CN103313872A - 用于运行机动车的车载电网结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的车载电网结构的方法，所述车载电网结构具有至少两个电网络，所述电网络具有不同的网络电压，其中，高压网络为了给至少一个低压网络供应功率将确定的功率量输出给所述至少一个低压网络，所述至少一个低压网络具有与所述高压网络相比低的网络电压，其中，在每个网络上连接有至少一个网络部件、尤其是电负载，所述高压网络具有至少一个连接在所述高压网络上的高压电池，其中，当在所述高压电池的充电过程期间在所述高压网络中产生功率缺额时，将连接在所述至少一个低压网络中的所述至少一个网络部件至少之一的功率和所述至少一个网络部件至少之一的由所述高压网络输出给所述至少一个低压网络的功率量减少。

Description

用于运行机动车的车载电网结构的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车的车载电网结构的方法，所述车载电网结构具有至少两个电网络，所述电网络具有不同的网络电压，其中，高压网络为了给至少一个低压网络供应功率将确定的功率量输出给所述至少一个低压网络，所述至少一个低压网络具有与所述高压网络相比低的网络电压，其中，在每个网络上连接有至少一个网络部件、尤其是电负载/耗电器，所述高压网络具有至少一个连接在所述高压网络上的高压电池。
背景技术
已经公知了机动车、尤其是具有电动驱动装置的电动车，具有车载电网结构，所述车载电网结构具有两个或多个并联的电网络，其中，网络在其网络电压方面彼此不同。例如连接有例如驱动总成的高压网络可具有72V的网络电压，连接有例如用于车辆乘员等的不同电负载如娱乐装置或信息装置的低压网络可具有12V的网络电压。原则上高压网络尤其是在高压网络的高压电池的充电过程期间也给该或至少一个低压网络供应确定量的电功率用于运行连接在低压网络上的网络部件或者是电负载，或者说通过在高压网络侧输出给低压网络的功率量也进行连接在低压网络侧的低压电池的充电过程。
在公知的用于运行车载电网结构的方法中，在高压电池的充电过程期间在高压网络中可产生功率缺额或者说功率不足。所述功率缺额尤其是由输出给低压网络的功率量或者是由连接在低压网络中的网络部件的功率消耗引起。具体而言，例如高压网络的高压电池在充电过程期间可过热，因为在充电过程期间冷却高压电池的冷却装置不能被足够地供应电功率。
发明内容
因此，本发明的问题在于，给出一种改善的用于运行车载电网结构的方法。
根据本发明，所述问题通过开头所述类型的方法来解决，所述方法的特征在于：当在所述高压电池的充电过程期间在所述高压网络中产生功率缺额时，将连接在所述至少一个低压网络中的所述至少一个网络部件至少之一的功率和所述至少一个网络部件至少之一的由所述高压网络输出给所述至少一个低压网络的功率量减少。
因此，根据本发明的方法，至少在高压电池的充电过程期间始终对高压网络中的当前功率需求进行检测并且与总体在高压网络侧提供的功率量在盈亏的意义上进行比较。为了求得高压网络中的当前功率需求，考虑全部连接在高压网络侧的网络部件的其运行所需的功率需求以及待输出给所述至少一个低压网络的确定的功率量。如果高压网络侧的功率需求超过在高压网络中总体提供的功率量，则在高压网络侧存在功率缺额或者是功率不足。为了补偿功率缺额，在所述至少一个低压网络中将至少一个连接在那里的网络部件的功率减少，由此，低压网络的由所述至少一个低压网络侧的网络部件的运行引起的功率需求减少。相应地，由高压网络提供给低压网络的功率量也减少。在极端情况下，该或至少一个连接在低压网络上的网络部件完全关断或者是低压网络不再通过高压网络供应电功率。这样，电功率的现在不再输出给低压网络的部分可在高压网络中用于运行一个或多个连接在那里的网络部件。
也可考虑，当高压网络中的当前功率需求接近那里总体提供的功率量时就已经相应地将所述至少一个连接在所述至少一个低压网络中的网络部件的功率和由高压网络输出给所述至少一个低压网络的功率量至少部分地减少。在此可使用用于高压网络侧的当前功率需求和总体在高压网络侧提供的功率的比例的预给定或可预给定的值。因此例如对于高压网络中的当前功率需求取值为总体在高压网络侧提供的功率的90%的情况，可已经进行所述至少一个连接在低压网络中的网络部件的功率的减少或者是输出给所述至少一个低压网络的功率量的减少。
不言而喻，为了执行所述方法，有利地不仅在高压网络侧而且在低压网络侧分别设置至少一个控制装置，如下面详细描述的那样。
符合目的的是，每个网络配置有用于控制网络部件以及用于求得网络的当前功率消耗的控制装置，其中，高压网络的控制装置当在高压电池的充电过程期间在高压网络中产生功率缺额时将涉及高压网络中的功率缺额的信息输出给至少一个低压网络的控制装置，其中，所述至少一个低压网络的控制装置在附加地考虑至少一个涉及低压网络的至少一个网络部件的功率消耗的边界条件的情况下将低压网络的至少一个网络部件的功率减少。配置给对应的网络的控制装置彼此通信连接，即为了交换至少涉及高压网络中的功率缺额的信息优选直接彼此通信。相应地，通过设置在高压网络侧的控制装置检测的功率缺额或者是在高压网络中补偿功率缺额所需的功率量在数值方面可以以涉及高压网络中的功率缺额的信息的形式传输给低压网络的控制装置。低压网络侧的控制装置据此这样控制一个或多个低压网络侧的网络部件，使得所述网络部件相应地在其功率方面减少，由此，高压网络的控制装置可相应地减少待输出给低压网络的功率量的数值。
原则上在附加地考虑至少一个涉及低压网络的至少一个网络部件的功率消耗的边界条件的情况下执行所述至少一个连接在低压网络侧的网络部件的功率减少。边界条件是规则清单，据此例如确定：所述至少一个连接在所述至少一个低压网络中的网络部件的功率和由高压网络输出给所述至少一个低压网络的功率量如何至少部分地减少。因此，对应的低压网络的控制装置借助于边界条件自动确定：哪些网络部件如何在其功率方面减少或者是关断，即，在给定情况下实现用于减少功率的何措施。边界条件可在工厂方和/或使用者方预给定。
在此意义下可考虑，作为边界条件使用由控制装置分派给所述至少一个低压网络的对应的网络部件的优先级。相应地，例如可通过配置给对应的连接在低压网络侧的网络部件的优先级确定：以何顺序在多个连接在低压网络侧的网络部件的情况下减少功率或者说以何顺序关断低压网络侧的网络部件。也可考虑，不使确定的低压网络侧的网络部件优先化，由此，所述确定的低压网络侧的网络部件在任何情况下都可被供应电功率并且由此运行。属于此的例如可以是低压网络的对于安全性重要的网络部件例如警报设备或设置在机动车侧的发送和/或接收装置。
优选根据一个或多个车辆乘员的由功率减少引起的舒适性限制进行优先化，其中，与最大的舒适性限制相联系的网络部件最后在其功率方面减少。相应地，连接在低压网络侧的网络部件的功率减少对于该或这些车辆乘员几乎不可察觉。据此最后关断的对于舒适性重要的网络部件例如可以是为该或这些车辆乘员提供娱乐服务和/或信息服务的娱乐装置和/或信息装置或座椅加热装置。因此，由该或这些车辆乘员不可直接在运行中发现的网络部件优先在其功率方面减少或者说关断。
另外可考虑，作为边界条件提出，至少一个连接在所述至少一个低压网络中的低压电池不放电。尽管输出给低压网络的功率量减少，低压电池这样始终保持至少一个预给定或可预给定的最低充电状态。
此外，为了在至少一个低压网络中减少功率而可提出，限制至少一个连接在所述至少一个低压网络中的低压电池的充电电流。例如在不限制充电电流的情况下会将可达1.5kW的电功率输出给低压电池，因此，通过低压电池的相应的充电电流限制，也可减少所述至少一个低压网络的功率消耗。
在高压网络中通过减少输出给所述至少一个低压网络的功率量而变得自由的功率量例如可输送给至少一个配置给至少一个高压电池的作为网络部件连接在高压网络中的冷却装置。因此考虑高压电池在充电过程期间通过由冷却装置不足够的冷却引起的过热的开头所述情况。在高压网络侧提供足够的功率用于运行冷却装置，因此，高压电池在充电过程期间被充分冷却并且尤其是不由于过热受损。
附加地，本发明还涉及一种机动车，所述机动车包括车载电网结构，所述车载电网结构具有至少两个电网络，所述电网络具有不同的网络电压，其中，高压网络为了给至少一个低压网络供应功率将确定的功率量输出给所述至少一个低压网络，其中，在每个网络上连接有至少一个网络部件、尤其是电负载，高压网络具有至少一个连接在所述高压网络上的高压电池。在此，所述机动车被构造用于执行如上所述的根据本发明的方法。
相应地可补偿高压网络中的在至少一个连接在高压网络中的高压电池的充电过程期间可能情况下产生的功率缺额，其方式是，将连接在所述至少一个低压网络中的所述至少一个网络部件的功率和由高压网络输出给所述至少一个低压网络的功率量至少部分地减少。
所述机动车优选是电动车或具有至少部分电动的驱动装置的混合动力机动车。
优选每个网络配置有用于控制所述至少一个网络部件以及用于求得所述网络的当前功率消耗的控制装置。网络的控制装置被构造用于尤其是直接地彼此通信，即所述控制装置可发送和接收不同的信息。因此，控制装置通过至少一个通信装置彼此连接。
附图说明
从下面描述的实施例中以及借助于附图得到本发明的其它优点、特征和细节。附图表示：
图1根据本发明的机动车的车载电网结构的原理视图；以及
图2根据本发明的方法的流程的原理视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的尤其是构造成电动车的机动车2的车载电网结构1的原理视图，所述机动车2仅仅通过车载电网结构1的虚包络线表示。车载电网结构1具有两个电网络3、4，所述电网络具有不同的网络电压，其中，高压网络3例如具有72V的网络电压，低压网络4例如具有12V的网络电压。高压网络3为低压网络4通过DC/DC转换器5供应电能，即，从在高压网络3中提供的总功率量将确定的功率量输出给低压网络4。不仅在高压网络侧而且在低压网络侧连接不同的网络部件6～11。在此，在高压网络侧设置有高压电池6以及不同的电负载7、8，其中，通过消耗器8的虚线视图来表征消耗器8可能情况下也可代表多个电负载。类似地，在低压网络侧设置有低压电池9以及相应的消耗器10、11，其中，电负载11也通过虚线视图的表征可能情况下可代表多个电负载。另外，在高压网络3中连接有充电装置12，因此，机动车2处于随时停车充电的状态中，在该状态中，高压电池6通过充电装置12充电。
不仅给高压网络3而且给低压网络4分别配置一个控制装置13、14。高压网络3的控制装置13控制连接在高压网络侧的网络部件6～8的运行并且由此控制其功率消耗并且附加地求得高压网络3的当前功率消耗。相应地，低压网络4的控制装置14控制连接在低压网络侧的网络部件9～11的运行并且由此控制其功率消耗并且求得连接在低压网络侧的网络部件9～11的当前功率消耗。控制装置13、14通过用于直接通信的通信连接装置15彼此连接。
另外，高压网络3的控制装置13将高压网络3中提供的总功率与通过连接在高压网络侧的网络部件6～8的运行产生的当前功率需求在高压网络3中提供的功率供应和存在于高压网络侧的当前功率要求盈亏的意义上进行比较。在此，也考虑由高压网络3通过DC/DC转换器5输出给低压网络4的功率量。
借助于图2以具体例子为例描述根据本发明的方法的原理流程。从连接在高压网络侧的高压电池6通过与外部能量源（未示出）连接的充电装置12进行的充电过程起，在高压网络3中例如总地提供总体3kW的电功率Ptot。首先仍通过高压网络侧的控制装置13确定：从高压网络3将2kW的功率量PDC/DC通过DC/DC转换器5输出给低压网络4用于运行连接在那里的网络部件10、11或者是用于给低压电池9充电，由此，在高压网络3中仅提供1kW的功率量用于运行连接在那里的网络部件7、8。如果现在例如为了通过呈相应的冷却装置形式的网络部件7冷却高压电池6而需要至少2kW的功率量，则高压网络3中的由在高压网络侧提供的总的功率Ptot与实际在高压网络侧所需的功率ΣP6～9的差得到的功率盈亏ΔPHV取值为-1kW，相应地在高压网络侧存在1kW的功率缺额。
在完成功率盈亏ΔPHV的范围内由高压网络侧的控制装置13检测功率缺额并且将涉及高压网络3中的功率缺额的信息通过通信连接装置15发送给低压网络4的控制装置14，对此，控制装置14自动地将相应的网络部件9～11至少部分地在其功率方面减少，由此，总体上低压网络侧的功率消耗ΣP9～11至少减小掉高压网络3中所需的1kW功率量。同样，高压网络3的控制装置13将通过DC/DC转换器5输出给低压网络4的功率量PDC/DC减少掉1kW，由此，高压网络3中的功率盈亏不再为负，而是得到平衡。因此，在高压网络3中提供足够的功率用于运行高压网络侧的网络部件7、8，即尤其是用于运行配置给高压电池6的冷却装置。由此，在高压网络侧通过减少输出给低压网络4的功率量PDC/DC而变得自由的功率量输送给配置给高压电池6的作为网络部件7连接在高压网络3中的冷却装置。不言而喻，根据本发明的原理同样适用于高压网络侧的其它网络部件8，只要这些部件由于剧烈的高压网络侧的功率缺额而不可按规定运行。
低压网络侧的控制装置14在功率消耗ΣP9～11减少时考虑至少一个涉及低压网络4的至少一个网络部件9～11的功率消耗的边界条件。优选在此作为边界条件使用由控制装置14分派给低压网络4的对应的网络部件9～11的优先级。在此例如可以是，根据机动车2的一个或多个车辆乘员的由功率减少引起的舒适性限制进行优先化，其中，与最大的舒适性限制相联系的网络部件11最后在其功率方面减少。据此，例如一个连接在低压网络侧的娱乐装置和/或信息装置可最后在其功率方面减少或者说关断，由此，低压网络4的功率消耗ΣP9～11的总体在根据本发明的方法的范围内执行的减少对于该或这些车辆乘员几乎不可察觉。另外优选附加地提出，为了在低压网络4中减少功率而限制低压网络侧的低压电池9的充电电流，因为通过该措施也可实现低压网络4的功率消耗ΣP9～11的明显减少。此外，在低压网络4中为了减少功率消耗ΣP9～11而采取的全部措施优选在低压电池9不放电的前提下进行。
在高压电池6的充电过程结束之后，原则上可返回到低压网络侧的网络部件9～11的原来的配置或者是原来的功率消耗ΣP9～11。通过高压网络侧的冷却装置的功率需求的撤销，在高压网络3的功率盈亏方面现在产生1kW的功率盈余。1kW的盈余的功率量于是只要在高压网络3中当前不可另作它用就可通过DC/DC转换器5至少部分地输出给低压网络4。因此，低压网络4的控制装置14也可将相应的涉及低压网络4中的功率需求的信息输出给高压网络3的控制装置13或者说需要高压网络3的确定的功率需求，对此，只要存在高压网络侧的功率盈余，高压网络3就将相应的附加的功率量输出给低压网络4。

Claims (9)

1.一种用于运行机动车的车载电网结构的方法，所述车载电网结构具有至少两个网络电压不同的电网络，其中，高压网络为了给至少一个低压网络供应功率将确定的功率量输出给所述至少一个低压网络，所述至少一个低压网络具有与所述高压网络相比低的网络电压，其中，在每个网络上连接有至少一个网络部件、尤其是电负载，所述高压网络具有至少一个连接在所述高压网络上的高压电池，其特征在于：当在所述高压电池的充电过程期间在所述高压网络中产生功率缺额时，将连接在所述至少一个低压网络中的所述至少一个网络部件至少之一的功率和所述至少一个网络部件至少之一的由所述高压网络输出给所述至少一个低压网络的功率量减少。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：每个网络配置有用于控制所述网络部件以及用于求得所述网络的当前功率消耗的控制装置，其中，所述高压网络的控制装置当在所述高压电池的充电过程期间在所述高压网络中产生功率缺额时将涉及所述高压网络中的功率缺额的信息输出给至少一个低压网络的控制装置，其中该至少一个低压网络的控制装置在附加地考虑至少一个涉及该低压网络的至少一个网络部件的功率消耗的边界条件的情况下将该低压网络的至少一个网络部件的功率减少。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于：作为边界条件使用由所述控制装置分派给所述至少一个低压网络的对应网络部件的优先级。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：优先级划分根据由功率减少引起的对一个或多个车辆乘员的舒适性的限制来进行，其中，最后使与最大的舒适性限制相联系的网络部件功率减少。
5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：作为边界条件提出，至少一个连接在所述至少一个低压网络中的低压电池不放电。
6.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：为了在至少一个低压网络中减少功率而提出，限制至少一个连接在所述至少一个低压网络中的低压电池的充电电流。
7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于：通过减少输出给所述至少一个低压网络的功率量而释放的在所述高压网络中的功率量被输送给至少一个配设给至少一个高压电池的作为网络部件连接在所述高压网络中的冷却装置。
8.一种机动车，包括车载电网结构（1），所述车载电网结构（1）具有至少两个电网络（3，4），所述电网络具有不同的网络电压，其中，高压网络（3）为了给至少一个低压网络（4）供应功率将确定的功率量输出给所述至少一个低压网络（4），其中，在每个网络（3，4）上连接有至少一个网络部件（6～11）、尤其是电负载，所述高压网络（3）具有至少一个连接在所述高压网络上的高压电池（6），其特征在于：所述机动车（2）被构造用于执行根据上述权利要求之一的方法。
9.根据权利要求8的机动车，其特征在于：每个网络（3，4）配置有用于控制至少一个网络部件（6～11）以及用于求得所述网络（3，4）的当前功率消耗的控制装置（13，14）。
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