车辆车载电网的制作方法

文档序号:9331831阅读:405来源:国知局
车辆车载电网的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有车载电网的车辆,所述车载电网包括具有第一额定电压电平的第一蓄能器的第一车载子电网、具有第二额定电压电平的第二蓄能器的第二车载子电网以及在所述两个车载子电网之间的直流-直流调节器。
【背景技术】
[0002]特别是,具有电气化的传动系的车辆通常具有多个在不同的电压电平的车载子电网中的电蓄能器。直流-直流调节器建立在车载子电网之间的电气耦合。这例如由文献W0/2011/009673A1 得知。

【发明内容】

[0003]本发明的任务在于,描述一种改善的具有车载电网的车辆,所述车载电网包括具有第一额定电压电平的第一蓄能器的第一车载子电网、具有第二额定电压电平的第二蓄能器的第二车载子电网以及在所述两个车载子电网之间的直流-直流调节器。
[0004]该任务通过按照权利要求1的车辆得到解决。本发明有利的实施形式以及进一步扩展方案由从属权利要求得出。
[0005]按照本发明,所述第一蓄能器包括如下壳体,所述壳体具有至少一个用于第一额定电压电平的第一引出头,经由所述第一引出头能够给第一直流-直流调节器馈电,并且所述壳体具有至少一个用于第二额定电压电平的第二引出头,经由所述第二引出头能够给第二蓄能器馈电,其中,至少第一引出头和至少第二引出头是电流隔离的,所述壳体包含电压转换单元,并且通过所述电压转换单元能将第一额定电压电平的电压基本上转换至第二额定电压电平的电压。
[0006]所述车辆例如具有高压蓄能器,所述作为第一蓄能器的高压蓄能器作为基本构件包括电化学高压蓄电池。所述高压蓄能器的特征在于具有至少两个从外部可接近的引出头的、向外密封所述高压蓄能器的壳体。
[0007]特别有利的是,所述壳体包含至少一个接触器触点,通过所述接触器触点能占据第一接触器位置并且能占据第二接触器位置,在所述第一接触器位置的情况下,所述至少第一引出头能切换为无电压,在所述第二接触器位置的情况下,经由所述至少第一引出头电压下降(abfallen),通过所述电压转换单元在所述第一接触器位置的情况下能经由所述至少第二引出头施加电压,并且通过所述电压转换单元在所述第二接触器位置的情况下能经由所述至少第二引出头施加电压。
[0008]这意味着,所述电压转换单元与接触器触点的切换位置无关地在高压蓄能器的壳体内具有与高压蓄电池的持久的电气连接。相反地,在所述高压蓄电池与第一引出头之间的电气连接能通过所述至少一个接触器触点接通。
[0009]根据本发明的一种优选实施形式,所述第二车载子电网包括第二额定电压电平的电消耗器,并且所述电消耗器能通过第二引出头馈电。
[0010]所述电压转换单元将高压蓄电池的电压电平的电功率转换至第二蓄能器的电压电平的电功率并且在第二引出头上提供所述电功率。所述第二蓄能器符合目的地实施为功率优化的蓄能器,亦即,所述第二蓄能器具有高的充电吸收能力。在此,除了二次蓄能器之外例如也考虑超级电容器单元,因此所述超级电容器单元可以经由第二引出头由高压蓄能器进行充电。为了充电可以由所述电压转换单元调整为超级电容器单元的电化学过电位,以便对该超级电容器单元进行充电。这意味着,所述经调节的电压以所述过电位超出第二额定电压电平。在所述范围内,所述电压转换单元将电压基本上调整至第二额定电压电平。
[0011]此外符合目的的是,所述第二引出头配设有比较器电路,通过所述比较器电路能将接通信号传输到电压转换单元上,并且通过所述比较器电路能将关断信号传输到电压转换单元上。
[0012]所述比较器电路配设有第一切换电压值和第二切换电压值,从而通过所述比较器电路能将经由第二引出头下降的电压与第一切换电压值以及与第二切换电压值进行比较。
[0013]通过所述比较器电路在经由第二引出头下降的电压低于第一切换电压值的情况下,能传输所述接通信号,并且在经由第二引出头下降的电压超过第二切换电压值的情况下,能传输所述关断信号。
[0014]通过所述比较器电路可以按照施加在第二引出头上的电压迟滞对所述电压转换单元进行接通和关断。
[0015]优选地,所述第一额定电压电平处于24V至600V的电压范围内,并且所述第二额定电压电平处于12V至60V的电压范围内。
[0016]此外符合目的的是,所述电压转换单元具有额定输出功率,并且所述额定输出功率基本上相当于第二车载子电网在车辆待机运行(Standbetrieb)中的典型功率需求。
[0017]车辆的待机运行与车辆的行驶运行和静止状态相区别。与待机运行相反,在车辆行驶运行时实施行驶动态的操作。这意味着,车辆的充电运行是待机运行的一个子集,在充电运行中所述高压蓄能器例如在充电站上电缆连接地充电。在行驶运行和待机运行中,所述车辆在运行技术上是激活的。与此相区别的是车辆的静止状态,在所述静止状态中车辆是不运行的。
[0018]本发明基于以下阐述的考虑:
[0019]存在如下车辆,所述车辆具有多个蓄能器,例如插电式混合动力车辆(PHEV)、混合动力车辆(HEV)、电动车辆(BEV)和具有发动机启停功能的车辆。所有这些车辆在没有运行的状态中具有静态电流需求,所述静态电流需求通常使蓄能器负载。
[0020]此外,在具有电气化传动系的车辆的情况下,通过高压蓄能器的充电产生提高的静态电流和待机电流需求。这通常需要通过中央DC/DC转换器在其低效的部分负载运行中对低压蓄电池进行稳定或周期性的再充电。
[0021]车辆的静态电流需求导致中央的12V铅蓄电池强烈的放电,所述铅蓄电池接近地(naheliegend)作为低压蓄电池使用并且由此在待机或静止阶段后进行部分放电并且因此提前老化。因此,应该按照所述提前老化设计铅蓄电池并且以高电容进行参数选择。
[0022]在电气化的车辆中,在待机或静止阶段中铅蓄电池的再充电通常通过DC/DC转换器实现,所述DC/DC转换器在该运行中要供应的电流在〈〈10A的范围内的情况下通常具有非常糟糕的功率(即〈〈75% )并且因此引起高的电损耗。这对充电效率产生负面影响并且因此也对能源和有害物的平衡产生负面影响。
[0023]建议通过额外安装的在高压蓄能器上的高效低压引出头来确保在低压蓄电池的车载电网中能量效率优化地提供静态和待机电流。这可以用于低压蓄电池的再充电以及用于提供车辆的控制仪的激活逻辑。
[0024]这导致,在车辆的静止状态中、在待机运行中以及在充电阶段期间,所述铅蓄电池不进行放电并且因此可以容量较弱地进行设计,亦即,可以如没有引出头的情况使用较小的铅蓄电池。
[0025]备选地可以使用锂电池或超级电容器。对于12V的铅蓄电池的再充电不需要所述DC/DC转换器并且避免损耗功率。因此由于重量节省以及改善的能量效率导致车辆提高的电效率以及改善的有害物平衡。此外,低电压蓄电池的故障概率被有效地降低。
[0026]所述低压引出头通过电压转换单元实现。所述电压转换单元的集成有利地在高压蓄能器的壳体内部实现,以便避免蓄能器外耗费的高压布线。所述高压蓄能器上的电压转换单元的输入侧的接口在电路技术上与一个或多个高压接触器的切换位置无关地处于高压蓄能器的高压蓄电池的电位上,亦即,所述接口处于高压蓄电池的电极内。所述高压接触器在待机运行中或静止状态中通常是打开的。
【附图说明】
[0027]以下将根据附图对本发明一种优选的实施例进行描述。由此得出本发明的其他细节、优选的实施形式以及进一步扩展方案。详细地示意性示出:
[0028]图1示出车载电网的示意性局部,
[0029]图2示出用于切换电压转换单元的比较器电路。
【具体实施方式】
[0030]图1示出车载电网的示意性局部。所述车载电网包括高压蓄能器(I),所述高压蓄能器具有向外密封所述高压蓄能器的壳体。第一引出头(5、U_h)和第二引出头(6、U_n)位于壳体上。在第一引出头上连接有直流-直流调节器(2),也称作DC/DC转换器。具有低压蓄能器⑶以及电消耗器(9)的车辆的低压车载电网位于DC/DC转换器的输出侧。
[0031]所述低压蓄能器是功率优化的电蓄能器并且按照该实施例示例性地实施为具有14V额定电压的超级电容单元。所述低压蓄能器与高压蓄能器的第二引出头电气连接。
[0032]高压蓄电池(4)、例如具有380V的额定电压的锂
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