CN101909920A - 特别是汽车的电网络的运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于特别是混合动力汽车的电网络运行的方法，其中，所述网络具有至少一个电存储器，特别是高电压存储器，至少一个电机和至少一个控制该电机的逆变器，其中，在检测功率故障时将电存储器和网络电断开，并且在紧接着的超过网络的网络电压的可规定的电压极限时将逆变器接通到短路运行。本发明规定，如此地接通逆变器的大功率半导体，即通过被驱动的电机感应一种电压，并且借助空转二极管在电网络中提供使用，并且将该感应电压用于电机的发电运行，这样，通过电机调节可规定的网络电压。

Description

特别是汽车的电网络的运行方法
本发明涉及一种特别是汽车的电网络运行的方法，其中，所述网络具有至少一个电存储器、至少一个电机和至少一个控制该电机的逆变器，其中，在检测功能故障时将电存储器和网络电地分开，并且当紧接着超过电网的网络电压的一个可规定的电压极限时将逆变器(Wechselrichter)接通到一种短路运行。
现有技术
已公开一些本文开头所述类型的方法。主要是在越来越广泛使用的汽车用混合动力装置中-这些混合动力装置具有至少一个电机和一个内燃机用作驱动装置-公开了许多用于所属的电网络的运行方法。其中重要的是建立网络的网络电压，以便给所有和网络电连接的耗电器提供足够的网络电压。因为为了将电机作为动力用于驱动汽车必须在混合动力汽车上提供比较高的电压，所以为了保护电网络和在该电网络电连接的部件公开了一些防止损害的方法。因此，控制电机的逆变器具有一个过电压保护装置。当超过网络电压的一个可规定的电压极限时，也就是说当网络电压超过可规定的电压极限时，这个过电压保护装置将逆变器接通到一种短路运行。此外还公开，当检测到例如有功能故障，例如电存储器的功能故障时就将电存储器和网络电断开。当在此时刻电机处于发电运行时，其结果是，由于电存储器的“废除”网络电压急剧上升，这样就超过了逆变器的可规定的极限电压，并且紧接着这个逆变器接通到短路运行。因为现在无论是电存储器还是电机都不能给网络提供功率或者电压，所以在网络中存在的例如中间电路电容器的电压快速下降，直到电网络电崩溃，或者不再有网络电压或者设有可用的网络电压。若有高电压耗电器和该网络一起连接，并且是活化的，则相应地网络更快地崩溃。因为现在没有了网络电压，所以也不再能使电机发电运行，或者进行调节。整个系统陷于停顿。
发明内容
根据本发明的方法规定，如此地连接逆变器的大功率半导体、即通过被驱动的电机感应出电压，并且借助空转二极管(Freilaufdioden)在电网络上提供，其中，将感应的电压用于电机的发电运行，这样，通过该电机就可建立可规定的网络电压。当电机或者电机的转子被传动时，例如在汽车牵引运行时，当电机通过汽车的驱动轮在行车道上的滚动驱传动时如此地连接逆变器的大功率半导体，即在电机中，特别是在定子绕组中感应出电压，并且借助空转二极管提供给电网络。当然通过这种方式感应的或者提供的电压和电机或者电机的转子的转速有关。根据本发明将这种在电机的“空转运行”中感应的电压用于电机的发电运行，这样，由此建立希望的/可规定的网络电压。有利地将这种感应的电压用于电压调节器的运行。所述电压调节器给电机规定一种用于产生网络电压的(发电)转矩。通过这种有利的方法可在电存储器发生故障后，特别是高电压电池发生故障后以简单的方式方法重新活化该电网络。只要电机能重新进行发电运行，以建立网络电压就也可重新活化一个或者多个高电压耗电器，其中，根据所连接的高电压耗电器和它们的功率需求规定额定转矩。
有利地在检测功能故障时断开至少一个和网络电连接的耗电器，特别是高电压耗电器。通过这一措施可与使电存储器、特别是高电压电池和网络断开特别时间接近地，直到同时地使得网络上连接的耗电器去活化，从而降低网络崩溃的速度。
按照本发明的一个改进方案，电机由一个内燃机驱动。这个内燃机借助一个自己的马达控制器进行调节。若电机和内燃机有利地组成混合驱动的驱动设备，则它们可以简单的方式方法机械上彼此作用连接，这样，当汽车停车时电机可通过内燃机驱动，并且可如前述的那样感应出用于重新进入电压调节的电压。
合适地根据内燃机和/或电机的转速执行本方法。为此特别优选地规定一个转速范围。在此转速范围内执行或者可执行本方法。
有利地当电机的转速在内燃机的空转转速之上时然后执行本方法。通常可将电机和内燃机直接彼此机械作用连接，这样，电机的转速就和内燃机的转速对应。这样，通过内燃机的空转转速确定尽可能小的感应电压。
代替地或者附加地当电机的转速在电机的可规定的极限转速以下时再执行本方法。其中，特别优选的是根据所允许的最大感应电压规定电机的极限转速。换句话说，是规定感应电压的极限。因为感应电压与电机的转速有关，所以这种电压极限可以简单的方式方法借助极限转速确定。其中如此地选择极限转速或者极限电压，即感应的电压在这样的数值以下，即它导致电网络的，特别是逆变器的部件的损坏。关于逆变器，超过极限转速意味着重新动用逆变器的过压保护，并且因此不能调节电机。因此有利地通过内燃机的空转转速和电机的极限转速来规定本有利的方法可在其中被执行的转速范围。
按照本发明的一个改进方案，只要电机的转速在可规定的极限转速之上就保持逆变器的短路运行。只有当转速在上述转速范围之内时，并且可以排除网络部件受到损害时才放弃逆变器的这种应急运行。
特别优选地规定，当内燃机的转速在根限转速之上时降低内燃机的转速。换句话说，规定将网络的电压调节主动地介入到内燃机的行驶运行之中，以便使内燃机的转速和与它机械作用连接的电机的转速调节到所允许的，如上面已说明的转速范围。当汽车处于运动之中时，只要电机和汽车的驱动轮机械作用连接并且例如不和内燃机作用连接则也可通过操作汽车的制动器来降低电机的转速。
当在一定的内燃机空转转速时高电压电池发生故障，则在这种情况中会出现一定的负载跃变，这时内燃机可能会熄火。在本发明的一个有利的设计中有一种防止这种情况发生的有利办案，其做法是提高内燃机的空转转速，以特别有利的方式将转速从每分钟600转提高到每分钟1000转和/或其做法是给电驱动装置规定一定的额定力矩。通过这一措施得到一种转矩储备量。以有利的方式由马达控制器，通过相应的触发信号来完成内燃机空转转速的提高和/或规定一定的额定力矩。
最后规定将一种脉冲逆变器用作逆变器。
附图说明
下面借助几个附图对本发明进行详细的说明，这些附图是：
图1：混合动力汽车的电网络的一个实施例的简图。
图2：用于电网络运行的有利方法的一个实施例。
图3：用于调节网络电压的电压调节器。
具体实施方式
图1示意示出一个在此未详细示出的汽车的一个混合驱动装置2的一个电网络1的一个实施例。这个混合驱动装置2有一个内燃机3和一个借助一个离合器4和所述内燃机3可机械作用连接的电机5，用作驱动设备，以及一个与所述电机5机械作用连接的变速器6。所述变速器将由驱动设备产生的转矩传递到汽车的驱动轮7上。一个设计为脉冲逆变器9的逆变器8配属于该电机5。借助这个逆变器触发或者调节电机5。这个逆变器8借助连接线10和11与一个电存储器12，特别是一个高电压电池连接。此外，和这个通过逆变器8、电存储器12以及电连接线10和12形成的电网络1的中间电路13相连接的还有一个直流变压器14，以及至少一个例如以空调压缩机16形式的高电压耗电器15。在正常运行时电压调节器(在此未示出)的任务是根据在网络1中网络1的活化的/非活化的耗电器在网络1中提供一个基本恒定的网络电压。
为了保护在网络1上连接的部件、如直流变压器14和空调压缩机16，规定，当检测电网络1中特别是电存储器12的功能故障时将电存储器12和网络1或者中间电路13电断开。因此，当电存储器12出故障时，在中间电路13上出现过电压，并且脉冲逆变器9接通成活化的短路，这样，电机5也不能再在电网络1，或者在中间电路13上提供电压了。通过直流变压器14，和/或空调压缩机16，只要它是活化的，则在短时间内中间电路13的中间电路电容器17放电。脉冲逆变器9或者逆变器8的短路运行(活性短路)持续如此长的时间，即从网络1或者中间电路13取走整个能量，这样就不再提供用于电机5，和/或高电压耗电器15运行的电压。
现参考图2阐明用于网络1运行的有利的方法。这个方法使得重新调节网络电压成为可能。为此图2示出了一个流程图。它的一个区域-虚线17所示-主要涉及对内燃机3的控制或者调节。它的另一区域-虚线18所示-涉及的是对脉冲逆变器9的控制和调节。当电存储器12，特别是高电压电池，如上所述地和网络1电断开，并且其在步骤19中检测，则脉冲逆变器9首先接通到一个应急运行20中。这个应急运行在于脉中逆变器接通到短路运行21中或者接通到一个活化的短路。当电机5直到那时是处于一种发电运行，则通过这一措施防止在电网络1中产生过电压。这种过电压会损害网络1的部件，特别是损坏逆变器8。如上所述，这导致网络1或者中间电路电容器17在短时间之内放电、并且使该系统崩溃。为了延长放电时间，或者为了将这个时间一直缩短到重新开始调节，可在步骤20中断开和网络1连接的高电压耗电器15，如空调压缩机16，或者将其去活化。
为了重新活化该系统或者网络，首先在询问21中检测，内燃机的转速N是否位于一个允许的转速范围之中，其中，这个转速范围是通过内燃机的空转转速NLL和可规定的极限转速NGr规定的，其是根据通过电机5在空转时感应的电压选择的。在这种情况中转速NGL在本实施例中是这样的一种转速，即在该转速时在中间电路17上的感应电压超过400伏的极限(在脉冲逆变器9上的最大允许的持续电压)。当询问21表明，转速N位于极限转速NGr之上，如步骤22所示，则对内燃机3进行控制，并且如此程度地减小内燃机3的转速N，即直到该转速低于极限转速NGr，如步骤23所示。当转速N位于上述允许的转速范围之中时，可将这个脉冲逆变器9从“应急运行”(活性短路)状态转换到“正常运行”状态(步骤24)。因为中间电路17的网络电压可以小于下电压极限，所以在步骤25中必须闭锁或者去活化通常存在的下电压故障识别装置。在下一步骤26中如此方式地接通/打开逆变器8/脉冲逆变器9的断路器或者功率半导体，即在中间电路17上形成一个与转速有关的电压。这个电压是通过感应的感应器电压从电机5通过中间电路17上的空转二极管提供的。接着在步骤27中可又将中间电路17的电压调节器重新活化。这样就可使用由电机5在空转运行时所感应的电压，以使得电压调节器运行。然后这个电压调节器使得电机5发电运行/对其进行调节，这样通过这个电机5产生所希望的网络电压。在这种情况中可这样说这种在空转运行中感应的电压当电存储器12发生故障后用作起动网络1的电压调节的起动电压。电压调节器有利地将网络电压U额定调整到250伏(步骤28)和功率最大10千瓦(步骤29)。在步骤30中检测，网络电压是否超过数值Udc＝200伏。若情况是这样，则在下一个步骤31中释放或者活化和网络1连接的高电压耗电器15，如空调压缩机16。从这个时刻起又允许超过极限转速NGr(步骤32)。
总之，通过这个有利的方法当电存储器12发生故障以后能以简单的方式使网络电压重新活化，并且建立到一个可规定的数值。换句话说，当电存储器12发生故障后又能重新调节网络1的电压。
图3示意示出电网络1或者中间电路17的用于调节网络1的电压的电压调节器33。电压调节器33具有一个PI调节器34。中间回路17的额定电压Udc-rail-soll和实际电压Udc-rail-ist的差值作为输入参数输送到所述调节器。根据这个差值PI调节器34确定电机5的额定转矩Trq-Des，这样，这个电机产生一种用于补偿这个差值的相应的电压。此外，还将与电机5的转速N有关的常数KP、与转速N有关的常数Ki以及上面所述的转速范围Max-Min规定为PI-调节器34的输入参数。此外，将转速N输送到一个预控制装置35。此外还将中间电路17的实际电流Idc-rail-ist和额定电压Udc-rail-soll作为输入参数输送到所述的预控制装置35中。这个预控制装置35将一个信号Vs输送到PI调节器。
在由于功能故障电存储器12和网络1断开，并且要求电机5如此地用作电动机，即中间电路电容器17完全放电的情况中也可以使用这种有利的方法。
当内燃机为一定的空转转速时高电压电池发生故障，并且在这种情况中出现一定的负载跃变，这时内燃机可能会熄火。当接通高负载时，例如当接通，并且又断开DC/DC转换器时，当空转转速低时发动机可能会熄火。在本发明的一个有利设计中有一个有利的方案能防止这种情况的发生。其方式是提高内燃机的空转转速，以特别简单的方式方法将其从每分钟600转提高到每分钟上千转，和/或其做法是给电驱动装置规定一定的额定力矩。通过这一措施得到转矩储备量。
以有利的方式由发动机控制器，通过相应的触发信号来实施提高内燃机的空转转速，和/或规定一定的额定力矩。

Claims (13)

1.用于特别是混合动力汽车的电网络运行的方法，其中，所述网络具有至少一个电存储器，特别是高电压存储器，至少一个电机和至少一个触发该电机的逆变器，其中，在检测功能故障时将电存储器和网络电地断开，并且在接着的超过网络的网络电压的可规定的电压极限时将逆变器连接到短路运行，其特征在于，连接逆变器的大功率半导体，从而通过被驱动的电机感应电压，并且其借助空转二极管在电网络中被提供，并且将该感应电压用于电机的发电运行，从而通过电机建立可规定的网络电压。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在检测功能故障时断开至少一个和网络电连接的耗电器，特别是高电压耗电器。
3.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，电机由内燃机驱动。
4.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于按照内燃机和/或电机的转速执行此方法。
5.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，当电机的转速在内燃机的空转转速之上时执行此方法。
6.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，当电机的转速在电机的可规定的极限转速以下时执行此方法。
7.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，根据最大允许的感应电压规定极限转速。
8.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，只要电机的转速在极限转速之上就保持逆变器的短路运行。
9.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，当内燃机的转速在极限转速之上时降低该内燃机的转速。
10.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，将脉冲逆变器用作逆变器。
11.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，当高压电池发生故障和当确定的内燃机空转转速情况时和出现可规定的负载跃变时，为了防止内燃机熄火，提高内燃机的空转转速，特别是从每分钟600转提高到每分钟一千转。
12.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，当高压电池发生故障及当在确定的内燃机空转转速情况时，和出现可规定的负载跃变时为了防止内燃机熄火给电驱动规定确定的额定力矩，由此得到转矩储备量。
13.按照前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，由发动机控制器通过相应的触发信号来实现提高内燃机的空转转速，和/或规定确定的额定力矩。
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