电流耦合式直流变压器和车辆电气系统技术方案

电流耦合式直流变压器具有第一侧（A1）和第二侧（A2）。第一侧（A1）具有第一电位（U+）和第二电位（U

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电流耦合式直流变压器和车辆电气系统
[0001]具有电驱动装置的车辆具有电气系统，其中使用例如400 V或800 V的高电压作为工作电压来支持高功率。有时期望例如400 V的电压，例如用于交流充电或者也用于驾驶，而其他应用需要更高的电压，例如800 V的电压，例如当应该利用直流电压充电，或者在驾驶时可能实现特别高的功率时。此外可能存在具有400 V的标称电压的高压组件，例如电加热器，而其他组件、例如牵引用蓄电池、充电电子设备和/或电驱动装置具有与标称电压不同的高压电压，例如800 V。
[0002]为了不必给不同标称电压的电气系统支路中的每一个配备自身的蓄电池，使用直流变压器，所述直流变压器将不同标称电压的电气系统支路以功率传输的方式彼此耦合。本专利技术的任务是表明一种可能性，利用所述可能性可以以简单的方式实现这种耦合电路。
[0003]该任务通过根据独立权利要求所述的直流变压器和车辆电气系统来完成。其他特性、特征、实施方式和优点利用从属权利要求、附图和说明书得出。
[0004]提出，设置具有三个串联连接的晶体管的电流耦合式直流变压器。晶体管串联连接，并且与具有两个开关的常见半桥相比，从而构成三个开关的串联电路。工作电感围绕中间的晶体管、即第二晶体管对称地分布，并且连接到晶体管的串联电路上。通过对称布置，可以借助于直流变压器产生相对于输入电压对称的电压。尤其是，输出电压的电位不对应于输入电位。由此可以实现输出电压相对于输入电压的偏移，其中可以通过操控晶体管来设定所述偏移。
[0005]因此提出一种电流耦合式直流变压器，所述电流耦合式直流变压器具有第一侧和第二侧。第一侧可以被视为输入侧，并且第二侧可以被视为输出侧。第一侧优选地包括两极联接端（或可以与所述两极联接端等同），并且第二侧同样优选地包括两极联接端（或可以与所述两极联接端等同）。因此，第一侧具有两个电位，其中第二侧也具有两个电位。
[0006]直流变压器具有第一、第二和第三晶体管作为变换器开关元件。这些晶体管经由第一和第二连接点以串联电路的方式相互连接。第一连接点存在于第一晶体管和第二晶体管之间。第二连接点存在于第二晶体管和第三晶体管之间。串联电路的端部连接到第一侧或第一联接端的两个电位上。工作电感分别连接到两个连接点上。工作电感分别串联地连接到连接点上。因此，仅每个工作电感的一个端部连接到两个连接点之一上。工作电感连接到不同的连接点上。工作电感分别连接在连接点之一与直流变压器的第二侧的两个电位之一之间。工作电感因此串联地连接在直流变压器的第二侧（即第二联接端）和连接点之间。第一工作电感串联地连接在第一连接点与直流变压器的第二侧的两个电位中的第一电位之间。第二工作电感串联地连接在第二连接点与直流变压器的第二侧的第二电位之间。工作电感将不同的工作点与直流变压器的第二侧的不同的电位连接。工作电感因此相对于第二晶体管对称地连接或布置。
[0007]工作电感优选地串联地连接在与之连接的连接点和第二侧之间。在一方面连接点和另一方面直流变压器的第二侧的电位之间的连接可以是直接的，或者优选地此外包括滤波元件（作为串联元件）。第二侧因此可以直接与工作电感的背离连接点的那些端部连接。然而，优选地在工作电感和第二侧（即第二侧的两个电位）之间设置共模扼流圈。第二侧因
此可以经由共模扼流圈与工作电感的背离连接点的那些端部连接。为此，共模扼流圈可以具有两个（优选地彼此对称的）电感，其中一个电感设置在第一工作电感和第二侧的第一电位之间，并且第二电感设置在第二工作电感和第二侧的第二电位之间。电感优选地磁性耦合，尤其是其方式是所述电感围绕相同的磁芯缠绕。
[0008]第一侧、第二侧或两个侧可以（分别）具有中间电路电容器。所述中间电路电容器将相应侧的电位彼此并联连接。第一中间电路电容器可以连接在第一侧的电位之间。对此替代地或与此组合地，中间电路电容器可以将工作电感的背离晶体管的端部相互连接。尤其是，可以在工作电感和共模扼流圈之间设置中间电路电容器。此外，对此替代地或与此组合地，可以在直流变压器的第二侧的电位处设置中间电路电容器。如果在工作电感和第二侧的电位之间设置共模扼流圈，则这可能尤其是这种情况。在此情况下，可以将一个或多个中间电路电容器看作滤波电路或滤波元件的一部分，共模扼流圈也属于所述滤波电路或滤波元件。代替（两部分）共模扼流圈，也可以使用单个滤波扼流圈。
[0009]可以设置控制器，所述控制器以操控的方式与晶体管连接。控制器优选地被设立用于防止所有三个晶体管同时处于接通状态（AN
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Zustand）。由此避免电桥短路。控制器此外可以被设立用于在变换器状态下同时将第一晶体管和第三晶体管操控为接通状态。在此情况下，控制器此外优选地被设立用于同时将第一晶体管和第三晶体管操控为关断状态（AUS
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Zustand）或者将第一晶体管和第三晶体管设置在相同的状态。尤其是，控制器被设立用于以时钟控制的方式操控晶体管，优选地以可设定的占空比操控晶体管。由此第一晶体管和第三晶体管可以将工作电感（在接通状态下）与第一侧的电位连接，或将所述工作电感与所述第一侧的电位分离（在关断状态下）。
[0010]此外可以规定，控制器在变换器状态下、尤其是在上述变换器状态下交替地将一方面第二晶体管并且另一方面第一晶体管以及第三晶体管置于接通状态。尤其是，控制器被设立用于将一方面第二晶体管以及另一方面第三晶体管和第一晶体管交替地操控成关断状态。尤其是，控制器可以被设立用于在变换器状态下以与第一晶体管和第三晶体管的开关状态互补的开关状态操控第二晶体管。第一晶体管和第三晶体管在变换器状态下优选地具有相同的开关状态。控制器可以根据预先给定的占空比接通和关断一方面第二晶体管并且另一方面第一晶体管和第三晶体管。在变换器状态下，因此可以经由第一晶体管和第三晶体管将工作电感与第一侧的两个电位连接，接着将所述工作电感与所述第一侧的两个电位分离，紧接着第三晶体管被闭合，以便将两个工作电感相互连接。接着，第二晶体管再次被断开（并且第一晶体管如开头描述的那样被闭合）。这优选地以时钟控制的方式被实施，尤其是根据预先给定的占空比来实施，以便从而在变换器状态下将施加在第一侧上的电压的变换变换成施加在变换器的第二侧上或施加在工作电感的背离晶体管的端部上的电压。如果在工作电感和第二侧之间设置滤波电路，则所述滤波电路可以对这样变换的电压进行滤波并且在第二侧处输出。
[0011]变换器状态对应于直流变压器的状态，在所述状态下所述直流变压器根据正常运行变换电压，尤其是变换第一侧处的电压，以便在第二侧处输出经变换的电压。尤其是，先前提及的变换器状态是不具有绝缘故障的变换器的状态。
[0012]直流变压器优选地与参考电位、例如地或车辆底盘电流隔断。在直流变压器的电位、尤其是第一侧的电位与相关的参考电位之间优选地存在绝缘。如果该绝缘是有缺陷的，
也即如果直流变压器的电位与参考电位之间的绝缘电阻处于预先给定的阈值以下，则存在绝缘故障。控制器可以被设立用于在第一侧的第一电位与参考电位（地或车辆底盘）之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电流耦合式直流变压器，所述电流耦合式直流变压器具有第一侧（A1）和第二侧（A2），其中所述第一侧（A1）具有第一电位（U+）和第二电位（U
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），其中所述直流变压器具有第一、第二和第三晶体管（S1、S2、S3），所述晶体管经由第一和第二连接点（VP1、VP2）以串联电路的方式连接，并且连接在所述第一侧（A1）的电位（U+、U
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）之间，其中工作电感（L1、L1'）分别连接到两个连接点（VP1、VP2）上，并且所述工作电感（L1、L1'）分别连接在所述连接点（VP1、VP2）之一和所述直流变压器的第二侧（A2）的两个电位（V+、V
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）之一之间。2.根据权利要求1所述的直流变压器，其中所述工作电感（L1、L1'）分别串联地连接在与之连接的连接点（VP1、VP2）和所述第二侧（A2）之间。3.根据权利要求1或2所述的直流变压器，其中所述第二侧（A2）直接或经由共模扼流圈（L2、L2'）与所述工作电感（L1、L1'）的背离所述连接点（VP1、VP2）的那些端部连接。4.根据权利要求1、2或3所述的直流变压器，其中所述第一侧和/或所述第二侧（A1、A2）具有中间电路电容器（C1；C1'、C2、C2'），所述中间电路电容器并联连接到相应侧的电位上。5.根据前述权利要求中任一项所述的直流变压器，其中共模扼流圈连接在所述工作电感（L1、L1'）上，并且平滑电容器（C3）连接在所述工作电感（L1、L1'）和所述共模扼流圈（L2、L2'）之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的直流变压器，所述直流变压...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：纬湃科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：