專利名稱：運行具有至少兩個車載子電網的車載電網的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于運行汽車的車載電網的方法，其中車載電網具有至少兩個不同電壓的車載子電網，并且在車載子電網之間存在著允許電能流的耦合器，以及其中一個車載子電網連接到發電機和/或至少一個電負載上，并且另一個車載子電網連接到至少一個電負載上。
背景技術：
眾所周知，在汽車中運行了具有多個車載子電網的車載電網。這尤其是在混合動力汽車中是這種情況，這些混合動力汽車具有電驅動用的車載子電網和電氣汽車組件用的車載子電網，這些汽車組件用不同于電驅動的另外的電壓運行。在混合動力汽車中，可以要么電動地運行電機用于驅動汽車，要么發電地運行電機，由此實現了借助內燃機使電池充電或在汽車制動時將能量返送到電池中。需要由高壓電池所提供的約300V的高電壓用于運行電驅動。經過直流變壓器將這些車載子電網互相耦合，使得一個車載子電網的電壓得到了轉換，并可以供應另一個車載子電網。在車載子電網內的故障情況下，為了保護人員，關斷了具有對于人員危險地高電壓的驅動用的車載子電網，其方式是將所屬的電池從車載子電網分離。由于將電池從車載子電網分離，不再能給另一個車載子電網供應電能，因此不能繼續運行該電池的負載。由于該行動，在故障情況下關斷了整個汽車。需要一種在車載電網中的故障情況期間，也實現汽車的安全運行的可能性。
發明內容
根據本發明規定了 在故障情況下，將由發電機所提供的電壓降低到對于人員不危險的值上，其中，仍然進行從具有發電機的車載子電網到具有負載的另外的車載子電網中的能流。在此情況下的優點是，在故障情況內也不關斷整個車載電網，而是如此來運行車載電網，使得運行對于人員是不危險的，并且同時確保了汽車的運行。通過繼續給電負載供應電能實現了這點。尤其是規定了，車載子電網分別擁有一直流電壓，并經過直流變壓器實現在車載子電網之間的耦合。在減小由發電機所提供的電壓時優選規定了 也匹配直流變壓器，使得在不連接到發電機上的車載子電網中總的幾乎不出現或不出現電壓變化。由發電機所提供的電壓的降低的前提條件是，該發電機是一種可調壓的發電機。僅僅在車載子電網中的一個上可設置至少一個電負載。但是也可以既將這一個車載子電網、也將另一個車載子電網與至少一個電負載相連接。按照本發明的一種改進方案規定了，將車載子電網之一采用為高壓車載子電網， 并將另一個車載子電網采用為低壓車載子電網。通過該構成方案，可將本發明方法采用在混合動力汽車中，該混合動力汽車典型地需要高壓車載子電網用于運行電氣的驅動電機， 而低壓車載子電網供應其它的汽車典型的電負載。在電負載之間尤其是設置了控制驅動機組和安全系統用的控制設備。
按照本發明的一種改進方案規定了，發電機將電壓直接供應高壓車載子電網。通過借助發電機直接供應高壓車載子電網，可以采用構成為高壓發電機的發電機。這導致很好的能源轉換，并以簡單的方式實現了將電能既供應高壓車載子電網、也供應低壓車載子電網。按照本發明的一種改進方案規定了，車載子電網中的至少一個尤其是低壓車載子電網將電能存儲在至少一個分配給它的電池中。由于能量的存儲實現了，在各自的車載子電網內生成連續的保持不變的直流電壓。優選規定了，在高壓車載子電網中采用高壓電池， 以及在低壓車載子電網中采用低壓蓄電池。按照本發明的一種改進方案規定了，尤其是在高壓車載子電網內的受損害的線路絕緣的、敞開的絕緣覆蓋物的、和/或至少一個完全分離的電連接的情況下，存在著故障情況。本方法的該有利的構成方案實現了，尤其是將已經公開的探測裝置采用于故障情況的探測。因此可將絕緣監控采用于探測受損害的線路絕緣，將覆蓋物敞開識別采用于探測敞開的絕緣覆蓋物，和將電連接內的控制線的監控采用于識別完全分離的電連接。受損害的線路絕緣、敞開的絕緣覆蓋物、和完全分離的連接由于以下原因而形成了故障情況它們使得人員有可能在帶電壓的導線上行動和因此對于人員是危險源。按照本發明的一種改進方案規定了，由至少一個分析處理設備探測故障情況，并隨即降低由發電機所提供的電壓。尤其是將分析處理設備理解為一種與用于探測故障情況的相應裝置協作并可以影響發電機電壓的控制設備。按照本發明的一種改進方案規定了，當分析處理設備具有運行干擾時，降低由發電機所提供的電壓。對于分析處理設備本身具有干擾(運行干擾)的情況，出于安全原因立即并預防性地認為故障情況。按照本發明的一種改進方案規定了，將僅對于汽車安全運行必要的負載采用為負載。必要的負載尤其是理解為驅動機組的、制動系統的和其它安全系統的控制設備。通過選擇性地采用確定的、必要的負載實現了將在汽車內電能的消耗最小化。因此可以特別遠地降低發電機的電壓，并且同時可導致人員的和汽車運行的高的安全性。按照本發明的一種改進方案規定了，在正常運行中用約300V電壓來運行高壓車載子電網。按照本發明的一種改進方案規定了，用約14V的電壓來運行低壓車載子電網。按照本發明的一種改進方案規定了，發電機在故障情況下提供約60V的電壓。在車載子電網之一內的60V的電壓由于車載子電網內的低的電流而使對于人員的安全風險最小化。然而該電壓通過轉換允許對于優選具有14V的小電壓的車載子電網生成足夠的能量。按照本發明的一種改進方案規定了，將混合動力汽車采用為汽車。在混合動力汽車中常常采用多個車載子電網，本發明方法因此特別適合于在混合動力汽車中的應用。附圖借助實施例說明了本發明，其中
圖1示出了汽車車載電網的示意圖，和
圖2示出了本發明方法的流程圖。附圖1以示意圖示出了以混合動力汽車3形式的汽車2的車載電網1。車載電網1 具有兩個經過以直流變壓器7形式的耦合器6互相電連接的車載子電網4和5。車載子電網4構成為高壓車載子電網8，車載子電網5構成為低壓車載子電網9。汽車2具有經過軸 11與離合器12相連接的內燃機10。離合器12引向變速箱13。軸14從變速箱13引向經過半軸16來驅動驅動輪17的差動傳動裝置15。出于清晰的原因，在附圖1中僅示出了驅動輪17中的一個。從差動傳動裝置15出發，軸18引向在背向軸18 —側上與其它的軸20 相連接的離合器19。軸20引向在它這方面經過半軸22來驅動驅動輪23的其它的主傳動箱21。在驅動輪23的情況下，也出于清晰的原因，僅示出了驅動輪23中的一個。從差動傳動裝置21出發，延伸一個與電機25作用連接的其它的軸24。在內燃機10上布置了以高壓發電機27形式的發電機沈。發電機沈與內燃機10經過驅動連接觀作用連接。在內燃機 10上還布置了起動電動機四，該起動電動機四可以與同軸11扭轉固定地連接的起動機齒輪30作用連接。發電機沈經過線路31給車載子電網4供應交流電壓。線路31將發電機 26與使發電機沈的交流電壓轉換成直流電壓的整流器32相連接。車載子電網4的高壓線路33從整流器32出發向節點34延伸。高壓線路35從節點34出發向以高壓電池37形式的電池36延伸，并且其它的高壓線路38向節點39延伸。節點39經過高壓線路40與耦合器6電連接。給脈沖逆變器42供應約300V電壓的高壓線路41繼續從節點39出發。脈沖逆變器42經過高壓線路43與電機25相連接，并給該電機25供應相應的供應電壓。低壓線路44從耦合器6出發向節點45延伸。節點45經過其它的低壓線路46與以低壓電池48 形式的電池47相連接。節點45繼續經過低壓線路49可以與起動電動機四電連接。為了控制汽車2的各個組件，設置了兩個數據網50和51。數據網50是一種H-CAN網52，數據網51是一種A-CAN網53。數據網51具有從沒有示出的控制裝置直至節點55延伸的第一數據線路M。兩個數據線路56和57從節點55出發向兩個控制設備58延伸。數據線路 56將節點55與以聯合的變速箱/離合器控制設備59形式的控制設備58相連接，該變速箱/離合器控制設備59經過控制路徑60和61控制和/或調節離合器12以及變速箱13。 數據網51的數據線路57將節點55與聯合的電動機/混合動力控制設備62相連接。電動機/混合動力控制設備62經過控制路徑63控制和/或調節內燃機10，并且借助數據線路64附加地獲得關于油門踏板值的信息。數據網50具有數據線路65，該數據線路65 —方面與用于預先規定變速箱運行方式的換擋手柄66相連接，另一方面與節點67相連接。從節點67出發，延伸出給電動機/混合動力控制設備62供應信息的其它的數據線路68。節點67繼續經過數據線路69與節點70相連接，該節點70具有與以離合器控制設備72形式的控制設備58相連接的其它的數據線路71。離合器控制設備72經過數據路徑73與離合器19相連接，并控制和/或調節該離合器19。從節點70出發，延伸出一個引向節點75的其它的數據線路74，該節點75在它這方面經過其它的數據線路76與以主傳動箱控制設備 77形式的控制設備58相連接。主傳動箱控制設備77經過數據路徑78控制和/或調節了傳動箱21。其它的數據線路79從節點75出發向節點80延伸，并且其它的數據線路81從節點80出發向以電池管理控制設備82形式的控制設備58延伸，該電池管理控制設備82 經過數據路徑83控制和/或調節電池36的運行。其它的數據線路84從節點80出發向脈沖逆變器42延伸，并且附加的數據線路85從脈沖逆變器42出發向耦合器6延伸。控制設備58為了它的電源供應與車載子電網5、也就是與低壓車載子電網9相連接。出于清晰的原因，沒有示出在車載子電網5和控制設備58之間的電連接。通過其與車載子電網5的連接，將控制設備58和起動電動機四構成為車載子電網5的電負載86。汽車2附加地具有經過數據路徑88獲得信息的分析處理設備87，通過這些信息，分析處理設備87可以識別在車載電網內的故障情況。數據路徑88從用于探測受損害線路絕緣的絕緣監控、用于探測敞開的絕緣覆蓋物的覆蓋物敞開識別、和用于識別完全分離的電連接的控制線監控而引向分析處理設備87。分析處理單元87借助數據線路89與發電機沈相連接，并且可以調節由發電機沈所生成的電壓。分析處理單元87通過其它的數據線路90與耦合器6相連接，并且因此可以影響在耦合器6內的直流電壓轉換。在車載電網1的正常運行情況下，發電機沈經過整流器32給車載子電網4供應 300V的直流電壓。將其存儲到確保車載子電網4的恒定的供電的電池36中。車載電網4 同時供應經過其將車載子電網4的直流電壓轉換成車載子電網5的直流電壓的耦合器6。 車載子電網5內的直流電壓約為14V并且被引導到給車載子電網5供應恒定的直流電壓的電池47中。因此產生了，發電機沈給車載子電網5間接供應電能。在該正常運行情況期間，可以根據它們的規定使用所有的電負載86。繼續可以電動地運行電機25，并使蓄電池 36和47充電。在故障情況下，分析處理設備87借助傳輸給它的關于數據路徑88的信息，探測故障情況的存在，并且相應地調整車載電網1的運行的方式方法。為此目的如此調節發電機 26，使得它提供約60V的電壓，該電壓在整流器32之后表現為約60V的直流電壓。同時將電池36與車載子電網4分離，使得在車載子電網4中僅僅存在著60V的電壓。為了可以給車載子電網5供應正確的電壓，由分析處理設備87如此調節耦合器6，使得由耦合器6所進行的直流電壓轉換繼續提供車載子電網5用的直流電壓，該直流電壓滿足了對于車載子電網5的供電或至少支持了該供電。以此方式可以在車載子電網4內、也就是在高壓車載子電網8內，不必操縱著對于人員危險的電壓，并且同時該不危險的低壓車載子電網9繼續是可運行的。如果沒有實現該供電，電池47會在極短的時間內被放空電，并且汽車2的運行會不可能。尤其是規定了，經過數據網50和51如此操縱控制設備58，使得從低壓車載子電網9中僅僅給必要的電負載86供應汽車2安全運行所需要的電能。以此方式防止了，汽車2在故障情況下整個停機，并且可以至少暫時地維持汽車2的安全運行。同時在故障情況下，排除了由于高壓車載子電網8的對于人員的危險源。附圖2示出了本發明方法的流程圖92。規定了本方法具有多個以循環的方式重復執行的方法步驟93。在第一方法步驟94中啟動本方法。本方法經過箭頭95過渡到第二方法步驟96中。在第二方法步驟96中檢查是否存在故障情況。如果存在故障情況，則經過箭頭97引入第三方法步驟98，在該第三方法步驟98中關斷了需要高壓車載子電網8 的供電的所有的功能。隨后經過箭頭99向第四方法步驟100過渡，在該第四方法步驟100 內，將由發電機26所提供的電壓降低到約60V的對于人員不危險的值上。此外，在耦合器 6中設定如下運行該運行實現了將由發電機沈所提供的電壓轉換成對于車載子電網5所需要的電壓。隨后經過箭頭101向最終的第五方法步驟102過渡，在該第五方法步驟102 中，關斷在車載子電網5內的不必要的電負載86，以便確保必要的電負載86的供電。因此車載電網1和因而汽車2處于在故障情況下確保汽車2安全運行的和所參與人員的安全性的緊急運行中。隨后經過箭頭103返回過渡到箭頭95中，并且用第二方法步驟96重新開始本方法的循環流程。對于在第二方法步驟96中沒有確定故障情況的情況，則直接經過在節點105上過渡到箭頭103中的箭頭104重新啟動。
特別有利的是，在由于高電壓危及人員方面，在高壓車載子電網9中的在故障情況下所設定的電壓是不危險的。由于繼續經過耦合器6給電池47供應電壓，可以持續地繼續運行車輛2。在緊要的交通情況下，由此避免了汽車2停頓的危險。
權利要求
1.用于運行汽車(2)的車載電網(1)的方法，其中，車載電網(1)具有不同電壓的至少兩個車載子電網(4，5)，并且在車載子電網(4，5)之間存在著允許電能流的耦合器(6)，并且其中一個車載子電網(4)連接到發電機(26)上和/或至少一個電負載(86)上，并且另一個車載子電網(5)連接到至少一個電負載(86)上，其特征在于，在故障情況下，將由發電機 (26)所提供的電壓降低至對于人員不危險的值上，其中仍然實現從具有該發電機(26)的車載子電網(4)至具有負載(86)的另一個車載子電網(5)中的能量流。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，將車載子電網中的一個(4)采用為高壓車載子電網(8)，并將另一個車載子電網(5)采用為低壓車載子電網(9)。
3.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，該發電機(26)給高壓車載子電網(8) 直接供應電壓。
4.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，車載子電網(4，5)中的至少一個、尤其是低壓車載子電網(5 )將電能存儲在至少一個分配給它的電池(36，47 )中。
5.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，尤其是在高壓車載子電網(8)內的受損害的線路絕緣的、敞開的絕緣覆蓋物的、和/或至少一個完全分離的電連接的情況下，存在著所述故障情況。
6.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，由至少一個分析處理設備(87)探測故障情況，并隨即降低由發電機(26 )所提供的電壓。
7.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，當分析處理設備(87)具有運行干擾時，降低由發電機(26)所提供的電壓。
8.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，將僅對于汽車(2)的安全運行所需的負載(86)采用為負載(86)。
9.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，在正常運行中，用約300V的電壓運行高壓車載子電網(8)。
10.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，用約14伏的電壓運行低壓車載子電網(9)。
11.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，發電機(26)在故障情況下提供約60 伏的電壓。
12.按照以上權利要求之一的方法，其特征在于，將混合動力汽車(3)采用為汽車(2)。
全文摘要
本發明涉及一種用于運行汽車(2)的車載電網(1)的方法，其中，車載電網(1)具有不同電壓的至少兩個車載子電網(4，5)，并在車載子電網(4，5)之間存在著允許電能流的耦合器(6)，以及其中一個車載子電網(4)連接到發電機(26)上和/或至少一個電負載(86)上，并且另一個車載子電網(5)連接到至少一個電負載(86)上。規定了在故障情況下，將由發電機(26)所提供的電壓降低至對于人員不危險的值上，其中，仍然實現從具有發電機(26)的車載子電網(4)至具有電負載(86)的另一個車載子電網(5)中的能量流。
文檔編號B60R16/03GK102271956SQ200980153897
公開日2011年12月7日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年1月7日
發明者萊納 M., 海德里希 T. 申請人:羅伯特·博世有限公司