[发明专利]用于借助于换流器初始化电池的DC充电过程的方法

说明书

提供一种用于在直流充电装置处给电动车辆的电池充电的方法，其中该车辆具有联接到该电池的换流器和联接到该换流器的电动马达。在充电过程中，将该换流器和该电动马达的至少一个电感器用于将该直流充电装置的低充电电压升压转换为用于给电池充电所需的更高的电压。

技术领域

本发明涉及用于借助于换流器初始化电池的DC充电过程的方法。

背景技术

如今可供用于电动汽车的DC(直流)快速充电站通常以400伏的充电电压工作。这样的充电站的充电功率处于50千瓦的范围中。为了使还更快的充电过程成为可能并且由此尤其在行驶时间与充电时间之比的角度下进一步提高用户友好度，在电驱动的车辆的驱动系统中越来越多地使用远大于典型的DC快速充电桩的400V的更高的电池电压。作为一个实例在此提及保时捷的超快充电概念，其中在充电过程中的电压水平为800伏。在电流强度保持相同的情况下且由此在充电缆线处的充电针的电负载相同的情况下，电压水平的加倍使得充电时间减半成为可能。

但是对于现代的电动车辆(其中使用800伏高功率充电技术)的用户而言这可能变得有问题，因为当今大量快速充电站仍以400伏的电压水平工作且无法提供800伏的电压。为了尽管如此仍能够在现有的400V快速充电桩处以800伏的高功率充电技术给电动车辆充电，必须进行直流电压转换，借助于该直流电压转换将例如400V的充电桩的充电电压提升到用于HV车辆电池的800V。

为了提高电压水平所需的直流电压转换能够例如由专用的直流电压转换器(DC/DC变换器)来进行，但是该直流电压转换器由于高的必要功率是昂贵的且占据大的结构空间且因此不是该问题的实用的解决方案。此外，这样的直流电压转换器显著地提升了车辆重量，由此使行驶里程受到影响。

替代性地，能够改变车辆的逆变器(该逆变器还被称为驱动换流器)的用途。借助于电机的相位电感且通过对驱动换流器的半导体元件的适合的操控能够模仿升压转换器(也被称为升压变换器)的工作方式。于是，升压转换器将充电桩的较低电压变换为车辆的高压电池(在下文中被称为HV电池)的较高电压，其中变换经由电机的位相电感来实现(从相位到星形接点)。经由电动汽车的驱动换流器进行的充电过程具有如下优点：由此能够在任何传统的充电桩处给800V的HV电池充电而无需使用附加的充电电子设备(例如专用的DC/DC变换器)。

电动车辆在充电站处的充电过程能够例如按照国际标准IEC 61851(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)的规定标准化，其中该标准系列在很多欧洲国家使用。根据该标准，充电站是无电压的，直到连接了电动车辆且在成功经历了启动或者初始化程序之后才接通充电电流。除了检验车辆的绝缘之外，电压同步是启动程序的首要目标。电压同步被理解为使充电桩的充电电压适配于HV电池的电压(在预先定义的公差的范围中)。对于HV电池的经由驱动换流器进行的充电过程而言，充电站不是如在常见的情况中那样直接联接到车辆的电池，而是以两个电极之一联接到电机的星形接点。由此，在充电站与HV电池之间连接驱动换流器和电机，从而这种拓扑不允许根据IEC 61851规定的电压同步。

发明内容

本发明的目的在于，提供针对DC充电过程的启动过程和针对随之在车辆与充电站之间进行的通信的协议。