车载电网和用于运行车载电网的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于机动车的车载电网(1)，所述车载电网(1)具有用于至少一个低压负载(29)的低压子电网(21)和用于至少一个高压负载(25)的高压子电网(20)和起动器‑发电机(30)，其中，高压子电网(20)通过耦合单元(33)与低压子电网(21)连接，其中，车载电网(1)具有蓄电池(40)，所述蓄电池设置用于产生高电压并且输入到高压子电网(20)中，并且所述蓄电池具有至少两个蓄电池单元(41)，所述蓄电池单元具有单电压抽头(42)，所述单电压抽头被引导到耦合单元(33)，其中，耦合单元(33)设置用于提供至少一个第一运行状态和第二运行状态，其中，在第一运行状态中，高压子电网(20)由蓄电池(40)的所有蓄电池单元(41)供电并且低压子电网(21)由一个蓄电池单元(41)供电，并且在第二运行状态中，高压子电网(20)由一个蓄电池单元(41)供电并且低压子电网(21)由至少一个蓄电池单元(41)供电。此外，本发明专利技术涉及一种用于运行所述车载电网(1)的方法以及一种具有所述车载电网的机动车。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于机动车的车载电网，以及一种具有所述车载电网的机动车。
技术介绍
在具有内燃机的机动车中，车载电网设置用于给内燃机的电起动机或起动器以及机动车的其他电子装置供电，所述车载电网根据标准地以12伏运行。在内燃机起动时，通过车载电网由起动机蓄电池给起动机提供电压，当例如通过相应的启动信号使开关闭合时，所述起动机使内燃机起动。如果内燃机被起动，那么所述内燃机驱动发电机，所述发电机接着产生大约12伏的电压并且通过车载电网提供给车辆中的不同负载。在此，发电机也再次给通过起动过程而负荷的起动蓄电池充电。如果蓄电池经由车载电网来充电，那么实际的电压也可以超过额定电压、例如处于14V或者处于14.4V。具有12V或14V的车载电网在本公开文件的范围内也称为低压车载电网。已知的是，在电动车和混合动力车中使用具有48V的额定电压的另外的车载电网，所述另外的车载电网在本专利技术中也称为高压车载电网。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于机动车的车载电网，其中，车载电网具有用于至少一个低压负载的低压子电网和用于至少一个高压负载的高压子电网和起动器-发电机，其中，高压子电网经由耦合单元与低压子电网连接，所述耦合单元设置用于从高压子电网提取能量并且将
能量输送到低压子电网，其中，高压子电网具有蓄电池，所述蓄电池设置用于产生高电压并且输入到高压子电网并且具有至少两个具有单电压抽头的蓄电池单元，所述单电压抽头被引导到耦合单元，其中，耦合单元设置用于提供至少一个第一运行状态和至少一个第二运行状态，其中，在第一运行状态中，高压子电网由蓄电池的所有蓄电池单元供电并且低压子电网由一个蓄电池单元供电，并且在第二运行状态中，高压子电网由一个蓄电池单元供电并且低压子电网由至少一个蓄电池单元供电。本专利技术具有的优点是，即通过低压子电网可以使处于低的第一电压的低压负载运行，并且高压子电网、即具有相对于第一电压增高的电压的车载子电网被提供用于高压负载。低压子电网的供电是将高压子电网中的充电过程和放电过程进行叠加。通过高压子电网对低压子电网的供电在此单向地进行，也就是说，耦合单元优选地仅仅沿着一个方向提供能量切换。车载电网可以不仅在静态应用中、例如在风力设备中而且在车辆中、例如在混合动力车和电动车中使用。车载电网特别是可以使用在具有起停(Start-Stop)系统的车辆中。所述系统、即车载电网和对应的控制单元、例如蓄电池管理系统特别是适用于使用在具有48伏发电机和14伏起动机的车辆中，其中，14伏起动机优选地设计用于起停系统。所述系统特别是适用于使用在具有助力回收系统(Boost-Rekuperationssystem，BRS)的车辆中。在助力回收系统(BRS)中，电能在制动过程中、在下坡行驶中或者在滑行运行中被获得，以便由此给负载供电。BRS提高了系统的效率，从而可以节省燃料或者可以减少废气排放。在此，高压子电网中的蓄电池可以支持内燃机，这称为所谓的助力(Boost)，或者在低的速度下用于短的路程甚至用于纯电动行驶，例如在电动地停车和驶出停车场时被使用。概念“蓄电池”和“蓄电池单元”在本说明书中调整通常的语
言惯用法地被用作蓄能池或者蓄能池单元。蓄电池包括一个或多个蓄电池单元，所述蓄电池单元可以称为单体蓄电池、蓄电池模块、模块组或蓄电池组。在此，单体蓄电池优选地空间上组合并且电路技术上彼此连接、例如串联或并联连接成模块。因此，多个模块可以构成所谓的蓄电池直接换流器(BDC，battery direct converter)，多个蓄电池直接换流器构成蓄电池直接逆变器(BDI，battery direct inverter)。在独立权利要求中给出的内容的有利的进一步方案和改进方案通过从从属权利要求中执行的措施实现。因此有利的是，选择性地接通的蓄电池单元分别设计用于提供低压。蓄电池单元由此可以交替地被要求用于提供低压，例如以便支持起停系统，这导致提高了蓄电池单元的使用寿命。根据一个优选的实施方式，耦合单元具有至少一个能反向截止的开关。能反向截止的开关优选地适用于接通和断开一个至低压子电网的可选择性接通的蓄电池单元。所述开关具有下述的特性，即所述开关在“接通”状态中实现仅仅沿着一个方向的电流并且在“断开”状态中可以在两极上获得截止电压。在接通至低压子电网的蓄电池单元时，优选地至少一个能反向截止的开关、特别优选地两个能反向截止的开关被操控。在断开至低压子电网的蓄电池单元时，优选地至少一个能反向截止的开关、特别优选地两个能反向截止的开关同样被操控。根据一个优选的实施方式，耦合单元具有至少一个能正向截止的开关。能正向截止的开关优选地适用于使可选择性接通的蓄电池单元串联连接。优选地设置，在断开两个蓄电池单元之间的线路时，至少一个能正向截止的开关被操控。同样优选地设置，在使两个蓄电池单元之间的线路连接时，至少一个能正向截止的开关被操控。根据一个优选的实施方式，耦合单元设置用于使至少两个蓄电池单元关于低压子电网彼此并联连接。特别优选地在第二运行状态中，使至少两个、优选地所有蓄电池单元关于低压子电网彼此并联
连接。由此实现了，在两个蓄电池单元的充电状态不同的情况下，低压子电网由具有较高的充电状态或者提供较高的电压的那一个蓄电池单元进行供电。在两个蓄电池单元的充电状态相同或相似的情况下，低压子电网由这两个蓄电池单元供电。根据一个优选的实施方式，耦合单元设置用于使至少两个蓄电池单元关于高压子电网串联连接、特别是彼此串联连接。特别优选地在第一运行状态中使至少两个蓄电池单元关于高压子电网串联连接。附加地可以设置，低压子电网具有至少一个电容器。电容器优选地设置用于在变换被接通的蓄电池单元时稳定低压。此外，电容器优选地也适合作为蓄能器，所述蓄能器设置用于至少暂时地产生电压并且馈送到低压子电网中。当在车载电网电流尽可能小的时间点上进行切换时，可以进一步有利地减少低压子电网中的电压扰动。这可以例如通过分析用于车载电网电流的信号并且根据所述信号控制耦合单元的开关来实现。此外，也可以实现与负载管理系统同步，以便暂时在不使舒适性受损的情况下断开高压负载、例如加热系统，以便在无值得注意的电压扰动的情况下实现蓄电池单元的切换过程。耦合单元优选地设置用于提供至少一个另外的运行状态，其中，在所述另外的运行状态中，高压子电网由多个、特别是两个、三个或四个蓄电池单元供电并且低压子电网由多个、特别是两个、三个或四个并联的蓄电池单元供电。车载电网优选地具有用于控制耦合单元的控制单元以接通蓄电池单元。控制单元可以例如分配给蓄电池管理系统，所述蓄电池管理系统分配给蓄电池，所述蓄电池管理系统例如包括另外的单元，所述另外的单元设置用于检测和处理关于温度的测量数据、所提供的电压、输出的电流和蓄电池或蓄电池单元的充电状态，并且由此例如得出关于蓄电池健康状态的信息。用于控制耦合单元的控制单元可以具有计算机程序，所述计算机程序执行根据本专利技术的方法中
的一个。此外，根据本专利技术提出一种具有内燃机和前述任一个车载电网的机动车。在根据本专利技术的用于运行前述任一个车载电网的方法中，根据机动车的运行阶段对耦合单元进行控制以设定第一运行状态和第二运行状态。第一运行阶段是停止的车辆或停泊的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机动车的车载电网(1)，其中所述车载电网(1)具有用于至少一个低压负载(29)的低压子电网(21)和用于至少一个高压负载(25)的高压子电网(20)和起动器‑发电机(30)，其中，所述高压子电网(20)经由耦合单元(33)与所述低压子电网(21)连接，其中，所述车载电网(1)具有蓄电池(40)，所述蓄电池设置用于产生高电压并且馈送到所述高压子电网(20)并且具有至少两个带有单电压抽头(42)的蓄电池单元(41)，所述单电压抽头被引导到所述耦合单元(33)，其中，所述耦合单元(33)设置用于提供至少一个第一运行状态和至少一个第二运行状态，其中，在所述第一运行状态中，所述高压子电网(20)由所述蓄电池(40)的所有蓄电池单元(41)供电并且所述低压子电网(21)由一个蓄电池单元(41)供电，并且在所述第二运行状态中，所述高压子电网(20)由一个蓄电池单元(41)供电并且所述低压子电网(21)由至少一个蓄电池单元(41)供电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.27 DE 102014201351.81.一种用于机动车的车载电网(1)，其中所述车载电网(1)具有用于至少一个低压负载(29)的低压子电网(21)和用于至少一个高压负载(25)的高压子电网(20)和起动器-发电机(30)，其中，所述高压子电网(20)经由耦合单元(33)与所述低压子电网(21)连接，其中，所述车载电网(1)具有蓄电池(40)，所述蓄电池设置用于产生高电压并且馈送到所述高压子电网(20)并且具有至少两个带有单电压抽头(42)的蓄电池单元(41)，所述单电压抽头被引导到所述耦合单元(33)，其中，所述耦合单元(33)设置用于提供至少一个第一运行状态和至少一个第二运行状态，其中，在所述第一运行状态中，所述高压子电网(20)由所述蓄电池(40)的所有蓄电池单元(41)供电并且所述低压子电网(21)由一个蓄电池单元(41)供电，并且在所述第二运行状态中，所述高压子电网(20)由一个蓄电池单元(41)供电并且所述低压子电网(21)由至少一个蓄电池单元(41)供电。2.根据权利要求1所述的车载电网(1)，其特征在于，设置所述蓄电池单元(41)分别用于提供低电压。3.根据前述权利要求中任一项所述的车载电网(1)，其特征在于，所述耦合单元(33)具有能反向截止的开关(44，45)和/或能正向截止的开关(90)。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·芬克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：德国;DE