專利名稱：運行具有至少兩個車載子電網(wǎng)的車載電網(wǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運行汽車的車載電網(wǎng)的方法，其中車載電網(wǎng)具有至少兩個不同電壓的車載子電網(wǎng)，并且在車載子電網(wǎng)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(wǎng)連接到發(fā)電機和/或至少一個電負載上，并且另一個車載子電網(wǎng)連接到至少一個電負載上。
背景技術(shù)：
眾所周知，在汽車中運行了具有多個車載子電網(wǎng)的車載電網(wǎng)。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(qū)動用的車載子電網(wǎng)和電氣汽車組件用的車載子電網(wǎng)，這些汽車組件用不同于電驅(qū)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(qū)動汽車，要么發(fā)電地運行電機，由此實現(xiàn)了借助內(nèi)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(qū)動。經(jīng)過直流變壓器將這些車載子電網(wǎng)互相耦合，使得一個車載子電網(wǎng)的電壓得到了轉(zhuǎn)換，并可以供應(yīng)另一個車載子電網(wǎng)。在車載子電網(wǎng)內(nèi)的故障情況下，為了保護人員，關(guān)斷了具有對于人員危險地高電壓的驅(qū)動用的車載子電網(wǎng)，其方式是將所屬的電池從車載子電網(wǎng)分離。由于將電池從車載子電網(wǎng)分離，不再能給另一個車載子電網(wǎng)供應(yīng)電能，因此不能繼續(xù)運行該電池的負載。由于該行動，在故障情況下關(guān)斷了整個汽車。需要一種在車載電網(wǎng)中的故障情況期間，也實現(xiàn)汽車的安全運行的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明規(guī)定了 在故障情況下，將由發(fā)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(fā)電機的車載子電網(wǎng)到具有負載的另外的車載子電網(wǎng)中的能流。在此情況下的優(yōu)點是，在故障情況內(nèi)也不關(guān)斷整個車載電網(wǎng)，而是如此來運行車載電網(wǎng)，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(xù)給電負載供應(yīng)電能實現(xiàn)了這點。尤其是規(guī)定了，車載子電網(wǎng)分別擁有一直流電壓，并經(jīng)過直流變壓器實現(xiàn)在車載子電網(wǎng)之間的耦合。在減小由發(fā)電機所提供的電壓時優(yōu)選規(guī)定了 也匹配直流變壓器，使得在不連接到發(fā)電機上的車載子電網(wǎng)中總的幾乎不出現(xiàn)或不出現(xiàn)電壓變化。由發(fā)電機所提供的電壓的降低的前提條件是，該發(fā)電機是一種可調(diào)壓的發(fā)電機。僅僅在車載子電網(wǎng)中的一個上可設(shè)置至少一個電負載。但是也可以既將這一個車載子電網(wǎng)、也將另一個車載子電網(wǎng)與至少一個電負載相連接。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，將車載子電網(wǎng)之一采用為高壓車載子電網(wǎng)， 并將另一個車載子電網(wǎng)采用為低壓車載子電網(wǎng)。通過該構(gòu)成方案，可將本發(fā)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(wǎng)用于運行電氣的驅(qū)動電機， 而低壓車載子電網(wǎng)供應(yīng)其它的汽車典型的電負載。在電負載之間尤其是設(shè)置了控制驅(qū)動機組和安全系統(tǒng)用的控制設(shè)備。
按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，發(fā)電機將電壓直接供應(yīng)高壓車載子電網(wǎng)。通過借助發(fā)電機直接供應(yīng)高壓車載子電網(wǎng)，可以采用構(gòu)成為高壓發(fā)電機的發(fā)電機。這導(dǎo)致很好的能源轉(zhuǎn)換，并以簡單的方式實現(xiàn)了將電能既供應(yīng)高壓車載子電網(wǎng)、也供應(yīng)低壓車載子電網(wǎng)。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，車載子電網(wǎng)中的至少一個尤其是低壓車載子電網(wǎng)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(xiàn)了，在各自的車載子電網(wǎng)內(nèi)生成連續(xù)的保持不變的直流電壓。優(yōu)選規(guī)定了，在高壓車載子電網(wǎng)中采用高壓電池， 以及在低壓車載子電網(wǎng)中采用低壓蓄電池。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，尤其是在高壓車載子電網(wǎng)內(nèi)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(gòu)成方案實現(xiàn)了，尤其是將已經(jīng)公開的探測裝置采用于故障情況的探測。因此可將絕緣監(jiān)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(nèi)的控制線的監(jiān)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(dǎo)線上行動和因此對于人員是危險源。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，由至少一個分析處理設(shè)備探測故障情況，并隨即降低由發(fā)電機所提供的電壓。尤其是將分析處理設(shè)備理解為一種與用于探測故障情況的相應(yīng)裝置協(xié)作并可以影響發(fā)電機電壓的控制設(shè)備。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，當分析處理設(shè)備具有運行干擾時，降低由發(fā)電機所提供的電壓。對于分析處理設(shè)備本身具有干擾(運行干擾)的情況，出于安全原因立即并預(yù)防性地認為故障情況。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)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(qū)動機組的、制動系統(tǒng)的和其它安全系統(tǒng)的控制設(shè)備。通過選擇性地采用確定的、必要的負載實現(xiàn)了將在汽車內(nèi)電能的消耗最小化。因此可以特別遠地降低發(fā)電機的電壓，并且同時可導(dǎo)致人員的和汽車運行的高的安全性。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，在正常運行中用約300V電壓來運行高壓車載子電網(wǎng)。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，用約14V的電壓來運行低壓車載子電網(wǎng)。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)定了，發(fā)電機在故障情況下提供約60V的電壓。在車載子電網(wǎng)之一內(nèi)的60V的電壓由于車載子電網(wǎng)內(nèi)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(zhuǎn)換允許對于優(yōu)選具有14V的小電壓的車載子電網(wǎng)生成足夠的能量。按照本發(fā)明的一種改進方案規(guī)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(wǎng)，本發(fā)明方法因此特別適合于在混合動力汽車中的應(yīng)用。附圖借助實施例說明了本發(fā)明，其中

圖1示出了汽車車載電網(wǎng)的示意圖，和
圖2示出了本發(fā)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(wǎng)1。車載電網(wǎng)1 具有兩個經(jīng)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(wǎng)4和5。車載子電網(wǎng)4構(gòu)成為高壓車載子電網(wǎng)8，車載子電網(wǎng)5構(gòu)成為低壓車載子電網(wǎng)9。汽車2具有經(jīng)過軸 11與離合器12相連接的內(nèi)燃機10。離合器12引向變速箱13。軸14從變速箱13引向經(jīng)過半軸16來驅(qū)動驅(qū)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(qū)動輪17中的一個。從差動傳動裝置15出發(fā)，軸18引向在背向軸18 —側(cè)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(jīng)過半軸22來驅(qū)動驅(qū)動輪23的其它的主傳動箱21。在驅(qū)動輪23的情況下，也出于清晰的原因，僅示出了驅(qū)動輪23中的一個。從差動傳動裝置21出發(fā)，延伸一個與電機25作用連接的其它的軸24。在內(nèi)燃機10上布置了以高壓發(fā)電機27形式的發(fā)電機沈。發(fā)電機沈與內(nèi)燃機10經(jīng)過驅(qū)動連接觀作用連接。在內(nèi)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(zhuǎn)固定地連接的起動機齒輪30作用連接。發(fā)電機沈經(jīng)過線路31給車載子電網(wǎng)4供應(yīng)交流電壓。線路31將發(fā)電機 26與使發(fā)電機沈的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的整流器32相連接。車載子電網(wǎng)4的高壓線路33從整流器32出發(fā)向節(jié)點34延伸。高壓線路35從節(jié)點34出發(fā)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(jié)點39延伸。節(jié)點39經(jīng)過高壓線路40與耦合器6電連接。給脈沖逆變器42供應(yīng)約300V電壓的高壓線路41繼續(xù)從節(jié)點39出發(fā)。脈沖逆變器42經(jīng)過高壓線路43與電機25相連接，并給該電機25供應(yīng)相應(yīng)的供應(yīng)電壓。低壓線路44從耦合器6出發(fā)向節(jié)點45延伸。節(jié)點45經(jīng)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(jié)點45繼續(xù)經(jīng)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(shè)置了兩個數(shù)據(jù)網(wǎng)50和51。數(shù)據(jù)網(wǎng)50是一種H-CAN網(wǎng)52，數(shù)據(jù)網(wǎng)51是一種A-CAN網(wǎng)53。數(shù)據(jù)網(wǎng)51具有從沒有示出的控制裝置直至節(jié)點55延伸的第一數(shù)據(jù)線路M。兩個數(shù)據(jù)線路56和57從節(jié)點55出發(fā)向兩個控制設(shè)備58延伸。數(shù)據(jù)線路 56將節(jié)點55與以聯(lián)合的變速箱/離合器控制設(shè)備59形式的控制設(shè)備58相連接，該變速箱/離合器控制設(shè)備59經(jīng)過控制路徑60和61控制和/或調(diào)節(jié)離合器12以及變速箱13。 數(shù)據(jù)網(wǎng)51的數(shù)據(jù)線路57將節(jié)點55與聯(lián)合的電動機/混合動力控制設(shè)備62相連接。電動機/混合動力控制設(shè)備62經(jīng)過控制路徑63控制和/或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機10，并且借助數(shù)據(jù)線路64附加地獲得關(guān)于油門踏板值的信息。數(shù)據(jù)網(wǎng)50具有數(shù)據(jù)線路65，該數(shù)據(jù)線路65 —方面與用于預(yù)先規(guī)定變速箱運行方式的換擋手柄66相連接，另一方面與節(jié)點67相連接。從節(jié)點67出發(fā)，延伸出給電動機/混合動力控制設(shè)備62供應(yīng)信息的其它的數(shù)據(jù)線路68。節(jié)點67繼續(xù)經(jīng)過數(shù)據(jù)線路69與節(jié)點70相連接，該節(jié)點70具有與以離合器控制設(shè)備72形式的控制設(shè)備58相連接的其它的數(shù)據(jù)線路71。離合器控制設(shè)備72經(jīng)過數(shù)據(jù)路徑73與離合器19相連接，并控制和/或調(diào)節(jié)該離合器19。從節(jié)點70出發(fā)，延伸出一個引向節(jié)點75的其它的數(shù)據(jù)線路74，該節(jié)點75在它這方面經(jīng)過其它的數(shù)據(jù)線路76與以主傳動箱控制設(shè)備 77形式的控制設(shè)備58相連接。主傳動箱控制設(shè)備77經(jīng)過數(shù)據(jù)路徑78控制和/或調(diào)節(jié)了傳動箱21。其它的數(shù)據(jù)線路79從節(jié)點75出發(fā)向節(jié)點80延伸，并且其它的數(shù)據(jù)線路81從節(jié)點80出發(fā)向以電池管理控制設(shè)備82形式的控制設(shè)備58延伸，該電池管理控制設(shè)備82 經(jīng)過數(shù)據(jù)路徑83控制和/或調(diào)節(jié)電池36的運行。其它的數(shù)據(jù)線路84從節(jié)點80出發(fā)向脈沖逆變器42延伸，并且附加的數(shù)據(jù)線路85從脈沖逆變器42出發(fā)向耦合器6延伸?？刂圃O(shè)備58為了它的電源供應(yīng)與車載子電網(wǎng)5、也就是與低壓車載子電網(wǎng)9相連接。出于清晰的原因，沒有示出在車載子電網(wǎng)5和控制設(shè)備58之間的電連接。通過其與車載子電網(wǎng)5的連接，將控制設(shè)備58和起動電動機四構(gòu)成為車載子電網(wǎng)5的電負載86。汽車2附加地具有經(jīng)過數(shù)據(jù)路徑88獲得信息的分析處理設(shè)備87，通過這些信息，分析處理設(shè)備87可以識別在車載電網(wǎng)內(nèi)的故障情況。數(shù)據(jù)路徑88從用于探測受損害線路絕緣的絕緣監(jiān)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(jiān)控而引向分析處理設(shè)備87。分析處理單元87借助數(shù)據(jù)線路89與發(fā)電機沈相連接，并且可以調(diào)節(jié)由發(fā)電機沈所生成的電壓。分析處理單元87通過其它的數(shù)據(jù)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(nèi)的直流電壓轉(zhuǎn)換。在車載電網(wǎng)1的正常運行情況下，發(fā)電機沈經(jīng)過整流器32給車載子電網(wǎng)4供應(yīng) 300V的直流電壓。將其存儲到確保車載子電網(wǎng)4的恒定的供電的電池36中。車載電網(wǎng)4 同時供應(yīng)經(jīng)過其將車載子電網(wǎng)4的直流電壓轉(zhuǎn)換成車載子電網(wǎng)5的直流電壓的耦合器6。 車載子電網(wǎng)5內(nèi)的直流電壓約為14V并且被引導(dǎo)到給車載子電網(wǎng)5供應(yīng)恒定的直流電壓的電池47中。因此產(chǎn)生了，發(fā)電機沈給車載子電網(wǎng)5間接供應(yīng)電能。在該正常運行情況期間，可以根據(jù)它們的規(guī)定使用所有的電負載86。繼續(xù)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(shè)備87借助傳輸給它的關(guān)于數(shù)據(jù)路徑88的信息，探測故障情況的存在，并且相應(yīng)地調(diào)整車載電網(wǎng)1的運行的方式方法。為此目的如此調(diào)節(jié)發(fā)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(xiàn)為約60V的直流電壓。同時將電池36與車載子電網(wǎng)4分離，使得在車載子電網(wǎng)4中僅僅存在著60V的電壓。為了可以給車載子電網(wǎng)5供應(yīng)正確的電壓，由分析處理設(shè)備87如此調(diào)節(jié)耦合器6，使得由耦合器6所進行的直流電壓轉(zhuǎn)換繼續(xù)提供車載子電網(wǎng)5用的直流電壓，該直流電壓滿足了對于車載子電網(wǎng)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(wǎng)4內(nèi)、也就是在高壓車載子電網(wǎng)8內(nèi)，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(wǎng)9繼續(xù)是可運行的。如果沒有實現(xiàn)該供電，電池47會在極短的時間內(nèi)被放空電，并且汽車2的運行會不可能。尤其是規(guī)定了，經(jīng)過數(shù)據(jù)網(wǎng)50和51如此操縱控制設(shè)備58，使得從低壓車載子電網(wǎng)9中僅僅給必要的電負載86供應(yīng)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(wǎng)8的對于人員的危險源。附圖2示出了本發(fā)明方法的流程圖92。規(guī)定了本方法具有多個以循環(huán)的方式重復(fù)執(zhí)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(jīng)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(jīng)過箭頭97引入第三方法步驟98，在該第三方法步驟98中關(guān)斷了需要高壓車載子電網(wǎng)8 的供電的所有的功能。隨后經(jīng)過箭頭99向第四方法步驟100過渡，在該第四方法步驟100 內(nèi)，將由發(fā)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(shè)定如下運行該運行實現(xiàn)了將由發(fā)電機沈所提供的電壓轉(zhuǎn)換成對于車載子電網(wǎng)5所需要的電壓。隨后經(jīng)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(guān)斷在車載子電網(wǎng)5內(nèi)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(wǎng)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(jīng)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(huán)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(jīng)過在節(jié)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(wǎng)9中的在故障情況下所設(shè)定的電壓是不危險的。由于繼續(xù)經(jīng)過耦合器6給電池47供應(yīng)電壓，可以持續(xù)地繼續(xù)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(quán)利要求
1.用于運行汽車(2)的車載電網(wǎng)(1)的方法，其中，車載電網(wǎng)(1)具有不同電壓的至少兩個車載子電網(wǎng)(4，5)，并且在車載子電網(wǎng)(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(wǎng)(4)連接到發(fā)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(wǎng)(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(fā)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(xiàn)從具有該發(fā)電機(26)的車載子電網(wǎng)(4)至具有負載(86)的另一個車載子電網(wǎng)(5)中的能量流。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將車載子電網(wǎng)中的一個(4)采用為高壓車載子電網(wǎng)(8)，并將另一個車載子電網(wǎng)(5)采用為低壓車載子電網(wǎng)(9)。
3.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，該發(fā)電機(26)給高壓車載子電網(wǎng)(8) 直接供應(yīng)電壓。
4.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，車載子電網(wǎng)(4，5)中的至少一個、尤其是低壓車載子電網(wǎng)(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(quán)利要求之一的方法，其特征在于，尤其是在高壓車載子電網(wǎng)(8)內(nèi)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(quán)利要求之一的方法，其特征在于，由至少一個分析處理設(shè)備(87)探測故障情況，并隨即降低由發(fā)電機(26 )所提供的電壓。
7.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，當分析處理設(shè)備(87)具有運行干擾時，降低由發(fā)電機(26)所提供的電壓。
8.按照以上權(quán)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(quán)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(wǎng)(8)。
10.按照以上權(quán)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(wǎng)(9)。
11.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，發(fā)電機(26)在故障情況下提供約60 伏的電壓。
12.按照以上權(quán)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(fā)明涉及一種用于運行汽車(2)的車載電網(wǎng)(1)的方法，其中，車載電網(wǎng)(1)具有不同電壓的至少兩個車載子電網(wǎng)(4，5)，并在車載子電網(wǎng)(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(wǎng)(4)連接到發(fā)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(wǎng)(5)連接到至少一個電負載(86)上。規(guī)定了在故障情況下，將由發(fā)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(xiàn)從具有發(fā)電機(26)的車載子電網(wǎng)(4)至具有電負載(86)的另一個車載子電網(wǎng)(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(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者萊納 M., 海德里希 T. 申請人:羅伯特·博世有限公司