[发明专利]用于限制接通电流以及用于对直流电压中间电路进行放电的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对尤其是混合动力车辆或电动公路行驶车辆中的高压电网进行放电的方法和装置。

背景技术

在混合动力车辆或电动车辆中使用大于60V直流电压的电压。这些电压在车辆中被称为高压并且是危险的流过人体的电流的原由。在最简单的情形中，混合动力车辆或电动车辆中的亦被称为直流电压中间电路的高压电网包括电池、具有直流电压中间电路电容器的电压变频器、一个或更多个电机、诸如用电的空气压缩机之类的其他高压负载、以及将所有高压部件彼此连接起来的电缆束。对于其功能而言，电压变频器需要具有足够大的电容的直流电压中间电路电容器。为了在将高压电池与同样与直流电压中间电路电容器相连接的高压电网接通时避免短路电流或者过电流，通过通常位于电池中的预充电电阻来对该直流电压中间电路电容器进行充电。在直流电压中间电路的预充电时间期满之后，闭合实际的主接触器并且跨接该预充电电阻。在例如通过将高压电池与高压电网分开的方式来切断高压系统之后，必须对与直流电压中间电路相连接的所有电容进行放电。为此，通常使用单独的放电电路——在最简单的情形中使用永久与中间电路电容器并联的欧姆放电电阻。

由DE 10 2004 057 693 A1公开了一种用于对位于较高电压下的中间电路电容器进行快速放电的装置。在已知的解决方案中使用直流变压器，其中提高低压侧的电压以降低电压峰值。为了降低电压峰值，在电池侧借助开关将电阻连接在直流变压器与接地之间。

发明内容

本发明的任务在于，通过简单且成本低廉的手段来实现对直流电压中间电路中的所有电容进行可靠且快速的放电而同时节省或减小结构空间。

本发明的优点是，在根据本发明的用于对与直流电压中间电路相连接的所有电容进行放电的方法或其对应的装置中使用已存在的通常位于电池中的预充电电阻。由于该预充电电阻是已经存在的，因而不需要附加的放电电路或者可以在设计中显著减少附加的放大电路。

另一优点是，通常如此设计该预充电电阻，以使得可以在非常短的放电时间内进行放电，该放电通常要显著快于在具有单独的放电电路情况下的放电。

通过快速的中间电路放电的可能性，显著降低了例如在碰撞情形中因高压所造成的人员危险。本发明中的放电时间要比现有技术中已知的解决方案的放电时间小得多。

本发明的另一优点是，确保了普遍要求的非常高的车辆可用性。这意味着在混合动力车辆的起动期间，通过中间电路电容的充电，不会出现驾驶员能够感觉到的时间延迟。因此，必须将预充电电阻设计得足够大，以使得中间电路电容的充电过程通常在约100ms内结束。

在切断高压电网时，对高压安全性的要求以及法律的预先规定要求对中间电路进行快速放电，这不仅在正常运行中要得到满足而且有利地尤其是在碰撞情形中也要得到满足。与现有技术中已知的解决方案相比，中间电路电容的放电时间要短10倍。

本发明的特殊优点在于同时将预充电电阻用于中间电路的充电过程和放电过程。为了达成与应当用预充电电阻来实现的放电时间具有相同数量级的放电时间，在现有技术中必须使用附加的单独的电阻，因此根据本发明的解决方案在同时的降低成本方面具有竞争优势。

根据本发明的解决方案的主要应用领域是具有直流电压中间电路并且通过预充电电阻来对存在的蓄能器(中间电路电容、超级电容)进行充电的电动车辆、混合动力车辆和燃料电池车辆。

另一应用领域是电池，特别是用于电动车辆、混合动力车辆和燃料电池车辆的高压电池，因为用于电动车辆、混合动力车辆和燃料电池车辆中的直流电压中间电路的预充电电阻通常位于高压电池壳体内。

附图说明

根据图1至图6来描述本发明。在此，图1示出了充电过程和放电过程的原理。图2示出了中间电路放电是如何通过高压电池的正极支路中的预充电电阻来实现的。图3中示出了通过高压电池的负极支路中的预充电电阻来实现中间电路放电的可能性。图4和图5示出了通过高压电池的正极支路或负极支路来实现中间电路放电的其他可能性。图6中示出了根据本发明的另一个实施变型。

在根据图4和图5的实施例中，将以下电路符号用于中间电路放电，在其余的实施例中仅说明了开关设备的常开触点S1到S4。

开关设备，例如具有吸动延迟的主继电器、主接触器；吸动延迟时间通常对应于为直流电压中间电路中的所有电容进行预充电所需要的时间。

开关设备，例如主继电器、主接触器

开关设备，例如预充电继电器、预充电接触器

预充电电阻；通常的设计为R_Vorladung＝30-50Ω，200W

开关设备(继电器、接触器)的常闭触点