[发明专利]具有预热机构的电促动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行电网的、特别是具有电池系统的车辆、例如混合动力车辆或电动车辆的车载电网的方法，所述电池系统包括电池分离单元。利用所述电池分离单元能使电能量存储器在电池正极和/或电池负极处与车载电网分离。

背景技术

在固定应用、例如风力发电设备中，以及在用于应急电源的设备中，以及在移动应用、例如混合动力车辆（HEV）或电动车辆（EV）中，目前大多使用锂离子电池系统。对于这种电池系统，在可使用的能含量、可使用的功率、充放电效率、存储效应的非存在性方面，对可靠性以及最终对使用寿命提出了非常高的要求。

为了满足对用于为混合动力车辆或电动车辆的电驱动装置供电的足够大的总电压的要求，在其高压牵引用电池中使得约100个或更多个单个电池单体电串联或部分地还电并联。在此可以形成直至600伏的电池电压。

所述电压明显高于对于人来说允许的接触电压。就健康的成人而言，自50伏交流电压或120伏直流电压的接触电压起会出现危及生命的情况。就儿童和家畜而言，接触电压仅为最大25伏的交流电压或60伏的直流电压。

为了在车载电网断开且车辆静止时没有消耗电流，并且为了在电能量存储器的外部或内部存在运行故障时避免形成其他可能的严重损害，以及在事故后不对救援人员造成危险，可以致力于：将危及生命的高电池电压与电池电极电流隔离。为了可靠地运行，在高压电池系统中通常设置电池分离单元，所述电池分离单元通过切断其接触器或继电器——其在所述高压电池系统运行时起动并且从而将电池与车辆和负载电连接——使得高压电池与车载电网分离。所述电池分离单元根据当今的现有技术通常包括熔断丝，所述熔断丝在过载时用作电流中断装置。所述电池分离单元通常包括主接触器，所述主接触器安装到电池连接线路中。此外，所述电池分离单元包括预充电电路以及电流传感器，其中所述预充电电路具有预充电接触器，所述预充电接触器通常与充电电阻串联。电流传感器通常是指霍尔电流传感器和分流式电流传感器。

主接触器大多是指功率非常强的、大型且较贵的机电开关。对这种开关的要求在于，所述开关必须能够可靠地中断数量级为1000安以上的短路电流。主接触器的线圈主要在非常冷的情况下、即在温度为-30° C及以下时电阻非常小。在这种情况下，非常高的接通电流可以流动，典型的电子驱动级甚至不能提供这种接通电流。这种接通电流会导致电子放大器的损坏。必须仅针对低温条件较繁复地设计所述驱动级，然而上述情况需要明显较高的成本。

US 2008/0218928 A1涉及一种磁性开关的线圈控制装置。线圈操控器通过数字电路的主部件替代模拟电路的主部件，所述数字电路具有低消耗的脉冲宽度调制控制器。由此减少了模拟组件的数量，降低了能量消耗并且产生了恒定电压。所述恒定电压施加在线圈上；同时线圈反向电流流动，由此降低了故障和损坏情况的出现，并且此外阻止了对电路的进一步损害。

US 2013/0009464 A1涉及用于控制电池组开关的系统和方法。所述开关的线圈通过高功率单元来控制。

发明内容

根据本发明提出了一种用于运行电网的、特别是具有电池系统的车辆、例如混合动力车辆或电动车辆的车载电网的方法，所述电池系统包括电池分离单元。利用所述电池分离单元不仅能使电能量存储器在电池正极处而且还能在电池负极处或者在两个电池电极处同时与车载电网分开。根据本发明所提出的方法包括下述方法步骤：通过电能量存储器对用于操纵至少一个机电开关的线圈进行预热。至少一个机电开关在本文中是指用于电池正极的主接触器开关、预充电接触器开关以及用于电池负极的主接触器开关。

所述线圈的预热或者在以脉冲宽度调制的方式进行的信号控制的情况下通过以起动脉冲宽度的一部分、优选10%至30%来操控线圈而实现。于是选择较小的占空比。在使用直流电流信号的情况下，与环境温度有关地以与温度有关地选择的加热梯度来对用于操纵至少一个机电开关的线圈进行预热。

通过根据本发明所提出的解决方案，可以在非常冷的情况下接通车载电网时实现尽可能迅速地对操纵至少一个机电开关的线圈进行预热。线圈的预热利用电流来实现，所述电流刚好还未使至少一个还称为接触器的机电开关闭合。而如果所述至少一个机电开关闭合，则依照根据本发明所提出的方法来预热的线圈利用电流来操控，所述电流无论如何都使至少一个机电开关可靠地闭合。