CN115503634A - 用于向电动车辆的电池管理系统供电的双向供电系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于为电动车辆的控制单元(16)供电的双向供电系统，所述双向供电系统包括：低压主电源，所述低压主电源被适配成在第一操作模式下为所述控制单元(16)供电，所述控制单元(16)作为低压板网的部件；所述电动车辆的高压牵引用电池(14)，所述高压牵引用电池(14)作为高压板网的一部分；以及双向DC‑DC转换器(12)，所述双向DC‑DC转换器(12)被适配成在第一操作模式中经由所述主电源将能量从所述低压板网传递到所述高压板网以便对所述高压板网的部件供电，所述双向DC‑DC转换器(12)进一步被适配成在所述主电源断连的情况下，在第二操作模式中经由所述高压牵引用电池(14)将能量从所述高压板网传递到所述低压板网以便对所述控制单元(16)供电；所述双向供电系统还包括被适配成检测所述主电源是否断连的测量元件(18)，以及被适配成在检测到所述主电源断连的情况下将所述双向DC‑DC转换器(12)的操作从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式的切换元件(18)。

Description

用于向电动车辆的电池管理系统供电的双向供电系统
技术领域
本发明涉及一种用于为电动车辆的低压板网的一个或多个部件，特别是电池管理系统供电的双向供电系统。本发明还涉及包括这种双向供电系统的电动车辆。
背景技术
近年来，已经开发了使用电力作为动力来源的用于货物和人的运输的车辆。这种电动车辆是利用存储在可充电电池中的能量、由电动机驱动的汽车。电动车辆可以仅由电池供电，或者可以是由例如汽油发电机供电的混合动力车辆的形式。此外，车辆可以包括电动机和常规内燃机的组合。通常，电动车辆电池EVB或牵引用电池是用于为电池电动车辆BEV的推进供电的电池。电动车辆电池不同于启动、照明和点火电池，因为其被设计成在持续的时间段内提供电力。可再充电或二次电池与一次电池的不同之处在于其可重复地充电和放电，而后者仅提供化学至电能的不可逆转换。低容量可再充电电池被用作小型电子设备(诸如蜂窝电话、笔记本计算机和摄录像机)的电源，而高容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。
通常，可再充电电池包括电极组件、壳体和电连接到电极组件的电极端子，所述电极组件包括正电极、负电极以及插入在正电极与负电极之间的隔离膜。将电解质溶液注入到壳体中，以便能够通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应对电池进行充电和放电。壳体的形状，例如圆柱形或矩形，取决于电池的预期目的。锂离子(和类似的锂聚合物)电池因为被用在膝上型计算机和消费者电子产品中而被人熟知，在发展中的最近电动汽车群体中占首要地位。
可再充电电池可用作由串联和/或并联耦合的多个单元电池电芯形成的电池模块，以便提供高能量密度，特别是用于驱动混合动力车辆的电动机。即，电池模块通过根据需要的电量将多个单元电池电芯的电极端子互连而形成，以便实现高功率可再充电电池。
电池模块可以采用块设计或模块化设计构造。在块设计中，每个电池耦合到公共集电器结构和公共电池管理系统，并且其单元布置在外壳中。在模块化设计中，多个电池电芯被连接以形成子模块，并且若干子模块被连接以形成电池模块。在汽车应用中，电池系统通常由串联连接的多个电池模块组成，以用于提供期望电压。其中，电池模块可以包括具有多个电池电芯的堆叠的子模块，每个堆叠包括串联连接后并联连接的多个电芯(XpYs)，或者并联连接后串联连接而成的多个电芯(XsYp)。
电池组是一组任意数量(优选相同)的电池模块。这些电池模块可以被配置成串联、并联或这两者的组合，以提供期望电压、容量或功率密度。电池组的部件包括单独的电池模块，以及提供它们之间导电性的互连件。
为满足连接到电池系统的各种耗电装置(electrical consumer)的动态功率需求，电池功率输出和充电的静态控制是不够的。因此，电池系统与耗电装置的控制器之间需要进行稳定的信息交换。该信息包括电池系统的实际充电状态SOC、潜在电气性能、充电能力和内部电阻以及耗电装置的实际或预测功率需求或余量。因此，电池系统通常包括用于获得和处理这种系统级信息的电池管理系统BMS，以及多个电池模块管理器BMM，该多个BMM是电池系统的电池模块的一部分，并且获得和处理模块级的相关信息。具体来说，BMS通常测量系统电压、系统电流、系统外壳内不同位置处的局部温度，以及带电部件(livecomponent)与系统外壳之间的绝缘电阻。另外，BMM通常测量电池模块中的电池电芯的各个电芯电压和温度。
因此，BMS/BMU(电池管理单元)被提供用于管理电池组，诸如通过保护电池不在其安全操作区域之外操作，监视其状态、计算次级数据、报告该数据、控制其环境、以及对其进行认证和/或平衡。
通常，电动车辆具有高压(HV)板网和低压(LV)板网，所述高压(HV)板网包括向推进部件供电的牵引用电池，所述低压(LV)板网包括向车辆的耗电装置供电的低压电池。具体来说，布置在LV板网处的牵引用电池的BMS通常由低压电池驱动。LV板网和HV板网通过直流-直流(DC-DC)转换器彼此电隔离，所述DC-DC转换器将能量从LV板网传递到HV板网，使得HV板网的部件也可以由LV板网的低压电池供电。作为LV板网的主电源的低压电池可以是例如车辆的普通铅酸电池。在下文中，低压电池的电极将分别命名为CL30(针对正极)和CL31(针对负极)。
在车辆的操作期间，可能发生CL30(即与正极的连接)意外断连(lost)，从而使BMS断电。所述连接断连还可能导致主继电器的断开，其将电池的电芯从HV板网电断开，这可能损坏继电器的触点表面。在这种情况下，BMS在触点断开时没有关于经过这些继电器的电流的信息，并且因此无法得到关于对触点表面的任何实际物理损坏的信息。
作为BMS的备用电源，电动车辆的牵引用电池可以被使用，其在HV电池(＞60V)的情况下必须与LV板网电隔离。通常，这种备用电源被实施为单独的功能块，其在正常操作期间是空闲的并且仅在主电源断连时启动。BMS的常规配置使用基于分流(shunt)的电流测量电路，其主要位于电池电芯堆叠的负极侧或电池的负极输出上。基于分流的电流测量电路包括低阻抗的电流测量电阻器。该电流测量电路必须与基于LV的BMS的其余部分电隔离。
由于需要电隔离，因此使用DC-DC转换器，其利用变压器将能量从LV板网转移到HV板网。这种变压器通常是电源的最昂贵部分。
EP 1 801 960 A2描述了一种双向DC-DC转换器。
因此，本公开的目标是克服或减少现有技术的至少一些缺点，并且提供一种用于电动车辆的低压板网、允许可靠供电的双向供电系统。
发明内容
根据本公开的一方面，提供了一种用于为电动车辆的第一控制单元供电的双向供电系统，所述双向供电系统包括：低压主电源，所述低压主电源被适配成在第一操作模式下为所述第一控制单元供电，所述第一控制单元作为低压板网的部件；所述电动车辆的高压牵引用电池，其作为高压板网的一部分；以及双向直流-直流DC-DC转换器，所述双向DC-DC转换器被适配成在所述第一操作模式中将能量从所述低压板网传递到所述高压板网以便经由所述主电源对所述高压板网的部件供电，所述双向DC-DC转换器进一步被适配成在所述主电源断连的情况下，在第二操作模式中将能量从所述高压板网传递到所述低压板网以便经由所述高压牵引用电池对所述第一控制单元供电；所述双向供电系统进一步包括测量元件和切换元件，所述测量元件被适配成检测所述主电源是否断连，所述切换元件被适配成在检测到所述主电源断连的情况下将所述双向DC-DC转换器的操作从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式。
根据本公开的另一方面，提供了一种电动车辆，包括前述的双向供电系统。
附图说明
通过参照附图详细描述的示例性实施例，特征对于所属领域中的普通技术人员中将变得清楚，其中：
图1示出根据实施例的双向供电系统的示意图。
具体实施方式
本公开的实施例寻求至少在某种程度上解决现有技术中存在的至少一个问题。
具体来说，根据本发明的用于为电动车辆的电池管理系统供电的双向供电系统包括：低压(LV)主电源，所述低压主电源被适配成在第一操作模式下为控制单元，具体地说，电池管理系统(BMS)供电，所述控制单元(具体地说，BMS)是低压板网的部件；所述电动车辆的高压(HV)牵引用电池，其作为高压板网的一部分；以及双向DC-DC转换器，所述双向DC-DC转换器被适配成在第一操作模式中经由所述主电源将能量从所述低压板网传递到所述高压板网，以便对所述高压板网的部件供电，所述双向DC-DC转换器进一步被适配成在所述主电源断连的情况下，在第二操作模式中经由高压牵引用电池将所述高压板网的能量传递到所述低压板网以便对所述控制单元(BMS)供电，以及还可能对所述低压板网的部件供电；所述双向供电系统还包括被适配成检测主电源是否断连的测量元件，以及被适配成在检测到主电源断连的情况下将双向DC-DC转换器的操作从第一操作模式切换到第二操作模式的切换元件。
所述双向DC-DC转换器包括如上所述被适配成在LV板网和HV板网之间在两个方向上传递能量的变压器。具体来说，所述控制单元可以是BMS。此外，所述控制单元可以是BMS的一部分。在下文中，控制单元将被命名为BMS，而不旨在进行限制。
在正常操作期间，主电源向BMS提供电力/能量以及还可能向LV板网的其他或所有部件提供电力/能量。主电源例如可以是12、24或48V电源。此外，主电源可以向HV板网的部件提供电力/能量，其中能量从LV板网经由双向DC-DC转换器传递到HV板网。具体来说，双向DC-DC转换器可以将主电源的LV转换成适于为HV板网的部件供电的LV或HV。因此，HV板网的部件也可以由LV供电，特别是由主电源的LV或由适当变换后的LV供电。在所述第一操作模式中，例如PWM(脉宽调制)信号发生器可以由LV板网驱动并由BMS触发。
如果主电源断连，例如通过如上所述丢失主电源到LV板网的连接，则第二操作模式被启用。所述双向DC-DC转换器被适配成在两个方向上传递能量，即还将能量从HV板网传递到LV板网。因此，在第二操作模式中，电动车辆的HV牵引用电池用作对低压板网的部件，特别是BMS供电的备用电源。优选地，在第二操作模式中，HV牵引用电池的电池电芯或电芯堆叠的仅一部分用作备用电源。为检测主电源是否断连，提供了测量元件。此外，提供了切换元件以便在检测到主电源的断连的情况下将双向DC-DC转换器的操作从第一操作模式切换到第二操作模式。测量元件和切换元件可以是相同的元件，具体来说，其可以由PWM检测器实现。测量元件和/或切换元件可以形成BMS的一部分。测量元件和/或切换元件优选地是HV板网的一部分。所述双向供电系统可以形成推挽转换器的一部分。
因此，如果主电源未能输送电力/能量，例如因为CL30意外断连，则双向供电系统可经由测量元件和切换元件自动切换到HV牵引用电池(也可称为HV电池)作为备用电源。结果，可确保对BMS的不间断供电。这确保了BMS的工作。具体来说，BMS因此可以在触点断开时接收关于通过继电器的电流的信息，使得可以导出关于对触点表面的任何物理损坏的信息。此外，与使用用于将能量从HV传递到LV的第二独立变压器相比，使用所述双向DC-DC转换器，特别是其变压器是经济有效的。
根据实施例，测量元件包括布置在高压板网处，即在双向DC-DC转换器/变压器的高压侧的PWM检测器，所述PWM检测器被适配成分析存在于双向DC-DC转换器的HV侧上的脉宽调制信号，并且基于所分析的信号来检测主电源是否断连。因此，PWM检测器可以作为测量元件工作。信号分析的结果可能是低电压侧没有切换/操作变压器，这可以解释为主电源的断连。根据另一实施例，PWM检测器被适配成一旦检测到主电源断连就将所述双向DC-DC转换器的操作切换到第二操作模式。因此，PWM检测器也可以作为切换元件工作。因此，如果对存在于所述双向DC-DC转换器/变压器的HV侧上的脉宽调制信号的分析得出主电源断连的结论，则PWM检测器可以切换操作模式，使得LV板网并且特别是BMS由HV牵引用电池供电。这种PWM检测器允许对主电源的断连进行有效和及时的响应。
根据另一实施例，提供至少一个电容器，其被适配成在主电源断连足够长的时间的情况下向测量元件供电以允许测量元件检测到主电源断连。此外，可以提供相同或另一电容器，其被适配成向切换元件供电足够长的时间，以允许切换元件将双向DC-DC转换器的操作切换到第二操作模式。因此，所述至少一个电容器可以特别地被配置成在主电源断连足够长的时间的情况下向PWM检测器供电，以允许PWM检测器检测到主电源断连，并且将双向DC-DC转换器的操作切换到第二操作模式。因此，所述至少一个电容器可以在主电源断连之后并且在切换到HV板网及其牵引用电池作为备用电源之前作为用于测量和切换元件的临时电源工作。在正常操作期间，即在第一操作模式期间，可以经由主电源对至少一个电容器充电。所述电容器可以确保切换到第二操作模式。
根据一个实施例，双向供电系统包括用于在第一操作模式期间生成脉宽调制信号的控制单元，所述控制单元被布置在低压板网处，即在所述双向DC-DC转换器/变压器的低压侧，其中所述控制单元被适配成检测主电源断连。所述控制单元可以是BMS的一部分，或者可以是单独的控制单元，例如微控制器单元(MCU)。通常，控制单元的目的是在系统的正常操作期间，即在第一操作模式期间，产生一个或多个PWM信号。所述控制单元可以例如通过检测CL30的断连来检测主电源的断连。因此，(也)可以在所述双向DC-DC转换器/变压器的LV侧检测主电源的断连，从而允许采取相应的措施。具体来说，根据各个实施例，控制单元还被适配成一旦检测到主电源断连就停止在低压板网处产生脉宽调制信号。因此，如果控制单元检测到主电源断连，则其可以立即停止在LV板网处产生(多个)PWM信号。这对于将操作切换到第二操作模式是重要的。在以下第二操作模式中，(多个)PWM信号可以在HV侧上由PWM发生器产生。
因此，根据实施例，双向供电系统包括HV板网上的PWM发生器，所述PWM发生器被适配成在第二操作模式中产生PWM信号。当系统切换到第二操作模式时，所述PWM发生器可以接管上述控制单元关于产生PWM信号的操作。这样，在第二操作模式中也确保了PWM信号的产生以及系统的正确工作。
根据实施例，双向供电系统包括定时器装置，所述定时器装置被适配成在预定时间跨度之后关闭第二操作模式中的操作。所述定时器装置可以包括定时器电路，所述定时器电路被适配成在预定时间跨度之后关闭第二操作模式中的操作。可替代地，所述定时器装置可以包括控制单元，具体地，微控制器单元(MCU)，其被适配成在预定时间跨度之后经由相应的控制信号关闭第二操作模式中的操作。该控制单元可以是BMS的一部分。可能有利的是为第二操作模式下的操作(即HV到LV方向)提供限制，以限制HV电池上的负载。具体地，如果在第二操作模式中不是从HV电池的所有电芯而是仅从电芯堆叠的一部分汲取电力，则整个HV电芯堆叠可能变得不平衡。
根据实施例，双向供电系统包括控制元件，用以在第二操作模式期间提供对PWM信号的频率和/或宽度的依赖于电芯电压的调节。控制元件优选地布置在HV板网上。所述控制元件可以包括用于依赖于电芯电压的频率调节的压控振荡器(VCO)。由于HV牵引用电池的电池电芯的电芯电压取决于电芯的充电状态，因此对于给定电压，PWM宽度或频率应被改变成不超过变压器ET乘积。因此，当电压升高时，应增大频率或应减小PWM信号的脉冲宽度。相应地，当电压降低时，应减小频率或应增大PWM信号的脉冲宽度。
根据实施例，双向供电系统包括用于具体地布置在低压板网上的切换元件的电流限制的装置。所述切换元件可以包括作为开关工作的一个或多个MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，并且例如由一个或多个上述控制单元驱动，特别是由BMS驱动。具体来说，切换元件可以包括推挽式开关MOSFET和/或缓冲器和/或电压钳位电路，所述缓冲器允许抑制电路中的电压瞬变。这种电流限制可以防止可能损害系统的过高电流。这种用于电流限制的装置也可以或可选地设置在HV板网侧上，以防止由于过电流引起的应力而导致的HV切换元件(MOSFET)的损坏。
根据本公开的另一方面，提供了一种包括如上所述的双向供电系统的电动车辆。所述电动车辆包括所述低压板网和所述高压板网，这些板网被所述双向DC-DC转换器电隔离，其中所述高压牵引用电池在所述第二操作模式中对所述低压板网供电。所述低压板网和高压板网也可以被视作形成双向供电系统的一部分。
本公开的其他方面可以从从属权利要求或以下描述中获悉。
现在将详细参照实施例，所述实施例的示例在附图中示出。将参照附图描述示例性实施例的效果和特征及其实现方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且省略冗余的描述。但是，本公开可以以各种不同的形式实现，并且不应当被解释为仅限于本文所示的实施例。相反，提供这些实施例作为示例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向所属领域中的技术人员充分传达本公开的方面和特征。
因此，可以不描述对所属领域中的普通技术人员而言为了完全理解本公开的方面和特征而认为不必要的过程、元件和技术。在附图中，为了清楚起见，元件、层和区域的相对尺寸可能被放大。
本文所使用术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。此外，当描述本公开的实施例时，“可以”的使用是指“本公开的一个或多个实施例”。在本公开的实施例的以下描述中，单数形式的术语可以包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。当用在一个列表的元素之后时，诸如“中的至少一个”的表述是修饰整个列表的元素，而不是修饰其中的单独元素。
如本文所用的，术语“基本上”、“约”和类似术语用作近似术语而非程度术语，并且旨在说明所属领域中的普通技术人员将认识到的测量值或计算值中的固有偏差。此外，如果术语“基本上”与可使用数值表达的特征组合使用，则术语“基本上”表示以该值为中心的值的+/-5％的范围。
还应理解，术语“包括”、“包含”、“包含有”或“含有”指定了性质、区域、固定数目、步骤、过程、元件、组件及其组合，但不排除其他性质、区域、固定数目、步骤、过程、元件、组件及其组合。
可利用任何合适的硬件、固件、软件或软件、固件和硬件的组合来实施根据本文所述的本公开的实施例的电子或电气设备和/或任何其他相关设备或组件。具体来说，可以使用作为定制芯片实现的专用集成电路(ASIC)，同时特定的固件可以被提供用于ASIC，即闪存在微控制器上以与ASIC通信并使用ASIC。此外，这些设备的各种组件可以在柔性印刷电路膜、带载封装(TCP)、印刷电路板(PCB)上实施，或者形成在一个衬底上。本文所描述的电连接或互连可以通过例如PCB或另一种电路载体上的导线或导电元件来实现。导电元件可以包括金属化，例如表面金属化和/或管脚，和/或可以包括导电聚合物或陶瓷。进一步地，电能可以通过无线连接传输，例如使用电磁辐射和/或光。
此外，所属领域中的技术人员应认识到，在不脱离本公开的示例性实施例的范围的情况下，各种计算设备的功能可以组合或集成到单个计算设备中，或者特定计算设备的功能可以分布在一个或多个其他计算设备上。
除非另外定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还应理解，诸如在常用词典中所定义术语等术语应被解释为具有与其在相关技术和/或本说明书的上下文中的含义一致的含义，并且不应当被解释为理想化或过于正式的意义，除非在此明确地如此定义。
图1示意性地示出根据基于推挽拓扑的实施例的双向供电系统的电路图。
图1示出图左侧的低压(LV)板网和图右侧的高压(HV)板网。利用变压器12的双向DC-DC转换器被适配成在LV板网和HV板网之间在两个方向上传递能量。仅示出了双向DC-DC转换器的变压器12，所述双向DC-DC转换器可以包括另外的元件。LV板网包括LV主电源，其本身未在图中示出，但示出了到低压主电源的正电极与负电极的连接CL30和CL31。HV板网包括HV电池14，所述HV电池14是为电动车辆的推进服务的电动车辆的牵引用电池。如图所示，HV电池14包括多个电芯1到n。
在第一操作模式，即“正常操作”中，LV主电源为LV板网的部件，特别是作为BMS的一部分的MCU(微控制器单元)16供电。所述BMS也可以被称为控制单元。MCU可以驻留在BMS上，即BMS上的主/唯一MCU，或者可以使用仅启用根据本发明的功能的专用MCU。LV主电源还为HV板网的部件供电，特别是为LV PWM检测器18供电，其中LV板网上普遍存在的LV经由双向DC-DC变换器变换为HV板网上的电隔离电压LV或HV。在第一操作模式中，V_NORMAL(优选地6V)由降压转换器提供，所述降压转换器可以借助于系统基础芯片(SBC)19来实现，并且包括信号PWM_A和PWM_B的交错PWM由MCU 16提供，所述交错PWM控制MOSFET M1和M2的切换。在变压器比为1:1的情况下，约V_NORMAL减去二极管压降2倍的电压将出现在V_HV_SUPPLY节点处。该电压然后对HV侧上的电流感测电路(例如，电流测量AFE/MCU)22的操作供电，特别是对LV PWM检测器18的操作供电。二极管D3和D4是可选的。具体来说，如果MOSFET的二极管可以处理负载，则可以将二极管D3和D4省略。
如果LV主电源断连，例如CL30的连接断连，则双向供电系统切换到第二操作模式，其中由HV电池14供电。这种主电源的断连由LV PWM检测器18检测，LV PWM检测器18分析变压器12的HV侧上存在的信号(也就是说，LV PWM检测器18可以作为测量元件工作)，并且一旦检测到LV侧不是变压器12，就将双向DC-DC转换器的操作切换到第二操作模式(也就是说，LV PWM检测器18可以作为切换元件工作)，使得能够从HV电池14的电芯1到5供电。这种切换经由LV PWM检测器18执行，所述LV PWM检测器18激活被布置在HV板网上的MOSFET M5，所述MOSFET M5进而使能经由HV电池14的电芯1到5到LV侧的电力供应，并且激活被布置在HV板网上的MOSFET M6，所述MOSFET M6使能HV侧上经由PWM发生器20生成PWM。从这点开始，变压器12在第二操作模式下操作，即在HV到LV方向上操作。
因此，在第二操作模式中，电动车辆的HV电池(例如，HV牵引用电池)14的电芯的一部分用作对低压板网的部件，特别是BMS/MCU供电的备用电源。
此外，在LV侧产生PWM信号的MCU 16也经由相应的感测元件17检测CL30的下降，即主电源的断连。然后，MCU 16立即停止PWM_A信号和PWM_B信号的产生。提供电容器C1、C2和C3，其存储足够的能量以对必要的部件供电足够长的时间以允许切换到第二操作模式，特别是允许LV PWM检测器18注意到从LV侧对变压器12的操作的缺失，并且激活MOSFET M5、M6以分别启用经由HV电池14的供电和在HV侧上对PWM产生，如上所述。在该第二操作模式中，PWM发生器20接管来自MCU 16的PWM信号的产生，所述PWM发生器20在HV侧产生信号PWM_C和PWM_D。
第二操作模式可以是时间受限的，因为它不平衡HV电池14，因为它不从整个电芯堆叠汲取功率，而是仅从电芯1到5汲取功率。因此，优选的是，实现某种定时器装置，所述定时器装置将在一定时间之后关闭第二操作模式中的操作。所述定时器装置可以包括定时器电路，所述定时器电路被适配成在预定时间跨度之后关闭第二操作模式中的操作。可替代地，所述定时器装置可以包括控制单元，具体地，微控制器单元(MCU)，其被适配成在预定时间跨度之后经由相应的控制信号关闭第二操作模式中的操作。可替代地，电流测量MCU或AFE设备22可以被提供在HV板网上，如图1中虚线所示，MCU或模拟前端(AFE)设备被适配成通过数字输出来关闭双向DC-DC转换器。
由于HV电池14的电芯的电芯电压取决于充电状态(5个电芯的最坏情况范围是约10到21V)，因此对于给定电压，PWM宽度或频率应被改变为不超过变压器ET乘积。通常，当电压增加时，可以增加频率，或者减小脉冲宽度。在图1所示的实施例中，压控振荡器(VCO)24提供依赖于电芯电压的频率调整。
因此，利用本发明，提供了双向冗余电源，以在正常模式下提供基于分流的电流测量电路(LV到HV方向)，并且当检测到车辆电源(CL30)断电时向后操作(HV到LV方向)。

Claims (14)

1.一种用于为电动车辆的第一控制单元供电的双向供电系统，所述双向供电系统包括：低压主电源，所述低压主电源被适配成在第一操作模式下为所述第一控制单元供电，所述第一控制单元作为低压板网的部件；所述电动车辆的高压牵引用电池，其作为高压板网的一部分；以及双向直流-直流DC-DC转换器，所述双向DC-DC转换器被适配成在所述第一操作模式中将能量从所述低压板网传递到所述高压板网以便经由所述主电源对所述高压板网的部件供电，所述双向DC-DC转换器进一步被适配成在所述主电源断连的情况下，在第二操作模式中将能量从所述高压板网传递到所述低压板网以便经由所述高压牵引用电池对所述第一控制单元供电；所述双向供电系统进一步包括测量元件和切换元件，所述测量元件被适配成检测所述主电源是否断连，所述切换元件被适配成在检测到所述主电源断连的情况下将所述双向DC-DC转换器的操作从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式。
2.根据权利要求1所述的双向供电系统，其中所述测量元件包括被布置在所述高压板网处的脉宽调制检测器，所述脉宽调制检测器被适配成分析存在于所述双向DC-DC转换器的高压侧上的脉宽调制信号，并且基于所分析的信号来检测所述主电源是否断连。
3.根据权利要求2所述的双向供电系统，其中，所述脉宽调制检测器进一步被配置成作为所述切换元件，所述切换元件一旦检测到所述主电源断连，即将所述双向DC-DC转换器的操作切换到所述第二操作模式。
4.根据权利要求1所述的双向供电系统，包括被适配成在所述主电源断连足够长的情况下向所述测量元件供电以允许所述测量元件检测到所述主电源断连的至少一个电容器，以及/或者被适配成向所述切换元件供电足够长以允许所述切换元件将所述双向DC-DC转换器的操作切换到所述第二操作模式的至少一个电容器。
5.根据权利要求1所述的双向供电系统，包括第一控制单元，所述第一控制单元被布置在所述低压板网处，用于在所述第一操作模式期间产生脉宽调制信号，其中所述第一控制单元被适配成检测所述主电源断连。
6.根据权利要求5所述的双向供电系统，其中所述第一控制单元进一步被适配成一旦检测到所述主电源断连，即停止在所述低压板网处产生所述脉宽调制信号。
7.根据权利要求1所述的双向供电系统，包括在所述高压板网上的脉宽调制发生器，所述脉宽调制发生器被适配成在所述第二操作模式中产生脉宽调制信号。
8.根据权利要求1所述的双向供电系统，包括定时器装置，所述定时器装置被适配成在预定时间跨度之后关闭所述第二操作模式下的操作。
9.根据权利要求8所述的双向供电系统，其中所述定时器装置包括定时器电路，所述定时器电路被适配成在预定时间跨度之后关闭所述第二操作模式下的操作。
10.根据权利要求8所述的双向供电系统，其中所述定时器装置包括第二控制单元，所述第二控制单元被适配成在预定时间跨度之后经由相应的控制信号关闭所述第二操作模式下的操作。
11.根据权利要求1所述的双向供电系统，包括控制元件，用于在所述第二操作模式期间提供对所述脉宽调制信号的频率和/或宽度的依赖于电芯电压的调节。
12.根据权利要求1所述的双向供电系统，包括用于在所述低压板网上的所述切换元件的电流限制的装置。
13.一种电动车辆，包括前述权利要求中的任一项所述的双向供电系统。
14.根据权利要求13所述的电动车辆，包括所述低压板网和所述高压板网，所述低压板网和所述高压板网经由双向直流-直流DC-DC转换器电隔离，其中所述高压牵引用电池在所述第二操作模式下对所述低压板网供电。
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