CN209282835U - 供电装置和装配有供电装置的车辆的车载电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于车辆(1)的车载电路系统的供电装置(2)，所述供电装置带有至少一个设置为向多个用电器(11、12、20、21)供电的电流分配器(5、6、7、8、18、19)且带有至少一个设置为向至少一个电流分配器(5、6、7、8、18、19)馈电的直流变换器(9、10)。根据本实用新型，至少一个电流分配器(5、6、7、8、18、19)和至少一个直流变换器(9、10)在空间上组合为至少一个单个组件(3、4)。本实用新型此外涉及带有这种供电装置(2)的车辆(1)的车载电路系统。

Description

供电装置和装配有供电装置的车辆的车载电路系统

技术领域

本发明涉及用于特别是机动车、商用车、混合动力车或电动车的车辆的车载电路系统的供电装置。本发明此外涉及带有此供电装置的车辆的车载电路系统。

背景技术

从实践中已知车辆的车载电路系统，尤其是能量车载电路系统，所述车载电路系统用于为多个用电器或负载供给以电能等。根据车辆类型，此车载电路系统经常设计为双相车载电路系统、三相车载电路系统或一般地设计为多相车载电路系统，其中为带有相互不同的电功率消耗的用电器供给以电能。相应地，此多相车载电路系统例如可分为若干子车载电路系统，各所述子车载电路系统具有分别相互不同的额定电压值。因此，在车辆中经常可使得多电压车载电路系统在不同的子车载电路系统中以例如12V、48V和一般地在高压范围内以大约60V和更高的电压运行。

在此，车载电路系统通常由例如发电机或车辆电池或车辆蓄电池的电能源以以上所述的不同的额定电压值中的仅唯一一个额定电压值馈电。此进行馈电的额定电压值例如可在至少大约60V或更高的高压范围内。但为了也提供用于车载电路系统的另外的额定电压值，车辆或车载电路系统自身具有 (唯一的)通常中央布置的直流变换器，所述直流变换器提供例如12V和/ 或48V的另外的额定电压。此构造的缺点是直流变换器必须对于根据技术构造变体的提供有直流变换器的车辆类型的最大需要的电功率消耗来构造。换言之，直流变换器必须在功率方面构造为使其也在最大可能的构造变体的情况下提供充足电能。由此，中央布置的直流变换器对于构造变体中的很大量构造变体在功率方面被过度设计。此外，在车载电路系统的构造中、即已在车载电路系统的结构中必须一并考虑直流变换器的技术故障。

此外，从实践中也已知在车辆内布置一个或多个所谓的电流分配器，所述电流分配器特别地用于电负载的开关，如需要用于防止电故障的保护，且用于将电能分配到与所述电流分配器导电连接的车载电路系统的多个用电器。此用电器经常设计为保险承载器或保险盒、继电器盒等的形式，且根据车辆类型在车辆内的多个安装位置处分布地布置或安置。在此，电流分配器被直接由车辆的电能源或由中央布置的直流变换器馈送以带有一定的额定电压值的电能。虽然电流分配器的此构造保证了可靠的供电且如需要保证了用电器的保护，但已表明构造费用和安装费用相对高。此外，在大量电流分配器的情况中需要将所述电流分配器与电导线或电导线组连接，因此形成了相对高的构造费用和安装费用。在此方面，也已表明缺点是电流分配器和其壳体和多个电导线的相对高的(自身)重量。

在现有技术中已存在改进的电流分配器和可如何将所述电流分配器集成到机动车车载电网内的构思。德国公开文献DE 199 44 833 A1描述了多电压车载电网。多电压车载电网具有两个与接地不同的电压，例如12V和42V，其中发电机产生一个电压而另一个电压通过直流变换器由第一电压形成。两个电压用于为两个分开的直流电网供电。作为两个电压水平之间的短路保护，存在尽可能地减小短路连接和/或减小两个电压之间的短路连接的影响的装置。此外，德国公开文献DE 100 23 088 A1公开了机动车分配器盒，所述机动车分配器盒将由能量源提供的电能分配到以第一电压运行的第一负载上和以与第一电压不同的第二电压运行的第二负载上。分配器盒具有初级电路，所述初级电路的输入位置连接到能量源上，且所述初级电路的输出位置连接到第一负载上。初级侧此外具有第一保护装置。分配器盒具有分支电路，所述分支电路在前接于第一保护装置的位置处从初级电路分支，且在输出位置处连接到第二负载上。在分支电路中提供了将第一电压变换为第二电压的 DC/DC变换器，以及后接于DC/DC变换器的第二保护装置。第一电压高于第二电压。也可提供主分配器盒和副分配器盒，其中副分配器盒的输入侧与主分配器盒的输出侧联接。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是完成用于为车辆的车载电路系统供给以电能的构造上尽可能简单和/或功能相对更可靠的可能性。

此技术问题以带有独立权利要求的特征的对象解决。本发明的有利的扩展在从属权利要求、后文的描述以及附图中给出。

根据本发明的用于车辆的车载电路系统的供电装置具有至少一个电流分配器，所述电流分配器设置为向多个用电器或负载供给以电能。此外，供电装置具有至少一个直流变换器(也称为DC-DC变换器)，所述直流变换器设置为向至少一个电流分配器馈送以电能。根据本发明，至少一个电流分配器和至少一个直流变换器在空间上组合为至少一个单个组件。

换言之，直流变换器和一个或多个电流分配器在车辆内在空间上相互不分开，而是在空间上直接相互邻近布置，即具有单个整体的组件的形式。在此，组件可设置为将例如由车辆的控制装置提供的数据技术的信息和/或控制信号传递到直流变换器以及电流分配器上，其中到组件上的传递可通过共同的数据导线等进行。此外，组件可与一个或多个电能源或一个或多个电能存储器导电连接。为此，例如可将组件的相应地设置的电流分配器与高压电池 (简称为HV电池)导电连接，将相应地设置的电流分配器与12V电池导电连接，和/或将相应地设置的电流分配器与48V电池导电连接。与组件的至少一个用电器可分别导电连接多个用电器，例如电机，控制元件，音频部件，电加热器等。即，应被供电的用电器可直接或间接地连接在组件上。

根据本发明的构造有利地实现使得直流变换器和电流分配器可一起、即相互不分离地在一个工作步骤中安装或安置在车辆内。也可将单独的电气或电子元件和/或直流变换器或电流分配器的结构组用于共同组合的组件，以此例如可节约电路板。此外可节约电导线或电导线组，即特别地节约其(自身) 重量，因为直流变换器和电流分配器仅在共同组合而成的组件内可相互导电连接。通过提供相应地构造的电子元件或结构组和/或相应地构造的软件，技术上也相对简单地可将组件设计为用于智能能量分配的系统。

本发明的特别有利的扩展建议，将至少一个电流分配器和至少一个直流变换器组合在共同的即单个壳体内。以此方式可节约用于两个结构组的附加的壳体，由此可在车辆内节约结构空间。

对于在电导线的所需的结构空间和/或重量方面的更高的节约潜力，组件可具有多个即两个、三个或更多的电流分配器，所述电流分配器至少部分地以相互不同的额定电压值被馈电。这些电流分配器可例如安放在共同的壳体内。例如，在共同的组件内可提供一个或多个设置为用于大约12V额定电压值的馈电的电流分配器。作为其替代或补充可提供一个或多个设置为用于大约48V额定电压值的馈电的电流分配器。作为其替代或补充可提供一个或多个设置为用于在至少60V或更高的高压范围内的额定电压值的馈电的电流分配器。

本发明的另外的、有利的实施变体建议，至少一个电流分配器的馈送的额定电压值为大约12V、大约48V，或在至少大约60V或更高的高压范围内。在此，对于前述额定电压值的每个提供唯一的或多个电流分配器。

为向用电器供给以在所述的低压范围内的电能，已表明有利的是组件具有至少一个设置为用于以12V额定电压值馈电的第一电流分配器。在此可提供唯一的或多个第一电流分配器。此第一电流分配器可在用其供电的用电器具有相对低的电功率消耗时使用。替代地或补充地，组件可具有至少一个设置为在带有至少大约60V或更高的额定电压值的高压范围内馈电的第二电流分配器。在此可提供唯一的或多个第二电流分配器。此第二电流分配器可在用其供电的用电器具有相对高的电功率消耗时使用。使用领域例如是混合动力车或电动车的驱动电机。

作为其替代或补充，组件可具有设置为以大约48V额定电压值馈电的第三电流分配器。在此可提供唯一的或多个第三电流分配器。此第三电流分配器可在用其供电的用电器具有相对高的电功率消耗时使用。

对于尽可能多样的使用，已表明有利的是组件特别是至少一个直流变换器和/或至少一个电流分配器可按比例增减，即与所需的功率和/或功率消耗可匹配地构造。特别地，组件因此可模块化地构建。以此方式，可实现与用于各种车辆类型的各种要求、与客户希望等的相对简单的匹配。

对于组件的模块化结构合适的是，物理接口以及可能存在的通信接口特别是直流变换器的通信接口是标准化的接口。

为也可以以单个组件提供多个额定电压值，有利的是将至少一个直流变换器设置为将在至少大约60V或更高的高压范围内的输入的(额定)电压值转换为大约12V和/或大约48V的输出额定电压值。然后，可将直流变换器的输入与高压能量源导电连接，且可将一个或多个输出与一个或多个电流分配器导电连接。

本发明的另外的有利实施变体建议，组件具有至少一个防止电故障的保护设备。即，除至少一个电流分配器和至少一个直流变换器外，也可将一个或多个(电气和/或电子)保护设备整体地组合在共同的组件内。例如，此保护设备可设计为电路的形式，以此电路可识别或记录或检测电故障，例如 (硬)短路，电和/或热过载，或电弧。保护设备可例如通过一个或多个半导体开关的集成在识别或记录到电故障时将组件的一定的或全部的功能或电连接解除激活或中断。

作为其补充或替代，保护设备也可设置为进行电流测量，且由此定量地控制组件和/或车载电路系统内的电能。此控制可通过实施在组件内或通过车辆的单独分开的、与组件通信的控制设备进行。

对于组件或至少一个电流分配器和/或直流变换器的分布式的控制/调节，已表明有利的是组件具有集成的控制设备，特别是微控制器、一个或多个电路等，以用于负载的通断、开关控制和/或控制数据通信。通过集成在组件中的共同的控制设备，相对于电流分配器和直流变换器的空间分开的布置，可节约在空间分开的布置中必须多次提供的电气和/或电子元件，例如电路板、连接装置等。

在优选的实施形式中，将分别由至少一个电流分配器和至少一个直流变换器在空间上组合而成的两个、三个或多个前述组件分布地布置在车辆内。例如，第一组件可布置在车辆的前部区域内，且第二组件可布置在车辆的尾部区域内。

此种两个或多个组合而成的组件形成的分布式拓扑结构可提供的优点是各组件仅为实际需要的电功率进行结构上的设计，使得可节约重量、结构空间和成本。此外，整个系统特别是车辆的系统的故障可能性可降低。例如，可采用紧急程序，例如所谓的跛行回家功能，因为在一个组件故障时，另一个组件可接管功能的至少部分。此外，此分布式的拓扑结构可提供对于安全性关键的功能的附加冗余。各单个组件可构造为相对轻，因为对于至少一个电流分配器和/或直流变换器的功率要求相对低。也已表明各单个部件可针对其功能方面最优的效率被构造，因为单个的组件的功率带宽相对小。这导致了相对低的电功率损失且因此节约了能量，使得对于组件冷却的要求也相对低。特别地，由此可实现可省去昂贵的液体冷却或水冷。一个组件的控制单元也可连带地用于另外的组件，使得在另外的组件中可节约结构空间和成本。也可通过此分布式拓扑结构降低电导线方面的费用。

在特别有利的实施变体中，两个或多个组件可通过所谓的能量主干特别是通过多轨相互导电连接。优选地，能量主干可将两个或多个组件的两个或多个电流分配器相互导电地和/或能通信地连接。能量主干可特别地针对于以上所述的高压范围设置。

作为其替代或补充，为此可将两个或多个组件通过至少一个备用电导线相互导电连接。这实现了通过相应地(接通)切换另外的组件(多个组件) 来补偿一个组件或能量主干的功能故障。为此，可使用例如具有所谓的Q二极管的形式的一个或多个开关元件，所述开关元件在记录到电压降低时或通过信号控制在各组件的电流分配器和/或直流变换器之间通断电连接。

此外，车辆车载电路系统可具有高压能量存储器，在此所公开的的供电装置与所述高压能量存储器连接或可连接。高压能量存储器可通过所述的能量主干与供电装置的组件连接。在此实施形式中，直流变换器可被供给以额定电压，所述额定电压对应于由高压能量存储器所提供的超过60V例如超过 450V或超过600V的高压。在组件内，直流变换器设置为将所存在的高压转换为12V或48V。在替代实施形式中，在组件例如具有两个直流变换器时，一个直流变换器可提供12V的额定电压值且另一个直流变换器可提供48V 的额定电压值。因此，由直流变换器馈电的电流分配器可分别提供12V或 48V。附加的电流分配器可分配高压能量存储器的电压或存在于组件上的电压。

此外，在能量主干具有48V的电压时，直流变换器可设计为将所存在的48V转换为12V，且此12V可然后作为额定电压值被供给到电流分配器且由此电流分配器分配。在一种任选的实施形式中，此组件可具有第二电流分配器，所述第二电流分配器设置为分配能量主干上所存在的48V。

在特别的实施形式中，作为支持电池的补充或替代，将能量缓冲存储器集成到包括电流分配器和直流变换器的组件中。因此，例如至少一个组件可包括能量缓冲存储器。这提供了不同的优点。集成到组件内的能量缓冲存储器可无附加结构空间实现或以很低的附加结构空间实现。因此，电流分配器和缓冲存储器可堆叠布置。在组件安放在壳体内时，由于负载端子的尺寸已需要壳体的最小结构高度。因此，能量缓冲存储器可平面地布置在壳体的底部上且被电流分配器和直流变换器覆盖。另外的优点是直流变换器仅需根据额定功率设置或仅需根据峰值负载的80％设置。功率峰值可由能量缓冲存储器满足或负责。以此可节约成本和结构空间。

在此，能量缓冲存储器可由多个动力电池组成。多个动力电池可串联连接，以达到所需的额定电压。动力电池的每个取决于结构类型具有1V至5V 之间的电池电压。动力电池可以是钛酸锂蓄电池或碳酸盐电池。动力电池可以是由锂钛尖晶石(Li₄Ti₅O₁₂)的烧结阳极。动力电池可以是磷酸铁锂电池或磷酸铁电池，即磷酸铁锂蓄电池(LiFePO4蓄电池)。在此锂离子蓄电池的形式中，通常的锂-氧化钴阴极通过锂-磷酸铁阴极替代。替代地，动力电池也可以是锂锰蓄电池或锂空气蓄电池。

所需的动力电池的数量由相关的电流分配器的额定电压得到。在有利的扩展中，将至少一个以上的计算上被确定为需要数量的动力电池串联连接。在此，可力求使得动力电池通常仅被充电直至最多大约80％，以提高寿命且同时降低充电时间。因此，动力电池的负载被降低。因此，能量缓冲存储器可纯化学地调节到大约40％至80％的充电窗。因此，也可补偿或消除过载情况而无对于能量缓冲存储器的损坏。

在所认为的2.4V的电池电压的情况中，可将六个电池串联连接，以获得带有14.4V的额定电压的能量缓冲存储器。为提高寿命，现在可至少将第七个动力电池串联连接。为获得用于48V的能量缓冲存储器，可使用四倍数量的动力电池且将其串联连接。

在特别有利的实施形式中，能量缓冲存储器也可在功能安全性的意义上设计为自保护的能量存储器。为进一步提高功能安全性，能量缓冲存储器不可电分离地与组件的相关的电流分配器电连接。在故障情况中可牺牲能量缓冲存储器，但完全在功能安全性的意义上保护车辆的系统关键部件。

替代地，可提供熔断保险以保护能量缓冲存储器不受极限电流且补充地或替代地不受极限电压的影响。熔断保险在此满足紧急安全的功能。

能量缓冲存储器可设定为向连接到其上的对于功能安全性相关的负载在直至2分钟、更好地直至5分钟、特别地最好地直至10分钟的时间段内供给以电能。因此，能量缓冲存储器的尺寸取决于供电装置所使用于的车辆。对于第一系统构造，在此可考虑2.4Ah直至3Ah的容量。

本发明也涉及车辆的车载电路系统，所述车载电路系统带有至少一个在前述解释的实施变体的一个或多个中给出的供电装置。此车载电路系统的特征特别地在于其故障安全性、其相对低的电功率消耗以及相对低的制造成本。

在有利的实施形式中，车载电路系统的供电装置以48V的电压馈电，或以在超过60V、特别地超过400V、特别地超过600V的高压范围内的电压馈电。

附图说明

下文中通过参考附图解释本发明的有利的实施例。各图为：

图1示出了带有在第一实施例中的根据本发明的供电装置的车辆的示意性方框图，

图2示出了带有在第二实施例中的根据本发明的供电装置的车辆的示意框图，

图3示出了带有在第三实施例中的根据本发明的供电装置的车辆的示意框图，

图4示出了在第四实施例中的根据本发明的供电装置的局部的示意框图，

图5示出了在第五实施例中的根据本发明的供电装置的局部的示意框图，

图6示出了在第六实施例中的根据本发明的供电装置的局部的示意框图，

图7示出了在第七实施例中的根据本发明的供电装置的局部的示意框图，

图8示出了在图7中图示的供电装置的变体，

图9示出了在随后的附图中图示的根据本发明的组件的三维图示，

图10示出了在图9中图示的根据本发明的组件的侧视图，

图11示出了在图9和图10中图示的根据本发明的组件的另外的侧视图，

图12示出了在图9至图11中图示的根据本发明的组件的截面图示，

图13示出了在图9至图12中图示的根据本发明的组件的截面图示，和

图14示出了在图9至图13中图示的根据本发明的组件的俯视图。

具体实施方式

附图仅是示意性的图示且仅用于解释本发明。相同的元件在各处提供以相同的附图标号。

图1在粗略的示意性方框图中示出了车辆1，特别是车辆1的(多相) 车载电路系统的部分截面。车辆1可例如是机动车、混合动力车或电动车。

车辆1具有用于车载电路系统的供电装置2，以向车载电路系统供给以电能。供电装置2在此实施例中具有第一(集成)组件3和第二(集成)组件4，所述组件在原理上分别通过壳体形成。两个组件3和4的各壳体可例如由适用于使用在车辆1内的塑料制成。第一组件3布置在车辆1的前部区域内，第二组件4布置在车辆1的尾部区域内，即二者在车辆内分布地布置。

两个组件3和4的每个具有第一电流分配器5以及6，其中第一电流分配器5、6在此分别设置为用于大约12V的额定电压值。此外，每个组件3、 4具有第二电流分配器7以及8，所述电流分配器在此分别设置为用于高压范围，即用于超过60V或更高的额定电压值。此外，每个组件3、4具有直流变换器9以及10，所述直流变换器在此分别设置为将高压范围内即超过 60V的范围内的电压变换为大约12V的额定电压值。

从图1可见，第一电流分配器5以及6分别设置为向多个用电器11以及12供给以电能。此外可见，每个直流变换器9以及10在输入侧与各第二电流分配器7以及8且在输出侧与各第一电流分配器5以及6导电连接。以此方式，存在于各第二电流分配器7以及8上的处于高压范围内的电压被转换到用于各第一电流分配器5以及6的额定电压值。

在图1中也可见，第一组件3的第二电流分配器7与具有高压电池形式的通过其向车载电路系统至少部分地馈电的第一电能源13导电连接。此外，从图1可见，第一组件3的第一电流分配器5与在此为12V电池的第二电能源14导电连接。也可见，第一组件3和第二组件4通过所谓的能量主干15 相互导电连接和/或能通信地连接，其中能量主干可以是多轨，即是多相导体的形式。

此外，第一组件3和第二组件4通过备用电导线16相互电连接，即通过各第一电流分配器5以及6和在其间接入的第二电能源14相互电连接。在第二电能源14和第二组件4之间布置了用于备用电连接16的开关元件 17，所述开关元件可设计为所谓的Q二极管，且所述开关元件在出现和/或记录到特别地在高压范围内的电压降低等时，或替代地通过相应的控制信号，将第一组件3和第二组件4的12V范围相互导电连接。

图2在示意性图示的框图中示出了车辆1的供电装置2的第二实施例。与第一实施例不同，各直流变换器9以及10设置为将高压范围内的输入侧电压在输出侧转换到大约12V的额定电压值以及大约48V的额定电压值。此外，在图2中可见，第一组件3和第二组件4分别具有另外的电流分配器，即分别具有第三电流分配器18以及19。每个第三电流分配器18以及19设置为馈送48V的电压值且与各直流变换器9以及10连接。此外，每个第三电流分配器18以及19设置为向多个用电器20以及21供给以电能。

此外从图2中可见，第一组件3的第三电流分配器18与第三电能源22 导电连接，以及通过另外的备用电导线23与第二组件4的第三电流分配器 19导电连接。也可见，在第三电流分配器18以及19之间布置了另外的开关元件24，所述开关元件可设计为所谓的Q二极管(Q-Diode)，且所述开关元件在出现和/或记录到特别地在高压范围内的电压降低等时，或替代地通过相应的控制信号，将第一组件3和第二组件4的48V范围相互导电连接。

图3在示意框图中示出了车辆1的供电装置2的实施例。与图2不同，在此不提供另外的备用电导线23。此外，第一电能源13不是高压电池而是 48V电池。

在图4中在示意框图中示出了第四实施例中的供电装置2的局部。在此实施例中，第一组件3和/或第二组件4设置为用于高压范围和12V范围。与前文中解释的实施例不同，所图示的第一组件3具有电保护设备25，所述电保护设备25用于供电装置2和/或汽车1的车载电路系统的保护。保护设备25在此实施例中包括用于识别电和/或热过载以及电弧的保护单元26，用于电和/或热过载以及汇流导线中的电弧的作为差分传感器的另外的保护单元27，和用于识别硬短路且用于通断电负载的触发单元28。保护单元27，特别是触发单元28，可包括例如可控制的半导体开关。

图5在示意框图中在第五实施例中示出了供电装置2的局部。与图4不同，第一组件3和/或第二组件4设置为用于12V范围和48V范围。相应地，第一组件3和/或第二组件4具有第三电流分配器19。作为前文中解释的实施例的补充，两个组件的至少一个具有(电子)控制设备29，例如具有电子电路或微控制器的形式，所述控制设备设置为用于车辆内的开关控制和/或数据通信控制。从图5中可见，控制设备29为此具有通向各组件3以及4的其余集成的组成部分且此外向外的相应接口，即通向车载电路系统和/或车辆1的另外的部件的接口。

在示出了供电装置2的局部的的示意框图的图6中可见，第一组件3和 /或第二组件4与图4和图5不同在此也设置为用于高压范围。相应地，直流变换器9和/或10与第一电能源13导电连接。

图7将供电装置2的方面的另外的变体作为示意框图示出。在图7中，在能量主干15上连接了电流分配器5、7、18和能量缓冲存储器30。电流分配器5、7、18在图示的实施例中具有保护设备25。保护设备25由多个保护单元26构成，通过所述保护单元26个别地保护了一系列负载端子。

能量缓冲存储器30和电流分配器5、7、18组合为组件3、4。

在能量主干15中，开关32表示了能量主干15的由于故障导致的中断。通过开关32根据图7将能量存储器13、22与能量主干15连接。因此，能量缓冲存储器30和能量存储器13、22电并联。在能量存储器13、22由于故障不可使用时，就“突然跳到”能量缓冲存储器30。所述能量缓冲存储器 30被连续地通过能量主干15充电。

在优选的实施例中，能量缓冲存储器设定为使其在正常运行中最大被充电至80％，以避免过早老化。除故障情况外，也取决于系统不发生40％以下的放电。在故障情况中，能量缓冲存储器可被牺牲以完全在功能安全性的意义上实现车辆的安全运行。

对于在图7中图示的解决方法的动机是现有技术中对于经常与结构空间问题相关联的智能分配器或分布式DC/DC供电的形式的不满意的解决方案。在此，实现了在12V车载电路系统以及在48V车载电路系统中的同时的电压稳定。

以在图7中图示的实施例改进了车辆内的功能安全性，例如紧急运行特征。在此，在带有更多的电压水平的现代机动车中总是不断升高的结构空间要求通过将多个功能单元集成在组件3、4内得以解决。能量缓冲存储器30 由串联电连接的动力电池31形成。根据实施形式，在此使用圆形电池或棱柱形电池，例如作为钛酸盐电池或磷酸铁电池。

本发明实现了在小的结构空间上的所需的缓冲能力的集成，例如在如在图1至图6中图示的组件中或在任意的电流分配器中。通过能量缓冲存储器 30实现使得局部的DC/DC转换器可根据额定功率设置且由此所需提供的峰值负载更低。

局部的能量缓冲存储器30因此仅需应对短时间，且可相应地更小地故障。由此实现了电子器件上的开销和所需的功率之间的一致性。由此，可实现在电流分配器5、7、18内的完全的集成。在例如与常规的保护装置组合时，局部故障情况通过能量缓冲存储器30被消除至可在影响总体车载电路系统前采取保护措施。在与电子保护装置26组合时，例如在车载电路系统或其部分损失的情况中，可使连接在分配器5、7、18上的用电器继续运行一定的时间(取决于存储器大小)，且同时地或替代地在安全状态下控制所述用电器。

通过DC/DC转换器和能量缓冲存储器30的功能相关的实施，可实现在电流分配器5、7、18内的集成。由此得到了在功能划分时的结构空间优点和协同效果。此外，安全性上关键的功能可在12V和48V车载电路系统中被支持。通过由能量缓冲存储器30实现的车载电路系统的稳定，常规的保护装置可此外视情况而定用作保护措施。在能量主干15的横截面降低方面也存在潜力，使得可根据额定电流最优地设定导线横截面。常规的保护装置的使用一般地视作是成本廉价的。安全性相关的用电器可通过所图示的实施例的变体在故障情况中被置于更安全的状态和/或在功能上被保持。能量缓冲存储器30可带有且不带有特殊的充电技术而构造。在直接在12V和48V车载电路系统上运行时，能量缓冲存储器30的运行参数被选择为使得所述运行参数包含车载电路系统存储器的运行参数。

将能量缓冲存储器30集成到组件3、4内通过使用已为电流分配器5、 6、7、8、18、19提供的结构空间实现。双部分布置或另外的结构空间的使用也通过灵活布置给出。通过堆叠布置不改变底面积，且组件3、4可在高度上增加。可通过选择合适的电池类型和希望的应对容量影响在此维度(高度)上的附加的结构空间。为此也可使用模块组，因此分配器电子器件被用作标准件且电池管理系统被用作可根据各选择的电池类型匹配的可匹配部件。

电流分配器5、7、18和能量缓冲存储器30直接(电)相互连接。在主电池13、22故障或能量存储器或能量源13、22故障的情况中，局部能量缓冲存储器30可应对一个可预先确定的时间。为使得系统可过渡到安全的状态，可预先确定的时间可通过所连接的局部动力电池31确定。因此能量缓冲存储器30可设置为使得可取消附加的DC/DC转换器。通过局部的电压支持，支持了保护措施的触发，因为将与导线相结合的电压降最小化。此外，通过局部能量缓冲存储器30将电流和电压峰值缓和或消除。

在图8中图示的供电装置2作为在图7中图示的供电装置的补充具有直流变换器9、10。此外，图示了另外的开关32作为故障情况中能量主干15 的中断的表示。能量缓冲存储器30设置为在电流方向上在直流变换器9、10 之前和之后抵抗供电中断，且保证一个可预先确定的时间的供电。

图9示出了根据本发明的组件3、4的实施例的三维图示。组件3、4可以是前述附图中描述的组件3、4的变体。组件3、4被壳体33包围。壳体 33包括电流分配器5、7、18以及与之电连接的能量缓冲存储器30。电流分配器5、7、18通过电流端子34与能量主干15可连接。在图示的变体中，电流端子34是形成为接触销的“公端”插头。在此，电流端子具有次级锁闭和接触锁闭。负载端子35、36分别通过保护设备25与电流分配器5、7、 18连接。三个与电流端子34平行布置的负载端子35通过构造为机械保护装置或熔断保护装置的保护单元26与电流分配器5、7、18连接。布置在对置的壳体侧上的负载端子36通过构造为电子保护装置的保护单元27或触发单元28保护且与电流分配器5、7、18连接。在此，负载端子35、36形成为接触销。通过壳体33可实现对于负载端子35、36的附加锁闭或次级锁闭。

在图9中图示的实施例中，保护设备通过咬口连接与电流分配器5、7、 18连接。替代地，连接例如也可通过焊接、螺栓连接或插接实现。

在通过保护设备25和电流分配器5、7、18形成的平面下方在壳体33 内布置了能量缓冲存储器30。

能量缓冲存储器30如在对于图7的描述中所论述在所图示的实施例中由六个串联电连接的动力电池31形成。为此，三个动力电池31在负载端子 35下方且三个动力电池31在负载端子36下方布置在一个共同的平面内。串联连接的动力电池31的一个极(基本上正极)与电流分配器5、7、18不可分离地电连接。串联连接的动力电池31的第二个极(基本上负极)与接地端子38电联接。接地端子38布置在第三壳体侧上且通过接触销借助接触座可触点接通，且可与地连接。

壳体构造为三部分：第一壳体盘39、第二壳体盘40以及在图9中未示出的壳体盖。电流端子34、电流分配器5、7、18、保护设备25以及负载端子35、36布置在第一壳体盘39内。能量存储器30的动力电池31布置在第二壳体盘40内。两个壳体盘39、40堆叠地布置，使得第一壳体盘39作为第二壳体盘40的盖起作用，且将第二壳体盘40封闭，除了用于接地端子和能量存储器30到电流分配器5、7、18上的连接的缺口处。

在未图示的扩展中，壳体33构造为流体密封的壳体。在此情况中，负载端子35、36、电流端子34以及接地端子38作为流体密封的插口与壳体流体密封地连接。此外，壳体盘39、40和壳体盖流体密封地连接。

组件3、4的壳体33可固定在车辆内，或通过附加的(未图示的)螺栓片可固定。替代地，所述壳体33可推入和/或卡锁在设备支架内或设备架内。为此，可提供附加的卡锁凸起。

如在对于图7的描述中已论述，在实施例中能量缓冲存储器30是六个各带有2.4V额定电压的动力电池。这在串联连接的情况中给出了14.4V的能量缓冲存储器30的总额定电压。

在未示出的实施例中，每个包括六个动力电池的四个相应的单元堆叠，以得到用于48V应用的能量缓冲存储器。任选地，可作为能量存储器30的补充也在六个动力电池31之后分支出12V，以在带有能量缓冲存储器30的组件3、4内确保两个电压水平。

另外的保护单元27或触发单元28构造为电子保护装置。为此，将半导体元件布置在电路板上。通过扩展插头还可集成另外的未图示的扩展板或联接多个触发单元28。在此，在一个变体中触发单元28被定义为主单元且另外的与之连接的触发单元28被定义为从单元。通过相应的评估装置可集成电弧识别、连接退化或另外的测量和诊断方法。也可实现预充电。通过诊断方法可防止端子或输出部被短路连接。

在此示例地图示的组件3、4的壳体33具有大约53mm的高度，大约 210mm的宽度和大约220mm的长度。所使用的动力电池31具有大约13mm 的高度。

以A标记的箭头示出了前视图(Front View)的观察方向，如在图10 中所图示。类似地，以B标记的箭头指示了在图11中图示的侧视图(Right View)的观察方向。

图10示出了图9中标记为视图A的组件3、4的前视图的侧视图。可见，两个壳体盘39、40带有用于负载端子36的四个缺口。第一壳体盘39 在视图中从上方被壳体盖41封闭。

以CC标记(阶梯形)的截面通过侧视图在图13中图示。

图11示出了在图9中标记为视图B的组件3、4的“右”侧视图(相对于在图10中图示的前视图)的侧视图。可见两个壳体盘39、40，它们带有用于接地端子38的缺口。接地端子38形成为接触接片。在一个变体中，壳体33内的缺口形成为用于接地端子38，所述接地端子38以相应的插头实现了带有次级锁闭的保护。第一壳体盘39在图示中如已在图10中所图示从上方被壳体盖41封闭。

以DD标记的截面通过图12中的侧视图图示。以EE标记的截面通过图14中的侧视图图示。这因此对应于无盖41的组件3、4的俯视图。

图12示出了在图9至图11中图示的根据本发明的组件3、4的截面图示。在第二壳体盘40内并排布置了三个动力电池31。在截面DD中以截面示出了四个另外的保护单元27或触发单元28。

在图12中可见壳体33的结构。第二壳体盘40的上边沿向外隆起，且作为用于第一壳体盘39的接收部。第一壳体盘的底部将由第二壳体盘40张成的带有动力电池31的空间从由第一壳体盘39张成的以壳体盖41封闭的保护空间分离。

图13示出了根据在图10中图示的(阶梯形)截面C-C的在图9至图 11中图示的根据本发明的组件的截面图示。在左侧图示的动力电池31与电流分配器5、7、18电连接。在左侧图示的动力电池31与接地端子38电连接。接地端子38此外与四个另外的保护单元27或触发单元28电联接。负载端子35通过熔断保护装置26或保护单元26与电流分配器5、7、18电联接。接片在另外的保护单元27或触发单元28的方向上从电流分配器5、7、 18向主延伸平面走向，且为所述保护单元或触发单元提供电流连接。在图示中右侧，第二接片形成了另外的保护单元27或触发单元28与负载端子36 之间的电连接。

图14示出了在图9至图13中图示的根据本发明的部件3、4的俯视图。在第一壳体盘39内布置了电流分配器5、7、18，所述电流分配器5、7、18 可通过电流端子34与未图示的能量主干15连接。通过各一个保护设备25，各负载端子35、36随后与电流分配器5、7、18电联接。负载端子35、36 形成为接触销。第一壳体盘39具有在负载端子35、36的范围内的用于相应的负载插头连接器的空隙。为引导所述的负载插头连接器，在壳体盘39内提供了肋板，通过所述肋板在一个变体中实现了特别地与次级卡锁端子的卡锁。

保护单元26在图示的实施例中通过咬口连接与电流分配器5、7、18连接。

对于负载端子35、36的论述类似地适用于接地端子38以及电流端子 34。

在对于图9至图14中图示的实施例的描述中，部分地将涉及图1至图 6中图示的实施例的多个附图标号用于元件、装置，以图示可能的变体。但在此省去一些关联，以使得实施例保持仍可阅读。专业人员认识到的是所图示的组件3、4可以以所有电流分配器5、6、7、8、18、19改装且使用或可组合。

与图示的实施例不同，根据本发明的供电装置2可在多个方面改动。

例如，不必强制地提供两个组件3和4。而是可将仅第一组件3或仅第二组件4布置在车辆1内。此外，根据图1至图3的每个实施变体也可包括保护设备25，其中保护设备25并非强制地必须具有全部单元26至28。

附图标记列表

1 车辆

2 供电装置

3 第一组件

4 第二组件

5 第一电流分配器(12V)

6 第一电流分配器(12V)

7 第二电流分配器(HV)

8 第二电流分配器(HV)

9 直流变换器

10 直流变换器

11 多个用电器(12V)

12 多个用电器(12V)

13 第一电能源/能量存储器(HV/48V)

14 第二电能源/能量存储器(12V)

15 能量主干(例如多轨)

16 备用电导线(12V)

17 开关元件

18 第三电流分配器(48V)

19 第三电流分配器(48V)

20 多个用电器(48V)

21 多个用电器(48V)

22 第三电能源/能量存储器(48V)

23 (另外的)备用电导线(48V)

24 另外的开关元件

25 保护设备

26 保护单元

27 另外的保护单元

28 触发单元

29 控制设备

30 能量缓冲存储器

31 动力电池

32 开关、由于故障的中断

33 壳体

34 电流端子

35 负载端子

36 负载端子

37 端子

38 接地端子

39 第一壳体盘

40 第二壳体盘

41 壳体盖

Claims (24)

1.一种用于车辆(1)的车载电路系统的供电装置(2)，所述供电装置带有

-至少一个设置为向多个用电器(11、12、20、21)供电的电流分配器(5、6、7、8、18、19)，和

-至少一个设置为向至少一个电流分配器(5、6、7、8、18、19)馈电的直流变换器(9、10)，

其特征在于，

-至少一个电流分配器(5、6、7、8、18、19)和至少一个直流变换器(9、10)在空间上组合而成至少一个单个组件(3、4)，

-其中分别由至少一个电流分配器(5、6、7、8、18、19)和至少一个直流变换器(9、10)在空间上组合而成的两个或多个组件(3、4)分布地布置在车辆(1)内，和

-两个或多个组件(3、4)通过能量主干(15)相互导电连接。

2.根据权利要求1所述的供电装置(2)，其特征在于，所述两个或多个组件(3、4)通过多轨相互导电连接。

3.根据权利要求1所述的供电装置(2)，其特征在于，电流分配器(5、6、7、8、18、19)和直流变换器(9、10)组合在共同的壳体内。

4.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，所述组件(3、4)具有多个电流分配器(5、6、7、8、18、19)，所述电流分配器(5、6、7、8、18、19)至少部分地以相互不同的额定电压值被馈电。

5.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，至少一个电流分配器(5、6、7、8、18、19)的馈电的额定电压值为12V、48V或在至少为60V的高压范围内。

6.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，组件(3、4)具有至少一个设置为用于以12V的额定电压值馈电的第一电流分配器(5、6)。

7.根据权利要求6所述的供电装置(2)，其特征在于，组件(3、4)具有至少一个设置为用于在带有至少60V的额定电压值的高压范围内馈电的第二电流分配器(7、8)。

8.根据权利要求7所述的供电装置(2)，其特征在于，组件(3、4)具有至少一个设置为用于以48V的额定电压值馈电的第三电流分配器(18、19)。

9.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，至少一个组件(3、4)构造为可按比例增减。

10.根据权利要求9所述的供电装置(2)，其特征在于，至少一个组件(3、4)模块化地构造。

11.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，至少一个直流变换器(9、10)设置为将至少60V的高压范围内的输入额定电压值变换为12V和/或48V的输出额定电压值。

12.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，组件(3、4)具有至少一个防护电故障的保护设备(25)。

13.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，组件(3、4)具有用于车辆内的开关控制和/或数据通信的控制设备(28)。

14.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，

每个组件(3、4)的至少一个直流变换器(9、10)设置为以48V的输入额定电压值被馈电且提供12V的额定电压值，和/或

每个组件(3、4)的至少一个直流变换器(9、10)设置为以至少60V 的高压范围内的输入额定电压值被馈电且提供12V和/或48V的输出额定电压值。

15.根据权利要求1或3所述的供电装置(2)，其特征在于，两个或多个组件(3、4)通过至少一个备用电导线(16、23)相互导电连接。

16.根据权利要求1所述的供电装置(2)，其特征在于，至少一个组件(3、4)包括能量缓冲存储器(30)。

17.根据权利要求16所述的供电装置(2)，其特征在于，能量缓冲存储器(30)由串联连接的动力电池(31)构成。

18.根据权利要求17所述的供电装置(2)，其特征在于，所述动力电池(31)是钛酸盐电池、磷酸铁锂电池或磷酸铁电池。

19.根据权利要求17所述的供电装置(2)，其特征在于，所述串联连接的动力电池(31)中至少一个动力电池比组件(3、4)的额定电压所需更多地串联连接。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的供电装置(2)，其特征在于，能量缓冲存储器(30)作为自保护的能量存储器不可分离地与组件(3、4)的电流分配器(5、6、7、8、18、19)电连接。

21.一种车辆的车载电路系统，其特征在于，带有至少一个根据权利要求1至20中任一项所述的供电装置(2)。

22.根据权利要求21所述的车载电路系统，其中供电装置(2)以48V的电压被馈电。

23.根据权利要求22所述的车载电路系统，其中供电装置(2)以超过60V的高压范围内的电压馈电。

24.根据权利要求22所述的车载电路系统，其中供电装置(2)以超过450V的高压范围内的电压被馈电。