用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和用于以內(nèi)燃機(jī)為蓄電池充電的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，其包括電機(jī)(16)、用于為該電機(jī)(16)供電的牽引蓄電池(20)、異步機(jī)(17)和用于驅(qū)動(dòng)該異步機(jī)(17)的內(nèi)燃機(jī)(18)，其中該異步機(jī)(17)被設(shè)置用于，為了該電動(dòng)車輛的續(xù)航里程延長(zhǎng)而根據(jù)控制信號(hào)為該牽引蓄電池(20)充電。其中該牽引蓄電池(20)具有多條蓄電池線路(11)，這些蓄電池線路(11)具有用于產(chǎn)生相互相移的電壓曲線的可調(diào)節(jié)的輸出電壓，且每個(gè)蓄電池線路(11)不僅設(shè)置為用于為電機(jī)(16)的多個(gè)相位連接端(21)中的一個(gè)供電而且與異步機(jī)的相位連接端(22)相連接。此外本發(fā)明還涉及一種用于通過(guò)異步機(jī)(17)和與其串聯(lián)布置的內(nèi)燃機(jī)(18)為具有多個(gè)蓄電池線路(11)的牽引蓄電池(20)充電的方法。
【專利說(shuō)明】用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和用于以內(nèi)燃機(jī)為蓄電池充電的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括電機(jī)、用于為該電機(jī)供電的牽引蓄電池、異步機(jī)和用于驅(qū)動(dòng)該異步機(jī)的內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明尤其涉及一種用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中異步機(jī)被設(shè)置用于，為了電動(dòng)車輛的續(xù)航里程延長(zhǎng)而根據(jù)控制信號(hào)為該牽引蓄電池充電。此外本發(fā)明還涉及一種用于為具有多個(gè)蓄電池線路的牽引蓄電池充電的方法，其中通過(guò)異步機(jī)和與其串聯(lián)布置的內(nèi)燃機(jī)為該牽引蓄電池充電。

【背景技術(shù)】
[0002]已知具有電機(jī)的車輛，如電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力車輛。其中以鋰離子技術(shù)的蓄電池尤其適用于作為電動(dòng)車輛的能量存儲(chǔ)器。此外其因?yàn)楦叩哪芰棵芏纫约皹O小的自放電而突出。能夠通過(guò)電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)車輛，該電機(jī)被設(shè)置為多相的、優(yōu)選為三相的電機(jī)且由該牽引蓄電池，尤其是該鋰離子牽弓I蓄電池供電。
[0003]如今由于有限的電池容量和有限的充電速度電動(dòng)車輛通常比具有內(nèi)燃機(jī)的車輛具有更小的續(xù)航里程且通常在例如一到兩個(gè)小時(shí)的較長(zhǎng)充電時(shí)間后才能夠再使用。因此經(jīng)常使用所謂的增程器(REX)。通過(guò)“增程器”，也被稱為“續(xù)航里程延長(zhǎng)器”，在車輛中被認(rèn)為是附加的組件，通過(guò)其能夠提高該車輛的續(xù)航里程。因此被該電動(dòng)車輛攜帶的內(nèi)燃機(jī)能夠被用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，由其能夠?yàn)樵摖恳铍姵爻潆?。替代地或附加地也能夠使用?nèi)燃機(jī)的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)該車輛。為了為該蓄電池充電能夠?yàn)樵搩?nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)選擇相同的運(yùn)行且因此維持更加優(yōu)化的工作點(diǎn)，由此得出用于該增程器的優(yōu)化的效率。
[0004]在DE 10 2009 001 705 Al中闡述了一種具有蓄電池充電裝置的電動(dòng)車輛，其中通過(guò)由該蓄電池充電裝置提供的能量啟動(dòng)被設(shè)置作為增程器的內(nèi)燃機(jī)。其中優(yōu)選地雙向地設(shè)置該蓄電池充電裝置。
[0005]在DE 10 2007 004 172 Al中闡述了一種用于車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有電機(jī)。此外存在內(nèi)燃機(jī)和與之串聯(lián)連接的發(fā)電機(jī)，借此能夠?yàn)樵撾姍C(jī)的牽引蓄電池充電。
[0006]在DE 10 2010 031 159 Al中闡述了一種內(nèi)燃機(jī)形式的增程器和異步機(jī)。在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)通過(guò)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的異步機(jī)經(jīng)過(guò)連接在兩者之間的整流器為牽引蓄電池充電。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)逆變器由牽引蓄電池為該異步機(jī)供電且該異步機(jī)能夠用來(lái)啟動(dòng)和加速內(nèi)燃機(jī)。
[0007]此外在該 申請(qǐng)人:多個(gè)更早的專利申請(qǐng)中闡述了具有多個(gè)、尤其是三個(gè)蓄電池線路的牽引蓄電池。其能夠相移地以確定的頻率運(yùn)行，其中每個(gè)蓄電池線路為多相電機(jī)的每個(gè)連接端供電。這種具有多個(gè)、相互相移地運(yùn)行的蓄電池線路的蓄電池也被稱作蓄電池直接轉(zhuǎn)換器。
[0008]但是當(dāng)具有這種多線路牽引蓄電池的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由增程器驅(qū)動(dòng)時(shí)，必須克服困難或問(wèn)題，即從此不是存在一個(gè)，而是存在例如三個(gè)全部必須被充電的蓄電池線路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明提供了一種用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其具有電機(jī)、為該電機(jī)供電的牽引蓄電池、異步機(jī)和驅(qū)動(dòng)該異步機(jī)的內(nèi)燃機(jī)。該異步機(jī)被設(shè)置用于，為了該電動(dòng)車輛的續(xù)航里程延長(zhǎng)而根據(jù)控制信號(hào)為牽引蓄電池充電。該牽引蓄電池包括多條蓄電池線路，該些蓄電池線路具有用于產(chǎn)生相互相移的電壓曲線的可調(diào)節(jié)的輸出電壓。每個(gè)蓄電池線路不僅被設(shè)置用于為該電機(jī)的多個(gè)相位連接端中的一個(gè)供電而且與該異步機(jī)的相位連接端相連接。
[0010]此外還提供了一種用于為具有多個(gè)蓄電池線路的牽引蓄電池充電的方法，其中通過(guò)異步機(jī)和與其串聯(lián)布置的內(nèi)燃機(jī)為該牽引蓄電池充電。其中該牽引蓄電池被控制用于，為了控制電機(jī)通過(guò)該蓄電池線路產(chǎn)生具有預(yù)定的和/或變化的頻率的相互相移的輸出電壓。此外根據(jù)該方法通過(guò)該內(nèi)燃機(jī)以高于三相牽引蓄電池頻率的頻率來(lái)運(yùn)行該異步機(jī)，從而在該異步機(jī)中存在負(fù)的轉(zhuǎn)差率。
[0011]此外根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面還實(shí)現(xiàn)一種車輛，尤其是混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車，其配備有根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0012]因此根據(jù)本發(fā)明提出了一種用于具有增程器的電驅(qū)動(dòng)裝置的互聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中用于為該牽引蓄電池充電的異步機(jī)以直接的方法和方式與該牽引蓄電池連接。更準(zhǔn)確地說(shuō)，如此連接該牽引蓄電池，使得尤其能夠省略一個(gè)或多個(gè)整流器。這根據(jù)本發(fā)明尤其通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)，即該些蓄電池模塊線路的多個(gè)輸出端直接與由該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的異步機(jī)的多個(gè)相位連接端相連接。因此在合適的頻率選擇過(guò)程中該異步機(jī)能夠作為同時(shí)為全部蓄電池線路充電的發(fā)電機(jī)工作。
[0013]優(yōu)選地，這些蓄電池線路的輸出端同樣直接與該電機(jī)的終端連接。由此本發(fā)明被有利地用于蓄電池直接轉(zhuǎn)換器，該蓄電池直接轉(zhuǎn)換器根據(jù)本發(fā)明以直接的方式由該異步電動(dòng)機(jī)充電。
[0014]本發(fā)明尤其有利地用于三相電機(jī)和相應(yīng)的三相異步機(jī)，其中該牽引蓄電池相應(yīng)地同樣為三相的或者具有三個(gè)運(yùn)行的蓄電池線路。因此在該實(shí)施方式中三個(gè)蓄電池線路輸出端，例如這三個(gè)正的蓄電池線路輸出端，分別與該電機(jī)的這三個(gè)相位連接端中的正好一個(gè)連接且同時(shí)分別與該異步電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相位連接端中的正好一個(gè)連接。
[0015]優(yōu)選地該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有控制單元，該控制單元保證，以比該多相牽引蓄電池的運(yùn)行的頻率更大的轉(zhuǎn)數(shù)或輸出頻率來(lái)驅(qū)動(dòng)該異步機(jī)，由此通過(guò)該異步機(jī)能夠確保對(duì)該牽引蓄電池的蓄電池線路可靠地充電。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)能夠是異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施方式中這樣實(shí)現(xiàn)這些蓄電池線路的輸出電壓，即這些蓄電池線路均具有多個(gè)蓄電池模塊，這些蓄電池模塊能夠通過(guò)控制被選擇為激活和去激活。其中僅僅在蓄電池模塊處于激活狀態(tài)時(shí)其蓄電池模塊電壓才為該相應(yīng)的蓄電池線路的輸出電壓作貢獻(xiàn)。
[0018]此外其被證明為一種有利的構(gòu)造型式，即當(dāng)這些蓄電池模塊均具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)，其中分別有一個(gè)被運(yùn)行在閉合狀態(tài)而另一個(gè)被運(yùn)行在斷開(kāi)狀態(tài)。其中這些開(kāi)關(guān)被如此設(shè)置，使得根據(jù)各蓄電池模塊的開(kāi)關(guān)位置將該蓄電池模塊的多個(gè)蓄電池單池接入相應(yīng)的蓄電池線路或?qū)ǖ乜缃釉谠撔铍姵鼐€路上。
[0019]在根據(jù)該方法在本發(fā)明的改進(jìn)中如此調(diào)節(jié)異步機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，使得當(dāng)該牽引蓄電池運(yùn)行時(shí)，該頻率、即以其運(yùn)行該異步機(jī)的頻率，和該牽引蓄電池的頻率呈預(yù)定的關(guān)系，尤其是呈固定的關(guān)系。由此能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化的效率。
[0020]優(yōu)選地是，如此設(shè)置和運(yùn)行該異步機(jī)和該電機(jī)，即該異步機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)nASM和該電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)nM遵守關(guān)系1.2n n ASM彡1.4n M。
[0021]優(yōu)選地所述的蓄電池為鋰離子蓄電池。
[0022]在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明且在該說(shuō)明書(shū)中闡明本發(fā)明有利的改進(jìn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]根據(jù)附圖和以下說(shuō)明書(shū)進(jìn)一步闡述本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。其中:
[0024]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的蓄電池線路的原理圖，由該蓄電池線路能夠產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的輸出電壓；以及
[0025]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中增程器與異步發(fā)電機(jī)串聯(lián)連接。

【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1中示出了蓄電池線路11的原理圖，由該蓄電池線路11能夠產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的輸出電壓且由該蓄電池線路11能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的牽引蓄電池。其中在該牽引蓄電池中優(yōu)選地布置三個(gè)這樣的蓄電池線路11。蓄電池線路11具有多個(gè)蓄電池模塊12，其中每個(gè)蓄電池模塊12分別包括至少一個(gè)蓄電池單池13。該蓄電池模塊12被如此設(shè)置，使得其能夠可選地被接入該蓄電池線路11，從而該蓄電池線路11產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的輸出電壓。如圖1中可知，每個(gè)蓄電池模塊12具有兩個(gè)開(kāi)關(guān)14、15。如果在蓄電池模塊12中該開(kāi)關(guān)15被斷開(kāi)而該開(kāi)關(guān)14被閉合，那么該蓄電池模塊12被接入該蓄電池線路11，從而其模塊電壓為該蓄電池線路11的輸出電壓作貢獻(xiàn)。但是相反如果該開(kāi)關(guān)15被閉合，而該開(kāi)關(guān)14被斷開(kāi)，那么該蓄電池模塊12被跨接且不再為該蓄電池線路電壓作貢獻(xiàn)，直至其再次被接通。為此該蓄電池模塊12被控制單元(圖1中未示出)控制且由控制信號(hào)供電，據(jù)此按照預(yù)設(shè)的順序?qū)崿F(xiàn)各蓄電池模塊的接入和跨接。由此例如產(chǎn)生階梯狀的電壓曲線，由其能夠擬合正弦狀的交流電壓曲線。盡管在圖中每個(gè)蓄電池模塊12只示出一個(gè)蓄電池單池13，但是蓄電池模塊12也能夠包括多個(gè)蓄電池單池13。在越多的蓄電池模塊12中分配蓄電池線路11的這些蓄電池單池13，該蓄電池線路輸出電壓能夠被越精確地調(diào)節(jié)。在根據(jù)本發(fā)明的牽引蓄電池中存在多個(gè)這種蓄電池線路11，優(yōu)選地為三個(gè)。
[0027]圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中用作增程器的內(nèi)燃機(jī)18與異步發(fā)電機(jī)17連接。圖2中不僅示出了該蓄電池線路11而且示出了由該蓄電池線路11供電的電機(jī)16。此外該蓄電池20中還布置有控制單元19。該控制單元用于為這些蓄電池模塊12或這些開(kāi)關(guān)產(chǎn)生控制信號(hào)。但是本發(fā)明不限制于這樣的實(shí)施方式。替換地該控制模塊12也能夠由中央的控制器(未示出)控制。
[0028]這些蓄電池線路11通過(guò)其輸出端分別與該電機(jī)16的相位連接端21中的一個(gè)連接，從而每個(gè)相位連接端21正好由一個(gè)蓄電池線路11供電。為此這些蓄電池線路11的輸出端與多根導(dǎo)線連接，這些導(dǎo)線不僅分別與電機(jī)16的相位連接端21而且與異步機(jī)17的相位連接端22耦合。因此，該牽引蓄電池20以這種直接的方式與該異步機(jī)17耦合，從而以特別簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)該異步機(jī)充電。這能夠尤其不分別設(shè)置在其之間連接的整流器地實(shí)現(xiàn)。在充電運(yùn)行過(guò)程中，其中使用該用作增程器的內(nèi)燃機(jī)18且驅(qū)動(dòng)該異步機(jī)17，如此運(yùn)行該異步機(jī)17，使得在該異步機(jī)中存在轉(zhuǎn)差率。
[0029]為此該異步機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)nASM容易地被調(diào)節(jié)以高于該電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)η Μ或該電機(jī)被控制的頻率。該電機(jī)能夠是同步電機(jī)或異步電機(jī)。優(yōu)選地，當(dāng)該牽引蓄電池在運(yùn)行時(shí)，該頻率、即以其運(yùn)行該異步機(jī)的頻率，和該牽引蓄電池的頻率相互呈預(yù)定的關(guān)系，尤其是呈固定的關(guān)系。
[0030]在有利的方案中如此運(yùn)行該異步機(jī)和電機(jī)，當(dāng)該牽引蓄電池20和該異步機(jī)17以及該內(nèi)燃機(jī)18在運(yùn)行時(shí)，使得對(duì)該異步機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)nASM和該電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)η Μ來(lái)說(shuō)遵循關(guān)系1.2ηΜ^Ξ η Α5Μ^Ξ 1.4η ΜΟ
【權(quán)利要求】
1.用于電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，包括電機(jī)(16)、用于為所述電機(jī)(16)供電的牽引蓄電池(20)、異步機(jī)(17)以及用于驅(qū)動(dòng)所述異步機(jī)(17)的內(nèi)燃機(jī)(18)，其中，所述異步機(jī)(17)被設(shè)置用于，為了所述電動(dòng)車輛的續(xù)航里程延長(zhǎng)而根據(jù)控制信號(hào)為所述牽引蓄電池(20)充電，其特征在于， 所述牽引蓄電池(20)包括多條蓄電池線路(11)，所述多條蓄電池線路具有用于產(chǎn)生相互相移的電壓曲線的可調(diào)節(jié)的輸出電壓，并且每個(gè)蓄電池線路(11)不僅設(shè)置用于為所述電機(jī)(16)的多個(gè)相位連接端(21)中的一個(gè)供電而且與所述異步機(jī)的相位連接端(22)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，其中，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)具有控制單元(19)且被設(shè)置用于，如此地運(yùn)行所述異步機(jī)(17)，使得所述異步機(jī)(17)的輸出頻率高于多相的牽引蓄電池(10)的頻率，從而所述牽引蓄電池(20)的所述多條蓄電池線路(11)的多個(gè)蓄電池單池(13)能夠由所述異步機(jī)(17)充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，其中，所述牽引蓄電池(20)、所述異步機(jī)(17)、和所述電機(jī)(16)均被設(shè)置為三相的且所述電機(jī)(16)被構(gòu)造為異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，其中，每個(gè)蓄電池線路(11)具有多個(gè)蓄電池模塊(12)，所述多個(gè)蓄電池模塊(12)能夠通過(guò)控制被選擇為激活或去激活，其中在激活狀態(tài)時(shí)每個(gè)蓄電池模塊(12)的蓄電池模塊電壓為所述牽引蓄電池(20)的相應(yīng)的蓄電池線路(11)的輸出電壓作貢獻(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)，其中，每個(gè)蓄電池模塊(12)包括兩個(gè)開(kāi)關(guān)(14、15)，其中分別有一個(gè)被運(yùn)行在閉合狀態(tài)且另一個(gè)被運(yùn)行在斷開(kāi)狀態(tài)且所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)被如此設(shè)置，使得分別根據(jù)每個(gè)蓄電池模塊(12)的所述開(kāi)關(guān)(14、15)的開(kāi)關(guān)位置將所述蓄電池模塊(12)的所述多個(gè)蓄電池單池(13)接入相應(yīng)的蓄電池線路(11)或?qū)ǖ乜缃釉谒鲂铍姵鼐€路(11)上。
6.—種用于通過(guò)異步機(jī)(17)和與其串聯(lián)布置的內(nèi)燃機(jī)(18)為具有多個(gè)蓄電池線路(11)的牽引蓄電池(20)充電的方法，其特征在于， 所述牽引蓄電池(20)被控制用于，為了控制電機(jī)(16)而通過(guò)所述多個(gè)蓄電池線路(11)來(lái)產(chǎn)生具有預(yù)定的和/或變化的頻率的相互相移的輸出電壓，且由所述內(nèi)燃機(jī)(18)以大于所述牽引蓄電池(20)的頻率的頻率來(lái)運(yùn)行所述異步機(jī)(17)，使得在所述異步機(jī)(17)中存在負(fù)的轉(zhuǎn)差率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中如此地調(diào)節(jié)所述異步機(jī)(17)的轉(zhuǎn)數(shù)，使得當(dāng)所述牽引蓄電池(20)運(yùn)行時(shí)，以其來(lái)運(yùn)行所述異步機(jī)(17)的頻率和所述牽引蓄電池(20)的頻率相互呈預(yù)定的關(guān)系，尤其是呈固定的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中，所述異步機(jī)(17)如此地由所述內(nèi)燃機(jī)(18)來(lái)驅(qū)動(dòng)，以使得對(duì)于所述異步機(jī)(17)的轉(zhuǎn)數(shù)nASM和所述電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)ηM來(lái)說(shuō)遵循關(guān)系1.2ηΜ^Ξ η Α5Μ^Ξ 1.4η ΜΟ
9.一種機(jī)動(dòng)車，尤其是混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)。
【文檔編號(hào)】B60L11/12GK104507737SQ201380039072
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
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