CN105150866B - 车辆充电方法和车辆充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用设置在车辆外部的电源为安装在车辆中的主电能存储器充电的方法，当主能量存储器通过外部电源充电时，将由外部电源提供的电压通过转换器转换成低DC电压，并且将低DC电压供给至车辆的低电压负载。根据本发明，在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，确定附加的能量存储器——其存储用于低电压负载的供电的电能——的荷电状态，如果荷电状态足够用于低电压负载的正常的供电，附加的能量存储器通过电子控制装置有效地与低DC电压和低电压负载电解耦，以及，如果荷电状态不够用于低电压负载的正常的供电，附加的能量存储器通过电子控制装置有效地与低DC电压电耦接。本发明还涉及一种充电装置。

Description

车辆充电方法和车辆充电装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用充电方法，尤其涉及纯电动车辆或电动车辆或插电式混合动力电动车辆用充电方法，本发明还涉及一种车辆用充电装置，尤其涉及纯电动车辆或电动车辆或插电式混合动力电动车辆用充电装置。
背景技术
电动车辆、插电式混合动力电动车辆等均为已知的电动车辆，其被设计用于供给电动马达以用于从主能量存储器——例如，牵引用电池或牵引用蓄电池——驱动车辆。而且，这种类型的车辆通常也具有额外的能量存储器，例如，铅酸电池，其供给电能给车辆的低电压负载，例如，各种电子控制装置和负载，其提供舒适和安全性能，等等。
车辆的铅酸电池被设置成在车辆运行过程中充电并且用于在车辆停止或驻车时向电负载提供能量。在这种类型的铅酸电池被连续充电时，当车辆停止时，这会导致铅酸电池的高的失水量，如果不补偿失水量，其可导致铅酸电池的过早失效。此外，长的使用时间可导致蓄电池极板的腐蚀和/或内部电池短路的发展。
现代的电动车辆或插电式混合动力电动车辆通常具有，针对车辆的低电压能量供给的，在这种类型的车辆中的应理解为低电压的大约12V的直流(DC)电压，作为额外的能量存储器的铅酸电池，其电力连接至DC电压互感器(直流到直流转换器)或整流器(交流到直流转换器)。因为低电压能量供给是在车辆的主能量存储器或牵引用蓄电池充电过程中不同的电子控制装置运行所需的，因此充电电压连续地施加在铅酸电池上。充电时间每天可能超过七个小时，并因此使铅酸电池在每天非常长的充电时间中暴露，其可由于失水量、腐蚀或内部电池短路而导致过早的运行失效。这样的事实也加剧了这种情况，即，牵引用蓄电池可能，例如，在充电插座上，通常以无人看管的方式并在封闭的车库中充电，以及这样的事实，即，降低了功能的铅酸电池相比于普通的电池易于产生更多的氢气和在充电过程中升温。因此需要克服这些缺陷。
美国专利文献US 2012/0169281 A1例如公开了一种电动车辆充电装置，其可通过安装在车辆的外部的交流(AC)电压电源为安装在车辆中的主能量存储器充电。该装置包含AC到DC转换器，当主能量存储器通过外部AC电压电源充电时，其将车辆外部的AC电压转换为DC电压并将其提供给车辆中的负载。还提供辅助能量存储器，其可为负载提供电能。当主能量存储器通过外部电压电源充电时，与辅助能量存储器串联连接的二极管防止了辅助能量存储器的充电，以便当给主能量存储器充电时提高充电效率。然而，辅助能量存储器可被放电以便提供给车辆中的负载。然而，在主能量存储器充电过程中，额外的能量存储器的放电被阻止，这是由于，控制装置以如下方式控制AC到DC转换器的输出电压，即，二极管在阻断状态在运行。
而且，美国专利文献US 8,186,466 B2公开了一种混合动力电动车辆的电路配置，其中，在车辆的低压供电网络中的低压蓄电池可通过开关与高压供电网络分开，其包含用于驱动车辆的高压蓄电池。可以提出闭合该开关以便通过低压蓄电池给高压蓄电池充电。
此外，美国专利文献US 2007/0210743 A1公开了一种混合动力电动车辆用电路配置，在其帮助下，低压蓄电池的荷电状态可通过从高压蓄电池充电而保持。
发明内容
在此基础上，本发明的目的在于提供一种车辆——尤其是纯电动车辆或电动车辆或插电式混合动力电动车辆——用充电方法和充电装置，该方法和装置保护能量存储器，例如，铅酸电池，抵抗由持久充电所造成的损坏，当车辆电连接至设置在车辆外部的电源时，该电源提供能量给车辆内部的供电网络。此外，其将保证能量存储器不会落在充电的临界状态以下，在临界状态时，将不再保证所述能量存储器的正常的电气性能。
该目的是通过本发明下述具体实施例的充电方法和充电装置实现的。进一步地，本发明的特别有利的实施例公开在“具体实施方式”部分中。
需要注意的是，权利要求中的单独指定的特征可以以任何技术上有利的方式彼此结合并且可进一步描述本发明的实施例。本说明书特别结合附图额外描述和说明了本发明。
根据本发明，一种利用设置在车辆外部的电源为安装在车辆——尤其是纯电动车辆或电动车辆或插电式混合动力电动车辆——中的主电能存储器——例如，牵引用蓄电池——充电的方法，包含，除其他事物之外，以下步骤：
-通过转换器——例如，DC电压互感器或整流器——将由外部电源提供的电压转换成低DC电压，和
-当通过外部电源为主能量存储器充电时，将低DC电压供给至车辆的低电压负载。
根据本发明，在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，确定附加能量存储器——例如铅酸电池——的荷电状态，附加能量存储器存储用于低电压负载的供电的电能。在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，如果荷电状态足够用于低电压负载的正常的供电，附加的能量存储器通过电子控制装置有效地与低DC电压和低电压负载电解耦，这样，附加的能量存储器既不通过低DC电压也不通过低电压负载充电。如果，相比之下，在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，荷电状态不够用于低电压负载的正常的供电，附加的能量存储器通过电子控制装置有效地与低DC电压电耦接。这样，附加的能量存储器可通过低DC电压充电。在此，尤其是车辆中传统使用的为低电压负载供电的DC电压，例如，用于提供舒适性和安全性能的各种电子控制装置和负载，在大约12V的范围内，应被理解为低DC电压。
根据本发明的方法保证了附加的能量存储器，例如，铅酸电池，不会由于当车辆电连接至设置在车辆外部的电源时的持久充电而损坏，该车辆外部的能源供给能量给车辆内部的供电网络。此外，该方法防止了附加的能量存储器落在临界的荷电状态以下，在该临界值以下，将不再保证所述的附加的能量存储器的用于车辆中的低电压负载的供电的正常的电气性能。
根据本发明的一个有利的实施例，为了电解耦附加的能量存储器，控制装置被设置用于执行零电流控制，在此情况下，控制装置以这样一种方式控制转换器的输出电压，即，流入和从附加的能量存储器流出的电流是零。换言之，一旦发生电流从附加的能量存储器流出，即，附加的能量存储器将放电，控制装置将升高输出电压，并且，一旦发生电流流入附加的能量存储器，即，附加的能量存储器将充电，控制装置将降低输出电压。以这种方式，附加的能量存储器与车辆的低电压负载和低DC电压“实质上”分开，并因此有效地电解耦，同时主能量存储器可通过外部电源充电。零电流控制可通过，例如，标准的PI控制器(比例积分控制器)或传统的自适应控制执行。
根据本发明的又一有利的实施例，为了电耦接附加的能量存储器，控制装置被设置用于以这样一种方式控制转换器的输出电压，即，使电流流入附加的能量存储器，即，附加的能量存储器将充电。
根据本发明的上述两个实施例允许特别经济的实施方案，因为附加的能量存储器可仅通过电子控制装置调节转换器的输出电压来与车辆的低电压负载和低DC电压电解耦和/或耦接。
电流流入和从附加的能量存储器流出优选通过与附加的能量存储器串联连接的电流传感器确定，并且电流传感器的确定的值被提供给控制装置，在此值的基础上，附加的能量存储器与车辆的低电压负载和低DC电压电解耦和耦接。
根据本发明的又一有利的实施例，通过在零电流控制过程中将由控制装置控制的转换器的输出电压的平均值与附加的能量存储器的预定的空载电压极限值进行比较确定附加的能量存储器的荷电状态。如果荷电状态落在空载电压极限值以下，附加的能量存储器的荷电状态就被评估为不够用于低电压负载的正常的供电。否则，附加的能量存储器的荷电状态被评估为是足够的。本发明的这一实施例可有利于省去用于确定附加的能量存储器的荷电状态的附加的测量传感器，其简化了用于执行充电方法的电动车辆充电装置的构造并减少了其生产成本。
本发明的可选择的实施例也可提供荷电状态传感器，例如优选设置在附加的能量存储器的电极凹部中的传统的蓄电池传感器，通过其可确定附加的能量存储器的荷电状态，以及将荷电状态传感器确定的值，尤其是附加的能量存储器的空载电压值，提供给控制装置。之后将荷电状态传感器连续确定的电压状态或荷电状态在附加的能量存储器与低电压负载和低DC电压解耦的过程中与附加的能量存储器的预定的空载电压极限值或荷电状态极限值进行比较。当所述荷电状态落在空载电压极限值以下时，附加的能量存储器的荷电状态就被评估为不够用于低电压负载的正常的供电。否则，附加的能量存储器的荷电状态被评估为是足够的。
本发明的又一实施例可提供继电器，其建立或分开附加的能量存储器与车辆的低电压负载和低DC电压的电连接。为此，为了电解耦附加的能量存储器，继电器通过控制装置以这样一种方式控制，即，通过打开继电器使附加的能量存储器与低电压负载和低DC电压在电流上分开，以及，为了电耦接附加的能量存储器，通过闭合继电器使其连接至低DC电压。
根据本发明的又一方面，提供一种车辆——尤其是纯电动车辆或电动车辆或插电式混合动力电动车辆——用充电装置，其用于利用设置在车辆外部的电源为安装在车辆中的附加的能量存储器——例如，牵引用蓄电池——充电，该充电装置包含转换器，其用于，在主能量存储器通过外部电源充电过程中，将由外部电源提供的电压通过转换器转换成低DC电压，并且将低DC电压供给至车辆的低电压负载，并且也包含附加的能量存储器，例如，铅酸电池，其用于存储为低电压负载供电的电能。该充电装置还包含电子控制装置，其被设置用于，在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，如果附加的能量存储器的荷电状态足够用于低电压负载的正常的供电，使附加的能量存储器有效地与低DC电压和低电压负载电解耦，以及，在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，如果附加的能量存储器的荷电状态不够用于低电压负载的正常的供电，附加的能量存储器就有效地与低DC电压电耦接。如上所述，汽车行业中的低DC电压被特别理解为在大约12V的范围内的DC电压，如传统地用于车辆中的低电压负载的供电的DC电压，例如，电子控制装置和提供舒适性和安全性能的负载。
根据本发明的充电装置，其可保证附加的能量存储器——例如，铅酸电池——不会由于当车辆电连接至设置在车辆外部的电源时的持久充电而损坏，该外部的电源供给能量给车辆内部的供电网络。此外，该充电装置防止了附加的能量存储器落在临界的荷电状态以下，在该临界值以下，将不再保证所述的附加的能量存储器的用于车辆中的低电压负载的供电的正常的电气性能。
根据本发明的一有利的实施例，提供电流传感器，其确定流入和从附加的能量存储器流出的电流，并提供给控制装置确定的值。控制装置被设置用于执行零电流控制，以便在电流传感器确定的值的基础上电解耦附加的能量存储器。在这种情况下，控制装置以这样一种方式控制转换器的输出电压，即，使流入和从附加的能量存储器流出的电流是零，这样，当主能量存储器可通过外部电源充电时，附加的能量存储器被“实质上”分开，并因此与车辆的低电压负载和低DC电压有效地电解耦。零电流控制可通过，例如，标准的PI控制器或传统的自适应控制执行。
此外，为了在电流传感器的确定的值的基础上电耦接附加的能量存储器，控制装置在该实施例中被设置用于以这样一种方式控制转换器的输出电压，即，使电流流入附加的能量存储器并且可因此为附加的能量存储器充电。
可替代使用电流传感器地，本发明的又一有利的实施例提供继电器，通过其，附加的能量存储器电连接至低电压负载和低DC电压。在此，控制装置设置为，为了电解耦附加的能量存储器，将继电器切换至断开状态，在该状态中，附加的能量存储器与低电压负载和低DC电压在电流上分开，并且，为了电耦接附加的能量存储器，切换继电器至闭合状态，其中，附加的能量存储器电连接至低DC电压。
根据本发明又一有利的实施例，附加的能量存储器是铅酸电池和/或转换器是DC电压互感器或整流器，和/或提供荷电状态传感器，例如，优选设置在附加的能量存储器的电极凹部中的传统的蓄电池传感器，通过其可确定附加的能量存储器的荷电状态，以及将荷电状态传感器确定的值，尤其是附加的能量存储器的空载电压值，提供给控制装置，在此值的基础上，附加的能量存储器的荷电状态被评估为足够或不够，如上面连同充电方法所描述的。配置为直流电压互感器的转换器优选在输入端上被连接至车辆内部的传统的高DC电压网络，其尤其适用于车辆的牵引用蓄电池的供电，配置为整流器的转换器优选在输入端上被连接至设置在车辆外部的传统的AC电压网络。
附图说明
本发明的进一步的特征和优点将由本发明的示例性的实施例的以下说明书描述，其不应被理解为限制性的，其将在以下结合附图被更详细的解释。附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的充电装置的第一个示例性的实施例的电路图，
图2示意性地示出了根据本发明的充电方法的第一个示例性的实施例的流程图，
图3示意性地示出了根据本发明的充电装置的第二个示例性的实施例的电路图，
图4示意性地示出了根据本发明的充电方法的第二个示例性的实施例的流程图，和
图5示意性地示出了根据本发明的充电方法的第三个示例性的实施例的流程图。
附图标记列表
1 充电装置
2 转换器
3 2的输入端
4 2的输出端
5 低电压负载
6 电子控制装置
7 其它低电压负载
8 附加的能量存储器
9 继电器
10 电子控制线
11 充电方法
12 11的激活
13 车辆连接至外部电源？
14 8与5的有效地电耦接
15 转换器激活？
16 附加的能量储存器的荷电状态足够？
17 8与5的有效地电解耦
18 充电装置
19 电流传感器
20 充电方法
21 零电流控制的激活
22 2的输出电压平均值的确定
23 输出电压平均值<空载电压极限值
24 充电程序
25 当前的时间值的存储
26 Z曲线充电程序的激活
27 超过充电时间？
28 充电方法
29 初始时间值的存储
30 2的初始输出电压平均值的存储
31 随时间的电压梯度>梯度极限值？
32 短路状态的存储
A 是
B 否
在不同的图中，具有相同功能的部分始终由相同的附图标记表示，这样，其通常将仅被描述一次。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的车辆——尤其是纯电动车辆或电动车辆或插电式混合动力电动车辆——用充电装置1的第一个示例性的实施例的电路图，该充电装置用于利用设置在车辆外部的电源(同样未示出)给安装在车辆中的主电能存储器(未示出)——尤其是牵引用蓄电池——充电。此外，图1中描述的充电装置1包含用于将由外部电源提供的电压转换成低DC电压。转换器2的输入端3可直接供给以由外部电源提供的电压，尤其是AC电压，或者是来自于外部电源的已经在车辆中转换的高DC电压，该电压，例如，用于给主能量存储器充电，尤其是车辆的牵引用蓄电池。在第一种情况下，转换器优选被配置为DC电压互感器，其将输入端高DC电压转换为所述转换器的输出端4上的低DC电压。在第二种情况下，转换器优选被配置为整流器，其将输入端AC电压转换成供给在转换器2的输出端4的低DC电压。在在此描述的示例性的实施例中，大约12V的DC电压被特别理解为低电压。
也可从图1推断出，由转换器2提供的低DC电压被供给至车辆的低电压负载5。举例来说，各种电子控制装置和负载，其提供车辆的舒适性和安全性能，等等被理解为低电压负载5。在图1中，电子控制装置6和车辆的其它低电压负载7被明确地描述为示例性的低电压负载5。
如图1所示，当主能量存储器通过外部电源充电时，由外部电源提供的(AC)电压被直接供给在转换器2的输入端3，或者车辆内部的高DC电压供电网的高DC电压被供给在所述输入端，这样，在主能量存储器通过转换器2充电的过程中低电压负载5被供给电能。
此外，附加的电能存储器8可从图1示出，附加的电能存储器8可用于存储一旦转换器2不再供给电能给低电压负载时为低电压负载5的供电的电能。在图1所示的示例性的实施例中，附加的能量存储器8被配置为传统的铅酸电池。
已提及的电子控制装置6被设置为，在图1所示的充电装置1的情况下，在通过外部电源给主能量存储充电的过程中，如果附加的能量储存器8的荷电状态对于低电压负载5的正常的电力供应是足够的，将附加的能量储存器8与低DC电压和低电压负载5电力有效地解耦，以及在通过外部电源给主能量存储充电的过程中，如果附加的能量储存器8的荷电状态对于低电压负载5的正常的电力供应是不够的，将附加的能量储存器8与低DC电压电力有效地耦接。
为此，图1所示的充电装置1的示例性的实施例还包含继电器9，在其闭合状态中，将附加的能量储存器8电连接至低DC电压和低电压负载5，并且，在其断开状态中，将附加的能量储存器8与低DC电压和低电压负载5电分离。继电器9通过控制线10电连接至控制装置6，其进而被设置用于将继电器9切换至断开状态，以便电力地解耦附加的能量储存器8，以及将继电器9切换至闭合状态，以便电力地耦接附加的能量储存器8。
为了检测附加的能量储存器8的荷电状态，可使用电荷传感器(未示出在图1中)的状态，尤其优选封装在铅酸电池的电极凹部(Pol-Nische)中的传统的蓄电池传感器的状态。该传感器可提供确定值给控制装置6，尤其是附加的能量储存器8的空载电压值，在此值基础上，控制装置6可确定附加的能量储存器8的荷电状态足够或不够用于低电压负载5的正常供电。
如图1所示，仅由控制装置6控制的继电器9被提供用于将附加的能量储存器8与低DC电压和低电压负载5耦接和解耦。转换器2在主能量存储器的充电过程中始终是激活的，即，当车辆电连接至外部电源时，这样，低电压负载5在此时间段由转换器2供电。
图2举例说明了根据本发明的充电方法11的第一个示例性的实施例的流程图。在步骤12中，一旦车辆电连接至设置在车辆外部的用于给车辆的主能量存储器充电的电源，就开始充电方法11。充电方法11的激活可通过以下方式触发，例如，将车辆的插头插入在外部电源的插座中，或者，例如，激活基本上控制车辆的主能量存储器的充电的其它控制装置。
在步骤13中，其检查是否车辆电连接至设置在车辆外部的电源。如果车辆未连接至外部电源(分支B)，附加的能量存储器8有效地电耦接至低电压负载5，例如，由于通过控制线10传递的控制装置6的相应的控制信号而使图1所示的继电器9在步骤14中被闭合，这样，当车辆未连接至外部电源时，附加的能量存储器8可向低电压负载5供给电能。
如果在步骤13中确定车辆连接至外部电源，方法11继续在分支A上并且在步骤15中检查是否转换器2激活，即，在主能量存储器的充电过程中将由外部电源提供的电压转换成低DC电压供给至低电压负载5。如果转换器未激活(分支B)，方法11继续执行步骤14，其中，附加的能量存储器8有效地电耦接至低电压负载5。
如果在步骤15中确定转换器2激活，方法11继续执行步骤16，其中，检查附加的能量存储器8的荷电状态。如果附加的能量存储器8的荷电状态不够用于低电压负载5的正常的供电(分支B)，方法11继续执行步骤14，其中，附加的能量存储器8有效地电耦接至低电压负载5。因为在这种情况下转换器2是激活的并且向低电压负载5供给电能，这意味着附加的能量存储器8有效地电耦接至提供在转换器2的输出端4的低DC电压。附加的能量存储器8可因此充电。
如果在步骤16中确定附加的能量存储器8的荷电状态足够用于低电压负载5的正常的供电(分支A)，方法11继续执行步骤17，其中，附加的能量存储器8与低电压负载5有效地电解耦，并因此与激活的转换器2的负载DC电压解耦。对于示出于图1中的充电装置1的示例性的实施例，这意味着通过控制线10传递的控制装置6的相应的控制信号使继电器9断开。
在步骤14和17之后，图2所示的方法11返回至步骤13。
图3举例说明了根据本发明的充电装置18的第二个示例性的实施例的电路图。充电装置18实质上与图1所示的充电装置1不同之处在于，由电流传感器19取代继电器9与附加的能量存储器8串联。附加的能量存储器8因此始终电连接至提供在转换器2的输出端4上的低DC电压和车辆的低电压负载5。电流传感器19旨在确定流入和从附加的能量存储器8流出的电流，以就这一点而言通过图3所示的低压控制线10提供给控制装置6确定值。在图3所示的充电装置18的示例性的实施例中，控制装置6被设置用于执行零电流控制，以便在由电流传感器19提供的确定值的基础上，将附加的能量存储器与低DC电压和低电压负载5电解耦。在这种情况下，控制装置6以这样一种方式控制转换器2的输出电压，即，使流入和从附加的能量存储器8流出的电流是零。换言之，当确定由电流传感器19确定的电流从附加的能量存储器8流至车辆的低电压负载5时，即，附加的能量存储器8将放电，控制装置6升高转换器2的输出电压，并且，当确定电流流至附加的能量存储器8时，即，附加的能量存储器8将充电，控制装置6降低转换器2的输出电压。在图3所示的充电装置18的情况下，转换器2的输出电压由控制装置6通过图3的顶部示出的第二控制线10设置在转换器2上。
控制装置6也被设置在图3所示的充电装置18的示例性的实施例中，以便将附加的能量存储器8电耦接至提供在转换器2的输出端4上的低DC电压，以在由电流传感器19提供的确定值的基础上，以这样一种方式控制转换器2的输出电压，即，使电流流入附加的能量存储器8并因此给附加的能量存储器8充电。
零电流控制优选利用标准PI控制器或利用传统的自适应控制执行。
为了检测附加的能量储存器8的荷电状态，可使用荷电状态传感器(未示出在图3中)的状态，尤其优选封装在铅酸电池的电极凹部(Pol-Nische)中的传统的蓄电池传感器的状态。该传感器可提供确定值给控制装置6，尤其是附加的能量储存器8的空载电压值，在此值基础上，控制装置6可确定附加的能量储存器8的荷电状态足够或不够用于低电压负载5的正常供电。转换器2在主能量存储器的充电过程中始终是激活的，即，当车辆电连接至外部电源时，这样，在此时间段始终通过转换器2向低电压负载供电。
图2所示的充电方法11的示例性的实施例也可通过图3所示的充电装置18执行。为此，由控制装置6执行的零电流控制在图2所示的步骤17中激活并在步骤14中停用，其中，附加的能量储存器8有效地电耦接至车辆的低电压负载5并因此也耦接至提供在转换器2的输出端4上的低DC电压。
之前描述的零电流控制的进一步显著的优点取决于这样一个事实，即，可使用通过控制装置6控制的转换器2的输出电压，即，在零电流控制(端子电流)过程中提供在附加的能量储存器8的连接之间的电压，以便估计附加的能量储存器8的荷电状态，因为附加的能量储存器8的空载电压与荷电状态有关。这样可以省去为此提供的专用的荷电状态传感器。
图4举例说明了根据本发明的充电方法20的第二个示例性的实施例的流程图。步骤12、13和15已经连同图2所举例说明的充电方法11描述。在步骤21中，之前描述的零电流控制被激活，以便将附加的能量存储器8与低DC电压和低电压负载5有效地电解耦。在步骤22中，由控制装置6控制的转换器2的输出电压的平均值之后在零电流控制过程中被确定。在附加的能量存储器8的低负载电流的情况下，其是在零电流控制过程中提供的情况，可以假设转换器2的输出电压等于附加的能量存储器8的端电压(＝在零电流控制过程中空载电压)。
在步骤23中，将之前确定的转换器2的输出电压平均值与附加的能量存储器8的预定的空载电压极限值比较。如果输出电压平均值大于空载电压极限值(分支B)，附加的能量存储器8的荷电状态足够用于低电压负载5的正常的供电，并且方法20继续执行后续步骤15，其中，再次检查转换器2是否激活。如果转换器2激活(分支A)，方法20返回至步骤21。如果转换器2未激活(分支B)，方法返回至步骤13。在两种情况下，重复已经描述的后续步骤。
如果在步骤23中确定输出电压平均值不大于空载电压极限值(分支A)，附加的能量存储器8的荷电状态不够用于低电压负载5的正常的供电，这样，方法20在之后在标准的时间段内执行附加的能量存储器8的充电程序24。为此，在步骤25中，先存储当前时间值。之后在步骤26中，开始附加的能量存储器8的所已知的Z曲线充电程序。提供在附加的能量存储器8——在此描述的示例性的实施例中是铅酸电池——上的充电电压，是基于温度的，以便为每个电池单元充分充电。基于温度提供的以便为附加的能量存储器8充分充电的充电电压由特性曲线限定，其在此被称为Z曲线。相应的充电电压提供在附加的能量存储器8上，如上面进一步已经解释的，由控制装置6通过控制转换器2的输出电压实现。
充电程序在预定的时间段内执行，并且在步骤27中检查是否已经超过该时间段。假如未超过充电时间(分支B)，执行充电程序26，前提是在步骤15中已确定转换器2激活(步骤15的分支A)。如果在步骤27中确定已经超过充电时间(步骤27的分支A)或者如果在步骤15中确定转换器2未激活，该方法将返回至步骤13，从此处开始重复步骤13之后的步骤。
如果附加的能量存储器8在预定的充电时间后仍然不具有足够的荷电状态并且车辆仍然连接至外部电源以及转换器2激活，可启动更新的充电程序24，这样，附加的能量存储器8的荷电状态被以这样一种方式自适应地控制，即，其具有至少一个这样的最小的荷电状态，其确保了车辆的低电压负载5的正常的供电。
图5举例说明了根据本发明的充电方法28的第三个示例性的实施例的流程图。在该充电方法28中，在图4所举例说明的充电方法20以外，当执行零电流控制时，附加的能量存储器8——尤其是铅酸电池——的内部短路也可借助于转换器2的输出电压的平均值确定，其已连同图4解释。
一旦车辆已经连接至外部电源(步骤13，分支A)并且转换器2已经激活(步骤13，分支A)，在步骤29中，当前时间值首先被存储为初始时间值，之后在步骤21中激活零电流控制，并且之后在步骤30中存储转换器2的平均输出电压的初始值，其响应于在零电流控制过程中的附加的能量存储器8的端电压。
当转换器2的输出电压平均值落在预定的空载电压极限值以下时，其指示附加的能量存储器8的不够的荷电状态(步骤23，分支A)，在步骤25中存储当前的时间值并在之后在步骤31中计算随时间的电压梯度并将其与预定的标准梯度极限值进行比较。随时间的电压梯度由以下方式计算，在步骤31中确定的转换器2的平均输出电压的初始值与转换器2的当前的输出电压平均值的差除以在步骤25中确定的当前的时间值与在步骤29中确定的初始时间值的差。该比值因此表示在零电流控制过程中由于零电流控制的开始(步骤21的初次执行)以V/s表示的转换器2的平均输出电压值随时间的减少。
当在步骤31中计算出的随时间的电压梯度超过梯度极限值时(分支A)，将假设内部短路发生在附加的能量存储器8中。在步骤32中存储该短路状态。存储的短路状态可用于例如，车辆的仪表板上的信号的光学和/或声学显示和/或可被提供给维修车辆的人用于从非易失性存储器读取，以便指示附加的能量存储器8待检查和可能被替换。
一旦在步骤31中计算出随时间的电压梯度，在步骤24中执行已经连同图4描述的附加的能量存储器8的充电程序24，因为在步骤23中确定了转换器2的平均输出电压已经落在附加的能量存储器8的预定空载电压极限值以下(分支A)。
在附图所举例说明的示例性的实施例的基础上，已经更详细地解释了根据本发明的充电方法和根据本发明的充电装置。然而，充电方法和充电装置并不限于在此描述的实施例，还包含等同的进一步的实施例。尤其是充电方法和充电装置也可用于不同于在此之前描述的纯电动车辆或电动车辆或插电式混合动力电动车辆的车辆，例如，飞机或船，其中，当车辆电连接至设置在车辆外部的电源和由该电源电力供应的车辆内部的供电网络时，能量存储器——例如，蓄电池——的持久充电可导致能量存储器损坏。这可能是这样的情况，例如，飞机静止在登机口或在飞机库中，或者是船在港口逗留相对长的时间。
此外，根据本发明的充电方法和根据本发明的充电装置并不限于使用铅酸电池的附加的能量存储器，也包含任何类型的能量存储器，其可能会因为持久充电而受到损坏。
在一优选的实施例中，根据本发明的充电方法和充电装置用于车辆中，尤其是纯电动车辆或电动车辆或插电式混合动力电动车辆，用于铅酸电池的保护，其被提供作为车辆中附加的能量存储器，以阻止当车辆电连接至设置在车辆外部的电源以便为车辆内部的供电网络供电时的持久充电。

Claims (9)

1.一种利用设置在车辆外部的电源为安装在车辆中的主能量存储器充电的方法，当主能量存储器通过外部电源充电时，将由外部电源提供的电压通过转换器(2)转换成低DC电压，并且将低DC电压供给至车辆的低电压负载(5)，其特征在于，
在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，确定附加的能量存储器(8)的荷电状态，附加的能量存储器(8)存储用于为低电压负载(5)的供电的电能，如果荷电状态足够用于低电压负载(5)的正常的供电，则附加的能量存储器(8)通过电子控制装置(6)有效地与低DC电压和低电压负载(5)电解耦，以及，如果荷电状态不足够用于低电压负载(5)的正常的供电，则附加的能量存储器(8)通过电子控制装置(6)有效地与低DC电压电耦接，
控制装置(6)被设计用于执行零电流控制，以便电解耦附加的能量存储器(8)，在此情况下，控制装置(6)以这样一种方式控制转换器(2)的输出电压，即，流入和从附加的能量存储器(8)流出的电流是零。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
控制装置(6)设计为以这样一种方式控制转换器(2)的输出电压以便电耦接附加的能量存储器(8)，即，使电流流入附加的能量存储器(8)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
通过与所述附加的能量存储器串联连接的电流传感器(19)确定流入和从附加的能量存储器(8)流出的电流，并将电流传感器(19)的确定的值提供给控制装置(6)，在此值的基础上，执行附加的能量存储器(8)的解耦和耦接。
4.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
通过在零电流控制过程中将由控制装置(6)控制的转换器(2)的输出电压的平均值与附加的能量存储器(8)的预定的空载电压极限值进行比较来确定附加的能量存储器(8)的荷电状态，如果荷电状态落在空载电压极限值以下，则附加的能量存储器(8)的荷电状态就被评估为不足够用于低电压负载(5)的正常的供电，否则被评估为是足够的。
5.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
通过荷电状态传感器确定附加的能量存储器(8)的荷电状态，以及将荷电状态传感器确定的值提供给控制装置(6)，将荷电状态传感器确定的平均值在附加的能量存储器(8)与低电压负载和低DC电压解耦的过程中与附加的能量存储器(8)的预定的空载电压极限值进行比较，并且如果荷电状态落在空载电压极限值以下，则附加的能量存储器(8)的荷电状态就被评估为不足够用于低电压负载(5)的正常的供电，否则被评估为是足够的。
6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
为了电解耦附加的能量存储器(8)，通过控制装置(6)以这样一种方式控制继电器(9)，即，附加的能量存储器(8)通过断开继电器(9)与低电压负载(5)和低DC电压在电流上分开，并且，为了电耦接附加的能量存储器(8)，通过闭合继电器(9)使其连接至低DC电压。
7.一种利用设置在车辆外部的电源为安装在车辆中的主能量存储器充电的车辆充电装置，包含
-转换器(2)，其用于，当主能量存储器通过外部电源充电时，将由外部电源提供的电压转换成低DC电压，并且将低DC电压供给至车辆的低电压负载(5)，
-附加的能量存储器(8)，其用于存储用于低电压负载(5)的供电的电能，
其特征在于，
电子控制装置(6)，其被设计用于，在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，如果附加的能量存储器(8)的荷电状态足够用于低电压负载(5)的正常的供电，则附加的能量存储器(8)就有效地与低DC电压和低电压负载(5)电解耦，以及，在通过外部电源为主能量存储器充电的过程中，如果附加的能量存储器(8)的荷电状态不足够用于低电压负载(5)的正常的供电，则附加的能量存储器(8)就有效地与低DC电压电耦接，
控制装置(6)被设计用于执行零电流控制，以便在确定的值的基础上电解耦附加的能量存储器(8)，在这种情况下，控制装置(6)以这样一种方式控制转换器(2)的输出电压，即，使流入和从附加的能量存储器(8)流出的电流是零。
8.根据权利要求7所述的充电装置，
其特征在于，
提供电流传感器(19)，其确定流入和从附加的能量存储器(8)流出的电流，并将确定的值提供给控制装置(6)，并且控制装置(6)也设计为以这样一种方式控制转换器(2)的输出电压以便在确定的值的基础上电耦接附加的能量存储器(8)，即，使电流流入附加的能量存储器(8)。
9.根据权利要求7所述的充电装置，
其特征在于，
提供继电器(9)，通过其，附加的能量存储器(8)电连接至低电压负载(5)和低DC电压，控制装置(6)设计为，将继电器(9)切换至断开状态，在该状态中，附加的能量存储器与低电压负载(5)和低DC电压在电流上分开，从而电解耦附加的能量存储器(8)，并且，将继电器(9)切换至闭合状态，在该状态中，附加的能量存储器(8)电连接至低DC电压，从而电耦接附加的能量存储器(8)。
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