[发明专利]用于三端口电压转换器的变压器、三端口电压转换器和用于传输电能的方法

说明书

本发明提出在三个电压系统之间以电流隔断的方式传输电能。为此设置包括总共五个绕组的变压器。在此通过有针对性地操控各个绕组可以控制在各个电压系统之间的传输。

技术领域

本发明涉及变压器、具有这种变压器的三端口电压转换器以及用于利用这种变压器传输电能的方法。

背景技术

出版物DE 10 2014 220 434 A1公开一种直流-直流转换器，其具有多个并联连接的谐振转换器。从初级侧向次级侧传输能量的谐振转换器的数量在此情况下取决于次级侧负载的功率消耗。

电动和混合动力车辆通常具有两个不同的车载电网。在由蓄电池缓冲的低压电网中，通常对所有低压消耗器、诸如车载计算机、照明单元和娱乐电子设备进行供应。此外，由高压蓄电池馈电的高压电网为驱动器提供电能。尤其是，可以从高压侧为低压电网提供电能。为此可以使用直流电压转换器，所述直流电压转换器出于安全技术原因在高压电网和低压电网之间必须具有电流隔断（galvanische Trennung）。

此外，电动或混合动力车辆的蓄电池可以经由外部电压供应装置被充电。为此出于安全技术原因，也应该设置电流隔断，使得总共存在三个彼此分别电流隔断的电压系统。

发明内容

本发明公开具有专利权利要求1的特征的变压器、具有专利权利要求3的特征的三端口电压转换器以及具有权利要求9和10的特征的用于传输电能的方法。

相应地规定：

用于三端口电压转换器的变压器，具有第一环形变压器铁心、第二环形变压器铁心、第一初级绕组、第二初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组和第三绕组。第一初级绕组布置在第一变压器铁心处。第二初级绕组布置在第二变压器铁心处。第一次级绕组布置在第一变压器铁心处。第二次级绕组布置在第二变压器铁心处。最后，第三绕组布置在第一变压器铁心以及第二变压器铁心处。术语“布置”尤其应理解为相应的绕组围绕相应的变压器铁心缠绕。作为环形变压器铁心，例如闭合的变压器铁心结构、尤其是圆环状或矩形变压器铁心结构是可能的。

此外规定：

三端口电压转换器，具有根据本发明的变压器、第一操控电路、第二操控电路和整流器电路。第一操控电路被设计用于在第一初级绕组处提供第一交流电压，并且在第二初级绕组处提供第二交流电压。第二操控电路被设计用于对施加在第一次级绕组处的交流电压进行整流，并且还对施加在第二次级绕组处的交流电压进行整流。尤其是，第二操控电路可以在输出端子处提供经整流的电压作为直流电压。

此外，第二操控电路可以被设计用于在第一初级绕组处提供第一交流电压并且在第二初级绕组处提供第二交流电压。整流器电路可以被设计用于对施加在第三绕组处的交流电压进行整流。可以在整流器电路的输出端子处提供经整流的交流电压。

另外规定：

用于利用根据本发明的变压器传输电能的方法，具有以下步骤：在第一初级绕组处提供第一交流电压，并且相对于提供第一交流电压以时间延迟在第二初级绕组处提供第二交流电压。尤其是可以根据第三绕组处的额定电压来设定时间延迟。

最后规定：

用于利用根据本发明的变压器传输电能的方法，具有以下步骤：在第一次级绕组处提供第一交流电压，并且在第二次级绕组处提供第二交流电压。在此，由第一交流电压在第一变压器铁心中引起的磁通量和由第二交流电压在第二变压器铁心中引起的磁通量可以在第二变压器铁心的由第三绕组围绕的区域中朝相同的方向伸展。

发明优点

本发明所基于的认识是，电动和混合动力车辆通常具有三个彼此分离的电压系统。除了车辆的低压车载电网和高压车载电网之外，此外存在用于馈入电能用以对车辆中的蓄电池进行充电的端子。所有这三个车载电网在此情况下应该彼此电流隔断。对于三个电压系统的电流隔断式耦合而言，在此成本低的和高效的耦合是值得期望的。