DE102020007368A1 - Method for pre-charging a high-voltage electrical system of an electrically operated vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorladen eines Hochvoltbordnetzes (100) eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wobei das Hochvoltbordnetz (100) einen Hochvoltenergiespeicher (10) umfasst, welcher über wenigstens einen Schalter (12) mit einer Zwischenkreiskapazität (32) gekoppelt ist, wobei die Zwischenkreiskapazität (32) über einen DC/DC-Wandler (20) mit einem Niedervoltenergiespeicher (26) gekoppelt ist, wobei das Verfahren wenigstens die Schritte umfasst (i) Bestimmen (S100) einer für die Vorladung der Zwischenkreiskapazität (32) benötigten Ladungsmenge; (ii) Vorladen (S102) der Zwischenkreiskapazität (32) mit einer ersten Ladeleistung bis eine erste Ladungsmenge erreicht ist, wobei der wenigstens eine Schalter (12) geöffnet ist, wobei die erste Ladungsmenge kleiner als die benötigte Ladungsmenge ist; (iii) Fortsetzen (S104) des Vorladens mit einer zweiten Ladeleistung; (iv) Bestimmen (S106) einer an der Zwischenkreiskapazität (32) anliegenden Spannung (16); (v) Schließen (S108) des wenigstens einen Schalters (12) des Hochvoltenergiespeichers (10), sobald die an der Zwischenkreiskapazität (32) anliegende Spannung (16) eine vorgegebene Sollspannung (40) erreicht hat; (vi) Beenden (S110) des Vorladens.The invention relates to a method for precharging a high-voltage electrical system (100) of an electrically operated vehicle, the high-voltage electrical system (100) comprising a high-voltage energy store (10) which is coupled to an intermediate circuit capacitance (32) via at least one switch (12), the intermediate circuit capacitance (32) is coupled to a low-voltage energy store (26) via a DC / DC converter (20), the method comprising at least the steps of (i) determining (S100) a charge amount required for precharging the intermediate circuit capacitance (32); (ii) pre-charging (S102) the intermediate circuit capacitance (32) with a first charging power until a first amount of charge is reached, the at least one switch (12) being open, the first amount of charge being smaller than the required amount of charge; (iii) continuing (S104) the pre-charging with a second charging power; (iv) determining (S106) a voltage (16) present at the intermediate circuit capacitance (32); (v) closing (S108) the at least one switch (12) of the high-voltage energy store (10) as soon as the voltage (16) applied to the intermediate circuit capacitance (32) has reached a predetermined nominal voltage (40); (vi) terminating (S110) the precharge.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorladen eines Hochvoltbordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.The invention relates to a method for precharging a high-voltage electrical system of an electrically operated vehicle.
Hochvolt-Komponenten, wie beispielsweise Hochvolt (HV)-Energiespeicher, DC-DC Wandler, On Board-Lader (auf Englisch On Board Charger = OBC), Inverter, Elektromotor, Heizer und Kältemittelverdichter und dergleichen, bilden das elektrische Hochvolt-Netz in Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben, zu denen batterieelektrische Fahrzeuge (Battery Electric Vehicles = BEV), Plug-In Hybrid-Fahrzeuge (Plug In Hybrid Vehicles = PHEV), Hybrid-Fahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles = HEV) und Brennstoffzellen-Fahrzeugen (Fuel Cell = F-Cell) zählen. Unter den Begriff Hochvolt fallen alle Spannungen gemäß der Norm ECE R 100, welche ein Potenzial von größer als 60 V DC oder 30 V AC rms aufweisen.High-voltage components, such as high-voltage (HV) energy storage devices, DC-DC converters, on-board chargers, inverters, electric motors, heaters and refrigerant compressors, and the like, form the high-voltage electrical network in vehicles with electric drives, including battery electric vehicles (BEV), plug-in hybrid vehicles (plug-in hybrid vehicles = PHEV), hybrid vehicles (hybrid electric vehicles = HEV) and fuel cell vehicles (fuel cell = F -Cell) count. The term high voltage includes all voltages according to the ECE
Über einen elektrischen Zwischenkreis, welcher beispielsweise als wesentliche Komponente eine Zwischenkreiskapazität umfasst, ist der Hochvoltenergiespeicher mit dem Hochvoltbordnetz und damit dem elektrischen Antrieb des Fahrzeugs gekoppelt. Damit beim Zuschalten des Hochvoltenergiespeichers über wenigstens einen Schalter keine zu hohen Ströme fließen, wird vor dem Schließen des Schalters die Zwischenkreiskapazität auf eine vorgegebene Sollspannung aufgeladen. Dieser Vorgang wird als Vorladung bezeichnet.The high-voltage energy store is coupled to the high-voltage on-board network and thus to the vehicle's electric drive via an electrical intermediate circuit, which for example includes an intermediate circuit capacitance as an essential component. So that no excessively high currents flow when the high-voltage energy store is switched on via at least one switch, the intermediate circuit capacitance is charged to a predetermined nominal voltage before the switch is closed. This process is known as a subpoena.
Beim Vorladen des Hochvoltzwischenkreises eines Fahrzeugs mit einer Komponente außerhalb der Hochvoltenergiespeicher, z.B. einem 12V-DC/DC-Wandler, ist die Kommunikation zwischen dem Hochvoltenergiespeicher, welcher Schalter, beispielsweise in Form von Schützen, aufweist, und der vorladenden Komponente wichtig.When precharging the high-voltage intermediate circuit of a vehicle with a component outside the high-voltage energy store, e.g. a 12V DC / DC converter, communication between the high-voltage energy store, which has switches, for example in the form of contactors, and the precharging component is important.
Einerseits muss die Vorladespannung ausreichend genau eingestellt werden, damit die Schalter des Hochvoltenergiespeichers beim Zuschalten nicht durch Ströme in die Zwischenkreiskapazitäten geschädigt werden. Dies erfordert eine hohe Genauigkeit der Spannungssensorik in dem Hochvoltenergiespeicher und der vorladenden Komponente. Andererseits muss auch die zeitliche Synchronisation der Messwerte beachtet werden, da beim Vorladevorgang hohen Spannungsgradienten von größer als 1V/msec auftreten können.On the one hand, the precharge voltage must be set with sufficient accuracy so that the switches of the high-voltage energy storage device are not damaged by currents in the intermediate circuit capacities when they are switched on. This requires a high level of accuracy for the voltage sensors in the high-voltage energy store and the precharging component. On the other hand, the time synchronization of the measured values must also be taken into account, since high voltage gradients of greater than 1V / msec can occur during the pre-charging process.
Die
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Vorladen eines Hochvoltbordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs bereitzustellen.One object of the invention is to provide an improved method for precharging a high-voltage on-board network of an electrically operated vehicle.
Die vorgenannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.The aforementioned object is achieved with the features of the independent claim.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable configurations and advantages of the invention emerge from the further claims, the description and the drawing.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Vorladen eines Hochvoltbordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Hochvoltbordnetz einen Hochvoltenergiespeicher umfasst, welcher über wenigstens einen Schalter mit einer Zwischenkreiskapazität gekoppelt ist, wobei die Zwischenkreiskapazität über einen DC/DC-Wandler mit einem Niedervoltenergiespeicher gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst wenigstens die Schritte (i) Bestimmen einer für die Vorladung der Zwischenkreiskapazität benötigten Ladungsmenge; (ii) Vorladen der Zwischenkreiskapazität mit einer ersten Ladeleistung bis eine erste Ladungsmenge erreicht ist, wobei der wenigstens eine Schalter geöffnet ist, wobei die erste Ladungsmenge kleiner als die benötigte Ladungsmenge ist; (iii) Fortsetzen des Vorladens mit einer zweiten Ladeleistung; (iv) Bestimmen einer an der Zwischenkreiskapazität anliegenden Spannung; (v) Schließen des wenigstens einen Schalters des Hochvoltenergiespeichers, sobald die an der Zwischenkreiskapazität anliegende Spannung eine vorgegebene Sollspannung erreicht hat; (vi) Beenden des Vorladens.According to one aspect of the invention, a method for precharging a high-voltage on-board network of an electrically operated vehicle is proposed, the high-voltage on-board network comprising a high-voltage energy store, which is coupled to an intermediate circuit capacitance via at least one switch, the intermediate circuit capacitance being coupled to a low-voltage energy store via a DC / DC converter is. The method comprises at least the following steps (i) determining a charge quantity required for precharging the intermediate circuit capacitance; (ii) pre-charging the intermediate circuit capacitance with a first charging power until a first amount of charge is reached, the at least one switch being open, the first amount of charge being smaller than the required amount of charge; (iii) continuing the pre-charging with a second charging power; (iv) determining a voltage applied to the intermediate circuit capacitance; (v) Closing the at least one switch of the high-voltage energy store as soon as the voltage applied to the intermediate circuit capacitance has reached a predetermined setpoint voltage; (vi) End the subpoena.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine für die Vorladung benötigte Ladungsmenge prognostiziert und sodann die Vorladung mit einer ersten Leistung, welche einer maximalen Leistung von DC/DC-Wandler und/oder Niedervoltenergiespeicher entspricht, durchgeführt, bis etwas weniger als die prognostizierte Ladungsmenge erreicht ist. Die erreichte Ladungsmenge kann dabei durch das Stromintegral bestimmt werden, woraus sich über die folgende Beziehung direkt die am Zwischenkreis anliegende Spannung bestimmen lässt:
Anschließend wird die Vorladung mit reduzierter Leistung fortgesetzt. Der wenigstens eine Schalter, oder insbesondere beide Schalter bei einem Doppelschütz, des Hochvoltenergiespeichers werden autark geschlossen, sobald die gewünschte Vorladespannung erreicht ist und damit der Hochvoltenergiespeicher mit dem Hochvoltbordnetz verbunden.Subsequently, the pre-charging is continued with reduced power. The at least one switch, or in particular both switches in a double contactor, of the high-voltage energy store are closed independently as soon as the desired precharge voltage is reached and the high-voltage energy store is thus connected to the high-voltage on-board network.
Im Unterschied zum Stand der Technik wird dem DC/DC-Wandler eine Sollladungsmenge, bzw. eine Sollleistung vorgegeben, mit denen die Vorladung durchgeführt wird. Das Zuschalten des oder der Schütze des Hochvoltenergiespeichers findet während des Vorladeprozesses autark statt, sobald die Spannung an der Zwischenkreiskapazität die vorgegebene Sollspannung erreicht hat.In contrast to the prior art, the DC / DC converter is given a setpoint charge quantity or a setpoint power with which the precharge is carried out. The connection of the contactor (s) of the high-voltage energy store takes place autonomously during the pre-charging process as soon as the voltage at the intermediate circuit capacitance has reached the specified target voltage.
Vorteilhaft wird so die Synchronisation zwischen dem Hochvoltenergiespeicher und dem DC/DC-Wandler vereinfacht. Es besteht keine Echtzeitanforderung an die Bus-Kommunikation zwischen Hochvoltenergiespeicher und vorladender Komponente.This advantageously simplifies the synchronization between the high-voltage energy store and the DC / DC converter. There is no real-time requirement for bus communication between the high-voltage energy store and the precharging component.
Es können Spannungssensoren mit geringerer Genauigkeit eingesetzt werden. Die Fehlerkette der Spannungsmessungen zieht sich nicht über zwei Komponenten mit unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, insbesondere einer unterschiedlichen Temperatur. Somit werden geringere Anforderungen an die Sensorik gestellt.Voltage sensors with lower accuracy can be used. The error chain of the voltage measurements does not extend over two components with different environmental conditions, in particular a different temperature. This means that fewer requirements are placed on the sensors.
Die Vorladezeit verkürzt sich vorteilhaft. Dadurch sind eine schnellere Vorladung und ein schnellerer Fahrzeugstart möglich.The pre-charging time is advantageously reduced. This enables faster pre-charging and faster vehicle start-up.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenkreiskapazität über den DC/DC-Wandler aus dem Niedervoltenergiespeicher vorgeladen werden.According to an advantageous embodiment of the method, the intermediate circuit capacitance can be precharged from the low-voltage energy store via the DC / DC converter.
Der Niedervoltenergiespeicher zum Vorladen der Zwischenkreiskapazität kann beispielsweise als eine Batterie eines Niedervoltbordnetzes eins Hybridfahrzeugs ausgebildet sein. Es kann sich beispielsweise um eine konventionelle 12V-Bleibatterie, eine 24V-Batterie, oder aber auch um Batterie eines 48V-Bordnetzes handeln. Ein solcher Niedervoltenergiespeicher kann auch zur Versorgung von Niedervoltverbrauchern im Kraftfahrzeug genutzt werden. Beispielsweise kann als Niedervoltenergiespeicher eine bereits vorhandene Niedervoltbatterie verwendet werden, die bereits zur Versorgung von Niedervoltverbrauchern im Kraftfahrzeug genutzt wird. Dies hat den Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, einen zusätzlichen Niedervoltenergiespeicher für das Vorladen des Zwischenkreisspeichers zu verbauen. Alternativ ist aber auch möglich, für den Zweck des Vorladens eine spezielle Batterie vorzusehen.The low-voltage energy store for precharging the intermediate circuit capacity can be designed, for example, as a battery of a low-voltage electrical system of a hybrid vehicle. For example, it can be a conventional 12V lead-acid battery, a 24V battery, or a battery from a 48V on-board network. Such a low-voltage energy store can also be used to supply low-voltage consumers in the motor vehicle. For example, an existing low-voltage battery that is already used to supply low-voltage consumers in the motor vehicle can be used as the low-voltage energy store. This has the advantage that it is not necessary to install an additional low-voltage energy store for precharging the intermediate circuit store. Alternatively, however, it is also possible to provide a special battery for the purpose of pre-charging.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Schließen des wenigstens einen Schalters des Hochvoltenergiespeichers autark durchgeführt werden. Insbesondere kann dabei das Schließen des wenigstens einen Schalters des Hochvoltenergiespeichers durch den Hochvoltenergiespeicher autark durchgeführt werden, sobald die an der Zwischenkreiskapazität anliegende Spannung eine vorgegebene Sollspannung erreicht hat. Die vorgegebene Sollspannung kann beispielsweise der Betriebsspannung des Hochvoltenergiespeichers entsprechen. Das Schließen des wenigstens einen Schalters, also beispielsweise des einen oder der zwei Hauptschütze des Hochvoltenergiespeichers, kann durch Batteriesteuergerät des Hochvoltenergiespeichers oder eines anderen Steuergeräts des Hochvoltbordnetzes gesteuert werden.According to an advantageous embodiment of the method, the closing of the at least one switch of the high-voltage energy store can be carried out autonomously. In particular, the at least one switch of the high-voltage energy store can be closed independently by the high-voltage energy store as soon as the voltage applied to the intermediate circuit capacitance has reached a predetermined setpoint voltage. The predefined setpoint voltage can, for example, correspond to the operating voltage of the high-voltage energy store. Closing of the at least one switch, for example one or the two main contactors of the high-voltage energy store, can be controlled by the battery control device of the high-voltage energy store or another control device of the high-voltage on-board network.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Sollspannung einer Betriebsspannung des Hochvoltenergiespeichers entsprechen. Wenn die Spannung des Zwischenkreises der Betriebsspannung des Hochvoltenergiespeichers entspricht, kann der Hochvoltenergiespeicher an das Hochvoltbordnetz gefahrlos zugeschaltet werden, ohne dass zu hohe Ströme beim Schließen des Schalters fließen und so den Schalter oder andere Komponenten des Hochvoltbordnetzes schädigen können.According to an advantageous embodiment of the method, the setpoint voltage can correspond to an operating voltage of the high-voltage energy store. If the voltage of the intermediate circuit corresponds to the operating voltage of the high-voltage energy store, the high-voltage energy store can be safely connected to the high-voltage on-board network without excessive currents flowing when the switch is closed and thus damaging the switch or other components of the high-voltage on-board network.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite Ladeleistung kleiner als die erste Ladeleistung sein. Insbesondere kann dabei die zweite Ladeleistung höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 10 % der ersten Ladeleistung betragen. Auf diese Weise treten kurz vor Erreichen der vorgegebenen Sollspannung des Zwischenkreises geringere Spannungsgradienten auf. Dadurch können an die Spannungsmessung geringere Anforderungen gestellt werden, wodurch die Spannungssensoren einfacher ausgebildet sein können.According to an advantageous embodiment of the method, the second charging power can be smaller than the first charging power. In particular, the second charging power can be at most 20%, preferably at most 10% of the first charging power. In this way, lower voltage gradients occur shortly before the specified target voltage of the intermediate circuit is reached. As a result, lower demands can be placed on the voltage measurement, as a result of which the voltage sensors can be designed more simply.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Zwischenkreiskapazität entladen werden, falls die an der Zwischenkreiskapazität anliegende Spannung vor dem Schließen des wenigstens einen Schalters eine vorgegebene Grenzspannung überschreitet. Falls der geeignete Zuschaltzeitpunkt für das Schließen des Schalters des Hochvoltenergiespeichers verpasst wurde und die Spannung an der Zwischenkreiskapazität bereits über der vorgegebenen Sollspannung liegt, kann so die Zwischenkreiskapazität wieder entladen werden und die Spannung an der Zwischenkreiskapazität wieder gesenkt werden. Wird dabei die Sollspannung erreicht, kann der Schalter des Hochvoltenergiespeichers dann geschlossen werden.According to an advantageous embodiment of the method, the intermediate circuit capacitance can be discharged if the voltage applied to the intermediate circuit capacitance exceeds a predetermined limit voltage before the at least one switch is closed. If the appropriate connection time for closing the switch of the high-voltage energy storage unit was missed and the voltage at the intermediate circuit capacitance is already above the specified nominal voltage, the intermediate circuit capacitance can be discharged again and the voltage in the intermediate circuit capacitance can be reduced again. If the target voltage is reached, the switch of the high-voltage energy store can then be closed.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die benötigte Ladungsmenge mittels eines Prognoseverfahrens bestimmt werden. So kann beispielsweise abhängig von Zustandsparametern des Hochvoltenergiespeichers, von Umgebungsbedingungen oder sonstigen Randbedingungen des Hochvoltbordnetzes die Ladungsmenge geschätzt werden, die wohl nötig sein wird, um die vorgegebene Sollspannung zum Zuschalten des Schalters des Hochvoltenergiespeichers beim Vorladen zu erreichen.According to an advantageous embodiment of the method, the required amount of charge can be determined by means of a prognosis method. For example, depending on the state parameters of the high-voltage energy store, ambient conditions or other boundary conditions of the high-voltage on-board network, the amount of charge that will be necessary to achieve the specified target voltage for switching on the switch of the high-voltage energy store during pre-charging can be estimated.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann das Prognoseverfahren mittels eines selbstlernenden Algorithmus zur Anpassung der zur Vorladung benötigten Ladungsmenge durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft können so beispielsweise ein Alterungszustand des Hochvoltenergiespeichers, Umgebungsbedingungen oder sonstige Randbedingungen des Hochvoltbordnetzes zur Schätzung der Ladungsmenge mit einbezogen werden, die wohl nötig sein wird, um die vorgegebene Sollspannung zum Zuschalten des Schalters des Hochvoltenergiespeichers beim Vorladen zu erreichen. According to an advantageous embodiment of the method, the prognosis method can be carried out by means of a self-learning algorithm to adapt the amount of charge required for pre-charging. For example, an aging condition of the high-voltage energy store, ambient conditions or other boundary conditions of the high-voltage on-board network can particularly advantageously be included in order to estimate the amount of charge that will probably be necessary to achieve the specified target voltage for switching on the switch of the high-voltage energy store during pre-charging.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der DC/DC-Wandler als bidirektionaler Wandler ausgebildet sein mit einem ersten Betriebsmodus, in dem elektrische Energie aus dem Niedervoltenergiespeicher in die Zwischenkreiskapazität übertragen wird und mit einem zweiten Betriebsmodus, in dem elektrische Energie aus der Zwischenkreiskapazität in den Niedervoltenergiespeicher übertragen wird. Das Verfahren kann dabei vorteilhaft ein Umschalten zwischen dem ersten Betriebsmodus und dem zweiten Betriebsmodus, insbesondere abhängig von einer Differenz der Spannung an der Zwischenkreiskapazität und einer Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers, umfassen.According to an advantageous embodiment of the method, the DC / DC converter can be designed as a bidirectional converter with a first operating mode in which electrical energy is transferred from the low-voltage energy storage device to the intermediate circuit capacity and with a second operating mode in which electrical energy is transferred from the intermediate circuit capacity to the Low-voltage energy storage is transferred. The method can advantageously include switching between the first operating mode and the second operating mode, in particular as a function of a difference between the voltage at the intermediate circuit capacitance and an output voltage of the DC / DC converter.
Günstigerweise ist der DC/DC-Wandler als bidirektionaler Wandler ausgebildet, da seine eigentliche Funktion eine Versorgung von Niedervoltkomponenten aus dem Hochvoltbordnetz darstellt. Um die Vorladefunktion durchführen zu können, muss der DC/DC-Wandler einen Energiefluss aus dem Niedervoltnetz in das Hochvoltbordnetz ermöglichen und kann deshalb vorteilhaft bidirektional ausgebildet sein. Zwar könnte man dafür auch einen separaten Wandler benutzen. Eine solche Lösung wäre jedoch von einer Kostenseite wie auch von einer Bauraumseite her ungünstiger.The DC / DC converter is advantageously designed as a bidirectional converter, since its actual function is to supply low-voltage components from the high-voltage vehicle electrical system. In order to be able to carry out the pre-charging function, the DC / DC converter must enable an energy flow from the low-voltage network into the high-voltage on-board network and can therefore advantageously be designed to be bidirectional. You could use a separate converter for this. However, such a solution would be less favorable in terms of both costs and installation space.
Vorteilhaft kann so aus dem Niedervoltenergiespeicher Energie in die Zwischenkreiskapazität geladen werden als auch von der Zwischenkreiskapazität wieder in den Niedervoltenergiespeicher geladen werden. Falls beispielsweise der geeignete Zuschaltzeitpunkt für das Schließen des Schalters des Hochvoltenergiespeichers verpasst wurde und die Spannung an der Zwischenkreiskapazität bereits über der vorgegebenen Sollspannung liegt, kann so die Zwischenkreiskapazität wieder entladen werden und die Spannung an der Zwischenkreiskapazität wieder gesenkt werden.In this way, energy can advantageously be loaded from the low-voltage energy store into the intermediate circuit capacitance and also be charged back into the low-voltage energy store from the intermediate circuit capacitance. If, for example, the appropriate connection time for closing the switch of the high-voltage energy store was missed and the voltage on the intermediate circuit capacitance is already above the specified target voltage, the intermediate circuit capacitance can be discharged again and the voltage in the intermediate circuit capacitance can be reduced again.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawings. In the drawings, an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Hochvoltbordnetzes für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vorladen des Hochvoltbordnetzes eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs; -
2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens; und -
3 einen Spannungsverlauf beim Vorladen des Hochvoltbordnetzes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
-
1 a schematic representation of a high-voltage on-board network for carrying out the method according to the invention for precharging the high-voltage on-board network of an electrically operated vehicle; -
2 a flow chart of the method according to the invention; and -
3 a voltage curve when precharging the high-voltage electrical system according to the method according to the invention.
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.Identical or similar components are numbered with the same reference symbols in the figures. The figures show only examples and are not to be understood as restrictive.
Das Hochvoltbordnetz
Die Zwischenkreiskapazität
In dem Hochvoltenergiespeicher
Im DC/DC-Wandler wird eine Ausgangsspannung
Das Verfahren zum Vorladen eines Hochvoltbordnetzes
In einem ersten Schritt
Danach wird in Schritt
Die erste Ladungsmenge ist dabei kleiner als die benötigte Ladungsmenge.The first amount of charge is smaller than the amount of charge required.
Ist die erste Ladungsmenge erreicht, wird das Vorladen in Schritt
Dabei wird in Schritt
Sobald die an der Zwischenkreiskapazität
Das Schließen
Die Sollspannung
Damit ist der Hochvoltenergiespeicher
Falls die an der Zwischenkreiskapazität
Dazu kann der DC/DC-Wandler
Zu einem Zeitpunkt
Zu einem Zeitpunkt
Bei Erreichen der vorgegebenen Sollspannung
Der Vorladevorgang kann danach zum Zeitpunkt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- HochvoltenergiespeicherHigh-voltage energy storage
- 1212
- Schalterswitch
- 1414th
- Spannung HV-EnergiespeicherVoltage HV energy storage
- 1616
- Spannung HochvoltbordnetzVoltage high-voltage electrical system
- 2020th
- DC/DC-WandlerDC / DC converter
- 2222nd
- Strom DC/DC-WandlerCurrent DC / DC converter
- 2424
- Spannung DC/DC-WandlerVoltage DC / DC converter
- 2626th
- NiedervoltenergiespeicherLow-voltage energy storage
- 3030th
- Elektrischer AntriebElectric drive
- 3232
- ZwischenkreiskapazitätDC link capacity
- 3434
- InverterInverter
- 3636
- ElektromotorElectric motor
- 3838
- NebenaggregateAncillary units
- 4040
- SollspannungTarget voltage
- 5050
- erste Ladeleistungfirst charging power
- 5252
- zweite Ladeleistungsecond charging power
- 100100
- Hochvoltbordnetz High-voltage electrical system
- t1t1
- Start VorladenStart preloading
- t2t2
- Reduzieren LadeleistungReduce charging power
- t3t3
- Schließen Schalter HV-EnergiespeicherClose switch for HV energy storage
- t4t4
- Beenden Vorladen Quit preloading
- S100S100
- Bestimmen für die Vorladung benötigte LadungsmengeDetermine the amount of charge required for the pre-charge
- S102S102
- Vorladen mit erster LadeleistungPre-charging with the first charging power
- S104S104
- Fortsetzen Vorladen mit zweiter LadeleistungContinue pre-charging with second charging power
- S106S106
- Bestimmen an der Zwischenkreiskapazität anliegende SpannungDetermine the voltage applied to the DC link capacitance
- S108S108
- Autarkes Schließen des Schalters des HochvoltenergiespeichersAutarkic closing of the switch of the high-voltage energy storage
- S110S110
- Beenden des VorladensEnd the preload
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102013225884 A1 [0006]DE 102013225884 A1 [0006]
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020007368.9A DE102020007368A1 (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Method for pre-charging a high-voltage electrical system of an electrically operated vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020007368.9A DE102020007368A1 (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Method for pre-charging a high-voltage electrical system of an electrically operated vehicle |
Publications (1)
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---|---|
DE102020007368A1 true DE102020007368A1 (en) | 2021-01-28 |
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ID=74098711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102020007368.9A Withdrawn DE102020007368A1 (en) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Method for pre-charging a high-voltage electrical system of an electrically operated vehicle |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022263347A1 (en) * | 2021-06-14 | 2022-12-22 | Man Truck & Bus Se | Electrical drive system for a vehicle |
WO2023036495A1 (en) * | 2021-09-08 | 2023-03-16 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating an electrically driven vehicle |
WO2023073159A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | Renault S.A.S. | Method for connecting a high-voltage battery to a high-voltage system in a drivetrain of an electric or hybrid vehicle |
DE102022129517A1 (en) | 2022-11-08 | 2024-05-08 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electrical circuit arrangement for a high-voltage component for a vehicle and method for operating such an electrical circuit arrangement |
-
2020
- 2020-12-03 DE DE102020007368.9A patent/DE102020007368A1/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022263347A1 (en) * | 2021-06-14 | 2022-12-22 | Man Truck & Bus Se | Electrical drive system for a vehicle |
WO2023036495A1 (en) * | 2021-09-08 | 2023-03-16 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating an electrically driven vehicle |
WO2023073159A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | Renault S.A.S. | Method for connecting a high-voltage battery to a high-voltage system in a drivetrain of an electric or hybrid vehicle |
FR3128832A1 (en) * | 2021-10-28 | 2023-05-05 | Renault S.A.S | Method for connecting a high voltage battery to a high voltage network in an electric or hybrid vehicle powertrain |
DE102022129517A1 (en) | 2022-11-08 | 2024-05-08 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electrical circuit arrangement for a high-voltage component for a vehicle and method for operating such an electrical circuit arrangement |
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