[发明专利]用于机动车辆的电加热装置

说明书

本发明涉及一种用于具有双电压车辆电气系统的机动车辆的电加热装置。该加热装置使用来自具有较高标称电压(例如48V)的子系统的电源进行操作，但由具有较低标称电压(例如12V)的子系统中的控制装置致动。为此，加热装置在具有较高标称电压的子系统中具有电源连接件，并且在具有较低标称电压的子系统中具有控制连接件。特别地，控制连接件设置在控制装置上，该控制装置集成在加热装置中，并且该控制装置经由电容分离元件连接到开关元件(功率半导体)的控制连接件以用于控制加热装置，从而确保两个子系统的电势隔离。

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的电加热装置。本发明尤其涉及一种用于具有车辆电气系统的机动车辆的电加热装置，在该车辆电气系统中两个不同的电压源(电池)并排提供不同的直流电压，其中，利用该两个不同的电压源中的每一个电源，在机动车辆电气系统的对应子系统(“双电压车辆电气系统”)中操作相应数量的用电器。

背景技术

通常，机动车辆电气系统用于向机动车辆中的多个控制装置和信号部件供应电流。电流或者从作为能量存储器的电池中获取，或者在机动车辆的发动机运行时从发电机(交流发电机)中获取。可以通过继电器或带有半导体开关的电力分配器经由各个负载电路从车辆电气系统向多个单独的用电器(电动车辆部件)供电。

常规的车辆电气系统基于12V(伏特)的标称电池电压。

在具有电驱动器的车辆(电动和混合动力车辆)中出现一种特殊情况，在该电驱动器中电池(蓄电池)不仅用于向常规的电动车辆部件供应能量，而且还必须提供牵引能量。在这种车辆中，通常车辆电气系统的电压在车用高压范围(60V以上)中是常见的，特别是在200至500伏(例如300伏、380伏或500伏)的范围中是常见的。

较高电压的另一个优点是，高输出所需的电流显著低于常规的12伏电气系统。然而，要提供的安全措施非常复杂。

因此，近年来的发展也增加了常规车辆中的车辆电气系统中的电压。最初，重点是对通常增加车辆电气系统(例如从14V改变为42V系统)的电压的考虑。然而，这种解决方案具有这样的缺点：为例如12V或14V的系统电压而设计的常规部件不可以再被使用。

因此，最近的发展提供了未来的车辆电气系统将设置有具有不同电压(例如12V和48V或14V和42V)的两个子系统。具有较高电压(例如48V)的子系统适用于高功率用电器(“大电流用电器”，例如马达、加热器和发电机)。

例如，在机动车辆中额外使用48伏车辆电气系统(除先前的12伏车辆电气系统之外)的情况下，推荐VDA 320“机动车辆的48V车辆电气系统中的电气和电子部件(Elektrische und Elektronische Komponenten im Kraftfahrzeug 48V-Bordnetz)”(德国汽车工业协会，2014年8月)对安全性规定了较高要求。

这尤其是由于这样的事实：功率半导体用于控制具有较高电压(例如48V)的子系统中的用电器(具体地：加热装置)，并由具有较低电压(例如12V)的车辆电气系统控制。因此，这些功率半导体(例如MOSFET-金属氧化物半导体场效应晶体管或IGBT-绝缘栅双极晶体管)由12V电气系统控制，但切换48V电气系统的电流。

要注意的是，为简单起见，这里和下文使用12V车辆电气系统和48V车辆电气系统(尽管这些数字仅是示例性的，并且为简单起见)用于指定具有较低电压的子系统和具有较高电压的子系统。本发明不限于上述的示例性值，它们仅是具有较低电压的子系统和具有较高电压的子系统的示例。

功率半导体形式的两个电气系统的接触点都具有以下风险：在发生故障(“功率半导体发生故障”)时，功率半导体会失去其控制特性，其结果是，在功率半导体的控制连接处存在较高的电压(例如48伏)，因此，12V子系统的部件(尤其是用电器和控制电子装置的其他部件)可能被破坏。