CN102906963A - 机动车整车电路网络、机动车和运行整车电路网络的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可如何可靠运行整车电路网络（10）中的安全用户（33）的方案，同时要给出一种补偿在整车电路网络中产生的过电压的可能性。提供一种整车电路网络（10），整车电路网络具有车辆电池（16）、电用户（30）和具有正端子和负端子（34，36）的双层电容器（32）。提供转换装置（22）。在第一转换状态中过电压可得到补偿，因为双层电容器（32）反极地与车辆电池（16）串联连接。整车电路网络（10）也具有另外的用户（33），尤其是用于提供对于车辆乘员的安全而言重要的功能，另外的用户可被供给接在车辆电池（16）上和/或电用户（39）上的电压（UB，UV，UG）。直流电压变换器（37）分接出接在能量储存器（32）上的电压（US）并且可将所分接出的电压（US）变换成供给电压（UF），用供给电压可对另外的用户（33）进行冗余供给。

Description

机动车整车电路网络、机动车和运行整车电路网络的方法
技术领域
本发明涉及一种整车电路网络，用于机动车。所述整车电路网络包括车辆电池、电用户以及能量储存器，所述能量储存器具有正端子和负端子。提供转换装置，所述转换装置在第一转换状态中使所述能量储存器的正端子与所述车辆电池耦合并且使所述能量储存器的负端子与所述电用户耦合，并且可到达至少一个与所述第一转换状态不同的另外的转换状态中。控制装置可使所述转换装置在所述第一转换状态与所述另外的转换状态之间转换。此外，本发明还涉及一种具有这种整车电路网络的机动车以及一种用于运行机动车的整车电路网络的方法。
背景技术
当前，在机动车中越来越多地使用用于提供对于车辆乘员的安全而言重要的功能的电用户。这种安全用户通常消耗高功率，但总体来讲需要低能量。这种电用户用作机械或液压***的替代件，以便在功能改善的情况下实现较小的燃料消耗。在此基本上涉及例如用于转向***、用于驻车闭锁装置的驻车锁止器或在制动***（例如ESP，即“电子稳定程序”）中使用的电动机。但在此也可涉及电子装置，例如用于产生紧急呼叫的通信装置（例如移动电话）。一方面，应始终保证所述用户的电供给；但另一方面，所述电用户的电流耗用不是恒定的，因为所述电用户仅当需要时才接入，由此，整车电路网络的灵敏用户在其运行中受到影响。
机动车的整车电路网络在最简单的情况下包括车辆电池、发电机和多个（灵敏）能量用户。在发动机运行时，发电机提供电压，用所述电压可对用户进行供给以及对车辆电池进行充电。由发电机输出的功率也可通过调节而分别匹配于电用户的瞬时电流需求。但新型的电（安全）用户以高的脉冲式电流使整车电路网络负载。现在使用的发电机过于惰性，以便提供所述脉冲式电流或者说快速提高或降低电压。整车电路网络电压因此主要通过车辆电池来稳定，整车电路网络电压的稳定性通过车辆电池的内阻来确定。在脉冲式电流高时，整车电路网络电压可骤降数伏特，由此，灵敏用户在其功能方面瞬间受到干扰。这种特性尤其是在机动车中的新的起步/停车***中也很成为问题。
过去已经开发出不同的用于降低电压骤降以及用于保护灵敏用户的***。这些***中的大多数使用双层电容器或电池作为用于整车电路网络的附加能量储存器。在许多迄今的***中，附加能量储存器与车辆电池并联连接；通过所述并联电路，总阻抗降低，整车电路网络的电压骤降变小。这种整车电路网络例如已由文献DE 10 2005 015 995 A1以及DE 10 2007026 164 A1公知。
附加能量储存器的接通也可在引入直流电压变换器的情况下进行，这如已在文献WO 02/066293 A1以及DE 198 59 036 A1中描述。
此外是对灵敏用户直接通过附加能量储存器进行供给并且由此与高功率用户脱耦的现有技术。这种处理方式例如已经在Robert Bosch有限公司的“Autoelektrik,Autoelektronik,Systeme und Komponenten”（第四版，Vieweg出版社，威斯巴登，ISBN 3-528-13872-6，第16页，插图7）描述。
目前的趋势在于，将附加能量储存器例如双层电容器与车辆电池串联连接。这种整车电路网络已由大陆的文献ELKS 2008（“ElektrischeLeistungsbordnetze und Komponenten von Straβenfahrzeugen”）、即2008年10月8和9日举办的同名的第一届学术交流会的论文集（布伦瑞克工业大学，ISBN：978-3-937655-17-8，第90页）公知。在这种整车电路网络中，发动机启动时的电压骤降这样来补偿：双层电容器与车辆电池串联连接。即通过这种串联电路可在理想状态中即当启动机不***作时在用户上提供比电池电压大的电压。据此进行欠电压补偿。由车辆电池和双层电容器构成的串联电路也已由文献DE 10 2005 042 154 A1公知。
总的现有技术致力于补偿整车电路网络中的电压骤降的问题。特殊的挑战是在无需很多投入的情况下即尤其是无需使用昂贵的直流电压变换器的情况下不仅可补偿电压骤降而且避免在整车电路网络中产生的过电压。补救措施在此提供一种整车电路网络，所述整车电路网络是本申请的申请日之后公开的DE 10 2009 024 374 A的主题。在这种整车电路网络中提供转换装置，所述转换装置可使能量储存器的正端子与车辆电池耦合并且使所述能量储存器的负端子与电用户耦合。由此可根据需求在电用户上提供比接在车辆电池上的电压低的电压，所述电压可以是电池电压或与车辆电池并联连接的发电机的发电机电压。所述较低的电压通过附加能量储存器、即例如双层电容器（也以Super-Cap的名称公知）即在无需使用昂贵的直流电压变换器的情况下实现。所述公知的整车电路网络具有优点：尤其是当发电机与电池并联连接时，可补偿电用户上的过电压。这种过电压例如可当与车辆电池并联耦合的高功率电用户断开时产生。在此情况下在整车电路网络中产生比在正常工况中由发电机产生的电压大的电压。在这种过电压下，发电机单独不能足够快速地补偿所述过电压。
现在，如果灵敏用户的可靠运行通过DE 10 2009 024 374 A中所提出的解决方案来保证，则存在用电能向其功能对于车辆乘员的安全而言重要的用户进行可靠供给的兴趣。即这种用户需要至少两个分开的或者说冗余的能量源，所述能量源可彼此无关地提供电能。即应保证：即使在一个能量源故障时也可向所述用户进行供给，确切地说分别从另一个能量源供给电能。用于向对于安全而言重要的用户进行冗余供给的、具有两个分开的***即初级***和次级***的整车电路网络例如已由文献DE 10 2006 010713 B4公知。可以向对于安全而言重要的用户选择地从车辆电池或从双层电容器供给电能。但在所述整车电路网络中产生的过电压不可得到补偿。
发明内容
本发明的目的在于，给出一种如何在开头所述类型的特殊的整车电路网络中在无需很大成本投入的情况下附加地也可保证另外的电用户可靠运行的途径，其中，在所述整车电路网络中产生的过电压可得到补偿。
根据本发明，所述目的通过具有根据权利要求1的特征的整车电路网络、通过具有根据权利要求9的特征的机动车以及通过具有根据权利要求10的特征的方法来实现。
即根据本发明的整车电路网络除了（灵敏）电用户之外还具有另外的用户，所述另外的用户在机动车中优选提供对于车辆乘员的安全而言重要的功能。所述另外的用户可被供给接在车辆电池上和/或（第一）电用户上的电压。即所述另外的用户基本上可被从车辆电池供给电能。直流电压变换器一方面与能量储存器的正端子和负端子并且另一方面与所述另外的用户耦合。直流电压变换器分接出接在能量储存器上的电压并且可将所分接出的电压变换成供给电压，用所述供给电压可对所述另外的用户进行冗余供给。
由此，根据本发明，能量储存器在整车电路网络中承担总共两个不同的功能：所述能量储存器一方面可用于补偿过电压，即当所述能量储存器的正端子与车辆电池的正端子并且所述能量储存器的负端子与电用户耦合时；另一方面，通过能量储存器提供用于所述另外的用户的冗余的能量源。根据本发明的整车电路网络在此用仅唯一一个能量储存器（在车辆电池之外）对于使电压稳定的功能以及对于对所述另外的用户进行冗余能量供给的功能足够。因此，整车电路网络可相应紧凑地构造并且与现有技术相比成本非常低廉。
所述另外的用户的冗余能量供给通过使用直流电压变换器（DC-DC变换器）来实现。即所述直流电压变换器可将在能量储存器上提供的电压变换成供给电压，用所述供给电压可对用户按照需求进行供给。直流电压变换器优选仅在紧急情况下提供供给电压，即尤其是当车辆电池故障时或者说当车辆电池空时。直流电压变换器由此在整车电路网络的正常情况下优选根本不投入运行并且据此仅短时间地过载。所述直流电压变换器由此可被设计用于以低能量、但仅以高功率运行并且可相应地成本低廉地制造。
优选所述另外的用户在机动车中提供对于车辆乘员的安全而言重要的功能。所述另外的用户尤其是对机动车的行驶特性和/或行驶能力具有影响的电用户。所述另外的用户例如可以是电动机，即尤其是用于转向***、用于驻车闭锁装置的驻车锁止器或用于制动***（例如ESP）。但所述用户也可以是电子装置，例如用于产生紧急呼叫的通信装置（例如移动电话）。所述另外的用户优选是高功率用户，所述高功率用户短时间消耗高功率（在例如12V的电压下），但总体来讲消耗低能量。
原则上所述另外的用户可以或者设置在转换装置的一侧或者设置在转换装置的另一侧。即所述另外的用户可以或者与车辆电池并且可能情况下与发电机并联地电连接，但或者可以与（第一）电用户并联地电连接。但被证实特别有利的是，被冗余地供给的用户通过转换装置与车辆电池耦合并且由此基本上与（第一）电用户基本上并联。于是，当所述另外的用户被供给车辆电池和/或发电机的电压时，接在所述用户上的电压可借助于能量储存器在可能情况下稳定。
在被冗余地供给的用户与车辆电池之间和/或在被冗余地供给的用户与（第一）电用户之间可连接有脱耦装置。这种脱耦装置于是可阻止从被冗余地供给的用户直到车辆电池或者说直到电用户的电流。以此方式实现：给所述另外的用户可靠地从能量储存器供给电能，而电流不流动到（第一）电用户和/或车辆电池以及由此被从所述另外的用户取出。
成本特别低廉且紧凑的脱耦装置包括二极管，所述二极管的阴极与所述另外的用户耦合，所述二极管的阳极与车辆电池和/或（第一）电用户耦合。于是，从所述另外的用户或者说从直流电压变换器直到（第一）电用户和/或直到车辆电池的电流被可靠截止。
如已所述，所述另外的用户应短时间允许消耗高功率。所述另外的用户可被设计用于以具有10.8V至17V值范围内的幅值的电压、尤其是以车辆电池的标称电压运行。相应地，直流电压变换器可包括升压变换器。这种升压变化器对于所述另外的用户可提供幅值比在能量储存器上所分接出的电压的幅值大、尤其是与车辆电池的标称电压值相等的供给电压。于是，所述另外的用户的运行在车辆电池空的情况下也得到保证。
即所述另外的用户可仅在紧急情况下被从能量储存器供给电能，确切地说是当车辆电池空或在其它方面故障时。控制装置可识别车辆电池的空状态并且于是使转换装置到达能量储存器不仅与车辆电池而且与电用户电脱耦的转换状态中。于是，在能量储存器中储存的全部能量仅供所述另外的用户使用，并且所述用户可投入运行。
下面详细描述涉及转换装置的构型以及涉及整车电路网络中的过电压和欠电压补偿的实施形式。
在一个实施形式中提出，转换装置在第二转换状态中使车辆电池与电用户耦合。于是，能量储存器被桥接，并且在电用户上、可能情况下也在所述另外的用户上接上与在车辆电池上相同的电压。可在整车电路网络的正常工况中设置转换装置的所述第二转换状态，其中，电用户直接与车辆电池并且优选也与一个与车辆电池并联连接的发电机连接。如果例如在整车电路网络中产生过电压，则转换装置可从第二转换状态到达第一转换状态中，并且过电压可得到补偿。
控制装置可通过相应控制转换装置在电用户上并且可能情况下也在所述另外的用户上提供平均值处于UB-US至UB的值范围内的电压。在此，UB标记接在车辆电池上的电压——所述电压可以是发电机电压或电池电压，US标记通过能量储存器提供的电压。这例如可这样构造，使得控制装置使转换装置交替地以预确定的频率在第一与第二转换状态之间转换。通过相应地选择能量储存器在车辆电池与电用户之间连接的时间与能量储存器被桥接的时间的比例，可在上述值范围内调整电用户上的电压的任意平均值。由此可补偿任意的过电压——也许是低的过电压或高的过电压。必须任意地相应调整平均值。这例如可在这样的过程中转化：电用户是灵敏用户，例如无线电设备。转向***的电动机即高功率用户和发电机与车辆电池并联耦合。机动车的驾驶员首先笔直地驾驶，由此，电动机不***作。在该时间期间，车辆电池和与车辆电池并联连接的发电机直接与无线电连接，即能量储存器被桥接。控制装置在该正常工况中这样调节发电机，使得所述发电机提供例如14.5伏特的整车电路网络电压。驾驶员现在使车辆向左转向，并且转向***的电动机投入运行。在电动机运行期间，发电机提高整车电路网络电压，由此，所述整车电路网络电压不偏离14.5伏特的值。如果转向动作结束，则电动机断开，并且整车电路网络电压例如提高到17伏特。发电机过于缓慢，以便快速补偿所述过电压。控制装置现在使转换装置交替地在第一与第二转换状态之间转换，即这样转换，使得通过能量储存器使整车电路网络电压又降低到14.5伏特。即转换装置这样交替地在第一与第二转换状态之间转换，使得由可提供例如5伏特最大电压的能量储存器可提供具有-2.5伏特平均值的电压。由此保证整车电路网络电压本身在驱动发动机断开之后调整到14.5伏特。
可提出，转换装置在第三转换状态中使能量储存器的正端子与电用户以及可能情况下也与所述另外的用户耦合并且使能量储存器的负端子与车辆电池耦合。于是，在电用户上也可以是比接在车辆电池上的电压大的电压。该实施形式用于使在整车电路网络中例如通过接通高功率用户产生的电压骤降可得到平衡。尤其是当发电机与车辆电池并联连接时，通过使转换装置到达第三转换状态中可快速补偿欠电压。即发电机过于惰性，以快速平衡通过高功率用户造成的电压骤降。灵敏电用户通常当整车电路网络电压低于10.8伏特时断开。该实施形式的特殊优点由此在于，在产生电压骤降时灵敏用户的断开可得到避免。由此，在该实施形式中，转换装置至少在能量储存器的正端子与车辆电池耦合的第一转换状态与能量储存器接反向极的第三转换状态之间转换。这种组合不仅可补偿整车电路网络中的过电压而且可补偿欠电压。如果还有能量储存器被桥接的第二转换状态，则电用户上的电压可在UB-US至UB+US的值范围内任意调整。
转换装置的第三转换状态也可与第一转换状态相结合用于在整车电路网络首次投入运行时和/或在从整车电路网络的一个运行状态过渡到另一个运行状态中时将能量储存器预加热到确定温度。即可提出，转换装置在能量储存器的预加热阶段期间和/或在从一个运行状态过渡到另一个运行状态中时交替地在第一与第三转换状态之间转换。于是，能量储存器被多次充电并且又放电，直到所述能量储存器又加热到确定的运行温度。
控制装置可通过控制转换装置在电用户上提供平均值处于UB至UB+US的值范围内的电压。这例如可这样来实现：控制装置使转换装置交替地在能量储存器的正端子与用户耦合的第三转换状态与能量储存器被桥接的第二转换状态之间转换。
即因此可通过相应转换所述转换装置来平衡整车电路网络中的任意电压骤降，即例如以这样的方式和方法：驾驶员笔直地驾驶机动车。在该时间期间，制动***的与车辆电池并联耦合的电动机关断。控制装置将由发电机产生的整车电路网络电压调节到14.5伏特。驾驶员现在操作机动车的制动器。制动***中的驱动发动机被激活，整车电路网络电压在该动作开始时骤降，即例如骤降到12伏特。因为发电机过于缓慢，以便快速平衡所述电压骤降，所以控制装置使转换装置交替地在第二与第三转换状态之间这样转换，使得整车电路网络电压又调整到14.5伏特。由此，在12伏特的发电机电压上周期地加上例如5伏特的能量储存器电压，由此，通过相应转换所述转换装置可在电用户上提供具有14.5伏特的平均值的电压。由此，灵敏用户在其运行中不受影响。
也可设置转换装置的第四转换状态，在所述第四转换状态中，转换装置使电用户与车辆电池分开。
被证实特别有利的是，低通滤波器与转换装置耦合。这种滤波器可具有与转换装置串联耦合的线圈以及与转换装置和线圈的串联电路并联耦合的电容器。于是，在电用户上可提供经平滑的电压，即直流电压。所述直流电压的幅值于是相应于接在电池上的电压和通过能量储存器提供的电压的总和的平均值。
发电机可与车辆电池并联连接。于是，车辆电池和发电机的并联电路可通过转换装置与电用户耦合。在此，通过相应控制转换装置，当高功率用户与发电机并联地接通或断开时，可使电用户上的电压稳定。
如果用于产生发电机电压的发电机与车辆电池并联耦合，则可提出，控制装置分别根据发电机电压的瞬时值控制转换装置。控制装置例如可将接在电用户上的电压调节到给定值，即通过相应控制转换装置。如果发电机电压骤降，则控制装置可通过相应接通能量储存器来补偿所述电压骤降。如果在发电机上存在过电压，则所述过电压也可通过相应控制转换装置得到补偿，如上所述。
在一个实施形式中，用于产生发电机电压的发电机与车辆电池并联耦合并且控制装置在正常工况中将发电机电压调整到比车辆电池的标称电压大的第一值，在该实施形式中提出，控制装置在再生工况中将发电机电压提高到比第一值大的预确定的第二值。即在再生工况中发电机电压被调整得明显高于车辆电池的标称电压。在这种再生工况中，在车辆电池的寿命期间形成的酸层通过气泡搅动而消除，并且车辆电池的有效容量提高。在该再生工况中，车辆电池的内阻也下降。此外，通过用高电压加载车辆电池，离析的硫酸铅的晶体大小可如下地变化：硫酸铅从不可溶形式过渡到可溶形式并且由此又可参与充电和放电过程。
在一个实施形式中，用于产生发电机电压的发电机与车辆电池并联耦合并且控制装置在正常工况中将发电机电压调整到比车辆电池的标称电压大的第一值，在该实施形式中提出，控制装置在回收工况中将发电机电压提高到比第一值大的预确定的第二值。即在回收工况中发电机电压被调整得高于车辆电池的标称电压。在这种再生工况中，车辆电池可充电，其中，在机动车制动时或在惯性行驶工况中产生的动能变换成电能并且储存在车辆电池中。在回收工况中，转换装置优选到达第二或第四转换状态中，由此，电用户或者与发电机直接连接或者与发电机脱耦。回收工况的持续时间优选小于再生工况的持续时间。
转换装置可包括：
-第一开关，尤其是MOSFET，车辆电池可通过所述第一开关与能量储存器的正端子耦合，
-第二开关，尤其是MOSFET，电用户可通过所述第二开关与能量储存器的正端子耦合，
-第三开关，尤其是MOSFET，车辆电池可通过所述第三开关与能量储存器的负端子耦合，
-第四开关，尤其是MOSFET，电用户可通过所述第四开关与能量储存器的负端子耦合。
通过使用MOSFET可在能量储存器换极时实现高的转换频率，所述高的转换频率通过传统继电器不可实现。优选使用不存在寄生二极管的MOSFET。这种MOSFET近来可在市场上购得。通过使用这种MOSFET，可在用户与车辆电池之间实现完全脱耦。但也可使用传统的MOSFET，即具有寄生二极管的MOSFET。
在所述转换装置中即在使用传统MOSFET时可提出：
-第一MOSFET的寄生二极管的阴极与能量储存器的正端子耦合，所述二极管的阳极与车辆电池耦合，
-第二MOSFET的寄生二极管的阴极与能量储存器的正端子耦合，所述二极管的阳极与电用户耦合，
-第三MOSFET的寄生二极管的阳极与能量储存器的负端子耦合，所述二极管的阴极与车辆电池耦合，
-第三MOSFET的寄生二极管的阳极与能量储存器的负端子耦合，所述二极管的阴极与电用户耦合。
属于本发明的还有一种机动车，所述机动车具有这种整车电路网络。
根据本发明的方法用于运行机动车的整车电路网络。提供电压产生单元（例如车辆电池或发电机）、能量储存器（例如双层电容器）和电用户，所述电压产生单元提供电压。在所述方法中，对于至少一个预确定的第一时间段，能量储存器这样与用户和电压产生单元耦合，使得接在用户上的电压低于电压产生单元的电压。给尤其是用于提供对于车辆乘员的安全而言重要的功能的另外的电用户供给电压产生单元的电压。直流电压变换器分接出在能量储存器上提供的电压并且将所述电压变换成供给电压，用所述供给电压可对所述另外的用户进行冗余供给。
附图说明
现在借助于优选实施例以及参照附图详细描述本发明，其中，唯一的附图解释了根据本发明的实施形式的机动车的整车电路网络。
具体实施方式
附图中所示的整车电路网络10包括发电机12、与发电机12并联连接的高功率用户14、例如用于内燃机的启动机、以及与发电机12并联耦合的车辆电池16。车辆电池16是铅酸电池。发电机12、高功率用户14和车辆电池16耦合在初极18与参考电势20之间。车辆电池16例如具有大约12伏特的标称电压。
初极18通过转换装置22和线圈24与次极26耦合。与转换装置22和线圈24的串联电路并联连接有电容器28。线圈24和电容器28形成低通滤波器。线圈24的电感例如可处于μH范围内。电容器28的电容例如取值为10μF。
在次极26与参考电势20之间耦合有多个灵敏的电用户30。用户30例如可以是无线电设备、前照灯、用于雨刷器的电动机等等。接在次极26与参考电势20之间即接在用户30上的电压被称为整车电路网络电压UV。
在发电机12上接有发电机电压UG，在车辆电池16上接有电池电压UB。由于并联电路而存在：UG=UB。
整车电路网络10包括双层电容器32作为能量储存器，所述双层电容器具有正端子34以及负端子36。
转换装置22包括构造成MOSFET的第一、第二、第三和第四电开关38、40、42、44。双层电容器32的正端子34可通过第一开关38与初极18耦合，通过第二开关40以及通过线圈24与次极26耦合。相应地，双层电容器32的负端子36可通过第三开关42与初极18耦合，通过第四开关44与线圈24耦合。第一开关38的寄生二极管43的阴极与双层电容器32的正端子34耦合，而所述寄生二极管的阳极与初极18耦合。第二开关40的寄生二极管45的阴极也与双层电容器32的正端子34耦合，而所述寄生二极管的阳极与次极26耦合。第三开关42的寄生二极管47的阴极与初极18耦合，而所述寄生二极管的阳极与双层电容器32的负端子36耦合。最后，第四开关44的寄生二极管49的阴极与次极26耦合，而所述寄生二极管的阳极与双层电容器32的负端子36耦合。
在双层电容器32上接有电压US。
此外，在整车电路网络10中存在另外的用户33，所述用户在机动车中提供对于车辆乘员的安全而言重要的功能。在下面将所述用户称为安全用户33。安全用户33可以是用于可电控制的手刹或用于机动车的转向装置的电动机，或者是用于产生紧急呼叫的移动电话。所述安全用户是短时间消耗高功率、但总体来讲消耗低能量的高功率用户。安全用户33一方面与参考电势20连接，另一方面与节点35连接。
单向的直流电压变换器37在输入侧不仅与双层电容器32的正端子34而且与负端子36连接。在输出侧，直流电压变换器37与节点35、即与安全用户33以及参考电势20连接。直流电压变换器37分接出在双层电容器32上下降的电压US并且将所述电压变换成接在节点35与参考电势20之间即接在安全用户33上的供给电压UF。直流电压变换器37是升压变换器，由此可将电压US升压成电压UF。供给电压UF的幅值例如取值为12V。
安全用户33或者说节点35也与次极26耦合，即通过二极管39耦合，所述二极管是脱耦装置。所述二极管39的阴极与节点35连接，而所述二极管的阳极与次极26连接。
作为替换方案，节点35或者说安全用户33也可与初极18连接，这如图中用虚线41所示。于是可使用二极管51作为脱耦装置，所述二极管的阴极与节点35连接，所述二极管的阳极与初极18连接。
提供一个控制装置46，所述控制装置控制转换装置22以及直流电压变换器37并且调节发电机电压UG。
在转换装置22的第一转换状态中，第一和第四开关38、44闭合，由此，双层电容器32的正端子与初极18并且由此与车辆电池16耦合。在所述第一转换状态中，双层电容器32的负端子36通过线圈24与次极26并且由此与电用户30耦合。
在转换装置22的第二转换状态中，第一和第二开关38、40闭合，即双层电容器32被桥接。
在第三转换状态中，第二和第三开关40、42闭合：正端子34与线圈24耦合，负端子36与初极18耦合。
在第四转换状态中，全部开关38、40、42、44或以成对的方式第一和第三开关38、42或者说第二和第四开关40、44打开。在所述第四状态中，初极18与次极26分开。
下面描述整车电路网络10的可能的运行状态，如图中所示：
正常工况：
在正常工况中，发电机12提供UG=14.5伏特的电压。该电压稍高于车辆电池16的标称电压，以便不使所述车辆电池负载。即接在车辆电池16上的电压UB也取值为14.5伏特。在正常工况中，转换装置22处于第二转换状态中：双层电容器32通过开关38、40和/或通过开关42、44被桥接。这意味着，整车电路网络电压UV等于发电机电压UG。
安全用户33被供给整车电路网络电压UV或者说电池电压UB。直流电压变换器37关断。
紧急工况：
当控制装置46识别出车辆电池16故障即例如空时，整车电路网络10过渡到紧急工况。为此目的可提供检测装置，所述检测装置检测电池电压UB；于是，控制装置46可借助于所检测的电池电压UB来识别：车辆电池16是空还是否。
在紧急工况中，控制装置46将转换装置22转换到第四转换状态中，在所述第四转换状态中，初极18与次极26在电上分开。如果现在要使安全用户运行，则控制装置46控制直流电压变换器37，由此，产生用于安全用户33的供给电压UF，即从电压US产生。以此方式，安全用户33被从双层电容器32供给电能。
充电工况：
在充电工况中，双层电容器32充电，在充电工况中，发电机12也产生电压UG=14.5伏特。在所述充电工况中，转换装置22在第一与第二转换状态之间交替转换。即第一开关38在充电工况中保持闭合，而第二和第四开关40、44交替转换。为了将整车电路网络电压UV大致调整到UV=UG，第二开关40闭合的持续时间比第四开关44闭合的持续时间明显长。即双层电容器32在大部分时间上被桥接。直流电压变换器37关断。
在负载断开时过电压补偿：
当高功率用户14或安全用户33突然断开时，出现发电机电压UG的提高。发电机电压UG例如可从14.5伏特提高到17伏特。发电机12是过于惰性的，以便快速平衡所述电压提高。在此，包括转换装置22和双层电容器32在内的桥电路表明是有帮助的。如果在初极18与参考电势20之间出现过电压，则控制装置46将转换装置22从双层电容器32被桥接的第二转换状态转换到双层电容器32的正端子34与初极18耦合的第一转换状态中。于是存在：UV=UG-US。即整车电路网络电压UV在此情况下调节到14.5伏特的值。为了在5伏特-双层电容器32的情况下将整车电路网络电压UV调整到所述值，可需要将转换装置22交替地在第一与第二转换状态之间转换。即因此可实现整车电路网络电压UV的任意的平均值。于是，整车电路网络电压UV借助于包括线圈24和电容器28在内的低通滤波器被平滑。由此，整车电路网络电压UV可在UG-US与UG+US的值范围内任意调整。直流电压变换器37关断。
负载接通时欠电压补偿：
如果高功率用户14或安全用户33接入，则发电机电压UG骤降。例如发电机电压UG可从14.5伏特骤降到12伏特。于是，控制装置36将转换装置22从双层电容器32被桥接的第二转换状态转换到双层电容器32的负端子36与初极18连接的第三转换状态中。为了将整车电路网络电压UV调解到14.5伏特，可需要将转换装置22在第二与第三转换状态之间交替地转换。直流电压变换器37关断。
再生工况：
通过整车电路网络10也可引入用于车辆电池16的再生工况。在这种工况中，发电机电压UG对于预确定的时间段调整到比车辆电池16的标称电压明显高的值。例如发电机电压UG可调整到17伏特。在再生工况期间，整车电路网络电压UV例如可调节到14.5伏特或次极26可与初极18脱耦。通过用高电压加载车辆电池16，有效容量提高并且车辆电池16的内阻降低。直流电压变换器37关断。
即总体来讲提供一种整车电路网络10，在所述整车电路网络中，无需大的投入就可实现更多功能。通过转换装置22不仅可补偿过电压而且可补偿欠电压。借助于仅一个双层电容器32，一方面可使整车电路网络电压UV稳定，另一方面可对安全用户33进行冗余供给。

Claims (10)

1.一种整车电路网络（10），用于机动车，所述整车电路网络具有：
-车辆电池（16），
-电用户（30），
-能量储存器（32），所述能量储存器具有正端子（34）和负端子（36），
-转换装置（22），所述转换装置在第一转换状态中使所述能量储存器（32）的正端子（34）与所述车辆电池（16）耦合并且使所述能量储存器（32）的负端子（36）与所述电用户（30）耦合，并且能到达至少一个与所述第一转换状态不同的另外的转换状态中，以及
-控制装置（46），所述控制装置用于使所述转换装置（22）在所述第一转换状态与所述另外的转换状态之间转换，
其特征在于：所述整车电路网络设有
-另外的电用户（33），尤其是用于提供对于车辆乘员的安全而言重要的功能，其中，能给所述另外的用户（33）供应接在所述车辆电池（16）上和/或所述电用户（30）上的电压（UB，UV，UG），以及
-一方面与所述能量储存器（32）的正端子（34）和负端子（36）并且另一方面与所述另外的用户（33）耦合的直流电压变换器（37），所述直流电压变换器分接出接在所述能量储存器（32）上的电压（US）并且被设计用于将所分接出的电压（US）变换成供给电压（UF），用所述供给电压能对所述另外的用户（33）进行冗余供给。
2.根据权利要求1的整车电路网络（10），其特征在于：所述另外的用户（33）是尤其是用于机动车的转向装置或制动***的电机。
3.根据权利要求1或2的整车电路网络（10），其特征在于：通过所述转换装置（22），所述另外的用户（33）能与所述车辆电池（16）耦合。
4.根据上述权利要求之一的整车电路网络（10），其特征在于：在所述另外的用户（33）与所述车辆电池（16）之间和/或在所述另外的用户（33）与所述电用户（30）之间连接有脱耦装置（39，51），所述脱耦装置被设计用于使从所述另外的用户（33）直到所述车辆电池（16）和/或直到所述电用户（30）的电流中断。
5.根据权利要求4的整车电路网络（10），其特征在于：所述脱耦装置（39，51）包括二极管（39，51），所述二极管的阴极与所述另外的用户（33）耦合，所述二极管的阳极与所述车辆电池（16）和/或所述电用户（30）耦合。
6.根据上述权利要求之一的整车电路网络（10），其特征在于：所述直流电压变换器（37）包括升压变换器，所述升压变换器被构造用于为所述另外的用户（33）提供幅值比所分接出的电压（US）的幅值大、尤其是与所述车辆电池（16）的标称电压值（12伏特）相等的供给电压（UF）。
7.根据上述权利要求之一的整车电路网络（10），其特征在于：所述控制装置（46）被设置用于在识别出所述车辆电池（16）的放电状态之后使所述转换装置（22）到达所述能量储存器（32）不仅与所述车辆电池（16）而且与所述电用户（30）电脱耦的转换状态中，由此，储存在所述能量储存器（32）中的能量供所述另外的用户（33）使用。
8.根据上述权利要求之一的整车电路网络（10），其特征在于：所述转换装置（22）
-在第二转换状态中使所述车辆电池（16）与所述电用户（30）耦合，由此，所述能量储存器（32）被桥接，和/或
-在第三转换状态中使所述能量储存器（32）的正端子（34）与所述电用户（30）耦合并且使所述能量储存器（32）的负端子（36）与所述车辆电池（16）耦合，和/或
-在第四转换状态中使所述电用户（30）与所述车辆电池（16）分开。
9.一种机动车，具有根据上述权利要求之一的整车电路网络（10）。
10.一种用于运行机动车的整车电路网络（10）的方法，其中，提供电压产生单元（12，16）、能量储存器（32）和电用户（30），所述电压产生单元提供电压（UB，UG），其中，对于至少一个预确定的第一时间段，所述能量储存器（32）这样与所述用户（30）和所述电压产生单元（12，16）耦合，使得接在所述用户（30）上的电压（UV）低于所述电压产生单元（12，16）的电压（UB，UG），其特征在于：给尤其是被构造用于提供对于车辆乘员的安全而言重要的功能的另外的电用户（33）供应所述电压产生单元（12，16）的电压（UB，UV，UG）；直流电压变换器（37）分接出在所述能量储存器上提供的电压（US）并且将该电压变换成供给电压（UF），用所述供给电压对所述另外的用户（33）进行冗余供给。
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