DE102017209105A1 - Device and method for discharging a high-voltage DC link of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (10) zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises (20) eines Fahrzeugs. Der Hochvolt-Zwischenkreis (20) umfasst einen Zwischenkreiskondensator (30) und einen Tiefsetzsteller (40), welcher eine Hochvoltspannung (U_H) des Hochvolt-Zwischenkreises (20) in eine Niedervoltspannung (U_L) wandelt. Die Vorrichtung (10) umfasst eine Niedervolt-Entladeschaltung (50), welche niedervoltseitig mit dem Tiefsetzsteller (40) verbunden ist. Weiter umfasst die Vorrichtung (10) Mittel (60), die dazu eingerichtet sind, die Niedervolt-Entladeschaltung (50) in Abhängigkeit eines Entlade-Signals (SIG) einzuschalten.Device (10) for discharging a high-voltage intermediate circuit (20) of a vehicle. The high-voltage intermediate circuit (20) comprises an intermediate circuit capacitor (30) and a step-down converter (40), which converts a high-voltage (U_H) of the high-voltage intermediate circuit (20) into a low-voltage (U_L). The device (10) comprises a low-voltage discharge circuit (50) which is connected to the buck converter (40) on the low-voltage side. Further, the device (10) comprises means (60) which are adapted to turn on the low-voltage discharge circuit (50) in response to a discharge signal (SIG).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer entsprechenden Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.The invention relates to a device and a method for discharging a high-voltage intermediate circuit of a vehicle. Furthermore, the invention relates to a drive train with a corresponding device and a vehicle with a drive train, as well as a computer program and a machine-readable storage medium.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird eine Vorrichtung zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises eines Fahrzeugs bereitgestellt. Der Hochvolt-Zwischenkreis umfasst einen Zwischenkreiskondensator und einen Tiefsetzsteller, welcher eine Hochvoltspannung des Hochvolt-Zwischenkreises in eine Niedervoltspannung wandelt. Die Vorrichtung umfasst eine Niedervolt-Entladeschaltung, welche niedervoltseitig mit dem Tiefsetzsteller elektrisch verbunden ist. Weiter umfasst die Vorrichtung Mittel, die dazu eingerichtet sind, die Niedervolt-Entladeschaltung in Abhängigkeit eines Entladesignals einzuschalten.An apparatus for discharging a high-voltage DC link of a vehicle is provided. The high-voltage intermediate circuit comprises an intermediate circuit capacitor and a step-down converter, which converts a high-voltage voltage of the high-voltage intermediate circuit into a low-voltage voltage. The device comprises a low-voltage discharge circuit, which is electrically connected on the low-voltage side with the buck converter. Furthermore, the device comprises means which are adapted to turn on the low-voltage discharge circuit in response to a discharge signal.
Es wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises eines Fahrzeugs geeignet ist. Der Hochvolt-Zwischenkreis umfasst einen Zwischenkreiskondensator, welcher beispielweise für den Betrieb einer elektrischen Maschine hochvoltseitig zwischen einen Pulswechselrichter und eine Hochvoltbatterie zur Glättung der beim Betrieb des Pulswechselrichters entstehenden Strom- und Spannungsspitzen geschaltet wird. Weiter umfasst der Hochvolt-Zwischenkreis einen Tiefsetzsteller. Ein Tiefsetzsteller ist dazu eingerichtet eine höhere Gleichspannung in eine niedrigere Gleichspannung zu wandeln. Als Tiefsetzsteller kann beispielsweise ein DCDC-Wandler, ein Flybackwandler, beziehungsweise ein Sperrwandler, oder ein Durchflusswandler verwendet werden. Der Tiefsetzsteller wandelt die in dem Hochvolt-Zwischenkreis anliegende Hochvoltspannung in eine Niedervoltspannung um. Die Vorrichtung umfasst eine Niedervolt-Entladeschaltung. Die Niedervolt-Entladeschaltung wird für die Entladung des Hochvolt-Zwischenkreises eingesetzt. Hierzu wird die Niedervolt-Entladeschaltung über den Tiefsetzsteller mit dem Hochvolt-Zwischenkreis elektrisch verbunden. Dazu werden die Ausgangsanschlüsse des Tiefsetzstellers mit den Eingangsanschlüssen der Niedervolt-Entladeschaltung elektrisch verbunden. Die Niedervolt-Entladeschaltung ist für den Betrieb mit der Niedervoltspannung, welche der Tiefsetzsteller niedervoltseitig ausgibt, ausgelegt. Die Niedervolt-Entladeschaltung wird in Abhängigkeit eines Ladesignals eingeschaltet. Hierzu umfasst die Vorrichtung ein dazu eingerichtetes Mittel. Vorteilhaft wird eine Vorrichtung zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises bereitgestellt, welche für eine definierte Niedervoltspannung ausgelegt ist. Aufgrund der geringeren elektrischen Spannung der Niedervolt-Entladeschaltung ergibt sich ein vereinfachter Schaltungsaufbau im Vergleich zu einer Hochvolt-Entladeschaltung und damit einhergehende Kosten- und Bauraumvorteile.A device is provided which is suitable for discharging a high-voltage intermediate circuit of a vehicle. The high-voltage intermediate circuit comprises an intermediate circuit capacitor, which is connected, for example, for the operation of an electrical machine high-voltage side between a pulse inverter and a high-voltage battery for smoothing the resulting during operation of the pulse inverter current and voltage peaks. Furthermore, the high-voltage intermediate circuit comprises a buck converter. A buck converter is set up to convert a higher DC voltage into a lower DC voltage. As a step-down converter, for example, a DCDC converter, a Flyback converter, or a flyback converter, or a forward converter can be used. The step-down converter converts the high-voltage voltage present in the high-voltage intermediate circuit into a low-voltage voltage. The device comprises a low-voltage discharge circuit. The low-voltage discharge circuit is used for discharging the high-voltage intermediate circuit. For this purpose, the low-voltage discharge circuit is electrically connected via the buck converter with the high-voltage intermediate circuit. For this purpose, the output terminals of the buck converter are electrically connected to the input terminals of the low-voltage discharge circuit. The low-voltage discharge circuit is designed for operation with the low-voltage, which outputs the buck converter low-voltage side. The low-voltage discharge circuit is turned on in response to a charging signal. For this purpose, the device comprises a means arranged for this purpose. Advantageously, a device for discharging a high-voltage intermediate circuit is provided, which is designed for a defined low-voltage. Due to the lower electrical voltage of the low-voltage discharge circuit results in a simplified circuit structure compared to a high-voltage discharge circuit and associated cost and space advantages.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Niedervolt-Entladeschaltung dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der Niedervoltspannung die Höhe des Entladestroms einzustellen.In another embodiment of the invention, the low-voltage discharge circuit is adapted to adjust the height of the discharge current as a function of the low-voltage.
Die Niedervolt-Entladeschaltung ist derart ausgestaltet, dass die Höhe des Entladestroms in Abhängigkeit der Niedervoltspannung, welche der Tiefsetzsteller niederspannungsseitig ausgibt, eingestellt wird. Eine Hardware-Schaltung kann so ausgestaltet sein, dass sich in Abhängigkeit der Niedervoltspannung die Höhe des Entladestroms ändert. Die Hardware-Schaltung kann hierzu beispielsweise einen Potentialteiler aus einer Widerstands-Reihenschaltung umfassen, an dessen Mittenabgriff insbesondere das Gate eines Transistors zur Schaltung des Entladestroms, angeschlossen ist. Die Höhe des Entladestroms kann alternativ mittels einer Logikeinheit, beispielsweise ein Microcontroller, in Abhängigkeit einer gemessenen Niedervoltspannung eingestellt werden. Vorteilhaft wird eine Vorrichtung zur Entladung bereitgestellt, bei der eine Überlastung des Tiefsetzstellers vermieden wird.The low-voltage discharge circuit is designed such that the height of the discharge current in dependence on the low-voltage, which outputs the buck converter low voltage side, is set. A hardware circuit may be configured such that the magnitude of the discharge current changes depending on the low-voltage voltage. For this purpose, the hardware circuit can comprise, for example, a potential divider composed of a resistor series circuit, to the center tap of which, in particular, the gate of a transistor for switching the discharge current is connected. The height of the discharge current can alternatively by means of a logic unit, such as a microcontroller, in Dependence of a measured low-voltage can be adjusted. Advantageously, a device for discharging is provided in which an overload of the buck converter is avoided.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Entladestrom durch die Niedervolt-Entladeschaltung gesperrt, falls die Niedervoltspannung kleiner als ein unterer Betriebsspannungswert ist.In another embodiment of the invention, the discharge current is blocked by the low-voltage discharge circuit, if the low-voltage is less than a lower operating voltage value.
Wenn die Niedervoltspannung auf einen Wert absinkt, der kleiner als ein unterer Betriebsspannungswert ist, so wird der Entladestrom, durch die Niedervoltspannung gesperrt bzw. ein Fließen des Entladestroms durch die Niedervolt-Entladeschaltung verhindert. Beispielsweise dadurch, dass der Stromkreis durch die Niedervolt-Entladeschaltung unterbrochen wird oder über einen sehr hohen ohmschen Widerstand geleitet wird. Vorteilhaft wird eine Vorrichtung zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises über einen Tiefsetzsteller bereitgestellt, bei dem der Tiefsetzsteller nicht überlastet wird.When the low-voltage voltage decreases to a value lower than a lower operating voltage value, the discharge current is blocked by the low-voltage voltage or prevented from flowing of the discharge current by the low-voltage discharge circuit. For example, the fact that the circuit is interrupted by the low-voltage discharge circuit or passed through a very high resistance. Advantageously, a device for discharging a high-voltage DC link is provided via a step-down converter, in which the step-down converter is not overloaded.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Entladestrom durch die Niedervolt-Entladeschaltung maximal, falls die Niedervoltspannung größer als ein oberer Betriebsspannungswert ist.In another embodiment of the invention, the discharge current through the low-voltage discharge circuit is a maximum, if the low-voltage is greater than an upper operating voltage value.
Falls die Niedervoltspannung größer als ein oberer Betriebsspannungswert ist, wird die Niedervolt-Entladeschaltung insbesondere durchgeschaltet. Folglich fließt der maximale Entladestrom durch die Niedervolt-Entladeschaltung. Beispielweise wird hierzu der Stromkreis durch die Niedervolt-Entladeschaltung geschlossen und insbesondere der innerhalb des Stromkreises der Niedervolt-Entladeschaltung resultierende Widerstand minimiert. Vorteilhaft wird eine Vorrichtung zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises bereitgestellt, welche die Entnahme der maximalen Leistung aus dem Hochvolt-Zwischenkreises ermöglicht, solange der Tiefsetzsteller nicht überlastet wird.If the low-voltage is greater than an upper operating voltage value, the low-voltage discharge circuit is in particular switched through. Consequently, the maximum discharge current flows through the low-voltage discharge circuit. For example, for this purpose, the circuit is closed by the low-voltage discharge circuit and in particular minimizes the resulting within the circuit of the low-voltage discharge circuit resistance. Advantageously, a device for discharging a high-voltage intermediate circuit is provided, which allows the removal of the maximum power from the high-voltage intermediate circuit as long as the buck converter is not overloaded.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Entladestrom durch die Niedervolt-Entladeschaltung linear geregelt, falls die Niedervoltspannung kleiner als der obere Betriebsspannungswert und größer als der untere Betriebsspannungswert ist. Falls sich die Niedervoltspannung in einem Bereich zwischen dem unteren Betriebsspannungswert und dem oberen Betriebsspannungswert befindet, wird der Entladestrom durch die Niedervolt-Entladeschaltung linear geregelt. Insbesondere wird hierzu der zur Steuerung des Entladestroms verwendete Transitor im linearen Bereich betrieben. Bei höherer Niedervoltspannung ergibt sich ein höherer Laststrom und bei niedrigerer Niedervoltspannung ergibt sich ein niedrigerer Entladestrom durch die Niedervolt-Entladeschaltung. Beispielsweise erfolgt diese Regelung mittels eines MOSFETs, an dessen Gate eine Spannung angelegt wird, die proportional zu der Niedervoltspannung ausgelegt wird. Vorteilhaft wird eine Vorrichtung zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises bereitgestellt, die mit der maximalen Leistung des Tiefsetzstellers entladen werden kann.In another embodiment of the invention, the discharge current is linearly controlled by the low-voltage discharge circuit, if the low-voltage is less than the upper operating voltage value and greater than the lower operating voltage value. If the low-voltage is in a range between the lower operating voltage value and the upper operating voltage value, the discharge current is linearly controlled by the low-voltage discharge circuit. In particular, for this purpose, the transistor used to control the discharge current is operated in the linear range. At higher low voltage results in a higher load current and at lower low voltage results in a lower discharge current through the low-voltage discharge circuit. For example, this regulation is effected by means of a MOSFET, at whose gate a voltage is applied, which is designed in proportion to the low-voltage. Advantageously, a device for discharging a high-voltage intermediate circuit is provided, which can be discharged with the maximum power of the buck converter.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Niedervolt-Entladeschaltung als Verbraucher einen Halbleiterschalter, Transistor oder MOSFET.In another embodiment of the invention, the low-voltage discharge circuit as a consumer comprises a semiconductor switch, transistor or MOSFET.
Die für die Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises benötigte Verbraucher ist beispielweise als Halbleiterschalter, Transistor oder MOSFET ausgestaltet und eine Komponente der Niedervolt-Entladeschaltung. Vorteilhaft werden Varianten für einen Verbraucher der Niedervolt-Entladeschaltung bereitgestellt.The load required for the discharge of a high-voltage intermediate circuit is designed, for example, as a semiconductor switch, transistor or MOSFET and a component of the low-voltage discharge circuit. Advantageously, variants are provided for a consumer of the low-voltage discharge circuit.
Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer Vorrichtung und insbesondere einer Leistungselektronik und/oder einer Hochvoltbatterie und/oder einem elektrischen Antrieb.Furthermore, the invention relates to a drive train with a device and in particular a power electronics and / or a high-voltage battery and / or an electric drive.
Ein derartiger Antriebsstrang dient beispielweise dem Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs. Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung wird ein sicherer Betrieb des Antriebsstrangs ermöglicht, insbesondere eine sichere aktive Entladung des Hochvolt-Zwischenkreises des Antriebsstrangs ermöglicht.Such a drive train is used, for example, the drive of an electric vehicle. By means of the method and the device, a safe operation of the drive train is made possible, in particular a safe active discharge of the high-voltage intermediate circuit of the drive train possible.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, mit einer beschriebenen Vorrichtung. Vorteilhaft wird somit ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Vorrichtung umfasst, mit der eine effiziente Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises erfolgt.Furthermore, the invention relates to a vehicle with a described device. Advantageously, a vehicle is thus provided which comprises a device with which an efficient discharge of a high-voltage intermediate circuit takes place.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises eines Fahrzeugs. Der Hochvolt-Zwischenkreis umfasst einen Zwischenkreiskondensator und einen Tiefsetzsteller, welcher eine Hochvoltspannung des Hochvolt-Zwischenkreises in eine Niedervoltspannung umwandelt. Es ist eine Niedervolt-Entladeschaltung vorgesehen, welche niedervoltseitig mit dem Tiefsetzsteller elektrisch verbunden ist. Das Verfahren umfasst die Schritte Einschalten der Niedervolt-Entladeschaltung in Abhängigkeit eines Entlade-Signals; Ermitteln der Niedervoltspannung; Einstellen des Entladestroms durch die Niedervolt-Entladeschaltung in Abhängigkeit der ermittelten Niedervoltspannung.Furthermore, the invention relates to a method for discharging a high-voltage DC link of a vehicle. The high-voltage intermediate circuit comprises an intermediate circuit capacitor and a step-down converter, which converts a high-voltage voltage of the high-voltage intermediate circuit into a low-voltage voltage. There is provided a low-voltage discharge circuit, which is electrically connected to the low-set side with the buck converter. The method comprises the steps of turning on the low-voltage discharge circuit in response to a discharge signal; Determining the low-voltage voltage; Adjustment of the discharge current through the low-voltage discharge circuit as a function of the determined low-voltage.
Es wird ein Verfahren bereitgestellt, welches zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises eines Fahrzeugs geeignet ist. Der Hochvolt-Zwischenkreis umfasst einen Zwischenkreiskondensator, welcher beispielweise für den Betrieb einer elektrischen Maschine hochvoltseitig zwischen einen Pulswechselrichter und eine Hochvoltbatterie zur Glättung der Strom- und Spannungsspitzen geschaltet wird. Weiter umfasst der Hochvolt-Zwischenkreis einen Tiefsetzsteller. Der Tiefsetzsteller wandelt die in dem Hochvolt-Zwischenkreis anliegende Hochvoltspannung in eine Niedervoltspannung um. Für die Entladung des Hochvolt-Zwischenkreises wird eine Niedervolt-Entladeschaltung eingesetzt. Hierzu wird die Niedervolt-Entladeschaltung über den Tiefsetzsteller mit dem Hochvolt-Zwischenkreis elektrisch verbunden. Mittels einem Verfahrensschritt wird die Niedervolt-Entladeschaltung in Abhängigkeit eines Ladesignals eingeschaltet. Weiter wird die Niedervoltspannung ermittelt. Dies erfolgt beispielsweise mittels bekannter Messverfahren oder mittels einer Hardwareschaltung. In Abhängigkeit der ermittelten Niedervoltspannung wird der Entladestrom durch die Niedervolt-Entladeschaltung eingestellt. Vorteilhaft wird ein Verfahren zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises bereitgestellt.A method is provided which is suitable for discharging a high-voltage intermediate circuit of a vehicle. The high-voltage intermediate circuit comprises an intermediate circuit capacitor, which, for example, for the operation of an electrical machine high-voltage side between a pulse inverter and a high-voltage battery for smoothing the Current and voltage peaks is switched. Furthermore, the high-voltage intermediate circuit comprises a buck converter. The step-down converter converts the high-voltage voltage present in the high-voltage intermediate circuit into a low-voltage voltage. For the discharge of the high-voltage intermediate circuit, a low-voltage discharge circuit is used. For this purpose, the low-voltage discharge circuit is electrically connected via the buck converter with the high-voltage intermediate circuit. By means of a method step, the low-voltage discharge circuit is turned on in response to a charging signal. Next, the low-voltage is determined. This takes place for example by means of known measuring methods or by means of a hardware circuit. Depending on the determined low-voltage voltage, the discharge current is adjusted by the low-voltage discharge circuit. Advantageously, a method for discharging a high-voltage intermediate circuit is provided.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, das bisher beschriebene Verfahren auszuführen.Furthermore, the invention relates to a computer program that is configured to carry out the method described so far.
Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.Furthermore, the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program described is stored.
Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend auf das Verfahren bzw. den Antriebsstrang und das Fahrzeug und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind.It is understood that the features, properties and advantages of the device according to the invention corresponding to the method or the drive train and the vehicle and vice versa apply or are applicable.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.Further features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
Figurenlistelist of figures
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises des Fahrzeugs, -
2 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einer Vorrichtung, -
3 ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, -
4 ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Entladung eines Hochvolt-Zwischenkreises eines Fahrzeugs, -
5 eine schematische Darstellung einer Niedervolt-Entladeschaltung.
-
1 shows a schematic representation of a device for discharging a high-voltage intermediate circuit of the vehicle, -
2 a schematic representation of a drive train with a device, -
3 a schematically illustrated vehicle with a drive train, -
4 a schematically illustrated flowchart for a method for discharging a high-voltage DC link of a vehicle, -
5 a schematic representation of a low-voltage discharge circuit.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die
Die
Die
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2009/106187 A1 [0002]WO 2009/106187 A1 [0002]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |