用于具有電驅動裝置或混合動力驅動裝置的機動車的能量供給系統的制作方法

本發明涉及一種用于具有電驅動裝置或混合動力驅動裝置的機動車的能量供給系統，其中，能量供給系統具有(i)低壓供電電網，(ii)高壓蓄能器裝置、特別是高壓電池裝置，所述高壓蓄能器裝置在其側具有帶多個蓄能單池的高壓蓄能器和用于所述蓄能器的控制和/或調節裝置，以及(iii)由高壓蓄能器供應電能的高壓供電電網，所述高壓供電電網用于給電驅動裝置或混合動力驅動裝置的電驅動機供電，其中，存在于這兩個供電電網的電勢之間的電勢差由高壓蓄能器的電壓確定。此外，本發明涉及一種相應的用于能量供給系統的高壓蓄能器裝置的控制和/或調節裝置。

背景技術：

一種下述的具有兩個供電電網的能量系統對于具有電驅動裝置或混合動力驅動裝置的機動車是公知的，在所述能量系統中，存在于這兩個供電電網的電勢之間的電勢差由設計為高壓電池的高壓蓄能器的電壓確定。低壓供電電網是機動車通常的車裝電網并且具有例如12伏特的工作電壓。由高壓蓄能器供電的用于給電驅動裝置或混合動力驅動裝置的電驅動機供電的高壓供電電網通常提供明顯大于100伏特直流電壓的電壓。高壓供電電網理解為在至少一個行駛狀態中與車輛電勢隔離的電網，所述電網相對于車輛的低壓電網具有最小電壓強度。

在用于機動車的高壓電池蓄能器中，電池單池大多數串聯，以便必須提供高的電壓和由此在高功率下低的電流。出于安全原因，車輛中的高壓供電電網與低壓供電電網、即車裝或車輛電網或者車輛質量電脫耦。這種結構在電氣工程學中稱為IT網。高壓供電電網由此是自身閉合的電流回路。(在開放的保護中)不具有相對于車輛質量(＝電池殼體)的確定的電勢差。通常絕緣距離根據數kV、例如2.7kV的過電壓來設計和測試。然而也就是說，從大于2700V的電勢差起可能產生火花放電。在此不確定的是，在哪里產生火花放電并且可能會損壞電池部件。

設計為BCU(Battery control unit，電池控制單元)的控制和/或調節裝置通常在其印刷電路板(電路板)具有高壓供電電網的電勢上的部分和低壓供電電網的電勢上的部分。在所述部分之間存在絕緣溝槽，以便保持必要的絕緣距離。信號傳遞在通過所述溝槽進行電勢隔離的同時主要通過光電耦合器或繼電器進行。

印刷電路板主要是對于供電電網之間的火花放電的薄弱部位，因為所述部件(例如繼電器)的電壓強度或者電子裝置上的絕緣距離出于可支配性、結構空間和成本原因而受限。當產生火花放電時，所述部件可能被損壞并且為高壓部分和低壓部分之間的絕緣的故障而擔憂。因此，不再確保電池的高壓安全性。

技術實現要素：

根據本發明的具有權利要求1所述的特征的控制和/或調節裝置提供的優點是，更好地保護接在控制和/或調節裝置中的部件免受瞬間的過電壓影響。

在根據本發明的功能系統中設置，所述至少一個在這兩個供電電網之間中間接入的過電壓吸收器元件和/或壓敏電阻元件和/或其他的電子元件，所述電子元件被施加直至的電壓、例如2.7kV的定義的電壓極限是不導電的并且在超過所述電壓極限時能夠暫時導電。在此，壓敏電阻元件在不導電時高歐姆地絕緣。

所述根據本發明的措施可以在不損壞所述部件的情況下保持所要求的電壓強度并且在超過極限時確保在高壓電勢和低壓電勢之間的可靠的電勢平衡。

有利地，這兩個供電電網在此(通過壓敏電阻元件的跨接則除外)彼此電隔離地布置。

根據本發明的一個有利的擴展方案，控制和/或調節裝置具有電路裝置，所述電路裝置在其側具有第一電路部分和第二電路部分，所述第一電路部分接在低壓供電電網中，所述第二電路部分接在高壓供電電網中，其中，控制和/或調節裝置此外也具有至少一個中間接入到這兩個電路部分之間的過電壓吸收器元件和/或壓敏電阻元件和/或其他電子元件。通過所述措施特別高效地保護控制和/或調節裝置的構件/部件。

根據本發明的一個另外的有利的設計方案，這兩個電路部分布置在共同的印刷電路板上或者至少這兩個電路部分的構件接在所述印刷電路板上，其中，至少一個過電壓吸收器元件和/或壓敏電阻元件和/或其他電子元件也接在所述印刷電路板上。

在一個優選的實施方式中，過電壓吸收器元件設計為氣體填充的過電壓吸收器。

根據本發明的又一個另外的有利的構型設置，所述控制和/或調節裝置設置用于關于高壓蓄能器裝置至少執行下述功能中的一個功能：

-充電控制，

-負載管理，

-確定蓄能單池的充電狀態，

-確定蓄能單池的健康狀態，

-使蓄能單池平衡，

-熱管理，

-鑒定并且識別，以及

-蓄能器裝置的通信。

此外有利地設置，高壓供電電網具有換流器(逆變器)，通過所述換流器將電能供應給接在高壓供電電網中的電驅動機。

最后有利地設置，高壓蓄能器由多個彼此電連接的蓄能器模塊模塊化地構成，其中，所述蓄能器模塊在其側分別具有多個彼此電連接的蓄能單池。

此外，本發明涉及一種用于能量供給系統的高壓蓄能器裝置的控制和/或調節裝置，其中，控制和/或調節裝置具有第一電路部分和第二電路部分，所述第一電路部分能夠接在能量供給系統的低壓供電電網中，所述第二電路部分接在所述能量供給系統的高壓供電電網中。本發明提出，控制和/或調節裝置此外具有至少一個在這兩個電路部分之間中間接入的過電壓吸收器元件和/或壓敏電阻元件和/或其他的電子元件，所述電子元件施加直至供電電網)之間的定義的電壓極限是不導電的并且在超過所述電壓極限時能夠暫時導電。

根據本發明的一個有利的擴展方案，能量供給系統設計為前文所述的功能系統。

附圖說明

下面根據附圖詳細地說明本發明。附圖中：

圖1以簡圖示出具有電驅動裝置或混合動力驅動裝置的機動車的能量供給系統，和

圖2示出用于功能系統的蓄能器的控制和/或調節裝置的印刷電路板。

具體實施方式

圖1以簡圖示出具有電驅動裝置或混合動力驅動裝置的(未示出的)機動車的能量供給系統10。能量供給系統10包括示出為方框的低壓供電電網12，所述低壓供電電網構成機動車的通常的車輛或車載電網。此外，能量供給系統10具有與低壓供電電網12電隔離的用于給電驅動裝置或混合動力驅動裝置的電驅動機16供電的高壓供電電網14。所述隔離通過雙箭頭18表示。設計為高壓電池裝置的高壓蓄能器裝置20接在高壓供電電網14中，所述高壓蓄能器裝置在其側具有帶多個蓄能單池22的高壓蓄能器24和用于所述蓄能器24的控制和/或調節裝置26。在此所示的控制和/或調節裝置26是電池控制單元或電池管理系統。高壓蓄能器24由多個(在所述實例中三個)彼此電連接的蓄能器模塊28模塊化地構成，其中，蓄能器模塊28在其側分別具有多個彼此電連接的蓄能單池22。此外，高壓供電電網14具有中間接入到蓄能器24和驅動機16之間的逆變器(變流器)30，通過所述逆變器將電能供應給電驅動機16，其中，在蓄能器24和逆變器30之間接入保護繼電器32。

控制和/或調節裝置26接在這兩個供電電網12，14并且具有中間接入到這兩個供電電網12，14之間的過電壓吸收器元件34。所述過電壓吸收器元件34設計為氣體填充的過電壓吸收器36。

控制和/或調節裝置26為此具有在圖2中示出的電路裝置38，所述電路裝置在其側具有第一電路部分40和第二電路部分42，所述第一電路部分接在所述低壓供電電網12中，所述第二電路部分接在所述高壓供電電網14中。這兩個電路部分40，42布置在共同的印刷電路板44上或者至少這兩個電路部分40，42的構件接在印刷電路板44上。在此，布置在控制和/或調節裝置26中的過電壓吸收器元件34中間接入到這兩個電路部分40，42之間，其中，所述元件34接在印刷電路板44上。

具有下述功能：

所示的措施可以保持能量供給系統10所要求的電壓強度并且在超過極限時確保在這兩個供電電網12，14(高壓電勢和低壓電勢)之間的可靠的電勢平衡，而不損害高壓蓄能器裝置20的部件或其他系統部件。

在蓄能器24與供電電網12連接時(例如由于附近的電擊)可能產生瞬間的過電壓。所述過電壓對于低壓電網而言以標準DIN EN60664-1對于不同的裝置被確定。根據所述裝置距高壓電線有多近，將最大過電壓分成不同的類別。為了在產生瞬間的過電壓時保持高壓電網和低伏特電網之間的電勢隔離，必須保持相應的電壓強度。

在不利的情況中，可以產生超過2.7kV的過電壓，從而高壓供電電網(簡稱為HV系統)14和低壓供電電網(簡稱為LV系統)12(電池殼體或車輛質量)之間的電勢差超過根據絕緣所設計的值。對于所述情況，過電壓吸收器元件34(典型地為氣體填充的過電壓吸收器36)應該裝在HV系統和LV系統之間。過電壓吸收器元件34在極限電壓下絕緣并且當超過這個電壓(例如2.7kV)時產生接口之間的電弧，從而平衡兩個電勢。在電勢差不超過定義的值之后，電弧消失并且再次電絕緣。在此，過電壓吸收器元件34不被損壞。

在所述過程中不損害構件，不產生由于HV系統和LV系統之間的瞬間導電導致的安全風險。能量供給系統10在過電壓吸收器元件34上具有“確定的薄弱部位”，所述薄弱部位保護其他的部件。在此，過電壓吸收器元件34可以不僅構建在電子裝置上(參見圖2)或者構建在HV(例如電纜、導電軌、電池)或LV上的構件之間。不需要將過電壓吸收器元件34構建在蓄能器裝置20中，所述過電壓吸收器元件也可以集成在HV系統(逆變器30、電纜、馬達16)中的其他部位上。替代過電壓吸收器元件34，也可以中間接入(未示出的)壓敏電阻元件或其他的電子元件，所述電子元件直至所施加的電壓的定義的電壓極限是不導電的并且在超過所述電壓極限時能夠暫時導電。

根據本發明，負責確定的電勢平衡的多個電元件34在HV系統和LV系統之間分別構建在不同的位置上。由此可以確保，不在任何部位上超過部件的最大保護電壓強度。