[发明专利]用于电蓄能系统的电路装置和充电方法

说明书

本发明从一种用于电蓄能系统（100）的电路装置出发，电蓄能系统具有两个蓄能单元（R1、R2），所述两个蓄能单元分别具有第一和第二极连接端（P1、P4、P3、P2），所述电路装置具有：至少一个第一和第二输入端（E1、E2）；至少一个第一和第二输出端（A1、A2）；在第一蓄能单元（R1）的第一极连接端（P1）与第一输出端（A1）之间的第一开关元件（S1）；在第二蓄能单元（R2）的第二极连接端（P2）与第二输出端（A2）之间的第二开关元件（S2），其中在第一蓄能单元（R1）的第二极连接端（P3）与第二蓄能单元（R2）的第一极连接端（P4）之间布置第三开关元件（S3），其中在第一蓄能单元（R1）的第二极连接端（P3）与第二蓄能单元（R2）的第二极连接端（P2）之间布置第四开关元件（S4），其中在第一蓄能单元（R1）的第一极连接端（P1）与第二蓄能单元（R2）的第一极连接端（P4）之间布置第五开关元件（S5），其中所述蓄能单元（R1、R2）根据第三、第四和第五开关元件（S3、S4、S5）的开关位置来并联或串联接通。

技术领域

本发明的涉及一种按照独立专利权利要求的前序部分所述的用于电蓄能系统的电路装置和充电方法。

背景技术

在如今的电驱动车辆、尤其是电动车辆（EV）或者混合动力车辆（HEV）中，电池组模块通过单个电池组电池的并联和串联接通来构造，所述电池组模块在车辆中对外起到电池组包的作用。电池组包具有额定电压，所述额定电压根据电池组包的充电状态和负荷来限定充电和放电过程的电压范围。

如今，对电驱动车辆、尤其是具有电池组作为主要能量源的车辆的充电是密集研究和开发的主题。一方面，其原因在于：目前的用于完全的电池组充电的充电时间还很长，而且另一方面，将来的存储器的容量还要更加增大，使得在不久的将来，安置在车辆中的具有超过50kWh的容量的电蓄能系统将投入使用。同时，为了所述车辆的更广泛接受度而值得期望的是：与在具有内燃机的车辆的加油过程时的停留时间尽可能可比的更短充电时间。

由技术标准、可支配的构件和技术以及效率要求造成地，车辆传动系的正常运行电压目前在纯电驱动车辆的情况下限于通常300V至450V的值。符合标准的充电插头通常被认证用于直至200A的额定电流，其中用于直流电压充电的充电电压通常可以在200V至850V之间。通过蓄能系统与充电装置之间的通信，在充电装置侧可以在一定的极限的范围内对充电电压和充电电流进行无级调节。

然而，如今的可支配的电蓄能系统、尤其是电池组系统因为其接线、例如以串联或并联接通的方式固定布线而并不提供如下可能性：在充电时对电压进行适配，以及同时使存在于驱动侧的部件、例如逆变器在正常的运行电压水平上继续运行。

图1示出了按照现有技术的电路装置的示例：直流电压充电装置以能借助于开关元件分离的方式与电池组系统导电连接。在电池组系统与至少一个耗电器之间布置其它开关元件，使得电池组系统借助于这些其它开关元件与耗电器能导电连接。在不使用耗电器时，电池组系统和耗电器能借助于这些其它开关元件电分离。

图2示出了按照现有技术的电路装置的另一示例：对直流电压充电装置的充电电压的适配能够借助于在直流电压充电装置与电池组系统之间的电压转换器来实现。该电压转换器布置在由电池组系统来馈电的电驱动车辆中。

DE 103 30 834 A1示出了一种用于在电网失灵时对至少一个负载进行供电的方法和设备。

WO 2011/105794公开了一种具有串行电路的混合式电池系统，该电池系统的二次电池不仅可以串联地接通而且可以并联地接通。

DE 10 2012 219 488 A1示出了一种用于给电容性器件预充电的电路装置和方法。

发明内容

本发明的出发点是一种用于电蓄能系统的电路装置，该电蓄能系统具有第一蓄能单元和第二蓄能单元，该第一蓄能单元和该第二蓄能单元分别具有第一极连接端和第二极连接端，该电路装置具有：