[发明专利]机动车的多电压电器网络

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于具有混合驱动或电力驱动的机动车的多电压电器网络，具有直流变压器，具有与地电势不同的较高直流电压的高电压级和至少一个第一蓄能器经由该直流变压器与具有与地电势不同的较低电压的低电压级和至少一个第二蓄能器连接。

背景技术

这样的具有直流变压器(DC-DC变压器)的多电压电器网络在现有技术中以多种形式已知。直流变压器可以将不同电压的能量电器网络能量地连接。为了提高直流变压器的功率密度以及为了提高其电流承载能力，直流变压器经常多相地构造。优选涉及(下文中将以此为例)多个变压器级的并联。在对功率开关的触发在时间上错开以(360度除以变压器级的数量)的情况下，输出端子总线电容器上的电流脉动重叠，从而尤其是总线电容上的部件负载可以被降低。

在现有技术中，多电压电器网络还用于提高潜在最大功率(例如混合驱动，辅助机组的起电)。通常多相构造的高效直流变压器将这些子电器网络连接。

发明内容

本发明要解决的问题是以经济的方式方法扩展多电压电器网络的功能性。

该问题通过根据权利要求1的多电压电器网络来解决。从属权利要求给出了本发明的优选实施方式和扩展方案。

与除了直流变压器之外提供单独的充电器相比，本发明使得减少了昂贵的、沉重的和庞大的部件。因此可以降低总成本，并且所需要的结构空间最小化。此外还可以精简重量并因此节省发动机燃料。

现有技术中已知将充电器功能和结构地集成到机动车中。通过集成适当的充电器，在未来的机动车(尤其是城市用车辆)中可以以实用的方式方法对外部设备(例如小型电瓶车)进行充电。能够在机动车能量电器网络中对外部设备充电这种可能性提供了一个客户非常喜欢的功能。现有技术中已知的充电器经常包含自己的直流变压器，经由该直流变压器可以从机动车的能量电器网络对相应的外部设备充电。

根据本发明，使用为多电压电器网络的不同电压级总归被提供的直流变压器的至少一个变压器级来对外部设备充电。

为此，在多电压网络中提供用于对外部设备充电的充电接口。其中，多电压网络以及尤其是直流变压器或其布线被构造为使得直流变压器的至少一个变压器级能从低电压级分离，并且作为代替能与充电接口连接。此外还提供要充电的第三蓄能器，第三蓄能器优选是外部设备的部件并且能连接到充电接口。这个第三蓄能器在连接到充电接口的状态下被供给以多电压网络的较低电压，并且因此使得能够通过从第一蓄能器到第三蓄能器的能量流对第三蓄能器充电。

多电压电器网络由此可以构造为具有仅仅一个高电压级和一个低电压级的双电压电器网络。

在最简单的情形下，直流变压器被单相地实现。于是，直流变压器的唯一一个变压器相能从低电压级分离，并且作为替代能与充电接口连接。

但是根据本发明的一优选实施方式，直流变压器具有多个并联的变压器相。于是其优选能在至少第一和第二工作模式中工作。在第一工作模式中，直流变压器的所有变压器相与第二蓄能器连接，而没有任何变压器相与充电接口连接。直流变压器于是只能用于高电压级和低电压级之间的电压变换。而在第二工作模式中，直流变压器的至少一个变压器相与第二蓄能器连接，直流变压器的至少一个其他变压器相与充电接口连接。直流变压器的变压器相因此部分用于对第三蓄能器充电，但是还部分用于高电压级和低电压级之间的电压变换。

为了降低部件负载(尤其是对于可选地在高电压级一侧上与第一蓄能器并联的总线电容器)，在第二工作模式中可以错开地触发变压器相。

较低电压(低电压级)优选是大约12伏特的机动车典型的电器网络电压。高电压级优选与机动车的电动车电池或者与机动车的混合驱动或电力驱动的电池连接。

至少一个变压器相与低电压级的上述分离以及其与充电接口的连接优选能通过唯一一个能电子控制的开关元件来进行。因此，工作模式可以特别简单地切换，转换可以同步进行。

如果直流变压器具有不止两个变压器相，则可以通过适当的转换装置使得能够在“任务”直流电压变换和对外部设备充电之间可变地分配直流变压器的总功率。因此例如在存在N个变压器相的情况下，可以选择性地将一个变压器相或两个变压器相或直至(N-1)个变压器相用于对外部设备充电，而其余变压器相还供直流电压变换使用。

用于将至少一个变压器相从低电压级断开并且将其连接到充电接口的(在可能的情况下被构造为单个能电子控制的开关元件的)转换装置优选与直流变压器的变压器相一起集成到一设备部件中或一外壳中。还有可能设置有的总线电容器优选也一起集成到该设备部件中或该外壳中。