DE102012011840B4 - Electrical system for a motor vehicle - Google Patents
Electrical system for a motor vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012011840B4 DE102012011840B4 DE102012011840.6A DE102012011840A DE102012011840B4 DE 102012011840 B4 DE102012011840 B4 DE 102012011840B4 DE 102012011840 A DE102012011840 A DE 102012011840A DE 102012011840 B4 DE102012011840 B4 DE 102012011840B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- voltage
- low
- energy store
- lithium
- electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 57
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn].[Co].[Ni] Chemical compound [Li].[Mn].[Co].[Ni] SOXUFMZTHZXOGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- -1 nickel metal hydride compound Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
- B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
- B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
- H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/10—DC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/10—Vehicle control parameters
- B60L2240/12—Speed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
- H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Bordnetz (1) für ein Kraftfahrzeug (2), insbesondere für ein Elektrokraftfahrzeug oder ein Hybridkraftfahrzeug, umfassend:
- wenigstens ein für eine erste elektrische Spannung ausgelegtes Hochvoltnetz (3), wobei das Hochvoltnetz (3) wenigstens einen Hochvoltenergiespeicher (5) umfasst,
- wenigstens ein für eine im Vergleich zu der ersten Spannung des Hochvoltnetzes (3) niedrigere zweite elektrische Spannung ausgelegtes Niedervoltnetz (4), wobei das Niedervoltnetz (4) wenigstens einen Niedervoltenergiespeicher (6) umfasst,
- wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite zwischen den Hochvoltenergiespeicher (5) und den Niedervoltenergiespeicher (6) geschaltete elektrische Wandlervorrichtung (12, 13), welche jeweils zur Umwandlung der ersten elektrischen Spannung des Hochvoltnetzes (3) in die zweite elektrische Spannung des Niedervoltnetzes (4), und umgekehrt, ausgebildet ist, wobei der Niedervoltenergiespeicher (6) aus wenigstens einem auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung basierenden Speicherelement (8) gebildet ist und zusätzlich wenigstens einen in Serie zu dem Speicherelement (8) geschalteten Kondensator umfasst.
Vehicle electrical system (1) for a motor vehicle (2), in particular for an electric motor vehicle or a hybrid motor vehicle, comprising:
- at least one high-voltage network (3) designed for a first electrical voltage, the high-voltage network (3) comprising at least one high-voltage energy store (5),
- at least one low-voltage network (4) designed for a second electrical voltage that is lower than the first voltage of the high-voltage network (3), the low-voltage network (4) comprising at least one low-voltage energy store (6),
- At least one first and at least one second electrical converter device (12, 13) connected between the high-voltage energy storage device (5) and the low-voltage energy storage device (6), which are each used to convert the first electrical voltage of the high-voltage network (3) into the second electrical voltage of the low-voltage network ( 4) and vice versa, wherein the low-voltage energy store (6) is formed from at least one storage element (8) based on lithium and/or a lithium compound and additionally comprises at least one capacitor connected in series with the storage element (8).
Description
Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektrokraftfahrzeug oder ein Hybridkraftfahrzeug.The invention relates to an electrical system for a motor vehicle, in particular for an electric motor vehicle or a hybrid motor vehicle.
Es ist bekannt, dass moderne Kraftfahrzeuge, wie insbesondere rein elektrisch angetriebene Elektrokraftfahrzeuge, zu deren Antrieb wenigstens ein, insbesondere als Elektromotor ausgebildetes, elektrisches Antriebsaggregat vorgesehen ist, oder teil- oder zeitweise elektrisch angetriebene Hybridkraftfahrzeuge, zu deren Antrieb wenigstens ein, insbesondere als Elektromotor ausgebildetes, elektrisches Antriebsaggregat sowie ein, insbesondere als Verbrennungsmotor ausgebildetes, weiteres Antriebsaggregat vorgesehen ist, regelmäßig ein in zwei Bereiche unterteiltes Bordnetz aufweisen.It is known that modern motor vehicles, such as in particular purely electrically powered electric motor vehicles, are provided to drive at least one electric drive unit, in particular designed as an electric motor, or partially or temporarily electrically driven hybrid motor vehicles, to drive at least one electric drive unit, in particular designed as an electric motor , electric drive unit and a further drive unit, in particular designed as an internal combustion engine, are provided, usually have a vehicle electrical system divided into two areas.
Die Abschnitte des Bordnetzes unterscheiden sich dabei im Wesentlichen in der an diesen jeweils anliegenden elektrischen Spannung, so dass ein entsprechendes Bordnetz in der Regel ein für eine erste elektrische Spannung ausgelegtes Hochvoltnetz, in welchem beispielsweise eine elektrische Spannung größer gleich 200 Volt (V) anliegt, sowie ein für eine im Vergleich zu der ersten Spannung des Hochvoltnetzes niedrigere zweite elektrische Spannung ausgelegtes Niedervoltnetz, in welchem beispielsweise eine elektrische Spannung von ca. 12 Volt (V) anliegt (12-Volt-Niedervoltnetz), umfasst. Sowohl das Hochvoltnetz als auch das Niedervoltnetz umfasst wenigstens einen entsprechenden Energiespeicher. An dem dem Hochvoltnetz zugehörigen Hochvoltenergiespeicher sind entsprechende Hochvoltverbraucher, wie insbesondere das elektrisch betriebene Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs, und an dem dem Niedervoltnetz zugehörigen Niedervoltenergiespeicher entsprechende Niedervoltverbraucher, wie insbesondere ein Teil der Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs, angeschlossen.The sections of the vehicle electrical system differ essentially in the electrical voltage applied to them, so that a corresponding vehicle electrical system is usually a high-voltage system designed for a first electrical voltage, in which, for example, an electrical voltage greater than or equal to 200 volts (V) is present, and a low-voltage network designed for a second electrical voltage that is lower than the first voltage of the high-voltage network, in which, for example, an electrical voltage of approximately 12 volts (V) is present (12-volt low-voltage network). Both the high-voltage network and the low-voltage network include at least one corresponding energy store. Corresponding high-voltage consumers, such as in particular the electrically operated drive unit of the motor vehicle, are connected to the high-voltage energy storage device associated with the high-voltage network, and corresponding low-voltage consumers, such as in particular part of the lighting device of the motor vehicle, are connected to the low-voltage energy storage device belonging to the low-voltage network.
Es ist weiter bekannt, zwischen die jeweiligen das Bordnetz bildenden Netze, das heißt das Hochvoltnetz und das Niedervoltnetz, elektrische Wandlervorrichtungen zu schalten, welche jeweils zur Umwandlung der ersten elektrischen Spannung des Hochvoltnetzes in die zweite elektrische Spannung des Niedervoltnetzes, und umgekehrt, ausgebildet sind. Derart kann die im Vergleich zu dem dem Hochvoltnetz zugehörige Hochvoltenergiespeicher geringere Kapazität bzw. Leistungsfähigkeit des dem Niedervoltnetz zugehörigen Niedervoltenergiespeichers derart kompensiert werden, dass gegebenenfalls ein Energiefluss von dem hochvoltnetzseitigen Hochvoltenergiespeicher in den niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher möglich ist.It is also known to connect electrical converter devices between the respective networks forming the vehicle electrical system, i.e. the high-voltage network and the low-voltage network, which are each designed to convert the first electrical voltage of the high-voltage network into the second electrical voltage of the low-voltage network, and vice versa. In this way, the capacity or performance of the low-voltage energy store associated with the low-voltage network, which is lower than that of the high-voltage network associated with the high-voltage network, can be compensated for in such a way that energy can flow from the high-voltage network-side high-voltage energy store into the low-voltage network-side low-voltage energy store.
Allerdings stellen übliche Bauarten entsprechender niedervoltnetzseitiger Niedervoltenergiespeicher technische Beschränkungen der möglichen Leistungsfähigkeit eines entsprechenden Bordnetzes dar.However, the usual types of corresponding low-voltage network-side low-voltage energy storage represent technical limitations of the possible performance of a corresponding vehicle electrical system.
Aus
Aus
In dem Konferenzbeitrag Miller, John M.: „Trends in Vehicle Energy Storage Systems: Batteries and Ultracapacitors to Unite“, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), September 3-5, 2008, Harbin, China werden Konzepte zur Verbesserung von Energiespeichersystemen für Elektrofahrzeuge diskutiert, wobei insbesondere Schaltungen umfassend Batterien und Kondensatoren beschrieben sind.In the conference paper Miller, John M.: "Trends in Vehicle Energy Storage Systems: Batteries and Ultracapacitors to Unite", IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), September 3-5, 2008, Harbin, China, concepts for improving energy storage systems are discussed discussed for electric vehicles, wherein in particular circuits including batteries and capacitors are described.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein verbessertes Bordnetz anzugeben.The present invention is based on the problem of specifying an improved vehicle electrical system.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch ein Bordnetz gelöst, welches umfasst wenigstens ein für eine erste elektrische Spannung ausgelegtes Hochvoltnetz, wobei das Hochvoltnetz wenigstens einen Hochvoltenergiespeicher umfasst, wenigstens ein für eine im Vergleich zu der ersten Spannung des Hochvoltnetzes niedrigere zweite elektrische Spannung ausgelegtes Niedervoltnetz, wobei das Niedervoltnetz wenigstens einen Niedervoltenergiespeicher umfasst, wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite zwischen den Hochvoltenergiespeicher und den Niedervoltenergiespeicher geschaltete elektrische Wandlervorrichtung, welche jeweils zur Umwandlung der ersten elektrischen Spannung des Hochvoltnetzes in die zweite elektrische Spannung des Niedervoltnetzes, und umgekehrt, ausgebildet ist, wobei, der Niedervoltenergiespeicher aus wenigstens einem auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung basierenden Speicherelement gebildet ist und zusätzlich wenigstens einen in Serie zu dem Speicherelement geschalteten Kondensator umfasst.The problem is solved according to the invention by an on-board electrical system which comprises at least one high-voltage network designed for a first electrical voltage, the high-voltage network comprising at least one high-voltage energy store, at least one low-voltage network designed for a second electrical voltage which is lower than the first voltage of the high-voltage network, the Low-voltage network comprises at least one low-voltage energy store, at least one first and at least one second electrical converter device connected between the high-voltage energy store and the low-voltage energy store, each of which is used to convert the first electrical voltage of the high-voltage network into the second electrical voltage of the low-voltage network, and vice versa reverse, is formed, wherein the low-voltage energy storage device is formed from at least one storage element based on lithium and/or a lithium compound and additionally comprises at least one capacitor connected in series with the storage element.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, den dem Niedervoltnetz eines entsprechenden Bordnetzes zugehörigen Niedervoltenergiespeicher derart auszubilden, dass er aus wenigstens einem auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung basierenden Speicherelement ausgebildet ist respektive wenigstens ein auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung basierendes Speicherelement umfasst bzw. aufweist.The present invention is based on the idea of constructing the low-voltage energy storage device associated with the low-voltage network of a corresponding vehicle electrical system in such a way that it is made up of at least one storage element based on lithium and/or a lithium compound or comprises at least one storage element based on lithium and/or a lithium compound or having.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind sonach diverse unterschiedliche Konfigurationen des dem Niedervoltnetz zugehörigen Niedervoltenergiespeichers denkbar, welchen gemeinsam ist, dass diese jeweils wenigstens ein auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung basierendes Speicherelement aufweisen. Etwaige weitere, den Niedervoltenergiespeicher bildende Speicherelemente können, müssen aber nicht gleichsam auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung basierend ausgebildet sein. Unter einem entsprechenden Speicherelemente ist im Allgemeinen eine elektrochemische Zelle als Teil einer Batterie zu verstehen.Various different configurations of the low-voltage energy store associated with the low-voltage network are therefore conceivable within the scope of the present invention, which have in common that they each have at least one storage element based on lithium and/or a lithium compound. Any other storage elements forming the low-voltage energy storage device can, but do not have to be based on lithium and/or a lithium compound. A corresponding storage element is generally understood to mean an electrochemical cell as part of a battery.
Die Ausbildung des dem Niedervoltnetz zugehörigen Niedervoltenergiespeichers aus wenigstens einem auf Lithium und/oder einer Lithiumverbindung basierenden Speicherelement, das heißt im Wesentlichen als wiederaufladbarer Lithium-Akkumulator bzw. Lithium-Batterie, ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da Lithium-Akkumulatoren im Vergleich zu herkömmlichen, insbesondere aus auf Blei oder Bleiverbindungen basierenden Speicherelementen gebildeten Niedervoltenergiespeichern eine höhere Leistungs- bzw. Energiedichte aufweisen. Gleichermaßen sind entsprechende aus auf Lithium und/oder Lithiumverbindungen basierenden Speicherelementen gebildete Niedervoltenergiespeicher im Vergleich zu herkömmlichen Niedervoltenergiespeichern (mit vergleichbaren elektrischen Eigenschaften) im Hinblick auf deren Gewicht vorteilhaft, da deutlich leichter, so dass entsprechende mit dem erfindungsgemäßen Bordnetz ausgestattete Kraftfahrzeuge ebenso leichter sind, was sich grundsätzlich positiv auf den Energieverbrauch auswirkt.The design of the low-voltage energy storage associated with the low-voltage network from at least one storage element based on lithium and/or a lithium compound, i.e. essentially as a rechargeable lithium accumulator or lithium battery, is particularly advantageous because lithium accumulators, compared to conventional ones, are particularly Low-voltage energy storage devices formed from storage elements based on lead or lead compounds have a higher power or energy density. Equally, corresponding low-voltage energy stores formed from storage elements based on lithium and/or lithium compounds are advantageous in comparison to conventional low-voltage energy stores (with comparable electrical properties) in terms of their weight, since they are significantly lighter, so that corresponding motor vehicles equipped with the vehicle electrical system according to the invention are also lighter, what basically has a positive effect on energy consumption.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bordnetzes besteht darin, dass durch die Verwendung wenigstens zweier entsprechender elektrischer Wandlervorrichtungen, welche insbesondere als Gleichstromwandler bzw. DC/DC-Wandler ausgebildet sind, auch bei einem Ausfall einer elektrische Wandlervorrichtung weiterhin noch wenigstens eine weitere funktionsfähige elektrische Wandlervorrichtung gegeben ist, über welche verschiedene an das Bordnetz, d. h. an das Hochvoltnetz oder das Niedervoltnetz angeschlossene Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden können. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass insbesondere für den Betrieb des mit dem erfindungsgemäßen Bordnetz ausgestatteten Kraftfahrzeug sicherheitsrelevante Verbraucher weiterhin betrieben werden können, so dass das Kraftfahrzeug auch in derartigen Fällen eines Ausfalls einer elektrischen Wandlervorrichtung zumindest noch sicher abgestellt werden kann.A further advantage of the vehicle electrical system according to the invention is that the use of at least two corresponding electrical converter devices, which are designed in particular as direct current converters or DC/DC converters, means that there is still at least one additional functional electrical converter device even if one electrical converter device fails , via which various to the vehicle electrical system, d. H. consumers connected to the high-voltage network or the low-voltage network can be supplied with electrical energy. It is of particular advantage that safety-relevant consumers can continue to be operated, especially for the operation of the motor vehicle equipped with the on-board electrical system according to the invention, so that the motor vehicle can at least still be parked safely even in such cases of a failure of an electrical converter device.
Mögliche bevorzugte Konfigurationen des dem Niedervoltnetz zugehörigen Niedervoltenergiespeichers sind im Folgenden in nicht abschließender Weise aufgezählt.Possible preferred configurations of the low-voltage energy store associated with the low-voltage network are listed below in a non-exhaustive manner.
Sonach ist es bevorzugt, dass der Niedervoltenergiespeicher aus drei Speicherelementen basierend auf Lithium und einem Speicherelement basierend auf Lithium-Titanat, oder drei Speicherelementen basierend auf Lithium und zwei Speicherelementen basierend auf einer Nickelmetallhydrid-Verbindung, oder drei Speicherelementen basierend auf Lithium-Titanat und zwei Speicherelementen basierend auf einer Lithium-Eisen-Phosphat-Verbindung, oder vier Speicherelementen basierend auf Lithium-Titanat und einem Speicherelement basierend auf Lithium, oder vier Speicherelementen basierend auf Lithium-Titanat und einem Speicherelement basierend auf einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung (so genannten NMC-Speicherelementen bzw. NMC-Zellen), oder sechs Speicherelementen basierend auf Lithium-Titanat, oder einem Speicherelement basierend auf Lithium-Titanat und drei Speicherelementen basierend auf einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung, oder drei Speicherelementen basierend auf einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung und einem Speicherelement basierend auf Lithium-Titanat, oder vier Speicherelementen basierend auf einer Lithium-Eisen-Phosphat-Verbindung gebildet ist.It is therefore preferred that the low-voltage energy storage device consists of three storage elements based on lithium and one storage element based on lithium titanate, or three storage elements based on lithium and two storage elements based on a nickel metal hydride compound, or three storage elements based on lithium titanate and two storage elements based on a lithium iron phosphate compound, or four storage elements based on lithium titanate and one storage element based on lithium, or four storage elements based on lithium titanate and one storage element based on a lithium cobalt manganese nickel compound ( so-called NMC memory elements or NMC cells), or six memory elements based on lithium titanate, or one memory element based on lithium titanate and three memory elements based on a lithium-cobalt-manganese-nickel compound, or three memory elements based on a lithium Cobalt-manganese-nickel compound and a memory element based on lithium titanate, or four memory elements based on a lithium iron phosphate compound is formed.
Durch die konkrete Anzahl der den Niedervoltenergiespeicher bildenden Speicherelemente kann Einfluss auf dessen Innenwiderstand genommen, das heißt dessen Innenwiderstand gezielt eingestellt werden, wobei der Grundsatz gilt, dass eine geringere Anzahl an Speicherelementen im Vergleich zu einer höheren Anzahl an Speicherelementen zu einem geringeren Innenwiderstand des Niedervoltenergiespeichers führt. Gleichermaßen kann eine geringere Anzahl an den Niedervoltenergiespeicher bildenden Speicherelementen auch im Hinblick auf Kostenaspekte vorteilhaft sein. Die den Niedervoltenergiespeicher bildenden Speicherelemente sind üblicherweise in Serie geschaltet.The specific number of storage elements forming the low-voltage energy storage device can influence its internal resistance, i.e. its internal resistance can be set in a targeted manner, the principle applying that a smaller number of storage elements compared to a higher number of storage elements leads to a lower internal resistance of the low-voltage energy storage device . Equally, a smaller number of storage elements forming the low-voltage energy storage device can also be advantageous with regard to cost aspects. The storage elements forming the low-voltage energy store are usually connected in series.
Bei den vorgenannten Konfigurationen des Niedervoltenergiespeichers bzw. der den Niedervoltenergiespeicher bildenden Speicherelemente wird von einem 12-Volt-Niedervoltnetz als Teil des erfindungsgemäßen Bordnetzes ausgegangen. Im Falle einer Auslegung des Niedervoltnetzes als 24 Volt-Niedervoltnetz verdoppelt sich die jeweilige Anzahl der oben angegebenen, den Niedervoltenergiespeicher bildenden Speicherelemente, wobei die Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Speicherelementtypen gleich bleiben.In the aforementioned configurations of the low-voltage energy store or the storage elements forming the low-voltage energy store, a 12-volt low-voltage network is assumed to be part of the vehicle electrical system according to the invention. If the low-voltage network is designed as a 24-volt low-voltage network, the respective number of storage elements forming the low-voltage energy storage device specified above is doubled, with the possible combinations of the different storage element types remaining the same.
Der Hochvoltenergiespeicher ist gleichermaßen aus einer Anzahl an, insbesondere in Serie geschalteten, Speicherelementen gebildet. Dabei können die den Hochvoltenergiespeicher bildenden Speicherelemente z. B. auf Lithium oder Lithiumverbindungen basieren.The high-voltage energy store is formed equally from a number of storage elements, in particular those connected in series. In this case, the storage elements forming the high-voltage energy storage device, e.g. B. based on lithium or lithium compounds.
Die den Hochvoltenergiespeicher bildenden Speicherelemente können als erste Speicherelemente, die den Niedervoltenergiespeicher bildenden Speicherelemente können als zweite Speicherelemente bezeichnet werden.The storage elements forming the high-voltage energy store can be referred to as first storage elements, and the storage elements forming the low-voltage energy store can be referred to as second storage elements.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Niedervoltenergiespeicher zusätzlich zu dem wenigstens einen Speicherelement wenigstens einen in Serie zu dem Speicherelement geschalteten Kondensator umfasst. Es ist möglich, dass der Niedervoltenergiespeicher zusätzlich zu den mehreren Speicherelementen den wenigstens einen Kondensator, der insbesondere ein Doppelschichtkondensator ist, umfasst. Doppelschichtkondensatoren weisen typischerweise zwei Elektroden auf, zwischen welchen sich ein elektrisch leitfähiger Elektrolyt befindet. Nach Anlegen einer elektrischen Spannung sammeln sich an den Elektroden Ionen des Elektrolyten umgekehrter Polarität. Es bildet sich eine Ladungsträgerschicht aus unbeweglichen Ladungsträgern. Die Elektroden mit der Ladungsträgerschicht als Dielektrikum verhalten sich wie zwei Kondensatoren, die über den Elektrolyten in Serie geschaltet sind. Sie speichern die Energie im Gegensatz zu elektrochemischen Energiespeichern elektrostatisch. Doppelschichtkondensatoren weisen in der Regel kleine Innenwiderstände und eine hohe Anzahl an möglichen Lade- bzw. Entladezyklen auf. Mithin kann derart das Eigenschaftsprofil des Niedervoltenergiespeichers, insbesondere im Hinblick auf einen geringen Innenwiderstand, verbessert werden.According to the invention, it is provided that the low-voltage energy storage device comprises at least one capacitor connected in series with the storage element in addition to the at least one storage element. It is possible for the low-voltage energy storage device to include the at least one capacitor, which is in particular a double-layer capacitor, in addition to the multiple storage elements. Double-layer capacitors typically have two electrodes between which there is an electrically conductive electrolyte. After applying an electrical voltage, ions of the electrolyte of reversed polarity collect on the electrodes. A charge carrier layer is formed from immobile charge carriers. The electrodes with the charge carrier layer as a dielectric behave like two capacitors which are connected in series across the electrolyte. In contrast to electrochemical energy storage devices, they store the energy electrostatically. Double-layer capacitors usually have low internal resistances and a large number of possible charging and discharging cycles. Consequently, the property profile of the low-voltage energy store can be improved in this way, in particular with regard to a low internal resistance.
Vorteilhaft ist der Kondensator im Sinne eines weiteren Speicherelements zu den den Niedervoltenergiespeicher bildenden Speicherelementen in Serie (Reihe) geschaltet. Derart kann die Nennspannung des Niedervoltenergiespeichers weiter erhöht werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar, zu den den Niedervoltenergiespeicher bildenden Speicherelementen mehr als einen Kondensator in Serien- und/oder Parallelschaltung nachzuschalten.In the sense of a further storage element, the capacitor is advantageously connected in series with the storage elements forming the low-voltage energy storage device. In this way, the nominal voltage of the low-voltage energy store can be further increased. Of course, it is also conceivable to connect more than one capacitor connected in series and/or parallel to the storage elements forming the low-voltage energy storage device.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Niedervoltenergiespeichers kann dieser aus drei jeweils auf einer Lithi-um-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung basierenden Speicherelementen und einem diesen in Serie nachgeschalteten Doppelschichtkondensator und einen zu den drei jeweils auf einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung basierenden Speicherelementen sowie dem diesen in Serie nachgeschalteten Doppelschichtkondensator weiteren Doppelschichtkondensator gebildet sein. Der Niedervoltenergiespeicher gemäß dieser Ausführungsform kann sonach (gedanklich) in zwei parallel zueinander geschaltete Teile aufgeteilt werden, wobei ein ersten Teil durch die drei jeweils auf einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung basierenden Speicherelementen sowie dem diesen in Serie nachgeschalteten Doppelschichtkondensator und der zweite hierzu parallel geschaltete Teil durch den weiteren Doppelschichtkondensator gebildet ist.According to a preferred embodiment of a low-voltage energy store, this can consist of three storage elements based on a lithium-cobalt-manganese-nickel compound and a double-layer capacitor connected in series and one of the three each based on a lithium-cobalt-manganese-nickel compound based memory elements as well as the further double-layer capacitor connected in series downstream of these. The low-voltage energy storage device according to this embodiment can therefore (mentally) be divided into two parts connected in parallel, with a first part consisting of the three storage elements each based on a lithium-cobalt-manganese-nickel compound and the double-layer capacitor connected in series and the second part part connected in parallel thereto is formed by the further double-layer capacitor.
Es ist möglich, dass die erste elektrische Wandlervorrichtung eine höhere Leistung als die zweite elektrische Wandlervorrichtung aufweist. Grundsätzlich handelt es sich bei den, jeweils Bestandteile des erfindungsgemäßen Bordnetzes bildenden elektrischen Wandervorrichtungen vorteilhaft um Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler), das heißt um Vorrichtungen bzw. elektrische Schaltungsanordnungen, welche dazu ausgebildet sind, eine elektrische Eingangsspannung (Eingangsgleichspannung) in eine elektrische Ausgangsspannung (Ausgangsgleichspannung) mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umzuwandeln. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann also über die elektrischen Wandlervorrichtungen eine hohe Eingangsspannung des Hochvoltnetzes, das heißt etwa eine in dem Hochvoltnetz anliegende elektrische Spannung von größer gleich 200 Volt, in eine im Vergleich niedrigere Ausgangsspannung des Niedervoltnetzes, das heißt etwa eine im Niedervoltnetz anliegende elektrische Spannung von 12 Volt, umgewandelt werden. Auch eine umgekehrte Umwandlung der im Niedervoltnetz anliegenden elektrischen Spannung als Eingangsspannung in eine im Hochvoltnetz anliegende elektrische Spannung als Ausgangsspannung ist möglich.It is possible for the first electrical converter device to have a higher output than the second electrical converter device. In principle, the electrical traveling devices forming components of the vehicle electrical system according to the invention are advantageously direct voltage converters (DC/DC converters), i.e. devices or electrical circuit arrangements which are designed to convert an electrical input voltage (input direct current voltage) into an electrical output voltage (DC output voltage) with a higher, lower or inverted voltage level. Within the scope of the present invention, a high input voltage of the high-voltage network, i.e. an electrical voltage present in the high-voltage network of greater than or equal to 200 volts, can therefore be converted via the electrical converter devices into a comparatively lower output voltage of the low-voltage network, i.e. an electrical voltage present in the low-voltage network voltage of 12 volts. A reverse conversion of the electrical voltage present in the low-voltage network as input voltage into an electrical voltage present in the high-voltage network as output voltage is also possible.
Wie erwähnt, sind die Leistungen bzw. Leistungsaufnahmen der beiden elektrischen Wandlervorrichtungen vorteilhaft verschieden, wobei die Leistung bzw. Leistungsaufnahme der ersten elektrischen Wandlervorrichtung höher als die Leistung bzw. Leistungsaufnahme der zweiten elektrischen Wandlervorrichtung ist. Dies ist deshalb möglich, da über die erste elektrische Wandlervorrichtung insbesondere elektrische Hochleistungsverbraucher, wie z. B. als Antriebsaggregat dienende Elektromotoren oder Anlasser, mit elektrischer Energie versorgt werden, wohingegen über die zweite elektrische Wandlervorrichtung, insbesondere im Rahmen des Energieflusses zwischen dem hochvoltnetzseitigen Hochvoltenergiespeicher und dem niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher, eine bestimmte Menge elektrischer Energie an das Niedervoltnetz bzw. den darin enthaltenen Niedervoltenergiespeicher abgebbar ist bzw. abgegeben wird.As mentioned, the power or power consumption of the two electrical converter devices are advantageously different, with the power or power consumption of the first electrical converter device being higher than the power or power consumption of the second electrical converter device. This is possible because of the first electrical converter device in particular high-power electrical consumers, such as e.g. E.g. electric motors or starters serving as a drive unit, are supplied with electrical energy, whereas via the second electrical converter device, in particular as part of the energy flow between the high-voltage network-side high-voltage energy storage device and the low-voltage network-side low-voltage energy storage device, a certain amount of electrical energy is sent to the low-voltage network or the low-voltage energy storage device contained therein is or will be handed over.
Dabei weist die erste elektrische Wandlervorrichtung beispielsweise eine Leistung im Bereich von 1 - 3 Kilowatt (kW), insbesondere 2 Kilowatt (kW) auf bzw. ist für diese ausgelegt, wohingegen die zweite elektrische Wandlervorrichtung beispielsweise eine Leistung im Bereich von nur 1 - 10 Watt (W), insbesondere 2 Watt (W), aufweist bzw. für diese ausgelegt ist.The first electrical converter device has, for example, a power in the range of 1-3 kilowatts (kW), in particular 2 kilowatts (kW) or is designed for this, whereas the second electrical converter device has a power in the range of only 1-10 watts, for example (W), in particular 2 watts (W), or is designed for this.
Wie bereits erwähnt, dient die zweite elektrische Wandlervorrichtung vorteilhaft dazu, zumindest zeitweise einen elektrischen Energiefluss (Stromfluss) aus dem Hochvoltnetz in das Niedervoltnetz zu ermöglichen und somit über den niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher die Versorgung bestimmter, an das Niedervoltnetz angeschlossener Niedervoltverbraucher mit elektrischer Energie sicherzustellen. Als entsprechende Niedervoltverbraucher sind beispielsweise eine kraftfahrzeugseitig Beleuchtungseinrichtung, insbesondere ein Standlicht, verschiedene Fahrerassistenzsysteme, worunter insbesondere auch sicherheitsrelevante Fahrerassistenzsysteme, wie z. B. Brems- oder Lenkassistenzsysteme, aber auch akustische und/oder visuelle kraftfahrzeugseitige Multimediaeinrichtungen, wie z. B. Radios, Fernseher oder Kommunikationseinrichtungen für Telefon, Internet etc., zu verstehen sind.As already mentioned, the second electrical converter device is advantageously used to allow electrical energy to flow (current flow) from the high-voltage network into the low-voltage network at least temporarily, and thus to ensure the supply of certain low-voltage consumers connected to the low-voltage network with electrical energy via the low-voltage network-side low-voltage energy store. Corresponding low-voltage consumers are, for example, a lighting device on the motor vehicle, in particular a parking light, various driver assistance systems, including in particular safety-related driver assistance systems, such as B. braking or steering assistance systems, but also acoustic and / or visual vehicle-side multimedia devices such. As radios, televisions or communication devices for telephone, Internet, etc., are to be understood.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann eine Steuereinrichtung, welche zur Steuerung eines elektrischen Energieflusses zwischen dem Hochvoltenergiespeicher und dem Niedervoltenergiespeicher, und umgekehrt, ausgebildet ist, vorgesehen sein, wobei die Steuereinrichtung zur Steuerung des Energieflusses zwischen dem Hochvoltenergiespeicher und dem Niedervoltenergiespeicher, und umgekehrt, unter Berücksichtigung wenigstens einer Randbedingung ausgebildet ist. Mithin sind sämtliche über die beiden elektrischen Wandlervorrichtungen erfolgenden Energieflüsse zwischen dem hochvoltnetzseitigen Hochvoltenergiespeicher und dem niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher über die Steuereinrichtung steuerbar, welche hierfür z. B. geeignete Steueralgorithmen umfasst. Entsprechend kommuniziert die Steuereinrichtung zweckmäßig mit den beiden elektrischen Wandlervorrichtungen, insbesondere um mit diesen entsprechende Steuerbefehle auszutauschen. Wie erwähnt, kann ein Energiefluss sowohl von dem hochvoltnetzseitigen Hochvoltenergiespeicher in Richtung des niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeichers, aber auch umgekehrt möglich sein.In an expedient development of the invention, a control device, which is designed to control an electrical energy flow between the high-voltage energy storage device and the low-voltage energy storage device, and vice versa, can be provided, the control device for controlling the energy flow between the high-voltage energy storage device and the low-voltage energy storage device, and vice versa, taking into account at least one boundary condition is formed. Consequently, all energy flows taking place via the two electrical converter devices between the high-voltage network-side high-voltage energy store and the low-voltage network-side low-voltage energy store can be controlled via the control device, which z. B. includes suitable control algorithms. Accordingly, the control device expediently communicates with the two electrical converter devices, in particular in order to exchange corresponding control commands with them. As mentioned, an energy flow can be possible both from the high-voltage network-side high-voltage energy store in the direction of the low-voltage network-side low-voltage energy store, but also vice versa.
Als entsprechende Randbedingung, deren Vorliegen insbesondere über die Steuereinrichtung überprüfbar ist, kommt beispielsweise eine bestimmte Mindestenergiemenge oder Höchstenergiemenge und/oder eine bestimmte Mindestspannung oder Höchstspannung in dem Niedervoltenergiespeicher und/oder dem Niedervoltnetz in Frage, wobei die Steuereinrichtung zur Steuerung des Energieflusses zwischen dem Hochvoltenergiespeicher und dem Niedervoltenergiespeicher derart ausgebildet ist, dass in dem Niedervoltenergiespeicher eine bestimmte Mindestenergiemenge und/oder Mindestspannung nicht unterschritten wird oder eine bestimmte Höchstenergiemenge und/oder Höchstspannung nicht überschritten wird, und/oder wenigstens ein Betriebszustand des das Bordnetz umfassenden Kraftfahrzeugs in Betracht.A certain minimum amount of energy or maximum amount of energy and/or a certain minimum voltage or maximum voltage in the low-voltage energy storage device and/or the low-voltage network can be considered as a corresponding boundary condition, the existence of which can be checked in particular via the control device, with the control device for controlling the energy flow between the high-voltage energy storage device and the low-voltage energy store is designed in such a way that the low-voltage energy store does not fall below a specific minimum amount of energy and/or minimum voltage or does not exceed a specific maximum amount of energy and/or maximum voltage, and/or at least one operating state of the motor vehicle that includes the on-board electrical system.
Sonach kann die Steuereinrichtung oder eine mit dieser kommunizierende Überprüfungsvorrichtung, wie z. B. eine geeignete Komparatorschaltung, kontinuierlich oder diskontinuierlich zu bestimmten Zeitpunkten die vorhandene elektrische Energiemenge und/oder anliegende elektrische Spannung in dem Niedervoltenergiespeicher und/oder dem Niedervoltnetz ermitteln und diese mit einer vorgegebenen oder vorgebbaren elektrischen Mindestenergiemenge oder Höchstenergiemenge und/oder einer vorgegebenen oder vorgebbaren elektrischen Mindestspannung oder Höchstspannung in dem Niedervoltenergiespeicher oder dem Niedervoltnetz im Sinne eines Ist-Wert-Soll-Wert-Vergleichs vergleichen. Unter- oder überschreitet der aktuelle Wert der in dem Niedervoltenergiespeicher oder Niedervoltnetz vorhandenen elektrischen Energiemenge bzw. anliegenden elektrischen Spannung einen entsprechenden Ober- oder Untergrenzwert im Sinne entsprechender Schwellwerte, bedingt die Steuereinrichtung über die elektrischen Wandlervorrichtungen, insbesondere über die zweite elektrische Wandlervorrichtung, einen Energiefluss zwischen dem Hochvoltnetz bzw. dem Hochvoltenergiespeicher und dem Niedervoltnetz bzw. dem Niedervoltenergiespeicher derart, dass in dem Niedervoltenergiespeicher und/oder dem Niedervoltnetz eine bestimmte Mindestenergiemenge und/oder Mindestspannung nicht unterschritten wird oder eine bestimmte Höchstenergiemenge und/oder Höchstspannung nicht überschritten wird. Ein entsprechender Energiefluss zwischen dem Hochvoltnetz bzw. dem Hochvoltenergiespeicher und dem Niedervoltnetz bzw. Niedervoltenergiespeicher kann bereits erfolgen, wenn sich der aktuelle Wert der dortigen elektrischen Energiemenge bzw. der dort anliegenden elektrischen Spannung dem jeweiligen Mindest- oder Höchstwert annähert, wodurch die Unter- oder Überschreitung entsprechender Grenzwerte noch sicherer verhindert werden kann.Accordingly, the control device or a checking device that communicates with it, e.g. B. a suitable comparator circuit, continuously or discontinuously at certain points in time determine the existing amount of electrical energy and / or electrical voltage present in the low-voltage energy storage device and / or the low-voltage network and this with a predetermined or specifiable minimum amount of electrical energy or maximum amount of energy and / or a predetermined or specifiable electrical Compare the minimum voltage or maximum voltage in the low-voltage energy storage device or the low-voltage network in the sense of an actual value/target value comparison. If the current value of the amount of electrical energy or electrical voltage present in the low-voltage energy store or low-voltage network falls below or exceeds a corresponding upper or lower limit value in the sense of corresponding threshold values, the control device causes an energy flow between the electrical converter devices, in particular via the second electrical converter device the high-voltage network or the high-voltage energy store and the low-voltage network or the low-voltage energy store in such a way that the low-voltage energy store and/or the low-voltage network does not fall below a certain minimum amount of energy and/or minimum voltage or a certain maximum amount of energy and/or maximum voltage is not exceeded. A corresponding flow of energy between the high-voltage network or the high-voltage energy store and the low-voltage network or low-voltage energy store can already take place when the current value of the electrical energy quantity there or that is present there brings the electrical voltage closer to the respective minimum or maximum value, which means that the corresponding limit values can be prevented even more reliably.
Selbstverständlich kommuniziert die Steuereinrichtung hierfür mit geeigneten Erfassungsmitteln, welche zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Erfassung diverser elektrischer Parameter, insbesondere des Niedervoltnetzes oder dem Niedervoltenergiespeicher, ausgebildet ist. Entsprechende Parameter betreffen insbesondere die elektrische Energiemenge und/oder die elektrische Spannung in dem Niedervoltnetz oder dem Niedervoltenergiespeicher.Of course, the control device communicates with suitable detection means for this purpose, which is designed for the continuous or discontinuous detection of various electrical parameters, in particular of the low-voltage network or the low-voltage energy store. Corresponding parameters relate in particular to the amount of electrical energy and/or the electrical voltage in the low-voltage network or the low-voltage energy store.
Beispielsweise kann eine entsprechende niedervoltnetzseitige bzw. niedervoltenergiespeicherseitige Mindestenergiemenge in Form eines bestimmten als Randbedingung dienenden Ruhestroms vorliegen, welcher Ruhestrom in dem niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher stets vorzuhalten ist, um den Betrieb bestimmter niedervoltnetzseitig angeschlossener Verbraucher unter allen Umständen sicherzustellen. Dies trägt, sofern die Verbraucher, wie z. B. entsprechende Fahrerassistenzsysteme, wie Brems- oder Lenkassistenzsysteme, oder ein Standlicht, für den Betrieb des mit dem erfindungsgemäßen Bordnetz ausgestatteten Kraftfahrzeugs sicherheitsrelevant sind, zu erheblichen sicherheitstechnischen Vorteilen bei.For example, a corresponding minimum amount of energy on the low-voltage network side or low-voltage energy storage device side can be present in the form of a specific quiescent current serving as a boundary condition, which quiescent current must always be maintained in the low-voltage network-related low-voltage energy storage device in order to ensure the operation of certain low-voltage network-connected consumers under all circumstances. This contributes if consumers, such as B. corresponding driver assistance systems, such as braking or steering assistance systems, or a parking light, for the operation of equipped with the vehicle electrical system according to the invention are relevant to safety, to significant safety advantages.
Denkbar ist es auch, dass eine entsprechende Randbedingung wenigstens einen Betriebszustand des das Bordnetz umfassenden Kraftfahrzeugs betrifft. Unter Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ist beispielsweise ein Fahr- oder Standbetrieb zu verstehen. Sonach ist es mit besonderem Vorteil möglich, wenn das mit dem erfindungsgemäßen Bordnetz ausgestattete Kraftfahrzeug steht bzw. abgestellt ist, was z. B. über bestimmte Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs, wie z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Zündung etc., ermittelbar ist, den vorgenannten Ruhestrom in dem Niedervoltnetz bzw. dem Niedervoltenergiespeicher über einen gegebenenfalls notwendigen Energiefluss zwischen dem hochvoltnetzseitigen Hochvoltenergiespeicher und dem niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher sicherzustellen.It is also conceivable that a corresponding boundary condition relates to at least one operating state of the motor vehicle that includes the vehicle electrical system. The operating state of the motor vehicle is to be understood, for example, as driving or stationary operation. It is therefore possible with particular advantage if the motor vehicle equipped with the vehicle electrical system according to the invention is stationary or parked, which z. B. on certain operating parameters of the motor vehicle, such. B. vehicle speed, ignition, etc., can be determined to ensure the aforementioned quiescent current in the low-voltage network or the low-voltage energy storage device via an energy flow that may be necessary between the high-voltage network-side high-voltage energy storage device and the low-voltage network-side low-voltage energy storage device.
Vorteilhaft ist die oder eine Steuereinrichtung zur Steuerung wenigstens einer der elektrischen Wandlervorrichtungen, insbesondere der zweiten elektrischen Wandlervorrichtung, ausgebildet. Wiederum in Abhängigkeit des Vorliegens bestimmter Randbedingungen ist somit eine Ansteuerung, welche insbesondere ein Ein- oder Abschalten der elektrischen Wandlervorrichtung(en) betrifft, möglich. Als entsprechende Randbedingungen können die vorstehend genannten, die elektrische Energiemenge und/oder elektrischen Spannung in dem Niedervoltnetz und/oder dem Niedervoltenergiespeicher betreffenden Randbedingungen verwendet werden. Beispielsweise ist es also möglich, die zweite elektrische Wandlervorrichtung einzuschalten, wenn die elektrische Spannung in dem Niedervoltnetz eine vorgegebene oder vorgebbare elektrische Mindestspannung im Sinne eines unteren Grenz- oder Schwellwerts, z. B. 12 Volt, unterschreitet. Umgekehrt kann die zweite elektrische Wandlervorrichtung ausgeschaltet werden, wenn die elektrische Spannung in dem Niedervoltnetz eine vorgebbare oder vorgegebene elektrische Höchstspannung im Sinne eines oberen Grenz- oder Schwellwerts, z. B. 14 Volt, überschreitet.The or a control device is advantageously designed to control at least one of the electrical converter devices, in particular the second electrical converter device. Again depending on the presence of certain boundary conditions, activation is thus possible, which in particular relates to switching the electrical converter device(s) on or off. The boundary conditions mentioned above, which relate to the amount of electrical energy and/or electrical voltage in the low-voltage network and/or the low-voltage energy store, can be used as corresponding boundary conditions. For example, it is therefore possible to switch on the second electrical converter device when the electrical voltage in the low-voltage network is a predetermined or specifiable minimum electrical voltage in the sense of a lower limit or threshold value, e.g. B. falls below 12 volts. Conversely, the second electrical converter device can be switched off when the electrical voltage in the low-voltage network is a predeterminable or predetermined maximum electrical voltage in the sense of an upper limit or threshold value, e.g. B. 14 volts exceeds.
In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung kann der Hochvoltenergiespeicher mit den elektrischen Wandlervorrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Mithin sind der Hochvoltenergiespeicher und die elektrischen Wandlervorrichtungen baulich in einem Gehäuse integriert und stellen eine besonders hoch integrierte und kompakte Baueinheit des erfindungsgemäßen Bordnetzes dar, das heißt sie tragen auch zu einer kompakteren Ausführung des erfindungsgemäßen Bordnetzes bei. Das Gehäuse kann aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. Kunststoff, ausgebildet sein, was im Hinblick auf regelmäßig zu gewährleistende sicherheitstechnische Aspekte, wie z. B. der Berührungssicherheit gegen Stromschläge, vorteilhaft ist.In an expedient development of the invention, the high-voltage energy store can be arranged with the electrical converter devices in a common housing. Consequently, the high-voltage energy store and the electrical converter devices are structurally integrated in one housing and represent a particularly highly integrated and compact unit of the vehicle electrical system according to the invention, ie they also contribute to a more compact design of the vehicle electrical system according to the invention. The housing can be made of an electrically insulating material, such as. B. plastic, be formed, which is to be regularly guaranteed with regard to safety aspects such. B. the safety against electric shock is advantageous.
Daneben betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches ein, wie vorstehend beschriebenes Bordnetz umfasst. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere ein Elektrokraftfahrzeug oder ein Hybridelektrokraftfahrzeug. Obige Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Bordnetz gelten sonach analog für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.In addition, the present invention relates to a motor vehicle which includes an on-board network as described above. The motor vehicle is in particular an electric motor vehicle or a hybrid electric motor vehicle. The above statements regarding the vehicle electrical system according to the invention therefore apply analogously to the motor vehicle according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, wobei
-
1 eine Prinzipdarstellung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten beispielhaften, nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsform; -
2 eine Prinzipdarstellung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten beispielhaften, nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsform; und -
3 eine Prinzipdarstellung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs gemäß einer dritten beispielhaften, erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
-
1 a schematic representation of a vehicle electrical system of a motor vehicle according to a first exemplary embodiment, not according to the invention; -
2 a schematic representation of a vehicle electrical system of a motor vehicle according to a second exemplary embodiment, not according to the invention; and -
3 shows a schematic representation of a vehicle electrical system of a motor vehicle according to a third exemplary embodiment of the invention.
Ersichtlich ist das Bordnetz 1 in ein Hochvoltnetz 3 und ein Niedervoltnetz 4 unterteilt. Das Hochvoltnetz 3 weist ein Spannungsniveau von ca. 250 Volt, das Niedervoltnetz 4 weist ein Spannungsniveau von ca. 12 Volt auf. Sowohl in dem Hochvoltnetz 3 als auch in dem Niedervoltnetz 4 sind entsprechende wiederaufladbare Energiespeicher angeordnet. Entsprechend umfasst das Hochvoltnetz 3 einen Hochvoltenergiespeicher 5 und das Niedervoltnetz 4 einen Niedervoltenergiespeicher 6.The vehicle
Dabei ist der Hochvoltenergiespeicher 5 aus mehreren in Serie geschalteten, jeweils auf Lithium basierenden Speicherelementen 7, welche auch als Zellen bezeichnet werden können, gebildet. Der Niedervoltenergiespeicher 6 ist auch aus mehreren in Serie geschalteten, jeweils auf Lithium basierenden Speicherelementen 8 gebildet.In this case, the high-
Eine bevorzugte Konfigurationen des Niedervoltenergiespeichers 6 ist hierbei die Ausführung aus drei Speicherelementen 8 basierend auf einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung (so genannten NMC-Speicherelementen bzw. NMC-Zellen) und einem Speicherelement 8 basierend auf Lithium-Titanat. Alternative mögliche Konfigurationen des Niedervoltenergiespeichers 6 wurden bereits oben genannt.A preferred configuration of the low-
An das Hochvoltnetz 3 sind entsprechende Hochvoltverbraucher bzw. Hochleistungsverbraucher, wie z. B. der das Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs 2 bildende Elektromotor 9, angeschlossen, welcher über das Hochvoltnetz 3 und somit über den Hochvoltenergiespeicher 5 mit elektrischer Energie versorgt wird. Die elektrische Verbindung zwischen dem Hochvoltenergiespeicher 5 und den Hochleistungsverbrauchern ist über die Betätigung, d. h. Öffnen und Schließen, elektrischer Schaltmittel 11 trennbar und wieder herstellbar. Derart kann es z. B. verhindert werden, dass auch außerhalb des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs 2 eine Hochspannung, d. h. insbesondere die jeweilige Spannung des Hochvoltnetzes 3, an dem Elektromotor 9 anliegt.Corresponding high-voltage consumers or high-power consumers, such as e.g. B. the
An das Niedervoltnetz 4 sind entsprechende Niedervoltverbraucher 10, wie z. B. in Form von als Brems- oder Lenkassistenzsystemen ausgebildete Fahrerassistenzsystemen, einer Beleuchtungseinrichtung des Kraftfahrzeugs 2, d. h. insbesondere des Standlichts des Kraftfahrzeugs 2, diverser Multimediaeinrichtungen, wie z. B. Radio, Fernsehen, etc. angeschlossen, welche über das Niedervoltnetz 4 und somit über den Niedervoltenergiespeicher 6 mit elektrischer Energie (Strom) versorgt werden.Corresponding low-
Ersichtlich umfasst das Bordnetz 1 zwei parallel geschaltete, jeweils als Gleichstromwandler bzw. DC/DC-Wandler ausgebildete elektrische Wandlervorrichtungen 12, 13. Die elektrische Wandlervorrichtung 12 wird im Weiteren als erste elektrische Wandlervorrichtung, die elektrische Wandlervorrichtung 13 im Weiteren als zweite elektrische Wandlervorrichtung bezeichnet.As can be seen, the vehicle
Die elektrischen Wandlervorrichtungen 12, 13 sind dabei in dem Hochvoltnetz 3 angeordnet. Insbesondere ist die elektrische Wandlervorrichtung 13 samt dem Hochvoltenergiespeicher 5 in einem gemeinsamen Gehäuseteil 14 aus einem elektrisch isolierenden Material, d. h. Kunststoff, angeordnet. Demzufolge ist der Hochvoltenergiespeicher 5 und die elektrische Wandlervorrichtung 13 zu einer gemeinsamen Baueinheit integriert.The
Die elektrischen Wandlervorrichtungen 12, 13 unterscheiden sich in ihrer Leistung bzw. Leistungsaufnahme, wobei die erste elektrische Wandlervorrichtung 12 im Allgemeinen eine höhere Leistung bzw. Leistungsaufnahme als die zweite elektrische Wandlervorrichtung 13 aufweist. Die Leistung bzw. Leistungsaufnahme der ersten elektrischen Wandlervorrichtung 12 beträgt z. B. ca. 2 Kilowatt (kW), die Leistung bzw. Leistungsaufnahme der zweiten elektrischen Wandlervorrichtung 13 beträgt z. B. lediglich ca. 10 Watt (W).The
Dem Bordnetz 1 ist ferner eine Steuereinrichtung 15 zugehörig bzw. zugeordnet. Die Steuereinrichtung 15 ist insbesondere zur Steuerung eines elektrischen Energieflusses im Sinne eines Austauschs bestimmter Mengen elektrischer Energie zwischen dem hochvoltnetzseitigen Hochvoltenergiespeicher 5 und dem niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher 6, und umgekehrt, ausgebildet. Im Rahmen der Steuerung des Energieflusses zwischen dem Hochvoltenergiespeicher 5 und dem Niedervoltenergiespeicher 6 kann die Steuereinrichtung 15 bestimmte Randbedingungen berücksichtigen, d. h. die Steuerung des Energieflusses in Abhängigkeit des Vorliegens oder Nichtvorliegens entsprechender Randbedingungen vornehmen.A
Eine entsprechende Randbedingung kann beispielsweise eine bestimmte Mindestenergiemenge oder Höchstenergiemenge und/oder eine bestimmte Mindestspannung oder Höchstspannung in dem Niedervoltenergiespeicher 6 betreffen. Hierbei ist die die Steuereinrichtung 15 zur Steuerung des Energieflusses zwischen dem Hochvoltenergiespeicher 5 und dem Niedervoltenergiespeicher 6 derart ausgebildet ist, dass in dem Niedervoltenergiespeicher 6 eine bestimmte Mindestenergiemenge und/oder Mindestspannung nicht unterschritten wird oder eine bestimmte Höchstenergiemenge und/oder Höchstspannung nicht überschritten wird. Die Mindestenergiemenge bzw. Höchstenergiemenge wie auch die Mindestspannung bzw. die Höchstspannung liegen der Steuereinrichtung 15 als entsprechende Grenzwerte vor und werden seitens der Steuereinrichtung 15 als Sollwerte mit den als Istwerten zu erachtenden, aktuell gegebenen Energiemengen bzw. elektrischen Spannungen in dem Niedervoltnetz 4 bzw. dem Niedervoltenergiespeicher 6 verglichen. Hierbei erfolgt eine Ansteuerung der elektrischen Wandlervorrichtungen 12, 13 insbesondere dann, wenn der seitens der Steuereinrichtung 15 durchgeführte Istwert-Sollwert-Vergleich ein Unter- oder Überschreiten eines entsprechenden Istwertes mit einem entsprechenden Sollwert ergibt.A corresponding boundary condition can relate, for example, to a specific minimum amount of energy or maximum amount of energy and/or a specific minimum voltage or maximum voltage in the low-
Insbesondere ist es möglich, den seitens des Niedervoltnetzes 4 bzw. in dem Niedervoltenergiespeicher 6 stets vorzuhaltenden Ruhestrom, welcher den grundsätzlichen Betrieb der an das Niedervoltnetz 4 angeschlossenen Verbraucher 10 ermöglicht, sicherzustellen. Der Ruhestrom, welcher mit einer bestimmten Mindestenergiemenge in dem Niedervoltenergiespeicher6 verknüpft ist, kann sonach auch durch einen Energiefluss von dem Hochvoltenergiespeicher 5 in den Niedervoltenergiespeicher 6 gewährleistet werden.In particular, it is possible to ensure the quiescent current that is always to be provided by the low-
Ermittelt z. B. die Steuereinrichtung 15, dass in dem Niedervoltenergiespeicher 6 eine Unterschreitung der für den Ruhestrom erforderlichen Energiemenge gegeben ist, kann diese die elektrische Wandlervorrichtung 13 ansteuern und so eine bedarfsgerechte Energiemenge aus dem Hochvoltenergiespeicher 5 an den Niedervoltenergiespeicher 6 übertragen werden. Für den Austausch entsprechender Energiemengen zwischen dem hochvoltnetzseitigen Hochvoltenergiespeicher 5 und dem niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher 6 kommt vorteilhaft ausschließlich die zweite elektrische Wandlervorrichtung 13 zur Verwendung. Selbstverständlich umfasst oder kommuniziert die Steuereinrichtung 15 hierzu mit geeigneten Erfassungsmitteln zur Erfassung der in dem Hochvoltnetz 3, dem Niedervoltnetz 4, dem Hochvoltenergiespeicher 5 sowie dem Niedervoltenergiespeicher 6 aktuell anliegenden bzw. vorhandenen elektrischen Spannungen bzw. elektrischen Energiemengen.determined e.g. B. the
Als entsprechende von der Steuereinrichtung 15 berücksichtigbare Randbedingung kann ferner, d. h. alternativ oder zusätzlich, auch ein Betriebszustand des das Bordnetz 1 umfassenden Kraftfahrzeugs 2 verwendet werden. Mithin kann die Steuereinrichtung 15 eine Ansteuerung der elektrischen Wandlervorrichtung 13 z. B. nur ermöglichen, wenn das Kraftfahrzeug 1 steht bzw. abgestellt ist. Hierzu kann die Steuereinrichtung 15 z. B. mit kraftfahrzeugseitigen Erfassungsmitteln zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Betriebszustandes der Elektromotoren, der Zündung etc. kommunizieren, so dass diese eindeutig den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 2 ermitteln kann. Beispielsweise ist es möglich, dass, wenn die Steuereinrichtung 15 ermittelt, dass das Kraftfahrzeug 2 abgestellt wurde, den oben genannten Ruhestrom in dem Niedervoltnetz 4 bzw. die dazu in dem Niedervoltenergiespeicher 6 vorzuhaltende elektrische Energiemenge aus dem Hochvoltnetz 3 bzw. dem Hochvoltenergiespeicher 5 bereitzustellen.Furthermore, as a corresponding boundary condition which can be taken into account by the
Die Steuereinrichtung 15 ist zur Steuerung wenigstens einer der elektrischen Wandlervorrichtungen 12, 13, insbesondere der zweiten elektrischen Wandlervorrichtung 13, ausgebildet. Mithin kann die Steuereinrichtung 15 die elektrischen Wandlervorrichtungen 12, 13 in unterschiedliche Betriebszustände versetzen, d. h. insbesondere ein- und ausschalten. Es ist demnach möglich, insbesondere die zweite elektrische Wandlervorrichtung 13 nur zu bestimmten Zeitpunkten anzuschalten und somit einen Energiefluss zwischen dem Hochvoltnetz 3 und dem Niedervoltnetz 4 respektive dem darin angeordneten Hochvoltenergiespeicher 5 und Niedervoltenergiespeicher 6 zu ermöglichen. Unter Berücksichtigung des Vorliegens einer entsprechenden Randbedingung, wie z. B. der aktuell in dem Niedervoltnetz 4 bzw. dem Niedervoltenergiespeicher 6 anliegenden elektrischen Spannung kann sonach ein Einschalten der zweiten elektrischen Wandlervorrichtung 13 erfolgen, wenn in dem Niedervoltnetz 4 und/oder dem Niedervoltenergiespeicher 6 ein Unterschreiten einer Mindestspannung, von z. B. 12 Volt, angezeigt ist. Gleiches gilt, sofern ein Überschreiten einer Höchstspannung, von z. B. 14 Volt, in dem Niedervoltnetz 4 und/oder dem Niedervoltenergiespeicher 6 erfasst wurde.The
Zu beachten ist, dass bei abgestelltem Kraftfahrzeug 2 ein Energiefluss zum Zwecke des Ladens bzw. Nachladens des Niedervoltenergiespeichers 6 über die zweite elektrische Wandlervorrichtung 13 regelmäßig nicht zweckmäßig ist, da in diesem Fall die Gefahr besteht, dass außerhalb des Hochvoltnetzes 3 eine entsprechend hohe elektrische Spannung anliegt, was aus sicherheitstechnischen Aspekten zu verhindern ist. Gleichermaßen ist der Wirkungsgrad eines entsprechenden Ladevorgangs unzureichend hoch, so dass entsprechende Ladevorgänge in der Regel uneffizient sind.It should be noted that when the
Der Niedervoltenergiespeicher 6 ist sonach vorzugsweise aus drei Speicherelementen 8 basierend auf einer Lithium-Cobalt-Mangan-Nickel-Verbindung und einem Speicherelement 8 basierend auf Lithium-Titanat gebildet, welchen Speicherelementen 8 sechs in Reihe geschaltete Doppelschichtkondensatoren 16 parallel geschaltet sind, ausgebildet.The low-
Der Niedervoltenergiespeicher 6 ist sonach zur Gewährleistung des Betriebs der an das Niedervoltnetz 4 angeschlossenen Verbraucher 10 vorgesehen. Die Doppelschichtkondensatoren 16 können bedarfsweise, d. h. etwa bei Ausfall der ersten elektrischen Wandlervorrichtung 12, zugeschaltet werden, um möglicherweise auftretende Spannungsspitzen, insbesondere im Niedervoltnetz 4, auszugleichen.The low-
Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip ist es grundsätzlich möglich, ein entsprechendes Bordnetz 1 gewichtsmäßig leichter aufzubauen, was sich dadurch begründet, dass durch den möglichen Energiefluss zwischen dem hochvoltnetzseitigen Hochvoltenergiespeicher 5 und dem niedervoltnetzseitigen Niedervoltenergiespeicher 6 der Niedervoltenergiespeicher 6 in seiner Kapazität kleiner bemessen werden kann. So kann beispielsweise ein entsprechender Niedervoltenergiespeicher 6 mit einer Kapazität im Bereich von 1 - 6 Amperestunden (Ah), insbesondere nur ca. 2 Amperestunden (Ah), und einer maximalen Stromstärke von ca. 150 Ampere (A) verwendet werden, wohingegen konventionelle Niedervoltenergiespeicher mindestens eine Kapazität von ca. 44 Amperestunden aufweisen müssen. Durch die kleinere Dimensionierung der Niedervoltenergiespeicher 6 ergeben sich Gewichtseinsparungen von bis zu 70% (betrachtet man ein Gewicht eines konventionellen Niedervoltenergiespeichers von ca. 14 Kilogramm (kg) und ein Gewicht eines erfindungsgemäß einsetzbaren Niedervoltenergiespeichers 6 von ca. 4 Kilogramm).With the principle according to the invention, it is basically possible to construct a corresponding vehicle
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012011840.6A DE102012011840B4 (en) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Electrical system for a motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012011840.6A DE102012011840B4 (en) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Electrical system for a motor vehicle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012011840A1 DE102012011840A1 (en) | 2013-12-19 |
DE102012011840B4 true DE102012011840B4 (en) | 2023-03-09 |
Family
ID=49667710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012011840.6A Active DE102012011840B4 (en) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Electrical system for a motor vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102012011840B4 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014006944B4 (en) * | 2014-05-10 | 2018-11-29 | Audi Ag | Method for operating a vehicle-side electrical vehicle electrical system, electrical wiring system for a motor vehicle and motor vehicle |
DE102014215298A1 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-04 | Robert Bosch Gmbh | Self-discharge characterizing device and method for characterizing a self-discharge of energy storage devices |
EP3078550B1 (en) * | 2015-04-10 | 2020-05-20 | IVECO S.p.A. | Dual voltage electrical installation of a heavy vehicle |
DE102021117997A1 (en) | 2021-07-13 | 2022-11-17 | Audi Aktiengesellschaft | Method for operating an on-board network |
DE102021131608A1 (en) | 2021-12-01 | 2023-06-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for controlling an onboard power supply system for a motor vehicle, onboard power supply system and motor vehicle |
DE102021131516A1 (en) | 2021-12-01 | 2023-06-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for controlling an onboard power supply system for a motor vehicle, onboard power supply system and motor vehicle |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060125319A1 (en) | 2004-12-15 | 2006-06-15 | King Robert D | System and method for providing power control of an energy storage system |
DE102007001673A1 (en) | 2007-01-11 | 2008-07-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | On-board electrical system for motor vehicle, has high volt energy storage, and converter device provided parallel to another converter device, and to allow preset energy application to take place in low-volt voltage network |
DE102009000121A1 (en) | 2009-01-09 | 2010-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Drive arrangement for motor vehicle, has internal-combustion engine, electrical engine and transmission, where electrical engine has multi-voltage generator and electrical motor in form of common component |
DE102010046616A1 (en) | 2010-09-25 | 2012-03-29 | Volkswagen Ag | System and method for supplying electrically powered consumers and motor vehicles |
-
2012
- 2012-06-14 DE DE102012011840.6A patent/DE102012011840B4/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060125319A1 (en) | 2004-12-15 | 2006-06-15 | King Robert D | System and method for providing power control of an energy storage system |
DE102007001673A1 (en) | 2007-01-11 | 2008-07-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | On-board electrical system for motor vehicle, has high volt energy storage, and converter device provided parallel to another converter device, and to allow preset energy application to take place in low-volt voltage network |
DE102009000121A1 (en) | 2009-01-09 | 2010-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Drive arrangement for motor vehicle, has internal-combustion engine, electrical engine and transmission, where electrical engine has multi-voltage generator and electrical motor in form of common component |
DE102010046616A1 (en) | 2010-09-25 | 2012-03-29 | Volkswagen Ag | System and method for supplying electrically powered consumers and motor vehicles |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MILLER, JOHN M.: "Trends in Vehicle Energy Storage Systems: Batteries and Ultracapacitors to Unite", IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), September 3-5, 2008, Harbin, China |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102012011840A1 (en) | 2013-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2705990B1 (en) | Motor vehicle with a multiple voltage on-board electrical wiring system and associated method | |
EP2460253B1 (en) | Circuit arrangement for an on-board system | |
DE102012011840B4 (en) | Electrical system for a motor vehicle | |
WO2016150792A1 (en) | Energy accumulator device | |
EP2210326B1 (en) | Onboard power supply and method for operating an onboard power supply | |
EP2471155B1 (en) | System for storing electric energy | |
DE102010062249A1 (en) | Apparatus for use in an electric drive system and method of operating such | |
DE102007026164A1 (en) | Electrical supply system for motor vehicle, has battery charging ultra cap by direct current-direct current converter before start of vehicle on high stress than rated stress, where stress level of electrical system is determined | |
WO2011124478A2 (en) | Electrical power distribution system for a motor vehicle | |
WO2016083295A1 (en) | Multiple energy accumulator system for motor vehicle electrical systems | |
DE102013204894A1 (en) | Motor vehicle electrical system with at least two energy stores, method for operating a motor vehicle electrical system and means for its implementation | |
DE102011108231A1 (en) | Energiespeicheranordung | |
EP3099523A1 (en) | On-board electrical system, and method for operating an on-board electrical system | |
DE102013113182A1 (en) | Energy storage device | |
EP3052337B1 (en) | Device for supplying a voltage to an electric vehicle comprising a permanent main battery and a replaceable auxiliary battery | |
DE102014201362A1 (en) | Method for operating a vehicle electrical system | |
EP3134949A1 (en) | Vehicle electrical system | |
EP3720733B1 (en) | Method for controlling an electrical system of an electrically drivable motor vehicle having a plurality of batteries, and electrical system of an electrically drivable motor vehicle | |
DE102012007575B3 (en) | Energy storage device used for restarting operation of engine of motor car, has memory elements that are selected from certain materials and are set with one power storage unit maintained at low temperature and low internal resistance | |
DE102012009738B4 (en) | Electrical circuit arrangement | |
DE102009058362B4 (en) | Battery system for a motor vehicle, method for operating a battery system of a motor vehicle and motor vehicle | |
DE102010047685A1 (en) | Motor vehicle e.g. hybrid vehicle, has high power load and on-board power supply operable by battery, where battery includes two electro-chemical cells i.e. lithium ion cell, which are connected in rows | |
DE102015006280A1 (en) | Vehicle and electric drive device for a vehicle | |
DE102012209453A1 (en) | Motor vehicle electrical system with an electric machine and at least two energy storage devices with different charging voltages and method for operating the same | |
DE102013009991A1 (en) | Externally launchable integration of a battery in a motor vehicle electrical system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60L0011180000 Ipc: B60L0001000000 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |