CN105142984A - 带有两个具有不同车载电网电压的车载电网的机动车 - Google Patents
带有两个具有不同车载电网电压的车载电网的机动车 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105142984A CN105142984A CN201480022455.1A CN201480022455A CN105142984A CN 105142984 A CN105142984 A CN 105142984A CN 201480022455 A CN201480022455 A CN 201480022455A CN 105142984 A CN105142984 A CN 105142984A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power system
- onboard power
- voltage
- point
- connection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 70
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 24
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 16
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of dc sources
- H02J1/108—Parallel operation of dc sources using diodes blocking reverse current flow
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
- H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
机动车,包括:具有第一电压源(10)的第一车载电网(8),该第一电压源提供第一车载电网电压;具有第二电压源(17)的第二车载电网(9),该第二电压源提供不同于第一车载电网电压的第二车载电网电压,其中两个车载电网电压是直流电压,其中至少一个电网隔离装置连接第一车载电网(8)的连接点(1、14)和第二车载电网(9)的连接点(4、16),其中,电网隔离装置包括至少一个半导体元件(2、3、12、13、20、21、24、25),其中电网隔离装置具有截断方向和导通方向,沿该截断方向在中断电压以下基本上不实现电流传输,而沿该导通方向在最小电压以上实现电流传输,其中电网隔离装置的导通方向由第一车载电网(8)朝向第二车载电网(9),由此通过在第一车载电网(8)的连接点(1、14)上的电压的控制第一信号可由第一车载电网(8)传输到第二车载电网(9)中和/或由此通过在第二车载电网的连接点(4、16)与参考电位(6)之间可控阻抗(15、23)的控制形成对于两个车载电网(8、9)的共同的参考电位(6),第二信号可由第二车载电网(9)传输到第一车载电网(8)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动车,包括:具有第一电压源的第一车载电网,该第一电压源提供第一车载电网电压;具有第二电压源的第二车载电网,该第二电压源提供不同于第一车载电网电压的第二车载电网电压,其中两个车载电网电压是直流电压,其中至少一个电网隔离装置连接第一车载电网的连接点和第二车载电网的连接点。
背景技术
应用的机动车大部分具有仅仅单个的12V车载电网。特别是鉴于用于机动车的电气驱动装置或混合动力驱动装置的越来越大的重要性,值得期望的是,在车载电网中使用较高的电压。同时,机动车的车载电子装置的部件经常还应在电网中以12V车载电压运行。因此可以有利的是,在一个机动车中设有两个具有不同车载电网电压的车载电网。
如果在机动车中使用两个不同的车载电网,那么经常必要的是,将信息从一个车载电网传输到另一车载电网。如此,例如通信总线,例如CAN总线可以是具有相对低的车载电网电压的电网的一部分。然而例如可以适宜的是,通过该总线驱控发动机控制器,该发动机控制器是具有较高的第二车载电网电压的车载电网的一部分。在该情况下,信息必须由具有较低的车载电网电压的车载电网传输到具有较高的车载电网电压的车载电网中。另一方面,通过在具有较高的车载电网电压的车载电网中的构件可能提供测量值、故障信号或等,它们随后又应输入到通信总线中。在该情况下,具有较高的车载电网电压的车载电网与具有较低的车载电网电压的车载电网的通信是必要的。
对于在两个具有不同车载电网电压的车载电网之间的信息交换重要的是,防止在这两个车载电网之间的短路。如果具有较低车载电网电压亦即例如12V的车载电网和具有较高车载电网电压亦即例如48V的车载电网短路,那么这可能导致:在设计用于以较低的车载电网电压运行的构件上存在较高的车载电网电压,这可能导致构件的故障并且甚至可能导致持久的损坏。
因此,通常使用脱耦器用于信息交换,该脱耦器能实现在电网之间无电流的信息传输。脱耦器可以是例如光电耦合器,其中,通过应发送信息的车载电网的电压信号运行光源例如发光二极管,该发光二极管的光影响在信息应传输到其中的车载电网中光电晶体管或类似构件的导电能力。由此实现两个车载电网的完全的电气解耦。
除此之外也使用这样的脱耦器,该脱耦器代替两个车载电网的光学耦合设有电磁耦合,例如如下的脱耦器,该脱耦器包括小型化变压器或者在发送信号的侧上包括线圈而在接收信号的侧上包括具有巨磁阻的结构。该解决方案的缺点是,脱耦器是相对大和相对昂贵的构件。
发明内容
因此,本发明的任务在于,提出一种机动车,该机动车能以如下方式实现在两个车载电网之间的信息传输,该方式能可靠地防止在这些车载电网之间的短路。
为了实现该任务,按照本发明在开始所述类型的机动车中规定,电网隔离装置包括至少一个半导体元件,其中电网隔离装置具有截断方向和导通方向,在中断电压以下沿该截断方向基本上不进行电流传输,而在最小电压以上沿该导通方向进行电流传输,其中电网隔离装置的导通方向由第一车载电网朝向第二车载电网,由此通过控制在第一车载电网的连接点处的电压可将第一信号由第一车载电网传输到第二车载电网中和/或由此通过控制在第二车载电网的连接点与参考电位之间的可控阻抗可将第二信号由第二车载电网传输到第一车载电网中,所述参考电位形成用于两个车载电网的共同的参考电位。
本发明的基础构思在于,虽然在机动车车载电网之间信息传输时必须防止电网短路,并且特别是防止较高的车载电网电压“击穿”具有较低的车载电网电压的车载电网,然而两个车载电网的完全电气分离不是必要的。典型地,在机动车中为两个车载电网无论如何应用共同的参考或接地电位,该参考或接地电位例如与车身连接。两个车载电网与该接地电位的连接虽然通常在不同点上实现,然而通过该共同的接地电位形成车载电网的导通电流的耦合,由此两个车载电网电气耦合。
因为无论如何已经存在车载电网的电气耦合,那么在信号传输中不必须考虑完全的电气分离。仅仅重要的是,避免在电网之间的短路并因此避免施加高电压到设计为以具有较低电压运行的车载电网。
在该观点下,如果电流由第一车载电网流入第二车载电网中,只要防止电流从第二车载电网输送到第一车载电网中就不是缺点。这样定向的电流传输可以通过半导体元件,特别是二极管以及相应连接的场效应晶体管或类似的元件实现。这样的半导体元件具有截断方向,沿该截断方向只有从一定的相对高的电压才流过电流。如果半导体元件如此选择,使得击穿电压,也就是自此电压起才可能有沿截断方向的电流的电压大于在第一和第二车载电网中车载电网电压的差,那么由此几乎完全防止沿截断方向的电流。仅仅有非常小的漏电电流流过,该漏电电流例如可以小于1μA。沿半导体元件的截断方向流动的漏电电流是半导体元件的固有特征。有利的是,选择具有尽可能小的漏电电流的半导体元件,然而完全防止漏电电流是不可能的。小的漏电电流然而仅仅导致在第一车载电网中不重要的电位变化,该不重要的电位变化可以被忽略。
半导体元件沿导通方向仅仅具有非常小的电阻。因此,由第一车载电网到第二车载电网中的电流传输可以容易地实现。
在电网之间的信号输送必须区分两种情况。如果在第二车载电网的连接点处的电压高于第一车载电网的连接点处的电压,那么通过电网隔离装置不进行电流传输。由此两个连接点得以解耦,并且在第一车载电网的连接点上和在第二车载电网的连接点上的电位相互独立。然而,如果在第一车载电网的连接点处的电压大于在第二车载电网的连接点处的电压,那么沿电网隔离装置的导通方向发生电流传输,由此第一车载电网的连接点和第二车载电网的连接点相互导通连接并且因此具有几乎相同的电位。
电网隔离装置的该特征一方面可以用于从第一车载电网到第二车载电网中的信号传输以及另一方面用于从第二车载电网到第一车载电网中的信号传输。从第一车载电网到第二车载电网中的信号传输可以由此实现,即,调整在第一车载电网的连接点处的电压。这可以例如通过切换在两个电压之间连接点、数字/模拟转换器、连接点通过可开关的电阻网耦合到第一电压源、第一连接点通过晶体管或类似物与第一电压源或参考电位连接实现。只要在第一车载电网的连接点处的电压大于在第二车载电网的连接点处的电压,那么电压信号可以传输到第二车载电网中。因此特别有利的是,将第二车载电网的连接点直接或间接与参考电位连接。例如可以在第二车载电网的连接点与参考电位之间连接电阻并且信号可以在第二车载电网中由此确定信号,即测量在该电阻上的电压降。然而也可能的是,在第二车载电网的连接点处的电压直接用于控制任务,也就是例如为了控制在晶体管的栅极上的电位,开关继电器,将电压用作模拟/数字转换器的输入电压或诸如此类。
同样,从第二车载电网到第一车载电网的信号传输是可能的。该信号传输如下实现,其方法是控制在第二车载电网的连接点与参考电位之间可控的阻抗。如果现在例如第一车载电网的连接点通过预定电阻与第一电压源连接,那么可以通过控制在第二车载电网中可控的阻抗改变在第一车载电网的连接点处的电压。该电压那么例如可以通过模拟/数字转换器检测并且进行再处理,然而也可能的是,将该电压直接用于控制任务,如例如控制开关或者作为晶体管的栅极电压。可控的阻抗特别也可以是开关,该开关在打开状态下具有几乎无穷大的电阻而在闭合状态下具有几乎零电阻。在该情况下,数字信号或例如还有脉宽调制信号的传输也是可能的。然而也可能的是,例如通过可控的电阻网络以更多级地调整阻抗或者例如通过晶体管实现阻抗的连续控制。
重要的是,在按照本发明的机动车中,尽管信号沿两个方向通过电流传输,但实现了保护车载电网的构件免受车载电网短路的影响。特别是应防止两个车载电网电压中的较高者被施加到在如下构件上,该构件设计用于以较低车载电网电压运行。
在车载电网之间的信号传输可以在按照本发明的机动车中用于多种功能。如开始所述那样,例如通信总线,特别是CAN总线可以完全在两个车载电网之一中运行,然而通过两个车载电网通过一个或多个电网隔离装置的耦合可以将信息由该总线传输到另一车载电网中或者从另一网络读取信息例如测量值或故障信息。特别是在耦合到通信总线的情况下,信号在两个车载电网之间的数字或脉宽调制传输是有利的,因为信息总归应串行或数字地传输。但是也可以有利的是,相应于任意测量值或控制值的模拟信号在车载电网之间传输。如此可以有利的是,在不同于该车载电网的另一车载电网中实施控制或数字/模拟转换或模拟/数字转换,在该车载电网中设置有要监控或要控制的构件。
有利的是,电网隔离装置包括至少两个串联连接的半导体元件。在此尤其可以是具有相同截断方向的半导体元件。使用两个串联连接的半导体元件的优点在于,在半导体元件之一短路时还能确保电网隔离装置的全部功能,亦即,即便如此也能防止在车载电网之间的短路。不能在所有情况下排除单个半导体元件的短路。例如一个半导体元件可能通过短时出现的过压或外部影响或老化而被破坏。也可能的是,由于脏污使半导体元件的连接端子短路。两个串联连接的半导体元件的使用用于实现电网隔离装置的冗余。为了特别可靠地实现这样的冗余,还有利的是,间隔地设置两个半导体元件,使得在半导体元件之一机械损坏或机械短路时第二半导体元件不大可能损坏或短路。
如上所述必要的是,保护具有较低的车载电网电压的车载电网的构件免受较高的车载电网电压。为了实现这一点,可能的是,使第二车载电网电压的值大于第一车载电网电压的值,由此没有进行由具有较高的车载电网电压的车载电网到具有较低的车载电网电压的车载电网中的电流传输,从而保护具有较低的车载电网电压的车载电网中的构件。
48V的电压是对于机动车车载电网有利的运行电压。当前使用的车辆构件中的多个设计用于在具有12V的车载电网中的应用。因此有利的是,第一车载电网电压为12V,而第二车载电网电压为48V。
在现代机动车中要进行多个数字控制和调节任务。相应地经常足够的是,使用电压的接通或关断状态作为在车载电网之间交换的信息。借助于这样的信号例如可以传送简单信息,例如通过电压的开关确定的故障信息。为了传输较复杂的数字信息例如可以进行时钟节拍传送或者可以例如通过脉宽调制编码数据。
在该情况下,如果在第一电压源与第一车载电网的连接点之间设置有第一开关元件并且设置在第一车载电网中的用于打开和闭合第一开关元件的第一控制装置设计用于控制在第二车载电网的连接点处的电压,那么信息从第一车载电网到第二车载电网中的传输是可能的。在该情况下特别有利的是,第二车载电网的连接点通过电阻与参考电位连接。如果在该情况下第一开关元件闭合,那么在第二车载电网的连接点处的电压除了在电网隔离装置上的电压降之外基本上与施加在第一开关元件上的电压大小相等。然而如果该开关元件被打开,那么在第二车载电网的连接点处的电压等于参考电位的电压。
作为开关元件可以应用多种元件,例如继电器、设计为集成电路的开关、通过两个栅极电压转换的晶体管。开关元件的驱控可以直接通过控制装置的数字输出实现。也可能的是,将机动车的串行通信总线直接用于控制开关元件,由此可以将总线信息传输到第二车载电网中。除此之外可以传输每个这样的信息,该信息在机动车中作为两个开关状态之一存在,也就是例如脉宽调制的、用于驱控发动机的信号,故障信号,用于发光元件的驱控信号。
为了将数字表示的信息从第二车载电网传输到第一车载电网中同样可以应用开关元件。可能的是,在第二车载电网的连接点与参考电位之间设置第二开关元件并且在第二车载电网中设置的用于打开和闭合第二开关元件的第二控制装置设计用于控制在第一车载电网的连接点处的电压。第一车载电网中的开关元件的实施方案也适用于在第二车载电网中的开关元件。重要的区别在于,开关元件的闭合导致在第一车载电网的连接点处电压的下降。如果传输数字信号,亦即具有高信号水平和低信号水平的信号,那么信号在该情况下的传输导致信号的反向,因此可以有利的是,在控制开关元件之前或者在第一车载电网的连接点将数字信号反向/逆转。这样的反向特别简单地实现,如果在第一车载电网的连接端处总归控制控制装置的数字输入线路,因为反向那么可以在软件中实现或者如果例如在第一车载电网的连接点处连接施密特触发器(Schmidt-trigger),该施密特触发器在该情况下可以设计为反向施密特触发器。
第一信号和/或第二信号可以是脉宽调制电压信号或数字信号。数字信号是通过两个开关状态描述的信号。这些开关状态可以例如是TTL电平,也就是0V到5V之间的电压,然而也可选择任意的其他电压。在数字信号的传输中可以有利的是,在传输信号的连接点处应用施密特触发器,以便实现更好的开关性能。脉宽调制信号同样通过两个开关状态传输,其中,在脉宽调制信号的情况下为了信号传输使用具有两个开关状态的、传输的脉冲波的脉宽。通过脉宽调制传输数据的优点在于,脉冲波对于数据的串行传输提供时钟信号并且由此不需要数据传输的单独的时钟节拍。脉宽调制信号也可以直接用于驱控发动机。由脉宽调制信号也可以获得模拟的控制电压,其方法是将脉宽调制的电压提供到低通滤波器并且将低通滤波器的输出端用作控制电压。
半导体元件可以是二极管。二极管是最简单的元件,借助于该元件可以通过沿一个方向的截断和沿另一方向的导通实现不对称的电流传输。可以获得多种实施形式的二极管,由此高的击穿电压以及非常小的漏电电流是可能的。例如在70V电压的情况下,半导体元件沿截断方向的漏电电流可以小于1μA。
在一些应用情况下,例如如果应在车载电网之间传输相对小的电压,可以有利地使用其他的半导体元件,该半导体元件然而以如下方式连接,使得该半导体元件有效地用作二极管。例如可以采用相应连接的场效应晶体管代替二极管。这是有利的,因为在具有相应连接的栅极的场效应晶体管上沿导通方向的电压降远远小于在二极管上存在的电压降。同样,多个另外的晶体管可以如此连接,使得这些晶体管呈现出二极管性能,例如MOSFET、IGBT或类似物。重要的是,半导体元件具有截断方向和导通方向,这在半导体元件中特别是可以由此实现,即,在P型半导体与N型半导体之间存在边界层,或者可以通过施加电压,特别是在栅极电极上施加电压实现。
附图说明
本发明另外的优点和细节由在下文中所述实施例和附图获得。其中:
图1示出按照本发明的机动车的一个实施例的车载电网的细节;
图2示出机动车的车载电网的另一细节;
图3示出机动车车载电网的第三细节。
具体实施方式
图1-图3分别示出了机动车的车载电网的细节视图。在图1-图3中分别仅仅示出了对于理解从第一车载电网到第二车载电网的信号传输或与之相反的信号传输必要的构件。
图1示例性地示出信息从第一车载电网8到第二车载电网9的传输。第二车载电网9具有相比于第一车载电网8较高的车载电网电压,亦即48V,第一车载电网具有12V的车载电网电压。两个车载电网具有共同的参考电位6,其中与共同参考电位的连接对于第一车载电网8和第二车载电网9在空间上间隔地实现,该共同的参考电位例如通过车身形成。第一车载电网8和第二车载电网9的分离通过线7示意示出。车载电网8、9之间的区别在于在第二车载电网9中的构件上期望直至48V的电压,而在第一车载电网8中的构件上期望直至12V的电压。因此,对于机动车的可靠功能重要的是,防止从第二车载电网9到第一车载电网8中的强电流。在机动车中通常将一个未示出的蓄能机构的负极与参考电位6连接。因此,在两个车载电网8、9中仅仅可期望正的电压。这表示:共同形成电网隔离装置的二极管2、3仅仅当在第一车载电网8的连接点1处的电压,亦即电压V1大于在第二车载电网9的连接点4处的电压,亦即电压V2时能实现电流。
因为连接点1位于在第一车载电网8中,所以在连接点1上最大可期望12V的电压。因此,仅仅当在第二车载电网9中的连接点4上的电压小于12V时,才允许通过电网隔离装置的电流,该电网隔离装置亦即半导体元件2、3,它们设计为二极管。因此确保:通过电网隔离装置电网不会如此短路,使得大于12V的电压可以到达第一车载电网8中。
电网隔离装置在此由两个半导体元件2、3组成,因为在该情况下半导体元件中之一2或3的短路,例如由于印刷电路板的机械或电气损坏或脏污不会导致车载电网8、9的短路,该印刷电路板的机械或电气损坏或脏污导致半导体元件的短路。如果半导体元件2短路,那么在图1中电压分配基本上不变,因为在半导体元件3的左侧上已经没有大于12V的电压。然而,如果在图1中半导体元件3短路,那么潜在较高的直至48V的电压可以到达半导体元件2。这相应于这样扩展第二车载电网9,使得现在半导体元件2属于第二车载电网9,也就是一个构件,在该构件上可期望直至48V的电压。尽管如此,第二车载电网9的高电压不会侵入到第一车载电网9的其它构件,因为半导体元件2在施加高于在第一车载电网的连接点1上的电压的电压的情况下,亦即在每个大于12V的电压的情况下阻止电流并且因此隔离电网。
借助于电路的示出部分,在第一车载电网8中在连接点1上存在/施加的信号可以传输到第二车载电网9中的连接点4。将要传输的信号提供给连接点1以及在连接点4上施加的信号的另外的应用在此没有示出。在连接点1上的电压例如可以通过数字/模拟转换器预先确定,但是也可能的是,在连接点1上的电压V1例如通过将连接点1经由可调节的电阻、晶体管或类似物与未示出的电源,亦即12V电压的连接来进行调节。
在连接点4上施加的电压V2的进一步处理在此应尽可能通过具有高输入电阻的构件实现。由此可以在以下讨论中忽略处理的构件的电阻。具有高输入电阻的构件例如是场效应晶体管、IGBT、模拟/数字转换器或类似物。因为在此基于如下,即其它与连接点4连接的构件具有高电阻,所以电压V2仅仅通过电压V1、参考电位6以及在半导体元件2和3上以及在电阻5上的电压降确定。通常在二极管上的电压降在几百mV范围内。电阻5在此应该选择为较大。这一方面具有的优点在于,为了传输信号仅需要小的电流,另一方面因此减小了对其它元件的影响,由此实现了从连接点1到连接点4的更好的信号传输。除了大多在半导体元件2和3上可忽略的电压降之外,电压V2因此等于电压V1。因此借助于在图1中示出的电路可以将施加在连接点1上的任意电压值V1从第一车载电网8传输到第二车载电网9的连接点4,在连接点4上电压作为电压V2存在。同时第一车载电网8的构件如所述地相对于第二车载电网9中的较高电压受到保护。
图2示出沿相反方向的信号传输,也就是从第二车载电网9到第一车载电网8的信号传输。在该情况下,施加在第二车载电网9的连接点16上的电压V2’影响施加在第一车载电网的连接点14上的电压V1’。关于电压V2’的产生适用于对于电压V1所述,并且对于电压V’的继续评估适用于对于电压V2所述。半导体元件12、13在其功能上相应于半导体元件2、3并且形成电网隔离装置。在半导体元件12、13上沿导通方向的电压降在后续讨论中出于简化应被忽略。电压V2’通过连接点16提供给晶体管15的栅极。晶体管15在此可以在最简单情况下用作开关,该开关取决于电压V2’具有非常高或非常低的电阻。也可能的是,将晶体管15用作可变的电阻。这特别有利地在晶体管的线性范围中是可能的。
如果忽略在半导体元件12、13上的电压降,那么晶体管15和电阻11形成分压器。在第一车载电网的连接点14上的电压V1’因此相应于晶体管15的电阻与晶体管15和电阻11的电阻和之比。因为晶体管15的电阻取决于晶体管的控制电压V2’,所以通过在第二电路的连接点16上的电压V2’控制第一电路8的连接点14上的电压V1’。那么实现从第二车载电网9到第一车载电网8的信息传输。
图3示出机动车的车载电网的电路的略放大的部分,其中在此示出在第一车载电网8与第二车载电网9之间沿两个方向的信号传输。
电路的重要的元件已经由图1和图2已知。半导体元件24和25以及电阻27相应于图1中的半导体元件2和3以及电阻5。在那儿示出直接施加电压V1以便传输信息到第二车载电网9中。在图3中,在半导体元件24上的电压并因此在第一车载电网8的连接点处的电压通过开关28进行开关/切换。如果开关28如所示那样打开,那么只要在半导体元件24上还存在正电位那么电流流经半导体元件24和25以及电阻27到达参考电位6,直至在半导体元件24上存在的一个电位,该电位基本上等于参考电位6。因此,在第二车载电网9的连接点上施加电位,该连接点在此位于在半导体元件25与电阻27之间,该电位基本上等于参考电位6。该电位控制第二车载电网9中的构件26,该构件可以是发动机控制器的一部分。
如果开关28闭合,那么半导体元件24与第一电压源10连接,由此在半导体元件24上存在12V的电压。如果又忽略在半导体元件24和25上的电压降,那么因此在电阻27上存在大约12V的电压降。该电压现在位于在半导体元件25与电阻27之间第二车载电网9的连接点上并且控制构件26。因此通过打开和闭合第一车载电网8中的开关28可以控制第二车载电网9中的构件26。开关28的控制通过控制装置29实现。控制装置29通过具有12V电压的第一电压源10供电。该控制例如可以根据接收的总线信号实现。
同样在图3中示出的电路部分中由第二车载电网9到第一车载电网8中的信息传输是可能的。为此,第一电压源10经由电阻19、两个半导体元件20和21以及开关23与参考电位6连接。半导体元件20和21相应于在图2中示出的半导体元件12和13,而电阻19相应于在图2中示出的电阻11。开关23在此实现与在图2中示出的晶体管15相同的任务。因此可以通过接通开关23在参考电位也就是0V与+12V之间切换在电阻19与半导体元件20之间的第一车载电网的连接点处的电压。开关23的控制通过控制装置22实现。如果存在故障信号,该控制装置可以例如闭合开关23。在第一车载电网8的连接点处施加的信号可以通过第一车载电网8的构件18进一步处理。例如电压可以通过分压器达到TLL电平的范围中,紧接着提供给施密特触发器并且随后提供给数字输入端,以便馈入到总线中。
如在示出的实施例上可知的那样,信号可以从第一车载电网简单并且方便的传输到第二车载电网中以及也可以从第二车载电网传输到第一车载电网,其中然而可以保护低压车载电网的构件免于遭受车载电网的短路的后果。通过应用如二极管这样的半导体元件,可以非常简单和成本有利地实现电网的隔离。通过应用两个分开的半导体元件还可以实现,即便单个构件的故障也不会导致电网之间的短路。根据具体要求可以采用不同的半导体元件。因此,为了传输小电压可以应用场效应晶体管,以使得在半导体元件上的电压降最小化。也可能的是,例如通过使用高压二极管实现特别高的击穿电压,由此当例如在第二车载电网的连接点上可能出现由高幅度的电压波动时也可以保护第一车载电网。通过适合地选择半导体元件也可以在70V电压的情况下实现例如显著在1μA以下的非常小的漏电电流。
Claims (10)
1.一种机动车,包括:具有第一电压源(10)的第一车载电网(8),该第一电压源提供第一车载电网电压;具有第二电压源(17)的第二车载电网(9),该第二电压源提供不同于第一车载电网电压的第二车载电网电压,其中,两个车载电网电压是直流电压,其中,至少一个电网隔离装置连接第一车载电网(8)的连接点(1、14)和第二车载电网(9)的连接点(4、16),其特征在于,所述电网隔离装置包括至少一个半导体元件(2、3、12、13、20、21、24、25),其中,电网隔离装置具有截断方向和导通方向,在中断电压以下沿该截断方向基本上不进行电流传输,而在最小电压以上沿该导通方向进行电流传输,其中,电网隔离装置的导通方向由第一车载电网(8)朝向第二车载电网(9),由此通过控制在第一车载电网(8)的连接点(1、14)处的电压可将第一信号由第一车载电网(8)传输到第二车载电网(9)中和/或由此通过控制在第二车载电网的连接点(4、16)与参考电位(6)之间的可控阻抗(15、23)可将第二信号由第二车载电网(9)传输到第一车载电网(8)中,所述参考电位形成用于两个车载电网(8、9)的共同的参考电位(6)。
2.根据权利要求1所述的机动车,其特征在于,所述电网隔离装置包括至少两个串联连接的半导体元件(2、3、12、13、20、21、24、25)。
3.根据权利要求2所述的机动车,其特征在于,所述电网隔离装置的两个半导体元件(2、3、12、13、20、21、24、25)的连接端子具有至少1毫米、优选至少5毫米的间隔。
4.根据上述权利要求之一所述的机动车,其特征在于,第二车载电网电压的值大于第一车载电网电压的值。
5.根据权利要求3所述的机动车,其特征在于,第一车载电网电压为12V,而第二车载电网电压为48V。
6.根据上述权利要求之一所述的机动车,其特征在于,在第一电压源(10)与第一车载电网的连接点(1、14)之间设置有第一开关元件(28),设置在第一车载电网中的用于打开和闭合第一开关元件(28)的第一控制装置(29)设计用于控制在第二车载电网(9)的连接点处的电压。
7.根据上述权利要求之一所述的机动车,其特征在于,在第二车载电网的连接点(4、16)与参考电位(6)之间设置有第二开关元件(23),在第二车载电网(9)中设置的用于打开和闭合第二开关元件(23)的第二控制装置(22)设计用于控制在第一车载电网的连接点处的电压。
8.根据权利要求6或7所述的机动车,其特征在于,所述第一信号和/或所述第二信号是脉宽调制的电压信号或数字信号。
9.根据上述权利要求之一所述的机动车,其特征在于,所述半导体元件(2、3、12、13、20、21、24、25)是二极管。
10.根据上述权利要求之一所述的机动车,其特征在于,在70V电压的情况下,所述半导体元件(2、3、12、13、20、21、24、25)沿截断方向的漏电电流为小于1μA。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013009801.7A DE102013009801A1 (de) | 2013-06-12 | 2013-06-12 | Kraftfahrzeug mit zwei Bordnetzen mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen |
DE102013009801.7 | 2013-06-12 | ||
PCT/EP2014/001367 WO2014198378A1 (de) | 2013-06-12 | 2014-05-21 | Kraftfahrzeug mit zwei bordnetzen mit unterschiedlichen bordnetzspannungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105142984A true CN105142984A (zh) | 2015-12-09 |
CN105142984B CN105142984B (zh) | 2017-06-30 |
Family
ID=50780461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201480022455.1A Expired - Fee Related CN105142984B (zh) | 2013-06-12 | 2014-05-21 | 带有两个具有不同车载电网电压的车载电网的机动车 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9845063B2 (zh) |
EP (1) | EP3007937B1 (zh) |
CN (1) | CN105142984B (zh) |
DE (1) | DE102013009801A1 (zh) |
WO (1) | WO2014198378A1 (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107963040A (zh) * | 2016-10-20 | 2018-04-27 | 罗伯特·博世有限公司 | 电池组装置、用于电池组装置的运行方法以及车辆 |
CN108702343A (zh) * | 2016-02-24 | 2018-10-23 | 罗伯特·博世有限公司 | 通信接口和用于运行通信接口的方法 |
CN108957093A (zh) * | 2017-05-17 | 2018-12-07 | 马勒国际有限公司 | 车载机动车电气系统 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10137788B2 (en) * | 2015-09-16 | 2018-11-27 | General Electric Company | Power electronic device and method |
EP3437936B1 (en) | 2017-08-03 | 2021-11-17 | MELECS EWS GmbH | Multi-voltage on-board electrical system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030127912A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-07-10 | Rainer Mackel | Method and arrangement for supplying quiescent current to a vehicle having a multi-voltage on-board electrical system |
US20100001581A1 (en) * | 2006-08-04 | 2010-01-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System for Supplying Voltage to Electrical Loads of a Motor Vehicle |
CN102246387A (zh) * | 2008-12-16 | 2011-11-16 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于机动车的能量供给网络 |
DE102010054191A1 (de) * | 2010-12-11 | 2012-06-21 | Volkswagen Ag | Kraftfahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eiens Kraftfahrzeugbordnetzes |
DE102012007225A1 (de) * | 2012-04-11 | 2012-11-15 | Daimler Ag | Energieversorgungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19752661C2 (de) * | 1997-11-27 | 2001-09-13 | Siemens Ag | Bordnetz für ein Kraftfahrzeug |
WO2002066293A1 (de) * | 2001-02-16 | 2002-08-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug-bordnetz |
DE10231089A1 (de) * | 2002-07-10 | 2004-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Diodenanordnung zur Auswahl der Energieversorgung in einem elektrischen Bordnetz |
US6919651B2 (en) * | 2002-11-26 | 2005-07-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for high-speed switching of inductive loads |
JP2004260903A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Denso Corp | 車載電源システム |
ES2295729T3 (es) * | 2004-05-28 | 2008-04-16 | Catem Develec Gmbh | Interruptor electronico para la proteccion de baterias. |
US7888962B1 (en) * | 2004-07-07 | 2011-02-15 | Cypress Semiconductor Corporation | Impedance matching circuit |
DE102004041511A1 (de) | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Robert Bosch Gmbh | Spannungsregler mit Überspannungsschutz |
JP4162645B2 (ja) * | 2004-10-05 | 2008-10-08 | 三洋電機株式会社 | 車両用の電源装置 |
DE102005032085A1 (de) * | 2005-07-08 | 2007-01-18 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Leistungsverringerung beim Betrieb einer induktiven Last |
DE102005056232A1 (de) | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Bayerische Motoren Werke Ag | Mehrspannungsbordnetz für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb desselben |
DE102006036424A1 (de) * | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Bayerische Motoren Werke Ag | System zur Spannungsversorgung von elektrischen Verbrauchern eines Kraftfahrzeugs unter Verwendung eines Supercaps |
DE102007062955B4 (de) * | 2007-12-21 | 2011-06-01 | Catem Develec Gmbh & Co. Kg | Schaltung zur Spannungsstabilisierung eines Bordnetzes |
DE102008041341A1 (de) | 2008-08-19 | 2010-02-25 | Robert Bosch Gmbh | DC/DC-Wandler |
DE102008054885B4 (de) * | 2008-12-18 | 2014-09-18 | Lisa Dräxlmaier GmbH | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Energieversorgung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs |
WO2011046147A1 (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | 三菱電機株式会社 | 車両用電源システム |
US8483897B2 (en) * | 2010-08-13 | 2013-07-09 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicular propulsion systems and methods for managing the same |
US9290097B2 (en) * | 2010-11-05 | 2016-03-22 | Robert Louis Steigerwald | Apparatus for transferring energy using onboard power electronics with high-frequency transformer isolation and method of manufacturing same |
DE102012208520A1 (de) | 2011-06-17 | 2012-12-20 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Verbindung von Mehrspannungsbordnetzen |
JP5865013B2 (ja) * | 2011-10-27 | 2016-02-17 | 三洋電機株式会社 | 車両用の電源装置及びこの電源装置を備える車両 |
DE102012203525A1 (de) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Fahrzeug mit elektrischer Maschine und Verfahren zum Betreiben dieser |
US9120390B2 (en) * | 2012-03-08 | 2015-09-01 | General Electric Company | Apparatus for transferring energy using onboard power electronics and method of manufacturing same |
JP5474114B2 (ja) * | 2012-03-16 | 2014-04-16 | 三菱電機株式会社 | 車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置およびその漏電抵抗検出方法 |
US9381826B2 (en) * | 2012-10-19 | 2016-07-05 | Gogoro Inc. | Battery configuration for an electric vehicle |
US9853616B2 (en) * | 2013-04-25 | 2017-12-26 | Intergrated Device Technology, Inc. | Low noise variable gain amplifier utilizing variable feedback techniques with constant input/output impedance |
-
2013
- 2013-06-12 DE DE102013009801.7A patent/DE102013009801A1/de not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-05-21 EP EP14725965.9A patent/EP3007937B1/de not_active Not-in-force
- 2014-05-21 US US14/898,087 patent/US9845063B2/en active Active
- 2014-05-21 WO PCT/EP2014/001367 patent/WO2014198378A1/de active Application Filing
- 2014-05-21 CN CN201480022455.1A patent/CN105142984B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030127912A1 (en) * | 2001-12-07 | 2003-07-10 | Rainer Mackel | Method and arrangement for supplying quiescent current to a vehicle having a multi-voltage on-board electrical system |
US20100001581A1 (en) * | 2006-08-04 | 2010-01-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System for Supplying Voltage to Electrical Loads of a Motor Vehicle |
CN102246387A (zh) * | 2008-12-16 | 2011-11-16 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于机动车的能量供给网络 |
DE102010054191A1 (de) * | 2010-12-11 | 2012-06-21 | Volkswagen Ag | Kraftfahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eiens Kraftfahrzeugbordnetzes |
DE102012007225A1 (de) * | 2012-04-11 | 2012-11-15 | Daimler Ag | Energieversorgungssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108702343A (zh) * | 2016-02-24 | 2018-10-23 | 罗伯特·博世有限公司 | 通信接口和用于运行通信接口的方法 |
US10848036B2 (en) | 2016-02-24 | 2020-11-24 | Robert Bosch Gmbh | Communication interface and method for operating a communication interface |
CN108702343B (zh) * | 2016-02-24 | 2021-12-28 | 罗伯特·博世有限公司 | 通信接口和用于运行通信接口的方法 |
CN107963040A (zh) * | 2016-10-20 | 2018-04-27 | 罗伯特·博世有限公司 | 电池组装置、用于电池组装置的运行方法以及车辆 |
CN108957093A (zh) * | 2017-05-17 | 2018-12-07 | 马勒国际有限公司 | 车载机动车电气系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014198378A1 (de) | 2014-12-18 |
DE102013009801A1 (de) | 2014-12-18 |
CN105142984B (zh) | 2017-06-30 |
EP3007937A1 (de) | 2016-04-20 |
US9845063B2 (en) | 2017-12-19 |
EP3007937B1 (de) | 2017-01-11 |
US20160144810A1 (en) | 2016-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105142984A (zh) | 带有两个具有不同车载电网电压的车载电网的机动车 | |
CN105009405A (zh) | 包括由电池模块构成的电池的系统以及用于连接或断开电池模块的相应方法 | |
CN105682998A (zh) | 电力分配单元和电力分配系统 | |
CN102449909A (zh) | 用于控制设备的电路装置 | |
CN103999172A (zh) | 用于在不同的运行方式下操控可电操作的阀的装置 | |
CN103368559A (zh) | 用于控制半导体部件的方法 | |
CN101269627A (zh) | 具有故障诊断功能的车载电器驱动电路模块 | |
US10479295B2 (en) | Controller for a multi-voltage on-board power supply | |
US20160087317A1 (en) | Traction battery heater control | |
CN105409124A (zh) | 用于将组件连接到机动车辆的主控制设备的装置 | |
CN209419314U (zh) | 一种双电源供电电路 | |
CN216929587U (zh) | 一种反向电压保护电路及总线收发器 | |
FR3056709A1 (fr) | Pulseur d'air pour vehicule automobile alimente par deux reseaux d'alimentation electriques | |
US11621553B2 (en) | Electrical unit | |
US6353296B1 (en) | Electronic driver circuit with multiplexer for alternatively driving a load or a bus line, and method | |
CN104656628A (zh) | 用于接触器的烧结检测装置和方法 | |
US10879878B1 (en) | Drop-in solid-state relay | |
US10981524B2 (en) | Electronic control unit | |
CN115428289A (zh) | 用于电力系统的重叠电路 | |
US20180337673A1 (en) | Digital output circuit, printed-wiring board, and industrial apparatus | |
US10257917B2 (en) | Selective power supply device for incandescent lamp or light-emitting diode | |
US10666456B2 (en) | Arrangement with at least two bus subscribers | |
CN109237107B (zh) | 电磁阀控制系统及控制方法 | |
EP3625086B1 (en) | Multi-voltage on-board electrical system | |
CN112185765B (zh) | 开关元件、开关装置以及用于运行所述开关装置的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170630 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |