控制机动车中间电路的预充电电路的方法及具有预充电电路的高压电池和机动车与流程

本发明涉及一种用于控制预充电电路的方法，借助于该预充电电路使电气供电单元，例如高压电池与中间电路耦合。电气供电单元和中间电路位于在机动车中。属于本发明的还有具有预充电电路的高压电池以及具有高压电池的机动车。

背景技术

在接入或闭合机动车的高压电池的两个主接触器之前必须将连接到高压电池的中间电路预充电。原因在于，中间电路具有中间电路电容器，通过其提供中间电路电容，中间电路电容在直接接通主接触器的情况下将引起比最大允许的电流强度更大的充电电流。因此，在预充电时高压电池首先经由预充电电阻与中间电路连接。通过预充电电阻将产生的最大电流强度限到可预定的最大值。根据在中间电路中的中间电路电容的大小，相应多的能量必须经由预充电电阻流入中间电路中。因为在此预充电电阻发热，不能任意经常地或者快速地依次重复预充电。预充电电阻必须在其间冷却。

对于预充电电阻的这样的过热保护可以借助于计数器实现，该计数器在高压电池每次接入到中间电路时增加，亦即随着每次预充电而增加。在确定的冷却时间过去之后，又减小计数器。如果现在高压电池以太短的时间间隔接连一再接入到中间电路，从而由此每次重复预充电，那么计数器将超过阈值，接着随后如此长地阻止高压电池的重新接通，直至预定的冷却时间过去。但是，这独立于预充电电阻的实际温度发生并且因此没有完全充分利用可能的温度储备。

由中间电路和借助于预充电电路连接的高压电池组成的装置例如由文献de102012008626a1已知。在该专利文献中描述如下，即监控流经预充电电阻的电流，以便识别中间电路中的故障并且接着中断预充电。

由文献de10220255a1已知具有高压电池和中间电路的机动车，其中利用具有预充电电阻的预充电电路，以便在接通高压电池时受控地给中间电路电容充电。通过监控电压的时间斜率得知：中间电路是否是无故障的。

由文献jp2008022675a已知一种方法，为了在中间电路的预充期间获取在预充电电阻中实现的电功率并且由此计算时间值，必须持续该时间值地阻止预充重复，由此预充电电阻足够冷却。为此一方面测量在高压电池与中间电路之间的电压差，另一方面测量流经预充电电阻的电流。在该方法中没有考虑当前冷却条件如何有利。换言之，没有考虑实际上的当前温度。

技术实现要素：

本发明的任务在于，在具有电气供电单元和中间电路的机动车中避免预充电电阻的过载，在此无需不必要地阻止/停止预充电。

该任务通过独立权利要求的主题解决。本发明有利的改进通过从属权利要求、以下描述以及附图进行描述。

通过本发明提供一种用于控制预充电电路的方法。借助于预充电电路以本身已知的方式在机动车中将电气供电单元与中间电路耦合，中间电路具有中间电路电容。按照本发明的方法适用于不同类型的供电单元。供电单元可以是高压电池或燃料电池。“高压”在此表示大于60伏特、特别是大于100伏特的电压。

为了将供电单元接入到中间电路，通过控制单元首先引导供电单元的电流通过预充电电路的预充电电阻。随后桥接预充电电阻。由此，随后供电单元完全连接到中间电路。在预充期间，现在预充电电阻被加热。因此,在随后重新接通供电单元之前或之时检查用于预充电电阻的过热标准。在满足过热标准的情况下阻止重新接通。

按照本发明。作为过热标准检查：预充电电阻的温度是否超过预定的阈值。间接基于预充电电阻的热模型获取温度，其中模型接收在不同时刻检测到的电流的电流测量值作为输入参数。

通过本发明获得了如下优点，在检查预充电电阻的负荷能力时基于其实际的温度，而不仅如由现有技术已知的那样专注于在预充电电阻中实现的功率。在此有利的是，例如也考虑预充电电阻的冷却性能。如果例如电功率在预充电电阻中实现并且该预充电电阻在此却以较大的冷却速率冷却，那么绝对可以允许重新接通。按照本发明，为此模型接收至少一个输入参数的相应值，并且随后给至少一个输入参数或输入参数的组合配备预充电电阻的温度值。

产生附加优点的改进方案也属于本发明的范畴。

因为预充电电阻的温度间接通过热模型获取，所以预充电电阻自身优选是无传感器的。这使得预充电电阻在提供或制造中特别是成本有利的和/或在技术上可简单地设计。例如预充电电阻可以是所谓的陶瓷电阻。

一种改进规定，热模型接收相应的环境温度作为至少一个输入参数。由此也可以获取预充电电阻的冷却速率或冷却梯度。由此也可以通过模型模拟关于时间的冷却性能。

一种改进规定，获取分流电阻元件的温度和/或预充电电路的电路板的温度作为环境温度。由此产生如下优点，无论如何都设置的分流电阻元件和/或电路板的温度监控可以得到双重利用，其方法是其也用于在模型中描述预充电电阻的环境温度。假如预充电电阻以与分流电阻元件和/或电路板具有小于40厘米特别是小于30厘米的间隔地设置，这是可行的。

一种改进规定，热模型接收时间值作为输入参数，并且模拟预充电电阻的加热过程和/或冷却过程的时间曲线。因此，在供电单元应重新接入到中间电路的时刻通过模型给出预充电电阻的实际温度。而且由此通过模型模拟在接通时的再加热。

一种改进规定，作为热模型提供综合特性曲线，该综合特性曲线给每个参数输入或输入参数组合分别配置预充电电阻的温度的输出值。由此产生如下优点，即无需确定复杂的数学关系或函数，而是可以分别给一个输入参数组合与其他输入参数组合独立地分别配置温度的输出值。综合特性曲线可以作为表格实现。

因此特别优选地规定，借助于真实测量校准热模型。预充电电阻的温度值的这种测量那么可单独或相互独立地记入综合特性曲线中。

一种改进规定，在预定的冷却持续时间持续阻止重新接通并且随后将其结束。由此那么确保：预充电电阻可以至少对于冷却持续时间冷却。

属于本发明的还有一种专用的供电单元，亦即高压电池。按照本发明的高压电池带有预充电电路，其可以通过本身已知的方式设计。此外提供一种控制单元，该控制单元设置用于实施按照本发明的方法的一个实施形式。控制单元可以具有至少一个微控制器和/或至少一个微处理器。此外，控制单元可以具有程序代码，其设计为，在通过控制单元执行时实施按照本发明的方法的实施形式。程序代码可以存储在控制单元的数据存储器中。

属于本发明的还有一种机动车，其具有按照本发明的高压电池。按照本发明的机动车优选设计为汽车，特别是轿车或卡车。

附图说明

在下文中描述本发明的一个实施例。为此，唯一的附图1示出按照本发明的机动车的一个实施形式的示意图。

具体实施方式

在下文中阐明的实施例是本发明的优选实施形式。在各实施例中，实施形式的所述构件分别表示本发明的各个可视为相互独立的特征，它们也分别相互独立地改进本发明并且由此也可以单个地或以不同于示出的组合的其他组合视为本发明的组成部分。此外，所述实施形式也可通过本发明的已经所述的特征中的其他特征补充。

附图1示出机动车10，其可以是汽车、特别是轿车或卡车。机动车10可以具有电气供电单元11，供电单元11可以是高压电池，也就是说是电池或蓄电池，其可以在输出端子12、13上提供大于60伏特、特别是大于100伏特的直流电压u。供电单元11可以为此以本身已知的方式具有电池单元14。电池单元14可以经由连接机构15与连接端子12、13连接。

在输出端子12、13上可以连接有电气中间电路16，其中，中间电路电容器17可以以已知的方式连接在正极导线18与负极导线19之间。正极导线18可以与输出端子12连接，负极导线19可以与输出端子13连接。通过中间电路电容器17在中间电路16中提供中间电路电容c。经由中间电路16可以将供电单元11与车辆构件20连接。车辆构件20例如可以是用于电机或牵引驱动器的电气转换器。

连接机构15可以设置用于将电池单元14与输出端子12、13电隔离。此外，可以提供电气接触器21、22。接触器21、22可以通过控制单元23控制或开关。借助于分流电阻24能以本身已知的方式测量从电池单元14流入中间电路16中的电流25的电流强度。此外，可以设有温度传感器26，借助于温度传感器26可以测量分流电阻24的分流温度27。控制单元23可以具有电路板28，电路板28同样可以具有用于检查电路板温度30的温度传感器29。

为了给中间电路16预充电，亦即为了在接入或接通供电单元11的情况下节制电流25，接触器21没有连同接触器22一起闭合或电气导通地接通，而是借助于预充电电路30首先在接触器21断开和接触器22闭合的情况下通过控制单元23电气导通地接通或闭合开关元件31。开关元件31可以是继电器。

通过闭合的开关元件31将电流25绕过接触器21并且通过预充电电阻32。通过预充电电阻32相比于在接触器21闭合的情况下产生电流25更小的电流强度。由此限制了用于给电容c预充电的电流25的电流强度。仅仅当给电容c充电时，借助于接触器21桥接预充电电路30。随后，电池单元14以相比于在预充电电阻32的情况下较小的电阻与中间电路16连接。

当供电单元11应接入到中间电路16时，亦即预充中间电路16并且接着应闭合两个接触器21、22时，通过开关信号33预定供电单元11。在接收到开关信号33时，控制单元23可以首先检查：预充电电阻32当前具有什么温度t。仅当温度t小于阈值s时，才实际进行接通，亦即释放预充。否则阻止接通，亦即将开关信号33忽视或保持无效。通过阈值s那么提供过热标准。

在控制单元23中不必直接测量温度t。而是控制单元23使用热模型34，其根据输入参数估计温度t的温度值。作为输入参数可以是电流25的电流强度(借助于分流电阻24获取)、温度27、30和时间。

如此可以测量和累计在预充电时流经预充电电阻32的电流25，从而产生对于安培秒的计数值或测量值。通过预充电电阻32的已知的电阻值可以计算预充电电阻32中的损耗功率。

但是，随后也为了可以准确定义和/或模拟或描述在不同热边际条件或先决条件下的加热性能和/或冷却性能以及预充电电阻32的加热，建议的是，限定要保护的对象、亦即预充电电阻32连同其环境的模拟热模型或简称热模型34。环境在此特别是表示为温度27、30，其描述或决定与预充电电阻32的温度差并继而冷却性能和/或加热性能。这样的模型例如能够以表格或综合特性曲线的形式形成。模型可以利用真实的测量调节或设置。那么，测量的参数值(温度、电流值、时间)进入该热模型34中。那么通过该模型34可以在每个时刻推断预充电电阻32的正确的温度计t。因此可以总是如此程度上使用预充电电阻32，即允许其特征值或其最大允许的温度值。然而即便如此还是对其进行保护，因为控制单元23可以阻止预充电。

因此不必要的是，将预充过程的次数限于最差情况安全的值，例如最大三次接通，随后最小中断。而是，可以在相同时间间隔中现在更频繁地接通供电单元11。获取真实的在预充电电阻32中实现的损耗功率并且附加地借助于模型34也模拟温度t的时间发展或时间走向，亦即冷却性能和/或加热性能。那么不必对于每个预充实际上做出用于预充的最差情况假设，亦即不总是基于最大可能的损耗功率。

因为已经在连接机构15中测量电流25，该电流25仅仅必须通过控制单元23例如借助于微控制器累计/积分。随后可以借助于模型34分析处理数值。

总体上揭示了如何能够通过本发明提供高压电池的预充电电路的保护的例子。