用于对负载进行功率控制的方法

摘要

介绍了一种用于对电负载（34，36）进行功率控制的方法和装置。所述负载（34，36）在此被串联布置在电路装置（30）中，其中在分别两个负载（34，36）之间的至少一个连接（50）上连接有支线（52），所述支线（52）通过包括至少一个开关（38，40，42，44）的相关联的开关装置被切换到电网电压（46）和/或接地（48）上，用于进行功率增高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对负载进行功率控制的方法、尤其是用于加热汽车中的负载的方法，以及涉及一种用于执行该方法的装置。

背景技术

汽车中的能量供给系统一般包括用于存储电能的至少一个电池。电池在此通常由称作交流发电机（Lichtmaschine）的发电机来充电，该发电机又由汽车的发动机驱动。对于汽车应用而言，具有6V和后来具有12V的以前的车载电网曾是普遍的。将来，也采用具有更高电压、尤其是24V和48V的车载电网，因为现代汽车中的负载需要越来越多的能量。

出版文献DE 10 2007 035 061 A1描述了一种用于汽车的能量供给系统。所描述的能量供给系统包括至少两个电池、发电机以及至少两个车载电网，它们在不同高的电压的情况下运行。此外，该能量供给系统包括如下装置：所述装置将被设置用于较低的第一车载电网电压的负载交替地与这两个电池连接，使得这些电池均匀地承受负荷。

另一种双电池系统从出版文献DE 100 14 243 B4中公知。该系统包括起动电池和车载电网电池，其中负载被划分起动相关的负载和车载电网负载并且相对应地被相关联。

在汽车中，许多负载在冷状态下在高于标称电压的电压的情况下运行，以便更快速地生热。为此，采用具有比车载电网电压更低的标称电压的负载。在冷状态下，负载在车载电网电压的情况下运行。在加热之后，能量供给被时钟控制（takten），使得在感性负载中出现如在标称电压的情况下那样的同一电流。时钟控制的周期持续时间在这种情况下显著地小于负载的时间常数tau=L/R。

在这种情况下要注意的是，针对这样快速的时钟控制必须采用高价值的且昂贵的电部件。此外还要注意的是，时钟控制的频率越高，则损耗功率就越大。此外，还在引线线缆上形成损耗功率。

发明内容

在此背景下介绍了一种根据权利要求1所述的方法和一种具有根据权利要求7所述的特征的装置。扩展方案由从属权利要求和描述得到。

因此可能使负载在可变的功率的情况下运行。在此，可以采用成本低廉的电子部件，所述电子部件的时钟脉冲频率被限制。在此，损耗功率可以在功率减小的情况下保持得小。

本发明的其他优点和扩展方案由描述和所附的附图得到。

应理解的是，前面所提及的和下面还要阐述的特征不仅可以以分别说明的组合而且也可以以其他组合或者可以单独地被使用，而不牺牲（lassen）本发明的范围。

以下为了更好的理解，作为功率控制的目的示例性地提及负载的加热。应理解的是，功率控制也可以用于其他目的，如例如用于功率匹配或功率调节。

附图说明

图1示出了根据现有技术的电路装置。

图2示出了具有一种实施形式的装置的电路装置。

图3示出了具有另一种实施形式的装置的电路装置。

具体实施方式

依据附图中的实施形式示意性地示出了本发明,并且以下参照附图详细地描述了本发明。

在图1中再现一种电路装置，该电路装置总体上用参考数字10来标明。该电路装置通常被应用于汽车中。该图示示出了第一负载12和第二负载14，所述第一负载12和第二负载14在工作中在标称电压的情况下运行。

为了生热，这两个负载12和14在位于标称电压之上的车载电网电压的情况下运行。在加热之后，能量供给借助第一开关16、第二开关18和第三开关20而被时钟控制。车载电网电压的电势在此用22标明而接地用24标明。然而，对于为此所需的时钟控制而言必须采用昂贵的电部件。

在图2中示出了一种电路装置，该电路装置总体上用参考数字30来标明并且被采用在所介绍的（配备有参考数字32的）装置的实施方案中。

在图2中所示的解决方案中，两个同样的负载、即第一负载34和第二负载36串联连接。负载34和36的标称电压对应于电网电压的一半。两个负载34和36可以共同地通过高压侧/低压侧开关组合而被接通，所述高压侧/低压侧开关组合包括第一开关38和第二开关40。电网电压在此用参考数字46来标明，接地被配备有参考数字48。在此，这两个负载34、36共同地在电网电压46的情况下运行，而每个单个负载34、36独自在标称电压的情况下运行。

附加地，两个负载34、36的连接50利用支线（Stichleitung）52被引导到控制设备（未示出）中。支线52可以通过半桥60或者与电网电压46或者与接地48连接，该半桥60包括第三开关42和第四开关44。为了能够更快速地加热负载34、36，这些负载轮流地在电网电压46的情况下运行。

负载34、36被快速加热的时间段在此显著地大于负载34、36的时间常数tau=L/R。在接上的阶段期间，在电压翻倍时，有翻倍的电流流过。这对应于在接通阶段期间的四倍的热功率。超过多个接通阶段，平均值对应于相对于在分压器在电网电压的情况下的工作翻倍的热功率。

不是两个串联的负载，而是也可以将更多的负载串联连接。在此设置，两个负载的每个电连接都与在通常被设置在控制设备中的半桥中的支线连接。

在分压器上的在生热时的最大功率P_max与在正常运行时的功率P_nenn之比根据串联的负载的数目n被计算为：

P_max/P_nenn = n。

在图3中示出了另一电路装置70，该另一电路装置70具有第一负载72、第二负载74和第三负载76。电网电压被配备有参考数字78，而接地被配备有参考数字80。在第一负载72与第二负载74之间的连接84中连接有第一支线86。在第二负载74与第三负载76之间的连接88中，连接有第二支线90。此外，还设置有第一高压侧开关92、第一低压侧开关94、第二高压侧开关96和第二低压侧开关98，这些开关形成开关装置100。

在图3中所示的情况下，负载72、74和76的数目是奇数，而用于负载72、74、76的电流方向不起作用。所有负载72、74、76都可以在相同的时间被供给电网电压78。在这种情况下，最大功率不是其标称功率的仅仅三倍而是其标称功率的九倍。此外，支线86、90还可以被供给有简单的高压侧或低压侧开关或输出级，而不是供给有半桥。

该装置相对于单个故障是稳健的（robust）。每个负载在任何时候都可以被可靠地关断。单个故障导致不受限的可用性。在任意输出级或线路上的电故障的情况下，还可有负载中的至少一个短时可用。

利用通过前面描述的方法实现的输出级策略可以使用成本更低廉的电子构件。此外还有利的是，在输出级和引线中的损耗功率更小。

可能的应用在气体喷射阀、电热塞和拉姆达探针中被找到：

在燃气发动机中，采用相同结构形式的多个气体喷射阀。这些气体喷射阀可在非常低的温度下粘合或者结冰。因此，要尽可能快速地将阀解冻，并且在冷状态下利用尽可能大的力将该阀打开，以便可以解除粘合或结冰。在24伏特系统中，可以采用标准12伏特阀。

在柴油发动机中，对于每个气缸都采用一个电热塞。在24伏特系统中，可以选择性地采用分别串联的两个12伏特电热塞或者三个8伏特电热塞。

在双流（zweiflutige）排气系统中，采用相同结构形式的两个拉姆达探针。在24伏特系统中那么可采用两个12伏特拉姆达探针。