器模块3的数量在图1中示例性地为两个，但是其中每种其它数量的能量存储器模块3同样是可能的。在此优选地，能量供给分支10a、10b中的每一个包括相同数量的能量存储器模块3，但是其中还可能的是，对于每个能量供给分支10a、10b设置不同数量的能量存储器模块3。能量存储器模块3分别具有两个输出接线端3a和3b，通过这些输出接线端可以提供能量存储器模块3的输出电压。
[0028]能量存储器模块3的示例性构造方式在图2和3中更详细地示出。能量存储器模块3分别包括具有多个耦合元件7a和7c以及必要时7b和7d的耦合装置7。能量存储器模块3此外分别包括具有一个或多个串联的能量存储器电池5a、5k的能量存储器电池模块5。
[0029]能量存储器电池模块5在此可以例如具有串联的电池组5a至5k，例如锂离子电池组或者蓄电池。可替换地或者附加地也可以采用超级电容器或者双层电容器来作为能量存储器电池5a至5k。在此，能量存储器电池5a至5k的数量在图2中示出的能量存储器模块3中示例性地为两个，但是其中每种其它数量的能量存储器电池5a至5k同样是可能的。
[0030]耦合装置7在图2中示例性地构造为全桥电路，其各具有两个耦合元件7a、7c和两个耦合元件7b、7d。耦合元件7a、7b、7c、7d在此可以分别具有活跃的开关元件、例如半导体开关和与此并联的空转二极管。半导体开关例如可以具有场效应晶体管(FET)。在该情况下，空转二极管也可以分别集成到半导体开关中。
[0031]图2中的耦合元件7a、7b、7c、7d可以例如借助于图1中的控制装置11被操控为，使得能量存储器电池模块5被选择性地连接在输出接线端3a和3b之间或者使得能量存储器电池模块5被跨接或绕过。通过适当地操控耦合装置7因此可以将能量存储器模块3中的单个能量存储器模块有针对性地集成到能量供给分支10a、10b的串联电路中。
[0032]参照图2，能量存储器电池模块5可以例如连接在输出接线端3a和3b之间的前向方向上，其方式是耦合元件7d的活跃开关元件和耦合开关7a的活跃开关元件被置于闭合状态，而耦合元件7b和7c的两个其余的活跃开关元件被置于断开状态。在该情况下，在耦合装置7的输出端子3a和3b之间存在模块电压。跨接或绕过状态可以例如通过如下方式来调整，即耦合元件7a和7b的两个活跃开关元件被置于闭合状态，而耦合元件7c和7d的两个活跃开关元件被保持在断开状态。第二种跨接或绕过状态可以例如通过如下方式来调整，即耦合元件7c和7d的两个活跃开关元件被置于闭合状态，而耦合元件7a和7b的活跃开关元件被保持在断开状态。在两种跨接或绕过状态中，在耦合装置7的两个输出端子3a和3b之间存在O电压。同样可以将能量存储器电池模块5在反向方向上连接在耦合装置7的输出接线端3a和3b之间，其方式是耦合元件7b和7c的活跃开关元件被置于闭合状态，而耦合元件7a和7d的活跃开关元件被置于断开状态。在该情况下，在耦合装置7的两个输出端子3a和3b之间存在负的模块电压。
[0033]能量供给分支10a、10b的总输出电压在此可以分别分级调整，其中所述级的数量随着能量存储器模块3的数量来缩放。在数量为η的第一和第二能量存储器模块3的情况下，能量供给分支10a、10b的总输出电压可以在O电压和正总电压之间分η+1级来调整。
[0034]图3示出能量存储器模块3的另一示例性的实施方式。在图3中所示的能量存储器模块3与图2中所示的能量存储器模块3的不同之处仅在于，耦合装置7具有两个、而不是四个耦合元件，这两个耦合元件以半桥电路、而不是以全桥电路接线。
[0035]在所示的实施变型中，耦合装置7的活跃开关元件可以实施为例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)、JFET (Junct1nField-Effect Transistor，结型场效应晶体管)形式的功率半导体开关或者实施为MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。
[0036]为了获得在两个通过对能量存储器电池模块5分级而预先给定的电压级之间的平均电压值，可以以时钟脉冲方式、例如以脉宽调制(PWM)方式操控能量存储器模块3的耦合元件7a、7c和必要时7b、7d，使得有关能量存储器模块3以时间上平均的方式提供模块电压，该模块电压可以具有在O和通过能量存储器电池5a至5k确定的、最大可能的模块电压之间的值。耦合元件7a、7b、7c、7d的操控在此例如可以由控制装置、如图1中的控制装置11来进行，其被设计为例如执行具有底层电压控制的电流调节，从而可以进行各个能量存储器模块3的分级的接通或关断。
[0037]驱动系统100除了具有能量供给分支10a、10b的能量存储器装置I以外还包括直流电压中间电路9、变换器4以及电机6。系统100在图1中示例性地用于馈送三相电机6。但是也可以规定，将能量存储器装置I用于为能量供给网络产生电流。可替换地，电机6也可以是同步或异步电机、磁阻电机或者无刷直流电动机(BLDC，“brushless DC motor (无刷DC电动机)”)。
[0038]直流电压中间电路9在图1中的示例性实施方式中馈送脉冲逆变器4，该脉冲逆变器从直流电压中间电路9的直流电压中提供用于电机6的三相交变电压。但是，根据电机6所需的电压供给，也可以为变换器4使用每种其它的转换器类型，例如直流电压转换器。变换器4可以例如以空间向量调制的脉宽调制(SVPWM，“space vector pulse widthmodulat1n (空间向量脉宽调制)”)来运行。
[0039]驱动系统100此外包括由一个或多个燃料电池构成的燃料电池系统8，所述燃料电池直接与能量存储器装置I或直流电压中间电路9的输出接线端并联。当燃料电池系统8具有足够的容量时，也可以舍弃直流电压中间电路9。燃料电池系统的燃料电池例如可以根据温度、压力、湿度和气体浓度在不同的运行电压情况下向电极提供不同的输出电流。这种燃料电池的示例性的电流-电压特征线K1、K2和K3示意性地在图4中所示的图表中示出。在此，氢或氧浓度的变化P可以对所述电流-电压特征线的移动产生最大的作用。为了使燃料电池系统8例如在最大可能效率的点处运行，必须为每个运行点调节匹配的电压U或者匹配的电流I。通常，这可以在缺乏整流器时通过调整燃料电池系统8的输出电压来实现。
[0040]因为燃料电池系统8的输出电压必须通过燃料电池系统8与能量存储器装置I的输出接线端的直接接线来与能量存储器装置I的总输出电压相对应，因此有必要的是，通过相应地操控能量存储器模块3来服务于需要地调整能量存储器装置I的总输出电压。
[0041]系统100为此还可以包括控制装置11，该控制装置与能量存储器装置I连接并且借助于该控制装置可以控制能量存储器装置1，以便将能量存储器装置I的期望的总输出电压提供给用于在输出接线端之间耦合的直流电压中间电路9或燃料电池系统8的相应的输出接线端。 [0042]能量存储器装置I的总输出电压优选地在这样的电压范围上是可变的，即对于燃料电池系统8的每个运行电压都可以调整匹配的输出电压。这可以通过相应地选择能量供给分支1a和1b的数量或每能量供给分支1a或1b的能量存储器模块3的数量来进行，使得在能量存储器模块3的能量存储器电池5a至5的所设置的最低充电状态情况下也可以提供相应的最小输出电压。
[0043]控制装置11例如可以针对能量存储装置I的输出电压存储参数范围的预定特征曲线族并且用于根据在驱动系统100的运行期间确定的运行参数来操控能量存储器模块3的耦合装置7，所述运行参数如能量存储器电池5a至5k的充电状态、燃料电池系统8的运行电压、直流电压中间电路9的充电状态、脉冲逆变器4的所要求的功率或者其它参数。特征曲线族例如可以对应于图4中所示的特征曲线族。控制装置11于是可以通过相应地操控一个或多个能量存储器模块3将能量存储器装置I调整到期望的输出电压上。在此，能量存储器装置I可以覆盖电压范围d，该电压范围d覆盖燃料电池系统8的预给定的输出电压范围。
[0044]驱动系统100此外可以具有另外的从直流电压中间电路9馈送的高压耗电器12。例如，直流电压转换器可以作为高压耗电器12用于馈送低压网络，例如车辆的14伏特或者12伏特车载网络。在低压网络中，使用电驱动系统100的车辆的例如照明装置、控制设备和类似应用可以通过燃料电池系统8和/或能量存储器装置I来馈送。
[0045]通过控制装置11此外可以检测电驱动系统100的当前功率需求，例如高压耗电器12或者电机6的功率需求。根据所确定的功率需求，控制装置11于是可以操控能量存储器模块3的耦合装置7来将能量存储器装置I的输出电压与燃料电池系统8相匹配。这尤其是可以在燃料电池系统8的当前功率过小、也就是说不在最优的工作范围中时发生。通过将能量存储器装置I的输出电压与燃料电池系统8相匹配，燃料电池功率提高。
[0046]通过高压网络和低压网络之间的直流电压转换器被馈送的可调节的耗电器、例如低压耗电器可以暂时在其功率消耗方面被扼制以均衡功率波动。为此例如可以暂时在功率消耗方面扼制直流电压转换器。可替换或者附加于此地，可以通过能量存储器装置I暂时缓冲尤其是不可调节的耗电器、例如安全性相关的的耗电器的功率波动。在功率消耗中的更长期移动的情况下可以将燃料电池系统8置于新的运行点，例如所通过的方式是重新调节氢或氧供给。
[0047]图5示出用于尤其是在电驱动系统100中借助于能量存储器装置I和燃料电池系统8 (如结合图1至4阐述的那样)来提供供给电压的示例性方法20的示意性图示。利用方法20可以在一个变型中向直流电压中间电路9馈送供给电压，该供给电压可以用于馈送用于电机6的逆变器4。
[0048]在第一步骤21中，确定燃料电池系统8的当前输出电压。在步骤22和23中，操控能量存储器装置I的第一数量的能量存储器模块3的耦合装置7来将相应的能量存储器电池模块5连接到能量供给分支1a或1b中以及操控能量存储器装置I的第二数量的能量存储器模块3的耦合装置7来绕过能量供给分支1a或1b中的相应的能量存储器电池模块5。
[0049]第一和第二数量的能量存储器模块3可以在能量存储器装置I的步骤24中这样被选择或匹配，使得能量存储器装置I的输出接线端处的供给电压可以与燃料电池系统8的所确定的当前输出电压相匹配。
[0050]利用方法20可以实现在具有电能量存储器的燃料电池混合系统中的调节策略，其中可以实现能量存储器和燃料电池系统之间的电连接而无需直流电压转换器的中间电路，因为能量存储器和燃料电池系统的输出电压可以通过调节能量存储器而相互协调。尤其是可以通过相应地操控能量存储器模块的耦合装置来调节来自能量存储器和燃料电池系统的功率流的期望划分。由此可以舍弃否则的话附加需要的直流电压转换器硬件和其它元件、如冷却部件，使得这样操控的驱动系统可以成本低地、以小构造空间需求和较小的系统重量来构造。
【主权项】
1.电驱动系统(100)，具有: 用于生成供给电压的能量存储器装置(1)，其具有至少一个能量供给分支(10a ;10b)，所述能量供给分支分别具有一个或多个在该能量供给分支(10a ;10b)中串联的能量存储器模块(3)，所述能量存储器模块分别包括具有至少一个能量存储器电池(5a、5k)的能量存储器电池模块(5 )和具有多个耦合元件(7a、7b、7c、7d)的耦合装置(7 )，所述耦合装置被设计为将能量存储器电池模块(5)选择性地连接到相应的能量供给分支(10a ;10b)中或者在相应的能量供给分支(10a ;10b)中绕过所述能量存储器电池模块； 燃料电池系统(8)，其与能量存储器装置(I)的输出接线端耦合并且与能量存储器装置(I)并联；以及 控制装置(11)，其与能量存储器装置(I)耦合并且其被设计为操控能量存储器模块(3)的耦合装置(7)以用于调整能量存储器装置(I)的输出接线端处的供给电压，该供给电压对应于燃料电池系统(8)的输出电压。2.根据权利要求1所述的电驱动系统(100)，还具有: 至少一个存储器电感(2a ;2b)，其耦合在能量存储器装置(I)的输出接线端之一和燃料电池系统(8)之间。3.根据权利要求1和2之一所述的电驱动系统(100)，还具有: 直流电压中间电路(9)，其与能量存储器装置(I)的输出接线端耦合并且与能量存储器装置(I)和燃料电池系统(8)并联。4.根据权利要求1至3之一所述的电驱动系统(100)，还具有: 至少一个高压耗电器(12)，其与能量存储器装置(I)的输出接线端耦合并且与能量存储器装置(I)和燃料电池系统(8 )并联。5.根据权利要求4所述的电驱动系统(100)，其中至少一个高压耗电器(12)包括直流电压转换器，该直流电压转换器将能量存储器装置(I)和燃料电池系统(8)与低压网络耦入口 ο6.根据权利要求1至5之一所述的电驱动系统(100)，其中控制装置(11)还被设计为检测电驱动系统(100)的当前功率需求并且根据所确定的功率需求来操控能量存储器模块(3)的耦合装置(7)来将能量存储器装置(I)的输出电压与燃料电池系统(8)相匹配。7.根据权利要求4至5之一所述的电驱动系统(100)，其中控制装置(11)还被设计为检测电驱动装置(100)的当前功率需求并且根据所确定的功率需求调节高压耗电器(12)中一个或多个的功率消耗。8.根据权利要求1至3之一所述的电驱动系统(100)，还具有: 逆变器(4 )，其与能量存储器装置(I)和燃料电池系统(8 )耦合并且由该逆变器馈送供给电压；和 电机(6)，其与逆变器(4)親合。9.用于提供根据权利要求1至8之一所述的电驱动系统(100)中的供给电压的方法(20)，具有步骤: 确定(21)燃料电池系统(8)的当前输出电压； 操控能量存储器装置(I)的第一数量的能量存储器模块(3)的耦合装置(7)以用于将相应的能量存储器电池模块(5)连接到能量供给分支(10a ；10b)中； 操控能量存储器装置(I)的第二数量的能量存储器模块(3)的耦合装置(7)以用于绕过能量供给分支(10a ；10b)中的相应的能量存储器电池模块(5);以及 将能量存储器装置(I)的能量存储器模块(3)的第一和第二数量确定为使得能量存储器装置(I)的输出接线端处的供给电压与燃料电池系统(8)的所确定的输出电压相匹配。
【专利摘要】本发明涉及一种电驱动系统，具有：用于生成供给电压的能量存储器装置，其具有至少一个能量供给分支，所述能量供给分支分别具有一个或多个在该能量供给分支中串联的能量存储器模块，所述能量存储器模块分别包括具有至少一个能量存储器电池的能量存储器电池模块和具有多个耦合元件的耦合装置，所述耦合装置被设计为将能量存储器电池模块选择性地连接到相应的能量供给分支中或者在相应的能量供给分支中绕过所述能量存储器电池模块；燃料电池系统，其与能量存储器装置的输出接线端耦合并且与能量存储器装置并联；以及控制装置，其与能量存储器装置耦合并且其被设计为操控能量存储器模块的耦合装置以用于调整能量存储器装置的输出接线端处的供给电压，该供给电压对应于燃料电池系统的输出电压。
【IPC分类】H02J7/34, H01M10/42, B60L11/18
【公开号】CN104903141
【申请号】CN201380063671
【发明人】P.费伊尔施塔克, S.哈夫利切克
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月26日
【公告号】DE102012222343A1, WO2014086624A2, WO2014086624A3
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