多电压车载电气网络系统以及跨电压等级的多层线缆技术方案

用于汽车的多电压车载电气系统，其具有至少三条沿其纵向基本彼此平行延伸的扁形导线(2a，b，c)以及至少两个电压源(4，6)，其中，第一扁形导线(2a)与第一电压源(4)的第一电极(4a)导电连接，第二扁形导线(2b)与第二电压源(6)的第一电极(6a)导电连接，并且布置在第一和第二扁形导线之间的第三扁形导线(2c)与第一和/或第二电压源的第二电极(4b，6b)导电连接。

Multi voltage vehicular electrical network system and multi voltage cable across voltage level

A multi voltage vehicle electrical system for a car with at least three flat wires (2a, B, c) extending along its longitudinal direction and at least two voltage sources (4, 6), in which the first flat wire (2a) is connected to the first electrode (4a) of the first voltage source (4), the second flat wire (2b) and the second voltage source (6). The first electrode (6a) is conducting connection, and the third flat wire (2C) arranged between the first and second flat wires is connected to the second electrode (4b, 6b) of the first and / or second voltage sources.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多电压车载电气网络系统以及跨电压等级的多层线缆
本专利技术涉及一种用于汽车的多电压车载电气网络系统以及一种跨电压等级的多层线缆，其用于汽车的多电压车载电气网络中。
技术介绍
在当代汽车技术中，由于对汽车效率、舒适性和可靠性持续增长的要求，传统的12V车载电气网络显得不再合时宜。用电器数量的持续增长、一如既往的减重需求以及对可靠且长期的能量供应的保证无法再通过12V的车载电气网络提供。此问题可通过额外地引入至少一个其他的、例如48V的电压等级解决。通过提高系统电压，在汽车中进行功率分配时由于降低的电流和由此减少的欧姆损失而原则上改善了效率。在此，当今用于汽车的多电压车载电气网络设计得仅为需要低功率的用电器供应12V的电压等级，而为所有短时间内需要大量功率的汽车用电器供应48V的电压等级。但是，额外地引入48V的电压等级带来一些缺点。这样存在48V与12V的电压等级之间的短路风险，这可能导致所有仅设计用于12V电压等级的汽车用电器的损坏。此外，与12V电压不同，在48V电压下出现稳定的电弧，其与短路一样可能由于局部过热而引起汽车火灾。因此，在使用具有较高电压等级的、用于汽车的多电压车载电气网络时需要格外昂贵的措施以降低火灾风险。额外引入48V电压等级的另一缺点在于，车载电气网络中的电磁耦合增强，这导致电磁兼容性降低。尤其在对数据传输的质量有着高要求的位置处，这是与安全相关的很大的问题。为了克服由于引入用于汽车的多电压车载电气网络而带来的缺点，对汽车车载电气网络的结构以及所使用的电线缆和信号线缆提出了高要求。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术目的在于，提供用于汽车的多电压车载电气网络系统，其在顾及车载电气网络的电磁承载能力的条件下使在车载电气网络的不同电压等级之间出现短路的概率以及弧光的出现降到最低。为了实现此目的，提出一种用于汽车的多电压车载电气网络系统，其具有沿其纵向基本彼此平行延伸的至少三条扁形导线以及至少两个电压源，其中，第一扁形导线与第一电压源的第一电极导电连接，第二扁形导线与第二电压源的第一电极导电连接，并且第三扁形导线与第一和/或第二电压源的第二电极导电连接，并且其特征在于，第三扁形导线布置在至少第一和第二扁形导线之间。由于已知的相对于原来在汽车工业中用作电导体的圆形导线的材料技术方面的优势，在根据本专利技术的多电压车载电气网络系统中使用由实心材料制成的扁形导线。在此，根据本专利技术实施为单件式的扁形导线具有1.5mm的最小层厚度，优选5mm的最小层厚度，尤其大于5mm的最小层厚度。因此，所谓的薄膜导体不属于扁形导线。相比于圆形导线，所使用的由实心材料制成的扁形导线具有更低的结构高度并因此具有更小的重量和更小的空间需求。在相同的电流承载能力下，相比于圆形导线，扁形导线由于其合适的表面积体积比以及由此的更佳的热辐射而更加适用于能量传递。鉴于敷设和连接时更低的安装费用以及更低的出错几率，可有利地将扁平导线组装为多层线缆。使用由扁平导线制成的多层线缆尤其适合于用于汽车的多电压车载电气网络，因为其中，必须为每种电压等级敷设各自的贯穿车身的电导线。扁平导线和电压源之间的、或者各个扁平导线之间的电气连接优选通过可拆卸的连接件构成，例如通过夹具、插拔连接器或线缆接头套管，但也可不可拆卸地构成。所使用的电压源可为蓄电池、电容、发电机、变压器或者燃料电池。在此，优选为蓄电池，尤其铅-蓄电池、锂-离子-蓄电池、锌-空气-蓄电池或者铝-空气-蓄电池。建议使第一扁形导线通过第一电压源的电极获取高于第二扁形导线通过第二电压源的电极获取的电位差。第一扁形导线优选获取24V、尤其优选48V的电位差，而第二扁形导线优选获取12V的电位差。通过车载电气网络的扁形导线传输的12V的电压等级在理想状态下可用于具有低功率需求的汽车用电器的电压供应。相反，由于逆变时明显更高的效率，通过车载电气网络的扁形导线传输的48V的电压等级在理想状态下可用于供应短时间内具有高的功率需求的汽车用电器，例如启动器，或用于提高能效的系统，如刹车能量回收装置、起停系统、横摇稳定器或混动系统。需指出，下文中在电压源的两极之间能够获得的电压的概念与电位差表示相同的含义。由于较低的敷设费用以及显著的减重效果，在当今车载电气网络中通常将车身用作接地导体或接地导线。与此不同，根据本专利技术建议，不使用车身、而使用另外单独的扁形导线作为接地导体。为此提出，通过第三扁形导线接地，其布置在第一和第二扁形导线之间。通过此种接地方式不仅使电容及电感耦合最小化，从而改善车载电气网络的电磁兼容性(EMV)，而且还使车载电气网络的不同电压等级之间发生短路的几率最小化。此外，在第一或第二扁形导线与接地的第三扁形导线短路时，还实现了快速并简洁的短路识别。通过另外单独的扁形导线进行接地还尤其适合于在具有不导电的车身、例如纤维增强的塑料车身的汽车中使用。为了在联合接地的布置中使两个电压等级之间的电流耦合最小化，建议为处于第一和第二扁形导线之间的接地的第三扁形导线设置大于线缆中其它扁形导线中的至少两个的导线截面。替代联合接地，还可通过使两个电压等级分别地接地而实现更加高效地降低两电压等级之间的电流耦合。在此，两条接地的扁形导线可彼此相邻地布置在传输车载电气网络的不同电压的两条扁形导线之间，或交替地布置。为了最佳地利用48V电压等级的能效，建议在车载电气网络中集成直流变压器。其可将48V的直流电压转化为12V的直流电压，48V网络的电功率由此也可提供给12V电压等级的汽车负载。此外建议，除了第一扁形导线、第二扁形导线和第三扁形导线以外还布置至少另一条与第三电压源的第一电极导电连接的扁形导线和/或另一条与第一和/或第二和/或第三电压源的第二电极导电连接的扁形导线。在布置三个电压源的情况下，优选考虑布置至少五条扁形导线，从而所有三条获取电压的扁形导线通过接地的扁形导线彼此分隔并敷设在线缆中。针对具有三个电压源的布置，建议通过第一电压源的电极能够获取与通过第二电压源的电极和/或通过第三电压源的电极不同的电位差，尤其通过所有三个电压源的电极能够获得彼此不同的电位差。除了48V电压等级和12V电压等级之外，还可考虑高伏特等级，例如100V级。同样，也可考虑在48V等级和12V等级之间的另一电压等级，例如24V级。也可行的是，具有三个电压源的用于汽车的多电压车载电气网络，其中，通过三个电压源其中的两个能够获取相同的电压。为了更好地理解需指出，根据本专利技术，高伏特等级或高压等级表示获取>48V电位差的电压等级。与此不同，根据本专利技术，低压等级表示获取直至12V且包含12V的电位差的电压等级。最后，根据本专利技术，>12V并<48V的电压等级称作中压等级。因此，下文中，具有低电流消耗并优选通过低压等级供应电压的汽车用电器称作低压用电器或低伏特用电器(NV)，而所有短时间内具有高功率需求的汽车用电器-除了电动或混动汽车的电机-优选由中压等级供应电压并因此称为中压用电器(MV)。由于设置触摸保护的高费用，电动或混动汽车的电机(EM)优选通过>48V的高压等级供应电压或者连接到刹车能量回收装置上。另一方面为用于在汽车的多电压车载电气网络中使用的跨电压等级的多层线缆，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.汽车的多电压车载电气网络系统，包含‑至少三条沿其纵向基本彼此平行延伸的扁形导线(2a，b，c)以及‑至少两个电压源(4，6)，‑其中，第一扁形导线(2a)与第一电压源(4)的第一电极(4a)导电连接，第二扁形导线(2b)与第二电压源(6)的第一电极(6a)导电连接，并且第三扁形导线(2c)与第一(4)和/或第二电压源(6)的第二电极(4b，6b)导电连接，‑其特征在于，所述第三扁形导线(2c)布置在至少所述第一(2a)和第二扁形导线(2b)之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.04 DE 102015118921.61.汽车的多电压车载电气网络系统，包含-至少三条沿其纵向基本彼此平行延伸的扁形导线(2a，b，c)以及-至少两个电压源(4，6)，-其中，第一扁形导线(2a)与第一电压源(4)的第一电极(4a)导电连接，第二扁形导线(2b)与第二电压源(6)的第一电极(6a)导电连接，并且第三扁形导线(2c)与第一(4)和/或第二电压源(6)的第二电极(4b，6b)导电连接，-其特征在于，所述第三扁形导线(2c)布置在至少所述第一(2a)和第二扁形导线(2b)之间。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一扁形导线(2a)通过所述第一电压源(4)的电极(4a，b)获取相比于所述第二扁形导线(2b)通过所述第二电压源(6)的电极(6a，b)获取的电位差更高的电位差，其中，所述第一扁形导线(2a)优选获取24V的电位差，尤其优选获取48V的电位差，而第二扁形导线(2b)优选获取12V的电位差。3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，除了所述第一扁形导线(2a)、第二扁形导线(2b)和第三扁形导线(2c)以外，还至少布置一条另外的、与第三电压源(8)的第一电极(8a)导电连接的扁形导线(2d)和/或一条另外的、与所述第一(4)和/或第二(6)和/或第三电压源(8)的第二电极(4b，6b，8b)导电连接的扁形导线(2c′)。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，通过所述第一电压源(4)的电极(4，6)可获取与通过所述第二电压源(6)的电极(6a，b)和/或通过所述第三电压源(8)的电极(8a，b)不同的电位差，尤其通过所有三个所述电压源(4，6，8)的电极能够获得彼此不同的电位差。5.用于汽车的多层线缆(1)，所述多层线缆包含-至少三条沿其纵向基本彼此平行延伸的扁形导线(2a，b，c)，-其中，第一扁形导线(2a)能够与第一电压源(4)的第一电极(4a)导电连接，第二扁形导线(2b)能够与第二电压源(6)的第一电极(6a)导电连接，并且第三扁形导线(2c)能够与第一和/或第二电压源(4，6)的第二电极(4b，6b)导电连接，其特征在于，-所述第三扁形导线(2c)布置在至少第一(2a)和第二扁形导线(2b)之间。6.根据权利要求5所述的多层线缆(1)，其特征在于，所述扁形导线(2)中的至少一条至少部分地由铝或铝合金构成，和/或所述扁形导线(2)中的至少一条至少部分地由铜或铜合金构成。7.根据前述权利要求中任一项所述的多层线缆(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦西姆·塔扎里，索赫·拉法提，弗兰克·格龙瓦尔德，
申请(专利权)人：自动电缆管理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE