阅读说明：本技术 用于运行电动或混动车辆的方法以及电动或混动车辆 (Method for operating an electric or hybrid vehicle and electric or hybrid vehicle ) 是由 L.施勒德 于 2020-02-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于运行电动或混动车辆(2)的方法以及电动或混动车辆。车辆(2)具有车载网络(4),其带有电气传动系(6)且带有电存储器(8),其中,车载网络(4)具有开关(10),用于电存储器(8)和传动系(6)的电气分离和连接,其中,车载网络(4)具有电容器(12),其可预充电,用于在与电存储器(8)连接时保护传动系(6),并且其中,车载网络(4)具有预充电电路(14),用于在预充电运行中预充电电容器(12)。预充电运行在起动事件(S)中被激活,起动事件由用户在车辆(2)开始运转时以及在操纵车辆(2)的点火部(16)之前触发。另外说明了相应的电动或混动车辆(2)。(The invention relates to a method for operating an electric or hybrid vehicle (2) and to an electric or hybrid vehicle. The vehicle (2) has an on-board network (4) having an electrical drive train (6) and having an electrical storage device (8), wherein the on-board network (4) has a switch (10) for electrically separating and connecting the electrical storage device (8) and the drive train (6), wherein the on-board network (4) has a capacitor (12) which can be precharged for protecting the drive train (6) when connected to the electrical storage device (8), and wherein the on-board network (4) has a precharge circuit (14) for precharging the capacitor (12) in a precharge operation. The pre-charging operation is activated in a start event (S) which is triggered by a user when the vehicle (2) is started and before the ignition (16) of the vehicle (2) is actuated. A corresponding electric or hybrid vehicle (2) is also described.)

用于运行电动或混动车辆的方法以及电动或混动车辆

技术领域

本发明涉及一种用于运行电动或混动车辆的方法以及相应的电动或混动车辆。

背景技术

电动或混动车辆(简称车辆)具有电气传动系(Antriebsstrang)，其带有电机，用于驱动车辆。传动系和因此电机由电存储器(Elektrospeicher)来供应以电能。电存储器对此相应地设定尺寸并且经由相应地设计的车载网络(Bordnetz)与传动系相连接。

在电气连接传动系和电存储器时可能出现高电流，其可导致传动系或其中的各个电气部件的损坏，特别是接触器(Schuetz)或通常开关。如果车载网络包含电容器、例如滤波电容器(Filterkondensator)或能量缓冲电容器(Energiepufferkondensator)作为车载网络中的逆变器(Wechselrichter)的部分，那么尤其是这种情况。为了避免损坏，可将电容器预充电(vorladen)。

在此值得期望的是尽可能快地预充电电容器，以便使车辆尽可能快地作好起动准备，从而那么也能够行驶，是。但是这以相应尽可能短的预充电时间为条件。但是那么在预充电时电流须相应地高，这以参与的部件(例如预充电电阻)的相应的设计为条件。此外，在高电流的情况下通常还产生高的热损失。

在文件DE 10 2017 201 657 A1中说明了一种带有高压能源网的车辆，其具有电容，该电容可借助于预充电电阻来预充电。另外说明了一种变体，在其中预充电电阻由与二极管相联系的电感代替。由此减少在预充电时的损失，由此又更少地产生废热。

在文件DE 10 2015 203 912 A1中说明了，由于该处应用的电容器的尺寸设定而产生较长的延迟。为了将用于电容器的预充电的时间保持尽可能少，应用特别控制的电源用于预充电。

发明内容

在该背景下，本发明的目的是改善在电动或混动车辆中的预充电。对此，应说明一种用于运行电动或混动车辆的改善的方法以及这样的电动或混动车辆。

根据本发明，该目的通过一种带有根据权利要求1的特征的方法以及通过一种带有根据权利要求11的特征的电动或混动车辆来实现。有利的设计方案、改进方案和变体是从属权利要求的内容。在此，与方法相关联的实施方案也有意义地适用于电动或混动车辆并且反之亦然。

该方法用于运行电动或混动车辆，其接下来仅简称为车辆。车辆具有车载网络，其带有电气传动系且带有电存储器。传动系和电存储器因此是车载网络的部分。车载网络具有至少一个开关，用于电存储器和传动系的电气分离和连接。车载网络另外具有电容器，其可预充电，用于在与电存储器连接时保护传动系且尤其还保护开关。为了在预充电运行中将电容器预充电，车载网络具有预充电电路。在本方法的范围中预充电运行在起动事件(Startereignis)时被激活，起动事件由用户在车辆开始运转(Inbetriebnahme)时以及在操纵车辆的点火部(Zuendung)之前触发。更准确地说，该方法因而是用于在电动或混动车辆中预充电电容器的方法。开始运转尤其被理解成这样的事件，其须通过用户的相应动作来触发，以便将车辆从停车运行(Parkbetrieb)置于行驶运行中。

如果电容器充电至至少90%、也就是说具有电容器的总充电量的至少90%的充电量，那么电容器尤其完成预充电并且被称为“已预充电”。预充电时间即说明在该时间之后最初未充电的电容器被充电到其总充电量的90%。只有当电容器被预充电时，才切换开关并且将电存储器与传动系且尤其与传动系的逆变器电连接，以便驱动车辆。

为了执行该方法，车辆具有控制器，其直接地或间接地经由一个或多个另外的控制器实施相应的步骤并且对此合适地操控车辆的相应部件。具体地，控制器至少构造成使得其在起动事件中激活预充电运行。对此，控制器本身识别起动事件或者从相应的部件或其他控制器获得相应的信号。优选地，控制器是电池管理模块并且本身集成到电存储器中并且在此尤其联接到数据总线处，以与其他部件或控制器交换控制信号。

本发明的核心思想尤其是，恰好不是将预充电时间保持可能地短，而是正相反将其明显延长，以降低对参与的部件的电气要求并且尤其能够明显成本更有利地且还更节省结构空间地来选择其。预充电时间在此由此被延长，即作为对于预充电运行的起动事件恰好不是选择点火部的操纵，而是时间上还处于此之前的事件。

“点火部的操纵”当前尤其被理解成由用户来操纵起动钥匙、起动器(Anlasser)、起动钮等，以使车辆准备好行驶。在此，以点火部的操纵本身非强制性地还直接起动电机，因为电容器可能还未预充电。而点火部的操纵启动起动程序，在其端部处尤其电存储器与传动系通过开关的切换处于电连接。然后才可能利用电机和因此可行驶开始和行驶运行。

当然，“点火部的操纵”是对于用户将使车辆运行的明确标志并且因此原则上适合作为起动信号。但是在此不利的是，直至真正的行驶开始那么仅还留有很少时间，因为为了电容器的预充电行驶开始的过长延迟从实现点火部的操纵起是不可接受的并且导致相应的舒适性损失。因此，从点火部的操纵起例如提供最大1s供使用，以便预充电电容器。然而当前认识到，在车辆开始运转时通过用户还已在操纵点火部之前触发其他事件，其以充分的可靠性指示尽快开始行驶。那么这些事件中的一个用作起动事件并且对此在该方法的范围中尤其借助于合适的传感器来识别。

原则上大量事件可考虑并且适合作为起动事件。重要的尤其是，起动事件典型地在点火部的操纵之前进行并且以充分的可能性指示车辆真正开始运转。“充分的可能性”尤其被理解成起动信号在至少50%的情况中真正在开始运转的范围中被触发并且然后还真正跟随有点火部的操纵。但是在此尤其在一定的范围中原则上错误解读(Fehlinterpretation)是可能的，这样使得在识别起动事件时错误地推断出开始运转，尽管用户并不期望这样而起动事件在其他联系中被触发。那么预充电运行根本不必要地被激活并且电容器不必要地被充电，但是这本身不成问题。在适宜的设计方案中车辆具有放电电路，其那么在放电运行中又使电容器放电，如果在例如15分钟的确定的时间段内不进行点火部的操纵，那么尤其如此。

在优选的设计方案中起动事件是打开车辆的门、尤其驾驶员门并且借助于门的门开关来识别。该观测基于此，即门的打开在各种情况中以一定的时间间隔在点火部的操纵之前进行。因此预充电时间尤其相对于从点火部的操纵起才激活明显延长并且典型地为数秒。当前基于门的打开推断出，接下来还应使车辆行驶。这在驾驶员门打开的情况下是特别合理的，因为该事件通常表示车辆的用户还想马上起动其。该打开也将为了上车的打开适宜地与下车区分开，例如由此来区分，即测定之前不久行驶运行已是活动的还是车辆处于停车运行中。

为了识别门的打开，使用门开关，其优选地反正是车辆的一部分并且已被用于其他任务的控制，例如用于激活内部空间照明。门开关例如是机械的或光学的传感器，其安置在车辆的门框中并且在打开门时被激活。门开关尤其在信号技术上与控制器相连接，使得其响应于门的打开然后激活预充电运行。

在另外的优选的设计方案中起动事件是车辆的解锁。解锁通常在打开门之前进行，从而在此进一步延长预充电时间。解锁典型地通过用户并且例如借助于钥匙或遥控器(Fernbedienung)实现。在一变体中，解锁自动实现，例如当用户靠近车辆并且这由车辆识别出(例如通过借助于照相机、距离传感器或无线电发射机)时。例如车辆识别出用户的智能电话或RFID标记，其那么相应作为钥匙起作用。

在另外的优选的设计方案中起动事件是用户靠近车辆。由此又延长预充电时间，然而典型地在此车辆的真正开始运转的可能性相对于已说明的设计方案更小。该靠近例如通过车辆如上面结合自动解锁所说明的来识别出。

与已说明的情况预充电运行被不必要地激活相反，原则上也存在起动事件不被触发的可能性，例如因为相应的传感器有故障或者起动事件被用户绕过。例如在经由副驾驶门上车的情况下不触发驾驶员门中的门开关，使得驾驶员门的打开失灵。为了在这样的情况中还是将电容器预充电，在优选的设计方案中在操纵点火部时激活预充电运行，倘若预充电运行之前未已被激活。因此可以说辅助性地追溯到点火部的操纵作为对于真正开始运行的比较可靠的标志。这例如由此来实现，即在操纵点火部时将相应的信号导引到控制器处并且其然后检验预充电运行是否已激活并且倘若不是这种情况，将其激活。因为预充电电路在此然而尤其针对比从点火部的操纵起预计还供使用的更长的预充电时间来设计，适宜地通过控制器相应地延迟行驶开始或向用户发出提示，过早的行驶开始可能会导致损坏。

优选地，电容器集成到逆变器中，其构造用于将电存储器的直流电压转换成用于传动系的电机的交变电压。电容器在此也被称为中间电路电容器(Zwischenkreiskondensator)并且尤其形成逆变器的输入电容。逆变器中的电容器主要用作平衡元件(Ausgleichsglied)或能量缓冲器，以便改善直流电压到交变电压的转换并且使电存储器与逆变器的由运行引起的谐波振荡(Oberschwingung)脱耦。因此，该电容器根本上区别于例如被用作尤其在低压网络中被应用的用于小型耗电器(例如内部空间照明、娱乐系统或辅助系统)的能量缓冲器或过滤器的电容器。

由于与电动或混动车辆的传动系相关联的应用，电容器适宜地相应地设定尺寸并且因此也被称为功率电容器。电容器合适地具有在0.001F至1F的范围中的电容。逆变器尤其是功率电子设备的一部分，功率电子设备又是传动系的一部分并且其通常将来自电存储器的能量安排用于由电机利用。

电存储器尤其具有多个电池用于储存电能。另外，电存储器尤其具有两个接口，经由其可从电存储器(尤其电池)提取电能。接口相应地是功率接口并且设计用于相应高的电压和电流并且与电池相连接。用于电存储器和传动系的分离和连接的开关相应地合适地构造为功率开关并且优选地具有两个接触器(对于接口中的一个各一个)，以便将其相应从剩余车载网络分离或者与剩余车载网络连接。原则上，带有在接口中的一个处的仅仅一个接触器的设计方案也是适合的，接下来然而无通用性限制地由此出发，即两个接口借助于接触器来固定。开关适宜地集成到电存储器中。开关尤其与控制器相连接并且还通过其来切换。通常，如果电容器已预充电、即被充电至尤其至少90%，那么才关闭开关并且由此将电存储器与传动系电气连接。

在优选的设计方案中，车载网络具有至少400V的运行电压。这样的车载网络也被称为高压车载网络。电存储器提供相应的电压，其那么在与传动系连接时须由开关来接通。在电容器不预充电的情况下，这样高的电压将导致较强的电流峰值，使得未充电的电容器在连接的时刻有效地产生电存储器的短路。由此开关和其他部件、尤其整个功率电子设备会被潜在地损坏。

本发明的重要的优点尤其在于，与响应于点火部的操纵才开始相比，明显更早地激活预充电运行。由此如所述直至真正行驶开始有相应更长的预充电时间供使用。在优选的设计方案中电容器在预充电运行中在长于1s且优选地甚至至少为2s的预充电时间内来预充电。优选地，然而预充电时间为最高5s，尤其因为常常不确定点火部的操纵关于起动事件精确地延迟了多长时间。

各种设计方案适合于预充电电路。在第一变体中，预充电电路具有预充电开关、尤其接触器或继电器(Relais)，和预充电电阻，其在预充电支路(Vorladezweig)中彼此串联。预充电支路又与开关、也就是说尤其与用于电存储器的接口中的一个的接触器中的一个并联。在激活预充电运行时那么关闭预充电开关并且绕过开关，使得电容器通过预充电电阻来充电。在第二变体中，预充电电路同样具有预充电支路，但是这次带有直流电压变换器、也称为DC/DC-变换器，其在预充电运行中被激活并且具有预充电电阻，经由其那么类似于第一变体来充电电容器。另外的变体可考虑并且同样适合。

延长的预充电时间使能够降低电气要求并且因此明显更灵活地设计各种部件、尤其预充电电路。具体地，现在可能由于延长的预充电时间而应用更小的充电电流并且因此有利地应用特别成本有利的且节省结构空间的部件。在优选的设计方案中，因此在预充电运行中将电容器以最大1A的电流来预充电。相应地由此减少对上面所说明的部件(预充电开关、预充电电阻和直流电压变换器)的要求。反之在更短的例如仅0.5s的预充电时间()的情况下典型地达到大约10A的电流，即通常要大一数量级。

同样地由于延长的预充电时间，现在可能应用明显更大的、也就是说更高欧姆的预充电电阻，尤其也以便减少用于预充电的电流。在优选的设计方案中预充电电路具有预充电电阻，其带有至少100Ohm、特别优选地至少1kOhm的电阻值。反之，在低于1s的短预充电时间的情况下将需要大约50Ohm的预充电电阻。对于预充电电阻的上限尤其由最大被允许的预充电时间得出。

在预充电时增大的预充电电阻和减小的电流此外具有特别的优点，即还减少在预充电时的热损失，因为其与电流的平方成比例，然而仅简单地与预充电电阻的电阻值成比例。因此即一方面节省对于车辆那么促进行程长度地供行驶使用的能量，而另一方面对于预充电电路的热量管理也明显更简单，因为现在须更少地导出热量。由此节省结构空间和重量。例如可将用于预充电电阻的冷却肋更小地设定尺寸。

附图说明

接下来根据附图来更详细地阐述本发明的实施例。在其中相应示意性地：

图1示出了车辆，

图2示出了图1中的车辆的车载网络，

图3示出了图2中的车载网络的电容器的充电曲线。

附图标记清单：

2 车辆

4 车载网络

6 传动系

8 电存储器

10 开关

12 电容器

14 预充电电路

16 点火部

18 控制器

20 数据总线

22 门

24 门开关

26 逆变器

28 电机

30 电池

32 接触器

34 预充电开关

36 预充电电阻

38 预充电支路

I 电流

Imax 最大电流

S 起动事件

U 电压

Ub 车载网络电压

t-v 预充电时间。

具体实施方式

在图1中示出车辆2，其是电动或混动车辆。车辆2具有车载网络4，其带有电气传动系6以及带有电存储器8。传动系6和电存储器8是车载网络4的部分。车载网络具有开关10，用于电存储器8和传动系6的电气分离和连接。车载网络4具有电容器12，其可预充电，用于在与电存储器8连接时保护传动系6。为了在预充电运行中预充电电容器12，车载网络4具有预充电线路14。车载网络4当前是高压车载网络并且具有400V的运行电压。车载网络4的极其简化的等效电路图在图2中示出。在图1和2中以虚线示出用于控制的信号技术的连接，而以连续线示出用于传输功率的电气连接。

在用于运行车辆2的方法的范围中在起动事件S中激活预充电运行，起动事件由用户在车辆2开始运转时并且在操纵车辆2的点火部16之前触发。只有当电容器12已预充电时，才切换开关10并且将电存储器8与传动系6电气连接，以驱动车辆2。为了执行该方法并且为了激活预充电运行，车辆2具有控制器18，其当前是电池管理模块并且集成到电存储器8中。控制器18联接到数据总线20处，用于与其他部件或控制器交换控制信号。

大量的事件原则上可考虑并且适合作为起动事件S。在示出的设计方案中起动事件S是门22的打开，该门是车辆2的驾驶员门。该打开借助于门开关24来识别。该门开关在信号技术上与控制器18相连接，使得其对门22的打开做出反应然后激活预充电运行。门22的打开在各种情况下以一定的时间间隔在点火部16的操纵之前发生。预充电时间t-v因此明显延长并且典型地为若干秒。门开关24当前还被用于其他任务的控制，例如用于激活未示出的内部空间照明。

在未示出的变体中起动事件S是车辆2的解锁。该解锁典型地通过用户并且例如借助于钥匙或遥控器或自动地实现，例如当用户靠近车辆2时。在另外的变体中起动事件S已是用户相应靠近车辆2。

为了在缺少起动事件S情况中仍然预充电电容器12，当前在操纵点火部16时激活预充电运行，倘若预充电运行之前未已被激活。这由此来实现，即在操纵点火部16时将相应的信号导引到控制器18处并且其然后检验预充电运行是否已激活并且，倘若不是这种情况，激活预充电运行。点火部16相应地在信号技术上与控制器18相连接。

在示出的实施例中电容器12集成到逆变器26中，其构造用于将电存储器8的直流电压转换成用于传动系6的电机8的交变电压。如可在图2中辨识出的那样，电容器12形成逆变器26的输入电容。电容器12主要用作平衡元件或能量缓冲器，以便改善直流电压到交变电压的转换并且使电存储器8与逆变器26的由运行引起的谐波振荡脱耦。电容器12也被称为功率电容器。

电存储器8具有两个接口28，经由其可从电存储器8提取电能。对此，接口28与电存储器8的多个电池30相连接。用于电存储器8和传动系6的分离和连接的开关10当前集成到电存储器8中并且构造为功率开关并且具有两个接触器32(对于接口28中的一个各一个)，以便将其相应与剩余的车载网络4分离或者与剩余的车载网络4连接。但是带有两个接触器32的设计方案不是强制性的。开关10与控制器18相连接并且也通过其来切换。

各种设计方案适合于预充电电路14。在图2中示出一变体，在其中预充电电路14具有预充电开关34和预充电电阻36，其在预充电支路38中彼此串联。预充电支路38又并联于开关10，尤其并联于接触器32中的一个。在激活预充电运行时关闭预充电开关34并且绕过开关10，使得电容器12通过预充电电阻36来充电。在未示出的变体中预充电电路14同样具有预充电支路38，然而带有直流电压变换器，其在预充电运行中被激活并且具有预充电电阻，经由其将电容器12那么类似于图2的变体来充电。

因为当前由于特别选择的起动事件S比响应于点火部16的操纵明显更早地激活预充电运行，直至真正的行驶开始有相应更长的预充电时间t-v供使用。对于电容器12的示例性的充电曲线在图3中示出。在其中在共同的图表中作为时间t的函数示出在电容器12处的电压U以及用于电容器12的预充电电流。还示出预充电时间t-v，其说明在什么时间之后最初未充电的电容器12被充电到其总充电量的90%。在图3中此外通过点状的、水平的线来标明在预充电时的运行电压Ub和最大电流Imax。当前，在预充电运行中在预充电时间t-v内预充电电容器12，其长于1s并且在此在图3中粗略为2s。延长的预充电时间t-v使能够降低电气要求并且因此更灵活地设计各种部件、尤其预充电电路14。因此当前在预充电运行中电容器12以特别小的1A的最大电流Imax来预充电。这当前通过带有至少100Ohm的电阻值的预充电电阻36来实现。