CN103723049A - 用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的方法和安排 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的方法，该车载供电系统包括一个高电压电池（11）和两个分立的电动机器，在该方法中这两个电动机器中的每一个在各自情况下与一个电力电子单元（13，14）相关联，各自具有一个DC至DC转换器（13_1，14_1），其中这个对应的DC至DC转换器（13_1，14_1）被设计成用于将该高电压电池（11）的一个高电压降低到一个有待预定的电压，并且这两个电力电子单元（13，14）的这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）是并联地电连接的，其中这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）被设定成不同的电压值。此外，提供了一种相对应的安排。

Description

用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的方法和安排
技术领域
本发明涉及用于对机动车辆的车载供电系统（Bordnetz）提供电功率的一种方法和一种相对应的安排。
背景技术
电能由于其对于实现新功能的通用性和非常好的可控性，在机动车辆中变得日益重要。然而，在此情况下可靠和高效使用电能的一个先决条件是通过机动车辆的一个车载供电系统提供的。为此，所需要的智能的能量管理务必确保不同的耗能装置在任何时间都能获得足够的能量。具体地说，在此情况下在车载供电系统上的一种可能的负荷改变必须是可管理的。这意味着该能量必须是可获得的，其方式为使得在一个给定点处每个耗能装置根据所述耗能装置的重要性都能及时获得足够的能量。
在机动车辆中的越来越多的电负荷件以及广泛的新型安全件和舒适功能件通常还使得在该机动车辆中必需使用相对高功率的能量供给源。多个功能件（如一个机电制动器、用于一台正常内燃发动机的一个电动增压功能件或多个电磁控制阀门）例如要求使用多个负荷，这些负荷通过一个常规12伏特车载供电系统而不再能充足地供电。
US6,154,381披露了一种具有并联地连接的多个DC至DC转换器的系统。其中提出的系统包括多个并联的DC至DC转换器，这些转换器是通过使用一个智能控制器的一个输入控制信号接口和一个输出控制信号接口来控制的。这个提出的系统包括一个智能控制器，该控制器所基于的事实是模块效率随着呈现的负荷发生改变，其结果是存在一个最优的运行点。然而，由于总是需要进行一次同步致动，因此这要求这些DC至DC转换器的非常复杂的致动。为此目的，需要一个额外的传感器系统以及额外的接线。
发明内容
在本说明书的上下文中，已经考虑一种带有至少两个分立的电动机器的混合动力车辆或电动车辆。两个电动机器都是所谓的3相同步机器的形式，即这两个电动机均供应有3相交流电。该机动车辆还具有一个高电压电池。这个高电压电池是用于提供直流电。为了操作这两个电动机器，由该高电压电池可获得的直流电首先需要转换成一种适合的交流电、即上述的3相交流电。因此，这两个电动机器在各自情况下与一个电力电子单元相关联。每个电力电子单元在此情况下具有一个逆变器以便将高电压电池的直流电转换成用于对应的电动机器的一种对应适合的交流电。
针对以上提及的现有技术的背景以及由于越来越多的电气负荷件和广泛的新型安全件和舒适功能件，12伏特的车载供电系统可能不能够在特定时间点对所有这些功能件供以足够动力的问题，本发明的一个目的此刻在于提供在常规的12伏特车载供电系统的一次短期过载的事件中大体上避免一次相关联的电压下降而继续提供电功率的可能性。
为实现这个目的，本发明提出了具有下述1的特征的一种方法以及具有下述8的特征的一种安排。下述2-7以及9-13中给出了进一步的实施方案。
1.一种用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的方法，该车载供电系统包括一个高电压电池和两个分立的电动机器，在该方法中这两个电动机器中的每一个在各自情况下与一个电力电子单元相关联，各自具有一个DC至DC转换器，其中这个对应的DC至DC转换器被设计成用于将该高电压电池的一个高电压降低到一个有待预定的电压，并且这两个电力电子单元的这两个DC至DC转换器是并联地电连接的，其中这两个DC至DC转换器被设定成不同的电压值。
2.如前述1所述的方法，其中，该车载供电系统被选定为一个12伏特车载供电系统。
3.如前述1或2所述的方法，其中，这些DC至DC转换器被调整到的不同电压值彼此相差一个δ值，该δ值选自于0.5伏特至2伏特的一个范围。
4.如前述3所述的方法，其中，这两个DC至DC转换器中的一个转换器被调整到电压值U_1，并且这两个DC至DC转换器中的另一个转换器被调整为U_2=U_1-δ值的一个电压值。
5.如前述之一所述的方法，其中，这两个电动机器中的一个被安排在一个后桥上并且这两个电动机器中的另一个被安排在该机动车辆的一个前桥上。
6.如前述之一所述的方法，其中，这两个DC至DC转换器是彼此独立致动的。
7.如前述6所述的方法，其中，这两个DC至DC转换器的致动是对应地通过一个数据总线、尤其是一个CAN总线来执行的。
8.一种用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的安排，该安排包括一个高电压电池和两个分立的电动机器，其中这两个电动机器中的每一个在各自情况下与一个电力电子单元相关联，各自具有一个DC至DC转换器，其中这个对应的DC至DC转换器被设计成用于将该高电压电池的一个高电压降低到一个有待预定的电压，并且这两个电力电子单元的这两个DC至DC转换器是并联地电连接的，其中这两个DC至DC转换器被调整到不同的电压值。
9.如前述8所述的安排，其中，该车载供电系统是一个12伏特车载供电系统。
10.如前述8或9所述的安排，其中，这些DC至DC转换器所调整到的不同的电压值彼此相差一个值，该值选自于0.5伏特到2伏特的一个范围。
11.如前述10所述的安排，其中，这两个DC至DC转换器中的一个转换器被调整到电压值14.5伏特，并且这两个DC至DC转换器中的另一个转换器被调整到电压值13.5伏特。
12.如前述8至11之一所述的安排，其中，这两个电动机器中的一个被安排在一个后桥上并且这两个电动机器中的另一个被安排在该机动车辆的一个前桥上。
13.如前述8至12之一所述的安排，其中，这两个DC至DC转换器的致动是对应地通过一个数据总线、尤其是通过一个CAN总线来独立于彼此执行的。
14.在一种混合动力车辆中使用如前述8至13之一所述的一种安排和/或应用如在前述1至7之一所述的一种方法。
15.在一种电动车辆中使用如前述8至13之一所述的一种安排和/或应用如在前述1至7之一所述的一种方法。
本发明现在提供了用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的一种方法，该车载供电系统包括一个高电压电池和两个分立的电动机器。在根据本发明的方法中，这两个电动机器中的每一个在各自情况下与一个电力电子单元相关联，各自具有一个DC至DC转换器。这个对应的DC至DC转换器被设计成用于将该高电压电池的一个高电压降低到一个有待预定的电压。这两个DC至DC转换器还被并联地电连接，其中这两个DC至DC转换器被调整到不同的电压值。一个对应的DC至DC转换器所调整到的电压值指示了在相对应的DC至DC转换器输出处呈现的电压、即这个高电压有待被降低到的电压。
在根据本发明的方法的一种实施方案中，该车载供电系统被选定为一个常规的12伏特车载供电系统。
在根据本发明的方法的另一种实施方案中，这些DC至DC转换器所调整到的不同的电压值相差一个δ值(Deltawert)，该δ值取决于该车载供电系统拓扑结构、典型地是在0.5伏特到2伏特的一个范围内。
在此情况下，能做出的安排是使得在一个12伏特车载供电系统的事件中，这两个DC至DC转换器中的一个被调整到一个第一电压值，例如被调整到14.5伏特；并且使得这两个DC至DC转换器中的另一个被调整到一个第二电压值，例如被调整到在该第一电压值与一个例如1伏特的δ值之间的差值、即被调整到13.5伏特。借助根据本发明提供的包括这两个DC至DC转换器的并联电路，提供了对涉及仅仅一个DC至DC转换器的车载供电系统电功率加倍的供电可能性。这两个DC至DC转换器的致动在此情况下被调整到不同的设定点电压值。如果该车载供电系统需要的电功率大于这些DC至DC转换器中的一个提供的电功率的话，该车载供电系统能发生一次电压下降，在没有包括这两个DC至DC转换器的并联电路的情况下该电压下降不再确保在该车辆中的电气单元的安全运行。然而，由于根据本发明该第二DC至DC转换器是与该第一DC至DC转换器并联地电连接并且被调整到一个较低的设定点电压值，在一次该12伏特供电系统所要求的功率突然增大的事件中，这个电压下降被限制到该第二DC至DC转换器的设定点电压值。因此产生的对应于该δ值的电压下降是在该车辆中发生的车载供电系统的“正常”电压波动范围之内，并且因此能忽略。
在一个电源电压在一个短时期内降低时的情形一般可以称作电源的电压下降。当一个强电流载入该车载供电系统时引起这样一种电压下降。在接通带有高功率的耗能装置或者需要高的启动电流的特定电动机时尤其如此。借助于根据本发明的包括要彼此独立致动和调整的两个DC至DC转换器的并联电路，最大程度地补偿或者至少严格限制了该电压下降。
如在这两个电力电子单元中的每一个中都提供的一个DC至DC转换器描绘了将在这个输入处提供的一个DC电压转换成带有一个较高的、较低的或反相的电压水平的一个DC电压的一个电路。在本说明书的上下文中，该高电压电池的高电压通过提供的这两个DC至DC转换器中的每一个而被转换成带有一个较低电压水平的一个DC电压。然后呈现在相对应的DC至DC转换器的对应输出处的这个带有较低电压水平的DC电压典型地是在10V到16V的范围之内。
在根据本发明的方法的另一种实施方案中，这两个电动机器中的一个被安排在一个后桥上并且这两个电动机器中的另一个被安排在该机动车辆的一个前桥上。
如已经提及的，在根据本发明的方法的另一种实施方案中，这两个DC至DC转换器是彼此独立致动的。在此情况下，这两个DC至DC转换器的致动是能对应地通过一个数据总线、尤其是一个CAN总线来执行的。
此外，本发明涉及一种用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的安排。根据本发明的这种安排包括一个高电压电池和两个分立的电动机器，其中这两个电动机器中的每一个在各自情况下与一个电力电子单元相关联，各自具有一个DC至DC转换器。在此情况下，电动机器、电力电子单元和/或DC至DC转换器这些部件能各自以整体的形式安排或者分开地安排。一个对应的DC至DC转换器被设计成用于将该高电压电池的一个高电压降低到一个有待预定的电压，并且这两个电力电子单元的这两个DC至DC转换器是并联地电连接的。这两个DC至DC转换器还被调整到不同的电压值。
在此情况下，该车载供电系统可以是一个12伏特车载供电系统。这些DC至DC转换器所调整到的不同的电压值可以彼此相差一个δ值，该δ值选自于0.5伏特到2伏特的一个范围。在此情况下，可想到的是在一个12伏特车载供电系统的情况下使这两个DC至DC转换器中的一个调整到电压值14.5伏特并且使这两个DC至DC转换器中的另一个调整到电压值13.5伏特（给定δ值为1伏特）。自然地，另一种车载供电系统也是可行的，例如一个48伏特车载供电系统，带有相对应的不同的电压值。
此外，在根据本发明的安排的一个进一步的实施例中可想到的是这两个电动机器中的一个被安排在一个后桥上并且这两个电动机器中的另一个被安排在该机动车辆的一个前桥上。这两个DC至DC转换器的致动应当对应地通过一个数据总线、例如一个CAN总线而独立于彼此进行。
本发明还涉及在一种混合动力车辆中使用根据本发明的安排和/或应用根据本发明的方法。
本发明此外涉及在一种电动车辆中使用根据本发明的安排和/或应用根据本发明的方法。
从说明书和附图中得出本发明的进一步的优点和实施方案。
不言而喻，以上提及的这些特征以及还有待在以下说明的那些特征不仅能在对应引用的组合中使用，而且还在其他组合中或者它们单独使用而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明将在这些附图中通过多个实施例而被示意性地展示，并且将参照附图被详细地说明。
图1示出了根据本发明的安排的一个实施例的一种可行安排。
具体实施方式
图1示出了根据本发明、如能提供在一台机动车辆中用于对一个车载供电系统提供电能的一种安排1的一个实施例。在此示出的电路1包括一个高电压电池11，该高电压电池旨在对该机动车辆的在此被未明确展示的一个车载供电系统以及对该机动车辆的两个电动机器供电。这两个电动机器在各自情况下与一个电力电子单元相关联。这些电力电子单元在此实例中由虚线方块13和14展示。这些电动机器彼此被分立地安排并且能独立于彼此操作。可使这些电动机器中的一个位于该机动车辆的一个前桥上并且使另一个电动机器位于该机动车辆的一个后桥上。这两个电力电子单元各自具有一个逆变器（在此未示出），该逆变器用于将高电压电池11的直流电转换成用于对应的电动机器的一种对应适合的交流电。此外，这两个电力电子单元各自与一个DC至DC转换器相关联。一个DC至DC转换器13_1是与电力电子单元13相关联并且一个DC至DC转换器14_1是与电力电子单元14相关联。DC至DC转换器13_1与14_1彼此并联地电连接。这些DC至DC转换器13_1和14_1各自被设计成用于将一个电压（如在此实例中在输入13_2或14_2处对应地供应的一个DC电压）转换成带有较低电压水平的一个DC电压。在此展示的实例中，一个DC电压由该高电压电池11供应到DC至DC转换器13_1或14_1的一个对应的输入13_2或14_2，该DC电压是通过一个共同的高压导体12而通向这两个输入。DC至DC转换器13_1将供应到其上的DC电压转换成带有较低电压水平的一个DC电压。DC至DC转换器14_1做同样的事情；该转换器同样将该输入14_2处供应的DC电压转换成带有较低电压水平的一个DC电压，这是由于有待在该机动车辆中提供的负荷件或功能件与高电压电池11的高电压相比需要供给一个较低的电压。
根据本发明，这些DC至DC转换器中的一个现在被调整到与相对应的另一个DC至DC转换器不同的一个电压值。也就是说这些DC至DC转换器13_1和14_1的区别在于对它们设定的、在对应的输入13_2或14_2处供应的高电压被降低到的电压值。这些对应调整的电压值因此限定了在对应的DC至DC转换器13_1或14_1的输出13_3或14_3处呈现的电压。在此实例中，在DC至DC转换器13_1的输出13_3处呈现的电压被调整到U_2（例如13.5伏特），而在DC至DC转换器14_1的输出14_3处呈现的电压被调整到U_1（例如14.5伏特）。因此，在这些DC至DC转换器的对应的输出处呈现的电压值相差为U_1减去U_2的一个δ值（例如相差1伏特）。被安排成分布在一台机动车辆中的这些负荷件15现在是通过一个总线16来供给电能的。基于DC至DC转换器14_1的电压大于DC至DC转换器13_1的电压这一事实，该车载供电系统由于这个并联电路而首先由DC至DC转换器14_1供电。如果DC至DC转换器14_1现在暂时过载、即该DC至DC转换器14_1不能使该车载供电系统保持其自身稳定或者保持在U_1的话，该电压仅下落到DC至DC转换器13_1的电压并且因此是在可忽略的电压波动范围之内。
应当强调的是本发明不需要任何额外的传感器系统并且不需要用于使这些DC至DC转换器同步的任何额外的接线。为了调整这两个DC至DC转换器的不同的设定点电压值，这两个DC至DC转换器仅仅需要通过一个提供的数据总线（例如一个CAN总线）而相对于它们的设定点值输入来进行彼此分开地调整。为了延长这些DC至DC转换器的寿命，可以对在这些DC至DC转换器之间的设定点值输入进行一种周期的或随机的改变。

Claims (15)

1.一种用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的方法，该车载供电系统包括一个高电压电池（11）和两个分立的电动机器，在该方法中这两个电动机器中的每一个在各自情况下与一个电力电子单元（13，14）相关联，各自具有一个DC至DC转换器（13_1，14_1），其中这个对应的DC至DC转换器（13_1，14_1）被设计成用于将该高电压电池（11）的一个高电压降低到一个有待预定的电压，并且这两个电力电子单元（13，14）的这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）是并联地电连接的，其中这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）被设定成不同的电压值。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该车载供电系统被选定为一个12伏特车载供电系统。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，这些DC至DC转换器被调整到的不同电压值彼此相差一个δ值，该δ值选自于0.5伏特至2伏特的一个范围。
4.如权利要求3所述的方法，其中，这两个DC至DC转换器中的一个转换器（14_1）被调整到电压值U_1，并且这两个DC至DC转换器中的另一个转换器（13_1）被调整为U_2=U_1-δ值的一个电压值。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中，这两个电动机器中的一个被安排在一个后桥上并且这两个电动机器中的另一个被安排在该机动车辆的一个前桥上。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中，这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）是彼此独立致动的。
7.如权利要求6所述的方法，其中，这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）的致动是对应地通过一个数据总线、尤其是一个CAN总线来执行的。
8.一种用于对机动车辆的车载供电系统提供电功率的安排，该安排包括一个高电压电池（11）和两个分立的电动机器，其中这两个电动机器中的每一个在各自情况下与一个电力电子单元（13，14）相关联，各自具有一个DC至DC转换器（13_1，14_1），其中这个对应的DC至DC转换器（13_1，14_1）被设计成用于将该高电压电池（11）的一个高电压降低到一个有待预定的电压，并且这两个电力电子单元（13，14）的这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）是并联地电连接的，其中这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）被调整到不同的电压值。
9.如权利要求8所述的安排，其中，该车载供电系统是一个12伏特车载供电系统。
10.如权利要求8或9所述的安排，其中，这些DC至DC转换器（13_1，14_1）所调整到的不同的电压值彼此相差一个值，该值选自于0.5伏特到2伏特的一个范围。
11.如权利要求10所述的安排，其中，这两个DC至DC转换器中的一个转换器（14_1）被调整到电压值14.5伏特，并且这两个DC至DC转换器中的另一个转换器（13_1）被调整到电压值13.5伏特。
12.如权利要求8或9所述的安排，其中，这两个电动机器中的一个被安排在一个后桥上并且这两个电动机器中的另一个被安排在该机动车辆的一个前桥上。
13.如权利要求8或9所述的安排，其中，这两个DC至DC转换器（13_1，14_1）的致动是对应地通过一个数据总线、尤其是通过一个CAN总线来独立于彼此执行的。
14.在一种混合动力车辆中使用如权利要求8至13之一所述的一种安排和/或应用如在权利要求1至7之一所述的一种方法。
15.在一种电动车辆中使用如权利要求8至13之一所述的一种安排和/或应用如在权利要求1至7之一所述的一种方法。
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