用于對用電器穩定地供電的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于由緩沖存儲器對在正常運行中由能量存儲器供電的用電器穩定地供電的裝置。尤其是所述裝置涉及對連接到車輛車載電網上的用電器穩定地供電。
【背景技術】
[0002]對用電器、例如暫時存在于車輛中的測量技術系統穩定地通過設置作為緩沖存儲器的緩沖蓄電池或緩沖電容器進行供電。基于不僅在能量消耗中而且在充電時高的容量和短時間可達到的高的電流，作為緩沖存儲器大多使用以所謂的超級電容器(也稱為Ultracap或Supercap)形式的電化學的電容器。通過緩沖存儲器應該保證，用電器在通過能量存儲器供電的電壓低于對于運行用電器必需的最低電壓的情況下時不會不期望地失靈或示出未定義的行為。緩沖存儲器通常這樣確定尺寸，使得能夠實現用電器的短時間的運行，從而所述用電器可以進入確定的狀態中或可以被置于確定的狀態中。能量存儲器在該針對車輛的示例中可以是車輛蓄電池，所述車輛蓄電池在供電線夾上提供的電壓基于車輛中動態的過程可能波動。但原則上，該問題可能在其他應用中出現。簡單起見，在本說明書中參考在車輛中的應用，然而其中該應用不應被視為限制。
[0003]為了阻止在低于對于用電器運行必需的最低電壓時也由緩沖存儲器對其他構件供電，這將強烈縮短用于對用電器穩定地供電的時間，在用電器和緩沖存儲器連接到其上的節點與能量存儲器或其他構件之間設置二極管。二極管的存在隨之帶來，通過電壓降造成原則上應該避免的不希望的損耗功率(熱量)。此外通過緩沖存儲器可供給用電器的電壓幅度減少了在二極管上下降的電壓。因此基于用電器的必需的最低電壓可能只利用緩沖存儲器的小的工作范圍。
[0004]為了可以獨立于能量存儲器的電壓對用電器提供恒定大小的電壓，在提到的節點和能量存儲器之間也可以設置直流變換器。通過所述直流變換器，由能量存儲器提供的電壓(通常)向上(st印-up)轉換，由此可以提高緩沖存儲器的工作范圍。然而在運行中，直流變換器也造成作為熱量而放出的不斷的損耗功率。

【發明內容】

[0005]本發明的任務是，給出一種結構上和/或功能上改善的裝置，以用于由緩沖存儲器以在正常運行中由能量存儲器供電的用電器穩定地供電。
[0006]該任務通過按照權利要求1的特征的裝置解決。有利的構造方案由從屬權利要求得出。
[0007]提出一種用于由緩沖存儲器對在正常運行中由能量存儲器供電的用電器穩定地供電的裝置，所述裝置包括一個直流變換器、多個可控制的切換元件和一個用于根據所述裝置的輸入電壓控制所述多個可控制的切換元件的切換狀態的控制單元。
[0008]所述裝置構成用于，當輸入電壓大于預定的第一邊界電壓時，在正常運行下繞過具有損耗功率的構件直接由能量存儲器對用電器供電，其中，第一邊界電壓是用電器的用于對其供電的最低電壓。由此只要所述用電器的供電的穩定不是必需的，所述用電器可以以穩壓裝置的最小化的損耗運行。
[0009]所述裝置進一步構成用于，當輸入電壓下降到預定的第一邊界電壓之下時，通過由能量存儲器饋電的直流變換器對用電器供電，其中，直流變換器將輸入電壓轉換為用電器的運行電壓。當通過能量存儲器不再能提供用電器的最低電壓時，才激活直流變換器。所述直流變換器首先由能量存儲器饋電，從而還無須激活緩沖存儲器以用于穩定用電器的供電。這因此能夠實現，將緩沖存儲器的激活在時間上向后推移。
[0010]所述裝置此外構成用于，當輸入電壓下降到預定的第二邊界電壓之下直到緩沖存儲器的電壓達到預定的第二邊界電壓時，由緩沖存儲器對直流變換器供電，其中，預定的第二邊界電壓是直流變換器的用于其運行的最低電壓。緩沖存儲器因此通過所述裝置經由直流變換器與用電器連接。在此當由能量存儲器提供的電壓不再足夠運行直流變換器時，才進行該連接。
[0011]提出的裝置因此能夠實現緩沖存儲器的較遲的放電開始，這能夠實現對用電器較長地供電。此外緩沖存儲器可以相比于已知的解決方案較深地放電，這同樣能夠實現用電器對較長地供電。此外，緩沖存儲器基于不存在二極管而可以充電到較高的電壓，這附加地隨之帶來放大的電壓幅度(Spannungshub)并且進一步能夠實現對用電器較長地供電。每個措施本身單獨以及結合地隨之帶來緩沖存儲器最大化的緩沖能力。
[0012]結果是，利用該裝置運行的用電器與能量存儲器的波動或失靈無關地進行優化的穩定。在正常運行中不產生損耗功率。此外不會產生臨界的用電器電壓狀態。
[0013]所述裝置可以包括可控制的第三切換元件，用電器通過所述第三切換元件可直接與能量存儲器連接，由此用電器在正常運行中在繞過具有損耗功率的構件的情況下可由能量存儲器供電。由此所述裝置的放熱最小。
[0014]所述裝置可以包括可控制的第四切換元件，所述第四切換元件連接在直流變換器的輸出端和所述裝置的輸出端之間，其中，直流變換器通過第四切換元件可與用電器連接。如果第四切換元件閉合，則第三切換元件打開，從而用電器和能量存儲器之間的直接連接分開。
[0015]所述裝置可以包括可控制的第一切換元件，所述第一切換元件連接在直流變換器的輸入端和所述裝置的輸入端之間，其中，直流變換器通過第一切換元件可與能量存儲器連接，由此當輸入電壓下降到預定的第一邊界電壓之下時，用電器可通過由能量存儲器饋電的直流變換器供電。
[0016]所述裝置可以包括可控制的第二切換元件，所述第二切換元件連接在直流變換器的輸入端和用于緩沖存儲器的連接端之間，由此當輸入電壓下降到預定的第二邊界電壓之下時，用電器可通過由緩沖存儲器饋電的直流變換器供電。
[0017]所述裝置可以這樣構成，使得第一和第二切換元件在正常運行中不包括相同的切換狀態，其中正常運行包括除了安全切斷之外的所有的運行狀態，在所述安全切斷中，所述裝置的所有切換元件切換為截止。這表示，當第一切換元件閉合時，第二切換元件打開，并且反之亦然。由此保證，只有能量存儲器或緩沖存儲器與直流變換器的輸入端連接。這可以通過對應地操控所述兩個切換元件或通過設置為硬件的電路保證，從而第一和第二切換元件可以利用僅一個控制信號置于相應的切換狀態中。
[0018]所述裝置可以包括可控制的第五切換元件，所述第五切換元件連接在直流變換器的輸出端和用于緩沖存儲器的連接端之間，由此可以對緩沖存儲器充電。第五切換元件可以以給定的間隔閉合，如果用電器不被提供能量的話。第五切換元件可以以給定的間隔閉合，如果用電器不通過直流變換器、而是直接由能量存儲器提供能量的話。第五切換元件可以以給定的間隔閉合，如果用電器通過直流變換器提供能量的話。當然，當緩沖存儲器應該通過閉合第五切換元件充電時，直流變換器的輸入端和所述裝置的輸入端之間的連接也必須閉合，以便為直流變換器提供能量。換句話說，這表示，第一切換元件也必須閉合。
[0019]切換元件的控制通過控制單元進行。這表示，所述控制單元為了實施該任務必須被供應電壓。為此控制單元由所述裝置的輸入端或由緩沖存儲器供應電壓。因此確保，控制單元不僅在第一次的運行和還空的緩沖存儲器的情況下而且在空的能量存儲器和緩沖運行的情況下起作用一直到最后。
[0020]控制單元可以構成用于檢測輸入電壓。控制單元可以構成用于，檢測直流變換器的輸出電壓。控制單元可以構成用于在測量技術上檢測緩沖存儲器的電壓。根據至少一個所述電壓，控制單元可以構成用于，確定切換元件、即第一至第五切換元件的切換狀態(閉合或打開)。
[0021]緩沖存儲器可以是電化學的電容器、例如超級電容器或超級電容。它們包括高的能量密度和用于快速的充電和放電的可能性。緩沖存儲器可以這樣確定尺寸，使得所述緩沖存儲器在其放電開始之后能夠實現為用電器供電大約一分鐘。原則上，緩沖存儲器的大小與相應的應用適配。
[0022]緩沖存儲器可以是裝置的組成部分。緩沖存儲器也可以是與所述裝置分開的構件。
【附圖說明】
[0023]以下借助在附圖中的實施例解釋本發明。圖中:
[0024]圖1示出線路布置，其示出用于由緩沖存儲器對在正常運行中由能量存儲器供電的用電器穩定地供電的按照本發明的裝置，以及
[0025]圖2示出描述所述裝置的不同的運行狀態的表格。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出能量存儲器10、要供電的用電器20和用于