用于多電壓車載電網的過壓保護的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于多電壓車載電網(Mehrspannungsbordnetz)的子網的過壓保護電路、一種具有這種過壓保護電路的多電壓車載電網以及一種用于過壓保護的方法。
【背景技術】
[0002]在機動車中，多電壓車載電網形式的車載電網(Bordnetz)越來越重要。在此，車載電網可具有發電機(“汽車發電機”;通常為交流發電機，但是直流發電機的采用也是公知的)，所述發電機通過將機械運動能轉換為電能而為所述車載電網提供(多個)車載電壓。
[0003]由于變得越來越高的電能量需求(通過對到目前為止未經調節的機械方式或者液壓方式運行的負載進行符合需求的電氣化)以及通過在機動車的減速階段(Verz5gerungsphasen)期間盡可能多地將動能轉換為電能的意圖，被提高的(尤其是為48V的)車載電壓開始被建立。利用相對于傳統的較小的車載電壓(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中的為60V的最大允許電壓給出，所述最大允許電壓是(對人來說)危險的接觸電壓的界限，從該界限起(在超出的情況下)花費大的和昂貴的附加措施(例如警告提示、橙色電纜、雙重絕緣、絕緣監控、……)變得必需。
[0004]由于在機動車中存在大量負載(例如收音機、儀表盤、車窗玻璃升降器......)，所述負載一方面不能簡單且成本低廉地被調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上的/金融上的優點，所以所述車載電網可以被構造為多電壓車載電網，尤其是被構造為具有帶有較低的第一車載電壓(尤其是12V或24V)的低壓車載電網和具有帶有較高的第二車載電壓(48V)的高壓車載電網的雙電壓車載電網。
[0005]在這樣的多電壓車載電網的情況下，存在從高壓車載電網到低壓車載電網的不被希望的串擾(Obersprechen)的風險，所述串擾可能會引起所有低壓部件(所述低壓部件一般有最大為34V/500ms的最大耐壓強度)的損壞。
[0006]阻止串擾的可能性是提供48V-車載電網(KL.41)和12V-車載電網(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)而實現。對于所有這些方法，在汽車領域里的共同之處是它們花費大且更昂貴(尤其由于對使用壽命和溫度范圍以及小的件數的高要求)。
[0007]占地面積以及復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)—般提供遠超出所要求的60V (—般直至1000V或者1200V)的耐壓強度，因為這些電流分開裝置如今主要針對230VAC (電網)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應地更昂貴。
[0008]在發電機應用(高壓發電機、例如提高回收機BRM (Boost Rekuperat1nsMaschine))的情況下，對分開的接地線路的要求的實現(Umsetzen)(除了通過用于進行電流分開的花費引起的缺點以外)會導致，(與在機動車發電機的情況下的【背景技術】相反)發動機接地(Motormasse)不再會允許或不再會能(通過固定螺釘)被用作接地，而是反而會必須以相對應的花費而相對于發動機組被絕緣。這尤其是在成本以及穩健性方面是特別不利的。此外，在發電機上還會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構空間問題之外還由原理決定地隱藏著反極性的危險。所述自己的接地連接螺栓也會必須單獨地與車身接地(Karosseriemasse)連接，為此相對應的載流的(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，能夠獲得發動機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供電的電機以接地被固定在所述發動機組上，所述發動機組同樣限定用于低壓車載電網的接地電勢。在所謂的接地拆除(Masseabriss)(在所述發動機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在發生低壓車載電網中的過壓。
[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的高壓車載電網到低壓車載電網的不被希望的串擾。
【發明內容】
[0011]根據本發明，具有獨立專利權利要求的特征的過壓保護電路、具有這種過壓保護電路的多電壓車載電網以及用于過壓保護的方法被建議。從屬權利要求的主題以及接下來的描述是有利的構造方案。
[0012]多電壓車載電網具有帶有第一車載電壓的第一子網、帶有第二車載電壓的第二子網以及用于給第二子網供電的電機，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、第二子網以及電機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現為發動機組或發動機接地。在此，所述電機與發動機組尤其是通過機械的螺栓連接點(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現。根據本發明的過壓保護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。根據本發明，所述過壓保護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到閾值，那么過壓保護措施被執行，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]本發明的優點
通過根據本發明的過壓保護電路，尤其是由于在基準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別。因此，所述第一子網的部件通過相對應的過壓保護措施被保護以免過壓。從所述第二子網(高壓車載電網)到所述第一子網(低壓車載電網)的串擾以及所述子網的部件的與其相關的損壞被阻止。這以特別有利的且簡單的方式也針對所述高壓網絡和所述低壓網絡的接地線路沒有在所述發動機組上被電流分開的情況被實現，使得此外只有在發動機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聯的缺點被避免。
[0015]借助于本發明，對基準接地電勢的持續監控被執行。在故障情況(出現過壓)下，一方面所述電機自身被保護以免破壞性的過壓(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載(諸如火花塞及其控制設備)以及間接地通過直接連接的電負載連接的第一子網不被損害。
[0016]過壓保護電路措施可能包括主動的(aktive)和/或被動的(passive)措施。在此，被動措施尤其是可由過壓保護電路的特定部件實現。主動措施例如可以是控制措施。尤其是，所述過壓保護措施(如在下面進一步被描述的那樣)以三個不同的等級而被實現，這些等級通過根據本發明的過壓保護電路的有利的構造方案而被實現。
[0017]借助于所述附加的第二接地連接，尤其是實現到機動車的車身點的接地線路。所述第二接地連接優選地位于信號插頭中，尤其是CAN總線系統形式的通信線路也被插入在所述信號插頭中。因而，在沒有特別的電纜