具备DC-DC电子功率转换器的道路车辆的电气系统和相关的道路车辆技术方案

技术编号：39937130 阅读：11 留言：0更新日期：2024-01-08 22:16

本发明专利技术提供了一种道路车辆的电气系统，其包括：具备第一电力存储系统的高压(HV)电路和具备第二电力存储系统和多个电负载的低压(LV)电路；DC‑DC电子功率管理和转换系统，该DC‑DC电子功率管理和转换系统将低压(LV)电路和高压(HV)电路彼此连接，以选择性地将电能从高压(HV)电路输送到低压(LV)电路和/或反之亦然；电子系统包括控制单元，该控制单元被配置为检测第一存储系统和/或第二存储系统和/或至少一个电负载的故障(M)，并且根据故障来控制转换装置和分配单元，以确保向电负载中的至少一些优先负载供应电力。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具备dc-dc电子功率转换器的道路车辆的电气系统和一种对应的道路车辆。特别地，本专利技术可以有利地但非排他地应用于高性能电动(或混合动力)道路车辆，在下面的描述中将对该道路车辆进行明确的参考，而不会因此丧失一般性。

技术介绍

1、混合动力车辆或电动车辆是已知的，其具备至少一个电机，该电机与电力存储系统(即，电池组)电连接并且与驱动车轮机械地连接以向它们输送扭矩。

2、混合动力车辆或电动车辆的电气系统通常包括具有高压(相对而言，也可以具有仅48伏的标称电压)和高功率的电路，电机与该电路连接；高压电路包括存储装置(具备至少一个电化学电池(例如锂离子或聚合物电池)组)和双向的dc-ac电子功率转换器，该dc-ac电子功率转换器在直流侧与存储装置连接并且在交流侧与电机连接并且实现控制电机的功能。

3、这些车辆的电气系统还包括具有低压(通常具有12伏的标称电压)和低功率的电路，所有辅助电力服务(例如，所有车辆子系统的控制单元、信息娱乐系统、防盗系统、乘坐室照明系统、外部灯、在混合动力车辆情况下的热力发动机的电力起动马达等)与该电路连接。在混合动力车辆中，低压电路具备其自身的存储装置(具备单个电力电池，其相对较重并且尺寸大)，该存储装置具有给热力发动机的电力起动马达供电(几秒钟)所需的高涌入电流(功率)。此外，通常，提供一种dc-dc电子功率转换器，其将低压电路和高压电路彼此连接以将电能从一个传输到另一个；即，由高压电路提供的电能既用于对低压电路的存储装置充电，又用于为低压电路的电负载供电。

4、在高性能车辆中，总是需要减小重量和尺寸，以便例如当在赛道上比赛时使车辆的性能最大化。

5、在混合动力车辆中，为了尝试和减小低压电路的重量和尺寸，可以消除低压电路的存储装置并且可以增大dc-dc电子功率转换器可以输送的电功率；然而，利用这种设计方案，节省的总重量是适度的(而总制造成本显著增加)，因为dc-dc电子功率转换器的标称功率必须从大约2kw(在车辆的正常运行期间为所有电负载供电所需)增加到超过10kw(在其启动发动机的操作的几个瞬间电力起动马达所需)。

6、在全电动车辆中，从理论上讲，低压存储装置的存在并不是那么必要；然而，当低压电路的存储装置被消除时，dc-dc电子功率转换器需要始终保持工作，即使当车辆停放时也是如此，以便向始终需要被供电的电负载供应必要的电力(通常，当车辆停放时始终工作的防盗系统，以及当车辆停放时可以隔着一定距离与车辆的所有者或与远程辅助中心对话的信息娱乐系统)。因此，dc-dc电子功率转换器持续地受到负荷(即，它需要全天候工作)，因此，它需要更昂贵的设计，以便能够在足够长的时间内持续操作(考虑到车辆的最小寿命为至少十年)。

7、另外，从安全的角度来看变得越来越相关的不断增加的车辆负载导致了为每种类型的负载安装专用控制单元，并且因此导致了在负载区域中放置不同控制单元/电路的分布式架构的创建，从而实现了复杂的供电系统(在一些情况下要被认证)以确保整个电气系统的可靠性。例如，当前使用本地机架安装转换器和断开器(例如，功率保护器)。

8、最后，尤其是对于电动车辆，主存储系统(即，根据以上表示的高压存储系统)或一个负载或开关的可能故障可能决定对驾驶员、车辆或站在车辆附近的那些人的安全的不可接受的风险，因为可能会发生其中使负载完全脱离供电或者其中故障(例如短路)扩散到多个负载的情况。为了避免这种情况，唯一已知的方案是创建复杂、昂贵、冗余的分布式结构，例如其中每个控制单元都具备本地存储系统，从而成本显著增加并且道路车辆的布线的复杂性显著增加。

9、专利us2022091193a1公开了一种用于自主车辆的供电的控制装置，其被配置为用于诊断开路故障。

10、所述专利公开了一种配电系统，其包括主电源线、与主电源线耦合的子线和控制器。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种具备dc-dc电子功率转换器的道路车辆的电气系统和一种相关的道路车辆，其至少部分地不受上述缺点的影响，同时制造起来容易且经济。

2、根据本专利技术，提供了在所附的独立权利要求中并且优选地在直接或间接地从属于独立权利要求的任何一个从属权利要求中要求保护的具备dc-dc电子功率转换器的道路车辆的电气系统和相关的道路车辆。

3、所附权利要求描述了本专利技术的优选实施方式并形成描述的组成部分。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种道路车辆(1)的电气系统(7)；所述电气系统(7)包括：

2.根据权利要求1所述的电气系统(7)，其包括选择单元(22)，所述选择单元(22)插置在所述负载(11，30)与所述分配单元(20)之间，并且被配置为根据由所述控制单元(21)给出的命令选择性地连接或断开某些负载。

3.根据权利要求2所述的电气系统(7)，其中，在所述故障(M)与所述电负载(11，30)中的一个电负载相关时，所述控制单元(21)被配置为命令所述选择单元(22)以将故障的电负载与所述电气系统(7)的其余部分断开。

4.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其中，所述控制单元(21)被配置为：在所述故障(M)与所述第一存储系统(6)或所述第二存储系统(10)相关时，相应地将所述第一存储系统(6)或所述第二存储系统(10)与所述电负载(11，30)断开，同时始终至少向所述优先负载(13，31)供电并断开非优先负载(14，32)。

5.根据权利要求4所述的电气系统(7)，其中，所述非优先负载(14，32)是与舒适性相关的那些电负载(11，30)和/或是可选

6.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其中，所述电子管理和转换系统(15)包括至少两个转换装置(18)，所述至少两个转换装置(18)在所述高压(HV)输入端彼此并联连接或与所述分配单元(20)连接。

7.根据权利要求6所述的电气系统(7)，其中，所述控制单元(21)被配置为估计所述电负载(11，30)所需的电力，并根据所述电负载(11，30)所需的电力来决定多少个转换装置(18)一起操作。

8.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其中，所述第二存储系统(10)的尺寸被设置为能够独立地至少为所述优先负载(13，31)供电。

9.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其中，所述转换装置(18)是双向的，即，选择性地作为功率降压器或功率升压器操作。

10.根据权利要求1或2所述的电气设备(7)，其中，所述电子管理和转换系统(15)包括内部至少容纳所述转换装置(18)、所述控制单元(21)和所述分配单元(20)、优选地还容纳所述选择单元(22)的单个外部保护壳体。

11.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其还包括中压(MV)电路(28)，其中所述电子管理和转换系统(15)包括：

12.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其中，所述低压(LV)是48V或更小，特别是等于12V。

13.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其中，所述高压(HV)等于或大于48V，特别是等于48V或800V。

14.一种道路车辆(1)，其包括：

...

【技术特征摘要】

1.一种道路车辆(1)的电气系统(7)；所述电气系统(7)包括：

3.根据权利要求2所述的电气系统(7)，其中，在所述故障(m)与所述电负载(11，30)中的一个电负载相关时，所述控制单元(21)被配置为命令所述选择单元(22)以将故障的电负载与所述电气系统(7)的其余部分断开。

4.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其中，所述控制单元(21)被配置为：在所述故障(m)与所述第一存储系统(6)或所述第二存储系统(10)相关时，相应地将所述第一存储系统(6)或所述第二存储系统(10)与所述电负载(11，30)断开，同时始终至少向所述优先负载(13，31)供电并断开非优先负载(14，32)。

5.根据权利要求4所述的电气系统(7)，其中，所述非优先负载(14，32)是与舒适性相关的那些电负载(11，30)和/或是可选的，而所述优先负载(13，31)是与所述道路车辆(1)的安全和/或性能相关的那些电负载(11，30)。

6.根据权利要求1或2所述的电气系统(7)，其中，所述电子管理和转换系统(15)包括至少两个转换装置(18)，所述至少两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔瓦尼·洛卡尔佐，乌戈·西塔，罗伯托·贝特罗，朱塞佩·阿涅洛，洛伦佐·迪纳尔多，卢卡·波焦，
申请(专利权)人：法拉利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人