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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft elektrische Komponenten und elektrische Leistungssysteme einschließlich von Fahrzeughochspannungssystemen.
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HINTERGRUND
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In gewissen Hochspannungssystemen, etwa jenen, die in Fahrzeugen vorhanden sind, kann es wünschenswert sein, eine Spannungsdifferenz zwischen unterschiedlichen Komponenten eines elektrischen Systems zu begrenzen. Beispielsweise kann eine Leistungsquelle ausgebildet sein, Energie- und/oder elektrische Leistung bei einer relativ hohen Spannung bereitzustellen. Elektrische Komponenten, die mit einer derartigen Leistungsquelle verbunden sind, sind gegebenenfalls nicht für sehr große Spannungsdifferenzen (beispielsweise von 0 Volt bis einige 100 Volt) und/oder mit entsprechenden hohen Anlaufströmen ausgelegt. Konventionelle Gestaltungsformen können ein Relais und einen Widerstand aufweisen, um Anlaufströme zu begrenzen, die sich aus Spannungsdifferenzen zwischen unterschiedlichen elektrischen Komponenten ergeben können, wenn die elektrischen Komponenten miteinander verbunden werden. Jedoch können derartige Relais und Widerstände relativ groß (beispielsweise im Platzbedarf) und/oder schwer sein, um hohen Spannungen zu widerstehen. Die
US 2015/0 084 404 A1 ,
US 2011/0 309 809 A1 sowie
DE 10 2015 203 912 A1 zeigen Vorladeschaltungen und diesbezügliche Verfahren. Die
WO 2015/124 161 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie für ein Fahrzeug sowie ein diesbezügliches Steuerungsverfahren. Die
DE 601 18 293 T2 zeigt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überwachung der elektrischen Energie eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Batterie abgetastet wird. Die
US 2011/0 316 489 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Laden eines Kondensators. Die
US 2007/0 108 959 A1 zeigt eine Steuerungsvorrichtung für eine Leistungsquelle sowie ein Verfahren zum Vorladen eines Verbrauchers. Die
JP 2005 312 156 A zeigt eine Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerungsmodul zu schaffen, welches mit einer Leistungsquelle verbindbar ist und eine verlässliche Steuerung ermöglichen soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Leistungsquellensteuerungsmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Systems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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ÜBERBLICK
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In Ausführungsformen kann ein elektrisches Hochspannungssystem eine Leistungsquelle und/oder ein Leistungsquellensteuerungsmodul aufweisen. Das Leistungsquellensteuerungsmodul kann elektrisch mit der Leistungsquelle verbunden sein. Das Leistungsquellensteuerungsmodul kann mehrere Schalter aufweisen, die ausgebildet sind, die Leistungsquelle mit einem elektrischen Verbraucher elektrisch zu verbinden. Das Leistungsquellensteuerungsmodul kann einen DC/DC-Wandler aufweisen, der elektrisch parallel zu den mehreren Schaltern angeordnet sein kann. Der DC/DC-Wandler kann ausgebildet sein, die Leistungsquelle mit dem besagten elektrischen Verbraucher elektrisch zu verbinden. Das Leistungsquellensteuerungsmodul kann eine Steuerung enthalten, die ausgebildet sein kann, die Funktion der mehreren Schalter und des DC/DC-Wandlers zu steuern. In Ausführungsformen kann die Steuerung ausgebildet sein, das Leistungsquellensteuerungsmodul selektiv mit dem besagten elektrischen Verbraucher über die mehreren Schalter und den DC/DC-Wandler elektrisch zu verbinden.
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In Ausführungsformen kann eine Verfahren zur Steuerung einer Leistungsquelle, die selektiv mit einem elektrischen Verbraucher verbunden wird, die Bereitstellung eines Leistungsquellensteuerungsmoduls umfassen, das ausgebildet sein kann, die Leistungsquelle zu steuern. In Ausführungsformen kann das Leistungsquellensteuerungsmodul einen elektrischen Schalter. einen DC/DC-Wandler, der elektrisch parallel zu dem elektrischen Schalter angeordnet sein kann, und/oder eine Steuerung aufweisen, die ausgebildet ist, die Funktion des elektrischen Schalters und des DC/DC-Wandlers zu steuern. Das Verfahren kann umfassen: Ermitteln einer Spannung der Leistungsquelle, Ermitteln einer Anfangsspannung des elektrischen Verbrauchers; Verbinden eines Eingangs des DC/DC-Wandlers mit der Leistungsquelle; Steuern, mittels der Steuerung, einer Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers derart, dass ein Anfangswert der Ausgangsspannung innerhalb eines ersten vorbestimmten Bereichs der Anfangsspannung des elektrischen Verbrauchers liegt; Zuführen der Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers zu dem elektrischen Verbraucher; Überwachen einer aktuellen Spannung des elektrischen Verbrauchers; und/oder Erhöhen mittels der Steuerung, der Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers, bis die tatsächliche Spannung des elektrischen Verbrauchers innerhalb eines zweiten vorbestimmten Bereichs der Spannung der Leistungsquelle liegt. In Ausführungsformen kann der DC/DC-Wandler den Strom begrenzen, der dem elektrischen Verbraucher zugeführt wird, bis die tatsächliche Spannung des elektrischen Verbrauchers innerhalb des zweiten vorbestimmten Bereichs der Leistungsquellenspannung liegt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine diagrammhafte Ansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Hochspannungsleistungssystems entsprechend den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
- 2ist eine diagrammhafte Ansicht einer Ausführungsform eines elektrischen Hochspannungsleistungssystems gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
- 3ist eine diagrammhafte Ansicht einer Ausführungsform eines Wandlers gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung.
- 4ist eine diagrammhafte Ansicht eines konventionellen elektrischen Systems.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun detailliert auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, von der hierin Beispiele beschrieben und in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Obwohl die Offenbarung in Verbindung mit Ausführungsformen und/oder Beispielen beschrieben wird, ist zu beachten, dass diese nicht dazu beabsichtigt sind, die vorliegende Offenbarung auf diese Ausführungsformen und/oder Beispiele einzuschränken. Vielmehr soll die vorliegende Offenbarung Alternativen, Modifizierungen und Äquivalente abdecken, die innerhalb des Grundgedankens und des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung liegen.
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In Ausführungsformen, wie sie generell in 1 dargestellt sind, kann ein elektrisches System 10 ein elektrisches Hochspannungssystem sein, das eine Leistungsquelle 20 und/oder ein Leistungsquellensteuerungsmodul 30 aufweisen kann. Das elektrische System 10 kann mit einem elektrischen Verbraucher 70 verbunden werden. Der elektrische Verbraucher 70 kann ein Hochspannungsnetzwerk aufweisen und/oder kann hierin als ein Hochspannungsnetzwerk 70 bezeichnet werden, ist aber nicht auf ein Hochspannungsnetzwerk beschränkt. In Ausführungsformen können das elektrische System 10 und/oder der elektrische Verbraucher 70 zumindest teilweise in einem Fahrzeug 80 angeordnet sein. In Ausführungsformen können die Leistungsquelle 20 und das Leistungsquellensteuerungsmodul 30 in einem gemeinsamen Gehäuse 24, etwa einem Batterieanschlusskasten (BJB), angeordnet sein.
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In Ausführungsformen, wie sie generell in 2 dargestellt sind, kann die Leistungsquelle 20 ausgebildet sein, Energie und/oder elektrische Leistung dem Verbraucher 70 über das Leistungsquellensteuerungsmodul 30 zuzuführen. In Ausführungsformen kann die Leistungsquelle 20 eine Vielzahl von Formen, Größen, Konfigurationen und/oder Materialien haben. Beispielsweise, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann die Leistungsquelle 20 eine oder mehrere Batterien aufweisen, die eine oder mehrere Zellen (beispielsweise Zellen 22A, 22B, 22C) enthalten können. Die Leistungsquelle 20 kann ausgebildet sein, elektrische Energie bei einer gewissen Spannung und/oder innerhalb eines gewissen Spannungsbereichs bereitzustellen. Beispielsweise, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann die Leistungsquelle 20 ausgebildet sein, elektrische Energie mit oder ungefähr mit 400 Volt bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann die Leistungsquelle 20 ausgebildet sein, elektrische Energie bei geringeren Spannungen, etwa 12 Volt (oder noch tiefer) und/oder bei höheren Spannungen, beispielsweise 100 Volt, 500 Volt, 850 Volt, 2000 Volt, 3000 Volt oder sogar höher bereitzustellen.
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In Ausführungsformen kann das Leistungsquellensteuerungsmodul 30 ausgebildet sein, einen Energiefluss zwischen der Leistungsquelle 20 und dem Verbraucher 70 zu steuern. Das Leistungsquellensteuerungsmodul 30 kann einen oder mehrere elektrische Schalter 32, 34, einen elektrischen Wandler 40, etwa einen DC/DC-(Gleichstrom-Gleichstrom-)Wandler, eine Steuerung 60 und/oder eine oder mehrere andere elektrische Komponenten aufweisen.
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In Ausführungsformen, wie sie allgemein in 2 dargestellt sind, können die Schalter 32, 34 die elektrisch (beispielsweise in einem elektrischen Kanal und/oder einem Kreis) zwischen der Leistungsquelle 20 und dem Verbraucher 70 angeordnet sein, um selektiv zwischen der Leistungsquelle 20 und dem Verbraucher 70 (beispielsweise in geschlossenen Zuständen) eine Verbindung herzustellen und/oder eine Verbindung zu unterbrechen (beispielsweise in einem geöffneten Zustand). In Ausführungsformen können die Schalter 32, 34 die Leistungsquelle 20 und den Verbraucher 70 in sehr schnell verbinden und/oder voneinander trennen (beispielsweise bei einem Übergang zwischen geöffnetem und geschlossenem Zustand), wobei dies einen nahezu instantanen Übergang mit einschließen kann. In Ausführungsformen können die Schalter 32, 34 eine oder mehrere einer Fülle von Konfigurationen haben, und können beispielsweise elektrische Relais und/oder Kontaktelemente aufweisen. In Ausführungsformen kann eine anfängliche Spannungsdifferenz zwischen einer Leistungsquellenspannung und einer Verbraucherspannung vorhanden sein. Wenn die Differenz der Spannung größer als ein vorbestimmter Betrag ist, kann eine instantane Verbindung zwischen der Leistungsquelle 20 und dem Verbraucher 70 bewirken, dass der Verbraucher 70 einen großen Anlaufstrom aus der Leistungsquelle 20 zieht, was eine Fehlfunktion der Komponenten des Verbrauchers 70 und/oder eine Schädigung davon hervorrufen könnte. In Ausführungsformen sind die Schalter 32, 34 gegebenenfalls nicht für große Spannungsdifferenzen und/oder große Anlaufströme ausgelegt und eine instantane Verbindung zwischen der Leistungsquelle 20 und dem Verbraucher 70 kann eine Fehlfunktion der Schalter und/oder eine Schädigung der Schalter 32, 34 hervorrufen. In Ausführungsformen kann die anfängliche Spannungsdifferenz mindestens ungefähr 500 Volt, mindestens 800 Volt oder sogar höher sein. In Ausführungsformen können das elektrische System 10 und/oder das Leistungsquellensteuerungsmodul 30 einen Nebenschlusswiderstand 36 (oder ein anderes stromerfassendes Element) aufweisen, das beispielsweise elektrisch zwischen der Leistungsquelle 20 und dem Schalter 34 angeordnet sein kann.
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In Ausführungsformen, wie sie generell in 2 und 3 gezeigt sind, kann der Wandler 30 für eine Beaufschlagung des Verbrauchers 70 mit Vorspannung ausgebildet sein, wobei dies eine Begrenzung und/oder Reduzierung des Spannungsdifferenz zwischen der Leistungsquelle 20 und dem Verbraucher 70 mit einschließen kann. Zusätzlich oder alternativ kann der Wandler ausgebildet sein, den dem Verbraucher 70 zugeleiteten Strom zu begrenzen, und/oder den Strom zu dem Verbraucher 70 gemäß einem vorbestimmten Profil bereit zu stellen, bis der Verbraucher 70 vorgespannt bzw. vorgeladen ist. Der Wandler 40 kann elektrisch parallel zu einem oder mehreren der Schalter 32, 34 angeordnet sein, wodurch es dem Wandler 40 ermöglicht wird, eine alternative elektrische Verbindung zwischen der Leistungsquelle 20 und dem Verbraucher 70 bereitzustellen. Beispielsweise, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann, wenn einer oder mehrere der Schalter 32, 34 geöffnet sind, der Wandler 40 dennoch in der Lage sein, Energie von der Leistungsquelle 20 zum Verbraucher 70 zu leiten. In Ausführungsformen kann der Wandler 40 ausgebildet sein, Energie von der Leistungsquelle 20 mit LeistungsquellenSpannung aufzunehmen, und eine reduzierte Spannung an den Verbraucher 70 auszugeben (beispielsweise kann der Wandler 40 als ein Abwärtswandler ausgebildet sein). Beispielsweise und ohne Einschränkung kann der Wandler 40 Hochspannungsenergie aus der Leistungsquelle 20 (beispielsweise bei 400 Volt oder höher) aufnehmen und kann diese hohe Spannung reduzieren/abwärts wandeln auf eine Spannung, die näher an und/oder im Wesentlichen gleich der Verbraucherspannung ist.
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In Ausführungsformen kann der Wandler 40 eine oder mehrere einer Vielzahl von Konfigurationen haben. Beispielsweise ohne Einschränkung, wie allgemein in 3 gezeigt ist, kann der Wandler 50 einen DC/DC-Wandler aufweisen, der einen Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Steuerungsmodul 42, einen Transistor 44 (beispielsweise einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor(MOSFET)), einen Transformator 46, einen Gleichrichter 48, einen Kondensator 50 und/oder andere gewünschte Komponenten aufweisen kann.
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In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 eine elektronische Steuerung aufweisen und/oder einen elektronischen Prozessor, etwa einen programmierbaren Mikroprozessor und/oder eine Mikrosteuerung. In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) aufweisen. Die Steuerung 60 kann eine zentrale Recheneinheit (CPU), einen Speicher und/oder eine Eingabe-Ausgabe-(I/O-)Schnittstelle aufweisen. Die Steuerung 60 kann ausgebildet sein, diverse Funktionen auszuführen, einschließlich derer, die detailliert hierin beschrieben sind, wobei dies mit der Hilfe geeigneter Programmierbefehle und/oder einem Code erfolgt, die in Software, Hardware und/oder einem anderen Medium ausgebildet sind.
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In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 ausgebildet sein, die Funktion der Schalter 32, 34 und/oder des Wandlers 40 zu steuern. Beispielsweise und ohne Einschränkung kann die Steuerung 60 ausgebildet sein, die Ausgabe des Wandlers 40 (beispielsweise die Spannung der Energie, die dem Verbraucher 70 zugeleitet wird) zu steuern. In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 ausgebildet sein, im zeitlichen Verlauf die aus der Spannungsquelle 20 dem Verbraucher 70 zugeführte Spannung zu erhöhen. In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 den Wandler 40 derart steuern, dass die Ausgabe des Wandlers 40 bei einer Anfangsspannung einsetzt, die kleiner als die Leistungsquellenspannung ist, wobei dies in einem ersten vorbestimmten Bereich der Verbraucherspannung erfolgt, und/oder dass sie im Wesentlichen gleich der Verbraucherspannung ist. Über ein Zeitintervall hinweg kann die Steuerung 60 den Wandler 40 veranlassen, die Ausgangsspannung, die dem Verbraucher 70 zugeführt wird, zu erhöhen, bis die Verbraucherspannung innerhalb eines zweiten vorbestimmten Bereichs der Leistungsquellenspannung liegt und/oder im Wesentlichen gleich dazu ist. Der erste und/oder der zweite vorbestimmte Bereich können beispielsweise enthalten und/oder können entsprechen z.B., ohne einschränkend zu sein, einer Nennspannung des Verbrauchers 70 (beispielsweise eines Kondensators 72 des Verbrauchers) und/oder einem Bruchteil der Leistungsquellenspannung.
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In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 ausgebildet sein, die Leistungsquellenspannung mittels eines Leistungsquellensensors 90 zu ermitteln, der mit der Leistungsquelle 20 verbunden sein kann und/oder der in der Leistungsquelle 20 integriert sein kann. Die Steuerung 60 kann mit dem Leistungsquellensensor 90 verbunden und/oder mit diesem in Kommunikation sein. In Ausführungsformen kann der Leistungsquellensensor 90 so ausgebildet sein, dass er eine Spannung der Leistungsquelle 20 (beispielsweise kann er einen Spannungsensor aufweisen) erfasst, einen elektrischen Strom der Leistungsquelle 20 (beispielsweise kann er einen Stromsensor aufweisen) erfasst und/oder eine oder mehrere andere elektrische Eigenschafen der Leistungsquelle 20 (beispielswese kann der Leistungsquellensensor 90 einen Sensor für elektrische Eigenschaften aufweisen) erfasst.
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In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 ausgebildet sein, die Verbraucherspannung mittels eines Verbrauchersensors 92 zu ermitteln, der mit dem Verbraucher 70 und/oder einem Kondensator 72 des Verbrauchers 70 verbunden ist. Die Steuerung 60 kann mit dem Verbrauchersensor 90 verbunden sein und/oder mit diesem kommunizieren. Der Verbrauchersensor 92 kann in dem Verbraucher 70 angeordnet und/oder mit diesem verbunden sein. Der Verbrauchersensor 92 kann ausgebildet sein, eine Spannung des Verbrauchers 70 und/oder eines Kondensators 72 zu erfassen (beispielsweise kann er einen Spannungssensor enthalten), einen elektrischen Strom des Verbrauchers 70 und/oder des Kondensators 72 zu erfassen (beispielsweise kann er einen Stromsensor enthalten), einen Ladezustand des Verbrauchers 70 und/oder des Kondensators 72 zu erfassen und/oder eine oder mehrere andere elektrische Eigenschaften des Verbrauchers 70 und/oder des Kondensators 72 zu erfassen (beispielsweise kann der Verbrauchersensor 92 einen Sensor für elektrische Eigenschaften enthalten). In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 mit dem Leistungsquellensensor 90 und/oder dem Verbrauchersensor 92 verbunden sein. In Ausführungsformen können der Leistungsquellensensor 90, der Verbrauchersensor 92 und/oder die Steuerung 60 mit einer zweiten Steuerung 82 verbunden sein. Beispielsweise kann, ohne darauf eingeschränkt zu sein, die zweite Steuerung 82 eine Fahrzeugsteuerung umfassen.
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In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 den Wandler 40 veranlassen, seine Ausgangsspannung um einen relativ großen Betrag zu erhöhen (beispielsweise kann eine Differenz zwischen der Verbraucherspannung und der Leistungsquellenspannung zumindest anfänglich relativ groß sein). Beispielsweise, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann die Verbraucherspannung ungefähr 0 Volt sein, die Leistungsquellenspannung kann ungefähr 400 Volt betragen, und die Steuerung 60 kann den Ausgang des Wandlers 40 veranlassen, ausgehend von 0 Volt, auf ungefähr 400 Volt über eine Zeitdauer hinweg anzusteigen. Die Zeitdauer kann relativ kurz sein und kann beispielsweise weniger als einige Sekunden (beispielsweise ungefähr 1 Sekunde, 2 Sekunden, und dergleichen) sein. In einigen Ausführungsformen kann die Zeitdauer ungefähr 200-300 Millisekunden oder sogar weniger betragen. In Ausführungsformen kann die Leistungsquellenspannung mindestens 550 Volt, mindestens 850 Volt oder sogar höher sein, und die Steuerung 60 kann weiterhin die Ausgangsspannung des Wandlers 40 erhöhen, bis die Verbraucherspannung derartige höhere Spannungswerte erreicht.
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In Ausführungsformen kann die Zeitdauer, während welcher die Steuerung 60 den Wandler 40 veranlasst, den Verbraucher vollständig hochzufahren/vorzuspannen (beispielsweise die Geschwindigkeit der Vorspannung), von einem oder mehreren einer Reihe von Faktoren/Parametern abhängen. Beispielsweise, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann die Geschwindigkeit der Vorladung bzw. Vorspannung von einem oder mehreren Parametern abhängen, die eine Leistungsquellenspannung, einen Leistungsquellenstrom, einen Wandlerstrom (beispielsweise an einer Primärwicklung des Transformators 46), eine Verbraucherspannung, den Zustand der Schalter 32, 34 (beispielsweise geöffnet oder geschlossen), Fahrzeugzustände, Batterietemperatur und/oder Umgebungstemperatur mit einschließen können. In Ausführungsformen kann die Vorspannungsgeschwindigkeit (beispielsweise Volt pro Zeiteinheit), die dem Wandler 40 von der Steuerung 60 vorgegeben wird, von der Differenz zwischen der Verbraucherspannung und der Leistungsquellenspannung abhängen. Wenn beispielsweise die Verbraucherspannung größer als 0 Volt ist, dann kann die Vorspannungsgeschwindigkeit kleiner sein im Vergleich dazu, dass die Verbraucherspannung 0 Volt oder ungefähr 0 Volt beträgt.
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In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 die Vorspannungsgeschwindigkeit zumindest teilweise entsprechend einer Umgebungstemperatur ermitteln. Beispielsweise, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann die Steuerung 60, wenn die Umgebungstemperatur unterhalb eines gewissen Wertes (beispielsweise 0°C) liegt, eine Begrenzung der Vorspannungsgeschwindigkeit beinhalten, die niedriger ist im Vergleich zu höheren Umgebungstemperaturen. Die Begrenzung der Vorspannungsgeschwindigkeit bei tieferen Temperaturen kann elektrische Komponenten des Verbrauchers 70 berücksichtigen, die bei tieferen Temperaturen eine geringere Spannungsänderungstoleranz (beispielsweise Anlaufstrom) besitzen. In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 eine erste Vorspannungsgeschwindigkeit ermitteln, wenn die Umgebungstemperatur innerhalb eines ersten Temperaturbereichs liegt, und sie kann eine zweite Vorspannungsgeschwindigkeit ermitteln, wenn die Umgebungstemperatur innerhalb eines zweiten Temperaturbereichs liegt. In Ausführungsformen kann der erste Temperaturbereich tiefer liegen und/oder nicht überlappen mit dem zweiten Temperaturbereich (beispielsweise kann jede Temperatur in dem ersten Temperaturbereich niedriger sein als die Temperatur in dem zweiten Temperaturbereich). In Ausführungsformen kann die erste Vorspannungsgeschwindigkeit kleiner sein als die zweite Vorspannungsgeschwindigkeit (beispielsweise kann eine kleinere Vorspannungsgeschwindigkeit bei tieferen Temperaturen verwendet werden). In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 ausgebildet sein, mit einem Temperatursensor 84, etwa über die zweite Steuerung 82, zu kommunizieren, um Temperaturen, etwa eine Umgebungstemperatur, zu ermitteln. Der Temperatursensor 84 kann in dem Leistungsquellensteuerungsmodul 30 in dem Fahrzeug 80 angeordnet und/oder kann mit dem Fahrzeug 80 verbunden sein.
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In Ausführungsformen kann der Verbraucher 70 Komponenten enthalten, die keine Hochspannungskomponenten sind. Beispielsweise, ohne darauf eingeschränkt zu sein, kann der Verbraucher 70 eine oder mehrere Niederspannungskomponenten, etwa 12-Volt-Komponenten, enthalten. In derartigen Ausführungsformen kann der Wandler 40 ausgebildet sein, derartige Komponenten vorzuspannen und/oder eine Ausgangsspannung bei ungefähr 12 Volt zu halten (beispielsweise seine Ausgangsspannung nicht bis zu der Leistungsquellenspannung zu erhöhen). In Ausführungsformen kann der Wandler 40 ausgebildet sein, eine derartige geringe Ausgangsspannung zusätzlich zu (beispielsweise gleichzeitig) und/oder alternativ zu der Vorspannung mit hoher Spannung (beispielsweise mit dazwischen liegenden Schalter) bereitzustellen.
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In Ausführungsformen kann ein Verfahren zur Steuerung des elektrischen Systems 10, das die Leistungsquelle 20 umfasst, die selektiv mit dem elektrischen Verbraucher 70 verbunden wird, die Ermittlung einer Spannung der Leistungsquelle 20 (beispielsweise mittels des Leistungsquellensensors 90), die Bestimmung einer Anfangsspannung des elektrischen Verbrauchers 70 (beispielsweise mittels des Verbrauchersensors 92) und/oder das Verbinden eines Eingangs des Wandlers 40 mit der Leistungsquelle 20 umfassen. Das Verfahren kann ferner das Steuern, mittels der Steuerung 60, einer Ausgangsspannung des Wandlers 40 derart umfassen, dass ein Anfangswert der Ausgangsspannung innerhalb eines ersten vorbestimmten Bereichs der besagten Anfangsspannung des elektrischen Verbrauchers 70 liegt. Das Verfahren kann beinhalten: Zuführen der Ausgangsspannung des Wandlers zu dem elektrischen Verbraucher 70, Überwachen einer tatsächlichen Spannung des besagten elektrischen Verbrauchers (beispielsweise mittels des Verbrauchersensors 92) und/oder Erhöhen, mittels der Steuerung 60, der Ausgangsspannung des Wandlers 40, bis die tatsächliche Spannung des elektrischen Verbrauchers 70 innerhalb eines zweiten vorbestimmten Bereichs der Spannung der Leistungsquelle liegt.
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In Ausführungsformen kann das Verfahren das Schließen eines elektrischen Schalters beinhalten, wenn die tatsächliche Spannung des besagten elektrischen Verbrauchers innerhalb des zweiten vorbestimmten Bereichs der Spannung der Leistungsquelle liegt. In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 die Ausgangsspannung des Wandlers 40 entsprechend zu mindestens einem Parameter erhöhen. Der mindestens eine Parameter kann beispielsweise eine Umgebungstemperatur mit einschließen. In Ausführungsformen kann die Steuerung 60 die Ausgangsspannung des Wandlers 40 mit einer ersten Geschwindigkeit erhöhen, wenn die Umgebungstemperatur innerhalb eines ersten Bereichs an Umgebungstemperaturen liegt, und sie kann die Ausgangsspannung des Wandlers 40 mit einer zweiten Geschwindigkeit erhöhen, wenn die Umgebungstemperatur innerhalb eines zweiten Bereichs an Umgebungstemperaturen liegt. In Ausführungsformen kann jede Umgebungstemperatur des ersten Bereichs an Umgebungstemperaturen niedriger sein als die Umgebungstemperatur des zweiten Bereichs an Umgebungstemperaturen, und die erste Geschwindigkeit kann kleiner sein als die zweite Geschwindigkeit.
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In Ausführungsformen kann das Leistungsquellensteuerungsmodul 30 relativ klein (beispielswiese im Volumen, an Masse, und dergleichen) im Vergleich zu konventionellen Gestaltungsformen sein (beispielsweise die konventionelle Gestaltungsform 100, die generell in 4 dargestellt ist). Konventionelle Gestaltungsformen 100 können eine Leistungsquelle 102, einen Verbraucher 104, Schalter 106, 108, ein Relais 110 und einen Widerstand 112 aufweisen. Wenn die Spannung der Leistungsquelle höher wird, muss gegebenenfalls die Größe eines Relais 110 und/oder eines Widerstands 112 in der konventionellen Gestaltungsform 100 vergrößert werden, um größere Spannungen verarbeiten zu können. Eine derartige Zunahme der Größe ist gegebenenfalls für gewisse Umgebungen, etwa Fahrzeuge, oder andere Umgebungen, die Begrenzungen im Hinblick auf die Größe und/oder das Gewicht beinhalten, nicht möglich. Beispielsweise können, ohne darauf eingeschränkt zu sein, Relais und Widerstände, die für einen Betrieb bei 850 Volt oder 3000 Volt geeignet sind, selbst wenn sie verfügbar sind, gegebenenfalls für gewisse Umgebungen/Anwendungen zu groß sein. Ferner können auch die Kosten für Relais und/oder Widerstände mit derartigen großen Betriebstoleranzen deutlich höher sein. Im Gegensatz dazu erlaubt es der Wandler 40 des Leistungsquellensteuerungsmoduls 30, dass Ausführungsformen des elektrischen Systems 10 über einen sehr großen Spannungsbereich (beispielsweise bis zu und/oder über Tausenden von Volt) arbeiten können, ohne eine Zunahme der Baugröße zu erfordern. Beispielsweise kann, ohne darauf eingeschränkt zu sein, das Leistungsquellensteuerungsmodul 30 kleiner sein als die Kombination aus dem Relais 110 und dem Widerstand 112 der konventionellen Gestaltungsform 100, und die konventionelle Gestaltungsform 100 ist gegebenenfalls nur in der Lage, mit Spannungen bis zu ungefähr 400 Volt zu arbeiten. Im Gegensatz dazu kann das Leistungsquellensteuerungsmodul 30 in der Lage sein, mit Spannungen bis zu und/oder über 3000 Volt zu arbeiten.
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Es sind hierin diverse Ausführungsformen mit diversen Vorrichtungen, Systemen und/oder Verfahren beschrieben. Zahlreiche spezielle Details sind angegeben, um ein gründliches Verständnis des gesamten Aufbaus, der Funktion, der Herstellung und der Verwendung der Ausführungsformen zu ermöglichen, wie sie in der Beschreibung angegeben und in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Der Fachmann erkennt jedoch, dass die Ausführungsformen ohne derartige spezielle Details in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen sind gut bekannte Vorgänge, Komponenten und Elemente nicht detailliert beschrieben, um die in der Beschreibung angegebenen Ausführungsformen nicht zu verdunkeln. Der Fachmann erkennt, dass die hierin beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen nicht beschränkende Beispiele sind, und es ist somit zu beachten, dass spezielle strukturelle und funktionelle Details, die hierin offenbart sind, nur repräsentativ sind und nicht notwendigerweise den Schutzbereich der Ausführungsformen einschränken.
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Ein Verweis in der gesamten Beschreibung auf „diverse Ausführungsformen“, „einige Ausführungsformen“, „eine einzelne Ausführungsform“ oder „eine Ausführungsform“ oder dergleichen, bedeutet, dass ein spezielles Merkmal, ein Aufbau oder eine Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Somit bezieht sich das Auftreten der Ausdrücke „in diversen Ausführungsformen“, „in einigen Ausführungsformen“, „in einer einzelnen Ausführungsform“ oder „in einer Ausführungsform“ oder dergleichen an gewissen Stellen in der Beschreibung nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform. Ferner können die speziellen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in beliebiger geeigneter Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert sein. Daher können gewisse Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften, die in Verbindung mit einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben sind, als Ganzes oder teilweise mit den Merkmalen, Strukturen oder Eigenschaften einer oder mehrerer anderer Ausführungsformen ohne Beschränkung kombiniert werden, vorausgesetzt, dass eine derartige Kombination plausibel oder funktionsgerecht ist.
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Obwohl nur gewisse Ausführungsformen zuvor mit einem gewissen Grad an Detail zuvor beschreiben sind, kann der Fachmann diverse Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vornehmen, ohne von dem Schutzbereich dieser Offenbarung abzuweichen. Verweise auf Verbindungstrukturen (beispielsweise: angebracht, gekoppelt, verbunden und dergleichen) sollen breit ausgelegt werden und können zwischenliegende Elemente zwischen einer Verbindung von Elementen und eine Relativbewegung zwischen Elementen mit einschließen. Daher implizieren derartige Verweise auf Verbindungsstrukturen nicht notwendigerweise, dass zwei Elemente direkt verbunden/gekoppelt und in festgelegter Beziehung zueinander sind. Die Verwendung von „beispielsweise“ durchgängig in der Beschreibung soll in breiter Weise ausgelegt werden und wird angewendet, um nicht beschränkende Beispiele von Ausführungsformen der Offenbarung bereitzustellen, und die Offenbarung ist nicht auf derartige Beispiele beschränkt. Die Verwendung von „verbunden“ oder „Verbindung“ sollte breit ausgelegt werden und ist dazu gedacht, ohne Einschränkung eine direkte oder indirekte physikalische Verbindung und/oder elektrische Verbindung (beispielsweise: verdrahtet und/oder drahtlos) mit einzuschließen. Es ist beabsichtigt, dass jeder Gegenstand der in der vorhergehenden Beschreibung enthalten oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigt ist, nur als anschaulich und nicht als einschränkend interpretiert wird. Änderungen in Detail oder Aufbau können vorgenommen werden, ohne von der vorliegenden Offenbarung, wie sie in den angefügten Patentansprüchen definiert ist, abzuweichen.
