用于在双电压车载电网中识别直流电压变换器的低压侧上的反极性的装置和方法

摘要

本发明设计用于在尤其是机动车中的双电压车载电网中识别直流电压变换器（6）的低压侧上的反极性的装置和方法。在此，通过可控的开关元件（10）允许在直流电压变换器（6）的低压侧上的连接线路中的电流，借助电流传感器检测在直流电压变换器（6）的低压侧上的连接线路中的电流，通过分析单元分析所检测电流的电流方向并且当所检测电流的电流方向与所希望的电流方向不同时识别出反极性。

说明书

技术领域

本发明涉及用于在尤其是在机动车中的双电压车载电网中识别直流电压变换器的低压侧上的反极性的装置和方法。

背景技术

双电压车载电网例如由机动车技术、尤其是用于混合动力或电动汽车的机动车技术已知。由于耗电器数量的增加，通常一个唯一的电压供给不再是足够的。此外，使用需要更高运行电压的耗电器，使得开发了双电压车载电网，其具有不同的电压水平。这里常见的是：通过直流电压变换器（通常也被称为DC/DC变换器）将这些车载电网连接，以便通过共同的发电机给两个车载电网供电。

在外部起动的范畴中或者也通过另外引起的换相，可能在直流电压变换器的低压侧上出现反极性。直流电压变换器虽然能够直到确定的电流大小并且时间上受限地被反极性地设计，但是为了避免对直流电压变换器的持续的损坏，必要的是：可靠地识别直流电压变换器的低压侧上的反极性并且必要时将该双电压车载电网变换到可靠的运行状态。

由DE 199 61 622 A1例如已知了一种针对双电压车载电网的控制设备保护装置，包括两个电流方式相互连接的、不同电压水平的车载电网，在其中设置有耗电器，其中与较低电压的车载电网中的耗电器并列连接了在截止方向上的保护二极管。

发明内容

本发明提供了一种用于在尤其是机动车中的双电压车载电网中识别直流电压变换器的低压侧上的反极性的装置，具有用于允许或者中断在直流电压变换器低压侧上的连接线路中的电流的可控的开关元件、用于检测在直流电压变换器低压侧上的连接线路中的电流的电流传感器以及用于分析所检测电流的电流方向并且用于当所检测电流的电流方向与所希望的电流方向不同时识别出反极性的分析单元。

本发明此外还提供了一种用于在尤其是机动车中的双电压车载电网中识别直流电压变换器的低压侧上的反极性的方法，其中通过可控的开关元件允许在直流电压变换器的低压侧上的连接线路中的电流，检测在直流电压变换器的低压侧上的连接线路中的电流，分析所检测电流的电流方向并且当所检测电流的电流方向与所希望的电流方向不同时识别出反极性。

在双电压车载电网中的直流电压变换器用于将电能量从高压侧传输到低压侧或者反过来。在此，谈及直流电压变换器的所谓的降压运行（或Buck-Betrieb）以及所谓的升压运行（或Boost-Betrieb）。根据直流电压变换器的运行方式，在直流电压变换器的连接线路中在低压侧上希望在预先给定的电流方向中的电流。如果借助电流传感器在直流电压变换器的连接线路中在低压侧上检测到电流，则可以通过分析所检测电流的电流方向和接着将该电流方向与所希望的电流方向进行比较而可靠地识别反极性。因为在直流电压变换器的低压侧上的电流为确定的目的例如电流调节或车载电网能量计算而总归必须被确定、也即直接被测量或者被计算，因此为此与传统的系统相比不需要附加的电路技术上的花费。

按照本发明的一个实施方式，借助所检测电流的代数符号来确定电流方向并且然后当所检测电流的代数符号与期望的代数符号不同时探测到反极性。

按照另一个实施方式，开关元件在激活直流电压变换器时被闭合。通过这种方式，能够直接在接通直流电压变换器之后借助在直流电压变换器的低压侧上的电流的电流方向来识别反极性。通过直接导入合适的将车载电网变换到可靠状态的措施，能够避免直流电压变换器和/或连接到该车载电网上的其他部件由于反极性而被损坏。

本发明的另一实施方式规定，以规则的时间间隔通过控制单元将在直流电压变换器的待机模式中的开关元件闭合。通过这种方式，无需激活直流电压变换器地以规则的时间间隔在直流电压变换器的低压侧上引起电流，其方向是对于可能的反极性的清楚的标志。在此，在直流电压变换器低压侧上的电流基于在低压车载电网中已经充电的电容的再充电过程。通过这种方式，甚至可以在激活直流电压变换器之前可靠识别在待机运行中发生的反极性并且将车载电网变换到可靠的运行状态。

附图说明

本发明实施方式的其他特征和优点参照附图从后面的描述中得到，该附图示出了具有本发明的用于反极性识别装置的双电压车载电网的示意性示图。

具体实施方式

用作发电机的电机1通过逆变器2与用作充电存储器的高压电池3连接。发电机1、逆变器2和能量存储器3一起构成高压部分车载电网4。该高压部分车载电网4可以包含其他的没有示出的部件例如耗电器或负载，它们也可以被实施为可接通或可关断。该充电存储器可以如所示地为电池或也可以为电容器或所谓的超级电容器。

在高压部分车载电网4和低压部分车载电网5之间的连接通过直流电压变换器（DC/DC变换器）6来建立。在直流电压变换器6的低压侧上，设置有低压电池7形式的充电存储器以及例如通过负载开关元件8可接通或可关断的耗电器9。

按照本发明，在直流电压变换器的连接线路中设置有可控的开关元件10，其通过控制单元11可控制。该可控开关元件10在此可以例如被实施为继电器或晶体管。此外，在直流电压变换器的连接线路中在低压侧设置有电流传感器12，其检测在连接线路中的电流。在所示的实施例中，在连接线路中不仅设置有可控的开关元件10而且设置有电流传感器12，该连接线路连接到直流电压变换器6的负连接端子B^N－上。但是对此代替地，也可以在连接线路中设置可控开关元件10和/或电流传感器12，该连接线路被连接到直流电压变换器6的正连接端子B^N＋上。

借助电流传感器12，在低压侧上检测直流电压变换器6的连接线路中的电流。按照本发明，将电流传感器12的输出信号传输给分析单元13，该分析单元13将所检测电流的电流方向与所希望的电流方向比较并且当所检测电流的电流方向与所希望电流方向不同时探测到在直流电压变换器6的低压侧上的反极性。在此，所希望的电流方向取决于直流电压变换器6的运行方式，也即取决于直流电压变换器6是运行在降压运行中还是运行在升压运行中。

按照本发明实施方式，控制单元11控制开关元件10，使得它在直流电压变换器6激活时和/或在直流电压变换器6处于待机模式中时以规则的时间间隔被闭合。开关元件10的闭合相应引起直流电压变换器6的低压侧上的电流，为了识别反极性该电流可被分析。在闭合开关元件10之后在直流电压变换器6的低压侧上的电流在直流电压变换器6激活的情况下通过内部电容的充电并且在待机运行情况下通过对在低压车载电网中已经充电的电容的重新充电来引起。