[发明专利]具有电池充电设备和车载电源供电级的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其是用于电运行车辆的车载电源的电压源的系统，该系统具有电池充电设备和车载电源供电级，该车载电源供电级具有共同使用的升压/降压转换器。

背景技术

用于电运行车辆的车载电源的直流电源转换器常常由隔离电势的直流电压转换器和前置匹配级构成，因此直流电压转换器可以被最优地利用。尤其是在电流去耦合的直流电压转换器的情况下，对于直流电压转换器的最优运行来说有利的是，利用输入电压与输出电压之间的恒定电压比来工作，使得该电路仅须针对相对小的工作电压范围来设计，这使得能够成本高效地设计用于电流去耦合的部件、例如变压器。

例如用于电运行车辆的储能器的电池充电设备常常由整流器和功率矫正级以及隔离电势的直流电压转换器构成。电池充电设备的直流电压转换器尤其是在大的输入和/或输出电压范围的情况下可能常常不是在整个电压匹配范围上来设计，从而这样的直流电压转换器要么以该设计昂贵地工作，要么不能最优地工作。

文献US 2006/0103359 A1例如公开了一种直流电压转换器，其具有对于用充电设备对低电压电池充电经改善的设计，所述充电设备是针对高电压电池的充电设计的。

发明内容

根据一个实施方式，本发明提供了一种具有电池充电设备和车载电源供电级的系统，该电池充电设备具有输出接线端子。在此，该车载电源供电级具有：升压/降压转换器，其被设计为将车载电源供电级的输入电压升压到中间电路电压；直流电压中间电路，其在中间电路节点处与升压/降压转换器耦合；以及车载电源直流电压转换器，其在中间电路节点处与直流电压中间电路耦合并且被设计为将中间电路电压转换成用于车载电源的直流电压，其中电池充电设备的输出接线端子经由中间电路节点与直流电压中间电路耦合。

根据另一实施方式，本发明提供一种电运行车辆，其具有：根据本发明的系统；牵引电池，其被设计为将输入电压馈入到该系统的车载电源供电级中；具有车载电源电池的车载电源，其被设计为接受该系统的车载电源供电级的直流电压；以及充电接线端子，其与电池充电设备连接并且设计为被施加供电电压以用于给车载电源电池和牵引电池充电。

根据另一实施方式，本发明提供一种用于给电运行车辆的牵引电池和车载电源电池充电的方法，具有如下步骤：对供电电压进行整流并利用电池充电设备将其升压到中间电路电压；将所述电压馈入到中间电路中；利用直流电压转换器将来自中间电路的中间电路电压转换成第一供电电压以用于通过电池充电设备给车载电源电池充电；以及同时利用升压/降压转换器将来自中间电路的中间电路电压降压到第二供电电压以用于通过电池充电设备给牵引电池充电。

本发明的优点

本发明的构思在于，将车载电源供电级的匹配级用于为车载电源供电的直流电压转换器以及用于电池充电设备。通过这种方式，可以按照类似的功率或类似的输入或输出电压配置来设计车载电源供电级的直流电压转换器和电池充电设备。在将升压/降压转换器用作匹配级的情况下，车载供电级的直流电压中间电路可以与车载电源供电级的直流电压转换器以及与电池充电设备的输出接线端子连接。

这一方面提供的优点是，在电池充电设备中可以放弃充电设备的输出端处的单独的降压转换器。另一方面，电池充电设备可以按照车载供电级的中间电路电压来设计，所述中间电路电压具有几乎恒定的电压配置（Spannungslage）并且因此使得能够最优地设计电池充电设备的电压转换部件。

此外，电池充电设备可以有利地以提高的输出功率运行，因为车载电源可以经由车载电源供电级的直流电压转换器，而且高压电源、例如牵引电池可以经由升压/降压转换器同时由电池充电设备来供应电流。由此，由电池充电设备馈入到直流电压中间电路中的功率被划分，使得直流电压转换器以及升压/降压转换器仅须分别按照由电池充电设备所提供的全部功率的一小部分来设计。

此外，改善了在给车载电源的储能器充电时车载电源供电级的效率，因为电池充电设备的传输功率不必经由升压/降压转换器来传导，而是可以直接输出给车载电源。

另一优点在于，在相应的功率设计时，不隔离电势的电池充电设备可以仅由功率校正级构成，因为车载电源供电级的升压/降压转换器已经作为电池充电设备的降压转换器存在于该系统中。

车载电源直流电压转换器有利地可以是电流去耦合的。分开的电流去耦合的直流电压转换器在其功率设计方面由于所使用的用于电流去耦合的部件而受到限制。因此，该系统利用共同使用的升压/降压转换器而提供的优点是，既提供用于车载电源直流电压转换器的匹配级又提供电池充电设备。