[发明专利]具有混合电池组和在输入侧与电池组连接的NPC逆变器的电池组系统和用于运行在输入侧与混合电池组连接的NPC逆变器的方法

说明书

本发明涉及一种电池组系统，所述电池组系统具有混合电池组，所述混合电池组包括具有多个第一储能电池的第一储能源和具有多个相对于第一储能电池不同地构造的第二储能电池的、与第一储能源串联的第二储能源。此外，电池组系统具有逆变器，所述逆变器在输入侧与电池组连接，并且被构造用于将在输入侧施加的直流电压转换为在输出侧施加的交变电压，所述交变电压尤其为多相的。电池组系统也具有控制单元，所述控制单元被构造用于，通过控制逆变器的多个半导体开关在第一功能模式中或第二功能模式中或第三功能模式中运行所述逆变器。在第一功能模式中，逆变器将由第一储能源所提供的、在输入侧施加的直流电压转换为在输出侧施加的交变电压。在第二功能模式中，所述逆变器将由第二储能源所提供的、在输入侧施加的直流电压转换为在输出侧施加的交变电压。在第三功能模式中，所述逆变器将由第一储能源和第二储能源的串联电路所提供的、在输入侧施加的直流电压转换为在输出侧施加的交变电压。

技术领域

本发明涉及具有混合电池组和逆变器的电池组系统（Batteriesystem），所述逆变器在输入侧与电池组连接。本发明也涉及用于运行在输入侧与混合电池组连接的逆变器的方法。此外，本发明涉及车辆，所述车辆具有这样的电池组系统和在输出侧连接到逆变器上的电动机。

背景技术

由现有技术已知具有至少三个电压水平（电压电平（Spannungspegel））的NPC逆变器（NPC-Inverter），所述NPC逆变器也被称作具有至少三个电压水平的中性点箝位型二极管多电平逆变器（Neutral-Point-Clamped-Diode-Multilevel-Inverter, NPC）。具有数量n个电压水平的这样的NPC逆变器经由n-1个电压源或者储能源被供应电能。由电压源或者储能源所产生的直流电压分别经由适当的中间电路作为相应的中间电路电压在输入侧被提供给NPC逆变器。在此，中间电路电压必须被调准，因为中间电路电压必须是相同大小的。中间电路电压的调准（Abstimmen）可以要么以有源的方式（aktiv）或以无源的方式（passiv）借助于硬件进行，要么经由适当的空间矢量调制借助于软件进行。在这样的NPC逆变器的情况下，属于相同半导体技术的晶体管被用作半导体开关。

在如今的混合电池组系统中，所使用的混合电池组的不同的储能源可以以无源的方式彼此电互连（verknüpfen），也即，彼此并联或者必要时也彼此串接。这样的不同的储能源也可以诸如经由直流电压变换器以有源的方式彼此电互连。

利用逆变器，仅能受限制地使用例如在混合电池组系统中存在的不同储能源，其中所述逆变器的半导体开关以B6桥的方式布置并且所述逆变器现今在对不同的储能源接线时被使用。这是以下情况：由不同的储能源构造的混合电池组的效率一方面在借助于这样的逆变器运行的电动机的整个工作范围上非常强烈地波动，并且另一方面是相对小的。也不利的是，单独的储能电池或单独的开关失效导致由混合电池组供应电能的电动机的整个电传动线路失效。即使不需要储能源的所有储能电池用于产生由电动机所要求的电压等级（Spannungslage），也总是考虑所述所有储能电池用于给电动机通电。这不利地对储能电池的寿命产生影响。

发明内容

按照本发明提供一种电池组系统，所述电池组系统具有混合电池组，所述混合电池组包括具有多个第一储能电池的第一储能源和具有多个相对于第一储能电池不同地构造的第二储能电池的第二储能源，所述第二储能源与所述第一储能源串联。此外，电池组系统包括逆变器，所述逆变器在输入侧与电池组连接，并且被构造用于将在输入侧施加的直流电压转换为在输出侧施加的交变电压。优选地，交变电压是多相交变电压、尤其三相交变电压。电池组系统也具有控制单元，所述控制单元被构造用于通过控制逆变器的多个半导体开关来在第一功能模式中或在第二功能模式中或在第三功能模式中运行逆变器。在此，在第一功能模式中运行的逆变器将由第一储能源所提供的、在输入侧施加的直流电压转换为在输出侧施加的交变电压。此外，在第二功能模式中运行的逆变器将由第二储能源所提供的、在输入侧施加的直流电压转换为在输出侧施加的交变电压。此外，在第三功能模式中运行的逆变器将由第一储能源和第二储能源的串联电路所提供的、在输入侧施加的直流电压转换为在输出侧施加的交变电压。