[發明專利]用于三端口電壓轉換器的變壓器、三端口電壓轉換器和用于傳輸電能的方法

在審

• 申請號: 201880078833.6
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN111418138A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: J.W.克拉爾;J.R.舍費爾;D.波爾蒂斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H01F38/00;H01F30/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;劉春元

本發明提出在三個電壓系統之間以電流隔斷的方式傳輸電能。為此設置包括總共五個繞組的變壓器。在此通過有針對性地操控各個繞組可以控制在各個電壓系統之間的傳輸。

技術領域

本發明涉及變壓器、具有這種變壓器的三端口電壓轉換器以及用于利用這種變壓器傳輸電能的方法。

背景技術

出版物DE 10 2014 220 434 A1公開一種直流-直流轉換器，其具有多個并聯連接的諧振轉換器。從初級側向次級側傳輸能量的諧振轉換器的數量在此情況下取決于次級側負載的功率消耗。

電動和混合動力車輛通常具有兩個不同的車載電網。在由蓄電池緩沖的低壓電網中，通常對所有低壓消耗器、諸如車載計算機、照明單元和娛樂電子設備進行供應。此外，由高壓蓄電池饋電的高壓電網為驅動器提供電能。尤其是，可以從高壓側為低壓電網提供電能。為此可以使用直流電壓轉換器，所述直流電壓轉換器出于安全技術原因在高壓電網和低壓電網之間必須具有電流隔斷（galvanische Trennung）。

此外，電動或混合動力車輛的蓄電池可以經由外部電壓供應裝置被充電。為此出于安全技術原因，也應該設置電流隔斷，使得總共存在三個彼此分別電流隔斷的電壓系統。

發明內容

本發明公開具有專利權利要求1的特征的變壓器、具有專利權利要求3的特征的三端口電壓轉換器以及具有權利要求9和10的特征的用于傳輸電能的方法。

相應地規定：

用于三端口電壓轉換器的變壓器，具有第一環形變壓器鐵心、第二環形變壓器鐵心、第一初級繞組、第二初級繞組、第一次級繞組、第二次級繞組和第三繞組。第一初級繞組布置在第一變壓器鐵心處。第二初級繞組布置在第二變壓器鐵心處。第一次級繞組布置在第一變壓器鐵心處。第二次級繞組布置在第二變壓器鐵心處。最后，第三繞組布置在第一變壓器鐵心以及第二變壓器鐵心處。術語“布置”尤其應理解為相應的繞組圍繞相應的變壓器鐵心纏繞。作為環形變壓器鐵心，例如閉合的變壓器鐵心結構、尤其是圓環狀或矩形變壓器鐵心結構是可能的。

此外規定：

三端口電壓轉換器，具有根據本發明的變壓器、第一操控電路、第二操控電路和整流器電路。第一操控電路被設計用于在第一初級繞組處提供第一交流電壓，并且在第二初級繞組處提供第二交流電壓。第二操控電路被設計用于對施加在第一次級繞組處的交流電壓進行整流，并且還對施加在第二次級繞組處的交流電壓進行整流。尤其是，第二操控電路可以在輸出端子處提供經整流的電壓作為直流電壓。

此外，第二操控電路可以被設計用于在第一初級繞組處提供第一交流電壓并且在第二初級繞組處提供第二交流電壓。整流器電路可以被設計用于對施加在第三繞組處的交流電壓進行整流。可以在整流器電路的輸出端子處提供經整流的交流電壓。

另外規定：

用于利用根據本發明的變壓器傳輸電能的方法，具有以下步驟：在第一初級繞組處提供第一交流電壓，并且相對于提供第一交流電壓以時間延遲在第二初級繞組處提供第二交流電壓。尤其是可以根據第三繞組處的額定電壓來設定時間延遲。

最后規定：

用于利用根據本發明的變壓器傳輸電能的方法，具有以下步驟：在第一次級繞組處提供第一交流電壓，并且在第二次級繞組處提供第二交流電壓。在此，由第一交流電壓在第一變壓器鐵心中引起的磁通量和由第二交流電壓在第二變壓器鐵心中引起的磁通量可以在第二變壓器鐵心的由第三繞組圍繞的區域中朝相同的方向伸展。

發明優點

本發明所基于的認識是，電動和混合動力車輛通常具有三個彼此分離的電壓系統。除了車輛的低壓車載電網和高壓車載電網之外，此外存在用于饋入電能用以對車輛中的蓄電池進行充電的端子。所有這三個車載電網在此情況下應該彼此電流隔斷。對于三個電壓系統的電流隔斷式耦合而言，在此成本低的和高效的耦合是值得期望的。