DE102012210008A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entladung eines elektrischen Netzes - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein elektrisches System zur Entladung eines ersten elektrischen Netzes (100) bereitgestellt. Das erste elektrische Netz (100) umfasst insbesondere einen Zwischenkreis (160), welcher insbesondere einen Zwischenkreiskondensator (110) umfasst. Das erste elektrische Netz (100) ist hierzu mittels eines Gleichspannungswandlers (120) mit einem zweiten elektrischen Netz (200) verbunden. Das erste elektrische Netz (100) wird mittels des Gleichspannungswandlers (120) entladen. Der Gleichspannungswandler (120) überträgt dabei elektrische Energie in das zweite elektrische Netz (200). Zur Entladung wird die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (120) auf einen ersten Spannungswert eingestellt, der größer als die Nennspannung des zweiten elektrischen Netzes (200) ist. Zur Entladung wird die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (120) für eine vorgebbare erste Zeitdauer auf den ersten Spannungswert eingestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entladung eines elektrischen Netzes gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9 sowie ein Elektrisches System gemäß dem Anspruch 11.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, in einem Kraftfahrzeug eine elektrische Maschine einzusetzen, die einerseits als Starter dient und andererseits als Generator. Eine solche elektrische Maschine wird auch als Starter-Generator bezeichnet. Die elektrische Beschaltung ist dabei so, dass die elektrische Maschine über einen Wechselrichter, beispielsweise einen Pulswechselrichter mit dem Bordnetz und der Batterie in Verbindung steht. Beim Start entnimmt die elektrische Maschine die benötigte elektrische Leistung aus der Fahrzeugbatterie, wobei der von der Batterie gelieferte Strom mit Hilfe des Pulswechselrichters in einen insbesondere dreiphasigen Drehstrom gewandelt wird, der die in diesem Fall als Starter-Motor arbeitende elektrische Maschine antreibt. Während des Startvorgangs bringt die üblicherweise mit der Kurbelwelle in Verbindung stehende elektrische Maschine somit die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs auf die erforderliche Startdrehzahl. Nach dem Start wird die elektrische Maschine von der Brennkraftmaschine angetrieben und arbeitet als Generator. Damit erzeugt der Generator die zur Versorgung des Bordnetzes bzw. zur Ladung der Batterie benötigte elektrische Energie. Die Ausgangsspannung der generatorisch arbeitenden elektrischen Maschine wird mit Hilfe eines Spannungsreglers auf vorgebbare Spannungswerte geregelt, beispielsweise durch Beeinflussung des Erregerstroms und mit Hilfe des Pulswechselrichters gleichgerichtet. Zur Zwischenspeicherung bzw. zur Umspeicherung von elektrischer Energie weisen solche elektrische Systeme mit elektrischen Maschine, Generator, Pulswechslerrichter und Batterie üblicherweise noch einen Zwischenkreiskondensator auf. Der Zwischenkreiskondensator lädt sich dabei zumindest auf die von der elektrischen Maschine gelieferte Spannung auf.
  • Wird ein solches elektrisches System in Verbindung mit einem Traktionsnetz mit höherer Spannung eingesetzt, ist üblicherweise noch wenigstens ein Gleichspannungswandler vorhanden, der so geschaltet wird, dass er zwischen dem Traktionsnetz mit höherer Spannung und dem Bordnetz mit niedriger Spannung liegt. Das Traktionsnetz versorgt dabei eine elektrische Maschine, die dem Antrieb des Fahrzeugs dient, mit elektrischer Energie. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung wird in der DE 199 03 427 A1 beschrieben.
  • Besonders in einem Traktionsnetz mit höherer Spannung, bei dem auch der Zwischenkreiskondensator auf höherer Spannung liegt, muss sichergestellt werden, dass der Zwischenkreiskondensator nach Abschaltung in relativ kurzer Zeit entladen wird. Es wird beispielsweise gefordert, dass die Spannung am Zwischenkreiskondensator innerhalb von 5 Sekunden nach Abschalten des Pulswechselrichters auf unter 60 Volt abgesunken ist. Die Entladung des Zwischenkreiskondensators erfolgt bei derzeit eingesetzten Systemen über einen parallel geschalteten Widerstand, mit dem der Zwischenkreiskondensator oder gegebenenfalls die Zwischenkreiskondensatoren entladen werden, wobei auch Möglichkeiten gegeben sind, diesen Widerstand über ein Relais beim Abschalten des Pulswechslerrichters zuzuschalten. Aus der DE 10 2004 057 693 ist eine Entladeschaltung bekannt, bei der mittels des Gleichspannungswandlers, der zwischen dem Traktionsnetz und dem Bordnetz angeordnet ist, das Traktionsnetz entladen wird und dabei die elektrische Energie in das Bordnetz übertragen wird.
  • Die bisherigen Betrachtungen und Implementierungen nutzen ausschließlich statische Betrachtungen. Dabei werden lediglich statische, also dauerhaft auftretende Spannungen betrachtet. Für kurzzeitige, also dynamische Betrachtungen gelten jedoch einige Ausnahmen, von denen im hier vorgestellten Verfahren der sogenannte Load Dump Impuls genutzt wird. Unter „Load Dump“ versteht man das Entstehen von Spannungsspitzen im Kraftfahrzeug-Bordnetz. Diese entstehen zu dem Zeitpunkt, zu dem leistungsstarke Verbraucher des Bordnetzes abgeschaltet werden und die Belastung des Bordnetzes plötzlich abnimmt. Diese Spannungsspitzen oder Spannungspulse, also dynamisch maximale Spannungen, treten prinzipbedingt in jedem Bordnetz auf und müssen entsprechend der Spezifikationen von jedem Steuergerät toleriert werden.
  • Beispielsweise sind solche Spannungsspitzen zulässig, wenn sie nicht länger als 400ms andauern und eine elektrische Spannung von 35 Volt nicht überschreiten. Die Zulässigkeit solcher Spannungsspitzen im Bordnetz wird in der hier beschriebenen Erfindung genutzt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Entladung eines ersten elektrischen Netzes bereitgestellt. Das erste elektrische Netz umfasst insbesondere einen Zwischenkreis, welcher insbesondere einen Zwischenkreiskondensator umfasst. Das erste elektrische Netz ist hierzu mittels eines Gleichspannungswandlers mit einem zweiten elektrischen Netz verbunden.
  • Das zweite elektrische Netz umfasst insbesondere ein Niederspannungs-Bordnetz, insbesondere ein Niederspannungs-Bordnetz mit einer Batterie. Das zweite elektrische Netz weist eine Nennspannung auf. Das bedeutet, dass das zweite elektrische Netz im Normalbetrieb mit einer Spannung, deren Wert der Nennspannung entspricht, betrieben wird oder dass im Normalbetrieb eine Spannung an dem zweiten elektrischen Netz anliegt, deren Wert der Nennspannung entspricht. Die Nennspannung ist dabei insbesondere ein Spannungswert, der beispielsweise von Herstellern oder Lieferanten spezifiziert wird.
  • Das erste elektrische Netz wird mittels des Gleichspannungswandlers entladen. Der Gleichspannungswandler überträgt dabei elektrische Energie in das zweite elektrische Netz. Die Spannung des ersten elektrischen Netzes liegt somit als Eingangsspannung eingangsseitig am Gleichspannungswandler an und die des zweiten elektrischen Netz liegt somit als Ausgangsspannung ausgangsseitig am Gleichspannungswandler an. Die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers ist mittels Ansteuerung des Gleichspannungswandlers einstellbar.
  • Zur Entladung wird die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf einen ersten Spannungswert eingestellt, der größer als die Nennspannung des zweiten elektrischen Netzes ist. Erfindungsgemäß wird zur Entladung die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers für eine vorgebbare erste Zeitdauer auf den ersten Spannungswert eingestellt.
  • Durch die Begrenzung der Zeitdauer bei der Entladung mit einer Ausgangsspannung, die dem ersten Spannungswert entspricht, werden lang andauernde, elektrisch und thermisch belastende Spannungsspitzen im Bordnetz vermieden. Somit bleibt die Spannung während des größten Teils der Zwischenkreisentladung auf einem statisch zulässigen Niveau.
  • Vorteilhaft kann so ein Verfahren zur Entladung mittels des Gleichspannungswandlers bereitgestellt werden, bei dem das Bordnetz und die daran angeschlossenen Komponenten nicht beschädigt werden.
  • Damit die Entladung des ersten elektrischen Netz über den Gleichspannungswandler in das zweite elektrische Netz möglich ist, ist ein Gleichspannungswandler mit regel- oder steuerbarer Ausgangsspannung erforderlich. Wird ein solcher Gleichspannungswandler eingesetzt, kann die abzubauende Energie direkt in das zweite elektrische Netz übertragen, beziehungsweise in besonders vorteilhafter Weise in einer Niederspannungs-Batterie gespeichert werden. Bei der Entladung in die Niederspannungs-Batterie ist die Steuerung des Gleichspannungswandlers derart auszuführen, dass die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers während der Dauer der Entladung auf ein höheres Spannungsniveau als das der Niederspannungs-Batterie angehoben wird, wodurch sichergestellt wird, dass die Niederspannungs-Batterie geladen wird.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird zur Entladung die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers anschließend für eine vorgebbare zweite Zeitdauer auf einen zweiten Spannungswert, der größer als der erste Spannungswert ist, eingestellt. Für den Fall, dass im ersten Schritt des Verfahrens keine Entladung stattgefunden hat, da der erste Spannungswert nicht größer als die aktuelle Bordnetzspannung war, wird in einem zweiten Schritt die Ausgangsspannung auf einen zweiten, größeren Spannungswert erhöht. Somit werden für die vorgebbare zweite Zeitdauer, also für kurze, dynamische Zeiträume, die Vorgaben der Spezifikation für statische Spannungsvorgaben verletzt. Die vorgebbare zweite Zeitdauer wird jedoch so kurz gewählt, dass die Vorgaben der Spezifikation bezüglich der dynamischen maximalen Spannungsverläufe nicht verletzt werden. Vorteilhaft wird somit eine Entladung angestoßen. Zur Vermeidung von lang anhaltenden Überspannungen im Bordnetz mit den einhergehenden Schädigungen der Komponenten im Bordnetz wird die Dauer der Entladung mittels Vorgabe einer zweiten Zeitdauer begrenzt.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird zur Entladung die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers nach Ablauf der vorgegeben zweiten Zeitdauer auf den ersten Spannungswert eingestellt. Durch die Reduzierung der Ausgangsspannung wird vorteilhaft die elektrische Belastung des Bordnetzes auf einen zulässigen, insbesondere statisch zulässigen, Wert reduziert.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren bis zum Ablauf einer vorgebbaren Entladezeit wiederholt, oder das Verfahren solange wiederholt, bis die Eingangsspannung des Gleichspannungswandlers kleiner als ein vorgebbarer dritter Spannungswert ist. Die Vorgabe einer Entladezeit, beispielsweise 10 Sekunden oder 5 Sekunden bis zu 30 Sekunden, ermöglicht vorteilhaft ein Beenden des Entladevorgangs und Abschalten der angeschlossenen Komponenten nach einer vorgebbaren Zeitdauer. Ein ungewollter Energietransfer aus dem ersten in das zweite elektrische Netz wird somit unterbunden. Die Wiederholung des Verfahrens bis ein dritter Spannungswert, beispielsweise 60 Volt, im ersten elektrischen Netz unterschritten wird, ermöglicht vorteilhaft ein Verfahren, bei dem nach Abschluss des Verfahrens an dem ersten Netz, insbesondere einem Traktionsnetz, keine für Lebewesen gefährlichen elektrischen Spannungen anliegen. Nach Ablauf der Entladezeit wird der Gleichspannungswandler abgeschaltet, die Spannung, insbesondere Niederspannung, im zweiten elektrischen Netz schwingt wieder auf ihren ursprünglichen Wert ein, und das Verfahren ist beendet.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung entspricht der erste Spannungswert einer statisch maximal zulässigen Spannung, beispielsweise gemäß einer Spezifikation, des zweiten elektrischen Netzes, beispielsweise 16 Volt. Somit entspricht der erste Spannungswert einer elektrischen Spannung, auf deren Höhe sämtliche im Bordnetz angeschlossenen Komponenten dauerhaft ausgelegt sind. Vorteilhaft werden somit in diesen Phasen der Entladung die Komponenten nicht geschädigt.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Zeitdauer größer als die minimal zulässige Zeitdauer zwischen dynamisch maximal zulässigen Spannungen des zweiten elektrischen Netzes. Beispielsweise wird in Spezifikationen gefordert, dass die Zeit zwischen dynamisch maximal zulässigen Spannungen mindestens eine Sekunde beträgt. Während der ersten Zeitdauer liegt der erste Spannungswert am Bordnetz an. Dadurch, dass die erste Zeitdauer länger ist, als die minimal zulässige Zeitdauer zwischen dynamisch maximal zulässigen Spannungen des zweiten elektrischen Netzes wird das Bordnetz vorteilhaft nicht überlastet und beispielsweise die Spezifikation nicht verletzt.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Spannungswert größer als die statisch maximal zulässige Spannung aber kleiner als die dynamisch maximal zulässige Spannung, beispielsweise 35 Volt, des zweiten elektrischen Netzes. Je größer der zweite Spannungswert, um so größer ist die elektrische Leistung, die während des Entladevorgangs aus dem ersten elektrischen Netz in das zweite elektrische Netz übertragen wird. Vorteilhaft wird durch die Einstellung des zweiten Spannungswertes somit eine tatsächliche Entladung des ersten elektrischen Netzes sichergestellt und gleichzeitig eine Überlastung des Bordnetzes aufgrund einer zu hohen elektrischen Spannung vermieden.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Zeitdauer kürzer als die dynamisch maximal zulässige Zeitdauer für die dynamisch maximal zulässige Spannung des zweiten elektrischen Netzes. Die maximal zulässige Zeitdauer für dynamisch maximal zulässige Spannungen (Load Dump) beträgt beispielsweise 400ms. Somit wird die zweite Zeitdauer beispielsweise auf 100–200ms begrenzt.
  • Weiter wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entladen eines ersten elektrischen Netzes bereitgestellt. Das erste elektrische Netz umfasst insbesondere einen Zwischenkreis, welcher insbesondere einen Zwischenkreiskondensator umfasst. Das erste elektrische Netz ist mittels eines Gleichspannungswandlers mit einem zweiten elektrischen Netz verbunden. Das zweite elektrische Netz umfasst insbesondere ein Bordnetz oder ein Niederspannungs-Bordnetz, insbesondere ein Niederspannungs-Bordnetz mit einer Batterie. Das erste elektrische Netz wird mittels des Gleichspannungswandlers entladen. Der Gleichspannungswandler überträgt dabei elektrische Energie in das zweite elektrische Netz. Zur Entladung sind Mittel vorgesehen, die die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf einen ersten Spannungswert einstellen, der größer als die Nennspannung des zweiten elektrischen Netzes ist. Erfindungsgemäß stellen die Mittel zur Entladung die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers für eine vorgebbare erste Zeitdauer auf den ersten Spannungswert ein. Durch die Bereitstellung einer derartigen Vorrichtung mit Mitteln, die die Zeitdauer bei der Entladung mit einer Ausgangsspannung, die dem ersten Spannungswert entspricht, begrenzen, werden lang andauernde, elektrisch und thermisch belastende Spannungsspitzen im Bordnetz vermieden. Vorteilhaft kann so eine Vorrichtung zur Entladung mittels des Gleichspannungswandlers bereitgestellt werden, bei dem das Bordnetz und die daran angeschlossenen Komponenten nicht beschädigt werden.
  • In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung steuern die Mittel den Gleichspannungswandler gemäß eines oder mehrerer der oben genannten Verfahrensschritte an. Vorteilhaft wird somit eine Vorrichtung für ein zuverlässiges Entladen des ersten elektrischen Netzes ohne einer elektrischen Überlastung des zweiten elektrischen Netzes bereitgestellt.
  • Weiter wird ein erfindungsgemäßes elektrisches System bereitgestellt. Dieses elektrische System umfasst einen Gleichspannungswandler, der an ein erstes und ein zweites elektrisches Netz anschließbar ist, um Energie aus dem ersten in das zweite elektrische Netz zu transportieren, sowie eine erfindungsgemäße, oben beschriebene, Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorteilhaft wird somit ein elektrisches System für ein zuverlässiges Entladen des ersten elektrischen Netzes ohne einer elektrischen Überlastung des zweiten elektrischen Netzes bereitgestellt.
  • Ferner wird in vorteilhafter Weise die Energie aus dem ersten elektrischen Netz über die Verbraucher des Niederspannungs-Bordnetzes oder des Bordnetzes abgebaut oder in einer weiteren ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltung in einer angeschlossenen Niederspannungs-Batterie gespeichert.
  • Die bei der Entladung abzubauende Ladung aus dem ersten elektrischen Netz wird beispielsweise in der Niederspannungs-Batterie gespeichert oder zur Versorgung der Bordnetzverbraucher verwendet. Somit wird sie vorteilhafter Weise nicht in Wärme umgewandelt. Eine unnötige Erwärmung wird vermieden.
  • Ein besonders vorteilhafter Einsatz der Erfindung ist bei Hybridantrieben in Fahrzeugen oder in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen möglich.
  • Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt beziehungsweise auf das elektrische Antriebssystem zutreffen beziehungsweise anwendbar sind.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt in schematischer Form ein erstes und ein zweites elektrisches Netz mit einem dazwischen geschalteten Gleichspannungswandler
  • 2 zeigt in schematischer Form ein Verfahren zum Entladen eines ersten elektrischen Netzes in ein zweites elektrisches Netz mittels eines Gleichspannungswandlers
  • 3 zeigt in schematischer Form den Verlauf der Ausgangsspannung eines Gleichspannungswandlers beim Entladen eines ersten elektrischen Netzes in ein zweites elektrisches Netz mittels des Gleichspannungswandlers
  • In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts anderes ausgeführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es versteht sich, dass Komponenten und Elemente in den Zeichnungen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht notwendigerweise maßstabsgetreu wiedergegeben sind.
  • Weitere mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden beschriebenen Merkmalen der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine erstes elektrisches Netz 100. Dieses erste elektrische Netz 100 dient beispielsweise der Versorgung einer elektrischen Maschine 150 zum Antrieb eines nicht dargestellten Fahrzeuges. Hierzu wird die elektrische Energie in Form einer Gleichspannung aus einer Hochspannungs-Batterie 130 bei geschlossenem Schalter 135 über einen Wechselrichter 140 in eine dreiphasige Versorgungsspannung umgewandelt und der elektrischen Maschine 150 zugeführt. Der Zwischenkreis 160 des ersten elektrischen Netzes umfasst weiter einen Zwischenkreiskondensator 110 zur Reduzierung der Spannungsschwankungen im ersten elektrischen Netz während des Betriebs der Schalter des Wechselrichters 140 zur Erzeugung der dreiphasigen Versorgungsspannung der elektrischen Maschine 150. Beim Abstellen, Ausschalten des Fahrzeugs und Auftrennen des Schalters 135 verbleibt in dem Kondensator 110 elektrische Energie mit einer für Lebewesen gefährlichen Hochspannung. Zur Vermeidung der Gefährdung von Lebewesen wird das erste elektrische Netz 100 und insbesondere der Zwischenkreis 160 sowie insbesondere der Kondensator 110 entladen. Der Gleichspannungswandler 120, der während des normalen Betriebs der Versorgung des zweiten elektrischen Netzes 200 aus dem ersten elektrischen Netz 100 dient, wird hierzu erfindungsgemäß über Mittel 400, beispielsweise ein Steuergerät, angesteuert. Das zweite elektrische Netz 200 ist insbesondere ein Niederspannungs-Bordnetz oder Bordnetz eines Fahrzeuges zur Versorgung der konventionellen Verbraucher und Steuergeräte 220, 230 in einem Fahrzeug. Beispielsweise sind solche Verbraucher eine Heizung, eine Klimaanlage, eine Beleuchtung oder fahrdynamische Systeme. Zur Inbetriebnahme eines Fahrzeuges umfasst das zweite elektrische Netz 200 eine Batterie 210, insbesondere eine Niederspannungs-Batterie. Diese versorgt die Verbraucher und Steuergeräte 220, 230 mit elektrischer Energie.
  • 2 zeigt ein Verfahren 300 zur Entladung eines ersten elektrischen Netzes 100 mittels eines Gleichspannungswandlers 120 in ein zweites elektrisches Netz 200. Mit Schritt 301 wird das Verfahren zur Entladung gestartet. Anschließend wird in Schritt 310 die Ausgangsspannung Ua des Gleichspannungswandlers 120 auf einen ersten Spannungswert U1 eingestellt, der größer als die Nennspannung Un des zweiten elektrischen Netzes 200 ist. Dieser erste Spannungswert U1 bleibt eingestellt, bis eine vorgebbare erste Zeitdauer T1 verstrichen ist. In einem weiteren Schritt 320 wird die Ausgangsspannung Ua des Gleichspannungswandlers 120 für eine vorgebbare zweite Zeitdauer T2 auf einen zweiten Spannungswert U2, der größer als der erste Spannungswert U1 ist, eingestellt. Nach Ablauf der vorgegeben zweiten Zeitdauer T2 springt das Verfahren in einem Schritt 330 zurück zu Schritt 310 in dem die Ausgangsspannung Ua auf den ersten Spannungswert U1 eingestellt wird. In dem Schritt 330 wird weiter überprüft ob eine vorgebbare Entladezeit Te seit Beginn der Entladung zum Zeitpunkt Tb in Schritt 301 verstrichen ist oder ob die Eingangsspannung Ue des Gleichspannungswandlers 120 kleiner als ein vorgebbarer dritter Spannungswert U3 ist. Je nach Applikation wird das Verfahren, nachdem mindestens eine der Bedingungen erfüllt ist, mit Schritt 340 weitergeführt. In diesem Schritt 340 werden die an der Entladung beteiligten Komponenten abgeschaltet. Mit dem Schritt 309 endet das Verfahren.
  • 3 zeigt in einem Diagramm den Verlauf der Ausgangsspannung Ua eines Gleichspannungswandlers über der Zeit t beim Entladen eines ersten elektrischen Netzes 100 in ein zweites elektrisches Netz 200 mittels eines Gleichspannungswandlers 120. Zum Zeitpunkt Tb beginnt das Verfahren. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ausgangsspannung Ua des Gleichspannungswandlers auf den ersten Spannungswert U1 angehoben, der größer als die Nennspannung Un des zweiten Netzes ist und insbesondere der statisch maximal zulässigen Spannung Us des zweiten elektrischen Netzes 200 entspricht. Dieser erste Spannungswert U1 bleibt eingestellt, bis eine vorgebbare erste Zeitdauer T1 verstrichen ist. Anschließend wird die Ausgangsspannung Ua des Gleichspannungswandlers 120 für eine vorgebbare zweite Zeitdauer T2 auf einen zweiten Spannungswert U2, der größer als der erste Spannungswert U1 ist, eingestellt. Nach Ablauf der vorgegeben zweiten Zeitdauer T2 wird die Ausgangsspannung Ua auf den ersten Spannungswert U1 abgesenkt. Der beschriebene Spannungsverlauf von der Ausgangsspannung Ua wird wiederholt bis eine vorgebbare Entladezeit Te seit dem Zeitpunkt des Beginns Tb der Entladung verstrichen ist oder bis die Eingangsspannung Ue des Gleichspannungswandlers 120 auf einen Wert abgesunken ist, der kleiner als ein vorgebbarer dritter Spannungswert U3 ist. Während des Verfahrens ist insbesondere die erste Zeitdauer T1 länger als die minimal zulässige Zeitdauer Tz zwischen dynamisch maximal zulässigen Spannungen Ud des zweiten elektrischen Netzes 200. Weiter ist insbesondere der zweite Spannungswert U2 größer als die statisch maximal zulässige Spannung Us aber kleiner als die dynamisch maximal zulässige Spannung Ud des zweiten elektrischen Netzes 200. Ferner ist insbesondere die zweite Zeitdauer T2 kürzer als die dynamisch maximal zulässige Zeitdauer Td für die dynamisch maximal zulässige Spannung Ud des zweiten elektrischen Netzes 200.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19903427 A1 [0003]
    • DE 102004057693 [0004]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Entladung eines ersten elektrischen Netzes (100), wobei das erste elektrische Netz (100) mittels eines Gleichspannungswandlers (120) mit einem zweiten elektrischen Netz (200) verbunden ist, wobei das zweite elektrische Netz (200) eine Nennspannung (Un) und der Gleichspannungswandlers (120) eine einstellbare Ausgangsspannung (Ua) aufweist, wobei das erste elektrische Netz (100) mittels des Gleichspannungswandlers (120) entladen wird und der Gleichspannungswandler (120) dabei elektrische Energie in das zweite elektrische Netz (200) überträgt, wobei zur Entladung die Ausgangsspannung (Ua) des Gleichspannungswandlers (120) auf einen ersten Spannungswert (U1), der größer als die Nennspannung (Un) des zweiten elektrischen Netzes (200) ist, eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entladung die Ausgangsspannung (Ua) des Gleichspannungswandlers (120) für eine vorgebbare erste Zeitdauer (T1) auf den ersten Spannungswert (U1) eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entladung die Ausgangsspannung (Ua) des Gleichspannungswandlers (120) anschließend für eine vorgebbare zweite Zeitdauer (T2) auf einen zweiten Spannungswert (U2), der größer als der erste Spannungswert (U1) ist, eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entladung die Ausgangsspannung (Ua) des Gleichspannungswandlers (120) nach Ablauf der vorgegeben zweiten Zeitdauer (T2) auf den ersten Spannungswert (U1) eingestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bis zum Ablauf einer vorgebbaren Entladezeit (Te) wiederholt wird, oder das Verfahren solange wiederholt wird, bis die Eingangsspannung (Ue) des Gleichspannungswandlers (120) kleiner als ein vorgebbarer dritter Spannungswert (U3) ist.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungswert (U1) einer statisch maximal zulässigen Spannung (Us) des zweiten elektrischen Netzes (200) entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitdauer (T1) länger als die minimal zulässige Zeitdauer (Tz) zwischen dynamisch maximal zulässigen Spannungen (Ud) des zweiten elektrischen Netzes (200) ist.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spannungswert (U2) größer als die statisch maximal zulässige Spannung (Us) aber kleiner als die dynamisch maximal zulässige Spannung (Ud) des zweiten elektrischen Netzes (200) ist.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zeitdauer (T2) kürzer als die dynamisch maximal zulässige Zeitdauer (Td) für die dynamisch maximal zulässige Spannung (Ud) des zweiten elektrischen Netzes (200) ist.
  9. Vorrichtung zum Entladen eines ersten elektrischen Netzes (100), wobei das erste elektrische Netz (100) mittels eines Gleichspannungswandlers (120) mit einem zweiten elektrischen Netz (200) verbunden ist, wobei das zweite elektrische Netz (200) eine Nennspannung (Un) und der Gleichspannungswandlers (120) eine einstellbare Ausgangsspannung (Ua) aufweist, wobei Mittel (400) vorgesehen sind, die den Gleichspannungswandler (120) derart ansteuern, dass das erste elektrische Netz (100) mittels des Gleichspannungswandlers (120) entladen wird und der Gleichspannungswandler (120) dabei elektrische Energie in das zweite elektrische Netz (200) überträgt, wobei zur Entladung die Ausgangsspannung (Ua) des Gleichspannungswandlers (120) auf einen ersten Spannungswert (U1), der größer als die Nennspannung (Un) des zweiten elektrischen Netzes (200) ist, eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (400) den Gleichspannungswandler derart ansteuern, dass zur Entladung die Ausgangsspannung (Ua) des Gleichspannungswandlers (120) für eine vorgebbare erste Zeitdauer (T1) auf einen ersten Spannungswert (U1) eingestellt wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (400) den Gleichspannungswandler (120) gemäß dem Verfahren nach Anspruch 2 bis 8 ansteuern.
  11. Elektrisches System umfassend einen Gleichspannungswandler (120), der an ein erstes (100) und ein zweites elektrisches Netz (200) anschließbar ist, um Energie aus dem ersten (100) in das zweite elektrische Netz (200) zu transportieren, mit einer Vorrichtung nach Anspruch 9–10.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205288A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs
DE102015122690A1 (de) * 2015-12-23 2017-06-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Überspannungsschutz
CN108493915A (zh) * 2018-03-08 2018-09-04 成都普创通信技术股份有限公司 一种接触网直流残压智能泄放装置
DE102014224396B4 (de) 2014-03-20 2021-12-16 Mitsubishi Electric Corporation Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016212656B4 (de) * 2016-07-12 2019-05-29 Hanon Systems Steuervorrichtung für einen elektrischen Kompressor
TWI601353B (zh) * 2016-07-12 2017-10-01 Distributed module type grid connection conversion device and its control method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19903427A1 (de) 1999-01-29 2000-08-03 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Ladung eines Kondensators
DE102004057693A1 (de) 2004-11-30 2006-06-01 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur schnellen Entladung eines Kondensators

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2850922B2 (ja) 1991-04-25 1999-01-27 株式会社デンソー 電気自動車用dc/dcコンバータ
JP3719229B2 (ja) * 2001-12-19 2005-11-24 トヨタ自動車株式会社 電源装置
JP4131411B2 (ja) * 2004-05-27 2008-08-13 トヨタ自動車株式会社 電気自動車の制御装置
JP2006280110A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp ハイブリッド電気自動車用バッテリ充電システム
JP4923831B2 (ja) * 2006-08-08 2012-04-25 パナソニック株式会社 電源装置
JP4894656B2 (ja) * 2007-07-13 2012-03-14 トヨタ自動車株式会社 車両
JP4640391B2 (ja) * 2007-08-10 2011-03-02 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両
JP2009254212A (ja) 2008-04-10 2009-10-29 Toyota Motor Corp 電動車両
US8482263B2 (en) * 2008-08-01 2013-07-09 Logitech Europe S.A. Rapid transfer of stored energy
KR101103877B1 (ko) 2009-07-30 2012-01-12 현대자동차주식회사 하이브리드차량의 가변 전압 제어 방법
KR101311528B1 (ko) * 2009-12-11 2013-09-25 한국전자통신연구원 태양전지의 최대전력 추출 장치 및 방법
KR101583340B1 (ko) * 2010-08-02 2016-01-21 엘지전자 주식회사 전기자동차의 배터리 제어장치 및 그 제어방법
US8606447B2 (en) * 2011-05-23 2013-12-10 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus to operate a powertrain system including an electric machine having a disconnected high-voltage battery
US20130127399A1 (en) * 2011-11-21 2013-05-23 GM Global Technology Operations LLC Cell balancing system and method
US8935025B2 (en) * 2012-06-13 2015-01-13 GM Global Technology Operations LLC Hybrid battery power limit control

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19903427A1 (de) 1999-01-29 2000-08-03 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Ladung eines Kondensators
DE102004057693A1 (de) 2004-11-30 2006-06-01 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur schnellen Entladung eines Kondensators

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014224396B4 (de) 2014-03-20 2021-12-16 Mitsubishi Electric Corporation Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung
DE102015205288A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs
DE102015122690A1 (de) * 2015-12-23 2017-06-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Überspannungsschutz
CN108493915A (zh) * 2018-03-08 2018-09-04 成都普创通信技术股份有限公司 一种接触网直流残压智能泄放装置
CN108493915B (zh) * 2018-03-08 2023-11-14 成都普创通信技术股份有限公司 一种接触网直流残压智能泄放装置

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