带有辅助电源件的充电装置制造方法
【专利摘要】充电装置，包括外部的交流电压源（3）和带有高压电池（2）的机动车（1），其中，所述机动车具有低压电池（4）、中间电路电容器（6）以及带有充电电压输入端（9）和电源电压输入端（10）的充电电子单元（8），并且所述充电装置这样设计，使得所述机动车（1）具有带有两个接口的双向辅助电源件（11），所述辅助电源件（11）的第一接口（13）与中间电路电容器（6）并联并且与充电电子单元（8）的充电电压输入端（9）并联，并且所述辅助电源件（11）的第二接口（12）和低压电池（4）与充电电子单元（8）的电源电压输入端（10）并联。
【专利说明】带有辅助电源件的充电装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于电动车辆的充电装置，该充电装置包括外部的交流电压源和带有高压电池的机动车，其中，所述机动车具有低压电池、中间电路电容器以及带有充电电压输入端和电源电压输入端的充电电子单元。
【背景技术】
[0002]对电动车辆的充电装置提出不同的要求，如用户的高的操作舒适性、高的灵活性以及高的充电功率，这些要求通常导致非常复杂并且成本提高的解决方案。由此也给满足在耐久性、适应性和用户可用性方面最低要求附加地造成困难。在该电压场中，例如按照现有技术的如下电路运行，这些电路应该在通过插上充电线缆并且闭合接触器而建立充电连接时来限制接通电流、亦即起动冲击电流。接通电流例如可以通过电阻来限制，该电阻在出现接通电流之后例如可以通过切换继电器来跨接。限制接通电流一方面确保了如例如与同安全和健康关系重大的产品的、用于保证自由商品交易的CE标志的所规定的符合性。另一方面在电动车辆充电时与这样的接通电流限制电路伴随着附加的损耗，这些损耗意味着较差的充电效率。
【发明内容】
[0003]本发明的任务在于，给出一种用于电动车辆的改善的充电装置。
[0004]该任务通过一种按照权利要求1的、带有辅助电源件的充电装置来解决。本发明的有利的实施形式和进一步扩展方案由各从属权利要求得出。
[0005]按照本发明，所述机动车具有带有两个接口的双向辅助电源件。所述辅助电源件的第一接口与中间电路电容器并联并且与充电电子单元的充电电压输入端并联。所述辅助电源件的第二接口和低压电池与充电电子单元的电源电压输入端并联。
[0006]辅助电源件的双向性以及辅助电源件在充电装置中在电路技术上的集成提供如下优点，即，电功率通过辅助电源件从充电装置的施加在充电电子单元的电源电压输入端上的电气线路可传输到施加在充电电子单元的充电电压输入端上的线路并且反之亦然。
[0007]按照本发明的一种优选的实施形式，为了借助于外部的交流电压源给高压电池充电，所述机动车具有充电控制仪并且能在机动车和外部的交流电压源之间建立充电连接。所述低压电池给充电电子单元的电源电压输入端供电并且确保通过辅助电源件的第二接口给充电控制仪和辅助电源件供电。
[0008]换句话说，低压电池给充电电子单元和辅助电源件供电。
[0009]有利的是，所述辅助电源件给中间电路电容器充电，以便在建立充电连接时和在中间电路电容器充满电时限制接入到充电电子单元中的接通电流。
[0010]通过有针对性地给中间电路电容器充电来限制接通电流能实现遵守产品特定的安全标准，这些安全标准例如可以规定在CE标志的范围内。除了产品安全性以外，限制接通电流也有利地对充电装置的可靠性和耐久性产生影响。[0011]按照另一种实施形式，在低压电池故障或者深度放电时并且在给高压电池充电而建立好充电连接时，所述充电控制仪能通过控制线由外部的电压源供电。所述辅助电源件能通过辅助电源件的第一接口由外部的交流电压源供电并且通过辅助电源件的第二接口来给充电电子单兀的电源电压输入端供电。
[0012]因此确保车辆的高压电池即使在低压电池电功率输出消失时也能够通过外部的电网和充电电子单元充电。尽管充电电子单元在通常的运行情况下由低压电池供电，但车辆仍可以在低压电池故障或者放空的故障情况下充电。在故障情况下，充电控制仪和充电电子单元由外部电网供电。高压电池的充电过程因此不依赖于低压电池的功能性。
[0013]此外，直流调节器可以在高压电池和低压电池之间转换电压，从而低压电池能通过直流调节器充电。
[0014]通过该实施形式，低压电池在放电或者深度放电的情况下同样地能通过外部的交流电压源来充电。因此在缺少车辆内部的低压供电的情况下，不仅能够给高压电池而且能够给低压电池充电。由此，双向电源件的集成有助于充电装置的适应性，因为还为用户在充电装置的按照规定的应用范围之外实现高的可用性。此外，适应性的概念包括，能够排除出现的错误情景。在所描述的实施形式中，这对于电池放电或者深度放电的情况由于低压电池再充电是给出的。
[0015]本发明基于以下阐述的考虑:
[0016]在电动车辆中，高压电池的充电通常通过带有车载充电仪的充电装置来进行，该车载充电仪通过带有逻辑电路和分离接触器的特殊的、标准化的端口连接到交流电压源(例如家用电网)上。通过车辆的低压车载电源给充电仪供给运行电压。在闭合分离接触器时，必须限制接入到车载充电仪中的接通电流，以便满足在CE标志的范围内的产品特定的规程。为此已知不同的、补充分离接触器的电路，这些电路意味着显著的技术上的耗费并且因此有助于系统的增加的复杂性。车辆的充电电气设备的附加的电损耗以及用于给高压电池充电的效率的降低是另外的后果。
[0017]作为改善的措施可以集成辅助电源件，该辅助电源件在闭合分离接触器之前通过车辆的低压电池给中间电路电容器充电。因此限制接通电流，该接通电流也可以称为起动冲击电流。按照这种方式能达到充电装置的CE符合性。如果辅助电源件构造成双向的并且与充电仪连接，就产生另一个优点，该优点同样地有助于充电装置的适应性。对于按照规定的特殊情况，即，车载充电仪不能由低压电池供电(例如由于电池的深度放电或者电池的故障)并且中间电路电容器不能充电，充电仪能由辅助电源件通过家用电网供电。因此，车辆即使在低压电池放空时也能充电。因此可放弃其他对于确保高压蓄能器在低压电池放空电时的可充电性所必需的电路。由此，利用双向的辅助电源件可得到带有高的可用性、少的错误易感性以及高的安全标准的适应的充电装置。
[0018]以下借助附图描述本发明的一种优选的实施例。由此得出本发明的其他的细节、优选的实施形式以及进一步扩展方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]详细示意性地示出:
[0020]图1示出带有辅助电源件的充电装置。【具体实施方式】
[0021]图1示出一个带有高压电池2的车辆I的充电装置。高压电池、也被称为高压蓄能器，能够借助于外部的交流电压网3充电。为了充电，车辆具有一个带有充电电压输入端9和电源电压输入端10的充电电子单元8。充电电子单元基本上包括一个直流转换器，在该直流转换器上游连接有一个整流器5。充电电子单元由一个充电控制仪7监控和调节。充电管理以软件的形式在充电控制仪上实施。为了给高压电池充电，在车辆和外部交流电压源之间建立充电连接。交流电压源可以构成为具有一条相线17以及中线14的单相电网或者构成为具有三条相线以及中线的三相电网。充电连接包括一条在充电控制仪和交流电压源之间用于监控以及控制充电过程的控制线20。此外，充电连接相应地设有用于一条相线或者在三相交流电流时多条相线的接触器19和用于中线的接触器16。充电连接例如可以构造成具有充电线缆和插头-插座-连接系统15、18、21。充电电子单元的电源电压输入端能由在车辆的14伏部分车载电源中的12伏电池4供电。该低压电池可以构造成铅酸电池。此外，低压电池4给一个双向辅助电源件11供电，通过辅助电源件的第一接口 13。第一接口同样地与充电电子单元的电源电压输入端连接。辅助电源件具有一个第二接口 12，该第二接口通过一个中间电路电容器(6)与充电电子单元的充电电压输入端并联。辅助电源件例如可以构造成双向DC-DC-开关电源件。在高压电池和低压电池之间的电功率的传递能通过一个直流调节器22来实现。
[0022]为了给高压电池充电，充电连接通过车辆使用者来建立。中间电路电容器通过低压电池和辅助电源件充电。仅在中间电路电容器充满电的情况下，充电管理能通过控制线实现闭合充电连接的分离接触器并且因此建立在充电电子单元和外部的交流电压源之间的导电连接。充满电的中间电路电容器有效地限制接入到充电电子单元中的高的接通电流。这确保充电装置与产品特定的允许规程和技术标准的符合性，例如CE标志规程或者标准 IEC60555。
[0023]辅助电源件的双向的实施方式也能实现辅助电源件通过第二接口的供电。这特别有利的是，车辆的高压电池在低压电池放电或者故障时应该被充电。在这种故障情况(该情况不是充电装置的通常运行状态)下，充电电子单元的电源电压输入端既不由低压电池供电，中间电路电容器也不充电。如果在这种特殊情况下建立充电连接并且分离接触器被充电管理(该充电管理通过适合的传感装置识别出低压电池缺少电压)闭合，则更确切地说一方面发生高的接通电流。由于按照规定的系统状态之外的特殊情况，这是可容忍的。另一方面，给辅助电源件通过第二接口供给经整流的交流电流，亦即供给基本上脉冲直流电。因此通过辅助电源件的第一接口给充电电子单元的电源电压输入端供电。高压电池的充电过程因此也在低压电池故障的特殊情况下通过辅助电源的双向性来确保。通过高压电池和低压电池之间的直流调节器，低压电池同样可以在高压电池的充电过程期间充电。特殊情况、亦即低压电池的放电状态的原因因此能通过充电装置在充电过程期间补偿。
[0024]除了耐久性和稳定性之外，图1中的充电装置因此具有极大的适应性，该适应性确保充电装置的和车辆的高程度的可靠性和用户可用性。系统的适应性本身能在紧急情况或者故障情形时实现用户友好的服务。使用者按照与传统的充电过程中相同的方法和方式在正常运行中来建立充电连接，以便再次建立车辆的运行准备。不需要例如利用外部起动缆线来建立到外部车辆或者另外的辅助电流源的附加的电连接。还能够取消可能的电杆(StUtzpunkt)或者电杆极包括极性变化保护装置，如这些由本领域技术人员例如在传统的内燃机式的机动车中用于实施外部起动所已知的。由此成本优势也与该简单结构相关联。
[0025]附图标记列表
[0026]1车辆
[0027]2高压电池
[0028]3外部的交流电压源
[0029]4低压电池
[0030]5整流器
[0031]6中间电路电容器
[0032]7充电控制仪
[0033]8充电电子单元
[0034]9充电电压输入端
[0035]10电源电压输入端
[0036]11双向的辅助电源件
[0037]12第二接口
[0038]13第一接口
[0039]14中线
[0040]15中线的接口
[0041]16中线的接触器
[0042]17相线
[0043]18相线的接口
[0044]19相线的接触器
[0045]20控制线
[0046]21控制线的接口
[0047]22直流调节器
【权利要求】
1.充电装置，包括外部的交流电压源(3)和带有高压电池(2)的机动车(1)，其中，所述机动车具有低压电池(4)、中间电路电容器(6 )和带有充电电压输入端(9 )和电源电压输入端(10)的充电电子单元(8)，其特征在于， 一所述机动车具有带有两个接口的双向的辅助电源件(11)， 一所述辅助电源件的第一接口(13)与中间电路电容器并联并且与充电电子单元的充电电压输入端并联，并且 一所述辅助电源件的第二接口(12)和低压电池与充电电子单元的电源电压输入端并联。
2.按照权利要求1所述的充电装置，其特征在于，为了借助于所述外部的交流电压源给高压电池充电， 一所述机动车具有充电控制仪(7)， 一能在机动车和外部的交流电压源之间建立充电连接， 一所述低压电池给充电电子单元的电源电压输入端供电， 一所述低压电池给充电控制仪供电， 一所述低压电源通过辅助电源件的第二接口给辅助电源件供电。
3.按照权利要求2所述的充电装置，其特征在于， 一所述辅助电源件给中间电路电容器充电，以便在建立充电连接时和在中间电路电容器充满电时限制接入到充电电子单元中的接通电流。
4.按照权利要求1到3之一所述的充电装置，其特征在于，在低压电池故障或者深度放电时并且在建立好充电连接时 一所述充电控制仪能通过控制线由外部电压源供电， 一所述辅助电源件能通过辅助电源件的第一接口由外部的交流电压源供电，并且一所述辅助电源件通过辅助电源件的第二接口来给充电电子单元的电源电压输入端供电。
5.按照权利要求4所述的充电装置，其特征在于， 一直流调节器在高压电池和低压电池之间转换电压， 一所述低压电池通过直流调节器充电。
【文档编号】B60L11/18GK103687750SQ201280035505
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年7月17日 优先权日:2011年7月18日
【发明者】R·格里斯巴赫, R·瓦格纳 申请人:宝马股份公司