CN109624718A - 牵引电网 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及牵引电网。该牵引电网包括至少一个高压电池组，其中高压电池组通过正的高压线和负的高压线与至少一个高压部件连接，其中至少一个Y电容器连接在正的高压线上，而至少一个Y电容器连接在负的高压线上，其中给Y电容器分配至少一个开关元件，其中至少一个开关元件能通过至少一个控制单元来操控，其中控制单元被构造为根据至少一个运行状态将至少一个Y电容器与接地连接端或所分配的高压线分开；和/或给Y电容器对的Y电容器分配共同的开关元件，共同的开关元件布置在Y电容器之间的共同的连接点与接地之间，其中共同的开关元件能通过至少一个控制单元来操控，其中控制单元被构造为根据至少一个运行状态将Y电容器与接地连接端分开。

Description

牵引电网
技术领域
本发明涉及一种在电动车辆或混合动力车辆中的牵引电网。
背景技术
这种牵引电网具有至少一个高压电池组，其中高压电池组通过正的高压线和负的高压线与至少一个高压部件连接。这种高压部件例如是脉冲逆变器，该脉冲逆变器接着与电机连接。通常，高压电池组还与其它辅助设备连接。在此，进一步公知的是，在高压线上连接有接地的Y电容器，这些Y电容器用于防电磁干扰。在此，优选地，这些Y电容器尽可能近地布置在干扰辐射源上。因而，优选地应用多个Y电容器，这些Y电容器被分配给相应的部件。为了改善防干扰，这些Y电容器应该具有尽可能高的电容。另一方面，高电容在接触保护方面是问题，因为所存储的电能很大。
例如从DE 10 2010 031 691 A1公知这种牵引电网。该文献公开了一种具有多相充电装置的机动车驱动系统，为了借助于外部电网给蓄电池装置充电，该多相充电装置被设置为将外部电网的交变电压转换成直流电压。还设置运行模式转换装置，该运行模式转换装置可选择地切换到充电运行模式或行驶运行模式，其中在充电运行模式下将驱动装置至少部分地从充电电路中取出。此外，在高压线与接地之间布置有旁路电容器。
发明内容
本发明所基于的技术问题在于：提供一种牵引电网，其中在防干扰良好的情况下保证了接触安全性。
通过具有权利要求1、4、6或7的特征的牵引电网得到解决方案。本发明的其它有利的设计方案从从属权利要求中得到。
为此，给至少一个Y电容器（CY1、CY2）分配至少一个开关元件，其中该至少一个开关元件能通过至少一个控制单元来操控，其中该控制单元被构造为：根据至少一个运行状态将该至少一个Y电容器与接地连接端或者所分配的高压线分开。经此，在运行状态下可以降低起作用的Y电容。尤其是在两个Y电容器不对称的实施方式中，只断开较大的Y电容就可足够。然而，尤其是在Y电容器对称的情况下，电容器对的每个Y电容器都分配有至少一个开关元件。在此，优选地，将如下Y电容器断开，所述Y电容器在该运行状态下不产生干扰或只产生低干扰。例如，脉冲逆变器的Y电容器可以在DC充电时断开。如果存在多个Y电容器，那么例如可以给所有Y电容器对分配开关元件（必要时给电容器对的一个Y电容器只分配一个开关元件），要不然只给各个对或者也包括给正好一个Y电容器对（例如脉冲逆变器的Y电容器对）分配开关元件。最后，也可规定：给Y电容器对的一个或两个Y电容器分配两个开关元件，其中借助于其中一个开关元件能断开与所分配的高压线的连接而借助于另一开关元件能断开与接地连接端的连接。运行状态例如可以通过网络消息（例如CAN消息）被传送给控制单元。但是，该控制单元也可以单独地确定运行状态。这里，该控制单元例如可以布置在部件中，其中每当该部件不发出干扰时，该控制单元就断开Y电容器。
可替换地或补充地，可以给至少一个Y电容器对的Y电容器分配共同的开关元件，该共同的开关元件布置在Y电容器之间的共同的连接点与接地之间，其中该共同的开关元件能通过至少一个控制单元来操控，其中该控制单元被构造为：根据至少一个运行状态将Y电容器与接地连接端分开。直观地，在开关元件的闭合状态下的Y电容器通过断开开关元件变成X电容器。该实施方式的优点是只需要一个开关元件。另一优点是对电容器的预充电的可能性。这里，例如可以给作为X电容器的电容器预充电。如果开关元件接着相对接地闭合，则有相对应地小的电流流动。
在断开开关元件的情况下，将Y电容器与接地断开并且必要时必须像其它X电容器那样有针对性地被放电，其方式是例如将能量转换到车载电网中或者将电功率有针对性地转化到脉冲逆变器中。
如已经提到的那样，这两个替换方案可以补充性地投入使用，其中所有组合都是可能的。这样可以规定：一个Y电容器对不仅具有用于进行断开的开关元件而且具有共同的开关元件。也可能的是：一个或多个Y电容器对具有分别用于一个Y电容器的开关元件，而且一个或多个Y电容器对分别具有共同的开关元件。
除了DC充电之外，另一优选的运行状态是碰撞信号，其中Y电容器与接地分开。
可替换地，可以给高压部件分配开关元件，使得具有所分配的Y电容器的整个高压部件被切断，这同样降低了起作用的Y电容。
替换于切断Y电容器或高压部件或者除了切断Y电容器或高压部件之外，还可以借助于装置来检测或确定Y电容器的不对称的充电状态，其中该装置被构造为在偏差大于阈值时切断牵引电网。这种不对称例如可能由于（例如充电线的）绝缘故障或者由于绝缘测量而造成，其中可能导致在Y电容器之间的转载充电。通过所述切断，有效地限制了存储在Y电容器中的能量。
最后，替换于之前提到的措施或者除了之前提到的措施之外，还可以规定：牵引电网的DC充电连接端具有与充电桩或插入的充电线的电流隔离，使得充电线的绝缘故障对Y电容器没有影响。
附图说明
随后，本发明依据优选的实施例进一步予以阐述。附图中：
图1示出了按照现有技术的牵引电网；
图2示出了在用绝缘损坏的充电线进行充电时的情况；
图3a示出了具有在第一实施方式中的可切断的Y电容器的图示；
图3b示出了具有在第二实施方式中的可切断的Y电容器的图示；
图3c示出了具有在第三实施方式中的可切断的Y电容器的图示；
图3d示出了具有在第四实施方式中的可切断的Y电容器的图示；
图3e示出了具有在第五实施方式中的可切断的Y电容器的图示；
图3f示出了具有在第六实施方式中的可切断的Y电容器的图示；
图3g示出了具有在第七实施方式中的可切断的Y电容器的图示；
图4示出了具有可切断的高压部件的图示；而
图5示出了具有在不对称的情况下切断的图示。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了牵引电网1，该牵引电网1具有高压电池组2、两个继电器3、4以及由预充电电阻RVL和继电器SVL构成的预充电电路。在此，高压电池组2通过正的高压线5和负的高压线6与高压部件7连接。高压部件7具有一个中间电路电容器CX以及两个Y电容器CY，所述两个Y电容器接地。在高压部件7后面布置有另一高压部件8、例如充电设备。
如果有人触摸高压线5和接地，则Y电容器可经过人来放电。
在图2中示意性地示出了在DC充电过程中的情况。在此，充电线20与电动车辆22的连接端21连接。在此，不仅在电动车辆一侧而且在充电线一侧都布置有Y电容器或Y电容。因为这些Y电容器或Y电容并联，所以它们相加。因此，所绘出的Y电容CY1、CY2分别是CY1EV与CY1EVSE或CY2EV与CY2EVSE之和。在此，EVSE代表Electric Vehicle Supply Equipment（电动车辆供电设备），这里即充电线。相对应地，绝缘电阻并联而且得到总绝缘电阻RIso1或RIso2，这些总绝缘电阻通常大于1MΩ。
如果现在充电线20的绝缘损坏而且有例如1kΩ的身体电阻的人23例如触摸充电线20的高压线，则Y电容CY1可以经由人23以电流iY1来放电。按照图2，电流iY2相加到电流iY1。在所描述的故障情况下，CY1被放电到几乎0V而CY2被充电到几乎电池组电压。如果附加地由于绝缘故障而发生不对称，则该问题加剧。如果例如Riso2接近零，则电压不再对称地划分，而是总电压落在CY1上，使得例如CY1被充电到100%而CY2被充电到0%。这导致能量含量为E =½·CY1U2，该能量含量可以被放电，其中U是总电压Umax。
优选地，能量单位应该被限制到0.2J。如果接着也还考虑充电桩24的例如0.5µF的电容，则适用：
。
不过只有当也存在接触的危险时、即例如在车辆停下时，才必须适用该限制。
为此，现在按情境根据运行状态、例如DC充电过程来断开Y电容器CY1、CY2（在忽略充电线20的Y电容器的情况下），也就是说断开与接地的连接。如果例如对于DC充电过程来说不需要作为高压部件的脉冲逆变器，则控制单元11或高压部件7的控制设备通过操控开关元件9、10来断开Y电容器（参见图3a）。在此，也可以断开多个部件的Y电容器。
在图3b中示出了一个可替换的实施方式。在此，给Y电容器对CY1、CY2分配共同的开关元件25，该共同的开关元件25布置在共同的连接点V与接地之间。如果开关元件25闭合，则电容器作为Y电容器来起作用。而如果开关元件25断开，则电容器作为X电容器来起作用。这一点是尤其有利的，因为因此在闭合开关元件25之前给电容器预充电。关于接触保护方面，该接线具有与图3a中的断开相同的作用，因为与接地的连接断开。
现在，在图3c中示出了如下实施方式，其中按照图3a和3b的实施方式组合。除了灵活性更高之外，该接线也具有一定的冗余。这里，例如可以在开关元件25有故障时通过开关元件9、10来断开Y电容器CY1、CY2。
在图3d中示出了另一实施方式，该实施方式在作用方面对应于按照图3a的电路。在此，开关元件9、10布置在高压线5、6与Y电容器CY1、CY2之间。
在图3e中示出了另一实施方式，该实施方式在作用方面对应于按照图3c的电路。
在图3f中示出了如下实施方式，该实施方式对应于按照图3a和3d的电路的组合。
最后，在图3g中示出了如下电路，其中只给与正的高压线5连接的Y电容器CY1分配开关元件9。可替换地，开关元件9也可以布置在Y电容器CY1与接地连接端之间。同样可能的是，只给与负的高压线6连接的Y电容器CY2分配开关元件10，该开关元件10可布置在高压线6或接地连接端与Y电容器CY2之间。该电路装置具有最小数目的开关元件，而且尤其是当两个Y电容器具有不同的电容时可以投入应用，但这不是强制的。优选地，在选择参数不对称时，开关元件被分配给较大的电容。
可替换地，也可以给高压部件7、8分配开关元件12、13或14、15，所述高压部件7、8接着由控制设备来操控（参见图4）。接着，在驱动情况下，将开关元件12、13闭合并且将开关元件14、15断开。在DC充电过程中，将开关元件12、13断开并且将开关元件14、15闭合，使得高压部件7的Y电容器不起作用。附加地，也可以给一个或多个辅助设备16分配开关元件。在此，被构造为充电设备的高压部件8尤其可以被构造为电流隔离的充电装置，该电流隔离的充电装置例如具有隔离变压器或隔离变压器的部分。
在图5中示出了牵引电网1，其中如在图4中那样，出于清楚原因未示出预充电电路。牵引电网1具有用于检测或确定Y电容器CY1、CY2的不对称的充电状态的装置17，其中在不对称大于极限值时将开关3、4断开。在此，Y电容器CY1、CY2又可以分散地布置在高压部件7、16中。

Claims (7)

1.电动车辆或混合动力车辆中的牵引电网（1），所述牵引电网包括至少一个高压电池组（2），其中所述高压电池组（2）通过正的高压线（5）和负的高压线（6）与至少一个高压部件（7、8、16）连接，其中至少一个Y电容器（CY1）连接在所述正的高压线（5）上，而至少一个Y电容器（CY2）连接在所述负的高压线（6）上，
其特征在于，
给所述Y电容器（CY1、CY2）分配至少一个开关元件（9、10），其中所述至少一个开关元件（9、10）能通过至少一个控制单元（11）来操控，其中所述控制单元（11）被构造为根据至少一个运行状态将所述至少一个Y电容器（CY1、CY2）与接地连接端或者所分配的高压线（5、6）分开；和/或给Y电容器对的Y电容器（CY1、CY2）分配共同的开关元件（25），所述共同的开关元件（25）布置在所述Y电容器（CY1、CY2）之间的共同的连接点（V）与接地之间，其中所述共同的开关元件（25）能通过至少一个控制单元（11）来操控，其中所述控制单元（11）被构造为根据至少一个运行状态将所述Y电容器（CY1、CY2）与接地连接端分开。
2.根据权利要求1所述的牵引电网，其特征在于，至少一个电容器对的每个Y电容器（CY1、CY2）都分配有开关元件（9、10）。
3.根据权利要求1或2所述的牵引电网，其特征在于，至少一个Y电容器（CY1、CY2）分配有两个开关元件，其中借助于其中一个开关元件能将所述Y电容器（CY1、CY2）与所分配的高压线（5、6）断开而借助于另一开关元件能将所述Y电容器（CY1、CY2）与接地连接端断开。
4.电动车辆或混合动力车辆中的牵引电网（1），所述牵引电网包括至少一个高压电池组（2），其中所述高压电池组（2）通过正的高压线（5）和负的高压线（6）与至少一个高压部件（7、8、16）连接，其中至少一个Y电容器（CY1）连接在所述正的高压线（5）上，而至少一个Y电容器（CY2）连接在所述负的高压线（6）上，
其特征在于，
所述Y电容器（CY1、CY2）布置在至少一个部件（7、8、16）中，其中所述部件（7、8、16）通过开关元件（12-15）与所述高压线（5、6）连接，所述开关元件能通过至少一个控制单元来操控，其中所述控制单元被构造为根据至少一个运行状态将所述部件（7、8、16）与所述高压线（5、6）分开。
5.根据上述权利要求之一所述的牵引电网，其特征在于，所述运行状态是所述高压电池组（2）的DC充电过程和/或是碰撞信号。
6.电动车辆或混合动力车辆中的牵引电网（1），所述牵引电网包括至少一个高压电池组（2），其中所述高压电池组（2）通过正的高压线（5）和负的高压线（6）与至少一个高压部件（7、8、16）连接，其中至少一个Y电容器（CY1）连接在所述正的高压线（5）上，而至少一个Y电容器（CY2）连接在所述负的高压线（6）上，
其特征在于，
所述牵引电网（1）具有至少一个装置（17），以便检测或确定所述Y电容器（CY1、CY2）的不对称的充电状态，其中所述装置（17）被构造为在偏差大于极限值时切断所述牵引电网（1）。
7.电动车辆或混合动力车辆中的牵引电网（1），所述牵引电网包括至少一个高压电池组（2），其中所述高压电池组（2）通过正的高压线（5）和负的高压线（6）与至少一个高压部件（7、8、16）连接，其中至少一个Y电容器（CY1）连接在所述正的高压线（5）上，而至少一个Y电容器（CY2）连接在所述负的高压线（6）上，
其特征在于，
所述牵引电网（1）具有DC充电连接端，其中所述充电连接端具有与外部充电桩（24）的电流隔离。
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