用于多電壓車載電網(wǎng)的過壓保護(hù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于多電壓車載電網(wǎng)(Mehrspannungsbordnetz)的子網(wǎng)的過壓保護(hù)電路、一種具有這種過壓保護(hù)電路的多電壓車載電網(wǎng)以及一種用于過壓保護(hù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)動(dòng)車中,多電壓車載電網(wǎng)形式的車載電網(wǎng)(Bordnetz)越來越重要。在此,車載電網(wǎng)可具有發(fā)電機(jī)(“汽車發(fā)電機(jī)”;通常為交流發(fā)電機(jī),但是直流發(fā)電機(jī)的采用也是公知的),所述發(fā)電機(jī)通過將機(jī)械運(yùn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能而為所述車載電網(wǎng)提供(多個(gè))車載電壓。
[0003]由于變得越來越高的電能量需求(通過對(duì)到目前為止未經(jīng)調(diào)節(jié)的機(jī)械方式或者液壓方式運(yùn)行的負(fù)載進(jìn)行符合需求的電氣化)以及通過在機(jī)動(dòng)車的減速階段(Verz5gerungsphasen)期間盡可能多地將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的意圖,被提高的(尤其是為48V的)車載電壓開始被建立。利用相對(duì)于傳統(tǒng)的較小的車載電壓(12V)具有為近4倍的電壓的這樣的車載電壓,相比于傳統(tǒng)車載電壓,一方面可以得到為四分之一的電流,或另一方面可以得到為四倍的功率。所述車載電壓的上限由車載電網(wǎng)中的為60V的最大允許電壓給出,所述最大允許電壓是(對(duì)人來說)危險(xiǎn)的接觸電壓的界限,從該界限起(在超出的情況下)花費(fèi)大的和昂貴的附加措施(例如警告提示、橙色電纜、雙重絕緣、絕緣監(jiān)控、……)變得必需。
[0004]由于在機(jī)動(dòng)車中存在大量負(fù)載(例如收音機(jī)、儀表盤、車窗玻璃升降器......),所述負(fù)載一方面不能簡單且成本低廉地被調(diào)換到較高的車載電壓,而另一方面不能從較高的車載電壓中吸取技術(shù)上的/金融上的優(yōu)點(diǎn),所以所述車載電網(wǎng)可以被構(gòu)造為多電壓車載電網(wǎng),尤其是被構(gòu)造為具有帶有較低的第一車載電壓(尤其是12V或24V)的低壓車載電網(wǎng)和具有帶有較高的第二車載電壓(48V)的高壓車載電網(wǎng)的雙電壓車載電網(wǎng)。
[0005]在這樣的多電壓車載電網(wǎng)的情況下,存在從高壓車載電網(wǎng)到低壓車載電網(wǎng)的不被希望的串?dāng)_(Obersprechen)的風(fēng)險(xiǎn),所述串?dāng)_可能會(huì)引起所有低壓部件(所述低壓部件一般有最大為34V/500ms的最大耐壓強(qiáng)度)的損壞。
[0006]阻止串?dāng)_的可能性是提供48V-車載電網(wǎng)(KL.41)和12V-車載電網(wǎng)(KL.31)的電流(galvanisch)分開的接地線路,以便在接地中斷的情況下確定無疑地排除可能的親合和/或進(jìn)一步的損壞。電流分開可通過電容方式(例如特定的ISO模塊)、通過光方式(例如光電耦合器)或者但是通過電感方式(例如高頻變壓器)而實(shí)現(xiàn)。對(duì)于所有這些方法,在汽車領(lǐng)域里的共同之處是它們花費(fèi)大且更昂貴(尤其由于對(duì)使用壽命和溫度范圍以及小的件數(shù)的高要求)。
[0007]占地面積以及復(fù)雜性的提高一樣不是不重要的。另一方面,上述電流分開裝置(Trenner)—般提供遠(yuǎn)超出所要求的60V (—般直至1000V或者1200V)的耐壓強(qiáng)度,因?yàn)檫@些電流分開裝置如今主要針對(duì)230VAC (電網(wǎng))或400V或600VAC (混合)而被采用。因此,這些電流分開裝置明顯尺寸過大且相對(duì)應(yīng)地更昂貴。
[0008]在發(fā)電機(jī)應(yīng)用(高壓發(fā)電機(jī)、例如提高回收機(jī)BRM (Boost Rekuperat1nsMaschine))的情況下,對(duì)分開的接地線路的要求的實(shí)現(xiàn)(Umsetzen)(除了通過用于進(jìn)行電流分開的花費(fèi)引起的缺點(diǎn)以外)會(huì)導(dǎo)致,(與在機(jī)動(dòng)車發(fā)電機(jī)的情況下的【背景技術(shù)】相反)發(fā)動(dòng)機(jī)接地(Motormasse)不再會(huì)允許或不再會(huì)能(通過固定螺釘)被用作接地,而是反而會(huì)必須以相對(duì)應(yīng)的花費(fèi)而相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)組被絕緣。這尤其是在成本以及穩(wěn)健性方面是特別不利的。此外,在發(fā)電機(jī)上還會(huì)必須建造自己的接地連接螺栓(Masseanschlussbolzen),這除了附加的成本以及結(jié)構(gòu)空間問題之外還由原理決定地隱藏著反極性的危險(xiǎn)。所述自己的接地連接螺栓也會(huì)必須單獨(dú)地與車身接地(Karosseriemasse)連接,為此相對(duì)應(yīng)的載流的(并且因而粗的且昂貴的)接地帶(Masseband)可能是必需的。所述接地帶的要期望的長度會(huì)再度使EMV措施(例如共模濾波器(Common-Mode-Filter))成為必要。在使得提供48V車載電網(wǎng)才是必要或有意義的大功率(高電流)的情況下(在BRM的情況下,例如為250A到300A),在共模濾波器上得到相關(guān)的電壓降(=損耗功率),所述電壓降減少了效率提高(=性能損失)。
[0009]因而,能夠獲得發(fā)動(dòng)機(jī)組作為公共的接地連接是值得期待的,其中用于給高壓車載電網(wǎng)供電的電機(jī)以接地被固定在所述發(fā)動(dòng)機(jī)組上,所述發(fā)動(dòng)機(jī)組同樣限定用于低壓車載電網(wǎng)的接地電勢。在所謂的接地拆除(Masseabriss)(在所述發(fā)動(dòng)機(jī)組與車身之間的限定參考接地電勢的接地連接的拆毀)的情況下,但是在沒有其他措施的情況下現(xiàn)在發(fā)生低壓車載電網(wǎng)中的過壓。
[0010]因而值得期待的是提供一種可能性,以便阻止從多電壓車載電網(wǎng)的高壓車載電網(wǎng)到低壓車載電網(wǎng)的不被希望的串?dāng)_。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]根據(jù)本發(fā)明,具有獨(dú)立專利權(quán)利要求的特征的過壓保護(hù)電路、具有這種過壓保護(hù)電路的多電壓車載電網(wǎng)以及用于過壓保護(hù)的方法被建議。從屬權(quán)利要求的主題以及接下來的描述是有利的構(gòu)造方案。
[0012]多電壓車載電網(wǎng)具有帶有第一車載電壓的第一子網(wǎng)、帶有第二車載電壓的第二子網(wǎng)以及用于給第二子網(wǎng)供電的電機(jī),其中所述第一車載電壓小于所述第二車載電壓。
[0013]第一子網(wǎng)、第二子網(wǎng)以及電機(jī)被連接到公共的第一接地連接,所述公共的第一接地連接處于公共的接地電勢上。在此,所述第一接地連接尤其是被實(shí)現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)組或發(fā)動(dòng)機(jī)接地。在此,所述電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)組尤其是通過機(jī)械的螺栓連接點(diǎn)(Verschraubungspunkte)而電流連接。由此,非常低阻抗的、可靠的且成本低廉的接地連接被實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的過壓保護(hù)電路具有用于連接參考接地電勢、尤其是車身接地的第二接地連接。根據(jù)本發(fā)明,所述過壓保護(hù)電路檢查在所述第一接地連接和所述第二接地連接之間的接地電壓差是否達(dá)到閾值。在公共的接地電勢和參考接地電勢之間的接地中斷(例如接地帶拆除)的情況下,所述接地電壓差升高。因而,所述閾值尤其是被選擇為針對(duì)所述接地電壓差的最大允許的上限值。如果所述接地電壓差達(dá)到閾值,那么過壓保護(hù)措施被執(zhí)行,以便限制所述接地電壓差以及由此限制所述第一車載電壓。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
通過根據(jù)本發(fā)明的過壓保護(hù)電路,尤其是由于在基準(zhǔn)接地電勢和參考接地電勢之間的線路中斷引起的過高的接地電壓差及早地被識(shí)別。因此,所述第一子網(wǎng)的部件通過相對(duì)應(yīng)的過壓保護(hù)措施被保護(hù)以免過壓。從所述第二子網(wǎng)(高壓車載電網(wǎng))到所述第一子網(wǎng)(低壓車載電網(wǎng))的串?dāng)_以及所述子網(wǎng)的部件的與其相關(guān)的損壞被阻止。這以特別有利的且簡單的方式也針對(duì)所述高壓網(wǎng)絡(luò)和所述低壓網(wǎng)絡(luò)的接地線路沒有在所述發(fā)動(dòng)機(jī)組上被電流分開的情況被實(shí)現(xiàn),使得此外只有在發(fā)動(dòng)機(jī)組和車身之間的接地帶便足夠。上面闡述的與接地的電流分開以及與兩條接地帶關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)被避免。
[0015]借助于本發(fā)明,對(duì)基準(zhǔn)接地電勢的持續(xù)監(jiān)控被執(zhí)行。在故障情況(出現(xiàn)過壓)下,一方面所述電機(jī)自身被保護(hù)以免破壞性的過壓(或者也為欠壓),并且另一方面確保直接連接在所述公共的第一接地連接上的電負(fù)載(諸如火花塞及其控制設(shè)備)以及間接地通過直接連接的電負(fù)載連接的第一子網(wǎng)不被損害。
[0016]過壓保護(hù)電路措施可能包括主動(dòng)的(aktive)和/或被動(dòng)的(passive)措施。在此,被動(dòng)措施尤其是可由過壓保護(hù)電路的特定部件實(shí)現(xiàn)。主動(dòng)措施例如可以是控制措施。尤其是,所述過壓保護(hù)措施(如在下面進(jìn)一步被描述的那樣)以三個(gè)不同的等級(jí)而被實(shí)現(xiàn),這些等級(jí)通過根據(jù)本發(fā)明的過壓保護(hù)電路的有利的構(gòu)造方案而被實(shí)現(xiàn)。
[0017]借助于所述附加的第二接地連接,尤其是實(shí)現(xiàn)到機(jī)動(dòng)車的車身點(diǎn)的接地線路。所述第二接地連接優(yōu)選地位于信號(hào)插頭中,尤其是CAN總線系統(tǒng)形式的通信線路也被插入在所述信號(hào)插頭中。因而,在沒有特別的電纜