[发明专利]推进装置、电传动系以及用于充电、逆变和回馈的装置

说明书

本发明提出可电驱动的推进装置、电传动系和一种装置，通过该装置借助少的硬件额外花费，可实现第一直流电压与第二直流电压之间的充电运行、逆变运行和回馈运行。所述装置为了：由直流电压接口给电池充电，下面称作“充电运行”；给电机供应来自电池的电能，下面称作“逆变运行”；以及电能由电池回馈到直流电压接口中，下面称作“回馈运行”，而包括：‑三相逆变器，具有分别具有两个开关的开关支路；以及‑附加的开关，其中附加的开关被布置在开关支路的第一开关支路与开关支路的第二开关支路之间，和/或在开关支路的第一开关支路与开关支路的第三开关支路之间，并且被设置为，在逆变运行中被闭合并且在充电运行以及在回馈运行中被断开。

技术领域

本发明涉及一种推进装置、一种电传动系及一种用于借助逆变充电拓扑来充电、逆变和回馈的方法。本发明尤其是涉及通过少的硬件额外花费对逆变器的功能范围进行扩展。

背景技术

在现有技术中已知以下逆变器，其能够实现由直流电压蓄能器（例如牵引电池）来提供交流电压（例如三相交流电压）以便运行电动机（例如牵引电机）。在三相电动机的情况下，通常使用分别具有两个开关的三个支路，其中同一支路的每两个开关之间的中间抽头与电机的电感相连接。通过六个开关的适当控制，现在可以使用直流电源（例如电池或电源）来为所述电机提供电能。

US 2013/0057200和US 2013/0307333公开了现有技术的相应逆变装置。

发明内容

从上述的现有技术出发，本发明的任务是，创造一种新的逆变充电拓扑，其能够通过尽可能少的附加部件由DC-电源给电池充电，能量从所述电池回馈到电网中或者能够给其他电池充电。

上面所提出的任务根据本发明通过一种用于由直流电压接口给电池充电（“充电运行”）、用于给电机供应来自电池的电能（“逆变运行”）以及用于将电能从电池回馈到所述直流电压接口中（“回馈运行”）的装置来解决。因此，所述装置能够借助所述电机或所述电机的电感实现直流电源（或者在其位置上所连接的电池）与用于运行所述电机的牵引电池之间的所有能量流。该装置包括一种每个开关支路分别具有两个开关的三相逆变器。所述开关支路可分别具有两个IGBT（Isolated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管）。所述开关可彼此独立地导通或不导通地切换。在使用IGBT的情况下，可使用寄生二极管作为续流二极管，以便能够不依赖于相应开关的开关状态地实现在一个方向上的通过电流。根据本发明，设置附加的开关，其被布置在所述开关支路的第一开关支路与所述开关支路的第二开关支路之间和/或在所述开关支路的第一开关支路与所述开关支路的第三开关支路之间。所述附加的开关基本上意味着相对于常规的这类逆变器而言的唯一的硬件额外花费。所述附加的开关被设置用于在逆变运行中被闭合并且因此构成常规的逆变器，并且在充电运行中以及在回馈运行中被断开，以便提供附加的、根据本发明所设定的功能。通过这种方式，电池可不依赖于两侧的电压水平而通过少的附加部件（即仅仅唯一一个附加的开关）由DC-充电站充电。附加地，电池可将能量馈送到电网中，其中两侧的电压水平与电池无关。这通过可选的附加的逆变器实现。附加地，外部的电池（例如外部电动汽车的牵引电池）可通过所观察的、根据本发明的电动汽车的牵引电池与两个电池的电压水平无关地被充电。这例如可能在紧急情况下或在抛锚时是有利的，并且确保或提高了电动汽车的机动性。通过在下面进一步阐述的所发明的方案，不仅高压电池可以由DC-电源充电（DC-加油站），其他电池可通过电动汽车（EV）的牵引电池来充电，并且电池可将电能回馈到电网中，使得所述牵引电池提供DC-输出电压。所要调节的输出电压（在充电运行中为电池电压，在回馈中为DC-输出电压）可不依赖于输入电压（充电：DC-电源、回馈：电池）地自由调节，也就是说，输出电压可任意地且不依赖于电源地来进行调节。在此，输出电压并不是指电池电压，而是指所要调节的电压，其中可以根据通过电流，要么电池进行充电，要么DC-电源（例如充电设备）进行充电。“电源”在此根据情况要么指的是DC-电源要么指的是所观察的（本）汽车的电池。

从属权利要求示出了本发明的优选扩展方案。