用于优化使用在中间电路中的电容的方法和电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于优化使用在中间电路中的电容的方法以及电路。本发明在此尤其涉及用于车辆的车载能量网络的中间电路，在该车载能量网络中，在能量存储器和电机侧的逆变器之间的导线上能够出现电压纹波。
【背景技术】
[0002]个人交通的增长的电气化导致在电可驱动的车辆中出现和待处理比在前些年在车辆车载网络中出现的电压明显更高的电压(在400V和更高的范围内)。在将在(大多是电化学的)能量存储器中的能量的作为直流电压实施存储的期间，通常使用逆变器(直流电压-交流电压转换器)，以用(三相)交流电压供给电机(或发电机)，或从(发电机驱动的)电机向电化学的能量存储器运送交流电压。通过该通常包括开关变换器的逆变器，在车载网络电压上叠加交流电压形式的干扰量，其能够导致在车载网络中的干扰并且导致电磁兼容性(EMV)的问题。为了抑制通过逆变器产生的干扰量，通常在能量存储器和逆变器中间设置所谓的中间电路电容，其在存在提高的电压时吸收能量，并且因此“抑制(abfedert) ”电压波峰，并且在电压下降的情况下放出电能量，并且因此“支持”电车载网络。在图1中示出了这种系统。蓄电池200通过所谓的接触器201、202与逆变器203相连接。中间电路电容C0与逆变器203的输入端以及蓄电池200并联连接。逆变器203将高伏特直流电压转换为三相交流电压，通过其供给电机204。中间电路电容器C0具有抑制在逆变器的直流电压侧的由逆变器导致的交流电压部分的任务。在个人机动车驱动技术领域，这种电容器通常具有0.5至1.5mF的电容，并且由于所要求的超过400V的电压强度是非常大的和昂贵的。
[0003]此外，根据图2已知一种用于提供预先定义的输入阻抗的有源电路，其中第一运算放大器301和第二运算放大器302与由阻抗Zl、Z2、Z3、Z4和Z5组成的分压器相连接，以提供预先定义的输入阻抗Zin = (Z1XZ2XZ3)/(Z2XZ4)0由于本领域技术人员已知在图2中示出的电路的功能和工作方式，对此不再赘述。
[0004]本发明的任务在于，降低用作中间电路电容的构件的成本、尺寸以及重量。
【发明内容】
[0005]根据本发明提出了，通过有源的线路布置动态地扩大中间电路电容器。这允许较小构造尺寸的电容器的应用并且因此允许在直流电压车载网络上的电压纹波的保持恒定效果的情况下的极大的空间和成本节约。根据本发明提出一种用于优化使用在中间电路中的电容的方法，其具有根据权利要求1的技术特征。下面将提供电容的构件(例如电容器)或者这样的组件称为电容，其电容值根据本发明动态地增大。在此通过在中间电路中的电容获取电压的变化。这能够例如通过高通滤波器或者带通滤波器实现，以从高伏特信号中分离不期望的电压纹波部分。该获取在此优选地在中间电路的电容的高伏特连接端的区域内实现。在最简单的情况下，这能够是电容以及高通滤波器或者带通滤波器的输入端的共同的端子。然而根据本发明在此没有排除，在电容和获取点之间设置另外的构件。仅要求所获取的量代表存在在直流电压车载网络上的电压纹波。此外，根据本发明根据电量的变化馈入用于补偿在电容中的变化的电能量。这能够例如通过电容的接地侧的连接端实现。以这种方式，在其处获取电压量的点和通过其补偿变化的点应当通过电容彼此解耦。馈入在此被实现为有源过程，其中捕获额外的能量，以通过在负的纹波电压的情况向电容馈入能量和在正的纹波电压的情况下取走能量来支持直流电压车载网络。以这种方式，电容的实际尺寸相对于在现有技术中已知的电路更小并且此外更好地补偿电压纹波。
[0006]从属权利要求表示本发明的有利的改进。
[0007]有利地，(如上面进一步描述的)电压的变化通过叠加直流电压信号的干扰信号来实现，其尤其包括由逆变器造成的周期性的交流信号。换句话说，电压纹波由在逆变器内的开关过程造成，其连接至中间电路。这种开关过程通常具有一致的零件，其能够通过根据本发明的电路获取、分析和补偿。在此，通过分析开关信号的周期部分和接着预测性地补偿，能够尤其在准静态过程中优化补偿。换句话说，能够预测干扰信号并且因此同样执行尤其有效的补偿。
[0008]有利地，在此能够计时地和/或通过介入模拟的放大器生成用于补偿电压纹波的馈入的电量。换句话说，能够在补偿时同样通过开关过程产生信号并且替换地或额外地借助于模拟放大器匹配在直流电压车载网络上的电压上升。由于信号产生借助开关过程能够实现极其小的损耗，并且模拟放大器是稳定的和能够实现小的延迟，所提出的方法的经济性会提尚。
[0009]进一步有利地，变化的获取包括高通滤波。在此，例如能够使用由额外的电容和接地的欧姆电阻实现的电路组件，其在输入端侧连接至高伏特车载网络并且在输出端侧提供用于补偿的所需要的获取信号。不言而喻地，高通滤波器也能够包括优选的电路组件和/或数字的滤波器。以这种方式，相对较高的直流电压部分能够通过随后的评估的高通滤波器而阻止。电构件的需要的介电强度因此会显著地降低。
[0010]进一步有利地，变化的获取能够借助于微控制器实现在直流电压车载网络上的电信号的处理。例如，能够识别在电压信号中的周期性部分并且相对于电压纹波精确地测定补偿的时间延迟。以这种方式，能够实现电压纹波的尤其精确的补偿。
[0011]根据本发明的第二方面提出用于车辆的车载能量网络的尤其是在中间电路中的电路。该电路在此用于在中间电路中的电容的优化的使用，如在上面已经讨论的。在此，电路具有用于连接电容的高伏特侧的连接端和接地侧的连接端。因此表明，电容的存在不是必须的，该电容被设置作为中间电路电容，以落入所附的权利要求的保护范围。高伏特侧的连接端在此被设置为，在直流电压车载网络的方向上连接待接通的电容。接地侧的连接端用于，在电接地的方向上连接待接通的电容。在此这自然不是必须的，高伏特侧的连接端实际上位于高伏特电势或者接地侧的连接端位于点接地的电势。仅给出用于至剩余的电路构件的相对定位的电定向。此外，根据本发明的电路具有用于获取在电路的第一部分中的电压变化的获取单元。该电路的第一部分的特征在于，其被分配至直流电压车载网络的电势。如上面进一步实施的，邻近获取单元处的电压和高伏特直流电压的识别不是必须的。应当在任何情况下获取该信号，其适用于合适的补偿信号的生成。在此，获取单元一一同样如上面所描述的一一能够被实施为有源的或无源的。换句话说，该获取单元能够例如由无源的高通车载网络或带通车载网络实施并且替换地或额外地能够由有源的电路、例如包括借助于其能够实现数字滤波器的微控制器实施。此外，根据本发明在电路中设置补偿单元，借助于其能够至少部分地补偿在直流电压车载网络上的电干扰量。在此，在电路的第一部分和接地侧的连接端之间设置高伏特侧的连接端。换句话说，电路的第一部分位于在直流电压电势和电容的高伏特侧的连接端之间的区域，在该电路中获取单元量取其输入信号。在此，电路的第一部分能够额外地包括前述的界限。根据本发明设置补偿单元，通过其向接地侧的连接端馈入电能量或者从接地侧的连接端中取出电能量，能够至少部分地补偿电干扰量的变化。以这种方式，当获取单元报告在直流车载网络中的电压降落时，通过补偿单元以电能量供给在中间电路中的电容，并且当获取单元报告相对于中间值的提高的电压时，从中间电路的电容中取出电能量。会得到电路，其能够实现明显降低的电容(构件)的应用，从而能够相对于在现有技术中已知的电路节省成本、重量和构造空间。
[0012]进一步有利地，获取单元具有高通滤波器并且替换地或额外地具有微控制器。借助于这些元件能够实现一一如上实施的一一用于获取干扰量的无源的和/或有源的组件。这提供了优势，即能够实现一方面尤其简单的和另一方面尤其有效和精确的获取单元。
[0013]进一步有利地，补偿单元包括数字的放大器和/或模拟的放大器。数字的放大器具有在以能量供给电容时的高的效率(效率等级)，而模拟的放大器是稳定的并且能够实现输入量和输出量之间的小的时间延迟。在结合该两个构件时，能够一起实现承担提高的花费以及提高的成本的各个优势。
[0014]进一步有利地，补偿单元具有能量缓冲器、尤其以存储电容器的形式。替换地或额外地，电感能够被用作能量缓冲器。借助于该能量缓冲器能够设置补偿单元，以缓冲来自(直流的)中间电路的电能量并且提供补偿单元的延迟。以这种方式，节省了用于运行补偿单元的额外的电压供给。
[0015]进一步有利地，补偿单元具有直流/直流(DC/DC)转换器，其被设置为，将电能量引入接地侧的连接端。由于DC/DC转换器具有小的损耗并且能够通过开关频率彼此转换不同量的电压，DC/DC转换器表示根据本发明的在补偿单元内的合适的功能性组件。
【附图说明】
[0016]下面参照附图详细说明本发明的多个实施例。在附图中:
[0017]图1示出了在电可驱动的车辆中的高伏特电压车载网络的电路图；
[0018]图2示出了用于实现预先定义的输入阻抗的有源电路；
[0019]图3示出了根据本发明的电路的第一实施例；
[0020]图4示出了根据本发明的电路的第二实施例；
[0021]图5示出了根据本发明的电路的第三实施例；
[0022]图6示出了根据本发明的电路的第四实施例；
[0023]图7示出了根据本发明的电路的第五实施例；
[0024]图8示出了根据本发明的电路的第六实施例；
[0025]图9示出了根据本发明的电路的第七实施例；以及
[0026]图10示出了根据本发明的实施例的方法的可视化的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0027]