用于将至少一个次级能源耦合到能量供应网络、尤其是车辆车载电网上的方法技术

用于将至少一个次级能源耦合到能量供应网络、尤其是车辆车载电网上的方法。提出一种用于将至少一个次级能源(12)耦合到能量供应网络(10)、尤其是车辆车载电网上的方法，在该能量供应网络上连接有负载(13)以及具有第一电压特性的初级能源(11)。所述至少一个次级能源(12)具有相应的第二电压特性，该第二电压特性具有与第一电压特性重合的工作电压范围。初级能源(11)和所述至少一个次级能源(12)能通过功率开关装置(18)连接到能量供应网络(10)的中间电路(17)的如下节点(14)上，在该节点上也连接有负载(13)。在接通相应的次级能源(12)之前这样调节由负载(13)获取的电流，使得在中间电路(17)的节点(14)上存在的电压等于要接通的次级能源(12)的开路电压或处于该开路电压周围的预定电压范围内。在电压相等时或当节点(14)上存在的电压处于预定的电压范围内时，次级能源(12)通过功率开关装置与节点(14)导电连接。将负载所需电流调节到相应值上，其中，由初级能源(11)和次级能源(12)向负载(13)馈电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将至少一个次级能源耦合到能量供应网络的方法以及一种能量供应网络、尤其是车辆车载电网，在所述能量供应网络上连接有负载和初级能源。
技术介绍
按需要将不同能源在负载运行期间耦合到负载上通常需要至少一个电流调节器，以便在将无负载的次级能源接通到被负载加载的初级能源的瞬间避免高的补偿电流或开关电流。这种情况例如在车辆车载电网中出现，该车载电网包括初级能源、如燃料电池或高电压电池，其向连接到车载电网上的负载供电。这种负载例如可以是逆变器，所述逆变器向作为消耗器的(驱动)电机供电。作为电流调节器在这种车辆车载电网中通常使用DC/DC变换器。DC/DC变换器的任务在于通过电流调节或电压调节避免所述补偿电流，从而防止例如与逆变器输入端连接的中间电路电容器损坏。然而，尤其是用于具有高功率的驱动领域中的DC/DC变换器随之带来显著成本、高重量以及大的空间需求。此外，还存在DC/DC变换器的运行与效率损失相联系的问题，所述效率损失尤其是降低电动车辆的能效。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提出如下方法，所述方法能以减少的损耗并且在最小化结构耗费的同时实现次级能源与能量供应网络、尤其是车辆车载电网的接通和断开、即耦合和解耦。本专利技术的另一任务在于提供一种能量供应网络、尤其是车辆车载电网，该能量供应网络能够在使用多个能源时以最小损耗来运行。所述任务通过根据权利要求1和2特征的方法以及根据权利要求7特征的能量供应网络来解决。有利的方案由相应的从属权利要求给出。提出一种用于将至少一个次级能源耦合到能量供应网络、尤其是车辆车载电网上的方法，在该能量供应网络上连接有负载以及具有第一电压特性的初级能源。所述至少一个次级能源具有相应的第二电压特性，该第二电压特性具有与第一电压特性重合的工作电压范围。初级能源和所述至少一个次级能源能通过功率开关装置连接到能量供应网络的中间电路的如下节点上，在该节点上也连接有负载。在所述方法中，在接通(耦合)相应的次级能源之前这样调节由负载获取的电流或由负载获取的功率，使得中间电路的节点上存在的电压等于要接通的次级能源的开路电压或处于该开路电压周围的预定电压范围内。在电压相等时或当节点上存在的电压处于预定的电压范围内时，次级能源通过功率开关装置与节点导电连接。接着，将负载所需的电流或负载所需的功率调节到相应值上，其中，由初级能源和次级能源向负载馈电。另外，提出一种用于将至少一个次级能源与能量供应网络、尤其是车辆车载电网解耦的方法，在该能量供应网络上除了所述至少一个次级能源外还连接有负载以及具有第一电压特性的初级能源，其中，所述至少一个次级能源具有相应的第二电压特性，该第二电压特性具有与第一电压特性重合的工作电压范围。初级能源和所述至少一个次级能源通过功率开关装置连接在能量供应网络的中间电路的如下节点上，在该节点上也连接有负载。在断开相应的次级能源之前这样调节由负载获取的电流或由负载获取的功率，使得中间电路节点上存在的电压等于要断开(解耦)的次级能源的开路电压或处于该开路电压周围的预定电压范围内。在电压相等时或当节点上存在的电压处于预定的电压范围内时，次级能源通过功率开关装置与节点电分离。然后将负载所需的电流或负载所需的功率调节到相应值上，其中，仅由初级能源向负载馈电。该方法基于下述考虑：代替到目前为止进行的电流调节器控制，在开关过程中这样匹配由初级能源供电的负载，使得其电平与次级副蓄能器的标称开路电压一致或处于该开路电压周围的预定电压范围内并且因此可进行接通或断开，而完全不产生或不产生高的补偿电流或开关电流。由此消除了损坏连接到中间电路上的负载或功率开关装置的危险。该原理可用于不同开关过程并且能实现借助功率开关装置直接耦合不同能源。包括分别配置给初级能源和所述至少一个次级能源的可控开关组件的功率开关装置在此直接相互切换各电源、即将电源直接与中间电路的节点连接或将其与中间电路节点分离。与传统的DC/DC变换器相比，用于实现本专利技术所需的功率开关装置明显更加简单地构造并且尤其是几乎无损耗地工作。功率开关装置可包括多个开关元件，这些开关元件能实现相应能源与中间电路节点之间的电连接或切断。本专利技术还提供一种能量供应网络、尤其是车辆车载电网。该能量供应网络包括负载、具有第一电压特性的初级能源以及至少一个次级能源，其中，所述至少一个次级能源具有相应第二电压特性，该第二电压特性具有与第一电压特性重合的工作电压范围。初级能源和所述至少一个次级能源可通过功率开关装置连接到能量供应网络的中间电路的如下节点上，在该节点上也连接有负载。所述能量供应网络还包括用于调节由负载获取的电流或由负载获取的功率的单元。在如此构造的能量供应网络中，用于将多个选择性地连通到中间电路上的电源的损耗可以保持得非常小。此外，可省却到目前为止使用的尺寸大且昂贵的DC/DC变换器，由此可节约成本、重量和安装空间。通过包括开关元件的功率开关装置也可提高能量供应网络的可靠性。根据该方法的一种符合目的实施方案，负载调节在这样短的时间段内进行，使得不能感觉到负载中断。这例如在车辆中意味着，负载在数量级少于100毫秒、尤其是少于10毫秒的极短时间内完全变化或仅部分变化。这类似于在传统的手动内燃机变速器中操作离合器，区别在于，负载变化可快速得多地进行并且因此车辆乘员不能感觉到负载变化。根据另一种符合目的的实施方案，在初级能源的接线柱上或在其它适合的位置上测量第一电压并且在所述至少一个次级能源的接线柱上或在其它适合的位置上测量第二电压，其中，通过负载调节将初级能源的电压匹配于要接通的次级能源的开路电压。只要所述两个测得的电压相等时，借助功率开关装置接通次级能源。由上述说明已经清楚的是，负载调节通过影响负载的工作点来实现。能量供应网络的特征还在于，所述能量供应网络的功率开关组件包括分别配置给初级能源和所述至少一个次级能源的可控开关组件。开关组件分别包括至少一个半导体开关元件或接触器。原则上也可使用其它开关元件。相应开关组件的选择和设计与相配的能源有关。例如在一些电源中要求避免流入到其中的电流，以防止损坏或不可控的状态。由此一些开关元件优选地或在特定的互连中使用，而在其它电源中对于所用开关元件没有特别措施或要求。初级能源例如可以是燃料电池或可再充电的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将至少一个次级能源(12)耦合到能量供应网络(10)、尤其是车辆车载电网上的方法，在该能量供应网络上连接有负载(13)以及具有第一电压特性的初级能源(11)，其中，所述至少一个次级能源(12)具有相应的第二电压特性，该第二电压特性具有与第一电压特性重合的工作电压范围，并且初级能源(11)和所述至少一个次级能源(12)能通过功率开关装置连接到能量供应网络(10)的中间电路(17)的如下节点(14)上，在该节点上也连接有负载(13)，在所述方法中：a)在接通相应的次级能源(12)之前调节由负载(13)获取的电流，使得在中间电路(17)的节点(14)上存在的电压等于要接通的次级能源(12)的开路电压或处于该开路电压周围的预定电压范围内；b)在电压相等时或当节点(14)上存在的电压处于预定的电压范围内时，次级能源(12)通过功率开关装置与节点(14)导电连接；并且c)将负载所需的电流调节到相应值上，其中，由初级能源(11)和次级能源(12)向负载(13)馈电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.24 DE 102013214421.01.用于将至少一个次级能源(12)耦合到能量供应网络(10)、
尤其是车辆车载电网上的方法，在该能量供应网络上连接有负载(13)
以及具有第一电压特性的初级能源(11)，其中，所述至少一个次级能
源(12)具有相应的第二电压特性，该第二电压特性具有与第一电压
特性重合的工作电压范围，并且初级能源(11)和所述至少一个次级
能源(12)能通过功率开关装置连接到能量供应网络(10)的中间电
路(17)的如下节点(14)上，在该节点上也连接有负载(13)，在所
述方法中：
a)在接通相应的次级能源(12)之前调节由负载(13)获取的电
流，使得在中间电路(17)的节点(14)上存在的电压等于要接通的
次级能源(12)的开路电压或处于该开路电压周围的预定电压范围内；
b)在电压相等时或当节点(14)上存在的电压处于预定的电压范
围内时，次级能源(12)通过功率开关装置与节点(14)导电连接；
并且
c)将负载所需的电流调节到相应值上，其中，由初级能源(11)
和次级能源(12)向负载(13)馈电。
2.用于将至少一个次级能源(12)与能量供应网络(10)、尤其
是车辆车载电网解耦的方法，在该能量供应网络上除了所述至少一个
次级能源(12)外还连接有负载(13)以及具有第一电压特性的初级
能源(11)，其中，所述至少一个次级能源(12)具有相应的第二电压
特性，该第二电压特性具有与第一电压特性重合的工作电压范围，并
且初级能源(11)和所述至少一个次级能源(12)通过功率开关装置
连接在能量供应网络(10)的中间电路(17)的如下节点(14)上，
在该节点上也连接有负载(13)，在所述方法中：
a)在断开相应的次级能源(12)之前调节由负载(13)获取的电
流，使得在中间电路(17)的节点(14)上存在的电压等于要断开的

\t次级能源(12)的开路电压或处于该开路电压周围的预定电压范围内；
b)在电压相等时或当节点(14)上存在的电压处于预定的电压范
围内时，次级能源(12)通过功率开关装置与节点(14)电分离；并
且

【专利技术属性】
技术研发人员：T·席曼尼克，C·科尔贝克，F·普法特里施，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE