用于运行车辆的充电装置的方法和控制器与流程

本发明涉及根据独立权利要求的用于运行车辆的充电装置的方法和控制器。

背景技术：

1、在现代的电驱动的车辆中经常使用到车桥驱动器，该车桥驱动器利用三相交流马达和用于从直流电压电池产生交流电流的逆变器。针对dc/ac逆变器到dc/dc转换器的电路需要附加的电感。然而，这些所需的电感要求局部很大的结构空间和高的自重，这在车辆中往往是不希望的。

技术实现思路

1、在该背景下，本发明提出了根据独立权利要求的用于运行车辆的充电装置的改进的方法和改进的控制器。有利的设计方案由从属权利要求和接下来的说明得到。

2、当前，提出了用于运行车辆的充电装置的方法，该充电装置具有：用于接收能量的充电接头；车辆的与充电接头耦接的电驱动机，其包括至少一个马达绕组；与驱动机和充电接头耦接的桥式电路；以及与桥式电路耦接的能量存储单元，其中，该方法包括如下步骤：

3、-闭合或保持闭合桥式电路的第一开关，以便能够实现电流从充电接头流动经过马达绕组；

4、-驱控桥式电路的第二开关，以便能够实现能量从马达绕组流动到能量存储单元。

5、充电装置例如可以被理解为如下单元：该单元控制或执行以来自充电接头的能量对能量存储单元、例如蓄电池的充电。车辆当前例如可以被理解为电运行的车辆、如乘用车、载重车、小型公共汽车、工作机械等。车辆可以由电驱动机、例如电动马达来驱动，因此能够在运行中前行运动。该驱动机在此包括至少一个马达绕组。桥式电路可以被理解为如下电路：该电路具有一个或多个桥分支，在一个或多个桥分支中例如实施有由多个开关、大多为两个开关构成的串联电路。开关在此例如可以被实施为能电子驱控的半导体开关，例如mosfet晶体管、igbt或晶闸管。

6、在此提出的技术方案基于如下认知，即，当在第一步骤中首先将能量从充电接头引导到马达绕组中时，充电接头(例如用于为车辆提供充电能量的充电桩)的电能或电磁能能够极为有效地被转移到能量存储单元中。这例如通过如下方式来实现，即，实现或调设从充电接头到马达绕组中的电流，从而通过电流流动在马达绕组中建立能量存储在其中的电磁场。随后，在接下来的第二步骤中，通过相应地驱控第二开关能够实现能将以电磁场的形式存储在马达绕组中的能量引出到能量存储单元中。根据如何断开或闭合桥式电路的相应的桥分支中的一个或多个开关，通过使用马达绕组中的电磁能，也可以实现提高电压用以对能量存储单元充电。以该方式可以通过“泵送”逐步地将能量从充电接头转移到能量存储单元中并且必要时也进行变压，从而以来自充电接头的能量对能量存储单元充电。

7、在此提出的技术方案提供的优点是，通过将马达绕组作为电感来使用，能够针对另外的目的、也就是作为逆变器的部分用于对能量存储单元的充电过程。在此，尤其是充分利用的是：机动车在能量存储单元充电的情况中不运动，即，电驱动机静止。由于在该运行状态中马达绕组不必被用于车辆的驱动，所以其可以被用于将来自充电接头的能量变换到能量存储单元中，从而以该方式可以避免用于相应的充电电路的单独的、附加的电感。由此一方面可以实现关于制造成本的成本优势并且另一方面由于取消了附加的电感而可以实现结构空间优势或重量减少。

8、在此提出的技术方案的实施方式是有利的，其中，周期性地重复和/或在时间上彼此错开地实施、尤其是在时间上彼此无重叠地实施闭合或保持闭合步骤和驱控步骤。这种实施方式提供的优点是，能够逐步地分别将部分量的能量从充电接头传输到能量存储单元，从而能够以尽可能少数量的所需部件快速且有效地实现能量存储单元的充电。

9、根据在此提出的技术方案的另一个实施方式，在闭合或保持闭合步骤中，可以闭合或保持闭合桥式电路的第三开关，以便能够实现电流从充电接头流动经过电驱动机的第二马达绕组，并且/或者，在驱控步骤中，驱控桥式电路的第四开关，以便能够实现能量从第二马达绕组流动到能量存储单元。这种实施方式提供的优点是，可以将在电驱动机中大多存在的多个马达绕组用作用于把来自充电接头的能量传输到能量存储单元中的充电电路的电感。由此，一方面可以实现提高单位时间要传输的能量并因此缩短充电时间，另一方面可以实现避免电驱动机的马达绕组的不对称负荷的可能性。此外，可以实现流入到能量存储单元中的充电电流的平滑。

10、此外，还有利的是，在此提出的技术方案的如下实施方式：在其中，在闭合或保持闭合步骤中，至少部分地同时通过第一和第二马达绕组导引电流，并且/或者在驱控步骤中，驱控桥式电路的第二和第四开关，使得它们至少部分地同时闭合。这种实施方式提供的优点是，使在充电接头与电驱动机之间和/或在电驱动机或其马达绕组与能量存储单元之间的线路上的电流强度的波动能够保持得尽可能小，从而通过尽可能均匀的电流流动同样能够使所涉及的部件的负荷保持得尽可能小。

11、此外，在此提出的技术方案的如下实施方式是能想到的：在其中使用如下电驱动机，在其中，充电接头的接头接触部与电驱动机的布置在第一与第二马达绕组之间的星形公共点连接。在此，在闭合或保持闭合步骤中，电流可以被引导经过星形公共点。这种实施方式提供的优点是，通过使用星形公共点作为针对来自充电接头的电流的馈入点能够实现将电驱动机的马达绕组有效地用于给能量存储单元充电。尤其地，在此也可以在相应布线的情况下实现电流从充电接头流动到多个马达绕组中和/或从多个马达绕组流动到能量存储单元中，从而实现对能量存储单元的尽可能并行或者说快速的充电。

12、当在闭合或保持闭合步骤中将桥式电路的第一桥分支中的开关作为第一开关来闭合或保持闭合且在驱控步骤中将与第一桥分支不同的第二桥分支中的开关作为第二开关来驱控时，可以特别有效地使用桥式电路。这种实施方式提供的优点是，这类配置中的桥式电路大多已经被设置为电驱动机的控制电路，从而迄今的电路拓扑结构不仅能够被用于车辆的正常行驶运行，而且也能够被非常简单地用于车辆的充电过程。

13、根据在此提出的技术方案的另一个实施方式，可以设置有获知电驱动机的包括马达绕组的转子的当前转动角度的步骤，其中，在闭合或保持闭合步骤中，送入一定强度的从充电接头经过马达绕组的电流，该强度依赖于所检测到的转动角度。这种实施方式提供的优点是，能够根据电驱动机的包括马达绕组的转子的转动角度来使不同强度的电流流动送入到马达绕组上，从而也能够使由于对马达绕组通电所导致的转矩或所导致的转动保持得尽可能小。这提高了车辆在充电期间的安全性。

14、在此提出的技术方案的如下实施方式是特别有效的：在其中，在闭合或保持闭合步骤中，在使用查询表格的情况下获知电流的强度。这种实施方式提供的优点是，利用数字的或电路技术上非常简单的机构就能够获知对针对流动经过马达绕组的电流而言有利的电流强度的最优选择。

15、在此提出的技术方案的如下实施方式也是能想到的：在其中，在闭合或保持闭合步骤中，闭合或保持闭合桥式电路的第五开关，以便能够实现从充电接头流动经过电驱动机的第三马达绕组的附加的电流，并且/或者在驱控步骤中，驱控桥式电路的第六开关，以便能够实现能量从第三马达绕组流动到能量存储单元。这种实施方式提供的优点是，在车辆的电驱动机中大多存在三个分隔开的能驱控的马达绕组，这些马达绕组可以被用于以来自充电接头的电能对能量存储单元进行快速且有效的充电。

16、当闭合或保持闭合步骤被实施成使得经过第一马达绕组和/或第二马达绕组和/或第三马达绕组的电流在容差范围内相移了120度时，对能量存储单元的充电可以特别均匀且因此节省材料地实现。例如，这种容差范围可以是最大20度的偏差，有利地是最大10度的偏差。通过这种驱控也可以实现从充电接头到电驱动机的马达绕组中以及从马达绕组到能量存储单元中的充电电流的尽可能小的电流波纹。

17、此外，在此提出的技术方案建议了一种控制器，该控制器被构造成用于在相应的装置中执行、驱控或实现在此提出的方法的变型方案的步骤。通过本发明的控制器形式的该实施变型方案也可以快速且有效地解决本发明的任务。

18、控制器可以是如下电器：该电器处理电信号，例如传感器信号并且依赖于此地输出控制信号。控制器可以具有一个或多个合适的、能够在硬件方面和/或软件方面构造的接口。在硬件方面构造的情况中，接口例如可以是实现设备功能的集成电路的一部分。接口也可以是固有的集成电路或至少部分地由分立的结构元件组成。在软件方面构造的情况中，接口可以是例如在微处理器上除了其它软件模块外存在的软件模块。

19、根据一个特别有利的实施方式，现在建议了一种用于车辆的充电装置，其中，充电装置具有充电接头、车辆的驱动机、能量存储单元以及根据在此提出的变型方案的控制器。

20、此外，提出了一种电车桥驱动器，该电车桥驱动器具有如根据在此提出的实施方案那样的充电装置。

21、此外，本发明设计一种具有控制器和/或充电装置和/或电车桥驱动器的机动车。该机动车的特征在于，控制器和/或充电装置和/或电车桥驱动器如所描述那样构造。

22、通过这类实施方式也可以快速且有效地实现之前所提到的优点。

23、具有程序代码的计算机程序产品也是有利的，该程序代码可以存储在能机读的载体上，如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器并且被用于当程序在计算机或设备上被实施时，执行根据之前描述的实施方式之一的方法。