CN107867182B - 高压机动车辆电气系统 - Google Patents

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Abstract

本专利申请涉及高压机动车辆电气系统，其包括电加热设备和至少一个另外的消耗装置，在消耗装置的接通期间，电气系统中可能发生不期望的电磁振荡。根据本发明，通过在另外的消耗装置接通之前首先接通加热设备来抑制电磁振荡。接通加热设备改变电气系统的完整阻抗，从而防止干扰振荡的谐振增强。优选地，加热设备仅尽可能短地(仅在另外的消耗装置的接通过程中)接通，以便使不期望的加热最小化。

Description

高压机动车辆电气系统
技术领域
本发明涉及一种机动车辆电气系统。具体地，本发明涉及例如用于具有电驱动的车辆，因此混合动力车辆或纯电动车辆的高压机动车辆电气系统。
背景技术
通常，机动车辆电气系统用于向机动车辆中的多个消耗装置、控制设备和信号组件供应电力。在机动车辆发动机运行时，电力从作为能量存储器的电池或从发电机(直流发电机)获取。可以通过继电器或具有半导体开关的电子功率分配器经由单独的负载电路从机动车辆电气系统向多个单独的消耗装置(电动机动车组件)供电。
常规的机动车辆电气系统基于12V的电池电压。
特殊情况导致具有电驱动的车辆(电动和混合动力车辆)，其中电池(蓄电池)不仅用于常规电动车辆组件的电源，而且另外还必须提供牵引力。在所述车辆中，通常，应用于汽车工程的高压范围的机动车辆电气系统是常见的。较高电压的一个决定性优势是高性能所需的功率明显低于常规12V电气系统中的功率。
通常将汽车工程的高压范围理解为高于60V直流电(或25V交流电)的范围。关于电动和混合动力车辆，特别是在150至500V(例如300V、380V或420V)范围内的电气系统电压是常见的。所述电压对于驱动高达约100kW的电动车辆是足够的，并允许使用广泛可用的600V功率半导体。在可以使用如运动型轿车或商用车辆中的较高驱动功率，甚至更高的电压，例如650V至800V的范围内的情况下，然而，要求在功率电子器件中使用包括至少1200V的阻塞能力的特定的功率半导体。
然而，机动车辆电气系统也不是简单的，特别是鉴于由于使用多个开关组件来切换相当大的电功率而产生的电磁干扰(电磁兼容性-EMC)。所述组件通常基于功率半导体使用功率电子器件的模块。为了最小化电气和热损失，切换过程可能会快速发生，并且具有陡峭的时钟脉冲边沿。然而，这导致可能对汽车电子设备产生负面影响的部分高频瞬态干扰。另一方面，在消耗装置接通的某些情况下，在电气系统中可能发生不期望的电磁振荡，在电磁谐振的条件下，取决于电气系统中的阻抗情形的电磁振荡可能增强。
发明内容
本发明的目的是防止或最小化由高压机动车辆电气系统中的瞬时干扰引起的不期望的电磁振荡。
根据本发明的第一方面，提供了高压机动车辆电气系统。高压机动车辆电气系统包括至少一个第一负载、第二负载和控制设备。第一负载和第二负载可以单独接通。第二负载包括加热设备，加热设备的接通改变机动车辆电气系统的阻抗，使得在接通第一负载之前接通第二负载防止在接通第一负载时机动车辆电气系统中形成电磁振荡。控制设备被配置为分别在接通第一负载之前接通第二负载。
根据本发明的第二方面，提供了操作高压机动车辆电气系统的方法。高压机动车辆电气系统至少包括可以单独接通的第一负载和可以单独接通的第二负载。第二负载包括电加热设备，该电加热设备的接通改变机动车辆电气系统的阻抗，使得在接通第一负载之前接通第二负载防止在接通第一负载时机动车辆电气系统中形成电磁振荡。方法包括接通第一负载和在接通第一负载之前接通第二负载的步骤。
本发明的具体方法是通过公共电路测量来防止高压(HV)机动车辆电气系统中的不期望的电磁振荡的形成和增强，而不需要额外的电气系统组件。如果阻抗状况导致由于谐振引起的振荡的增强，则尤其在车辆电气系统中的特定消耗装置(设备)的接通时发生所述振荡。为了防止这种情况，根据本发明使用的事实是，接通另外的消耗装置会转变电气系统中的阻抗状况，因此不会发生更多不期望的谐振或更强的衰减。如果已知接通电气系统中的某个设备触发振荡，则根据本发明，在接通导致干扰的该设备之前(例如，半秒)直接临时接通(几秒)电动高压机动车辆加热装置，使得另一设备的接通不再能够触发电气系统中的振荡。无论如何，作为当前电气系统组件的加热器因此临时用于根据本发明的完全不同的目的，即用于转变总阻抗并保护电气系统免受干扰。
电动高压机动车辆电气系统可包括可能导致不期望的干扰振荡的整串组件(消耗装置)。当然，这些主要是驱动车辆所需的大容量发动机(牵引电动机)或其控制所需的功率电子器件组件。具体地，牵引电动机通常经由脉冲控制的逆变器连接到电气系统，其半导体组件通过可能的陡峭的时钟脉冲边沿切换以使热损失最小化。然而，电气系统中的其他可能的干扰组件例如可以是风扇驱动器、空调的压缩机的驱动器、水泵或油泵、或者其他辅助单元。此外，除了高压电气系统之外，为了能够进一步使用用于所述组件的常规12V(伏特)控制电子设备，通常也为某些电/电子组件维持常规的12V电气系统。然而，这种12V电气系统必须与使用DC/DC转换器的高压电气系统进行流电隔离(galvanically isolated)，这就其自身而言可能是干扰(电气系统干扰，EMC干扰)的原因。为了连接可能存在于高压电气系统中的燃料电池，也可能需要DC/DC转换器。
根据本发明的优选实施方式，第一负载包括机动车辆的电牵引电动机和相关联的功率电子器件。
根据本发明的另外的优选实施方式，第一负载包括脉冲控制的逆变器。
优选地，接通加热装置仅临时，但至少在第一负载的接通过程的持续时间内发生。由于一般地，假设为了增加乘客舱温度的实际目的目前不需要在干扰设备的接通瞬间的加热，仅应该尽可能短地接通以不输出显著的加热功率。另一方面，当接通其他设备时发生干扰振荡，接通必须发生足够的时间段，以便桥接短暂的过渡阶段(在接通状态下，供应至第一负载的电压/功率从零上升到常见正常值的过渡阶段)。通常，过渡阶段仅具有几秒的持续时间。因此，优选地，接通加热装置发生几秒的时间周期，特别是小于10秒，或进一步优选小于5秒。当然，原则上，较长的接通阶段也是可行的，如果这在个别情况下是可能的和有用的。
优选地，根据本发明，接通第一负载相对于用于接通的指令以一定的延迟发生，该指令可以根据第一负载的类型，例如由用户给出，或者，也在由另一电气系统组件的操作中自动给出。为此，控制设备配置为当接收到用于接通第一负载的指令时，不立即执行该指令，而是首先发出用于接通第二负载的信号。然后接通，只有在接通之后，会发生第一负载的延迟接通。因此，确保仅在电气系统的阻抗的期望改变之后才接通第一负载。总体上，延迟的决定性时间段比接通加热装置的时间段短，并且在小于一秒，例如半秒的范围内。
优选地，根据本发明使用的机动车辆加热设备可包括若干加热级(加热电路)，这些级通常可以单独接通。由于所述加热级通常对应于不同的功率级，所以具有不同的阻抗，并且因此也在接通的情况下引起电气系统的总阻抗的不同改变，在具有若干加热级的加热设备的情况下，优选接通作为第二负载的先前确定的具体加热级。由于干扰组件通常是具有高功率和高阻抗的组件，在优选实施方式中，这是具有最高容量的可用加热级。
此外，利用存在的具有不同功率/阻抗的若干加热级也是可行的，以致可以使用不同的加热级，以便抑制当接通具有不同阻抗的各种消耗装置时发生的干扰振荡。根据优选实施方式，除了第一负载和第二负载之外，机动车辆电气系统具有与第一负载相似的第三负载，第三负载接通时引起不期望的电磁振荡，并且加热设备具有不同功率的若干加热级。因此，在第一负载和第三负载接通之前的每种情况下，临时接通多个加热级中不同的一个加热级作为相应的第二负载。
附图说明
在下文中，结合附图通过优选实施方式描述本发明，其中
图1示出根据本发明的车辆电气系统的总体概述；
图2是根据实施方式的电气系统的组件的示例性图示；
图3是在加热设备作为第二负载在接通不同的消耗装置(第一负载)之前临时接通时的时间消逝的示意图；
图4是示出接通示例性多级机动车辆加热的图；以及
图5示出在消耗装置(第一负载)接通时根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
随后的详细描述用于通过所选择的实施方式并参考附图来示出本发明。然而，本发明不限于随后描述的实施方式，尤其不限于其中示例性提及的参数值。
众所周知，在高压机动车辆电气系统中，网络中可能出现不期望的电磁振荡的问题，特别是当接通某些消耗装置时发生，如果电气系统中的阻抗情形导致由于开关元件切换期间发生的谐振引起振荡增强。当高压电气系统的各种组件接通时可能发生所述振荡。特别地，车辆加热装置或车辆加热装置的各个元件(加热阶段)的接通导致电气系统中的阻抗的变化。
本发明利用这个事实来防止或至少最小化在电气系统组件接通时可能发生的振荡。了解接通加热装置或某一加热级导致阻抗的变化，因此在接通另一电气系统组件之前可以利用这一点来改变电气系统的阻抗，从而使接通其他电气系统组件不能再触发电气系统中的振荡。为此，在接通干扰电气系统组件之前立即接通加热设备。因此，电气系统中临时利用加热设备用于独立于加热完全不同的目的。
图1提供本发明可以使用的高压机动车辆电气系统1的必需元件的简化概述。机动车辆电气系统具有至少两个消耗装置(负载)。具体地，示出了第一消耗装置(第一负载)10，接通该第一消耗装置10期间，在电气系统中发生不期望的振荡。第二负载20是电加热装置，根据本发明该电加热装置用于防止不期望的振荡。此外，示出了向整个电气系统供电的高压电池30。控制设备(控制器)40控制电气系统中需要的切换操作。
在图2中示出示例性高压机动车辆电气系统1’的可能组件的详细图示。
除了高压电池30和电加热设备(第二负载)20之外，示出了示例性设备的全部范围，接通示例性设备可能导致电气系统中的振荡，因此可以认为是用于第一负载10的实例。
具有电驱动的车辆中最重要的组件是驱动车辆12a的电动机(牵引电动机)。为了控制该电动机，设置了对应的功率电子器件12b。因为牵引电动机12a利用交流电操作，然而，高压电池30提供直流电，所以电动机经由逆变器(AC/DC)11连接至交流电。为此，通常使用脉冲控制逆变器。在通常使用的三相电动机中，需要频率转换器(FC)，其在输入侧以一相运行，在输出侧以三相运行，同样构成干扰源。
图2的示例性电气系统还具有DC/DC转换器13，流电隔离的常规12V电气系统200经由该DC/DC转换器13连接到高压电气系统1’。框14中累积另外的消耗装置。所述消耗装置，例如可以是电气空调压缩机、用于冷却/通风的风扇、刮水器电动机、水泵或油泵或其他辅助单元。
HV功率分配器210构成用于分配高压电气系统中的功率的中心组件。这用于连接至高压电气系统的辅助单元的电源。电流分配/功率分配可以经由HV总线系统(未示出)发生。充电插座50也经由对应的充电设备连接至HV功率分配器210，图中未示出对应的充电设备。图1中示出的控制器40可以集成在HV功率分配器210中或者还可以配置为单独的组件。
经由燃料电池提供牵引力的车辆也具有HV电气系统。在这种情况下，存在燃料电池堆，其构成例如经由另外的DC/DC转换器连接到HV总线或HV功率分配器210的另外的电气系统组件。
图3示出了当消耗装置(第一负载)10接通时的时间流逝的图，其中根据本发明假定可以防止发生干扰振荡。
在下图中，示出了接通消耗装置(第一负载)10的时间流逝，而在上图中示出了第二负载20(加热设备)的相应的时间流逝。两个图具有共同的时间轴(水平轴线t)。在垂直方向上，示出了相应负载(例如，施加的电压U)的相关大小的过程。值得注意的是，在图3的示图中，仅时间序列是相关的。所示电压值的大小取决于负载类型。具体地，该图并未显示出在第一负载(底部)和第二负载(顶部)处的电压的真实比例图示。
在图表中所示的情形中，假设在时间t0，向控制设备40发布接通第一负载10的控制指令。然而，根据本发明该控制指令不是立即，即及时执行的。控制设备40在接收到接通第一负载10的控制指令之后，而就其本身而言首先生成用于临时接通第二负载(加热设备)20的指令。该指令发送至功率电子器件用于控制加热设备并接通加热设备(图中忽略从接收用于接通第一负载的指令直至开始接通第二负载的时段)。在所示的实例中，假设该接通处理在时间t1完成。因此，在时间t1处，由控制设备40执行接通第一负载10。换言之，在时间t0接收的接通第一负载10的指令在时间t1临时延迟执行。此时，加热设备20已经接通，由此改变了电气系统的阻抗，使得当第一负载10接通时不再存在发生振荡的谐振。接通处理本身不是瞬间发生的，也需要一段时间(Δt)。如图中所示，因此，假设接通第一负载的过程在时间t1+Δt完成。当控制加热设备时，值得注意的是这保持接通至少直至在接通负载10的处理完成。因此，上图所示的加热设备20的接通的时间段ΔT必须长于接通第一负载10所需的时间段Δt。另一方面，当然接通加热装置20应该尽可能快地发生，以防止不期望的加热。然而，仅临时接通加热装置20对于本发明不是必需的。它仅构成舒适特征。
根据实施方式，向加热设备发布另外的指令用于由控制设备40断开加热装置(在时间t1+ΔT)。可替代地，控制设备40发出仅临时接通加热设备20的特定指令也是可行的。然后，所述临时接通加热装置的时间段(ΔT)将存储在加热设备20本身的触发电路中，并且在接通的持续时间ΔT消逝后，加热设备20将再次从其自身一侧断开，无需控制设备40的另外的指令。
当然，在第一负载10接通时的接通周期ΔT以及时间延迟t1–t0的持续时间取决于情况，尤其取决于第一负载10的类型和加热设备20的设计。然而，通常，假设在几秒钟以内(例如10ms(毫秒)到10s(秒))的范围内的接通周期是足够的，或者在消耗装置(第一负载10)接通时的时间延迟甚至仅相当于几分之一秒(例如在100μs(微秒)至500ms的范围内)，因此对于用户来说是微不足道的。在实例中，将空调压缩机(第一负载)的接通延迟约100ms，即在空调压缩机之前接通第二负载(加热设备或具体加热级)。2秒后再次断开。
机动车辆的电加热设备在设计上的差异很大。虽然常规机动车辆中的电加热系统主要用作辅助加热器(而大部分所需的热量被提供为内燃机的损失热量)，但是在具有电驱动的车辆中，仅电气地进行加热。为了提供热量，常常使用所谓的PTC(正温度系数)加热元件。这些是自调节的，因为它们随着加热增加而提供更高的电阻，因此在相同的电压下使较小量的电流通过。因此，PTC加热元件的自调节特性防止过热。
乘客舱中的空气通过PTC电阻加热元件直接(空气加热)加热，或经由热水回路间接加热，热水在热水回路中流经散热器(热水加热装置)。因此，在第一种情况下使用空气，在第二种情况下使用水作为热载体。
当控制机动车辆加热系统时，希望控制电加热设备使得加热功率尽可能精确地适应于功率需求。因此，可以最佳利用电气系统中的现有的功率储备。这特别适用于具有电驱动的车辆，其中用于车辆驱动和电加热的能量从相同的源供应。
因此，机动车辆加热系统与多个可单独控制的加热级(加热电路)一起使用，每个加热级可包括一个或多个加热元件(例如PTC电阻加热元件)。在这种情况下，可以特别使用功率不同的加热级，以便能够通过组合各个加热级来尽可能灵活地调节可变加热功率。
由于不同功率的加热级影响具有不同阻抗的电气系统，在这种情况下，并不是所有的加热级同样适合于通过失谐谐振来防止不需要的振荡的扩展。相反地，使用阻抗适于抑制干扰振荡的预定加热级。鉴于HV电气系统中许多组件的高性能，这通常是功率最高的加热级(“最高加热级”)。
然而，为了在若干消耗装置接通时的干扰抑制的目的，使用根据本发明的具有不同阻抗的不同加热级也是可行的。因此，将各个加热级或其组合分配给各个消耗装置，并且提示其通过相应的指令进行的临时接通。这允许灵活地响应各种车辆平台的需求。例如，利用不同阻抗的3个加热级23-1＝7获得不同的可能性以影响HV电气系统中的阻抗以及因此的衰减。
加热功率的灵活调整的另一概念是基于可以连续调节加热功率的事实。具体地，这经由脉宽调制(PWM)发生。为了简单组装的利益，并且为了就其本身而言，特别是在较高的功率范围内整体上最小化脉冲宽度调制中的电磁干扰的出现，在这种情况下，只有一个单个加热级(低总功率)配置为可经由PWM连续调节。因此，该加热级用于加热功率的精密调节。其他加热级只能以二进制模式切换，因此，它们要么断开要么发出完整的加热功率。仅作为可二进制切换的所述加热级合适作为根据本发明的第二负载。
在图4中示出利用若干加热级来控制加热，仅可以不断调节若干加热级中的一个加热级的上述概念。
在图4中，示出了三个加热级(P1、P2、P3)的功率时序图。而级P1的功率可由PWM不断地调节，加热级P2和P3仅可以二进制模式在0与100％功率之间切换。在所示出的实例中，第一加热级(P1)的功率从0不断地增加至加热级的最大功率。随后，第二加热级(P2)接通，第一加热级(P1)的功率同时再次下降到0，然后再次增加到最大功率。最后，第三加热级(P3)重复相应的过程。上图示出了第一加热级从0到最大功率的连续调节，其连续发生，而不接通另外的加热级，并且仅在接通第二加热级或第二和第三加热级之后。中间的两个图示出第二和第三加热级的相应延迟接通。在下图中，示出了完整的加热功率P的发展(未真正按比例示出)。在所示出的实例中，所有三个加热级具有相同的最大加热功率。如下图所示，这允许连续调整完整的加热功率。
在图5中，示出了根据本发明的高压机动车辆电气系统的操作方法的流程图。
在第一步骤(S10)中，控制设备40获取接通消耗装置(第一负载10)的指令。根据第一负载的类型，这可以是由用户(驾驶员)手动输入的指令以及经由车辆总线从不同的电气系统组件接收到的指令。
控制设备40通过存储在那里的信息确定第一负载10何时接通，可以预期电气系统中不期望的干扰振荡。因此，其延迟接通指令的执行。最初，控制设备40向加热设备的控制电路发出临时接通作为第二负载20的加热设备(整个机动车辆加热装置或适当阻抗的预定加热级)的指令(步骤S20)。
在随后的步骤S30中，控制电路接收指令并且接通加热设备。利用确保加热设备已接通的相应的延迟，然后在步骤S40，控制设备40接通第一负载10。示例性指示方法序列以步骤S50中的新的断开加热设备20的方式结束。如已经结合图3描述的那样，可以在来自控制设备40的接通指令中编码接通的时间段，或者然而，在合适的时间，断开加热设备20的单独指令由控制设备40生成并传输到加热设备20的控制电路。
为了完整起见，强调根据本发明的控制概念不限于加热设备作为第二负载临时接通的事实。在高压机动车辆电气系统中接通另一合适的消耗装置以便抑制第一负载接通时发生的干扰振荡也是可行的。
总之，本专利申请涉及具有电加热装置和至少一个另外的消耗装置的高压机动车辆电气系统，在消耗装置的接通期间，电气系统中可能发生不期望的电磁振荡。根据本发明，通过在另外的消耗装置接通之前首先接通加热设备来抑制电磁振荡。接通加热设备改变电气系统的总阻抗，从而防止干扰振荡的谐振增强。优选地，加热设备仅尽可能短地(仅在另外的消耗装置的接通过程中)接通，以便使不期望的加热最小化。

Claims (10)

1.高压机动车辆电气系统，包括：
至少一个第一负载(10)、第二负载(20)、及控制设备(40)，其中，
所述第一负载(10)和所述第二负载(20)能够单独接通，
所述第二负载(20)包括加热设备，所述加热设备的接通改变所述机动车辆电气系统的阻抗，使得在接通所述第一负载(10)之前接通所述第二负载(20)，防止在接通所述第一负载时所述机动车辆电气系统中形成电磁振荡，并且
所述控制设备(40)被配置为分别在接通所述第一负载(10)之前接通所述第二负载(20)，接通所述第二负载(20)发生至少所述第一负载(10)的一个切换过程的持续时间(Δt)，所述控制设备(40)被配置为依据接通所述第一负载(10)的指令首先输出接通所述第二负载(20)的信号并且延迟接通所述第一负载(10)的指令的执行直至所述第二负载(20)已接通，所述第一负载(10)包括机动车辆的电牵引电动机(12a)和相关联的功率电子器件(12b)。
2.根据权利要求1所述的高压机动车辆电气系统，其中，所述第一负载(10)包括脉冲控制的逆变器(11)。
3.根据权利要求1或2所述的高压机动车辆电气系统，其中，接通所述第二负载(20)发生小于10秒的时间段(ΔT)。
4.根据权利要求3所述的高压机动车辆电气系统，其中，接通所述第二负载(20)发生小于5秒的时间段(ΔT)。
5.根据权利要求1或2所述的高压机动车辆电气系统，具有加热设备，所述加热设备包括若干加热级，在接通所述第一负载(10)之前临时接通所述若干加热级的一个特定加热级作为所述第二负载(20)。
6.根据权利要求5所述的高压机动车辆电气系统，包括不同功率的多个加热级，其中，所述特定加热级构成最强大的加热级。
7.根据权利要求1或2所述的高压机动车辆电气系统，具有包括不同功率的多个加热级的加热设备和能够单独接通的第三负载，其中，在接通所述第一负载和所述第三负载之前，分别临时接通不同的加热级。
8.操作根据权利要求1至7中任一项所述的高压机动车辆电气系统(1、1’)的方法，其中，所述高压机动车辆电气系统(1、1’)至少包括能够单独接通的第一负载(10)和能够单独接通的第二负载(20)，所述第二负载(20)包括电加热设备，所述电加热设备的接通改变所述机动车辆电气系统(1、1’)的阻抗，使得在接通所述第一负载(10)之前接通所述第二负载(20)，防止在接通所述第一负载(10)时所述机动车辆电气系统(1、1’)中形成电磁振荡，并且所述方法包括以下步骤：
接通所述第一负载(10)，并且
在接通所述第一负载(10)之前接通所述第二负载(20)，接通所述第二负载(20)发生至少所述第一负载(10)的切换过程的持续时间(Δt)，
所述方法进一步包括以下步骤：
接收所述第一负载(10)的接通指令，并且
在接收所述接通指令之后输出接通所述第二负载(20)的信号，
其中，执行所述第一负载(10)的所述接通指令在接通所述第二负载(20)之后延迟发生。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，接通所述第二负载(20)发生小于10秒的时间段(ΔT)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，接通所述第二负载(20)发生小于5秒的时间段(ΔT)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4133901A1 (de) * 1991-10-10 1993-04-15 Deutsche Bahn Ag Anordnung zum daempfen von resonanzen in hochspannungsanlagen, insbesondere in fahrleitungsanlagen
US6697270B1 (en) * 2002-09-05 2004-02-24 Honeywell International Inc. Active damper for DC generation systems
DE102008027062B4 (de) 2008-06-05 2022-01-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug
CN101364727B (zh) * 2008-06-11 2010-09-22 西南交通大学 一种牵引供电系统机车过分相过程中的过电压抑制装置
SE537378C2 (sv) 2010-03-25 2015-04-14 Int Truck Intellectual Prop Co Administrationssystem för batterieffekt
CN103213543B (zh) * 2012-01-18 2015-11-25 比亚迪股份有限公司 一种电动车行车控制系统
US20140035525A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Electric Transportation Engineering Corp., dba ECOtality North America System to control when electricity is provided to an inductive load and method of providing and using the same
GB201315988D0 (en) 2013-09-09 2013-10-23 Controlled Power Technologies Ltd Split voltage control and isolation system
GB2550661B (en) * 2014-02-18 2018-10-03 Jaguar Land Rover Ltd Electrical load ballasting
GB2523197B (en) 2014-02-18 2017-05-10 Jaguar Land Rover Ltd Electrical load ballasting
DE102014209267A1 (de) * 2014-05-15 2015-11-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Heizeinrichtung und Verfahren zum Abbau einer Überspannung in einem Bordnetz eines Fortbewegungsmittels
CN104242289B (zh) 2014-10-18 2017-06-16 国家电网公司 一种操作过电压抑制装置
EP3104491B1 (en) * 2015-06-10 2022-07-20 Braun GmbH Method for controlling the battery capacity of a secondary battery and battery-driven household electrical apppliance
CN204794584U (zh) 2015-06-15 2015-11-18 深圳市创晶辉精密塑胶模具有限公司 一种电动机的emc装置

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