CN101006636A - 对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明说明了一种用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置，其包括内燃机(1)、由所述内燃机(1)驱动的发电机(2)、在交流侧与所述发电机(2)相连的整流器(3)，其中所述整流器(3)在直流侧与直流回路(4)的第一和第二连接端(5，6)相连。替换地，设置有在交流侧与所述发电机(2)相连的第一和第二整流器(3a，3b)，其中所述第一整流器(3a)在直流侧与第一直流回路(4a)的第一和第二连接端(5a，6a)相连，而所述第二整流器(3b)在直流侧与第二直流回路(4b)的第一和第二连接端(5b，6b)相连。通过以下方式节约了空间以及提高了强健性和耐干扰性，即：第一和第二降压型控制器(7，8)分别与直流回路(4)的第一和第二连接端(5，6)相连，而所述第一和第二降压型控制器(7，8)与共同的直流导轨(9)相连，用于对辅助工作设备(10)馈电。替换第二降压型控制器(8)，也可以设置有另一在交流侧与发电机(2)相连的整流器(21)，其中因此第一降压型控制器(7)和另外的整流器(21)与共同的直流导轨(9)相连，用于对辅助工作设备(10)馈电。

Description

对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置
技术领域
本发明涉及用于燃料电驱动车辆的辅助工作设备的领域。它从一种根据独立权利要求的前序部分所述的用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置出发。
背景技术
当今，用于燃料电驱动车辆的辅助工作设备主要使用在柴油电力机车或者大型矿用柴油电力车辆中，其中辅助工作设备构造为通风器、空调、伺服电机、船舶电网变频器等等。通常借助合适的装置来对这些辅助工作设备馈电。例如在US6,087,791和DE 20001113 U1中说明了这种用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置。其中，该装置具有内燃机、由内燃机驱动的发电机和在交流侧与发电机相连的整流器。该整流器在直流侧与直流回路的第一和第二连接端相连。此外，在根据DE 20001113U1的装置中，多个逆变器连接至直流回路的第一和第二连接端上，这些逆变器分别为相应的辅助工作设备、例如通风器、空调、伺服电机、船舶电网变频器等供应电能。根据US 6,087,791和DE 20001113 U1，传动逆变器连接在直流回路的第一和第二连接端上，该传动逆变器在交流侧对车辆的一个或者多个行走电动机馈电。
自然也可能的是，设置在交流侧与发电机相连的第二整流器。因此，第二整流器在直流侧与第二直流回路的第一和第二连接端相连，其中第二传动逆变器连接到第二直流回路的第一和第二连接端上，该第二传动逆变器在交流侧对车辆的一个或者多个行走电动机馈电。
由于这种行走电动机的功率消耗很大，所以在直流回路的第一和第二连接端之间典型地存在数千伏的直流电压，以便可以提供相应的功率。在此，US 6,087,791和DE 20001113 U1的用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置的问题是，连接到直流回路的第一和第二连接端上的逆变器必须置于上述高直流电压上，即相应的逆变器的功率半导体开关必须具有高关断能力和适当的保护设备以及与此特别匹配的工作方法。逆变器的构造由此很复杂、易受干扰和相应地需要很多位置。此外，还必须遵守馈电线和轨道铺设至逆变器的以及在逆变器本身之间的绝缘距离，这额外地需要位置。因此，用于对辅助工作设备馈电的逆变器和装置的复杂且占空间的构造也导致了高的安装费用和维护费用。但是，在燃料电驱动车辆中非常希望用于对辅助工作设备馈电的装置结构简单、紧凑和强健。
此外，在DE 9413638 U1中还公开了一种用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置，该装置具有第一内燃机和由第一内燃机驱动的第一发电机。分配给第一发电机的第一整流器在交流侧与第一发电机相连，其中第一降压型控制器(Tiefsetzsteller)连接在第一整流器后。所分配的第一直流回路连接在第一降压型控制器之后，第一逆变器与该第一直流回路相连用于对辅助工作设备馈电。此外，DE 9413638 U1的装置还具有第二内燃机和由第二内燃机驱动的第二发电机。分配给第二发电机的第二整流器在交流侧与第二发电机相连，其中第二降压型控制器连接在第二整流器后。所分配的第二直流回路连接在第二降压型控制器后，第二逆变器与该第二直流回路相连用于对辅助工作设备馈电。
发明内容
因此，本发明的任务是，说明一种用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置，该装置具有很小的空间要求并且还是强健且耐干扰的。该任务通过权利要求1或权利要求2或权利要求15所述的特征来解决。在从属权利要求中说明了本发明的一些有利的改进方案。
根据本发明的用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置包括内燃机、由该内燃机驱动的发电机和在交流侧与发电机相连且分配给发电机的整流器，其中整流器在直流侧与分配给整流器并且连接在整流器之后的直流回路的第一和第二连接端相连。根据本发明，设置有第一和第二降压型控制器，其中第一和第二降压型控制器分别与直流回路的第一和第二连接端相连，并且第一和第二降压型控制器还与连接在第一和第二降压型控制器后的共同的直流导轨相连，用于对辅助工作设备馈电。辅助工作设备的逆变器和/或辅助工作设备的直流调节器被连接到共同的直流导轨上用于对其馈电。
通过这两个降压型控制器，可以有利地调节直流导轨上的电压。该调节这样地进行，使得直流导轨上的电压低于直流回路的第一和第二连接端之间的电压。借助比直流回路更低的直流导轨的电压，可以减小直流导轨的绝缘距离、即直流导轨的导轨带的绝缘距离，使得可以有利地减小所占据的空间并且此外还可以保持低安装费用和维护费用。此外，通过这两个与共同的直流导轨相连的降压型控制器可以冗余地对直流导轨馈电，即在降压型控制器干扰或者失效时，通过其它降压型控制器对直流导轨馈电，使得可以通过其逆变器和/或直流电压调节器继续对辅助工作设备馈电。由此，根据本发明的装置是很强健、耐干扰的并且其特色在于高度可用性。
借助直流导轨的比直流回路的更低的电压，例如辅助工作设备的逆变器和/或直流电压调节器、即具有所属保护设备和工作方法的逆变器和/或直流电压调节器的功率半导体开关并非如现有技术中公开的那样必须置于直流回路的高电压上，而是仅需置于直流导轨的低电压上。有利地，由此简化了逆变器和/或直流调节器的构造，该逆变器和/或直流调节器是耐干扰的并且需要相应少的空间。此外，逆变器和/或直流调节器的简单且节约空间的构造导致低的安装费用和维护费用。
替换第二降压型控制器，设置有在交流侧与发电机相连且分配给发电机的另外的整流器，其中第一降压型控制器和另外的整流器与连接在第一降压型控制器和另外的整流器之后的共同的直流导轨相连，用于对辅助工作设备馈电。
通过第一降压型控制器和另外的整流器同样可以有利地调节直流导轨上的电压，如在具有两个降压型控制器的解决方案中已经阐述的那样。借助与直流回路相比所实现的直流导轨的更低的电压，可以减小直流导轨的绝缘距离，即直流导轨的导轨带的绝缘距离，使得可以有利地节约空间并且此外还可以保持低安装费用和维护费用。此外，通过都与共同的直流导轨相连的第一降压型控制器和另外的整流器还可以冗余地对直流导轨馈电，即在例如降压型控制器干扰或者失效时实现通过整流器对直流导轨馈电，使得辅助工作设备可以通过其逆变器和/或直流电压调节器而被继续馈电。由此，根据本发明的装置是很强健、耐干扰的并且其特色在于高度可用性。
在具有第一降压型控制器和另外的整流器的替换解决方案中，例如辅助工作设备的逆变器和/或直流电压调节器由于直流导轨比直流回路更低的电压也并非如现有技术中公开的那样必须置于直流回路的高电压上，而是仅需置于直流导轨的更低的电压上。由此，有利地简化了逆变器和/或直流电压调节器的构造，逆变器和/或直流电压调节器是耐干扰的并且需要相应少的空间。此外，逆变器和/或直流电压调节器的简单且节约空间的构造导致低的安装费用和维护费用。
作为另一种替换方案，根据本发明的用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置包括内燃机、由内燃机驱动的发电机和在交流侧与发电机相连的且分配给发电机的第一和第二整流器，其中第一整流器在直流侧与分配给第一整流器的且连接在第一整流器后的第一直流回路的第一和第二连接端相连，而第二整流器直流电压侧地与分配给第二整流器的且连接在第二整流器后的第二直流回路的第一和第二连接端相连。因此，根据本发明，设置有第一和第二降压型控制器，其中第一降压型控制器与第一直流回路的第一和第二连接端相连而第二降压型控制器与第二直流回路的第一和第二连接端相连，并且第一和第二降压型控制器还与连接在第一和第二降压型控制器后的共同的直流导轨相连用于对辅助工作设备馈电。因此，辅助工作设备的逆变器和/或辅助工作设备的直流电压调节器也连接到共同的直流导轨上用于其馈电。上述优点也同样对该替换解决方案有效。
从以下结合附图对本发明的一些优选的实施形式的详细的描述，使本发明的一些任务、优点和特征变得显而易见。
附图说明
其中：
图1示出了根据本发明的用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置的第一实施形式，
图2示出了根据本发明的装置的第二实施形式，
图3示出了根据本发明的装置的第三实施形式，
图4示出了根据本发明的装置的第四实施形式，
图5示出了根据本发明的装置的第五实施形式，
图6示出了根据本发明的装置的第六实施形式，
图7示出了根据本发明的装置的第七实施形式，
图8示出了根据本发明的装置的第八实施形式，
图9示出了根据本发明的装置的第九实施形式，以及
图10示出了根据本发明的装置的第十实施形式。
附图中所使用的参考标号和其意义概括地列在参考标号表中。基本上，在附图中相同的部分标有相同的参考标号。所描述的实施形式对本发明的主题是示例性的并且没有限制的作用。
具体实施方式
在图1中，示出了根据本发明的用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置的第一实施形式。参照图1的根据本发明的装置包括内燃机1、由内燃机1驱动的发电机2和在交流侧与发电机2相连的且分配给发电机2的整流器3，其中整流器3在直流侧与分配给整流器3的且连接在整流器3后的直流回路4的第一和第二连接端5、6相连。根据本发明，设置有第一和第二降压型控制器7、8，其中第一和第二降压型控制器7、8分别与直流回路4的第一和第二连接端5、6相连。根据图1，直流回路4关于第一和第二降压型控制器7、8特别是共同的直流回路4，其中特别是第一和第二降压型控制器7、8连接在直流回路4后。此外，第一和第二降压型控制器7、8还与连接在第一和第二降压型控制器7、8后共同的直流导轨9相连，用于对辅助工作设备10馈电。根据图1，辅助工作设备10的逆变器和/或辅助工作设备10直流电压调节器连接到共同的直流导轨9上用于其馈电。
通过这两个降压型控制器7、8可以有利地调节直流导轨9上的电压。该调节这样地进行，使得直流导轨9上的电压低于直流回路4的第一和第二连接端5、6之间的电压。由于直流导轨9比直流回路4电压更低，所以可以减小直流导轨9的导轨带的绝缘距离，使得可以有利地节约空间并且此外还可以使安装费用和维护费用保持低或最小化。此外，通过这两个与共同的直流导轨9相连的降压型控制器7、8，可以冗余地对直流导轨9馈电。这意味着，在例如第一降压型控制器7干扰或者失效时，通过第二降压型控制器8进行对直流导轨9馈电，使得可以通过其逆变器和/或直流电压调节器继续对辅助工作设备10馈电。由此，根据本发明的装置是很强健的、耐干扰的并且其特色在于高可用性。
根据图1，相应的降压型控制器7、8通过可控功率半导体开关11与二极管12的串联电路以及通过并联于可控功率半导体开关11与二极管12的串联电路连接的电容器13构成。根据图1，可控功率半导体开关11构造为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。但是也可能的是，可控功率半导体开关构造为功率MOSFET、可关断晶闸管(GTO-Gate Turn-Off Thyristor)或者集成门极换向晶闸管(IGCT-Integrated Gate CommutatedThyristor)。此外，参照图1，在相应的降压型控制器7、8中，可控功率半导体开关11还与直流回路4的第一连接端5相连而二级管12与直流回路4的第二连接端6相连。此外，在相应的降压型控制器7、8中，二极管12通过第一连接14而二极管12与可控功率半导体开关11的连接点通过第二连接15与共同的直流导轨9相连。因此，最小数量的部件对相应的降压型控制器7、8就已足够并且因此可以很简单地且节省空间地实现。由于部件数量少，所以第一和第二降压型控制器7、8特别强健并且耐干扰以及因此具有高度可用性。
参照图1，在相应的降压型控制器7、8中额外在第一连接14、15和共同的直流导轨9之间并且在第二连接15上连接有滤波电路16。滤波电路16有利地使得由相应降压型控制器7、8的换向操作所产生的不希望的电压波动和电流波动被滤除，使得直流导轨9的电压、即在导轨带之间存在的电压近似为直流电压。
在参照图2的根据本发明的装置的第二实施形式中，与参照图1的第一实施形式不同，在相应的降压型控制器7、8中分别将电流方向限制元件17接入第一连接14和第二连接15中。相应的电流方向限制元件17用于使电流只能在限定的电流方向上从相应的降压型控制器7、8向直流导轨9流动并且又被限定地向回流动。由此，有利地避免了，例如由直流导轨9的故障和/或一个或多个辐射工作设备10中的故障引起的故障电流可以向回流向相应的降压型控制器7、8并且损坏或者甚至完全损毁相应的降压型控制器。参照图2，相应的电流方向限制元件17优选构造为二极管并且因此可以有利地非常简单且节省空间地实现。
不同于参照图1和图2的第一和第二实施形式，在参照图3的根据本发明的装置的第三实施形式中，相应的降压型控制器7、8通过每个可控功率半导体开关11a、11b与二极管12a、12b的第一和第二串联电路7a、7b、8a、8b并且通过分别并联于每个串联电路连接的电容器13构成，其中第一串联电路7a、8a的二极管12a与第二串联电路7b、8b的二极管12b相连。参照图3，可控功率半导体开关11a、11b构造为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。但是也可能的是，可控功率半导体开关构造为功率MOSFET、可关断晶闸管(GTO-Gate Turn-Off Thyristor)或者集成门极换向晶闸管(IGCT-Integrated Gate Commutated Thyristor)。参照图3，在相应的降压型控制器7、8中，第一串联电路7a、8a的可控功率半导体开关11a与直流回路4的第一连接端5相连而第二串联电路7b、8b的可控功率半导体芯片11b与直流回路4的第二连接端6相连。此外，在相应的降压型控制器7、8中，第一串联电路7a、8a的二极管12a与第一串联电路7a、8a的可控功率半导体开关11a的连接点通过第一连接14与共同的直流导轨9相连。此外，在相应的降压型控制器7、8中，第二串联电路7b、8b的二极管12b与第二串联电路7b、8b的可控功率半导体开关11b的连接点通过第二连接15与共同的直流导轨9相连。与参照图1和图2的第一和第二降压型控制器7、8的实施形式相比，通过第一和第二降压型控制器7、8的上述实施形式，直流回路4可以接通更高的电压，因为该电压分配到相应的降压型控制器7、8的两个电容器13上。相反，如果选择如在参照图1和图2的第一和第二降压型控制器7、8的实施形式中的直流回路4的类似的电压，则由于将该电压分配到相应降压型控制器7、8的两个电容器13上，所以可以对所属可控功率半导体开关11a、11b和二极管12a、12b使用价格有利的低压半导体，这些低压半导体可以以高的开关频率工作。这样构造的降压型控制器7、8有利地产生更少的不希望的电压波动和电流波动，并且由此引起更少的EMV问题。此外，这样构造的降压型控制器7、8仅具有最小的线路损耗和开关损耗，使得降压型控制器7、8可以特别有效地工作。此外，最小数量的部件对参照图3的相应降压型控制器7、8就已足够并且由此可以很简单且节约空间地实现。由于部件的数量很小，所以第一和第二降压型控制器7、8是特别强健的且耐干扰的并且因此具有高度可用性。
参照图3，在相应的降压型控制器7、8中在第一连接14与共同的直流导轨9之间和在第二连接15与共同的直流导轨9之间连接有滤波电路16。滤波电路16有利地导致了，由于相应的降压型控制器7、8的换向操作所产生的不希望的电压波动和电流波动被滤除，使得直流导轨9的电压即导轨带之间存在的电压近似为直流电压。
不同于参照图3的第三实施形式，在参照图4的根据本发明的装置的第四实施形式中，在相应的降压型控制器7、8中分别将电流方向限制元件17接入第一连接14和第二连接15中。相应的电流方向限制元件17用于使电流只能在限定的电流方向上从相应的降压型控制器7、8向直流导轨9流动并且又被限定地向回流动。由此，有利地避免了，例如由直流导轨9的故障和/或一个或多个辅助工作设备10中的故障引起的故障电流可以向回流向相应的降压型控制器7、8并且损坏或者甚至完全损毁相应的降压型控制器。参照图4，相应的电流方向限制元件17优选构造为二极管并且因此有利地可以非常简单且节省空间地实现。
在参照图5和图6的根据本发明的装置的第五和第六实施形式中，替换参照图1、图2、图3和图4的第一、第二、第三、和第四实施形式，替代第二降压型控制器8设置有另一在交流侧与发电机2相连的整流器21，其中第一降压型控制器7和另一在交流侧与发电机2相连的且分配给发电机2的整流器21与连接在第一降压型控制器7和另外的整流器21后的共同的直流导轨9相连，用于对辅助工作设备10馈电。参照图5和图6，第一降压型控制器7特别是连接在直流回路4之后。此外，对应于参照图1和图2的第一降压型控制器来实施、连接或布置参照图5的第一降压型控制器7，并且具有已经提及的优点。此外，对应于参照图3和图4的第一降压型控制器构造、连接或布置参照图6的第一降压型控制器7，并且同样具有已经提及的优点。
通过第一降压型控制器7和另外的整流器21可以有利地调节直流导轨9上的电压。该调节这样地进行，使得直流导轨9上的电压低于直流回路4的第一和第二连接端5、6之间的电压。由于与直流回路4相比直流导轨9的电压更低，所以可以减小直流导轨9的导轨带的绝缘距离，使得可以有利地节约空间，并且此外可以使安装费用和维护费用保持低或者最小化。此外，通过都与共同的直流导轨9相连的第一降压型控制器7和另外的整流器21，可以冗余地对直流导轨9馈电。这意味着，在例如第一下坐式逆变器7干扰或者失效时通过另外的整流器21对直流导轨9进行馈电，使得可以通过其逆变器和/或直流电压调节器继续对辅助工作设备馈电10。由此，根据本发明的装置是很强健的、耐干扰的并且其特征在于高度可用性。
参照图5和图6，在另外的整流器21中，也如在第一降压型控制器中那样，分别将电流方向限制元件17接入第一连接14和第二连接15中。相应的电流方向限制元件17用于使电流仅在限定的电流方向上从第一降压型控制器7或者从另外的整流器21向直流导轨9流动并且又被限定地向回流动。由此，有利地避免了，例如由直流导轨9的故障和/或一个或多个辐射工作设备10中的故障引起的故障电流可以向回流向第一降压型控制器7、8和/或流向另外的整流器21，并且损坏甚至完全损毁第一降压型控制器或者另外的整流器21。参照图5和图6，相应的电流方向限制元件17优选构造为二极管，并且因此有利地可以简单且节省空间地实现。
为了分离如上所提及的受干扰的或者失效的第一降压型控制器7或者另外的整流器21，参照图5和图6在另外的整流器21中，也如在第一降压型控制器7中，将分离元件21接入第一和第二连接14、15中。由此，有利地保证了，例如受干扰的或者失效的第一降压型控制器7或者另外的整流器21不会将所属的第一和第二连接14、15短路。分离元件20优选实施为低电感开关，例如机械开关或者可控功率半导体开关，或者保险装置。
在参照图1至图4的根据本发明的装置的所有实施形式中，共同的直流导轨9具有过电压限制网络18。过电压限制网络18由电阻和可控开关、优选可控的功率半导体开关构成，其中过电压限制网络18在直流导轨9的电压出现过电压时通过关闭开关来操作。有利地，在操作开关时，直流导轨9的能量转换成电阻中的热量并且因此简单、迅速且有效地减小直流导轨9的电压。优选地，过电压限制网络18的操作进行预先给定的持续时间。该持续时间优选根据电阻的热容量来预先给定。根据专业人员公知的规范进行操作，在此并未更详细地介绍该规范。
为了分离如上所提及的受干扰的或者失效的降压型控制器7、8，在参照图1至图4的根据本发明的装置的实施形式中，在相应的降压型控制器7、8中将分离元件20接入第一和第二连接14、15中。由此，有利地保证了，例如受干扰的或者失效的降压型控制器7、8不使所属的第一和第二连接14、15短路。分离元件20优选实施为低电感开关，例如机械开关或者可控功率半导体开关，或者保险装置。
在参照图7、图8、图9和图10的根据本发明的装置的第七、第八、第九和第十实施形式中，替换参照图1、图2、图3、图4、图5和图6的第一、第二、第三、第四、第五和第六实施形式，代替单个的与发电机2在交流侧相连的整流器3，现在分配给发电机2的第一和第二整流器3a、3b在交流侧与发电机2相连，其中第一整流器3a在直流侧与分配给第一整流器3a的且连接在第一整流器3a后的第一直流回路4a的第一和第二连接端5a、6a相连，而第二整流器3b在直流侧与分配给第二整流器3b的且连接在第二整流器3b之后的第二直流回路4b的第一和第二连接端5b、6b相连。因此，根据本发明，设置有第一和第二降压型控制器7、8，其中第一降压型控制器7与第一直流回路4a的第一和第二连接端5a、6a相连，而第二降压型控制器8与第二直流回路4b的第一和第二连接端5b、6b相连。此外，第一和第二降压型控制器7、8还与连接在第一和第二降压型控制器7、8后的共同的直流导轨9相连，用于对辅助工作设备10馈电。参照图7至图10，第一降压型控制器7特别是连接在第一直流回路4a后，而第二降压型控制器8特别是连接在第二直流回路4b后。参照图7、图8、图9和图10，共同的直流导轨9具有导轨带中的两个。参照图7、图8、图9和图10，辅助工作设备10的逆变器和/或辅助工作设备10的直流电压调节器连接到共同的直流导轨9上，用于对其馈电。
通过参照图7、图8、图9和图10的这两个降压型控制器可以有利地调节直流导轨9上的电压。该调节这样地进行，使得直流导轨9上的电压低于相应的直流回路4a、4b的第一和第二连接端5a、5b、6a、6b之间的电压。由于与相应的直流回路4a、4b相比，直流导轨9的电压更低，所以可以减小直流导轨9的导轨带的绝缘距离，使得可以有利地节约空间并且此外还可以保持安装费用和维护费用低或者使其最小化。此外，还可以通过这两个与共同的直流导轨9相连的降压型控制器7、8冗余地对直流导轨9馈电。这意味着，在例如第一降压型控制器7干扰或者失效时，通过第二降压型控制器8进行对直流导轨9的馈电，使得可以通过其逆变器和/或直流电压调节器继续对辅助工作设备10馈电。由此，根据本发明的装置是很强健的、耐干扰的并且其特征在于高度可用性。
参照图7、图8、图9和图10，相应的降压型控制器7、8由可控功率半导体开关11与二极管12的串联电路和由并联于可控功率半导体开关11与二极管12的串联电路连接的电容13来构成。参照图7、图8、图9和图10，可控功率半导体开关11构造为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。但是也可能的是，可控功率半导体开关构造为功率MOSFET、可关断晶闸管(GTO-Gate Turn-Off Thyristor)或者集成门极换向晶闸管(IGCT-Integrated Gate Commutated Thyristor)。此外，参照图7、图8、图9和图10，在相应的降压型控制器7、8中，可控功率半导体开关11与所属直流回路4a、4b的第一连接端5a、5b相连而二极管12与所属直流回路4a、4b的第二连接端6a、6b相连。此外，在相应的降压型控制器7、8中，二极管12还通过第一连接14与共同的直流导轨9相连，而二极管12和可控功率半导体开关11的连接点通过第二连接15与共同的直流导轨9相连。因此，最小数量的部件对相应的降压型控制器7、8就已足够并且因此可以很简单地且节省空间地实现。由于部件数量少，所以第一和第二降压型控制器7、8特别强健并且耐干扰以及因此具有高度可用性。
参照图7、图8、图9和图10，在相应的降压型控制器7、8中附加地在第一连接14与共同的直流导轨9之间以及在第二连接15上连接有滤波电路。滤波电路16有利地导致了，由于相应的降压型控制器7、8的换向操作所产生的不希望的电压波动和电流波动被滤除，使得直流导轨9的电压、即导轨带之间存在的电压近似为直流电压。
在参照图8的根据本发明的装置的第八实施形式中，不同于参照图7的第七实施形式，在相应的降压型控制器7、8中分别将电流方向限制元件17接入第一连接14和第二连接15中。相应的电流方向限制元件17用于使电流只能在限定的电流方向上从相应的降压型控制器7、8向直流导轨9流动并且又被限定地向回流动。由此，有利地避免了，例如由直流导轨9的故障和/或一个或多个辐射工作设备10中的故障引起的故障电流可以向回流向相应的降压型控制器7、8并且损坏或者甚至完全损毁相应的降压型控制器7、8。参照图8，相应的电流方向限制元件17优选构造为二极管并且因此有利地可以非常简单且节省空间地实现。
在参照图9的根据本发明的装置的第九实施形式中，不同于参照图7和图8的第七和第八实施形式，相应的降压型控制器7、8由每个可控功率半导体开关11a、11b与二极管12a、12b的第一和第二串联电路7a、7b、8a、8b以及由分别并联于每个串联电路连接的电容13构成，其中第一串联电路7a、8a的二极管12a与第二串联电路7b、8b的二极管12b相连。参照图9，可控功率半导体开关11a、11b构造为绝缘栅双极晶体管(IGBT)。但是也可能的是，可控功率半导体开关构造为功率MOSFET、可关断晶闸管(GTO-Gate Turn-Off Thyristor)或者集成门极换向晶闸管(IGCT-Integrated Gate Commutated Thyristor)。参照图9，在相应的降压型控制器7、8中，第一串联电路7a、8a的可控功率半导体开关11a与所属直流回路4a、4b的第一连接端5a、5b相连，而第二串联电路7b、8b的可控功率半导体开关11b与直流回路4a、4b的第二连接端6a、6b相连。此外，在相应的降压型控制器7、8中，第一串联电路7a、8a的二极管12a与第一串联电路7a、8b的可控功率半导体开关11a的连接点通过第一连接14与共同的直流导轨9相连。此外，在相应的降压型控制器7、8中，第二串联电路7b、8b的二极管12b与第二串联电路7b、8b的可控功率半导体开关11b的连接点通过第二连接15与共同的直流导轨9相连。通过第一和第二降压型控制器7、8的上述实施形式，与参照图7和图8的第一和第二降压型控制器7、8的实施形式相比，可以接通相应的直流回路4a、4b的更高的电压，因为将该电压分配到相应的降压型控制器7、8的两个电容13上。相反，如果如参照图7和图8的第一和第二降压型控制器7、8的实施形式地选择相应直流回路4a、4b的类似的电压，则由于将该电压分配到相应的降压型控制器7、8的两个电容13上而可以对所属可控功率半导体开关11a、11b和二极管12a、12b使用价格便宜的低压半导体，该低压半导体可以以高开关频率工作。有利地，这样构造的降压型控制器7、8有利地产生较少的不希望的电压波动和电流波动并且由此引起更少的EMV问题。此外，这样构造的降压型控制器7、8具有最小的线路损耗和开关损耗，使得降压型控制器7、8可以特别有效地工作。此外，最小数量的部件对参照图9的相应降压型控制器7、8就已足够，并且由此可以很简单且节约空间地实现。由于部件的数量很小，所以第一和第二降压型控制器7、8是特别强健的且耐干扰的并且因此具有高度可用性。
参照图9，在相应的降压型控制器7、8中，在第一连接14与共同的直流导轨9之间和在第二连接15与共同的直流导轨9之间连接有滤波电路。滤波电路16有利地导致了，由于相应的降压型控制器7、8的换向操作所产生的不希望的电压波动和电流波动被滤除，使得直流导轨9的电压、即导轨带之间存在的电压近似为直流电压。
在参照图10的根据本发明的装置的第十实施形式中，不同于参照图9的第九实施形式，在相应的降压型控制器7、8中分别将电流方向限制元件17接入第一连接14和第二连接15中。相应的电流方向限制元件17用于使得电流只能在限定的电流方向上从相应的降压型控制器7、8向直流导轨9流动并且又被限定地向回流动。由此，有利地避免了，例如由直流导轨9的故障和/或一个或多个辐射工作设备10中的故障引起的故障电流可以向回流向相应的降压型控制器7、8并且损坏或者甚至完全损毁相应的降压型控制器。参照图10，相应的电流方向限制元件17优选构造为二极管并且因此可以有利地简单且节省空间地实现。
在参照图7、图8、图9和图10的根据本发明的装置的所有实施形式中，共同的直流导轨9具有过电压限制网络18。过电压限制网络18由电阻和可控开关、优选为可控功率半导体开关构成，其中过电压限制网络18在直流导轨9的电压出现过电压时通过关闭开关来操作。有利地，在操作开关时直流导轨9的能量转换成电阻中的热量并且因此简单、迅速且有效地减小直流导轨9的电压。优选地，过电压限制网络18的操作进行预先给定的持续时间。该持续时间优选根据电阻的热容量来预先给定。该操作根据专业人员公知的规范进行，在此并未详细介绍该规范。
为了分离如上所提及的受干扰的或者失效的降压型控制器7、8，在参照图7、图8、图9和图10的根据本发明的装置的所有实施形式中，在相应的降压型控制器7、8中，将分离元件20接入第一和第二连接14、15中。由此，有利地保证了，例如受干扰的或者失效的第一降压型控制器7、8不使所属的第一和第二连接14、15短路。分离元件20优选实施为低电感开关，例如机械开关或者可控功率半导体开关，或者保险装置。
参考标号表
1    内燃机
2    发电机
3    整流器
3a   第一整流器
3b   第二整流器
4    直流回路
4a   第一直流回路
4b   第二直流回路
5    直流回路的第一连接端
5a   第一直流回路的第一连接端
5b   第二直流回路的第一连接端
6    直流回路的第二连接端
6a   第一直流回路的第二连接端
6b   第二直流回路的第二连接端
7    第一降压型控制器
7a   第一降压型控制器的第一串联电路
7b   第一降压型控制器的第二串联电路
8    第二降压型控制器
8a   第二降压型控制器的第一串联电路
8b   第二降压型控制器的第二串联电路
9    直流导轨
10   辅助工作设备
11   可控功率半导体开关
11a  第一和第二降压型控制器的第一串联电路的可控功率半导体开关
11b   第一和第二降压型控制器的第二串联电路的可控功率半导体开关
12    二极管
12a   第一和第二降压型控制器的第一串联电路的二极管
12b   第一和第二降压型控制器的第二串联电路的二极管
13    电容
14    第一连接
15    第二连接
16    滤波电路
17    电流方向限制元件
18    过电压限制网络
19    第一电压升高限制网络的电容
20    分离元件
21    另外的整流器

Claims (24)

1.一种用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置，其具有内燃机(1)、由所述内燃机(1)驱动的发电机(2)、在交流侧与所述发电机(2)相连的并且分配给所述发电机(2)的整流器(3)，其中所述整流器(3)在直流侧与分配给所述整流器(3)的并且连接在所述整流器(3)后的直流回路(4)的第一和第二连接端(5，6)相连，其特征在于，第一和第二降压型控制器(7，8)分别与所述直流回路(4)的第一和第二连接端(5，6)相连，以及
所述第一和第二降压型控制器(7，8)与连接在所述第一和第二降压型控制器(7，8)后的共同的直流导轨(9)相连，用于对所述辅助工作设备(10)馈电。
2.一种用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置，其具有内燃机(1)、由所述内燃机(1)驱动的发电机(2)、在交流侧与所述发电机(2)相连的并且分配给所述发电机(2)的整流器(3)，其中所述整流器(3)在直流侧与分配给所述整流器(3)的并且连接在所述整流器(3)后的直流回路(4)的第一和第二连接端(5，6)相连，其特征在于，第一降压型控制器(7)与所述直流回路(4)的第一和第二连接端(5，6)相连，以及
所述第一降压型控制器(7)和另一在交流侧与所述发电机(2)相连的并且分配给所述发电机(2)的整流器(21)与连接在所述第一降压型控制器(7)和所述另外的整流器(21)后的共同的直流导轨(9)相连，用于对所述辅助工作设备(10)馈电。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述另外的整流器(21)通过第一连接(14)和通过第二连接(15)与所述共同的直流导轨(9)相连。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述相应的降压型控制器(7，8)由可控功率半导体开关(11)与二极管(12)的串联电路以及由并联于所述可控功率半导体开关(11)与所述二极管(12)的串联电路连接的电容(13)构成。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述可控功率半导体开关(11)与所述直流回路(4)的第一连接端(5)相连而所述二极管(12)与所述直流回路(4)的第二连接端(6)相连，以及
在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述二极管(12)通过第一连接(14)而所述二极管(12)与所述可控功率半导体开关(11)的连接点通过第二连接(15)与所述共同的直流导轨(9)相连。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，滤波电路(16)连接在所述第一连接(14)与所述共同的直流导轨(9)之间并且连接到所述第二连接(15)上。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述相应的降压型控制器(7，8)通过各可控功率半导体开关(11 a，11b)与二极管(12a，12b)的第一和第二串联电路(7a，7b，8a，8b)以及通过分别并联于每个串联电路连接的电容(13)构成，其中所述第一串联电路(7a，8a)的二极管(12a)与所述第二串联电路(7b，8b)的二极管(12b)相连。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述第一串联电路(7a，8a)的可控功率半导体开关(11a)与所述直流回路(4)的第一连接端(5)相连，而所述第二串联电路(7b，8b)的可控功率半导体开关(11b)与所述直流回路(4)的第二连接端(6)相连，
在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述第一串联电路(7a，8a)的二极管(12a)与所述第一串联电路(7a，8a)的可控功率半导体开关(11a)的连接点通过第一连接(14)与共同的直流导轨(9)相连，以及
在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述第二串联电路(7b，8b)的二极管(12b)与所述第二串联电路(7b，8b)的可控功率半导体开关(11b)的连接点通过第二连接(15)与共同的直流导轨(9)相连。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，滤波电路(16)连接在所述第一连接(14)与所述共同的直流导轨(9)之间以及在所述第二连接(15)与所述共同的直流导轨(9)之间。
10.根据权利要求5、6、8或9所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，分别将电流方向限制元件(17)接入所述第一连接(14)和所述第二连接(15)中。
11.根据权利要求5、6、8、9或10所述的装置，其特征在于，在相应的降压型控制器(7，8)中，将分离元件(21)接入所述第一和第二连接(14，15)中。
12.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述另外的整流器(21)中，分别将电流方向限制元件(17)接入所述第一连接(14)和所述第二连接(15)中。
13.根据权利要求3或12所述的装置，其特征在于，在所述另外的整流器(21)中，将分离元件(21)接入所述第一和第二连接(14、15)中。
14.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述共同的直流导轨(9)具有过电压限制网络(18)。
15.一种用于对燃料电驱动车辆的辅助工作设备馈电的装置，其具有内燃机(1)、由所述内燃机(1)驱动的发电机(2)、在交流侧与所述发电机(2)相连的并且分配给所述发电机(2)的第一和第二整流器(3a，3b)，其中所述第一整流器(3a)在直流侧与分配给所述第一整流器(3a)并且连接在所述第一整流器(3a)后的第一直流回路(4a)的第一和第二连接端(5a，6a)相连，而所述第二整流器(3b)在直流侧与分配给所述第二整流器(3b)并且连接在所述第二整流器(3b)后的第二直流回路(4b)的第一和第二连接端(5b，6b)相连，其特征在于，
第一降压型控制器(7)与所述第一直流回路(4a)的所述第一和第二连接端(5a，6a)相连，而第二降压型控制器(8)与所述第二直流回路(4b)的所述第一和第二连接端(5b，6b)相连，以及
所述第一和第二降压型控制器(7，8)与连接在所述第一和第二降压型控制器(7，8)后的共同的直流导轨(9)相连，用于对所述辅助工作设备(10)馈电。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述相应的降压型控制器(7，8)通过可控功率半导体开关(11)与二极管(12)的串联电路和通过并联于所述可控功率半导体开关(11)与二极管(12)的所述串联电路连接的电容(13)构成。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述可控功率半导体开关(11)与所属的直流回路(4a，4b)的所述第一连接端(5a，5b)相连，而所述二极管(12)与所属的直流回路(4a，4b)的所述第二连接端(6a，6b)相连，以及
在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述二极管(12)通过第一连接(14)而所述二极管(12)与所述可控功率半导体开关(11)的连接点通过第二连接(15)与所述共同的直流导轨(9)相连。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7、8)中，滤波电路(16)连接在所述第一连接(14)与所述共同的直流导轨(9)之间并且连接到所述第二连接(15)上。
19.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述相应的降压型控制器(7，8)由各可控功率半导体开关(11a，11b)与二极管(12a，12b)的第一和第二串联电路(7a，7b，8a，8b)以及由分别与每个串联电路并联的电容(13)构成，其中所述第一串联电路(7a，8a)的二极管(12a)与所述第二串联电路(7b，8b)的二极管(12b)相连。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述第一串联电路(7a，8a)的所述可控功率半导体开关(11a)与所属的直流回路(4)的所述第一连接端(5a，5b)相连，而所述第二串联电路(7b，8b)的可控功率半导体开关(11b)与所属直流回路(4a，4b)的第二连接端(6a，6b)相连，
在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述第一串联电路(7a，8a)的二极管(12a)与所述第一串联电路(7a，8a)的可控功率半导体开关(11a)的连接点通过第一连接(14)与所述共同的直流导轨(9)相连，以及
在所述相应的降压型控制器(7，8)中，所述第二串联电路(7b，8b)的二极管(12b)与所述第二串联电路(7b，8b)的可控功率半导体开关(11b)的连接点通过第二连接(15)与所述共同的直流导轨(9)相连。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，滤波电路(16)连接在所述第一连接(14)与所述共同的直流导轨(9)之间以及连接在所述第二连接(15)与所述共同的直流导轨(9)之间。
22.根据权利要求17、18、20或21所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，分别将电流方向限制元件(17)接入所述第一连接(14)和所述第二连接(15)中。
23.根据权利要求17、18、20、21或22所述的装置，其特征在于，在所述相应的降压型控制器(7，8)中，将分离元件(21)接入所述第一和第二连接(14，15)中。
24.根据权利要求15至23中任一项所述的装置，其特征在于，所述共同的直流导轨(9)具有过电压限制网络(18)。
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