用于对能量存储器的各个串联的单元进行电荷均衡的设备和方法
2019-11-26

用于对能量存储器的各个串联的单元进行电荷均衡的设备和方法

本发明涉及用于利用DC/DC转换器对能量存储器的串联的各个单元进行电荷均衡的设备和方法,所述DC/DC转换器从所述能量存储器或其它的能量源中取得能量,从而对中间回路电容器充电,所述中间回路电容器的电压在DC/AC转换器中被逆变,并且所述交流电压经由AC总线和耦合元件借助于整流器被转换为脉动直流电压。在此情况下,分别在所述AC总线和每个单元之间布置开关,经由所述开关,所述单元可以被耦合在所述AC总线上,或者从所述AC总线分离。

-测量各个单元Z的单元电压UZ,

可替代地,电路装置也可以根据图3配备选择开关,使得在那里所述双层电容器DLC的各个单元也可从电荷均衡被排除。

-不反馈:单元电压是否大小相同,并且因此所述电容器组是否均衡,

对单元电压的测量可以例如借助于在DE 103 47 110 B3中所描述的方法来实现。所述DE 103 47 110 B3的内容在此完全地包含在本申请中。

在相应的AC总线上的电压在如此程度上升高,直到该电压对应于最低单元电压加上两个二极管电压为止。由此实现对通过选择开关S1a至Sna和S1b至Snb所选择的单元或者在通过选择开关S1a至Sna和S1b至Snb所选择的分组中的最强放电的单元的非常有效的补充充电。

图5示出根据本发明所述的用于对双层电容器DLC的单元Z1至Zn进行电荷均衡的电路装置的第一实施例。经过所述双层电容器DLC的各个单元Z1至Zn的串联电路下降的电压UDLC经由第一开关SB1被输送给DC/DC电压转换器1(例如电流控制的降压转换器)。附加地或者可替代地,经由第二开关SB2,可以将能量源(例如蓄电池B)与所述DC/DC电压转换器1相连接。

双层电容器DLC的串联单元Z1至Zn分别经由选择开关S和耦合元件(这里是耦合电容器CK)和整流器3连接在该总线4上。所述耦合电容器CK被用于电势分离,并且通过交流电压部分地被再充电。

在所述第二相位中,电流从中间回路电容器CZ经由晶体管T3和总线线路4.2流向所述耦合变压器Trx的初级绕组中(现在以相反的方向),并且经由总线线路4.1和晶体管T2流回到所述中间回路电容器CZ中。

给每个单元Z1至Zn:

所述DC/AC转换器2的两个利用方波信号驱动的半桥反相地工作,也就是说如果所述晶体管T1和T4在第一相位中导通,则所述晶体管T2和T3是不导通的;在第二相位中是相反的:这里所述晶体管T2和T3是导通的,而所述晶体管T1和T4是不导通的。

四个整流器二极管Dxa至Dxd于是分别构成格列茨(Grtz)整流器。

然而,这种实施例的缺点是:所述反激式变压器的二次侧需要非常多的端子。在如所述42V车用电网中所需要的带有例如25个单个单元的电容器组中,从中得出50个端子。这在技术实现中需要特定的线圈体,所述线圈体通常在商业上是不可用的。此外组中的单元数量的每次改变都需要所述变压器的匹配。但这是可以被期待的,因为随着所述双层电容器的技术进一步发展,允许的最大电压一代代地提高,并且在给定的模块电压情况下,需要相应少的单个电容器。

所有二极管Dn或者一部分所述二极管Dn也可以借助于MOSFET选择开关Sna至Snd的漏源二极管来被实现(参看图7e)至i))。