能量傳輸裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能量傳輸裝置，其具有電磁轉(zhuǎn)換器單元，所述電磁轉(zhuǎn)換器單元能夠在輸入側(cè)與交流電壓源耦合。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域眾所周知的是，將電機(jī)作為唯一的驅(qū)動(dòng)裝置或者與其他類型(混合驅(qū)動(dòng))的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一起使用。在這樣的電動(dòng)車(chē)輛或者混合動(dòng)力車(chē)輛中典型地使用感應(yīng)式電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。以下功率電子設(shè)備用于控制機(jī)動(dòng)車(chē)中的這樣的感應(yīng)式電機(jī)，所述功率電子設(shè)備包括將機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)載的高伏特電池的直流電壓/直流電流轉(zhuǎn)化為交流電的逆變器。逆變器在此由控制設(shè)備來(lái)控制，使得電機(jī)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中在確定的轉(zhuǎn)速的情況下在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上產(chǎn)生確定的旋轉(zhuǎn)力矩。因此，機(jī)動(dòng)車(chē)的高伏特電池提供用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)所需的能量。出于此原因，在電動(dòng)車(chē)輛或者插電式混合動(dòng)力車(chē)輛中的高伏特電池必須根據(jù)充電狀態(tài)有規(guī)律地通過(guò)相應(yīng)的電池充電設(shè)備與電能供應(yīng)網(wǎng)連接，以便對(duì)高伏特電池充以電能。
[0003]除了用于對(duì)高伏特電池進(jìn)行充電的電池充電設(shè)備，電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力車(chē)輛通常具有車(chē)載電網(wǎng)DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述車(chē)載電網(wǎng)DC/DC轉(zhuǎn)換器被構(gòu)造用于將高伏特電池的電能饋入到低電壓車(chē)載電網(wǎng)(通常具有12V的直流電壓)中。低電壓車(chē)載電網(wǎng)在此用于給位于機(jī)動(dòng)車(chē)中的用電器供電并且通常具有低伏特電池，所述低伏特電池給低電壓車(chē)載電網(wǎng)供應(yīng)電能。
[0004]DC/DC轉(zhuǎn)換器例如在1.5kW至2.5kW的功率范圍內(nèi)運(yùn)行。在此，最大電流通常在次級(jí)側(cè)受到限制(例如限制到120A)。用于對(duì)高伏特電池進(jìn)行充電的電池充電設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)地單相實(shí)施并且具有約3.5kff的典型充電功率。
[0005]車(chē)輛功率電子設(shè)備的已知車(chē)載電網(wǎng)拓?fù)淅绫粚?shí)施，使得充電設(shè)備與DC/DC轉(zhuǎn)換器形成獨(dú)立的設(shè)備，所述獨(dú)立的設(shè)備通過(guò)高伏特電池或者中間回路電容器連接。出于安全原因，不僅充電設(shè)備而且DC/DC轉(zhuǎn)換器必須電分離地實(shí)施。所述電分離通常借助變壓器實(shí)現(xiàn)。因此，充電設(shè)備也可以以電分離的DC/DC轉(zhuǎn)換器的形式實(shí)現(xiàn)。除了這兩種DC/DC轉(zhuǎn)換器，已知的車(chē)載電網(wǎng)拓?fù)渚哂懈郊拥碾妷浩ヅ浼?jí)(例如升壓變換器、降壓變換器)和其他例如用于提高所謂的功率系數(shù)的電路。
[0006]如果電動(dòng)或插電式混合動(dòng)力車(chē)輛與能量供應(yīng)網(wǎng)連接，以便對(duì)高伏特電池充電，則在該充電過(guò)程期間必須支持低電壓車(chē)載電網(wǎng)，因?yàn)榇_定的用電器(例如栗、通風(fēng)裝置、控制電子設(shè)備)此外是激活的。然而，用于支持低電壓車(chē)載電網(wǎng)的功率需求是相對(duì)低的并且例如在200W至400W的范圍中變動(dòng)。在此，從能量供應(yīng)網(wǎng)至機(jī)動(dòng)車(chē)的低電壓車(chē)載電網(wǎng)的能量傳輸?shù)男屎懿?，因?yàn)槌潆娫O(shè)備和車(chē)載電網(wǎng)DC/DC轉(zhuǎn)換器在上述車(chē)載電網(wǎng)拓?fù)渲写?lián)連接。
[0007]由DE 196 46 666已知一種用于電池運(yùn)行的車(chē)輛的充電裝置，所述充電裝置具有至少一個(gè)用于運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的行駛電池和至少一個(gè)用于給車(chē)載電網(wǎng)供電的車(chē)載電池。所述充電裝置能夠?qū)崿F(xiàn)充電設(shè)備與DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路技術(shù)上的集成。為此，使用變壓器，所述變壓器具有一個(gè)初級(jí)繞組和兩個(gè)次級(jí)繞組。借助切換裝置可以將變壓器的初級(jí)繞組可選地與供電網(wǎng)或者與行駛電池電耦合。在充電裝置的充電運(yùn)行中，連接切換裝置，使得行駛電池與變壓器的第一次級(jí)繞組耦合并且車(chē)載電池與變壓器的第二次級(jí)繞組耦合。
[0008]充電裝置的變換比通過(guò)變壓器的匝數(shù)預(yù)先給定。能夠針對(duì)行駛電池與車(chē)載電池的同時(shí)充電或者并行充電進(jìn)行變壓器的初級(jí)側(cè)控制，使得用于行駛電池的電壓匹配實(shí)現(xiàn)。車(chē)載電池上的電壓現(xiàn)在自動(dòng)地根據(jù)變壓器的變換比得出。對(duì)于到行駛電池與車(chē)載電池上的功率分配，決定性的是變壓器的變換比、行駛電池和車(chē)載電池的電壓水平以及變壓器的兩個(gè)次級(jí)側(cè)的輸出阻抗。在行駛電池與車(chē)載電池的并行充電期間從能量供應(yīng)網(wǎng)至行駛電池或者從能量供應(yīng)網(wǎng)至車(chē)載電池的功率通量的有效調(diào)節(jié)借助已知的車(chē)載電網(wǎng)拓?fù)涫遣豢赡艿摹?br>[0009]替代于并行充電存在以下可能性:順序地對(duì)行駛電池和車(chē)載電池充電。例如行駛電池可以在第一時(shí)間段中例如以3.5kW的功率來(lái)充電。隨后，在第二時(shí)間段中，車(chē)載電池的充電可以以最大功率(例如以1.8kW)進(jìn)行。但這導(dǎo)致車(chē)載電池的強(qiáng)的環(huán)化(Zyklisierung)0短暫連續(xù)進(jìn)行的放電-充電循環(huán)引起車(chē)載電池的降低的壽命。此外，順序充電延長(zhǎng)行駛電池的充電持續(xù)時(shí)間，因?yàn)樾旭傠姵爻潆娺^(guò)程總是又為了車(chē)載電池充電過(guò)程而被中斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此本發(fā)明提供一種能量傳輸裝置，其具有:電磁轉(zhuǎn)換器單元，所述電磁轉(zhuǎn)換器單元能夠在輸入側(cè)與交流電壓源耦合；第一直流電壓電路，所述第一直流電壓電路在輸入側(cè)與電磁轉(zhuǎn)換器單元耦合并且在輸出側(cè)能夠與第一直流電壓宿耦合并且被構(gòu)造用于在輸出側(cè)提供第一直流電壓；以及第二直流電壓電路，所述第二直流電壓電路在輸入側(cè)與電磁轉(zhuǎn)換器單元耦合并且在輸出側(cè)能夠與第二直流電壓宿耦合并且被構(gòu)造用于在輸出側(cè)提供第二直流電壓，其中所述直流電壓電路之一為了調(diào)節(jié)其輸出側(cè)直流電壓而具有直流電壓轉(zhuǎn)換器。
[0011]在該實(shí)施方式中，第一和第二直流電壓宿例如被構(gòu)造為第一和第二電能存儲(chǔ)器。
[0012]有利地，可以借助電磁轉(zhuǎn)換器單元和直流電壓轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)輸出側(cè)的電壓，所述輸出側(cè)的電壓能夠相互獨(dú)立地調(diào)節(jié)。因此，也可以有效調(diào)節(jié)從交流電壓源(例如能量供應(yīng)網(wǎng))至相應(yīng)的直流電壓宿或者電能存儲(chǔ)器的功率通量。第一和第二電能存儲(chǔ)器的現(xiàn)在可行的并行充電導(dǎo)致相較于這兩個(gè)能量存儲(chǔ)器的串行充電更少的充電時(shí)間。此外，通過(guò)并行充電避免這兩個(gè)電能存儲(chǔ)器的環(huán)化并且因此延長(zhǎng)電能存儲(chǔ)器的壽命。
[0013]特別優(yōu)選的是，能量傳輸裝置在一種運(yùn)行方式中被構(gòu)造用于借助電磁轉(zhuǎn)換器單元和直流電壓轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)從交流電壓源至第一直流電壓宿的第一功率通量以及從交流電壓源至第二直流電壓宿的第二功率通量，其中第一和第二功率通量能夠相互獨(dú)立地調(diào)節(jié)。
[0014]因此，能量傳輸裝置的運(yùn)行方式例如對(duì)應(yīng)于第一和第二電能存儲(chǔ)器的充電運(yùn)行。有利地，從交流電壓源至第一電能存儲(chǔ)器的第一功率通量可以與從交流電壓源至第二電能存儲(chǔ)器的第二功率通量無(wú)關(guān)地調(diào)節(jié)。這兩個(gè)功率通量因此能夠有效地調(diào)節(jié)。
[0015]在另一種實(shí)施方式中，所述電磁轉(zhuǎn)換器單元具有變壓器，所述變壓器具有初級(jí)繞組和第一與第二次級(jí)繞組，其中初級(jí)繞組能夠與交流電壓源耦合。
[0016]變壓器用于充電設(shè)備與DC/DC轉(zhuǎn)換器的在電路技術(shù)上的集成，所述充電設(shè)備用于第一直流電壓宿(第一電能存儲(chǔ)器)，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器用于給第二直流電壓宿供電。此夕卜，變壓器的使用導(dǎo)致初級(jí)側(cè)電路單元與次級(jí)側(cè)電路單元的電分離并且因此導(dǎo)致能量傳輸裝置的提高的安全性。
[0017]在另一種實(shí)施方式中，電磁轉(zhuǎn)換器單元具有初級(jí)側(cè)的電路單元，所述電路單元能夠在輸入側(cè)與交流電壓源耦合并且在輸出側(cè)與初級(jí)繞組連接。
[0018]通過(guò)初級(jí)側(cè)的電路單元例如能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器的初級(jí)繞組的電壓匹配和/或預(yù)先定義的控制。因此，可以使由交流電壓源(例如由能量供應(yīng)網(wǎng))提供的輸入電壓在第一直流電壓宿的充電過(guò)程期間匹配于能量傳輸裝置的要求。
[0019]根據(jù)另一種實(shí)施方式，初級(jí)側(cè)的電路單元至少具有:整流器電路，所述整流器電路能夠在輸入側(cè)與交流電壓源耦合；功率系數(shù)校正濾波器，所述功率系數(shù)校正濾波器在輸入側(cè)與整流器電路耦合；以及斷續(xù)裝置，所述斷續(xù)裝置在輸入側(cè)與功率系數(shù)校正濾波器耦合并且在輸出側(cè)與初級(jí)繞組耦合。
[0020]通過(guò)功率系數(shù)校正濾波器提高能量傳輸裝置的所謂的功率系數(shù)。通過(guò)功率系數(shù)的提高可以最小化與能量傳輸裝置耦合的能量供應(yīng)網(wǎng)中的傳輸損耗和干擾。
[0021]借助斷續(xù)裝置可以精確地控制從交流電壓源獲取的并且可供直流電壓宿使用的功率。
[0022]在另一種實(shí)施方式中，第一和/或第二直流電壓電路具有另外的整流器電路。
[0023]通過(guò)整流器電路進(jìn)行由相關(guān)次級(jí)繞組提供的交流電壓的整流。在此，可以借助有效控制的或者無(wú)控制的整流器電路實(shí)施整流。
[0024]根據(jù)另一種實(shí)施方式，另外的整流器電路具有至少一個(gè)二極管或者晶體管。
[0025]借助二極管電路實(shí)現(xiàn)無(wú)控制的整流。
[0026]例如可以在該實(shí)施方式中使用橋式整流器，也稱作格里茨電路或者雙脈沖橋式電路。
[0027]例如可以使用由晶體管