[发明专利]用于电动机的n相运行的驱动电池以及驱动系统和用于运行该驱动系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电动机的n相运行的驱动电池，所述驱动电池具有至少2*n个电池支路以及驱动系统和用于运行该驱动系统的方法。

背景技术

对于当前和将来的汽车一代而言，电动交通起越来越重要的作用。电动驱动装置或者完全地用作用于已知的内燃机的替代方案或者用作所谓的混合动力车辆中的内燃机的支持。在现有技术中，目前所述驱动装置的方案在于具有串联的电池单元、相应的中间回路和逆变器的驱动电池，所述中间回路具有中间回路电容，所述逆变器将中间回路电压、即直流电压转换成所需要的n相、然而大多3相正弦电压。

现有技术的驱动电池通常包含多个锂离子电池单元，所述锂离子电池单元仅仅允许在非常受限制的温度范围或者电压范围中运行。此外，锂离子电池单元不允许超过预确定的阈值地充电或者在预确定的阈值以下放电。为了能够确保电池单元始终在可以由上述条件推导出的工作点处运行，在现有技术的驱动电池中经常使用以监视电路形式的传感机构。

为此，每一个电池单元的电压和温度通过监视电路检测并且将关于所述参量的信息传送给中央单元。通常，在所述监视电路中也设置用于电池单元的主动或被动平衡的模块，通过所述模块彼此地均衡电池单元的充电状态。监视电路通常与电池单元一同构造。所谓的中间回路电压由驱动电池提供或者引导到逆变器中，所述中间回路电压涉及大多约400至500伏的直流电压。涉及所谓的脉冲逆变器(PWR)的逆变器将直流电压转换成大多3相交流电压，所述3相交流电压直接引导到电机器(E-Maschine)或电动机上。电动机根据所述交流电压具有的频率转动并且车辆的速度变化。脉冲逆变器通常借助所谓的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)运行，其以B6桥配置布置并且因此也能够产生大多三个相位的负电压。

对于前述拓扑的替代方案是所谓的“ALETO”方案，所述方案再次设置两个不同的配置，所述配置作为直接逆变器(DINV)方案和直接转换器(DICO)方案已知。所述两个方案干预驱动电池的至今的以上所描述的拓扑。例如，驱动电池在直接逆变器方案中分成单个电池模块，例如分成各12个电池单元，它们分别可以接通到驱动电池上或者可以从驱动电池脱耦合，即在一定程度上根据旁路的类型可以桥接地实施。所述“ALETO”方案的扩展方案借助所谓的“Smart-Cell”方案给出。在此，具有确定数量的串联的电池单元的电池模块不再能从驱动电池脱耦合地实施或者不再能接通到所述驱动电池上地实施，而是每一个电池单元单独地接通，即可以单独地接通到驱动电池上或者从所述驱动电池脱耦合，与“ALETO”原理中的电池模块相同。

在此，各个电池单元的切换或者脱耦合如已经在电池直接逆变器原理或者电池直接转换器原理中那样地通过开关模块实现，所述开关模块在耦合电路中大多以半桥配置或者全桥设置彼此连接并且与相应的电池单元连接。所述耦合电路的开关模块必须始终能够引导总的支路电流，所述总的支路电流现在例如可以超过480安培的量值。然而，如此高的电流对于耦合电路的开关模块是极大的负荷，所述负荷在具有耦合电路的开关模块的大多昂贵构型的现有技术中必须考虑。

发明内容

根据本发明提供一种用于电动机的n相运行的驱动电池，所述驱动电池包括至少2*n个电池支路，其中每一个电池支路具有多个串联的电池单元，其中对于每一个电池支路至少一个电池单元通过属于相应电池单元的耦合电路的控制可以接通到相应的电池支路上并且可以从相应的电池支路脱耦合。此外，每一个电池支路可以与可n相运行的电动机的2*n个激励线圈连接，其中适用n∈N⁺并且n>1。根据本发明，至少2*n个电池支路(40)的各两个通过其相应的电池单元的耦合电路的控制构造用于产生始终相位同步的交流电压。换言之，至少2*n个电池支路的各两个通过其相应的电池单元的相位同步的接通或者相位同步的脱耦合构造用于产生始终相位同步的交流电压。

所述驱动电池的优点在于，为了产生用于n相电动机的n个相位的交流电压现在提供至少2*n个电池支路，即每一个相位提供两个或更多个电池支路，从而每一个电池支路的电流与现有技术相比减半或者甚至更进一步减少。由此，用于接通或者脱耦合电池单元的耦合电路或者耦合电路的开关模块强烈减负荷。此外，所构造的开关模块可以从开始就更小地度量，这有利地在可能设置的开关减负荷时起作用或者有利地作用于开关模块的雪崩坚固性(Avalanchefestigkeit)。通过更简单的或者更小度量的开关模块的可用性也可以降低用于实现驱动电池的成本。