[發明專利]用于機動車輛的電加熱裝置

在審

• 申請號: 202011342486.9
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112849057A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 安德烈亞斯·比爾霍弗爾
• 申請（專利權）人: 埃貝赫卡騰有限兩合公司
• 主分類號: B60R16/03
• 分類號: B60R16/03;B60H1/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 閆紅

本發明涉及一種用于具有雙電壓車輛電氣系統的機動車輛的電加熱裝置。該加熱裝置使用來自具有較高標稱電壓(例如48V)的子系統的電源進行操作，但由具有較低標稱電壓(例如12V)的子系統中的控制裝置致動。為此，加熱裝置在具有較高標稱電壓的子系統中具有電源連接件，并且在具有較低標稱電壓的子系統中具有控制連接件。特別地，控制連接件設置在控制裝置上，該控制裝置集成在加熱裝置中，并且該控制裝置經由電容分離元件連接到開關元件(功率半導體)的控制連接件以用于控制加熱裝置，從而確保兩個子系統的電勢隔離。

技術領域

本發明涉及一種用于機動車輛的電加熱裝置。本發明尤其涉及一種用于具有車輛電氣系統的機動車輛的電加熱裝置，在該車輛電氣系統中兩個不同的電壓源(電池)并排提供不同的直流電壓，其中，利用該兩個不同的電壓源中的每一個電源，在機動車輛電氣系統的對應子系統(“雙電壓車輛電氣系統”)中操作相應數量的用電器。

背景技術

通常，機動車輛電氣系統用于向機動車輛中的多個控制裝置和信號部件供應電流。電流或者從作為能量存儲器的電池中獲取，或者在機動車輛的發動機運行時從發電機(交流發電機)中獲取。可以通過繼電器或帶有半導體開關的電力分配器經由各個負載電路從車輛電氣系統向多個單獨的用電器(電動車輛部件)供電。

常規的車輛電氣系統基于12V(伏特)的標稱電池電壓。

在具有電驅動器的車輛(電動和混合動力車輛)中出現一種特殊情況，在該電驅動器中電池(蓄電池)不僅用于向常規的電動車輛部件供應能量，而且還必須提供牽引能量。在這種車輛中，通常車輛電氣系統的電壓在車用高壓范圍(60V以上)中是常見的，特別是在200至500伏(例如300伏、380伏或500伏)的范圍中是常見的。

較高電壓的另一個優點是，高輸出所需的電流顯著低于常規的12伏電氣系統。然而，要提供的安全措施非常復雜。

因此，近年來的發展也增加了常規車輛中的車輛電氣系統中的電壓。最初，重點是對通常增加車輛電氣系統(例如從14V改變為42V系統)的電壓的考慮。然而，這種解決方案具有這樣的缺點：為例如12V或14V的系統電壓而設計的常規部件不可以再被使用。

因此，最近的發展提供了未來的車輛電氣系統將設置有具有不同電壓(例如12V和48V或14V和42V)的兩個子系統。具有較高電壓(例如48V)的子系統適用于高功率用電器(“大電流用電器”，例如馬達、加熱器和發電機)。

例如，在機動車輛中額外使用48伏車輛電氣系統(除先前的12伏車輛電氣系統之外)的情況下，推薦VDA 320“機動車輛的48V車輛電氣系統中的電氣和電子部件(Elektrische und Elektronische Komponenten im Kraftfahrzeug 48V-Bordnetz)”(德國汽車工業協會，2014年8月)對安全性規定了較高要求。

這尤其是由于這樣的事實：功率半導體用于控制具有較高電壓(例如48V)的子系統中的用電器(具體地：加熱裝置)，并由具有較低電壓(例如12V)的車輛電氣系統控制。因此，這些功率半導體(例如MOSFET-金屬氧化物半導體場效應晶體管或IGBT-絕緣柵雙極晶體管)由12V電氣系統控制，但切換48V電氣系統的電流。

要注意的是，為簡單起見，這里和下文使用12V車輛電氣系統和48V車輛電氣系統(盡管這些數字僅是示例性的，并且為簡單起見)用于指定具有較低電壓的子系統和具有較高電壓的子系統。本發明不限于上述的示例性值，它們僅是具有較低電壓的子系統和具有較高電壓的子系統的示例。

功率半導體形式的兩個電氣系統的接觸點都具有以下風險：在發生故障(“功率半導體發生故障”)時，功率半導體會失去其控制特性，其結果是，在功率半導體的控制連接處存在較高的電壓(例如48伏)，因此，12V子系統的部件(尤其是用電器和控制電子裝置的其他部件)可能被破壞。