CN105934867A - 车载电网和用于驱动车载电网的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于机动车的车载电网(1)，其具有用于至少一个低压负载(29)的低压子电网(21)和用于至少一个高压负载(25)的高压子电网(20)以及起动器发电机(30)，其中高压子电网(20)具有电池(40)，电池设置为产生高压并且输出给所述高压子电网(20)并且具有至少两个带有单电压抽头(42)的电池单元(41)，其中高压子电网(20)与低压子电网(21)经由耦合单元(33)连接，耦合单元设置为，从高压子电网(20)提取电能并且输送给低压子电网(21)。在此设定，耦合单元(33)设置为，将电池单元(41)选择性地接通给所述低压子电网(21)。本发明此外涉及一种用于驱动车载电网的方法、机动车以及设置用于执行该方法的电池管理系统和计算机程序。

Description

车载电网和用于驱动车载电网的方法

技术领域

本发明涉及一种车载电网和用于驱动机动车的车载电网的方法。

此外提出一种具有这样的车载电网的机动车以及设置用于执行所述方法的电池管理系统和计算机程序。

背景技术

在具有内燃机的机动车中，为了给用于内燃机的电气起动机或起动器以及机动车另外的电气装置供电设有车载电网，按照标准以12伏特驱动车载电网。在起动内燃机时经由车载电网由起动电池提供电压给起动器，如果例如通过相应起动信号闭合开关，那么起动器起动内燃机。如果起动内燃机，那么该内燃机驱动电气发电机，该发电机随后产生大约12伏特的电压并且经由车载电网提供给车辆中的不同电气负载。在此，电气发电机也又给通过起动过程加载的起动电池充电。如果电池经由车载电网充电，那么实际电压也能够位于在额定电压之上，例如在14V或14.4V。具有12V或14V电压的车载电网在本公开的范围中也称为低压车载电网。

已知的是，在电动和混合动力车辆中以48V额定电压应用另一车载电网，该另一车载电网在本发明的范围中也称为高压车载电网。

发明内容

按照本发明，用于机动车的车载电网具有用于至少一个低压负载的低压子电网和用于至少一个高压负载的高压子电网以及起动器发电机，其中高压子电网与所述低压子电网经由耦合单元连接，耦合单元设置为，从高压子电网提取能量并且输送给低压子电网，其中高压子电网具有电池，电池设置为产生高压并且输出给高压子电网并且具有至少两个带有单电压抽头的电池单元，单电压抽头通向耦合单元。在此设定，耦合单元设置为，将电池单元选择性地接通至低压子电网。

本发明具有如下优点，通过低压子电网能够驱动按照低的第一电压设计的电气负载，并且为高功率负载准备了高压子电网，亦即具有相对于第一电压提高的电压的子车载电网。低压子电网的供电与在高压子电网中的充电和放电过程重叠。在此，单向地发生通过高压子电网的低压子电网供电，亦即耦合单元优选仅仅沿一个方向提供能量转移。

术语“电池”和“电池单元”在本说明书中匹配于通常的语言使用，用于蓄电池或蓄电池单元。电池包括一个或多个电池单元，电池单元能够表示电池单池、电池模块、模块支路或电池组。在此，电池单池优选在空间上组合并且通过连接技术相互连接，例如串行或并行地连接为模块。多个模块能够如此形成所谓的电池直接变换器(BDC，battery direct converter)并且多个电池直接变换器能够形成一个电池直接逆变器(BDI，battery direct inverter)。

车载电网能够不仅用于静止应用，例如在风力发电设备中，而且用于车辆中，例如混合动力和电动车辆中。特别是，车载电网能够用于具有起动-停止系统的车辆中。

提出的系统亦即车载电网和电池管理系统特别适用于具有48伏特的发电机和14伏特的起动器的车辆中的应用，其中14伏特的起动器优选设计用于起动/停止系统。

提出的系统特别是适于用于具有所谓的增压回收系统(BRS)的车辆中。在增压回收系统(BRS)中，在制动过程中、下坡行驶中或者在滑行运行中获得电能，以便由此给电气负载供能。增压回收系统提高系统效率，从而能够节省燃料或者能够降低排放。高压子电网中的电池或者支持内燃机(这称为所谓的增压)或者在低速的情况下对于短路程甚至用于纯电动行驶，例如在电动停入和开出时。

通过在从属权利要求中列举的措施给出了在独立权利要求中提出的对象的有利的改进和改善。

如此有利的是，选择性地可接通的电池单元分别设置为用于提供低压。电池单元能够因此交替地被要求提供低压，例如以便支持起动-停止系统，这引起电池单元提高的寿命。

根据一个优选实施形式，耦合单元具有能够反向关断的开关。优选地，能够反向关断的开关适用于接通和关断选择性地可接通的电池单元。这些开关具有如下特征，即该开关在“接通”状态下能实现仅仅沿一个方向的流通电流，而在“断开”状态下能够在两极接受关断电压。

根据一个优选实施形式，低压子电网具有至少一个电容器。电容器优选设置为，在所接通的电池单元切换时稳定低压。电容器的尺寸确定在此优选按照如下选择，

$C=\frac{I_{\max }\·t_{umschali}}{{\mathrm{\ΔU}}_{\max }}$

其中，I_max是最大车载电网电流，该最大车载电网电流应当在转换过程期间在低压子电网中流经；t_umschalt是持续时间，在该持续时间期间没有电池单元被提供用于供电；而ΔU_max是在转换过程期间车载电网电压的最大允许的变化。

在按照本发明用于驱动机动车的车载电网的方法中，其中车载电网具有用于至少一个低压负载的低压子电网和用于至少一个高压负载的高压子电网以及起动器发电机，其中高压子电网与低压子电网经由耦合单元连接，耦合单元设置为，从高压子电网提取电能并且输送给低压子电网，其中高压子电网具有电池，电池设置为产生高压并且输出给高压子电网并且具有至少两个带有单电压抽头的电池单元，单电压抽头通向耦合单元，其中，耦合单元设置为，将电池单元选择性地接通给低压子电网，在此设定，将具有最高的充电状态的这种电池单元接通至低压子电网。

按照本发明的方法具有如下优点，在驱动中产生如下状态，在该状态中各电池单元大约具有相同充电状态。由此特别是实现，电池单元相同地老化，亦即例如具有相同内阻和/或相同电容。对低压子电网的供电在此由一个电池单元切换为如下电池单元，该电池单元相比于当前用于低压子电网供电的电池单元具有相应更高的充电状态。

另一优点在于，在低压子电网中总是满足对于起动过程的要求，这是因为分别应用当前具有最好性能的电池单元。因为低压子电网的供电与在高压子电网中的充电和放电过程叠加，并且单向地发生低压子电网供电，所以通过按照本发明的方法确保：相比于其他子电池，具有最高充电状态的电池单元总是更快速地被放电或者更缓慢地被充电。这导致子电池的充电状态的对称性。

根据一个优选实施形式，在超过电池单元的充电状态差的阈值时，实施所述接通的电池单元的切换。由此实现：在多个电池单元的相同或相似的充电状态下，不实现由一个电池单元到下一电池单元的快速不断的切换，紧接着是反向切换，只要未使用的电池单元分别具有最高充电状态。特别优选地，电池单元的充电状态差的阈值为在0.5％与20％之间、优选在1％与5％之间、特别优选为大约2％的限定值。

根据一个优选实施形式，通过下述方式来实施所接通的电池单元(41)的切换，该方式是在第一步骤中关断流过电流的电池单元并且随后在第二步骤中接通所选择的另一电池单元。特别是当耦合单元具有能够反向关断的开关时产生优点，该开关是导通地构成的功率开关。基于能够反向关断的开关的功能方式，在同时操作开关时，低压子电网的正极在开关阶段期间与两个电池单元的较高的电位连接，而车载电网的负极与两个电池单元的较低的电位连接，这引起提高的电压。通过所提出的开关策略阻止了：相比于低压子电网的规范所允许的那样，将短时较大的电压提供给低压子电网。有利的转换方案还阻止在应用的耦合单元中的转换过程中低压的短时上升。结合缓冲装置——该缓冲装置例如构成为低压子电网中的电容器——还有利地限制低压子电网中的电压骤降。

如果在这样的时刻实现转换，即在此车载电网电流尽可能小，那么能够进一步有利地减小低压子电网中的电压骤降。这例如能够通过对车载电网电流的信号的分析和对耦合单元的开关的与此相关的控制来实现。此外也能够实现与负载管理系统的同步，以便短时在没有舒适性受损的情况下关断高功率负载，如例如加热系统，以便能实现在没有值得注意的电压骤降的情况下电池单元的变换过程。

按照本发明此外提出一种计算机程序，按照该计算机程序如果该计算机程序执行在可编程计算机装置上时实施在此所述方法中之一。计算机程序能够例如是用于实现用于车载电网的运行的装置的模块或者用于实现车辆的电池管理系统的模块。计算机程序能够存储在机器可读的存储介质上，例如在永久或可再写入的存储介质中，或者在与计算机装置的关联物中，例如在可携带存储器上，如例如CD-ROM、DVD、蓝光盘、USB盘或存储卡。对此附加和备选地，能够在计算机装置如例如在服务器上或者云服务器上提供计算机程序用于下载，例如通过数据网，如因特网，或者通信连接，如例如电话线或无线连接。

按照本发明此外提供一种电池管理系统(BMS)，具有如下装置，以便实施用于运行所述车载电网中之一的所述方法中之一。特别地，电池管理系统具有如下单元，该单元设置为用于获取电池单元的充电状态，特别是具有最高充电状态的电池单元；以及具有如下单元，该单元设置为驱控耦合单元，以使得将电池单元，特别是具有最高的充电状态的这种电池单元，选择性地接通至低压子电网，。

根据另一实施形式，电池管理系统包括另一单元，该单元设置为，确定超过电池单元的充电状态差的阈值，以便接着借助于耦合单元执行所述接通的电池单元的切换。

按照本发明此外提出一种机动车，具有内燃机和上述的车载电网。

发明优点：

本发明提供一种成本有利的具有用于车辆的锂离子电池系统的车载电网，该车载电网具有包括48伏特的起动器发动机的高压子电网、低压子电网以及带有14伏特的车载电网的单向供电的增压回收系统。在此，能够相对于已知系统省去电位分离的DC/DC变换器和铅酸蓄电池。此外，起动器在低压子电网中是不必要的。在适合设计的情况下，增压回收系统能够相比于当前发展中的BRS系统存储显著更多能量并且由此在较长的制动过程或下坡时回收系统中的更多的电能。

此外，该系统的突出之处在于小的体积、小的重量以及长的寿命。基于多重冗余设计的低压子电网，存在系统的较高的可用性，这也能在冷起动过程中和具有高功率的起动/停止过程中一旦需要快速重复地实现高的功率要求。

提出的按照本发明的方法包括驱动策略，该驱动策略能够实现对低压子电网的供电并且在起动过程中提供电能。在此如此优化电能的存储，以使得能够在制动过程中回收尽可能多的电能并且在此能够以尽可能高的功率给电池充电。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中进一步阐明。其中：

图1示出根据现有技术的低压车载电网；

图2示出具有高压子电网和低压子电网以及单向电位分离的DC/DC变换器的车载电网；

图3示出具有高压子电网和低压子电网以及双向电位分离的DC/DC变换器的车载电网；

图4示出具有高压子电网和低压子电网以及单向非电隔离的DC/DC变换器的车载电网；

图5示出按照本发明的一个实施形式的耦合单元；

图6示出在示例性的运行状态下图5的耦合单元；

图7示出在示例性的转换过程期间图5的耦合单元；以及

图8示出能够反向关断的开关。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的车载电网1，在内燃机起动时经由车载电网1由起动器电池10提供电压给起动器11，如果例如通过相应的起动器信号闭合开关12，那么起动器起动内燃机(未示出)。如果起动内燃机，那么该内燃机驱动电气发电机13，发电机随后产生大约12伏特的电压并且经由车载电网1提供给车辆中的不同电气负载14。电气发电机13在此也又给通过起动过程加载的起动电池10充电。

图2示出具有高压子电网20和低压子电网21以及单向电位分离的DC/DC变换器22的车载电网，该DC/DC变换器在高压子电网20与低压子电网21之间形成耦合单元。车载电网1能够是车辆的车载电网，特别是机动车、运输车辆或叉式装卸车的车载电网。

高压子电网20是例如具有电气发电机23的48伏特的车载电网，电气发电机23能够由内燃机(未示出)驱动。发电机23在该实施例中构成为，根据车辆发动机的转动产生电能并且馈送到高压子电网20中。高压子电网20此外还包括电池24，电池例如能够构成为锂离子电池并且设置为，输出需要的驱动电压给高压子电网。在高压子电网20中设有负载电阻25，该负载电阻例如能够通过至少一个、优选通过机动车的多个电气负载形成，其中以高压驱动电气负载。

在低压子电网21——该低压子电网21在输出侧设置在DC/DC变换器22处——中设有起动26，该起动器设置为，闭合开关27以便起动内燃机，以及设有蓄能器28，该蓄能器设置为，提供在例如14伏特水平的低压用于低压子电网21。在低压子电网21中设有另外的负载29，这些负载以低压驱动。蓄能器28例如包括电池，特别是这样的铅酸蓄电池，该铅酸蓄电池在完全充电状态(充电状态，SOC＝100％)下通常具有12.8伏特的电压。在放电电池情况下(充电状态，SOC＝0％)，蓄能器28无负载地具有典型10.8伏特的端子电压。低压子电网21中的车载电网电压在行驶运行中根据温度和蓄能器28的充电状态例如位于在10.8伏特与15伏特之间的范围中。

DC/DC变换器22在输入侧与高压子电网20和发电机23连接。DC/DC变换器22在输出侧与低压子电网21连接。DC/DC变换器22构成为，接收在输入侧接收的直流电压、例如用于驱动高压子电网的、例如在包含12与48伏特之间的直流电压并且产输出电压，输出电压不同于在输入侧接收的电压，特别是产生如下输出电压，该输出电压小于在输入侧接收的电压，例如12V或14V。

图3示出具有高压子电网20和低压子电网21的车载电网1，高压子电网20和低压子电网21通过双向电位分离的DC/DC变换器31连接。示出的车载电网1基本上如在图2中示出的车载电网那样构成，其中发电机连接在高压子电网20中并且为了在子电网20、21之间的能量转移应用DC/DC变换器31，该DC/DC变换器电位分离地实施。在两个子电网20、21中还设有电池24、28以及负载25、29，如参照图2所述。基本上在图3中示出的系统通过起动器的连接来进行区分。在图2中示出的系统中起动器26设置在低压子电网21中并且由此DC/DC变换器22能够设计为单向地用于从高压子电网20到低压子电网21总的能量转移，而在图3中示出的架构中起动器发电机30应用在高压子电网20中。在该情况下DC/DC变换器31构成为双向的，从而锂离子电池24如果必要能够经由低压子电网21充电。低压车辆的起动辅助则经由低压接口和DC/DC变换器31实现。

图4示出具有高压子电网20和低压子电网21的车载电网1，例如车辆、特别是机动车、运输车辆或叉式装卸机的车载电网1。车载电网1特别是适用于在如下车辆中的应用，该车辆包括48伏特的发电机、14伏特的起动器以及增压回收系统。

高压子电网20包括起动器发电机30，起动器发电机30能够起动内燃机(未示出)并且能够由内燃机驱动。起动器发电机30构造为，根据车辆发动机的转动产生电能并且馈入到高压子电网20中。此外，用于在车辆的起动-停止运行中的首次起动的另一起动器(未示出)能够设置在低压子电网21中。在高压子电网20中设有负载电阻25，负载电阻25例如能够通过至少一个优选通过机动车的多个电气负载形成，这些电气负载以高压驱动。

高压子电网20此外包括电池40，该电池能够构成为例如锂离子电池并且设置为，输出48伏特的驱动电压给高压子电网。锂离子电池40在48伏特的电压的情况下优选具有大约15安培小时的最小容量，以便能够存储需要的电能。

电池40具有多个电池单元41-1，41-2，…41-n，其中给电池单元41配置多个电池单池，电池单池通常相互串联并且部分附加地相互并联连接，以便借助于电池40实现要求的功率和能量数据。各个电池单池例如是具有2.8至4.2伏特的电压范围的锂离子电池。

给电池单元41-1，41-2，…41-n配置单电压抽头42-1，42-2，…42-n+1，通过单电压抽头输送电压给耦合单元33。在如图4所示的电池单元41-1，41-2，…41-n的串联连接的情况下，多个单电压抽头42设置在电池单元41之间，以及以及设置在电池40的端部上。在n个电池单元的情况下由此产生n+1个单电压抽头42。通过附加的多个单电压抽头42，锂离子电池40被划分为多个电池单元41-1，41-2，…41-n，这些电池单元在本发明的范围中也能够被称为子电池。如此选择多个单电压抽头42，以使得多个电池单元41分别具有一个电压水平，低压子电网21亦即14伏特的车载电网能够以该电压水平被供电。电池单元41的单电压抽头42如图4所示输送给耦合单元33。耦合单元33具有如下任务，即将电池40的电池单元41中的至少一个接通到低压子电网21用于其驱动或支持。

耦合单元33将高压子电网20与低压子电网21耦合并且在输出侧给低压子电网21提供需要的运行电压，例如12V或14V。耦合单元33的结构和功能方式参照图5至7所述。

低压子电网21包括低压负载29，该低压负载例如设计用于在14V电压下的驱动。根据一个实施形式设定，锂离子电池40在停止的车辆的情况下承担静态电流负载的供电，该静态电流负载表示为负载25、29。例如能够设置，在此满足所谓的机场测试的要求，其中在六周的停车之后还是能够起动车辆，并且其中电池在停车时间期间提供静态电流给低压子电网21中的低压负载29，由此例如给防盗警报设备供电。

在低压子电网21中选择性地设置高功率蓄能器28或缓冲蓄能器，该蓄能器能够短时输出非常大的功率，亦即针对高功率是优化的。高功率蓄能器28满足如下目的，即进一步避免在转换电池单元41时的过压。如果将电容器作为高功率蓄能器使用，那么该电容器的大小确定优选如下：

$C=\frac{I_{\max }\·t_{umschali}}{{\mathrm{\ΔU}}_{\max }}$

其中，I_max是最大车载电网电流，该最大车载电网电流能够在转换过程期间在车载电网中流过；t_umschalt是持续时间，在该持续时间期间没有电池单元41被提供用于供电；而ΔU_max是在转换过程期间车载电网电压的最大允许的变化。

在图4中示出的车载电网此外能够包括电池管理系统(BMS)(未示出)。电池管理系统包括控制装置，该控制装置设置为，检测、处理关于温度的测量数据、提供的电压、输出的电流和电池40或电池单元41的充电状态并且由此例如做出关于电池40的健康状态的结论。电池管理系统在此包括如下单元，该单元设置为，调节耦合单元33，以使得该耦合单元能够选择性地在低压子电网21中接通电池单元41。

图5示出耦合单元33，该耦合单元构成为单向的非电隔离的直流电压变换器(DC/DC变换器)。耦合单元33包括能够反向关断的开关44、45，能够反向关断的开关具有如下特征，即该开关在“接通”的第一状态下能实现仅仅沿一个方向的流通电流，而在“断开”的第二状态下能够在两极接受关断电压。这是与简单的半导体开关如例如IGBT开关的本质区别，因为这些开关沿相反方向基于其本征二极管不能接受关断电压。基于流通电流方向的关系在图5中图示出两种不同的开关类型，亦即RSSJ 45和RSS_r44，它们在其制造中没有区别，而是仅仅以不同极性安装。能够反向关断的开关44、45的详细结构的例子依照图8所述。

在耦合单元33中电池单元41的单抽头42分别在分支点43分支并且分别输送给不同的能够反向关断的开关RSS_I 45和RSS_r44中的一个。能够反向关断的开关RSS_I 45在耦合单元33的输出侧与正极52连接，而能够反向关断的开关RSS_r44在耦合单元33的输出侧连接到负极51。

图6示出低压子电网21示例性地从电池单元41-2经由配置的抽头42-2和42-3被供电。由正极52电流路径61经由能够反向关断的开关RSS_I 45-i经由分支点43-i经由电压抽头42-2通向接通的电池单元41-2，并且由那儿经由在接通的电池单元41-2之后设置的电压抽头42-3经由分支点43-j经由另一能够反向关断的开关RSS_r44-i到达负极51。在第一分支点43-i上也引导到另一能够反向关断的开关RSS_r44-j的连接。因为该开关构成为能够反向关断，所以在此没有电流能够流到负极51。在传统的MOSFET开关的情况下，该开关是反向导通的，从而电流路径不经由电池单元41-2，而是经由开关RSS_r44-j。同样适用于第二分支点43-j，该第二分支点又通向关断的能够反向关断的开关RSS_I 45-j，从而在此同样导通电流是不可能的。

高压子电网20关于低压子电网21的接地的电压水平依赖于接通电池单元41中的哪一个。然而，在多个驱动状态中的任一个中，多个电位中的任一个都不具有如下值，该值超过在高压与低压的和的幅度上的电压边界，亦即在48伏特电网和14伏特电网的情况下为大约62伏特。然而相对于低压子电网的接地的负电位能够出现。

起动器发电机30的驱动独立于耦合单元33的驱动以及低压子电网的供电。在接通的电池单元41——该电池单元给低压子电网21供电——中产生通过低压子电网电流和如果必要由起动发电机馈入整个锂离子电池中的充电电流(发电机运行)或从整个锂离子电池提取的放电电流(电机驱动)的叠加。只要不超过电池单池允许的边界、例如单池的最大允许的放电电流，这些过程能够视为相互独立的。为了安全地给低压子电网21供电，经由耦合单元33的所属的开关44、45接通多个电池单元41中的正好一个。基于低压子电网21的多重冗余供电，能够借助于提出的架构构成如下系统，该系统具有在低压子电网中电能的非常高的可用性。

图7示出借助于耦合单元33示例性地由电池单元41-1到电池单元41-n的转换过程。在转换之前第一电流路径71经由第一能够反向关断的开关RSS_I 45-i、经由第一电压抽头42-1、42-2——它们配置给第一电池单元41-1——，并且经由第二能够反向关断的开关RSS_r44-i通到负极51。在转换之后，电流路径72经由第二能够反向关断的开关RSS_I 45-k、经由电压抽头42-n、42-n+1——它们配置给第n电池单元41-n——，并且经由另一能够反向关断的开关RSS_r44-k通到负极51。

为了切换，关断能够反向关断的开关45-i、44-i，而接通另一能够反向关断的开关45-k、44-k。如果耦合单元33同步地获得用于开关45-i、44-i、45-k、44-k的开关命令，那么基于能够反向关断的开关的功能方式低压子电网的正极52在功率开关的开关阶段期间与两个子电池的较高的电位连接，而负极51在开关阶段期间与两个子电池的较低的电位连接，亦即在该例子中与电池单元41-n的负极连接。由此短期地施加比低压子电网的规范所允许的实质上大得多的电压给低压子电网。在图6中示出的例子中，由于串联连接的电池单元41，短期地给低压子电网21提供总电池的子电压的和。为了避免该过压，在耦合单元33转换时如下进行：

-如此实现转换，以使得首先关断当前流过电流的子电池的开关，在示出的例子中为电池单元41-1，并且在至今为止流过电流的子电池的开关不再流过电流之后，接通如下子电池的开关，该子电池应承担低压子电网的供电。所述原理也称为“先断后通”。

在用于具有电池单元41的示出的串联连接的车载电网1的优化驱动策略的观察中得出如下考虑。在此基于如下，在同样老化的电池单池中，在相同参考条件下亦即基本上相同温度和相同充电状态下，电池单池的内阻和电容大约相同。

在同样老化的电池单池中通过具有最小充电状态的这种电池单池来限制可最大输出的功率。

在同样老化的电池单池中通过具有最小充电状态的这种电池单池来限制可最大提取的能量。

在同样老化的电池单池中通过具有最高充电状态的这种电池单池来限制在充电过程中最大允许的功率。

在同样老化的电池单池中通过具有最高充电状态的这种电池单池来限制最大可提供的能量。

因为电池系统在增压回收系统中应能够随时在制动过程中存储尽可能多的能量，并且同时应能够尽可能好地支持增压过程，所以由此能够得出如下要求，即电池单元41和位于其中的电池单池必须具有所有尽可能相同的充电状态，以便尽可能好地满足提出的要求。

除了对于发电机13的要求之外也对该系统提出对于在低压子电网21中的起动过程的要求。为了借助于高功率蓄能器28和锂离子电池40的组合尽可能好地满足这些要求，优选地将这样的电池单元41用于低压子电网的供电，该电池单元在给定的时刻具有最高充电状态。

能够以以下驱动策略满足对耦合单元33的开关状态的选择的要求：低压子电网21的供电总是由这样的子电池41实现，该子电池当前具有最高充电状态。因为低压子电网的供电与在高压子电网中的充电和放电过程重叠并且单向地发生低压子电网供电，所以通过该选择规则确保：具有最高充电状态的子电池41比其他电池单元41被更快放电或更慢充电。这导致子电池的充电状态的对称。

为了在电池单元的相同状态下不产生由一个电池单元41到下一电池单元的非常快速的切换，导入用于充电状态的差ΔSOC_umschalt的阈值，例如如下差ΔSOC_umschalt，其具有在0.5％与20％之间、优选在1％与5％之间、特别优选为2％的限定的值，该值必须被超过，以便低压子电网21的供电由一个电池单元41转换到这样的电池单元41，该电池单元相比于当前用于低压子电网21供电的电池单元41具有相应更高的充电状态。在供电时的转换总是实现到这样的电池单元41，该电池单元当前具有最高充电状态，当当前用于低压子电网21的供电接通的电池单元41具有如下充电状态时实施该转换，该充电状态比具有最高充电状态的每个电池单元41的充电状态至少小ΔSOC_umschalt。

图8示出能够反向关断的开关44、45的可能的结构。导通方向在此以I给出。能够反向关断的开关RSS_r 44包括例如IGBT、MOSFET或双极晶体管101以及与之串联连接的二极管103。在图8中示出MOSFET 101，其具有一起示出的本征二极管102。与MOSFET101串联连接的二极管103的极性相反于MOSFET 101的本征二极管102的方向。能够反向关断的开关RSS_r44沿导通方向I通过电流并且沿相反方向关断。能够反向关断的开关RSS_l45相应于RSS_r44，仅仅以相反的极性安装，从而导通方向和关断方向交换。开关RSS_l45、RSS_r44的突出之处也特别是在于在开关过程中几乎不明显的延迟，亦即允许非常短的转换持续时间。通过适合的驱控电路能够非常准确地调节在开关的关断与接通之间的时间延迟。

本发明不限于在此所述实施例和其中突出的方面。而是在通过权利要求给定的范围内多种变型是可能的，这些变型位于在本领域内技术人员的处理范围中。

Claims (10)

1.一种用于机动车的车载电网(1)，具有用于至少一个低压负载(29)的低压子电网(21)和用于至少一个高压负载(25)的高压子电网(20)以及起动器发电机(30)，其中所述高压子电网(20)与所述低压子电网(21)经由耦合单元(33)连接，所述耦合单元设置为，从所述高压子电网(20)提取能量并且输送给所述低压子电网(21)，其中所述高压子电网(20)具有电池(40)，所述电池设置为产生高压并且输出到所述高压子电网(20)并且具有至少两个带有单电压抽头(42)的电池单元(41)，所述单电压抽头通向所述耦合单元(33)，其特征在于，所述耦合单元(33)设置为，将所述电池单元(41)选择性地接通至所述低压子电网(21)。

2.根据权利要求1所述的车载电网(1)，其特征在于，能够选择性地接通的电池单元(41)分别被设置为用于提供低压。

3.根据前述权利要求中任一项所述的车载电网(1)，其特征在于，所述耦合单元(33)具有能够反向关断的开关(44、45)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的车载电网(1)，其特征在于，所述低压子电网(21)具有至少一个电容器(28)。

5.一种用于驱动机动车的车载电网(1)的方法，其中，所述车载电网(1)具有用于至少一个低压负载(29)的低压子电网(21)和用于至少一个高压负载(25)的高压子电网(20)以及起动器发电机(30)，其中所述高压子电网(20)与所述低压子电网(21)经由耦合单元(33)连接，所述耦合单元设置为，从所述高压子电网(20)提取能够并且输送给所述低压子电网(21)，其中所述高压子电网(20)具有电池(40)，所述电池设置为产生高压并且输出给所述高压子电网(20)并且具有至少两个带有单电压抽头(42)的电池单元(41)，所述单电压抽头通向所述耦合单元(33)，其中，所述耦合单元(33)设置为，将所述电池单元(41)选择性地接通至所述低压子电网(21)，其特征在于，将具有最高的充电状态的这种电池单元(41)接通至所述低压子电网(21)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在超过所述电池单元(41)的充电状态差的阈值时，实施所接通的电池单元(41)的切换。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，通过下述方式来实施所接通的电池单元(41)的切换，该方式是在第一步骤中关断流过电流的电池单元(41)并且随后在第二步骤中接通所选择的另一电池单元(41)。

8.一种用于实施根据权利要求5至7中任一项所述方法的电池管理系统，具有用于获取电池单元(41)的充电状态的单元和用于控制耦合单元(33)以便借助于所获取的所述电池单元(41)的充电状态来选择性地接通电池单元(41)的单元。

9.一种计算机程序，设置为用于当所述计算机程序执行在可编程计算机装置上时实施根据权利要求5至7中任一项所述方法中的任一项。

10.一种机动车，具有内燃机和根据权利要求1至4中任一项所述的车载电网(1)。