[发明专利]用于多电压车载电网的过压保护

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于多电压车载电网（Mehrspannungsbordnetz）的子网的过压保护电路、一种具有这种过压保护电路的多电压车载电网以及一种用于过压保护的方法。

背景技术

在机动车中，多电压车载电网形式的车载电网（Bordnetz）越来越重要。在此，车载电网可具有发电机（“汽车发电机”；通常为交流发电机，但是直流发电机的采用也是公知的），所述发电机通过将机械运动能转换为电能而为所述车载电网提供（多个）车载电压。

由于变得越来越高的电能量需求（通过对到目前为止未经调节的机械方式或者液压方式运行的负载进行符合需求的电气化）以及通过在机动车的减速阶段（Verzögerungsphasen）期间尽可能多地将动能转换为电能的意图，被提高的（尤其是为48V的）车载电压开始被建立。利用相对于传统的较小的车载电压（12V）具有为近4倍的电压的这样的车载电压，相比于传统车载电压，一方面可以得到为四分之一的电流，或另一方面可以得到为四倍的功率。所述车载电压的上限由车载电网中的为60V的最大允许电压给出，所述最大允许电压是（对人来说）危险的接触电压的界限，从该界限起（在超出的情况下）花费大的和昂贵的附加措施（例如警告提示、橙色电缆、双重绝缘、绝缘监控、……）变得必需。

由于在机动车中存在大量负载（例如收音机、仪表盘、车窗玻璃升降器……），所述负载一方面不能简单且成本低廉地被调换到较高的车载电压，而另一方面不能从较高的车载电压中吸取技术上的/金融上的优点，所以所述车载电网可以被构造为多电压车载电网，尤其是被构造为具有带有较低的第一车载电压（尤其是12V或24V）的低压车载电网和具有带有较高的第二车载电压（48V）的高压车载电网的双电压车载电网。

在这样的多电压车载电网的情况下，存在从高压车载电网到低压车载电网的不被希望的串扰（Übersprechen）的风险，所述串扰可能会引起所有低压部件（所述低压部件一般有最大为34V/500ms的最大耐压强度）的损坏。

阻止串扰的可能性是提供48V-车载电网（KL.41）和12V-车载电网（KL.31）的电流（galvanisch）分开的接地线路，以便在接地中断的情况下确定无疑地排除可能的耦合和/或进一步的损坏。电流分开可通过电容方式（例如特定的ISO模块）、通过光方式（例如光电耦合器）或者但是通过电感方式（例如高频变压器）而实现。对于所有这些方法，在汽车领域里的共同之处是它们花费大且更昂贵（尤其由于对使用寿命和温度范围以及小的件数的高要求）。

占地面积以及复杂性的提高一样不是不重要的。另一方面，上述电流分开装置（Trenner）一般提供远超出所要求的60V（一般直至1000V或者1200V）的耐压强度，因为这些电流分开装置如今主要针对230VAC（电网）或400V或600VAC（混合）而被采用。因此，这些电流分开装置明显尺寸过大且相对应地更昂贵。

在发电机应用（高压发电机、例如提高回收机BRM（Boost Rekuperations Maschine））的情况下，对分开的接地线路的要求的实现（Umsetzen）（除了通过用于进行电流分开的花费引起的缺点以外）会导致，（与在机动车发电机的情况下的背景技术相反）发动机接地（Motormasse）不再会允许或不再会能（通过固定螺钉）被用作接地，而是反而会必须以相对应的花费而相对于发动机组被绝缘。这尤其是在成本以及稳健性方面是特别不利的。此外，在发电机上还会必须建造自己的接地连接螺栓（Masseanschlussbolzen），这除了附加的成本以及结构空间问题之外还由原理决定地隐藏着反极性的危险。所述自己的接地连接螺栓也会必须单独地与车身接地（Karosseriemasse）连接，为此相对应的载流的（并且因而粗的且昂贵的）接地带（Masseband）可能是必需的。所述接地带的要期望的长度会再度使EMV措施（例如共模滤波器（Common-Mode-Filter））成为必要。在使得提供48V车载电网才是必要或有意义的大功率（高电流）的情况下（在BRM的情况下，例如为250A到300A），在共模滤波器上得到相关的电压降（=损耗功率），所述电压降减少了效率提高（=性能损失）。