DE102016008053A1 - Precharging a DC link capacitance of a DC intermediate circuit - Google Patents

Precharging a DC link capacitance of a DC intermediate circuit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorladen einer Zwischenkreiskapazität (6) eines Gleichspannungszwischenkreises (14) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie einer elektrischen Energiequelle (1), wobei die elektrische Energiequelle (1) zum Vorladen der Zwischenkreiskapazität (6) über eine Vorladeschaltung (15) mit einem elektrisch steuerbaren Element (13) mit dem Gleichspannungszwischenkreis (14) elektrisch gekoppelt wird, wobei das elektrisch steuerbare Element (13) abhängig von einer elektrischen Zwischenkreisspannung (5) des Gleichspannungszwischenkreises (14) gesteuert wird, die elektrische Zwischenkreisspannung (5) am Gleichspannungszwischenkreis (14) mit einer Referenzspannung (16) verglichen wird und, wenn die Zwischenkreisspannung (5) kleiner als die Referenzspannung (16) ist, ein Meldesignal (17) erzeugt wird.The invention relates to a method for precharging a DC link capacitance (6) of a DC intermediate circuit (14) of an electrically driven motor vehicle with electrical energy of an electrical energy source (1), wherein the electrical energy source (1) for precharging the DC link capacitance (6) via a precharge circuit (15 ) is electrically coupled to the DC intermediate circuit (14) with an electrically controllable element (13), wherein the electrically controllable element (13) is controlled as a function of an electrical intermediate circuit voltage (5) of the DC intermediate circuit (14), the electrical intermediate circuit voltage (5) am DC intermediate circuit (14) is compared with a reference voltage (16) and, when the intermediate circuit voltage (5) is smaller than the reference voltage (16), a message signal (17) is generated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorladen einer Zwischenkreiskapazität eines Gleichspannungszwischenkreises eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie einer elektrischen Energiequelle, wobei die elektrische Energiequelle zum Vorladen der Zwischenkreiskapazität über eine Vorladeschaltung mit einem elektrisch steuerbaren Element mit dem Gleichspannungszwischenkreis elektrisch gekoppelt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorladeschaltung zum Vorladen einer Zwischenkreiskapazität eines Gleichspannungszwischenkreises eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie einer elektrischen Energiequelle, wobei die Vorladeschaltung ein elektrisch steuerbares Element zum elektrischen Koppeln der elektrischen Energiequelle mit dem Gleichspannungszwischenkreis und eine Steuereinheit zum Steuern des elektrisch steuerbaren Elements aufweist.The invention relates to a method for precharging a DC link capacitance of a DC intermediate circuit of an electrically driven motor vehicle with electrical energy of an electrical energy source, wherein the electrical energy source for precharging the DC link capacitance is electrically coupled via a precharge circuit with an electrically controllable element with the DC intermediate circuit. Furthermore, the invention relates to a precharge circuit for precharging a DC link capacitance of a DC intermediate circuit of an electrically driven motor vehicle with electrical energy of an electrical energy source, wherein the precharge circuit has an electrically controllable element for electrically coupling the electrical energy source with the DC intermediate circuit and a control unit for controlling the electrically controllable element.

Gleichspannungszwischenkreise, elektrische Anlagen, die derartige Gleichspannungszwischenkreise umfassen, Verfahren zum Vorladen einer Zwischenkreiskapazität eines Gleichspannungszwischenkreises sowie auch eine Vorladeschaltung hierfür sind dem Grunde nach im Stand der Technik bekannt, sodass es diesbezüglich eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises nicht bedarf. Die elektrische Anlage, insbesondere die des Kraftfahrzeugs, dient der Verteilung von elektrischer Energie zwischen von der elektrischen Anlage umfassten elektrischen Einheiten des Kraftfahrzeugs. Solche elektrischen Einheiten können neben einem elektrischen Energiespeicher, elektrischen Verbrauchern und/oder der gleichen auch eine elektrische Energiequelle, beispielsweise ein Generator, eine Brennstoffzelle oder dergleichen, sowie insbesondere bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen auch eine elektrische Antriebseinrichtung sein, die dem Antrieb des elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs dient. Darüber hinaus kann eine Reihe weiterer elektrischer Einheiten, beispielsweise eine Beleuchtungseinheit, Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs, eine Innenbeleuchtung des Kraftfahrzeugs und/oder dergleichen, aber auch weitere Funktionseinheiten wie ein Autoradio, ein Navigationsgerät, ein elektrisch angetriebener Klimakompressor und/oder dergleichen umfasst sein.DC voltage intermediate circuits, electrical systems comprising such DC voltage intermediate circuits, methods for pre-charging a DC link capacitance of a DC intermediate circuit as well as a pre-charge circuit for this are basically known in the art, so that in this regard a separate documentary evidence is not required. The electrical system, in particular that of the motor vehicle, serves to distribute electrical energy between electrical units of the motor vehicle comprised by the electrical system. In addition to an electrical energy store, electrical consumers and / or the like, such electrical units may also be an electrical energy source, for example a generator, a fuel cell or the like, and in particular for electrically driven motor vehicles also an electric drive device which serves to drive the electrically driven motor vehicle , In addition, a number of other electrical units, for example a lighting unit, headlights of the motor vehicle, interior lighting of the motor vehicle and / or the like, but also further functional units such as a car radio, a navigation device, an electrically driven air conditioning compressor and / or the like may be included.

Ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Elektrofahrzeug, ein Hybrid-Fahrzeug und/oder dergleichen. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen.An electrically driven motor vehicle is, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle and / or the like. The motor vehicle is preferably a motor vehicle, in particular a passenger car.

Gleichspannungszwischenkreise sind in der Regel von der elektrischen Anlage umfasst, insbesondere wenn elektrische Energiespeicher von der elektrischen Anlage umfasst sind. Der elektrische Energiespeicher ist in der Regel durch einen Akkumulator gebildet, der eine oder mehrere galvanische Zellen aufweist, die in geeigneter Weise miteinander elektrisch gekoppelt sind, um in vorgebbarer Weise an Anschlüssen des elektrischen Energiespeichers angeschlossen zu werden. Dadurch ist der elektrische Energiespeicher mit den weiteren elektrischen Einheiten der elektrischen Anlage gekoppelt.DC voltage intermediate circuits are generally included in the electrical system, in particular if electrical energy storage devices are included in the electrical system. The electrical energy store is usually formed by an accumulator having one or more galvanic cells, which are electrically coupled to each other in a suitable manner to be connected in a predeterminable manner to terminals of the electrical energy store. As a result, the electrical energy store is coupled to the further electrical units of the electrical system.

Nicht nur, aber insbesondere bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, besonders bei Elektrofahrzeugen und Hybrid-Fahrzeugen, ist die elektrische Anlage in der Regel mit einer hohen elektrischen Spannung, insbesondere einer Gleichspannung, beispielsweise von etwa 400 V oder auch mehr, beaufschlagt. Die Größe dieser elektrischen Spannung ist vor allem aus sicherheitstechnischen Gründen eine Herausforderung, weshalb hier zum Beispiel besondere Sicherheitsanforderungen zu beachten sind, die insbesondere durch die Normung vorgegeben sind. Beispielsweise ist durch die Norm ECE R100 vorgegeben, dass bei einer elektrischen Gleichspannung größer als 60 V besondere Maßnahmen zum Schutz von Personen vor elektrischem Schlag vorzusehen sind. Aus diesem Grund ist zum Beispiel bei einem elektrischen Energiespeicher, der als Akkumulator ausgebildet sein kann, der beispielsweise als Traktionsbatterie benutzt wird, in einer solchen elektrischen Anlage vorgesehen, dass der elektrische Energiespeicher, auch Hochvolt-Batterie genannt, mit einem integrierten Schütz ausgerüstet ist. Das integrierte Schütz kann aufgrund entsprechender Ansteuerung die elektrischen Anschlüsse des elektrischen Energiespeichers, die an entsprechende Leitungen der elektrischen Anlage elektrisch angeschlossen sind, von den galvanischen Zellen des elektrischen Energiespeichers, die dessen Spannung bereitstellen, elektrisch trennen. Diese Einrichtung hat sich dem Grunde nach bewährt, jedoch verbleiben Nachteile.Not only, but especially in electrically driven vehicles, especially in electric vehicles and hybrid vehicles, the electrical system is usually with a high electrical voltage, in particular a DC voltage, for example, of about 400 V or more, acted upon. The size of this electrical voltage is a challenge, above all for safety reasons, which is why, for example, special safety requirements must be observed, which are specified in particular by standardization. For example, by the Standard ECE R100 specified that at an electrical DC voltage greater than 60 V special measures to protect people from electric shock are provided. For this reason, for example, in an electrical energy storage, which may be formed as an accumulator, which is used for example as a traction battery, provided in such an electrical system that the electrical energy storage, also called high-voltage battery is equipped with an integrated contactor. The integrated contactor can, due to appropriate control, electrically disconnect the electrical connections of the electrical energy store, which are electrically connected to corresponding lines of the electrical system, from the galvanic cells of the electrical energy store, which provide its voltage. This device has proven itself basically, but there are disadvantages.

In der Regel ist das Schütz des elektrischen Energiespeichers derart gesteuert, dass die galvanischen Zellen des elektrischen Energiespeichers nur während eines bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs an die elektrische Anlage angeschlossen sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die elektrische Anlage des Kraftfahrzeugs außerhalb des bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs, beispielsweise bei einem Unfall, bei Wartungsarbeiten und/oder dergleichen, nicht mit der Gleichspannung der galvanischen Zellen beaufschlagt wird. Sobald das Schütz die galvanischen Zellen vom Rest der elektrischen Anlage elektrisch trennt, wird die elektrische Zwischenkreisspannung am Gleichspannungszwischenkreis über die an die elektrische Anlage angeschlossenen elektrischen Einheiten entladen. Dadurch kann nach einer bestimmten Entladezeit an der elektrischen Anlage gearbeitet werden, ohne dass gefährliche elektrische Spannungen vorliegen.In general, the contactor of the electrical energy storage is controlled such that the galvanic cells of the electrical energy storage are connected only during a normal driving operation of the motor vehicle to the electrical system. This can ensure that the electrical system of the motor vehicle outside of the intended driving operation, for example in an accident, during maintenance and / or the like, is not acted upon by the DC voltage of the galvanic cells. As soon as the contactor electrically separates the galvanic cells from the remainder of the electrical system, the DC link voltage at the DC link is discharged via the electrical units connected to the electrical system. This allows you to work on the electrical system after a certain discharge time, without dangerous electrical voltages.

Gleichwohl erweist es sich als problematisch, dass für die Inbetriebnahme der elektrischen Anlage das Schütz, und zwar das zumindest eine Schaltelement des Schützes, eine unmittelbare elektrische Verbindung zwischen dem Gleichspannungszwischenkreis und den galvanischen Zellen des elektrischen Energiespeichers herstellt. In der Regel umfasst nämlich der Gleichspannungszwischenkreis die Zwischenkreiskapazität, die beispielsweise bei einer elektrischen Antriebseinrichtung ein Zwischenkreiskondensator eines Wechselrichters sein kann, an den wechselspannungsseitig eine elektrische Maschine angeschlossen ist, die dem Antrieb des Kraftfahrzeugs dient.Nevertheless, it proves to be problematic that for the commissioning of the electrical system, the contactor, and that at least one switching element of the contactor, establishes a direct electrical connection between the DC voltage intermediate circuit and the galvanic cells of the electrical energy storage. In general, namely, the DC voltage intermediate circuit includes the DC link capacitance, which may be an intermediate circuit capacitor of an inverter, for example, in an electrical drive device to the AC side, an electric machine is connected, which serves the drive of the motor vehicle.

Wird nämlich derart eine elektrische Verbindung hergestellt, ist aufgrund der Spannungsdifferenz, die teilweise sehr hoch sein kann, ein entsprechend hoher Stromfluss die Folge. Dies belastet sämtliche beteiligte Komponenten, insbesondere das Schaltelement des Schützes, den Zwischenkreiskondensator und die galvanischen Zellen. Darüber hinaus werden hierdurch auch eine Reihe von Störungen erzeugt, die weitere elektrische Einheiten des Kraftfahrzeugs bei der Ausübung ihrer bestimmungsgemäßen Funktion stören können.Namely, if such an electrical connection is made, due to the voltage difference, which can be very high sometimes, a correspondingly high current flow the result. This burdens all involved components, in particular the switching element of the contactor, the DC link capacitor and the galvanic cells. In addition, this also generates a number of disturbances that can disturb other electrical units of the motor vehicle in the exercise of their intended function.

Aus diesem Grund sieht der Stand der Technik vor, dass zur Herstellung der Fahrbereitschaft des Kraftfahrzeugs ein Anschluss der galvanischen Zellen zunächst über eine sogenannte Vorladeschaltung erfolgt, die dem Vorladen der Zwischenkreiskapazität des Gleichspannungszwischenkreises dient. Das Schaltelement des Schützes bleibt währenddessen zunächst geöffnet. Die Vorladeschaltung begrenzt den Strom, mit dem die Zwischenkreiskapazität durch die galvanischen Zellen aufgeladen wird. Dadurch kann der hohe Einschaltstromfluss vermieden werden.For this reason, the state of the art provides that, in order to produce the driving readiness of the motor vehicle, a connection of the galvanic cells initially takes place via a so-called precharge circuit, which serves to precharge the DC link capacitance of the DC intermediate circuit. The switching element of the contactor remains open during this time. The precharge circuit limits the current with which the DC link capacitance is charged by the galvanic cells. As a result, the high inrush current flow can be avoided.

In der Regel umfasst die Vorladeschaltung ein eigenes Schaltelement, welches mit einem elektrischen Widerstand in Reihe geschaltet ist. Diese Reihenschaltung ist dann parallel zum Schaltelement des Schützes geschaltet. Zur Herstellung der Fahrbereitschaft wird demnach zunächst das Schaltelement der Vorladeschaltung betätigt beziehungsweise geschlossen, sodass über den elektrischen Widerstand ein Aufladen der Zwischenkreiskapazität durch die galvanischen Zellen des elektrischen Energiespeichers erfolgen kann. Durch geeignete Wahl des elektrischen Widerstands können die entsprechenden gewünschten Parameter, insbesondere der maximale Strom hierfür eingestellt werden. Sobald eine gewisse Mindestladung erreicht ist oder auch die Zwischenkreiskapazität auf die elektrische Gleichspannung der galvanischen Zellen aufgeladen ist, wird dann das Schaltelement des Schützes betätigt und die Vorladeschaltung dadurch kurzgeschlossen, das heißt, deaktiviert. Das Schaltelement der Vorladeschaltung kann in diesem Betriebszustand wieder geöffnet werden.In general, the precharge circuit comprises a separate switching element, which is connected in series with an electrical resistance. This series connection is then connected in parallel to the switching element of the contactor. To produce the driving readiness, the switching element of the precharge circuit is therefore initially actuated or closed, so that charging of the DC link capacitance by the galvanic cells of the electrical energy store can take place via the electrical resistance. By suitable choice of the electrical resistance, the corresponding desired parameters, in particular the maximum current can be set for this purpose. As soon as a certain minimum charge has been reached or the DC link capacitance has been charged to the DC electrical voltage of the galvanic cells, then the switching element of the contactor is actuated and the precharging circuit thereby shorted, that is, deactivated. The switching element of the precharge circuit can be opened again in this operating state.

Auch wenn sich diese Schaltung bewährt hat, zeigen sich dennoch Probleme. Es erweist sich als problematisch, wenn im Bereich des Gleichspannungszwischenkreises eine elektrische Störung, beispielsweise ein Kurzschluss und/oder dergleichen vorliegt. In diesem Fall wird die Zwischenkreiskapazität nur unzulänglich oder gegebenenfalls auch gar nicht geladen. Die Folge ist, dass die Vorladeschaltung permanent aktiviert ist und permanent mit einer hohen Leistung beaufschlagt wird. Hierfür ist die Vorladeschaltung in der Regel nicht ausgelegt, sodass es zu einer Beschädigung der Vorladeschaltung kommen kann.Although this circuit has proven itself, problems still show up. It proves to be problematic if there is an electrical fault, for example a short circuit and / or the like, in the region of the DC intermediate circuit. In this case, the DC link capacitance is only inadequate or may not even be charged. The result is that the precharge circuit is permanently activated and permanently charged with high power. For this purpose, the precharge circuit is usually not designed, so that it can lead to damage of the precharge circuit.

Aus der DE 10 2012 008 626 A1 ist es deshalb bekannt, eine Anordnung zur Fehlererkennung bei einem Vorladevorgang bei einem Zwischenkreiskondensator einer elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeugs vorzusehen. Diese nutzt einen Stromfluss durch den Widerstand der Vorladeschaltung und vergleicht einen hiermit erfassten Strommesswert mit einem Vergleichswert für einen maximalen Strom. Wird der Vergleichswert durch den erfassten Strommesswert überschritten, wird der Vorladevorgang durch Öffnen des Stromkreises abgebrochen.From the DE 10 2012 008 626 A1 It is therefore known to provide an arrangement for fault detection in a pre-charging at a DC link capacitor of an electrical system of a motor vehicle. This uses a current flow through the resistance of the precharge circuit and compares a current measurement value detected here with a comparison value for a maximum current. If the comparison value is exceeded by the detected measured current value, the pre-charging process is interrupted by opening the circuit.

Auch wenn sich dieses Verfahren bewährt hat und eine zusätzliche Sicherheit gebracht hat, verbleiben dennoch Nachteile. So können mit der vorgenannten Anordnung Fehler nicht oder nur unzulänglich erkannt werden, die dazu führen, dass eine verzögerte Aufladung der Zwischenkreiskapazität die Folge ist, beispielsweise aufgrund zusätzlicher Entladungen, weil beispielsweise eine oder mehrere elektrische Einheiten beschädigt sind und/oder dergleichen. Auch erfordert diese Lehre, dass der Strommesswert den Vergleichswert übersteigt. Bleibt der Strommesswert aufgrund der Art der Störung jedoch unterhalb des Vergleichswerts, kann die Vorladeschaltung auf unbestimmte Zeit aktiviert bleiben, woraus ich auch eine Überbeanspruchung ergeben kann.Although this method has proven itself and has provided additional security, there are still disadvantages. Thus, with the aforementioned arrangement, errors can not or only insufficiently be recognized, which result in delayed charging of the DC link capacitance, for example due to additional discharges, because, for example, one or more electrical units are damaged and / or the like. Also, this teaching requires that the current reading exceed the comparison value. However, if the current reading remains below the comparison value due to the nature of the disturbance, the precharge circuit may remain activated indefinitely, which may result in overuse.

Eine weitere Vorladeschaltung der gattungsgemäßen Art offenbart die WO 2011/095624 A1 . Diese nutzt zur Reduzierung von Störungen beim elektrischen Schalten eine Reihenschaltung aus einem elektromechanischen Schaltelement mit einem Halbleiterschalter, wobei das elektromechanische Schaltelement zum Zwecke der galvanischen Trennung vorgesehen ist und der eigentliche Schaltvorgang durch den Halbleiterschalter ausgeführt wird. Dadurch können transiente Störungen reduziert werden. Die Problematik in Bezug auf eine Überlastung der Vorladeschaltung wird hier nicht behandelt.Another Vorladeschaltung the generic type discloses the WO 2011/095624 A1 , This uses to reduce interference in electrical switching, a series circuit of an electromechanical switching element with a semiconductor switch, wherein the electromechanical switching element is provided for the purpose of galvanic isolation and the actual switching operation is performed by the semiconductor switch. This can reduce transient disturbances. The problem with regard to overloading of the precharge circuit is not dealt with here.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine verbesserte Sicherheit beim Vorladen einer Zwischenkreiskapazität eines Gleichspannungszwischenkreises bereitzustellen.The invention has set itself the task of providing improved safety when pre-charging a DC link capacitance of a DC intermediate circuit.

Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorladeschaltung gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.As a solution, the invention proposes a method and a precharge circuit according to the independent claims.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich anhand von Merkmalen der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments will become apparent from the features of the dependent claims.

Verfahrensseitig wird für ein gattungsgemäßes Verfahren insbesondere vorgeschlagen, dass das elektrisch steuerbare Element abhängig von einer elektrischen Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises gesteuert wird, die elektrische Zwischenkreisspannung am Gleichspannungszwischenkreis mit einer Referenzspannung verglichen wird und, wenn die Zwischenkreisspannung kleiner als die Referenzspannung ist, ein Messsignal erzeugt wird.In terms of the method, it is proposed in particular for a generic method that the electrically controllable element is controlled as a function of an intermediate DC voltage of the DC intermediate circuit, the DC link voltage at the DC intermediate circuit is compared with a reference voltage, and if the DC link voltage is smaller than the reference voltage, a measurement signal is generated.

Vorladeschaltungsseitig wird bezüglich einer gattungsgemäßen Vorladeschaltung insbesondere vorgeschlagen, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, das elektrisch steuerbare Element abhängig von einer Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises zu steuern, wobei die Vorladeschaltung eine Referenzschaltung zum Bereitstellen einer zeitlich veränderlichen Referenzspannung und eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Zwischenkreisspannung des Gleichspannungszwischenkreises mit der Referenzspannung aufweist, wobei die Vergleichsschaltung ausgebildet ist, ein Meldesignal abzugeben, wenn die Zwischenkreisspannung kleiner als die Referenzspannung ist.Vorladeschaltungsseitig is proposed with respect to a generic Vorladeschaltung in particular, that the control unit is designed to control the electrically controllable element depending on a DC link voltage of the DC intermediate circuit, wherein the precharge circuit is a reference circuit for providing a time-varying reference voltage and a comparison circuit for comparing the DC link voltage of the DC intermediate circuit with the Reference voltage, wherein the comparison circuit is adapted to deliver a message signal when the intermediate circuit voltage is smaller than the reference voltage.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Überwachung in Bezug auf die elektrische Sicherheit beim Vorladen einer Zwischenkreiskapazität dadurch verbessert werden kann, dass ein Spannungsverlauf des Vorladens der Zwischenkreiskapazität zeitlich überwacht wird. Dadurch ist es nämlich möglich, nicht nur einen Kurzschluss zu erfassen, sondern auch andere Fehlerstellen, die zu einer Veränderung des Vorladeverlaufs der Zwischenkreiskapazität führen können, beispielsweise Entladungen über Kriechstrecken, defekte Bauteile und/oder dergleichen. Dadurch, dass der zeitliche Verlauf der Vorladung überwacht wird, kann somit eine erheblich genauere und zielsicherere Überwachung erreicht werden, wodurch die elektrische Sicherheit weiter verbessert werden kann.The invention is based on the finding that monitoring with regard to the electrical safety during precharging of a DC link capacitance can be improved by monitoring a voltage profile of precharging the DC link capacitance over time. This makes it possible to detect not only a short circuit, but also other fault locations that can lead to a change in the Vorladeverlaufs the DC link capacitance, for example, discharges over creepage distances, defective components and / or the like. The fact that the temporal course of the summons is monitored, thus a much more accurate and more accurate monitoring can be achieved, whereby the electrical safety can be further improved.

Das elektrisch steuerbare Element ist vorzugsweise durch ein elektrisches Schaltelement gebildet. Dieses kann bei einem Schütz ein elektromechanisches Schaltelement oder auch ein elektronisches Schaltelement mit einem Halbleiterschalter und/oder dergleichen sein. Ein Halbleiterschalter kann beispielsweise durch einen Transistor, insbesondere einen bipolaren Transistor, einen Feldeffekttransistor, vorzugsweise einem MOSFET (metaloxide semiconductor field effect transistor) oder dergleichen gebildet sein. Das elektrisch steuerbare Element kann beispielsweise ebenso ausgestaltet sein, wie das Schaltelement des Schützes.The electrically controllable element is preferably formed by an electrical switching element. In the case of a contactor, this can be an electromechanical switching element or even an electronic switching element with a semiconductor switch and / or the like. A semiconductor switch can be formed for example by a transistor, in particular a bipolar transistor, a field effect transistor, preferably a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) or the like. The electrically controllable element can for example be designed as well as the switching element of the contactor.

Das elektrisch steuerbare Element ist an eine Steuereinheit angeschlossen, die dessen Schaltzustand steuert. Das elektrisch steuerbare Element ist deshalb vorzugsweise in einem Schaltbetrieb betrieben. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Schaltelement in einem Linearbetrieb betrieben wird. Der elektrische Widerstand der Vorladeschaltung kann dann eventuell sogar eingespart werden.The electrically controllable element is connected to a control unit which controls its switching state. The electrically controllable element is therefore preferably operated in a switching operation. But it can also be provided that the switching element is operated in a linear operation. The electrical resistance of the Vorladeschaltung can then possibly even be saved.

Die elektrische Zwischenkreisspannung am Gleichspannungszwischenkreis wird mit einer Referenzspannung verglichen und, wenn die Zwischenkreisspannung kleiner als die Referenzspannung ist, wird ein Meldesignal erzeugt. Die Referenzspannung ist vorzugsweise ebenso wie die Zwischenkreisspannung während der Vorladung zeitlich veränderlich, sodass bei Durchführen des Vergleichens zu vorgegebenen Zeitpunkten und/oder auch kontinuierlich immer eine zuverlässige Überwachung des Vorladens der Zwischenkreiskapazität erfolgen kann.The DC link electrical voltage at the DC link is compared with a reference voltage, and when the DC link voltage is less than the reference voltage, a flag is generated. The reference voltage is preferably as well as the DC link voltage during the precharge time variable, so that when performing the comparison at predetermined times and / or continuously always reliable monitoring of the precharging of the DC link capacitance can be done.

Ist die Zwischenkreisspannung kleiner als die Referenzspannung zum jeweiligen Messzeitpunkt, kann mittels einer Vergleichsschaltung das Meldesignal erzeugt werden. Das Meldesignal kann dann einer übergeordneten Steuereinheit des Kraftfahrzeugs oder auch der Steuereinheit zum Steuern der Vorladeschaltung beziehungsweise des Schützes zur Verfügung gestellt werden.If the intermediate circuit voltage is smaller than the reference voltage at the respective measuring instant, the message signal can be generated by means of a comparison circuit. The message signal can then be made available to a superordinate control unit of the motor vehicle or also to the control unit for controlling the precharge circuit or the contactor.

Die Erfindung nutzt zur Bereitstellung der Referenzspannung eine Referenzschaltung, das heißt, eine Hardwareschaltung, die eine Referenzspannung in geeigneter Weise bereitstellt, die der Vergleichsschaltung zugeführt wird, um das Vergleichen durchführen zu können. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die Referenzschaltung eine Reihenschaltung aus einem elektrischen Widerstand und einem elektrischen Kondensator umfasst, wobei die Reihenschaltung widerstandsseitig an einen elektrischen Anschluss des Vorladewiderstands der Vorladeschaltung angeschlossen ist, der während eines bestimmungsgemäßen Vorladebetriebs der Vorladeschaltung mit einem ersten Anschluss der elektrischen Energiequelle gekoppelt ist, und die Reihenschaltung kondensatorseitig zumindest während eines bestimmungsgemäßen Vorladebetriebs der Vorladeschaltung mit einem zweiten Anschluss der elektrischen Energiequelle gekoppelt ist. Ein Mittelanschluss der Reihenschaltung ist zum Bereitstellen der Referenzspannung an die Vergleichsschaltung angeschlossen. Vorzugsweise ist die Zeitkonstante der hierdurch gebildeten Referenzschaltung derart gewählt, dass sie der Zeitkonstante gebildet durch den Vorladewiderstand und die Zwischenkreiskapazität im Wesentlichen entspricht. Vorzugsweise ist die Zeitkonstante der Referenzschaltung geringfügig größer als die Zeitkonstante gebildet aus dem Vorladewiderstand und der Zwischenkreiskapazität, um etwaige Toleranzen und Alterungseffekte ausgleichen zu können. Die geeigneten Werte für den elektrischen Widerstand und den elektrischen Kondensator der Referenzschaltungen können empirisch ermittelt werden.The invention uses a reference circuit for providing the reference voltage, that is, a hardware circuit which appropriately provides a reference voltage supplied to the comparison circuit to perform the comparison. For this purpose, it may be provided that the reference circuit comprises a series connection of an electrical resistance and an electrical capacitor, wherein the series circuit is connected on the resistance side to an electrical terminal of the precharge resistor of the precharge circuit which during a predetermined precharge of the precharge circuit is coupled to a first terminal of the electrical energy source, and the series circuit is coupled on the capacitor side, at least during a proper precharge of the precharge circuit with a second terminal of the electrical energy source. A center terminal of the series circuit is connected to provide the reference voltage to the comparison circuit. Preferably, the time constant of the reference circuit formed thereby is selected such that it substantially corresponds to the time constant formed by the precharge resistor and the DC link capacitance. Preferably, the time constant of the reference circuit is slightly larger than the time constant formed by the precharge resistor and the DC link capacity in order to compensate for any tolerances and aging effects. The appropriate values for the electrical resistance and the electrical capacitor of the reference circuits can be determined empirically.

Die Vergleichsschaltung umfasst eine elektronische Schaltung, die beispielsweise einen Operationsverstärker, insbesondere in einem Komparatorbetrieb, umfasst. Vorzugsweise ist der Komparator durch einen Schmitt-Trigger gebildet. Die Schaltung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Ausgangssignal dann erzeugt wird, wenn die Zwischenkreisspannung kleiner als die Referenzspannung ist.The comparison circuit comprises an electronic circuit which, for example, comprises an operational amplifier, in particular in a comparator mode. Preferably, the comparator is formed by a Schmitt trigger. The circuit is preferably designed such that an output signal is generated when the intermediate circuit voltage is smaller than the reference voltage.

Darüber hinaus kann natürlich vorgesehen sein, dass die Spannungspegel des Gleichspannungszwischenkreises und der Referenzschaltung über Spannungsteiler auf ein kleines Niveau reduziert werden, sodass der Einsatz gewöhnlicher Operationsverstärker als Vergleichsschaltung möglich ist.In addition, it can of course be provided that the voltage levels of the DC intermediate circuit and the reference circuit are reduced via voltage dividers to a low level, so that the use of ordinary operational amplifier is possible as a comparison circuit.

Vorzugsweise ist eine Schalteinheit vorgesehen, die das Schaltelement der Vorladeschaltung steuert. Die Schalteinheit kann von der Steuereinheit umfasst sein. Die Schalteinheit ist an die Vergleichsschaltung angeschlossen, um das Meldesignal erfassen zu können. Wird von der Vergleichsschaltung ein Meldesignal ausgegeben, ist die Schalteinheit ausgebildet, das elektrische Koppeln durch die Vorladeschaltung aufgrund des erfassten Meldesignals zu beenden. Dadurch kann einerseits die Vorladeschaltung von einer unzulässig hohen Beanspruchung aufgrund einer Störung im Bereich der elektrischen Anlage geschützt werden und andererseits auch die Energiezufuhr in die elektrische Anlage unterbunden werden, wodurch weitere gefährliche Zustände vermieden werden können. Vorzugsweise steuert die Schalteinheit hierzu das Schaltelement der Vorladeschaltung, sodass das elektrische Koppeln beendet wird. Das Schaltelement wird beispielsweise in den geöffneten Zustand verfahren.Preferably, a switching unit is provided which controls the switching element of the precharge circuit. The switching unit may be comprised by the control unit. The switching unit is connected to the comparison circuit in order to detect the message signal can. If a message signal is output by the comparison circuit, the switching unit is designed to terminate the electrical coupling by the precharge circuit on the basis of the detected signal. As a result, on the one hand, the precharge circuit can be protected from an inadmissibly high load due to a fault in the area of the electrical system and, on the other hand, the energy supply to the electrical system can be prevented, as a result of which further dangerous states can be avoided. For this purpose, the switching unit preferably controls the switching element of the precharge circuit, so that the electrical coupling is terminated. The switching element is moved, for example, in the open state.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Dabei zeigt die einzige Fig. in einer schematischen Schaltbildeinsicht eine Vorladeschaltung zum Vorladen einer Zwischenkreiskapazität eines Gleichspannungszwischenkreises eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie einer elektrischen Energiequelle.The single FIGURE shows a schematic circuit diagram of a precharge circuit for precharging a DC link capacitance of a DC voltage intermediate circuit of an electrically driven motor vehicle with electrical energy of an electrical energy source.

Es zeigt die einzige Fig. in einer schematischen Schaltbildansicht einen Ausschnitt aus einer nicht weiter bezeichneten elektrischen Anlage eines ebenfalls nicht weiter bezeichneten Elektrofahrzeugs als elektrisch antreibenden Kraftfahrzeug. Die elektrische Anlage umfasst eine Hochvolt-Batterie 1 mit mehreren, in Reihe geschalteten galvanischen Zellen als elektrische Energiequelle, die über elektrische Leitungen 2, 3 und jeweilige in Reihe geschaltete elektromechanische Schaltelemente 11, 12 eines nicht dargestellten Schützes an eine schematisch dargestellte Zwischenkreiskapazität 6 der elektrischen Anlage angeschlossen ist. Mittels der Schaltelemente 11, 12 kann die Hochvolt-Batterie 1 in vorgebbarer Weise mit der elektrischen Anlage, und hier insbesondere einem Gleichspannungszwischenkreis 14 der elektrischen Anlage gekoppelt werden. Die Zwischenkreiskapazität 6 ist Bestandteil des Gleichspannungszwischenkreises 14. Sie kann beispielsweise durch einen Zwischenkreiskondensator gebildet sein, der von einem ebenfalls nicht dargestellten Wechselrichter einer elektrischen Antriebseinrichtung für das Elektrofahrzeug bereitgestellt ist. Darüber hinaus kann die Zwischenkreiskapazität 6 natürlich auch weitere Kapazitäten umfassen, die zum Beispiel von an den Gleichspannungszwischenkreis 14 angeschlossenen elektrischen Einheiten bereitgestellt werden.It shows the only Fig. In a schematic circuit diagram view a section of a not further described electrical system of an also not further described electric vehicle as an electrically driving motor vehicle. The electrical system includes a high-voltage battery 1 with a plurality of galvanic cells connected in series as an electrical energy source via electrical lines 2 . 3 and respective series-connected electromechanical switching elements 11 . 12 a contactor, not shown, to a schematically illustrated DC link capacitance 6 the electrical system is connected. By means of the switching elements 11 . 12 can the high-voltage battery 1 in a predeterminable manner with the electrical system, and in particular a DC voltage intermediate circuit 14 be coupled to the electrical system. The DC link capacity 6 is part of the DC voltage intermediate circuit 14 , It may be formed for example by a DC link capacitor, which is provided by an inverter, not shown, an electric drive device for the electric vehicle. In addition, the DC link capacity 6 Of course, also include other capacities, for example, from the DC link 14 be provided connected electrical units.

Zum Vorladen der Zwischenkreiskapazität 6 des Gleichspannungszwischenkreises 14 mit elektrischer Energie der Hochvolt-Batterie 1 ist eine Vorladeschaltung 15 vorgesehen. Die Vorladeschaltung 15 weist ein elektromechanisches Schaltelement 13 eines nicht weiter dargestellten Relais zum elektrischen Koppeln der Hochvolt-Batterie 1 mit dem Gleichspannungszwischenkreis 14 und eine Steuereinheit 18 zum Steuern des elektromechanischen Schaltelements 13 auf.For pre-charging the DC link capacity 6 of the DC intermediate circuit 14 with electrical energy of the high-voltage battery 1 is a precharge circuit 15 intended. The precharge circuit 15 has an electromechanical switching element 13 a not shown relay for electrically coupling the high-voltage battery 1 with the DC intermediate circuit 14 and a control unit 18 for controlling the electromechanical switching element 13 on.

Die Steuereinheit 18 ist ausgebildet, das elektromechanische Schaltelement 13 abhängig von einer Zwischenkreisspannung 5 des Gleichspannungszwischenkreises 14 zu steuern. Die Vorladeschaltung 15 weist ferner eine Referenzschaltung 19 zum Bereitstellen einer zeitlich veränderlichen Referenzspannung 16 und eine Vergleichsschaltung 17 zum Vergleichen der Zwischenkreisspannung 5 des Gleichspannungszwischenkreises 14 mit der Referenzspannung 16 auf. Die Vergleichsschaltung 7 ist ausgebildet, ein Meldesignal 17 abzugeben, wenn die Zwischenkreisspannung 5 kleiner als die Referenzspannung 16 ist.The control unit 18 is formed, the electromechanical switching element 13 depending on a DC link voltage 5 of the DC intermediate circuit 14 to control. The precharge circuit 15 also has a reference circuit 19 for providing a time-varying reference voltage 16 and a comparison circuit 17 for comparing the intermediate circuit voltage 5 of the DC intermediate circuit 14 with the reference voltage 16 on. The comparison circuit 7 is formed, a message signal 17 when the DC link voltage 5 less than the reference voltage 16 is.

Vorliegend weist die Referenzschaltung 19 zum Bereitstellen der Referenzspannung 16 eine Reihenschaltung aus einem elektrischen Kondensator 9 und einem elektrischen Widerstand 10 auf. Die Reihenschaltung ist widerstandsseitig an einen elektrischen Anschluss eines Vorladewiderstands 8 der Vorladeschaltung 15 angeschlossen, der während eines bestimmungsgemäßen Vorladebetriebs der Vorladeschaltung 15 mit der Leitung 2 als einem erstem elektrischen Anschluss der Hochvolt-Batterie 1 gekoppelt ist. Kondensatorseitig ist die Reihenschaltung zumindest während eines bestimmungsgemäßen Vorladebetriebs der Vorladeschaltung 15 mit der elektrischen Leitung 3 als einem zweitem Anschluss der Hochvolt-Batterie 1 gekoppelt. Ferner stellt die Reihenschaltung einen Mittelanschluss 20 bereit, der zum Bereitstellen der Referenzspannung 16 an die Vergleichsschaltung 7 angeschlossen ist.In the present case, the reference circuit 19 for providing the reference voltage 16 a series connection of an electric capacitor 9 and an electrical resistance 10 on. The series circuit is on the resistance side to an electrical connection of a pre-charge resistor 8th the precharge circuit 15 connected during a proper Vorladebetriebs the Vorladeschaltung 15 with the line 2 as a first electrical connection of the high-voltage battery 1 is coupled. On the condenser side, the series connection is at least during a precharging operation of the precharging circuit as intended 15 with the electric wire 3 as a second connection of the high-voltage battery 1 coupled. Furthermore, the series connection provides a middle connection 20 ready to provide the reference voltage 16 to the comparison circuit 7 connected.

Die Steuereinheit 18 umfasst ferner eine Schalteinheit 21, die ausgebildet ist, das Meldesignal 17 zu erfassen und das elektrische Koppeln durch die Vorladeschaltung 15 aufgrund des erfassten Meldesignals 17 zu beenden. Zu diesem Zweck ist die Schalteinheit 21 an die Vergleichsschaltung 7 angeschlossen.The control unit 18 further comprises a switching unit 21 , which is formed, the message signal 17 and electrically couple through the precharge circuit 15 due to the detected signal 17 to end. For this purpose, the switching unit 21 to the comparison circuit 7 connected.

Vorliegend ist vorgesehen, dass eine Zeitkonstante des Vorladewiderstands 8 mit der Zwischenkreiskapazität 6 geringfügig kleiner gewählt ist als eine Zeitkonstante gebildet aus dem elektrischen Widerstand 10 und dem elektrischen Kondensator 9 der Referenzschaltung 19. Dadurch wird erreicht, dass während des bestimmungemäßen ungestörten Vorladevorgangs die Zwischenkreisspannung 5 kontinuierlich größer als die Referenzspannung 16 ist. Die Zwischenkreisspannung 5 kann mit der Referenzspannung 16 verglichen werden. Ergeben sich aufgrund von Störungen im Bereich des Zwischenkreises 14 Abweichungen, die dazu führen, dass die Zwischenkreiskapazität 6 langsamer aufgeladen wird als der elektrische Kondensator 9, kann dies mittels der Vergleichseinheit 7 erfasst werden, die dann das entsprechende Meldesignal 17 ausgibt. In diesen Fall ist nämlich die Zwischenkreisspannung 5 kleiner als die Referenzspannung 16. Die Vergleichseinheit 7 gibt sodann das Meldesignal 17 aus. Mittels der Schalteinheit 21 kann dann der Vorladevorgang beendet beziehungsweise abgebrochen werden. Dadurch kann vermieden werden, dass die Vorladeschaltung 15 aufgrund einer Überlastung beschädigt werden kann.In the present case it is provided that a time constant of the pre-charging resistor 8th with the DC link capacity 6 is slightly smaller than a time constant formed from the electrical resistance 10 and the electric capacitor 9 the reference circuit 19 , This ensures that during the normal undisturbed pre-charging operation, the intermediate circuit voltage 5 continuously greater than the reference voltage 16 is. The DC link voltage 5 can with the reference voltage 16 be compared. Are due to disturbances in the DC link area 14 Deviations that cause the DC link capacity 6 is charged slower than the electric capacitor 9 , this can be done by means of the comparison unit 7 then the corresponding message signal 17 outputs. In this case, namely the DC link voltage 5 less than the reference voltage 16 , The comparison unit 7 then gives the message signal 17 out. By means of the switching unit 21 then the pre-charging can be terminated or canceled. This can be avoided that the Vorladeschaltung 15 due to overloading can be damaged.

Die Vorladeschaltung 14 kann ebenso wie die elektromechanischen Schaltkontakte 11 und 12 des Schützes in die Hochvolt-Batterie 1 integriert sein. Darüber hinaus können diese Elemente jedoch auch separat von der Hochvolt-Batterie 1 angeordnet sein.The precharge circuit 14 can as well as the electromechanical switch contacts 11 and 12 of the contactor in the high-voltage battery 1 be integrated. In addition, however, these elements may also be separate from the high-voltage battery 1 be arranged.

Die Erfindung richtet sich darauf, dass üblicherweise eine Hochvolt-Batterie auf einen Zwischenkreis geschaltet wird, indem zunächst das Schaltelement 12, welches eine HV–-Leitung mit dem Gleichspannungszwischenkreis 14 verbindet und anschließend das Schaltelement 13 der Vorladeschaltung 15. Wäre die Vorladeeinheit 15 im Pfad des HV–-Anschlusses, so würde zunächst das Schaltelement 11 in der HV+-Leitung und anschließend das Schaltelement 13 der Vorladeschaltung 15 geschaltet werden.The invention is directed to the fact that usually a high-voltage battery is switched to an intermediate circuit by first the switching element 12 which is an HV line with the DC link 14 connects and then the switching element 13 the precharge circuit 15 , Would be the pre-charging unit 15 in the path of the HV connection, so would first the switching element 11 in the HV + line and then the switching element 13 the precharge circuit 15 be switched.

Sobald das Schaltelement 13 geschlossen ist, beginnt die Vorladung, das heißt, die Zwischenkreiskapazität 6 wird durch einen Strom, der durch eine elektrische Spannung 4 an der Hochvolt-Batterie 1 und den Vorladewiderstand 8 einstellt, aufgeladen. Der sich daraus ergebende Verlauf der Zwischenkreisspannung 5 weist eine typische Kurve auf, die durch Bauteilewerte des Vorladewiderstands 8 und der Zwischenkreiskapazität 6 bestimmt ist.Once the switching element 13 is closed, the precharge begins, that is, the DC link capacity 6 is caused by a current caused by an electrical voltage 4 on the high-voltage battery 1 and the precharge resistance 8th set, charged. The resulting course of the DC link voltage 5 has a typical curve that is characterized by component values of the precharge resistance 8th and the DC link capacity 6 is determined.

Um eine Abweichung von diesem typischen Kurvenverlauf detektieren zu können, sind im Rahmen der Referenzschaltung 19 zwei Referenzbauteile eingebracht, nämlich der elektrische Widerstand 10 und der elektrische Kondensator 9. Die Bauteilewerte dieser Bauteile sind hierbei so gewählt, dass das Produkt aus den jeweiligen Bauteilewerten etwa der folgenden Gleichung entspricht: Cref·Rref = CZK·RP In order to detect a deviation from this typical curve, are within the reference circuit 19 introduced two reference components, namely the electrical resistance 10 and the electric capacitor 9 , The component values of these components are chosen so that the product of the respective component values corresponds approximately to the following equation: C ref * R ref = C ZK * R P

Dabei entspricht Cref einem Kapazitätswert des elektrischen Kondensators 9, Rref einem Widerstandswert des elektrischen Widerstands 10, CZK einem Kapazitätswert der Zwischenkreiskapazität 6 und RP einem Widerstandswert des Vorladewiderstands 8.In this case, C ref corresponds to a capacitance value of the electrical capacitor 9 , R ref a resistance value of the electrical resistance 10 , C ZK a capacitance value of the DC link capacitance 6 and R P is a resistance value of the precharge resistor 8th ,

Die elektrischen Spannungen, die sich nun an den jeweiligen Kondensatoren beziehungsweise Kapazitäten einstellen, können mittels der Vergleichsschaltung 7, die hier als Komparatorschaltung ausgebildet ist, miteinander verglichen werden. Vorliegend ist vorgesehen, dass die Komparatorschaltung einen Schmitt-Trigger aufweist.The electrical voltages, which now adjust to the respective capacitors or capacitances, can be determined by means of the comparison circuit 7 , which is designed here as a comparator, are compared with each other. In the present case, it is provided that the comparator circuit has a Schmitt trigger.

Ist die Abweichung zwischen den beiden Kurven, beispielsweise aufgrund einer Störung im Bereich des Gleichspannungszwischenkreises 14, zu hoch, kann über das durch einen Ausgang des Komparators 7 bereitgestellte Meldesignal 17 mithilfe eines geeigneten Schaltkreises, hier der Schalteinheit 21, das Schaltelement 13 geöffnet werden, damit die Belastung des Vorladepfads möglichst gering gehalten werden kann und dieser somit nicht zerstört oder beschädigt wird.Is the deviation between the two curves, for example due to a fault in the DC link 14 , too high, can through that through an output of the comparator 7 provided message signal 17 using a suitable circuit, here the switching unit 21 , the switching element 13 be opened so that the load of the precharge path can be kept as low as possible and thus this is not destroyed or damaged.

Durch eine geeignete Auswahl der Referenzbauteile können die Kosten hierfür gering gehalten werden, da diese Bauteile nicht auf große Leistungen ausgelegt zu sein brauchen.By a suitable choice of the reference components, the cost can be kept low because these components need not be designed for high performance.

Mit der Erfindung können somit die folgenden Vorteile erreicht werden:

  • – Schutz der Vorladeschaltung
  • – günstige und kompakte Schaltung mit wenigen Bauteilen
  • – die Schaltung erfordert keine Softwareanpassungen oder zusätzliche Digitalisierung/Messung durch einen analog-digital-Wandler.
  • – Eine schnelle Reaktion auf Abweichungen von einem Sollwert, weil eine analoge Messung mittels Operationsverstärker erfolgt.
Thus, the following advantages can be achieved with the invention:
  • - Protection of the precharge circuit
  • - Cheap and compact circuit with few components
  • - The circuit requires no software adjustments or additional digitization / measurement by an analog-to-digital converter.
  • - A quick response to deviations from a setpoint, because an analog measurement is done by means of operational amplifier.

Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. Weiterhin ist anzumerken, dass die für die erfindungsgemäße Vorladeschaltung und das hiermit ausgerüstete Kraftfahrzeug angegebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gleichermaßen für das entsprechende Verfahren gelten und umgekehrt. Insbesondere können für Vorrichtungsmerkmale deshalb auch entsprechend Verfahrensmerkmale und umgekehrt vorgesehen sein.The embodiment is merely illustrative of the invention and is not limitative of it. It should also be noted that the advantages and features and embodiments given for the precharge circuit according to the invention and the motor vehicle equipped therewith apply equally to the corresponding method and vice versa. In particular, device features can therefore also be provided according to process features and vice versa.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hochvolt-BatterieHigh-voltage battery
22
elektrische Leitungelectrical line
33
elektrische Leitungelectrical line
44
elektrische Spannungelectrical voltage
55
ZwischenkreisspannungIntermediate circuit voltage
66
ZwischenkreiskapazitätDC link capacity
77
Vergleichsschaltungcomparison circuit
88th
Vorladewiderstandprecharging
99
elektrischer Kondensatorelectrical capacitor
1010
elektrischer Widerstandelectrical resistance
1111
Schaltelementswitching element
1212
Schaltelementswitching element
1313
Schaltelementswitching element
1414
GleichspannungszwischenkreisDc link
1515
Vorladeschaltungprecharge circuit
1616
Referenzspannungreference voltage
1717
Meldesignalalarm signal
1818
Steuereinheitcontrol unit
1919
Referenzschaltungreference circuit
2020
Mittelanschlussmedium connection
2121
Schalteinheitswitching unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012008626 A1 [0012] DE 102012008626 A1 [0012]
  • WO 2011/095624 A1 [0014] WO 2011/095624 A1 [0014]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Norm ECE R100 [0005] Standard ECE R100 [0005]

Claims (7)

Verfahren zum Vorladen einer Zwischenkreiskapazität (6) eines Gleichspannungszwischenkreises (14) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie einer elektrischen Energiequelle (1), wobei die elektrische Energiequelle (1) zum Vorladen der Zwischenkreiskapazität (6) über eine Vorladeschaltung (15) mit einem elektrisch steuerbaren Element (13) mit dem Gleichspannungszwischenkreis (14) elektrisch gekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch steuerbare Element (13) abhängig von einer elektrischen Zwischenkreisspannung (5) des Gleichspannungszwischenkreises (14) gesteuert wird, die elektrische Zwischenkreisspannung (5) am Gleichspannungszwischenkreis (14) mit einer Referenzspannung (16) verglichen wird und, wenn die Zwischenkreisspannung (5) kleiner als die Referenzspannung (16) ist, ein Meldesignal (17) erzeugt wird.Method for precharging a DC link capacity ( 6 ) of a DC voltage intermediate circuit ( 14 ) of an electrically driven motor vehicle with electrical energy of an electrical energy source ( 1 ), wherein the electrical energy source ( 1 ) for pre-charging the DC link capacity ( 6 ) via a precharge circuit ( 15 ) with an electrically controllable element ( 13 ) with the DC voltage intermediate circuit ( 14 ) is electrically coupled, characterized in that the electrically controllable element ( 13 ) depending on an electrical intermediate circuit voltage ( 5 ) of the DC intermediate circuit ( 14 ), the DC link voltage ( 5 ) at the DC voltage intermediate circuit ( 14 ) with a reference voltage ( 16 ) and when the DC link voltage ( 5 ) smaller than the reference voltage ( 16 ), an alarm signal ( 17 ) is produced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Meldesignals (17) das elektrische Koppeln beendet wird.A method according to claim 1, characterized in that by means of the message signal ( 17 ) the electrical coupling is terminated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannung (16) abhängig von der Zeit verändert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the reference voltage ( 16 ) is changed depending on the time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichen zu vorgegebenen Zeitpunkten ausgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the comparison is carried out at predetermined times. Vorladeschaltung (15) zum Vorladen einer Zwischenkreiskapazität (6) eines Gleichspannungszwischenkreises (14) eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie einer elektrischen Energiequelle (1), wobei die Vorladeschaltung (15) ein elektrisch steuerbares Element (13) zum elektrischen Koppeln der elektrischen Energiequelle (1) mit dem Gleichspannungszwischenkreis (14) und eine Steuereinheit (18) zum Steuern des elektrisch steuerbaren Elements (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) ausgebildet ist, das elektrisch steuerbare Element (13) abhängig von einer Zwischenkreisspannung (5) des Gleichspannungszwischenkreises (14) zu steuern, wobei die Vorladeschaltung (15) eine Referenzschaltung (19) zum Bereitstellen einer zeitlich veränderlichen Referenzspannung (16) und eine Vergleichsschaltung (7) zum Vergleichen der Zwischenkreisspannung (5) des Gleichspannungszwischenkreises (14) mit der Referenzspannung (16) aufweist, wobei die Vergleichsschaltung (7) ausgebildet ist, ein Meldesignal (17) abzugeben, wenn die Zwischenkreisspannung (5) kleiner als die Referenzspannung (16) ist.Precharge circuit ( 15 ) for pre-charging a DC link capacity ( 6 ) of a DC voltage intermediate circuit ( 14 ) of an electrically driven motor vehicle with electrical energy of an electrical energy source ( 1 ), wherein the precharge circuit ( 15 ) an electrically controllable element ( 13 ) for electrically coupling the electrical energy source ( 1 ) with the DC voltage intermediate circuit ( 14 ) and a control unit ( 18 ) for controlling the electrically controllable element ( 13 ), characterized in that the control unit ( 18 ), the electrically controllable element ( 13 ) depending on a DC link voltage ( 5 ) of the DC intermediate circuit ( 14 ), the precharge circuit ( 15 ) a reference circuit ( 19 ) for providing a time-varying reference voltage ( 16 ) and a comparison circuit ( 7 ) for comparing the intermediate circuit voltage ( 5 ) of the DC intermediate circuit ( 14 ) with the reference voltage ( 16 ), wherein the comparison circuit ( 7 ) is formed, a message signal ( 17 ) when the DC link voltage ( 5 ) smaller than the reference voltage ( 16 ). Vorladeschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzschaltung (19) zum Bereitstellen der Referenzspannung (16) eine Reihenschaltung aus einem elektrischen Kondensator (9) und einem elektrischen Widerstand (10) aufweist, wobei die Reihenschaltung widerstandsseitig an einen elektrischen Anschluss eines Vorladewiderstands (8) der Vorladeschaltung (15) angeschlossen ist, der während eines bestimmungsgemäßen Vorladebetriebs der Vorladeschaltung (15) mit einem ersten Anschluss (2) der elektrischen Energiequelle (1) gekoppelt ist, und die Reihenschaltung kondensatorseitig zumindest während eines bestimmungsgemäßen Vorladebetriebs der Vorladeschaltung (15) mit einem zweiten Anschluss (3) der elektrischen Energiequelle (1) gekoppelt ist, und wobei ein Mittelanschluss (20) der Reihenschaltung zum Bereitstellen der Referenzspannung (16) an die Vergleichsschaltung (7) angeschlossen ist.Precharge circuit according to claim 5, characterized in that the reference circuit ( 19 ) for providing the reference voltage ( 16 ) a series connection of an electric capacitor ( 9 ) and an electrical resistance ( 10 ), wherein the series circuit on the resistor side to an electrical terminal of a pre-charge resistor ( 8th ) of the precharge circuit ( 15 ) connected during a pre-charging operation of the pre-charge circuit ( 15 ) with a first connection ( 2 ) of the electrical energy source ( 1 ), and the series connection capacitor side, at least during a proper pre-charge operation of the precharge circuit ( 15 ) with a second connection ( 3 ) of the electrical energy source ( 1 ), and wherein a middle port ( 20 ) of the series circuit for providing the reference voltage ( 16 ) to the comparison circuit ( 7 ) connected. Vorladeschaltung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Schalteinheit (21), die ausgebildet ist, das Meldesignal (17) zu erfassen und das elektrische Koppeln durch die Vorladeschaltung (15) aufgrund des erfassten Meldesignals (17) zu beenden.Precharge circuit according to claim 5 or 6, characterized by a switching unit ( 21 ), which is designed to receive the message signal ( 17 ) and the electrical coupling through the precharge circuit ( 15 ) due to the detected signal ( 17 ) to end.
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