用于为高压用电设备提供供电电流的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于为高压用电设备提供供电电流的方法，其中电池电动车辆包括充电电源单元，该充电电源单元具有用于为高压电池充电的高压中间电路，其中在该高压中间电路上布置有具有高电容的充电设备、具有到该高压电池的连接的至少一个双向功率输出级以及至少一个高压用电设备，其中该高压中间电路至少通过该充电设备具有高中间电路电容，其中利用脉宽调制来驱动所述至少一个双向功率输出级，其中通过所述至少一个双向功率输出级，经由该高压中间电路从该高压电池向所述至少一个高压用电设备提供该供电电流，其中该供电电流由于高中间电路电容而被极大地平滑。此外，要求保护一种被配置为执行根据本发明专利技术的方法的装置。一种被配置为执行根据本发明专利技术的方法的装置。一种被配置为执行根据本发明专利技术的方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
用于为高压用电设备提供供电电流的方法和装置


[0001]本专利技术涉及一种用于为充电电源单元中的中间电路上的高压用电设备提供平滑后的供电电流的方法。此外，要求保护对应的装置。

技术介绍

[0002]PTC加热元件(其中“PTC”是“正温度系数”的缩写)现在通常例如在电动车辆中用于内部加热。该PTC加热元件简单地布置在出口开口之前的相应空气流中，随着PTC加热元件的电阻以及温度的增加而自动限制过度加热。
[0003]公开文献DE 10 2019 127 709 A1涉及一种缩写为“PWM”的脉宽调制，利用该脉宽调制在车辆的高压网络上控制多个用电设备的相应功率。每个用电设备(包括例如加热元件)经由单独的控制电路来控制。
[0004]然而，根据现有技术，在数百Hz范围内运行的低频PTC钟控加热器产生矩形电流分布。这种低频不再能够通过简单的电容器有意义地衰减，因为这将需要数百毫法的电容，该数百毫法的电容将与相应的庞大或占用空间并且昂贵的电容器相关联。然而，如果不进行滤波，则矩形电流将不得不由公用设施——特别是高压电池——直接承载。为了防止超过高压电池的技术限制，必须为PTC加热器维持峰值电流。然而，在低负载范围内，特别是在PWM控制的加热器的情况下，该峰值电流与由实际加热功率所实际使用的平均电流的比率可能是非常大的。
[0005]例如，如果1kW的平均加热功率经由脉宽调制被设置为20kW的峰值功率、时钟比为1/20，则由于必需提供20kW的峰值功率，19kW的电池功率最终保持未使用，并且也不能被提供给其他用电设备。如果高压电池在给定操作点处具有例如50kW的功率释放，则只有30kW的功率将可用于也需要被供电的驱动器。在PWM控制的PTC加热器中，由于根据PTC特性在低冲击温度下的低电阻R
min
，因此冲击电流值非常高，这加剧了这个问题。此外，另外的动态高压用电设备具有类似的问题，诸如在例如由于坑洼导致的短动态负载的电气底盘的情况下，必须维持比需求的平均功率更高的功率。
[0006]在公开文献DE 10 2021 107 775 A1中，车辆网络包括DC电压互感器和连接到公共电路的高压总线。当DC电压转换器为具有PTC加热元件的低压电网降低来自高压电池的电压时，高压总线向驱动电机和高压加热元件供应电流。
[0007]中国公开文献CN 112 789 192A要求保护一种作为高压用电设备的加热元件，该加热元件经由高压中间电路连接到电动车辆的高压电池。DC电压转换器布置在高压中间电路与高压电池之间。

技术实现思路

[0008]鉴于此，本专利技术解决的问题是提供一种用于驱动连接到高压中间电路的高压用电设备的方法，其中电力由高压电池提供。应避免高电力储存。此外，要求保护一种可以在其上实现该方法的装置。
[0009]为了解决上述问题，提出了一种用于为高压用电设备提供供电电流的方法，其中用于为高压电池充电的电池电动车辆包括具有高压中间电路的充电电源单元。在高压中间电路处，布置有具有高电容的充电设备、具有到高压电池的连接的至少一个双向功率输出级以及至少一个高压用电设备。因此，高压中间电路至少通过充电设备具有高中间电路电容。至少一个双向功率输出级由脉宽调制驱动。通过至少一个双向功率输出级，经由高压中间电路从高压电池向至少一个高压用电设备提供供电电流，其中供电电流由于高中间电路电容而被极大地平滑。
[0010]根据本专利技术的方法有利地利用高压中间电路的高中间电路电容来由脉宽调制的电流脉冲电容性地充电，并且在相应的电流脉冲之间将电力输送回高压中间电路，由此产生高压中间电路上的至少一个高压用电设备的供电电流的电流分布的平滑。
[0011]借助于脉宽调制的控制用于调节至少一个高压用电设备的功率。利用根据本专利技术的方法，由电流脉冲的高度给出的峰值功率(该峰值功率定义了根据现有技术的功率要求)不再与高压电池的功率储存相关。由高压电池向至少一个高压用电设备供应的平均功率(该平均功率在没有根据本专利技术的方法的情况下由峰值功率与脉宽调制的时钟比产生，并且对应于真实消耗需求)现在由于根据本专利技术的方法而有利地同时表示高压电池中的其他用电设备不可用的功率。
[0012]在根据本专利技术的方法的一个实施方案中，至少一个高压用电设备选自以下列表：PTC加热器、高压加热器、DC
‑
DC转换器、自适应底盘控件、车辆冷却设备。高压加热器例如由高压空气加热器或高压热水器形成。
[0013]在根据本专利技术的方法的另一实施方案中，至少一个双向功率输出级由高电容中间电路转换器形成。
[0014]在根据本专利技术的方法的又一实施方案中，充电设备被配置为连接到具有50Hz或60Hz的市电频率的电网以用于为高压电池充电。为此目的，充电设备具有在数毫法范围内的高电容。至少由于此高电容值，形成了高中间电路电容。然而，取决于设计，至少一个功率输出级也可以具有高电容值，这又另外有助于高中间电路电容。
[0015]在根据本专利技术的方法的另一实施方案中，用于至少一个高压用电设备的高压电池的电力储存被降低到平滑后的供电电流的剩余波动范围。因此，在高压电池的任何操作点处，性能不再受到限制，并且有利地释放了另外所需的功率要求，例如，以便可用于牵引系统。因为寒冷区域中的车辆可行驶里程(例如，当在早晨开始行驶时)是由可用功率确定的，所以该车辆可行驶里程显著增加，尤其是在寒冷的环境条件下。同样有利的是，整个系统中的纹波负载减小，该纹波负载原本由脉宽调制的高电流脉冲引起。
[0016]另外，要求保护一种用于为高压用电设备提供供电电流的装置，其中所述装置包括高压电池和具有高压中间电路的充电电源单元，其中所述高压中间电路包括高电容充电设备、利用控制器连接到所述高压电池的至少一个双向功率输出级以及至少一个高压用电设备，其中所述控制器被配置为借助于所述至少一个双向功率输出级的脉宽调制经由所述高压中间电路从所述高压电池向所述至少一个高压用电设备提供供电电流，其中所述供电电流由于高中间电路电容而被极大地平滑。
[0017]在根据本专利技术的装置的一个实施方案中，至少一个高压用电设备选自以下列表：PTC加热器、高压加热器、DC
‑
DC转换器、自适应底盘控件、车辆冷却设备。高压加热器可以是
例如高压空气加热器或高压热水器。
[0018]在根据本专利技术的装置的另一实施方案中，至少一个双向功率输出级由高电容中间电路转换器形成。
[0019]在根据本专利技术的装置的又一实施方案中，充电设备被配置为连接到具有50Hz或60Hz的市电频率的电网以用于为高压电池充电。为此目的，充电设备具有在数毫法范围内的高电容。
[0020]在根据本专利技术的装置的另一实施方案中，用于至少一个高压用电设备的高压电池的电力储存被降低到平滑后的供电电流的剩余波动范围。
附图说明
[0021]本专利技术的附加优点和配置来自说明书和附图。
[0022]不言而喻，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以以各自指定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于为高压用电设备(114)提供供电电流(303)的方法，其中电池电动车辆包括充电电源单元，所述充电电源单元具有用于为高压电池(102)充电的高压中间电路(110)，其中在所述高压中间电路(110)上布置有具有高电容的充电设备(106)、具有到所述高压电池(102)的连接的至少一个双向功率输出级(112a,112b)以及至少一个高压用电设备(114)，其中所述高压中间电路(110)至少通过所述充电设备(106)具有高中间电路电容，其中利用脉宽调制来驱动所述至少一个双向功率输出级(112,112b)，其中通过所述至少一个双向功率输出级(112a,112b)，经由所述高压中间电路(110)从所述高压电池(102)向所述至少一个高压用电设备(114)提供供电电流(303)，其中所述供电电流(303)由于所述高中间电路电容而被极大地平滑。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个高压用电设备(114)选自以下列表：PTC加热器、高压加热器、DC/DC直流转换器、自适应底盘控件、车辆冷却设备。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个双向功率输出级(112,112b)由高电容DC/DC转换器形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述充电设备(106)被配置为连接到具有50Hz或60Hz的市电频率的电网以用于为所述高压电池(102)充电，为此目的，所述充电设备(106)具有在数毫法范围内的高电容。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中用于所述至少一个高压用电设备的所述高压电池(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：保时捷股份公司，
类型：发明
国别省市：