车载电网和用于运行车载电网的方法_2

文档序号:9316326阅读:来源:国知局
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[0023] 此外,根据本发明说明一种机动车,其具有内燃机和之前所描述的车载电网。
[0024] 此外,根据本发明说明一种用于运行之前所描述的车载电网的方法。
[0025] 在观察车载电网的经优化的运行策略的情况下,进行如下考虑。在此,出发点是: 在均匀地老化的电池的情况下,电池的内阻和电容在相同的参考条件下、即在基本相同的 温度和相同的充电状态下近似地相同。
[0026] 对于电池组电池的串联,下列陈述适用: 最大可输出的功率在均匀地老化的电池的情况下受到具有最小充电状态的那个电池 的限制。
[0027] 最大可提取的能量在均匀地老化的电池的情况下受到具有最小充电状态的电池 的限制。
[0028] 在充电过程中最大容许的功率在均匀地老化的电池的情况下受到具有最高充电 状态的电池的限制。
[0029] 最大可输送的能量在均匀地老化的电池的情况下受到具有最高充电状态的电池 的限制。
[0030] 相应的陈述也适用于相对于高压子电网而言串联的电池组单元、优选地电池组模 块。
[0031] 由于助推回收系统中的电池组系统应当能够随时能够在制动过程中存储尽可能 多的能量,并且同时应当能够尽可能好地支持助推过程,因此由此可以导出如下要求,即电 池组单元以及位于其中的电池应当全部尽可能具有相同的充电状态,以便尽可能好地满足 所提出的要求。
[0032] 因此,对低压子电网的供电优选地从在给定时刻具有最高充电状态的那个电池组 单元进行。由于对低压子电网的供电与高压子电网中的充电和放电过程重叠,因此通过该 选择规定来确保:具有最高充电状态的电池组单元与其它电池组单元相比被更快地放电或 更慢地充电。这导致电池组单元的充电状态的对称化。下面提及的针对切换过程的准则可 以相互组合。在此,供电时的切换优选地根据当前具有最高充电状态的那个电池组单元进 行。
[0033] 优选地,从一个电池组单元到具有最高充电状态的电池组单元的切换过程在当前 为了给低压子电网供电而被接通的电池组单元具有比具有最高充电状态的电池组单元的 充电状态至少小所定义的值的充电状态时进行。为了在电池组单元的相同充电状态的情况 下因此不出现从一个电池组单元到下一个电池组单元的非常快速的转变,引入用于充电状 态的差Λ S0C_ehalt的阈值,例如具有0. 5%至20 %之间、优选地1 %至5 %之间、特别优选 地大约2%的所定义的值的差ASOCun^halt。为了对低压子电网的供电从当前接通的电池组 单元转变到具有最高充电状态的电池组单元,必须超过所定义的值。
[0034] 此外优选地确定低压子电网的电流强度,并且仅当所确定的电流强度处于所定义 的阈值之下时才实施切换过程。用于低压子电网电流的信号因此被分析并且进行耦合单元 的开关的控制,使得仅当低压子电网的电流强度处于所定义的阈值之下时才能发生转变。 如果在车载电网电流尽可能小的这样的时刻进行转变,则可以进一步减小低压子电网中的 电压扰动。
[0035] 根据一种实施方式规定:在切换过程之前切断低压耗电器。低压子电网中的电压 扰动可以通过如下方式进一步有利地被减小:进行与耗电器管理系统的同步,以便短时间 地在没有舒适性损失的情况下切断诸如加热系统之类的低压耗电器,以便能够在没有值得 一提的电压扰动的情况下实现电池组单元的切换过程。
[0036] 为了给高压子电网进行无中断的供电,优选地在相继地实施下列步骤的情况下 进行接入低压子电网的第一电池组单元到要接入低压子电网的第二电池组单元之间的转 变: a) 从低压子电网切断所接入的第一电池组单元, b) 将要接入的第二电池组单元接入到低压子电网。
[0037] 在此,步骤a)和b)以延迟、即非同时地执行。
[0038] 在步骤a)中切断所接入的第一电池组单元时,优选地操作至少一个双向开关、特 别优选地两个双向开关。在步骤b)中接入要接入的第二电池组单元时,优选地操作至少一 个双向开关、特别优选地两个双向开关。
[0039] 发明优点 本发明提供一种低成本的用于机动车的车载电网,其具有电池组系统、尤其是锂离子 电池组系统,该车载电网具有高压子电网、低压子电网、以及助推回收系统,该助推回收系 统具有对子电网的双向供电。在此情况下,与已知系统相比,可以取消电势隔离直流电压转 换器(DC/DC转换器)、以及铅酸电池组和起动器。因此,该系统的特征在于与当前处于开发 中的助推回收系统相比减小的体积和更小的重量。此外,该助推回收系统可以在合适地设 计的情况下与当前处于开发中的助推回收系统相比存储明显更多的能量并且由此在较长 的制动过程或下坡行驶中回收系统中的更多电能。
【附图说明】
[0040] 本发明的实施例在附图中予以示出并且在随后的描述中予以进一步阐述。
[0041] 图1示出根据现有技术的低压车载电网, 图2示出具有高压子电网和低压子电网以及单向电势隔离DC/DC转换器的车载电网, 图3示出具有高压子电网和低压子电网以及双向电势隔离DC/DC转换器的车载电网, 图4示出具有高压子电网和低压子电网以及非电流隔离的耦合单元的车载电网, 图5示出图4中的车载电网的具有耦合单元的详细图示的部分, 图6示出在运行状态下的图4中的车载电网的部分, 图7示出双向开关。
[0042] 在本发明的实施例的随后的描述中,相同或相似的部件和元件以相同或相似的附 图标记来表示,其中在个别情况下放弃对这些部件或元件的重复描述。在相同元件在一个 图中多次出现的情况下,可以为了更好理解的目的将这些元件的附图标记连续编号。但是 在文本中为清楚起见有时又放弃连续编号。所述图仅仅示意性地示出本发明的主题。
【具体实施方式】
[0043] 图1示出根据现有技术的车载电网1。在起动内燃机时,当例如通过相应起动器信 号使开关12闭合时,经由车载电网1由起动器电池组10给起动内燃机(未示出)的起动器 11提供电压。如果内燃机被起动,则该内燃机驱动发电机13,该发电机于是生成大约12V 的电压,并且经由车载电网1提供给机动车中的不同的耗电器14。在此,发电机13还对通 过起动过程被加载的起动器电池组10进行再充电。
[0044] 图2示出具有高压子电网20和低压子电网21以及单向电势隔离DC/DC转换器22 的车载电网1,该单向电势隔离DC/DC转换器形成高压子电网20与低压子电网21之间的耦 合单元33。车载电网1可以是机动车、运输车辆或叉车的车载电网。
[0045] 高压子电网20例如是具有发电机23的48V车载电网,该发电机可以由内燃机(未 示出)来运行。在该实施例中,发电机23被构造用于根据机动车的内燃机的旋转运动生成 电能并馈入到高压子电网20中。此外,高压子电网20包括电池组24,该电池组例如可以被 构造为锂离子电池组并且被设立用于将所需的运行电压输出给高压子电网20。在高压子电 网20中布置有被示出为负载电阻的高压耗电器25,所述高压耗电器例如可以由机动车的 至少一个、优选地多个以高电压运行的耗电器形成。
[0046] 用于起动内燃机的起动器26和开关27、以及蓄能器28位于被布置在DC/DC转换 器22的输出侧的低压子电网21中,该蓄能器被设立用于为低压子电网21提供高度为例如 12V或14V的低电压。在低压子电网21中布置有以低电网运行的低压耗电器29。蓄能器28 例如包括原电池、尤其是铅酸电池组的这样的原电池,所述原电池在完全充电状态(state of charge (充电状态),SOC= 100%)下通常具有12. 8V的电压。在放电状态(state of charge,SOC = 0%)下,蓄能器28未加载地具有典型地10. 8V的端电压。在行驶运行中, 根据蓄能器28的温度和充电状态,低压子电网21中的车载电网电压大约处于10. 8V至15V 的范围内。
[0047] DC/DC转换器22在输入侧与高压子电网20并且与发电机23连接。DC/DC转换器 22在输出侧与低压子电网21连接。DC/DC转换器22被构造用于接收在输入侧接收的直流 电压、例如运行高压子电网20所利用的例如在12V至48V之间的直流电压并且生成与在输 入侧接收的电压不同的输出电压、尤其是生成比在输入侧接收的电压更小的、例如12V或 14V的、并且与低压子电网21的电压相对应的输出电压。
[0048] 图3示出具有通过双向电势隔离DC/DC转换器31连接的高压子电网20和低压子 电网21的车载电网1。所示出的车载电网1基本上如图2中所示出的车载电网1那样被构 造,其中图2中的起动器26与图2中的发电机23被
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