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用于使电网放电的方法和设备
申请号	CN201310232775.7	申请日	2013-06-13	公开(公告)号	CN103515947A	公开(公告)日	2014-01-15
申请人	罗伯特·博世有限公司;			发明人	T.波伊泽; T.默克尔;
摘要	用于使电网放电的方法和设备。提供用于使第一电网（100）放电的方法、设备和电气系统。第一电网（100）尤其是包括中间电路（160），该中间电路尤其是包括中间电路电容器（110）。第一电网（100）为此借助于直流电压转换器（120）与第二电网（200）连接。第一电网（100）借助于直流电压转换器（120）被放电。直流电压转换器（120）在此将电能传输到第二电网（200）中。为了放电将直流电压转换器（120）的输出电压设定到比第二电网（200）的额定电压大的第一电压值上。为了放电直流电压转换器（120）的输出电压在可预先给定的第一持续时间内被设定到第一电压值上。
权利要求	1.用于使第一电网（100）放电的方法，其中第一电网（100）借助于直流电压转换器（120）与第二电网（200）连接，其中第二电网（200）具有额定电压（Un）并且直流电压转换器（120）具有可设定的输出电压（Ua），其中第一电网（100）借助于直流电压转换器（120）被放电并且直流电压转换器（120）在此将电能传输到第二电网（200）中，其中为了放电将直流电压转换器（120）的输出电压（Ua）设定到比第二电网（200）的额定电压（Un）大的第一电压值（U1）上，其特征在于，为了放电直流电压转换器（120）的输出电压（Ua）在可预先给定的第一持续时间（T1）内被设定到第一电压值（U1）上。 2.根据权利要求1的方法，其特征在于，为了放电直流电压转换器（120）的输出电压（Ua）接着在可预先给定的第二持续时间（T2）内被设定到比第一电压值（U1）大的第二电压值（U2）上。 3.根据权利要求2的方法，其特征在于，为了放电直流电压转换器（120）的输出电压（Ua）在预先给定的第二持续时间（T2）期满之后被设定到第一电压值（U1）上。 4.根据权利要求3的方法，其特征在于，重复所述方法直至可预先给定的放电时间（Te）期满，或者一直重复所述方法，直至直流电压转换器（120）的输入电压（Ue）小于可预先给定的第三电压值（U3）。 5.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，第一电压值（U1）对应于第二电网（200）的静态最大允许电压（Us）。 6.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，第一持续时间（T1）比第二电网（200）的动态最大允许电压（Ud）之间的最小允许持续时间（Tz）长。 7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，第二电压值（U2）大于第二电网（200）的静态最大允许电压（Us），但是小于第二电网（200）的动态最大允许电压（Ud）。 8.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，第二持续时间（T2）比第二电网（200）的动态最大允许电压（Ud）的动态最大允许持续时间（Td）短。 9.用于使第一电网（100）放电的设备，其中第一电网（100）借助于直流电压转换器（120）与第二电网（200）连接，其中第二电网（200）具有额定电压（Un）并且直流电压转换器（120）具有可设定的输出电压（Ua），其中设置有装置（400），该装置（400）将直流电压转换器（120）操控为，使得第一电网（100）借助于直流电压转换器（120）被放电并且直流电压转换器（120）在此将电能传输到第二电网（200）中，其中为了放电直流电压转换器（120）的输出电压（Ua）被设定到比第二电网（200）的额定电压（Un）大的第一电压值（U1）上，其特征在于，所述装置（400）将直流电压转换器操控为，使得为了放电直流电压转换器（120）的输出电压（Ua）在可预先给定的第一持续时间（T1）内被设定到第一电压值（U1）上。 10.根据权利要求9的设备，其特征在于，所述装置（400）根据权利要求2至8的方法操控直流电压转换器（120）。 11.电气系统，包括能连接到第一电网（100）和第二电网（200）的直流电压转换器（120），以便利用根据权利要求9－10的设备将能量从第一电网（100）传输到第二电网（200）中。
说明书全文	用于使电网放电的方法和设备技术领域 [0001] 本发明涉及根据权利要求1和9的前序部分的用于使电网放电的方法和设备以及根据权利要求11的电气系统。背景技术 [0002] 已知在机动车中采用一方面充当起动机并且另一方面充当发电机的电机。这样的电机也称为起动机－发电机。电布线在此是这样的，即电机经由逆变器、例如脉冲逆变器与车载网络和蓄电池连接。在起动机情况下，电机从汽车蓄电池提取所需的电功率，其中由蓄电池提供的电流借助于脉冲逆变器转换成尤其是三相的三相电流，该三相电流在该情况下驱动作为起动机－发动机工作的电机。在起动过程期间，通常与曲轴连接的电机因此将汽车的内燃机带到所需的起动转速。在起动之后，电机由内燃机驱动并且作为发电机工作。由此，发电机生成供给车载网络或为蓄电池充电所需的电能。以发电机方式工作的电机的输出电压借助于电压调节器被调节到可预先给定的电压值，例如通过激励电流的影响和借助于脉冲逆变器来整流。为了电能的中间存储或转存储，这样的具有电机、发电机、脉冲逆变器和蓄电池的电气系统通常还具有中间电路电容器。该中间电路电容器在此至少充电到由电机提供的电压。 [0003] 如果这样的电气系统与具有较高电压的牵引网络相连接地被采用，则还存在至少一个直流电压转换器，该直流电压转换器被如此连接，使得其处于具有较高电压的牵引网络与具有较低电压的车载网络之间。该牵引网络在此用电能供给用于驱动汽车的电机。这种装置的示例在DE 199 03 427A1中描述。 [0004] 特别在具有较高电压的牵引网络中——其中中间电路电容器也处在较高电压上——必需确保，中间电压电容器在断开之后在比较短的时间内被放电。这例如要求，中间电路电容器处的电压在脉冲逆变器断开之后的5秒内下降到60伏以下。中间电路电容器的放电在目前采用的系统情况下经由并联电阻来进行，利用该并联电阻一个中间电路电容器或者必要时多个中间电路电容器被放电，其中还存在的可能性是，在脉冲逆变器断开时该电阻经由继电器被接入。从DE 10 2004 057 693已知一种放电电路，其中借助于布置在牵引网络和车载网络之间的直流电压转换器使牵引网络放电并且在此电能被传输到车载网络中。 [0005] 迄今为止的考虑和实施仅仅使用静态的考虑。在此，仅仅考虑静态的、也就是持续出现的电压。但是对于短时的、也就是动态的考虑来说，有几种特殊情况适用，在这里介绍的所谓的负载突降脉冲（Load Dump Impuls）方法中使用这些特殊情况。“负载突降”被理解为在机动车车载网络中产生电压尖峰。这些电压尖峰在这样的时刻产生，在所述时刻车载网络的功率强劲的耗电器被断开并且车载网络的负载突然减少。所述电压尖峰或电压脉冲、也就是动态最大的电压，由原理决定地出现在每个车载网络中并且必然按照规范由每个控制设备所容忍。 [0006] 例如，当这样的电压尖峰持续不长于400ms并且不超过35伏的电压时，所述电压尖峰是允许的。在此所述的本发明中使用在车载网络中对这样的电压尖峰的允许性。发明内容 [0007] 根据本发明提供一种用于对第一电网放电的方法。该第一电网尤其是包括中间电路，该中间电路尤其是包括中间电路电容器。该第一电网为此借助于直流电压转换器与第二电网连接。 [0008] 第二电网尤其是包括低压车载网络，尤其是具有蓄电池的低压车载网络。第二电网具有额定电压。这意味着，第二电网在正常运行中以其值对应于额定电压的电压来运行，或者在正常运行中其值对应于额定电压的电压施加在第二电网处。所述额定电压在此尤其是例如由制造商或供应商规定的电压值。 [0009] 第一电网借助于直流电压转换器被放电。该直流电压转换器在此将电能传输到第二电网中。第一电网的电压因此在输入侧作为输入电压施加在直流电压转换器处，并且第二电网的电压因此在输出侧作为输出电压施加在直流电压转换器处。直流电压转换器的输出电压可借助于对直流电压转换器的操控来设定。 [0010] 为了放电，直流电压转换器的输出电压被设定到比第二电网的额定电压大的第一电压值上。根据本发明，为了放电直流电压转换器的输出电压在可预先给定的第一持续时间内被设定到第一电压值上。 [0011] 通过限制利用对应于第一电压值的输出电压进行放电的持续时间，在车载网络中避免了持续时间长、在电和热方面加负载的电压尖峰。因此，电压在中间电路放电的大部分期间都保持在静态允许的水平上。 [0012] 因此可以有利地提供借助于直流电压转换器来放电的方法，其中车载网络和连接到其上的部件不会被损坏。 [0013] 为了实现第一电网经由直流电压转换器放电到第二电网中，需要具有可调节或可控制的输出电压的直流电压转换器。如果采用这样的直流电压转换器，则要降低的能量可以直接传输到第二电网中，或以特别有利的方式存储在低压蓄电池中。在放电到低压蓄电池中的情况下，直流电压转换器的控制被实施为，使得直流电压转换器的输出电压在放电持续期间被提高到比低压蓄电池高的电压水平上，由此确保低压蓄电池被充电。 [0014] 在本发明的一个构型中，为了放电直流电压转换器的输出电压接着在可预先给定的第二持续时间内被设定到比第一电压值大的第二电压值上。对于在所述方法的第一步骤中不进行放电因为第一电压值没有当前的车载网络电压大的情况，在第二步骤中输出电压被提高到较大的第二电压值上。因此对于可预先给定的第二持续时间、也就是对于较短的动态时段，对针对静态的电压预先规定的规范的预先规定被破坏。但是，可预先给定的第二持续时间被选择得如此短，使得有关动态最大电压变化曲线的规范的预给规定不被破坏。有利地，放电因此受到冲击。为了避免车载网络中的长时间停留的过压与对车载网络中部件的随之而来的损坏，借助于对第二持续时间的预先规定来限制放电的持续。 [0015] 在本发明的另一构型中，为了放电直流电压转换器的输出电压在预先给定的第二持续时间过期之后被设定到第一电压值。通过降低输出电压，有利地将车载网络的电负载降低到允许的、尤其是静态允许的值上。 [0016] 在本发明的一个构型中，重复所述方法直至可预先给定的放电时间过期，或者一直重复所述方法，直至直流电压转换器的输入电压小于可预先给定的第三电压值。放电时间的预先规定、例如10秒或5秒直至30秒，有利地使得能够在可预先给定的持续时间之后结束放电过程并且断开所连接的部件。因此禁止从第一电网向第二电网的不期望的能量传输。重复所述方法直至在第一电网中低于例如60伏的第三电压值有利地实现了这样的方法，其中在该方法结束之后在第一网络、尤其是牵引网络处不施加对于生命体危险的电压。在放电时间期满之后，直流电压转换器被断开，第二电网中的电压、尤其是低压再次起振到其原始值，并且该方法结束。 [0017] 在本发明的一个构型中，第一电压值对应于第二电网的例如根据规范的静态最大允许电压，例如16伏。因此，第一电压值对应于在车载网络中所连接的部件被持续暴露在其高度上的电压。因此有利地，在放电的这些阶段中所述部件不受到损坏。 [0018] 在本发明的一个构型中，第一持续时间大于第二电网的动态最大允许电压之间的最小允许持续时间。例如在规范中要求，在动态最大允许电压之间的时间至少为一秒。在第一持续时间期间，第一电压值施加在车载网络上。通过第一持续时间比第二电网的动态最大允许电压之间的最小允许持续时间长，车载网络有利地不被过载并且例如不破坏规范。 [0019] 在本发明的另一构型中，第二电压值大于第二电网的静态最大允许电压，但是小于第二电网的动态最大允许电压，例如35伏。第二电压值越大，则在放电过程期间从第一电网向第二电网传输的电功率越大。因此有利地，通过设定第二电压值确保了第一电网的实际放电并且同时避免由于过高的电压引起的车载网络过载。 [0020] 在本发明的另一构型中，第二持续时间比第二电网的动态最大允许电压的动态最大允许持续时间短。动态最大允许电压（负载突降）的最大允许持续时间例如为400ms。因此，第二持续时间例如被限制到100－200ms。 [0021] 此外提供一种用于使第一电网放电的本发明设备。第一电网尤其是包括中间电路，该中间电路尤其是包括中间电路电容器。该第一电网借助于直流电压转换器与第二电网连接。第二电网尤其是包括车载网络或低压车载网络，尤其是具有蓄电池的低压车载网络。第一电网借助于直流电压转换器被放电。该直流电压转换器在此将电能传输到第二电网中。为了放电设置有如下装置，该装置将直流电压转换器的输出电压设定到大于第二电网的额定电压的第一电压值上。根据本发明，所述装置为了放电将直流电压转换器的输出电压在可预先给定的第一持续时间内设定到第一电压值上。 [0022] 通过提供这样的具有如下装置的设备——所述装置在利用对应于第一电压值的输出电压进行放电时限制持续时间，避免了车载网络中的持续时间长、在电和热方面加负载的电压尖峰。因此有利地可以提供借助于直流电压转换器放电的设备，其中车载网络和连接到其上的部件不受到损坏。 [0023] 在本发明设备的另一构型中，所述装置根据上述方法步骤中的一个或多个控制直流电压转换器。因此有利地，提供用于使第一电网可靠放电的设备，而不会产生第二电网的电过载。 [0024] 此外提供一种根据本发明的电气系统。该电气系统包括可连接到第一电网和第二电网的直流电压转换器，用于将能量从第一电网传输到第二电网中，以及该电气系统包括用于执行本发明方法的本发明的上述设备。因此有利地，提供了一种用于使第一电网可靠放电的电气系统，而不会产生第二电网的电过载。 [0025] 另外以有利的方式降低低压车载网络或车载网络的耗电器上的来自第一电网的能量或者在另外的同样特别有利的构型中将该能量存储在所连接的低压蓄电池中。 [0026] 来自第一电网的在放电时下降的电量例如被存储在低压蓄电池中或者被用于供给车载网络耗电器。因此该电量有利地不被转换成热。避免了不需要的加热。 [0027] 本发明的特别有利的采用在汽车或电驱动汽车中的混合驱动情况下实现。 [0028] 可以理解，本发明方法的特征、特性和优点相应地适用于或可应用到本发明设备上并且反之亦然，或适用于或可应用到电驱动系统上。 [0029] 本发明实施方式的其他特征和优点参照附图从以下描述中得出。附图说明 [0030] 图1以示意性方式示出第一和第二电网与连接在其间的直流电压转换器，图2以示意性方式示出借助于直流电压转换器将第一电网放电到第二电网中的方法，图3以示意性方式示出在借助于直流电压转换器将第一电网放电到第二电网时该直流电压转换器的输出电压的变化曲线。 [0031] 在这些图中，相同的和功能相同的元件、特征和部件（只要没有另行说明）分别配备有相同的附图标记。可以理解，附图中的部件和元件出于清楚的原因不一定被忠实于比例地再现。 [0032] 本发明的其他可能的构型和扩展方案和实施方式也包括之前或在下面所述的本发明特征的未明确提出的组合。具体实施方式 [0033] 图1示出第一电网100。该第一电网100例如用于供给电机150以驱动未示出的汽车。为此，电能以直流电压的形式在开关135闭合的情况下从高压蓄电池130经由逆变器140转换成三相供给电压并且输送给电机150。第一电网的中间电路160还包括中间电路电容器110，其用于在用于生成电机150的三相供给电压的逆变器140的开关运行期间降低第一电网中的电压波动。在汽车停止、关断以及开关135断开的情况下，在电容器110中保留具有对于生命体有危险的高压的电能。为了避免对生命体的危险，第一电网100和尤其是中间电路160以及尤其是电容器110被放电。在正常运行期间用于从第一电网100供给第二电网200的直流电压转换器120为此根据本发明经由装置400、例如控制设备被操控。该第二电网200尤其是低压车载网络或者汽车的用于供给汽车中的传统耗电器和控制设备220、230的车载网络。这样的耗电器例如是暖气、空调设备、照明或者行驶动态系统。为了开动汽车，第二电网200包括蓄电池210、尤其是低压蓄电池。该蓄电池用电能供给耗电器和控制设备220、230。 [0034] 图2示出借助于直流电压转换器120将第一电网100放电到第二电网200中的方法300。利用步骤301开始该用于放电的方法。然后在步骤310中将直流电压转换器120的输出电压Ua设定到第一电压值U1上，该第一电压值U1大于第二电网200的额定电压Un。该第一电压值U1保持被设定，直至可预先给定的第一持续时间T1逝去。在另一步骤320中，直流电压转换器120的输出电压Ua在可预先给定的第二持续时间T2内被设定到比第一电压值U1大的第二电压值U2上。在预先给定的第二持续时间T2过期之后，该方法在步骤330中跳回步骤310，在该步骤310中输出电压Ua被设定到第一电压值U1上。在步骤330中还检验：从在步骤301中在时刻Tb开始放电起是否逝去了可预先给定的放电时间Te或者直流电压转换器120的输入电压是Ue否小于可预先给定的第三电压值U3。根据应用，在满足了所述条件中的至少一个之后该方法利用步骤340继续进行。在步骤340中，参与放电的部件被断开。利用步骤309结束该方法。 [0035] 图3在图示中示出在借助于直流电压转换器120将第一电网100放电到第二电网200中时该直流电压转换器的输出电压Ua随时间t的变化曲线。在时刻Tb开始该方法。在该时刻，直流电压转换器的输出电压Ua被提升到第一电压值U1，该第一电压值大于第二电网的额定电压Un并且尤其是对应于第二电网200的静态最大允许的电压Us。该第一电压值U1保持被设定，直至逝去了可预先给定的第一持续时间T1。接着直流电压转换器120的输出电压Ua在可预先给定的第二持续时间T2内被设定到比第一电压值U1大的第二电压值U2上。在预先给定的第二持续时间T2期满之后，输出电压Ua降低到第一电压值U1上。输出电压Ua的所述电压变化曲线重复，直至从放电的开始时刻Tb起逝去了可预先给定的放电时间Te或者直至直流电压转换器120的输入电压Ue下降到小于可预先给定的第三电压值U3的值上。在该方法期间，尤其是第一持续时间T1长于第二电网200的动态最大允许电压Ud之间的最小允许的持续时间Tz。此外，第二电压值U2尤其是大于第二电网 200的静态最大允许电压Us，但是小于第二电网200的动态最大允许电压Ud。另外，第二持续时间T2尤其是比第二电网200的动态最大允许电压Ud的动态最大允许持续时间Td短。

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