鬼佬大哥大
  • / 15
  • 下載費用:30 金幣  

用于驅動發動機的驅動單元.pdf

摘要
申請專利號:

CN201480028694.8

申請日:

2014.05.16

公開號:

CN105209285A

公開日:

2015.12.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):B60L 11/14登記生效日:20180516變更事項:專利權人變更前權利人:ABB 技術有限公司變更后權利人:ABB瑞士股份有限公司變更事項:地址變更前權利人:瑞士蘇黎世變更后權利人:瑞士巴登|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):B60L 11/14申請日:20140516|||公開
IPC分類號: B60L11/14; B60L11/18; B60L11/12; B61C3/02; B60W20/00; F02N11/04 主分類號: B60L11/14
申請人: ABB 技術有限公司
發明人: C.斯特姆勒; T.馮霍夫; U.伊爾勒
地址: 瑞士蘇黎世
優先權: 2013.05.17 DE 102013008420.2
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 李強;肖日松
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201480028694.8

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.06.05|||2017.12.12|||2016.01.27|||2015.12.30

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及用于驅動發動機的驅動單元。特別地,本發明涉及用于起動呈內燃機的形式的發動機的改進的驅動,內燃機設計成驅動聯接到發動機上的牽引發電機。現有技術中已知的缺點在于,如果電池設計成例如僅提供較低供應電壓,則電池提供的能量勢在起動發動機的過程期間不足。因此,本發明處理的問題在于,提供改進且較簡單的驅動單元用于驅動和起動發動機,這使得能夠可靠地起動發動機且在這個情況下僅需要對車輛的現有發動機和驅動單元進行最小電路改裝。問題借助于驅動單元(100)來解決,其包括:可連接到工作機器(50)的功率轉換器(20),其包括中間電路(6),中間電路(6)可首先聯接到第一逆變器(2)且其次聯接到第二逆變器(4),其中第一逆變器(2)設計成可在AC電壓側連接到發動機(54)且在DC電壓側連接到中間電路(6),并且其中第二逆變器(4)在DC電壓側連接

權利要求書

權利要求書
1.  一種驅動單元(100),包括:
可連接到工作機器(50)的功率轉換器(20),其包括中間電路(6),所述中間電路(6)可首先聯接到第一逆變器(2)且其次聯接到第二逆變器(4),其中所述第一逆變器(2)設計成可在AC電壓側連接到發動機(54)且在DC電壓側連接到所述中間電路(6),并且其中所述第二逆變器(4)在DC電壓側連接到所述中間電路(6)且可在AC電壓側連接到所述工作機器(50),并且其中所述第二逆變器(4)設計成驅動所述工作機器(50)使得所述工作機器(50)可用作發動機或發電機;
連結到至少一個能量存儲器(10)的連結件;
連接到所述功率轉換器(20)的切換單元(8,13),其中所述切換單元(8,13)可在第一操作模式或第二操作模式中操作,其中在所述第一操作模式,所述切換單元(8,13)設計成將所述功率轉換器(20)聯接到所述至少一個能量存儲器(10)以便使得能量流能夠從所述至少一個能量存儲器(10)通過所述切換單元(8,13)流到所述功率轉換器(20)的所述中間電路(6),并且其中在所述第二操作模式,所述切換單元(8,13)設計成脫開所述功率轉換器(20)與所述至少一個能量存儲器(10);
其中所述驅動單元(100)包括能量存儲器充能單元(12),其可連接到所述功率轉換器(20),以對所述能量存儲器(10)提供能量。

2.  根據權利要求1所述的驅動單元(100),其特征在于,所述切換單元(8,13)設計成將所述功率轉換器(20)聯接到供應網絡終端(14),以便使得能量流能夠從所述功率轉換器(20)的所述中間電路(6)通過所述切換單元(8,13)流向所述供應網絡終端(14)。

3.  根據權利要求1所述的驅動單元(100),其特征在于,所述驅動單元(100)包括輔助能量存儲器(16),其可連接到所述功率轉換器(20)的所述中間電路(6)。

4.  根據權利要求2所述的驅動單元(100),其特征在于,轉換器單元(9)連接在所述輔助能量存儲器(16)和所述功率轉換器(20)的所述中間電路(6)之間。

5.  根據權利要求3所述的驅動單元(100),其特征在于,所述輔助能量存儲器(16)設計成可在充能或放能操作中操作,其中在充能模式,所述切換單元(8,13)在所述第一操作模式中操作,其中,所述能量存儲器(10)通過所述切換單元(8,13)聯接到所述功率轉換器(20)的所述中間電路(6),使得來自所述能量存儲器(10)的能量能夠通過所述切換單元(8,13)饋送到所述中間電路(6)中,所述能量然后從所述中間電路(6)通過所述轉換器單元(9)傳遞到所述輔助能量存儲器(16)中,并且,如果所述輔助能量存儲器(16)在放能模式中操作,則所述輔助能量存儲器(16)通過所述轉換器單元(9)聯接到所述功率轉換器(20)的所述中間電路(6),以便來自所述輔助能量存儲器(16)的能量提供給所述功率轉換器(20)的所述中間電路(6)。

6.  根據前述權利要求中的任一項所述的驅動單元(100),其特征在于,所述切換單元(8,13)具有負載保護元件(13),其設計成保護所述能量存儲器(10),以免受電過載的影響。

7.  根據權利要求5所述的驅動單元(100),其特征在于,所述負載保護元件(13)為二極管。

8.  根據前述權利要求中的任一項所述的驅動單元(100),其特征在于,所述驅動單元(100)包括控制單元(30),其設計成取決于所述驅動單元(100)的操作模式而控制所述功率轉換器(20)、所述切換單元(8,13)、所述能量存儲器(10)、所述輔助能量存儲器(16)和所述供應網絡終端(14)之間的聯接。

9.  根據前述權利要求中的任一項所述的驅動單元(100),其特征在于,所述輔助能量存儲器(16)實現為超級電容器。

10.  根據前述權利要求中的任一項所述的驅動單元(100),其特征在于,所述功率轉換器(20)的所述中間電路(6)實現為DC電壓中間電路。

11.  根據前述權利要求中的任一項所述的驅動單元(100),其特征在于,所述切換單元(8,13)包括機械和/或電動切換器件。

12.  根據前述權利要求中的任一項所述的驅動單元(100),其特征在于,所述能量存儲器(16)為電池。

13.  一種車輛,包括根據權利要求1至12中的任一項所述的驅動單元(100)。

14.  根據權利要求13所述的車輛,其特征在于,所述車輛為軌道車輛。

15.  根據權利要求13所述的車輛,其特征在于,所述車輛設有混合驅動器。

說明書

說明書用于驅動發動機的驅動單元
技術領域
本發明涉及用于驅動機器的驅動單元。特別地,本發明涉及改進用于起動呈內燃機的形式的發動機的驅動,內燃機設計成驅動聯接到發動機上的牽引發電機。
背景技術
根據現有技術已知,呈內燃機諸如柴油發動機的形式的大馬力發動機的起動通常使用額外的但是又顯著更小的也就是說馬力不大的輔助發動機實現,諸如例如在用于列車或農業機器的牽引應用中,柴油發動機例如用于驅動機器,輔助發動機通過連接到輔助發動機的額外的電池(所謂的起動器電池)獲得其起動能量。這種布置例如出現在機動車輛中。在這種情況下,起動器電池實現為蓄能器,其將電流供應給呈機動車輛的內燃機的形式的發動機的起動器。但是,除了提供特定能量勢或電壓水平來起動發動機的任務,起動器電池通常輔助性地用來支持車輛的車載電網和連接到其上的各種負載的供電。
用于起動發動機的類似方法描述在WO2012/091831中。在這種情況下,發動機連接到交流發電機和額外的輔助發動機。交流發電機產生驅動車輛所需要的牽引能量。額外的輔助發動機通過電池供電,以便提供需要的扭矩來啟動和起動發動機。
但是,現有技術中已知的利用起動器電池來起動發動機的方法具有各種缺點。如果電池設計成例如僅提供24伏特的較低供應電壓,通常電池提供的能量勢在起動發動機的過程期間是不足的。在這種情況下,額外的構件部件諸如升壓轉換器例如必須確保電池提供的能量勢升高的較高能量勢。此外,電池提供的較低電壓在起動發動機的過程期間會帶來高電池電流。
關于使用起動器電池的另一個缺點在于其依賴于溫度的性能。但是,這個缺點大體上所有電池都有。電池所暴露的環境溫度越低,電池的性能在這里都下降得越多。
本發明處理的技術性目標問題在于,提供用于驅動和起動發動機的改進且較簡單的驅動單元,其避免或至少最大程度地減少現有技術中的上面提到的缺點。特別地,本發明所處理的問題在于,提供改進的驅動單元,其使得能夠可靠地起動發動機且在這個情況下僅需要對車輛的現有發動機和驅動單元進行最小電路改裝。本發明解決的另一個問題在于,使起動發動機的過程獨立于通常支持發動機的起動的電池(所謂的車輛電池)的當前能量勢,以及減小車輛的附連到車輛電池上的車載電網上的負載。
發明內容
本發明所處理的問題通過權利要求1的特征解決。本發明的有利實施例出現在伴隨的從屬權利要求中。
特別地,問題通過一種驅動單元解決,其包括可連接到工作機器的功率轉換器,其包括中間電路,中間電路可首先聯接到第一逆變器且其次聯接到第二逆變器,其中第一逆變器設計成可在AC電壓側連接到發動機且在DC電壓側連接到中間電路,并且其中第二逆變器在DC電壓側連接到中間電路且可在輸出側連接到工作機器,并且其中第二逆變器設計成驅動工作機器,使得工作機器可用作發動機或發電機。
此外,驅動單元包括連結到至少一個能量存儲器的連結件,以及連接到功率轉換器的切換單元,其中切換單元可在第一操作模式或第二操作模式中操作,其中在第一操作模式,切換單元設計成將功率轉換器聯接到至少一個能量存儲器,以便使得能量流能夠從至少一個能量存儲器通過切換單元流到功率轉換器的中間電路,并且其中在第二操作模式,切換單元設計成脫開功率轉換器與至少一個能量存儲器。此外,驅動單元包括能量存儲器充能單元,其可連接到功率轉換器,以對能量存儲器提供能量。
本發明的一個實質點在于,借助于已經存在且可聯接到發動機的工作機器執行發動機的起動,發動機優選為內燃機諸如發動機,其例如用于例如軌道車輛的牽引應用(諸如軌道發動機單元和機車)中,以及在與牽引緊密相關的使用領域(諸如例如可另外配備有混合驅動器的公共車輛)中。在這個情況下,工作機器可用作發動機或發電機。以便起動發動機,工作機器以發動機操作被驅動,所述工作機器提供需要的起動扭矩,以起動柴油發動機。考慮到工作機器的雙操作模式,有利的是能夠省略額外的輔助發動機,在現有技術中已知的類似應用中,輔助發動機將用來提供必需的起動扭矩給呈內燃機的形式的發動機。
工作機器可借助于能量存儲器起動,能量存儲器提供需要的能量勢。能量存儲器通過切換單元聯接到功率轉換器單元的中間電路,功率轉換器單元對工作機器供應能量。在這個情況下,切換單元可包括機械和/或電動切換器件。功率轉換器單元包括第一逆變器和第二逆變器,其中第一和第二逆變器通過中間電路而彼此電聯接。中間電路可優選實現為DC電壓中間電路,其具有電容性元件。在這個情況下,根據本發明的驅動單元可設計成處理在低電壓范圍中和在具有超過1000伏特的電壓特征值的中等電壓范圍中的中間電路電壓。第一逆變器優選實現為功率轉換器且可在AC電壓側連接到發動機,發動機可優選構成可被驅動的電動機。功率轉換器單元的第二逆變器在輸出側聯接到工作機器。
切換單元可操作成使得能量存儲器連接到功率轉換器單元或與其脫開。切換單元可有利地實現為輔助轉換器,其執行至相應的操作模式的切換。切換可因此通過在某些情況下已經存在的輔助轉換器執行。這具有的優點在于,切換所需要的構件部件的數量減少到最少,這可導致節省驅動單元的成本和減少重量。此外,這種切換布置使得能夠使用較小的較低功率且因而不那么昂貴的切換構件,因為從能量存儲器需要的充能電流可在大小上設置成與在沒有能量存儲器的情況下的直接起動相比小很多。
切換單元可另外操作成使得在行進操作中,能量存儲器與功率轉換器單元脫開,以便改為對例如連接到切換單元的其它負載供應能量。也就是說,能量可從功率轉換器單元通過切換單元流到連接到切換單元的負載,諸如例如車載電網。
本發明的另一個方面在于,能量存儲器不需要為驅動單元的組成部分。驅動單元還可僅僅具有接口來聯接一個或多個位于驅動單元外部的能量存儲器。
能量存儲器可實現為電池的形式,例如鉛酸蓄能器,其使得可獲得起動工作機器所需要的呈限定的標稱電壓的形式的能量勢。該能量勢可為例如24伏特、36伏特或110伏特。能量存儲器通過切換單元切換,使得能量從能量存儲器通過切換單元流到功率轉換器單元和第二逆變器的輸入側。但是,如果能量存儲器提供的標稱電壓對于起動過程不足,則在某些情況下,升壓轉換器必須另外連接到能量存儲器,以便提供需要的能量勢來起動工作機器。
本發明的優選的實施例
在本發明的第一優選的實施例中,驅動單元包括充能單元,其可連接到功率轉換器,以照這樣對能量存儲器提供能量。為此,能量存儲器聯接到充能單元,從而使得能量流能夠從功率轉換器單元的第一逆變器流到充能單元。但是,將還可設想到使用所謂的可逆充能單元。可逆充能單元然后將具有通過能量存儲器將能量饋送到功率轉換器單元或功率轉換器中的功能。
在驅動單元的操作期間,也就說例如在操作的車輛的行進期間,充能單元確保能量存儲器被充能。這有利地使得能夠確保需要的能量始終可用于起動柴油發動機的過程,以便聯接到功率轉換器單元上的工作機器可操作,這又提供需要的起動扭矩給連接到其上的柴油發動機。
在另一個優選的實施例中,切換單元設計成將功率轉換器聯接到供應網絡終端,以便使得能量流能夠從功率轉換器的中間電路通過切換單元流向供應網絡終端。切換單元優選實現為具有對應的開關的輔助轉換器。為此,僅需要對例如在輔助轉換器上的已經存在的硬件進行最小的改裝,輔助轉換器諸如在某些情況下已經存在。
切換單元進行的相應的切換因此確定傳送向功率轉換器單元或離開功率轉換器單元的能量流的方向。也就是說,開關的位置限定能量是從功率轉換器單元通過切換單元流到供應網絡終端,還是能量從能量存儲器通過切換單元流到功率轉換器單元。切換可在輔助轉換器處執行的事實提供的優點在于,可使用較低功率且因而較小的轉換開關,這降低成本且減少空間需求。
在本發明的另一個優選的實施例中,驅動單元包括輔助能量存儲器,其可連接到功率轉換器的中間電路。輔助能量存儲器可實現為超級電容器,例如,其可比能量存儲器提供呈電勢的形式的更大的能量勢。驅動單元可此外還包括連結到輔助能量存儲器的接口狀連結件,使得輔助能量存儲器可定位在與驅動單元不同的位置。使用輔助能量存儲器使得能夠為了起動柴油發動機而提供獨立于能量存儲器提供的能量勢的能量勢。如果能量存儲器的性能依賴于溫度波動,則這是有利的。特別地,電池是這種情況。根據現有技術知道,如果電池暴露于低的環境溫度,則例如電池諸如鉛酸蓄能器的性能會受損,并且因而恒定的能量勢的提供會受損。
在本發明的一個優選的實施例中,輔助能量存儲器通過能量存儲器充能。為此,輔助能量存儲器通過轉換器單元連接到功率轉換器單元的中間電路。照這樣避免了用于在驅動單元用于其中的車輛中提供能量的車載能量網絡的過大的負載。在這個情況下,轉換器單元可實現為IGBT轉換器,其另外具有制動電阻器。制動電阻器另外使得能夠消散過量的制動能量。
特別地,轉換器單元聯接到功率轉換器單元的第二逆變器的DC電壓側輸入。因為能量存儲器通過切換單元聯接到功率轉換器,所以如果能量從能量存儲器通過切換單元流到功率轉換器單元,并且從功率轉換器單元通過轉換器單元流到輔助能量存儲器,則輔助能量存儲器從而被充能。為此,切換單元必須對應地進行切換,以實現這種能量流。輔助能量存儲器的這種充能在車輛的行進操作期間特別有利。
應當注意,過量制動能量還可直接饋送到輔助能量存儲器中。
轉換器單元另外設計成將存儲在輔助能量存儲器中的第一能量勢升高到第二能量勢,如果意圖開始起動柴油發動機的過程,則第二能量勢可提供給功率轉換器的中間電路。在這種情況下,轉換器單元具有升壓轉換器,其增加可從輔助能量存儲器獲得的電壓勢。
輔助能量存儲器另外設計成可在充能或放能操作中操作。在充能模式中,輔助能量存儲器通過能量存儲器充能。這大體在起動內燃機的過程之前進行。為此,切換單元在第一操作模式中操作,其中,能量存儲器通過切換單元聯接到功率轉換器的中間電路上。能量然后從能量存儲器通過切換單元饋送到中間電路中。所述能量然后從中間電路通過轉換器單元傳導到輔助能量存儲器中。從能量存儲器對輔助能量存儲器充能還可例如在車輛的行進期間進行。
如果輔助能量存儲器在放能模式中操作,則輔助能量存儲器通過轉換器單元聯接到功率轉換器的中間電路上。來自輔助能量存儲器的能量然后提供給功率轉換器的中間電路。從輔助能量存儲器進入功率轉換器單元的能量流使得能夠提供獨立于能量存儲器的能量勢的能量勢用于起動柴油發動機。能量勢在這里看作表示能量存儲器的可用電壓勢。照這樣,因此,能夠降低車輛的車載網絡上的負載,車載網絡在原理上原本通過車輛電池來供電。此外,因此可最大程度地減小用于起動內燃機的起動器電池的溫度依賴性的影響。
在本發明的另一個優選的實施例中,切換單元具有負載保護元件。在這個情況下,所述負載保護元件可實現為二極管,以便保護能量存儲器,以免受電過載的影響。
在本發明的一個優選的實施例中,驅動單元包括控制單元。控制單元設計成取決于驅動單元的操作模式而控制功率轉換器單元、切換單元、能量存儲器、輔助能量存儲器和供應網絡終端之間的聯接。特別地,控制單元可操作成使得其對切換單元供應對應的控制命令,例如,以在輔助能量存儲器的充能和放能模式之間進行切換。
附圖說明
下面參照附圖來詳細闡述本發明的實施例,其中示意性地:
圖1顯示根據本發明的驅動單元的第一實施例;
圖2顯示切換單元的第一實施例;
圖3顯示切換單元的第二實施例;
圖4顯示切換單元的第三實施例;
圖5顯示根據本發明的驅動單元的第二實施例;
圖6顯示切換單元的第四實施例;
圖7顯示切換單元的第五實施例。
在附圖中使用的參考標號和它們的意義在參考標號列表中總地列出。原理上,相同部件在圖中設有相同參考標號。描述的實施例表示本發明的主題,作為示例且不具有限制作用。
參考標號列表:
2功率轉換器
4逆變器
6中間電路
8,13切換單元
9轉換器單元
10能量存儲器
12能量存儲器充能單元
13負載保護元件
14供應網絡終端
16輔助能量存儲器
20功率轉換器單元
30控制單元
31線圈
32開關
33電阻器
34DC-DC轉換器
35開關
36負載保護元件
50工作機器
52發動機(柴油發動機)
54驅動發動機(用于牽引)
100驅動單元。
具體實施方式
圖1顯示根據本發明的驅動單元100的第一實施例。在這個示例性實施例中,驅動單元100包括功率轉換器單元20、控制單元30、能量存儲器10、能量存儲器充能單元12和切換單元13。功率轉換器單元20包括第一逆變器2和第二逆變器4,其中第一逆變器2通過中間電路6電連接到第一逆變器4。中間電路6優選實現為DC電壓中間電路,其具有電容性元件。取決于根據本發明的驅動單元100的使用領域,本發明可例如用作低電壓范圍中和/或電壓值高于1000伏特的中等電壓范圍中的發電機。第一逆變器2在AC電壓側連接到發動機54且在DC電壓側連接到中間電路6。發動機54可實現為例如電動機。電動機可用來驅動例如諸如牽引單元,例如列車(諸如例如軌道發動機單元或機車)的牽引軸。
但是,本發明不限于在牽引應用中使用。本發明的另一個技術領域將為例如用于車輛(諸如混合公共汽車)中。第二逆變器4在DC電壓側連接到中間電路6且優選在輸出側(也就是說在AC電壓側)連接到工作機器50。在這個情況下,工作機器可實現為異步機器、同步機器或電動機。工作機器可另外利用傳感器而調整成為精確的,但是還優選不使用傳感器來進行旋轉速度調整。工作機器50聯接到例如發動機52,優選內燃機,諸如柴油發動機。工作機器50可用作發動機或發電機。在發電機操作中,工作機器50和呈內燃機的形式的發動機52提供需要的能量來驅動車輛,驅動單元100安裝在車輛上。為了起動發動機52,工作機器50用作發動機,其供應起動發動機52所需要的起動扭矩。
發動機52因此借助于工作機器50起動,工作機器50同樣需要特定能量勢或電壓勢來起動。這個能量勢由能量存儲器10提供,能量存儲器10通過切換單元13聯接到功率轉換器20。能量存儲器10聯接到能量存儲器充能單元12,其允許對能量存儲器10充能。能量存儲器10的充能可優選在車輛的行進操作期間進行,車輛由驅動單元100驅動。能量存儲器充能單元12聯接到功率轉換器20的第一逆變器2的DC電壓側輸出,使得能量流可從功率轉換器20通過能量存儲器充能單元12流到能量存儲器10。
在這個情況下,能量存儲器10可優選實現為電池。電池可優選提供24伏特、36伏特或大約110伏特的電壓,這依賴于驅動單元100的相應的應用和操作模式。但是,能量存儲器可同樣實現為單獨的起動器電池、存在于車輛中的車輛電池、具有電容器的超級電容器。另外,在一個特定實施例中,可借助于所謂的補給供給來對能量存儲器10供應能量。補給供給應當理解為表示能量的供給,其中,能量源由存在和安裝在利用驅動單元100操作的車輛的外部的能量網絡提供。
切換單元13如需要的那樣負責將能量存儲器10聯接到功率轉換器20上。在這方面,不需要例如使能量存儲器10在行進操作期間聯接到功率轉換器20。如果能量存儲器10不電連接到切換單元13,則能量存儲器10借助于充能單元12充能。雖然能量存儲器10在示出的實施例中不是驅動單元100的一部分,但是不一定需要是這種情況。能量存儲器10還可安裝在驅動單元100外部,只要驅動單元100提供對應的連接接口。切換單元13實現意圖的與能量存儲器10的連接和脫開,以及與其它負載或終端(諸如供應網絡終端)的連接和脫開,例如,這取決于驅動單元100的相應的操作模式。
在這個情況下,切換單元可實現為輔助轉換器,其實現切換。考慮到較低的充能電流,轉換開關可在尺寸上設置成具有對應地低的功率,如果發動機52改為僅通過起動器電池起動,則這節約將轉換器結合到驅動單元100中的成本和空間。
控制單元30取決于驅動單元100的操作模式而實現功率轉換器20、切換單元13、能量存儲器10、能量存儲器充能單元12和連接到切換單元13的負載(諸如,例如,供應網絡終端(未示出))之間的聯接。大體上,因此,控制單元30將對切換單元13起作用,以便使驅動單元10的構建彼此聯接,這取決于期望操作模式。
關于充能單元12,應當注意,充能單元12還可實現為可逆充能單元。這種充能單元將使得能量還可從能量存儲器10流入功率轉換器20。如果例如沒有切換單元8,13存在于驅動單元100中,則這種應用將優選是實際的。
圖2顯示切換單元13的第一詳細實施例。切換單元13聯接到能量存儲器10,以及功率轉換器20的中間電路6(未示出),能量存儲器10提供限定的能量勢用于起動發動機52。在顯示的實施例中,切換單元13具有線圈31、開關32和用于電動制動器的裝置,其通常始終存在于轉換器單元20、制動電阻器33和電壓適配器34中。開關32在第一種情況下聯接能量存儲器10和線圈31或在第二種情況下將電阻器33與電壓適配器34聯接到中間電路6上。應當注意,開關32還可對應地在其操作行為方面受到控制單元(未示出)的在外部饋送的控制信號的影響。在第一種情況下,線圈31與能量存儲器10聯接具有的作用在于,能量存儲器10供應的能量勢升高特定值到達較高能量勢。切換單元13在這個第一種情況下用作升壓轉換器。在能量存儲器10的可用能量勢不足以允許工作機器50起動時,這是需要的。線圈31另外還對于能量存儲器10具有濾波器功能,以便最大程度地減少電流波紋,在某些情況下,電流波紋將損害能量存儲器10。電壓適配器34可看作DC/DC轉換器,其可實現為例如半橋。在第二種情況下,開關32將電阻器33連接到電壓適配器34,電阻器33用作所謂的制動電阻器。這個切換構造優選用于制動操作中。如果車輛制動,則過量制動能量在制動電阻器33中消散。
在顯示在圖2中的構造中,因此,切換單元13可具有DC-DC轉換器的功能,其將能量存儲器10提供的電壓轉變成較高水平。特別在牽引應用中,已經存在的硬件構造(諸如制動電路)可對應地通過較少的改裝來修改,以便以簡單方式獲得描述的功能。
關于能量存儲器10可如何聯接到功率轉換器20的中間電路6以用于起動根據圖1的發動機52的過程,以便能量流可從能量存儲器10通過切換單元13流到功率轉換器20的中間電路6,圖3顯示切換單元13的第二備選實施例。在這個電路變型中,機械或電動開關35確保能量存儲器10聯接到功率轉換器20的中間電路6。這非常簡單且因此非常成本有效的構造優選使用在能量存儲器10已經在尺寸上設置成使得其可供應在能量傳遞到功率轉換器20的中間電路6中之前不需要首先轉變成較高能量水平的足夠的電壓的情況下。
圖4與顯示在圖3中的切換單元13的備選實施例之處僅在于,負載保護元件36作為動態控制元件結合到能量存儲器10和開關35之間的電路中。在這個情況下,負載保護元件36可優選實現為反偏壓二極管。反偏壓二極管意圖保護能量存儲器10,以免受過載的影響。
圖5顯示根據本發明的驅動單元100的第二和備選實施例。顯示的實施例不同于圖1之處首先在于,切換單元13連接到第一逆變器2的DC電壓側輸出。另外,用于負載的終端,諸如例如400V的供應網絡14可聯接到切換單元13。此外,驅動單元100現在具有轉換器單元9,其聯接到功率轉換器20的中間電路6。輔助能量存儲器16可實現為超級電容器,例如,其連接到轉換器單元9。超級電容器可為能量存儲器,諸如例如電容器。在這個情況下,輔助能量存儲器16可尤其允許減小車輛的車載電網上的負載,因為如果車輛電池不一定自己提供需要的能量用于起動發動機52,則已經存在的車輛電池上的負載因而減小。
在驅動單元100的這個備選電路變型中,用于起動發動機52所需要的能量勢由輔助能量存儲器16提供。輔助能量存儲器16不需要為驅動單元100的一部分,并且還可裝配在驅動單元100的外部。
為了對輔助能量存儲器16充能,切換單元13輔助性地將在行進期間通過能量存儲器充能單元12充能的能量存儲器10連接到例如功率轉換器單元20且確保功率從能量存儲器10通過切換單元13流到功率轉換器單元20的中間電路6。從功率轉換器單元20的中間電路6傳遞的功率流最終通過轉換器單元9傳導到輔助能量存儲器16。因而,在充能模式中,借助于能量存儲器10,流到輔助能量存儲器16的功率傳導通過切換單元13。在驅動單元的正常操作中,切換單元13脫開能量存儲器10且改為將負載14聯接到切換單元13,使得功率可從中間電路6流到負載14。在這個情況下,負載14可實現為與電壓或電網的終端連接件。但是,負載14還可實現為用于補給供給的補給插口的終端。
如果輔助能量存儲器16充能,則其能量可然后用于起動發動機52的過程。為此,轉換器單元9對應地通過例如控制單元30連接,使得功率從輔助能量存儲器16通過轉換器單元9流到中間電路6中。照這樣實現的為,起動發動機52的過程通過獨立于能量存儲器10的當前能量勢或當前電壓勢而起動工作機器50(用作發動機)來進行。這可為實質方面,特別是如果能量存儲器10的性能例如由于能量存儲器10可能暴露的低環境溫度而受損。還將設想到在沒有能量存儲器10的情況下僅使用輔助能量存儲器16執行的起動過程。
轉換器單元9可實現為IGBT轉換器,其具有制動電阻器,例如,制動電阻器同時吸收產生的制動能量。
顯示在圖5中的構造還具有的優點在于,避免直接通過起動器電池的起動來起動發動機52,起動器電池可優選實現為車輛電池。這樣避免來自車輛電池的較大充能電流,并且較大充能電流會對車輛的車載能量網絡降壓。在示出在圖1中的構造中,發動機52通過工作機器50起動,工作機器50連接在功率轉換器20和發動機52之間。
圖6顯示諸如可優選用于圖5中的切換單元13的第四實施例。切換單元13具有開關32,其將負載14或能量存儲器10聯接到線圈31和電壓適配器34,電壓適配器34還可實現為DC-DC轉換器。DC-DC轉換器確保當使用低功率能量存儲器10時,能量存儲器10提供的能量勢在傳送到中間電路6之前升高。切換單元13因此還具有升壓轉換器的功能。開關32還可優選為三電級式開關。
如果負載14諸如輔助操作網絡例如聯接到電壓適配器34上,線圈31作為濾波器允許抑制諧波。如果電壓適配器34聯接到能量存儲器10,則與電壓適配器34相關聯的線圈31用作升壓轉換器。
關于升壓轉換器的功能,本發明總地可以說,所述功能可由可通過能量存儲器(諸如電池)預充能的超級電容器提供,能量存儲器可實現為起動器電池或車輛電池。但是,還將可設想到,通過中間電路提供升壓轉換器的功能,中間電路通過電池預充能。但是,對于單獨的構件部件的給定對應的尺寸,本發明還可在不使用升壓轉換器的情況下進行應對。
圖7顯示轉換器單元9的一個實施例,如圖5中顯示,其聯接到輔助能量存儲器16和功率轉換器單元20的中間電路6上。轉換器單元9具有線圈31、可用作制動電阻器的電阻器33,以及可實現為半橋的DC-DC轉換器34。DC-DC轉換器34在信號傳遞方面首先聯接到線圈31和電阻器33且其次聯接到中間電路6。
在起動發動機52(未示出)期間,能量從輔助能量存儲器16通過切換單元13傳遞到中間電路6中。如果車輛制動,則能量通過中間電路6傳導到轉換器單元9的制動器電阻器33中。

關 鍵 詞:
用于 驅動 發動機 單元
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:用于驅動發動機的驅動單元.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6405792.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大