电驱动机动车的车辆电气系统的电路布置以及用于操作此类电路布置的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于电驱动机动车(42)的车辆电气系统的电路布置(24)，包括：用于向该机动车(42)的电驱动机(28)供应功率的高电压电池(26)；增程器(22)，其被设计成向该高电压电池(26)充电并且具有有用于供应氢气和空气形式的反应物的接口的多个相同的燃料电池基本模块(10)；用于连接该增程器(22)的开关装置(32)，该电路布置(42)不具有DC

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电驱动机动车的车辆电气系统的电路布置以及用于操作此类电路布置的方法
[0001]本专利技术涉及用于电驱动机动车的车载网络的电路布置、具有此类电路布置的电驱动机动车以及用于操作此类电路布置的方法。
[0002]归因于高电压电池的当前能量密度，电驱动机动车通常仍具有相对有限的续航里程。为了增大续航里程，已知在电动车中使用所谓的增程器，以便增加续航里程。目前最常用的增程器具有内燃机引擎，其驱动发电机，发电机进而向高电压电池和/或电机供电。
[0003]另外，具有多个燃料电池的增程器也是已知的。这些增程器的一个优点是它们实际上是无排放的，因为氢和氧通常反应生成水。通常，此类基于燃料电池的增程器需要一个或多个压缩机来向燃料电池供应压缩空气。压缩机必须以相对复杂的方式来适配相应的增程器。此外，此类基于燃料电池的增程器与高电压电池的电气互连是相对昂贵的。
[0004]因此，本专利技术的目标是提供一种解决方案，借助于该解决方案，基于燃料电池的增程器可以按特别简单且没有问题的方式被用于扩增电驱动机动车的续航里程。
[0005]此目的通过独立权利要求的主题来达成。本专利技术的进一步的可能实施例在从属权利要求中指明。
[0006]根据本专利技术的用于电驱动机动车的车载网络的电路布置包括用于向机动车的电发动机供能的高电压电池。此外，该电路布置包括设计成用于向高电压电池充电的增程器，该增程器具有多个相同的燃料电池基本模块，每一燃料电池基本模块具有串联连接的多个燃料电池以及用于供应氢气和空气形式的反应物的接口。接口也可被设计成从燃料电池基本模块中排放水和残余气体。
[0007]增程器可基于模块化增程器系统，其包括多个(尤其是结构相同的)燃料电池基本模块，其中每一燃料电池基本模块具有串联连接的多个燃料电池以及用于供应氢气和空气且用于移除水和残余气体的接口。此外，模块化增程器系统包括介质供应装置，其被设计成经由接口向燃料电池基本模块供应空气和氢气，并经由接口从燃料电池基本模块排放水和残余气体。为了提供不同的功率和/或电压，不同数量的燃料电池基本模块可按不同的串联和/或并联电路来彼此电连接，并且可与介质供应装置一起配置以形成增程器的相应变型。电路布置的增程器可以是基于增程器系统的特定配置或变型。
[0008]在模块化增程器系统中，必要的是，各个体燃料电池基本模块可以按每一应用的需要来借助于相应的组合缩放成总体系统，即增程器的特定变型。通过各个体燃料电池基本模块的对应的并联和串联连接，可配置增程器的不同变型，其例如在可用功率方面不同，但例如可提供相同的高电压。当然，燃料电池基本模块以可用电压在增程器的不同变型中是不同的方式来互连。
[0009]燃料电池基本模块还可包括各种各样的外围和系统组件，它们被集成到各个燃料电池基本模块中用于高度独立的功能。具体而言，可能的是，使用适当地适配到特定边界条件的模块化增程器系统的配置来达到所讨论的增程器的变型的特别长的寿命和效率。尤其，因此这是可能的，因为适配该边界条件的设计可用增程器的相关变型的所定义的工作点来达成。具体而言，针对部分负载范围来设计增程器的相应变型也是可能的。
[0010]例如，各个体燃料电池基本模块可具有约100cm2的反应面积和约80个燃料电池。当然，不同地设计双极板的数量和面积以及燃料电池的数量也是可能的。例如，每一基本燃料电池模块的串联连接的燃料电池可提供80V的开路电压和在满负载工作的48V电压。然而，取决于燃料电池基本模块的设计，其他开路电压和其他工作点也是可能的。
[0011]例如，使用模块化增程器系统以为非常不同的车辆类型配置基于燃料电池的非常不同的增程器变型是可能的。例如，可为电驱动商用车提供功率特别大的增程器变型，并且基于相同的燃料电池基本模块为电驱动小型车配置功率较低的增程器变型也是可能的。各个体燃料电池基本模块只需开发、测试和批准一次。所提及的增程器的各种变型随后可基于优选地标准化的燃料电池基本模块来配置。
[0012]具体而言，在模块化增程器系统的基础上，为特定的电动车配置基于燃料电池的增程器是可能的，该增程器可以与电动车的高电压电池并联，而无需插入直流电压转换器。因此，可以省去通常相当昂贵的直流电压转换器。因此，只要通过将各个体燃料电池基本模块以串联和并联电路互连，基于模块化增程器系统的适当地配置的增程器的电压电平就可以容易地适配到相关高电压电池的电压电平。
[0013]另外，电路布置包括用于连接增程器的开关装置，该开关装置被设计成以导电方式连接高电压电池和增程器，而无需并联电路形式的直流电压转换器。换言之，该电路布置不包括直流电压转换器，就能彼此调整高电压电池和增程器的相应电压。因此，当连接增程器时，从高电压电池的相应电压电平(这尤其是由高电压电池的充电状态确定的)获得增程器的相应电压电平。
[0014]根据本专利技术的电路布置还包括控制装置，该控制装置被布置成在已经接收到与增程器相关的激活信号之后执行以下步骤：
[0015]‑
根据高电压电池的至少一个量来确定增程器的工作点；
[0016]‑
基于所确定的工作点，定义与燃料电池基本模块的反应物的供应相关和/或与燃料电池的工作温度相关的相应设定值；
[0017]‑
控制被设计成用于提供反应物和/或用于调节与相应的所定义的设定值相对应的燃料电池的温度的系统；
[0018]‑
仅在已经达到与反应物的供应和/或工作温度相关的相应设定值之后，控制开关装置用于连接增程器。
[0019]由于根据本专利技术的电路布置省去了直流电压转换器，因此在连接之前或最迟在连接时间点，增程器必须具有可用的必要反应物，和/或增程器的燃料电池必须具有足够的工作温度。控制装置可被设计成接收和评估与高电压电池的各种各样的量相关的各种各样的数据，例如来自机动车的传感器装置的数据。控制装置还可以从该传感器装置接收与燃料电池相关的温度数据。
[0020]本专利技术基于增程器的工作点显著地取决于高电压电池的不同量的知识，尤其是因为电路布置不具有直流电压转换器。因此，高电压电池在连接增程器的时间点处的增程器的相应工作点方面、以及之后在增程器已连接时正设置的电压方面、并且因而在正设置的增程器的工作点方面是领先的。施加到高电压电池的电压在很大程度上取决于高电压电池的充电状态。施加到高电压电池的电压也可取决于例如高电压电池当前正在放电还是(例如由于回收而)正在充电。
[0021]控制装置被布置成在接收到与增程器相关的激活信号后，评估高电压电池的至少一个变量，优选地评估高电压电池的多个量，并确定作为因变于它的增程器的相关联工作点。基于所确定的增程器的工作点，控制装置可定义与反应物(即氢气和空气)的供应相关的相应设定值，需要氢气和空气以使燃料电池基本模块并且因而使增程器能够可靠地处于所确定的工作点。在这一上下文中，本专利技术基于如下知识：向各燃料电池基本模块提供和供应所述反应物至各燃料电池表现出一定的惯性。这也适用于燃料电池的工作温度的适当设置，特别是与所确定的工作点相匹配。各燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电驱动机动车(42)的车载网络的电路布置(24)，包括用于向所述机动车(52)的电发动机(28)供能的高电压电池(26)；设计成用于向所述高电压电池(26)充电的增程器(22)，所述增程器(22)具有多个相同的燃料电池基本模块(10)，每一燃料电池基本模块具有串联连接的多个燃料电池以及用于供应氢气和空气形式的反应物的接口；用于连接所述增程器(22)的开关装置(23)，所述开关装置被设计成以导电方式来互连所述高电压电池(26)和所述增程器(22)，而无需并联电路形式的直流电压转换器；控制装置(36)，其被布置成在已经接收到与所述增程器(22)相关的激活信号之后执行以下步骤：根据所述高电压电池(26)的至少一个量来确定所述增程器(22)的工作点；基于所确定的工作点，来定义与所述燃料电池基本模块(10)的反应物的供应相关和/或与所述燃料电池的工作温度相关的相应设定值；控制被设计成用于提供所述反应物和/或用于调节与相应的所定义的设定值相对应的所述燃料电池的温度的系统(40)；仅在已经达到与所述反应物的供应和/或所述工作温度相关的相应设定值之后，控制所述开关装置(32)用于连接所述增程器(22)。2.根据权利要求1所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置成监控去往所述燃料电池基本模块(10)的氢气和空气的相应体积流量，并且只有在所述体积流量对应于所指定的设定值时，则控制所述开关装置(32)用于连接所述增程器(22)。3.根据权利要求1或2所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置成确定所述燃料电池的实际温度和与所述燃料电池的工作温度相关的所定义的设定值之间的相应差值，并且因变于所确定的差值来设置所述增程器(22)的温度调节装置的温度和/或流体的体积流量。4.根据前述权利要求中的任一项所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置成因变于所述高电压电池(26)的电压，来确定所述增程器(22)的工作点。5.根据前述权利要求中的任一项所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置成因变于所述高电压电池(26)的充电状态，来确定所述增程器(22)的工作点。6.根据前述权利要求中的任一项所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置成因变于所述高电压电池(26)的工作状态，来确定所述增程器(22)的工作点和/或定义所述设定值。7.根据权利要求6所述的电路布置(24)，其特征在于，
所述控制装置(36)被布置成关于所述高电压电池(26)的工作状态来确定所述高电压电池(26)正在放电还是充电以及充放电量。8.根据前述权利要求中的任一项所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置成因变于表征所述机动车(42)的路线概况和/或多个机动车(42)的车队概况的数据，来确定所述增程器(22)的工作点和/或定义所述设定值。9.根据前述权利要求中的任一项所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置成因变于表征所述机动车(42)的驱动器的驱动行为的数据，来确定所述增程器(22)的工作点和/或定义所述设定值。10.根据前述权利要求中的任一项所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置成将与所述反应物相关的所述设定值设置成高于所述增程器(22)的所确定工作点所需的值达指定量。11.根据前述权利要求中的任一项所述的电路布置(24)，其特征在于，所述控制装置(36)被布置在所述增程器(22)...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：伊哥莱克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：