CN117177876A - 车辆的车载电网、具有车载电网的车辆及用于运行车辆的车载电网的方法 - Google Patents

车辆的车载电网、具有车载电网的车辆及用于运行车辆的车载电网的方法 Download PDF

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Abstract

车载电网(3)，具有：·‑用于车辆的电驱动单元(5)的第一子车载网络(7)，·‑用于车辆的电组件(10)的第二子车载网络(9)，·‑用于车辆电池(2)的第三子车载网络(8)，·‑充电连接端(6)，其中·‑车载电网(3)的转换开关(WS)、第一开关元件(S21)和第二开关元件(S22)物理上彼此分开，·‑在车辆电池(2)的充电运行期间，充电连接端(6)借助于第一开关元件(S21)与第三子车载网络(8)电流连接并且借助于转换开关(WS)与第二子车载网络(9)电流连接，以及·‑在车辆的行驶运行期间，第一子车载网络(7)借助于第二开关元件(S22)与第三子车载网络(8)电流连接并借助于转换开关(WS)与第二子车载网络(9)电流连接。

Description

车辆的车载电网、具有车载电网的车辆及用于运行车辆的车 载电网的方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的车载电网，所述车载电网具有用于所述车辆的电驱动单元的第一子车载网络和用于所述车辆的不同于所述电驱动单元的电组件的第二子车载网络，以及用于所述车辆的车辆电池的第三子车载网络。此外，所述车载电网具有用于提供电流源的充电电压的充电连接端。
此外，本发明涉及一种具有对应车载电网的车辆，并且同样本发明涉及一种用于运行车载电网的方法。
背景技术
例如，DE 102019008835 A1公开了一种具有高压车载电网的车辆。在此，所述高压车载电网分为两个子区域，其中第一子区域布置在所述车辆的第一安装空间中，而第二子区域布置在所述车辆的至少一个第二安装空间中，其中所述高压车载电网分为两个子区域被构造为使得在所述车辆的第一安装空间中只能在所述高压车载电网的第一子区域的电压下工作并且在所述车辆的至少一个第二安装空间中可以在所述高压车载电网的第二子区域的无电压状态下工作。
DE 102019008824 A1公开了一种用于车辆的车载电网。该车载电网具有两条电位线路，它们可以与车辆电池电流连接或与车辆电池电流连接。特别地，车载电网分为三个子车载电网。
发明内容
本发明所基于的任务是说明一种用于车辆的相对于现有技术改进的车载电网。
该任务通过根据独立权利要求的车载电网、车辆以及方法来解决。合理的扩展由从属权利要求得出。
本发明的一个方面涉及一种用于车辆的车载电网，具有
-用于所述车辆的电驱动单元的第一子车载网络，
-用于所述车辆的与所述电驱动单元不同的电组件的第二子车载网络，
-用于所述车辆的车辆电池的第三子车载网络，
-充电连接端，用于提供电流源的充电电压，其中
-所述车载电网的转换开关、第一开关元件和第二开关元件在物理上彼此分开，
-所述第二子车载网络借助于所述转换开关与所述第一子车载网络或与所述充电连接端电流连接，
-在所述车辆电池的充电运行期间，所述充电连接端借助于所述第一开关元件与所述第三子车载网络电流连接并且借助于所述转换开关与所述第二子车载网络电流连接，并且所述第一子车载网络借助于所述第二开关元件与所述第三子车载网络电流分开并且借助于所述转换开关与所述第二子车载网络电流分开，以及
-在所述车辆的行驶运行期间，所述充电连接端借助于所述第一开关元件与所述第三子车载网络电流分开并且借助于所述转换开关与所述第二子车载网络电流分开，并且所述第一子车载网络借助于所述第二开关元件与所述第三子车载网络电流连接并借助于所述转换开关与所述第二子车载网络电流连接。
通过所提出的车载电网可以遵守Y电容器或Y电容在其能量含量方面的安全极限值，特别是在车辆的直流充电过程中。由此可以特别是遵守车辆以及特别是车载网络的EMV(电磁兼容性)要求。
通过根据本发明的转换开关、第一开关元件和第二开关元件，得出关于车辆的车辆电池的改进的电高压安全性。通过使用诸如切换开关、第一开关元件和第二开关元件的多个物理上彼此分开的开关元件，在车辆电池的直流充电过程中可以将第二子车载网络通过小型、廉价的转换开关与车辆外部的电流源(特别是直流充电桩)分开。因此，与现有技术相比，可以省去大型、笨重且昂贵的直流接触器。
特别地，车辆的行驶运行和充电运行是相互排斥的，其方式是分别不需要的组件与其余车载电网电流分开。从而这些分开的组件由于它们的Y电容不再对车载电网的整体电容做出贡献。因此，可以在这些组件中安装大Y电容，而不会超过允许的极限值。这特别是使得能够遵守关于Y电容的能量含量和EMV要求的安全要求。
为了能够实现这一点，在车辆电池的充电运行期间，至少所述第一子车载网络可以与待充电的单元分开。通过根据本发明的车载电网，可以省去为每个单独的子车载网络提供多个电池分接端。同样，通过划分根据本发明的车载电网的物理上彼此分开的开关，可以省去现有技术中的尺寸过大、成本密集且容易出错的转换开关。通过省去多个电池分接端，可以省去对每个分接端进行复杂的保护，由此可以降低成本并将安全关键弱点减至最少。
车辆、特别是机动车辆、特别是道路车辆特别是被构造为电动车辆或混合动力车辆。特别地，车辆电池、特别是高压电池可以通过将车辆特别是从其车载电网、特别是高压车载网络连接到作为充电电流源的至少一个车辆外部电源(特别是连接到充电站)来充电。
特别地，车载电网可以是高压车载网络。
术语“高压”特别是应理解为直流电压，其特别是大于大约60伏。特别地，术语“高压”应当根据标准ECER100来进行解释。
车载电网至少分为第一子车载电网、第二子车载电网和第三子车载电网。为了能够向车辆且特别是车载电网供应电压，车载电网可以经由其充电连接端、特别是电压连接端与充电源或电流源电连接，使得可以向车辆、特别是向车载电网提供充电电压，特别是直流电压。
电驱动单元特别是被设置用于驱动车辆。因此，至少一个电驱动单元特别是车辆的所谓的牵引电机。车载电网例如还可以具有多个这样的电驱动单元，特别是前电驱动单元，特别是用于驱动车辆前轴的车轮，并且具有后电驱动单元，特别是用于驱动车辆后轴的车轮。
第二子车载电网具有电组件。这些电组件可以是例如电辅助模块，例如电制冷剂压缩机或电加热元件。
车载电网的电组件通常具有Y电容器以产生电磁兼容性。这种Y电容器也可以设置在充电站侧，即也设置在直流电流源的区域中。Y电容器在电磁兼容性、特别是去无线电干扰方面的作用是本领域技术人员已知的，从而在这方面不需要单独的进一步解释。此外，参考相关标准，例如关于电磁兼容性的指南2014/30/EU、DIN/EN61000等。
出于电安全性的原因，所有Y电容器中存储的电能不应超过可预给定的最大值。这个值例如是0.2J。这通常导致以下结构设计：车辆侧的Y电容器的电容值通常选择得小于按规定产生电磁兼容性(特别是对于连接到车载电网的电组件)所需的值。
尤其是已证明有问题的是车辆应当借助于充电站的交流电压充电。在这种情况下，车辆侧设置的Y电容器的总容量被证明是一个障碍，因为这些Y电容器也可能引起漏电流，所述漏电流可能触发充电站侧的故障和/或可能整体超过电设施中漏电流的允许值，例如在标准中也说明的允许值，例如在标准DIN EN 61800等中。这个问题基本上只能通过减小车辆中设置的Y电容器的电容值来解决，但是应当注意的是，由此可能显著增加滤波器单元的复杂度。
另外，特别是在借助于直流电压充电时，需要所有有效Y电容器的能量含量不超过预给定的总能量含量。目前为此规定最大值为0.2J，不应超过该最大值。由于车辆的电组件数量众多且功率提高，例如在高压组件的情况下，现有Y电容器的总容量不断增大，由此存储在那里的能量含量也对应于总容量的增加而增加。此外应当注意的是，Y电容器的能量含量特别关键，特别是在高压范围内，尤其是应当注意Y电容器中存储的电能与Y电容器的电压成二次方关系。由此正是在高压范围中特别难以遵守关于与相应高压电势有关的最大能量含量的要求。正是在车辆中，同时满足关于电磁兼容性的要求和关于与Y电容器的能量有关的电安全性的要求被证明是有问题的。
这些问题由根据本发明的车载电网解决，因为通过根据本发明的车载电网、特别是通过划分为第一、第二和第三子车载网络和通过各种切换可能性，可以根据相关要求来优化车辆的不同运行模式。这使得能够在考虑分别待采取的车辆状态的情况下设计各个功能的Y电容器。
根据本发明的车载电网使得能够通过使用物理上彼此分开的转换开关、第一开关元件和第二开关元件来减小车载电网的成本、重量和安装空间。特别地，可以省去复杂的、成本密集的和有损耗的转换设备。
特别地，可以借助于根据本发明的车载电网实现，在车辆的行驶运行期间或在车辆的充电运行期间将电驱动单元直接与车辆电池连接或将电流源或充电站直接与车辆电池连接。根据车辆状态，其他组件与车辆电池电流分开。可以利用转换开关借助于电驱动单元或者借助于直流电流源向第二子车载网络、特别是第二子车载网络的辅助模块供电。
规定，所述第二子车载网络借助于两条电位线路与所述转换开关连接，其中两条电位线路中的至少一条具有半导体保护器。
所述半导体保护器例如是电子可复位半导体保护器。例如，电位线路可以具有减小的线路横截面。为了对电位线路提供单极保护以保护线路，半导体保护器可以连接到两条电位线路中的至少一条。特别地，半导体保护器可以替代地由熔断器代替。通过使用转换开关和半导体保护器，可以向第二子车载网络供电而无需复杂的要求。此外，半导体保护器除了电保护器之外还可以具有开关元件。所述开关元件例如可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、晶体管、晶闸管或者二极管。
这两条电位线路特别是用于将转换开关与第一子车载网络电连接。特别地，电位线路之一是用于正电压电位的电线路，而另一电位线路是用于负电压电位的电线路。特别地，电位线路可以是车载电网的复杂的电位线路的一部分。因此车载电网的各种组件可以与复杂的电位线路电连接。
此外规定，所述半导体保护器和所述转换开关一起形成混合开关设备，其中利用所述混合开关设备可以无负载地切换所述转换开关并且保护所述第二子车载网络免遭短路。换句话说，可以借助于半导体保护器和转换开关的组合为车载电网提供各种功能。通过组合半导体保护器和转换开关的多种功能，可以更简单地并且特别是更无损耗来执行开关过程。特别地，因此可以仅基于第二子车载网络的电压水平来设计转换开关。因此，与现有技术中的转换设备相比，可以更简单、更便宜且更有效地使用转换开关。通过组合半导体保护器和转换开关，可以在车辆电池的充电过程中以简单且有效的方式无电压地开关第一子车载网络。
特别地，在第二子车载网络与充电连接端连接时，转换开关和半导体保护器的组合使得能够实现转换开关的无负载切换。因此，半导体保护器和转换开关的组合使得能够使用更便宜且更简单的转换开关来耦合两个不同的预充电或已充电的子车载网络。特别地，混合开关设备既可用于车辆电池的充电运行又可用于车辆的行驶运行。借助于该混合开关设备，既可以在行驶运行时保护第二子车载网络的电组件免遭短路，又可以在车辆电池的充电运行时同样保护第二子车载网络的电组件免遭短路。
此外，混合开关设备提供以下优点，即在第二子车载网络或辅助模块车载网络中发生短路的情况下，可以比其后面的主开关或保护器更快地发生触发。因此可以选择性地触发保护器。特别地，这里为车载电网以及因此为车辆带来了冗余的安全机制。
可选地，借助于混合开关设备可以创建专门用于第二子车载网络或用于车载电网的辅助模块的高效转换设备。
在本发明的另一实施例中规定，所述混合开关设备附加地与车载电网的充电单元电流连接，或者所述混合开关设备附加地与所述充电单元和第一车载网络的直流电压转换器电流连接。换句话说，可以为混合开关设备扩展另外的功能。因此，混合开关设备满足车载电网的各种功能。例如，充电单元可以是车载充电器，特别是用于将来自外部交流电压源的交流电压转换为直流电压的充电单元。因此，当通过交流电压向第二子车载网络供电时，同样可以借助于半导体保护器来保护该充电路径。替代于此，除了该充电单元之外，混合开关设备也可以与第二子车载网络的直流电压转换器电流连接。特别地，该直流电压转换器在此是直流/直流转换器，利用该直流/直流转换器例如可以将车辆电池的电池电压或充电单元的电压转换成用于向第二子车载网络的电组件供电的对应电压。
在另一实施例中规定，所述半导体保护器具有开关元件，其中利用所述开关元件能够阻止电流从所述转换开关流向所述第二子车载网络的方向。因此，半导体保护器具有可切换的或可开关的开关元件、特别是开关。例如，半导体保护器可以代替地或附加地具有二极管。特别地，该二极管可以集成或连接在半导体保护器中，使得在与车载电网出现短路或其他干扰的情况下，保护第二子车载网络的电组件免遭过电压或过电流。因此，该二极管还具有截止方向，从而可以阻止电流流入第二子车载网络。因此有害电流不能流入第二子车载网络。
在另一实施例中规定，所述转换开关和所述直流充电连接端之间的至少一条电位线路具有电保护器。该电保护器可以是例如熔断器或其他电保护器或机电保护器。因此，在发生短路或电流水平过高的情况下，被构造为熔断器的电保护器能够被激活并且中断电流流动，由此能够保护车载电网的电组件。
在本发明的另一实施例中规定，所述第一开关元件和所述第二开关元件分别被构造为接触器或半导体开关。借助于第一开关元件和第二开关元件，可以对应于车辆状态将车辆电池与电驱动单元或与直流电流源连接。例如，第一开关元件和第二开关元件可以分别被构造为继电器。例如，第一开关元件和第二开关元件可以是高压接触器或电池接触器。
本发明的另一方面涉及一种具有根据前述方面或其实施例的车载电网的车辆。所述车辆例如是电驱动车辆，如混合动力车辆或电动车辆。特别地，所述车辆具有上述车载电网。
在另一实施例中规定，所述第二子车载网络连接到以下电组件中的至少一个：电制冷剂压缩机单元、电加热单元、热泵和直流电压转换器。换句话说，第二子车载网络具有除车辆的电驱动单元之外的各种电组件。特别地，第二子车载网络包含车辆的辅助模块。
本发明的另一方面涉及一种用于运行根据前述方面之一或其实施例的车载电网的方法。利用车辆电池提供电池电压并且利用充电连接端提供充电电压。在车辆电池的充电运行期间，向车辆电池和第一另外的子车载电网供应所述充电连接端的充电电压，并且在车辆的行驶运行期间，向第一子车载网络和第二子车载网络供应电池电压。
特别地，上述车载电网可以具有控制单元，利用所述控制单元可以执行刚刚描述的方法。特别地，在车辆电池的直流充电过程期间，第二子车载网络的辅助模块可以与直流充电路径、即直流电压源耦合，并且在车辆的行驶状态下，辅助模块可以与作为第一子车载网络的驱动车载网络耦合或由所述驱动车载网络供电。
各个方面的实施例应视为其他方面的有利实施例，并且反之亦然。
附图说明
本发明的进一步的优点、特征和细节从优选实施例的以下描述中并且基于附图得出。上面在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在附图描述中提到的和/或单独在附图中示出的特征和特征组合不仅可以以分别说明的组合使用，而且可以以其他组合使用或单独使用，而不脱离本发明的范围。
在此下面的附图：
图1示出了具有车载电网的车辆的示意图；
图2示出了图1的车载电网的示意性实施方式；
图3示出了对图2中的车载电网进行预充电的示意性流程图；
图4示出了图2中的车载电网的另一示意性实施方式；以及
图5示出了图2中的车载电网的另一示意性实施方式。
在附图中，功能相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出了车辆1的示意图。车辆1，特别是机动车辆，特别是道路车辆，特别是被构造为电动车辆或混合动力车辆。特别地，车辆电池2、特别是高压电池可以通过将车辆1(特别是车辆的车载电网3)连接到至少一个车辆外部电源、特别是连接到电流源4来予以充电。特别地，电流源4是充电站或充电设备或充电系统。特别地，借助于电流源4可以使用直流电或交流电来执行车辆1的充电过程。车载电网3例如可以是高压车载网络。
此外，车辆1具有至少一个电驱动单元5，电驱动单元5可用车辆电池2供应电能，以便能够使车辆1运动。
图2中示出了车载电网3的示意图。例如，车载电网3可以具有车辆电池2、至少一个电驱动单元5。此外，车载电网具有充电连接端6，利用该充电连接端6可以将车载电网3与电流源4连接。特别地，充电连接端6是车辆1的车辆侧充电连接端。此外，例如至少一个电驱动单元5可以是车载电网3的第一子车载电网7的组成部分。车辆电池2又可以是第三子车载电网8的组成部分。此外，车载电网3可以具有第二子车载网络9。第二子车载网络9特别是可以具有与电驱动单元5不同的电组件10。特别地，电组件10是车辆1的辅助模块。例如，电组件10可以是电制冷剂压缩机单元、电加热单元、热泵或直流电压转换器。
例如，车辆电池2可以具有电压值为例如800伏直流电的电池电压UBatt。利用电流源4，例如可以提供例如400伏、特别是500伏直流电的充电电压UL。因此，对于借助于电流源4对车辆电池2进行的充电过程而言，必须使用车载充电单元或车载充电器将充电电压UL向上变换至电池电压UBatt的电压水平。
为了能够尽可能有效地运行车载电网3，可以例如在车载电网3的第一状态下为车辆电池2设置充电运行，特别是充电运行。对于车载电网3的第二状态，设置车载电网3用于车辆1的行驶运行。例如，车载电网3具有单独的开关元件，利用这些开关元件可以置于用于对车辆电池2充电的状态或者用于车辆1的行驶运行的状态。例如，车载电网3的转换开关WS、第一开关元件S21和第二开关元件S22物理上彼此分开地布置。特别地，这三个开关元件WS、S21、S22在车载电网3内彼此分开地布置或连接。例如，第一开关元件S21和第二开关元件S22均可以被构造为接触器或半导体开关或继电器。
例如，第一开关元件S21和第二开关元件S22可以是全极分离元件。
借助于转换开关WS，第二子车载网络9可以与第一子车载网络7电流连接或与直流电压充电连接端6电流连接。因此，转换开关WS用于第二子车载网络9与第一子车载网络7或者与充电连接端6或者直流电压充电连接端的相互电耦合或者电连接。因此，借助于转换开关WS，第二子车载网络9的电组件10可以借助于车辆电池2或利用电流源4供应能量。
下面解释在车辆电池2的充电运行期间车载电网3具有哪些开关位置。对于车辆电池2的充电运行，充电连接端6可以借助于第一开关元件S21与第三子车载网络8电流连接。因此，在这种情况下第一开关元件S21闭合，使得车辆电池2和外部电流源4之间存在直接的电连接。此外，可以借助于转换开关WS将充电连接端6与第二子车载网络T2电流连接。因此可以借助于充电电压U对电组件10供电。在充电运行期间，第一子车载网络7如下借助于第二开关元件S22与第三子车载网络8电流分开。换句话说，第二开关元件S22断开，使得特别是电驱动单元5与车辆电池2分离或分开。此外，可以借助于转换开关WS将第一子车载电网7与第二子车载网络9电流分开。因此，在充电运行期间，辅助模块车载网络(特别是第二子车载网络9)的辅助模块不再借助于车辆电池2和/或电驱动单元5供应能量。因此，在车辆电池2的充电运行期间，电流源4与车辆电池2以及第二子车载网络9之间存在直接的电连接。
特别地，车载电网3的组件借助于电位线路HV+、HV-彼此电连接。特别地，这些电位线路是电线路，特别是车载电网3的高压线路。
特别地，为了执行车辆电池2的安全充电过程，可以在转换开关WS和充电连接端6之间的至少一条电位线路HV+之间连接电保护器S。这例如可以是熔断器。该熔断器用作针对短路或过电流的保护功能。
下面描述车辆1处于行驶运行的情况。对于车辆1的行驶运行，充电连接端6可以借助于第一开关元件S21与第三子车载网络8电流分开。因此，第一开关元件S21断开，使得车辆电池2和电流源4之间不存在电连接。附加地，充电连接端6可以借助于转换开关WS与第二子车载网络9电流分开。因此，在这种情况下将转换开关WS置于电池电压2的电压电平。特别地，对于车辆1的行驶运行，第一子车载网络7借助于第二开关元件S22与第三子车载网络8电流连接。因此，第二开关元件S22闭合，使得车辆电池2和至少一个电驱动单元5之间存在电连接。因此可以向电驱动单元5供应电能，特别是供应电池电压UBatt，以使车辆1移动行驶。附加地，第二子车载网络9可以借助于转换开关WS与第一子车载网络7电流连接。因此，在车辆1的行驶运行期间，第二子车载网络9的电组件10可以由车辆电池2和/或电驱动单元5供应电能。
为了使转换开关WS可以在第一子车载网络7和充电连接端6之间无负载地相互切换，可以在第二子车载网络9和转换开关WS之间的两条电位线路HV+、HV-中的至少一条之间连接半导体保护器HLS。半导体保护器HS特别是单向截止半导体保护器。借助于该半导体保护器HLS，转换开关WS可以无负载地切换。半导体保护器HLS必要时具有半导体开关11并且可选地具有电流检测单元。该半导体开关11可以根据车载电网3是处于车辆电池2的充电运行还是处于车辆1的行驶状态而对应地切换。在最简单的情况下，半导体保护器可以具有简单的开关元件12来代替半导体开关11。特别地，当借助于充电电压UL对车辆电池2进行充电时，可以闭合半导体保护器HLS的开关元件12。此外，半导体保护器HLS替代地或附加地具有至少一个二极管D。该至少一个二极管特别是与开关元件12并联连接。二极管D特别可以是半导体保护器HLS的半导体开关11的体二极管，特别是MOSFET体二极管。二极管D特别是具有截止方向，使得能够禁止或阻止电流从转换开关WS流向第二子车载网络9的方向。因此，特别是在发生短路的情况下，短路电流不能流入第二子车载网络9。因此，在短路的情况下，可以借助于二极管D和/或开关元件12来中断电池电流或作为电流源4的充电桩的充电电流。此外，二极管D和/或开关元件12可以被连接为，使得电流可以总是从第二子车载网络9向转换开关WS的方向流动。半导体保护器HLS可以是单向截止的，其中半导体保护器可能具有寄生/不期望的行为。为了消除这一点，设置了二极管D。
特别地，半导体保护器HLS和转换开关WS可以一起形成混合开关设备13。借助于混合开关设备13，可以以特别有利的方式无负载地切换转换开关WS。结果，转换开关WS不必针对高电流和/或高电压来设计或确定尺寸。
例如，第一子车载网络7可以称为驱动车载网络或牵引车载网络。第二子车载网络9例如可以称为辅助模块车载网络。
例如，第一开关元件S21可以被构造为直流充电接触器。第二开关元件S22可以被构造为牵引接触器。
为了能够特别有效地运行车载电网3，可以规定，在车辆电池2接通之前对车载电网3进行预充电以开始充电过程或者用于车辆电池2的充电运行。车载电网3因此可以升高至预给定的电压水平。
在下面的图3中描述了车辆1的车载电网3的预充电过程的示意流程。预充电过程特别是直接执行，即时间上直接在车辆电池2的充电过程之前执行。特别地，预充电过程直接在车辆电池2的后续充电过程之前执行。因此，在时间上预充电过程直接发生在充电过程执行之前。特别地，可以在已执行了车载电网3的预充电过程时才执行车辆电池2的充电过程。
在可选的第一步骤S1中，车辆电池2、特别是第三子车载网络3可以借助于第二开关元件S22和转换开关WS与车载电网3的第二子车载网络9电流连接。附加地，车辆电池2可以借助于第一开关元件S21与包含充电连接端2的充电路径14(参见图2)电流分开。在此，第一子车载网络9和第二子车载网络9可以借助于转换开关WS与充电路径14并且特别是与充电连接端6电流分开。因此，在这种状态下，电流源4仅与车辆侧充电连接端6连接并因此与充电路径14连接。换句话说，在该第一步骤S1中解释了对车载电网3进行预充电的初始状态。例如，车辆1的HV车载网络可以在该初始状态期间放电。此外，作为初始状态，特别是在预充电过程期间，半导体保护器HLS的开关元件12断开。
在可选的随后的第二步骤S2中，例如可以使用与充电路径14连接的电流源4将车载电网3的充电路径14的至少一个线路电容C1预充电至第一电压值。特别地，在该过程中将充电路径14的中间电路预充电至第一电压值。
在随后的可选的第三步骤S3中，可以使用车辆电池2将第二子车载网络9的至少一个电容器C2预充电至第二电压值。在此情况下，同样可以对第二子车载网络9的中间电路预充电。因此，借助于电池电压UBatt，通过转换开关WS与车辆电池2之间的连接将电容器C2预充电至作为目标电压的第二电压值。在此，第二子车载网络9的至少一个电容器C2可以通过借助于第二子车载网络9的直流电压转换器15(参见图2)转换车辆电池2的电池电压UBatt来执行。直流电压转换器15例如可以是直流/直流转换器。
特别地，步骤S2和步骤S3可以同时执行，即并行执行。因此可以更有效地执行车载电网3的预充电过程。可选地，可以根据电池电压UBatt来设置或定义第一电压值和/或第二电压值。特别地，电池电压UBatt可以具有800伏的电压值。因此，第一电压值和/或第二电压值在此特别可以是800伏。为了能够以单向截止的方式使用半导体保护器HS，第二电压值可以具有与第一电压值相比的例如10伏、特别是20伏、有利地30伏的电压差。因此转换开关WS可以无负载地切换。
在随后的可选的第四步骤S4中，可以检查两个电容器或电容C1、C2具有什么充电状态。因此，根据电容器或C1、C2的相应充电状态，可以借助于电流源4来执行车辆1的车辆电池2的充电过程。
特别地，当充电路径14的线路电容C1已经被充电到第一电压值并且第二子车载网络9的电容器C2已经被充电到第二电压值时，进行车辆电池2的充电过程。如果是这种情况，则可以例如通过车载电网3的预充电开关设备将车辆电池2借助于第一开关元件S21与充电路径14电流连接并且借助于第二开关元件S22和转换开关WS与第二子车载网络9电流分开。因此可以借助于充电电压UL对车辆电池2充电。因此这里进行转换开关WS的切换过程，特别是无负载地，使得一方面可以借助于充电电压UL对车辆电池2充电，而第二子车载网络9的电组件10同样借助于电流源4的充电电压UL供电。
在可选的附加或并行步骤S5中，可以在切换到车辆电池2的充电过程期间对第一子车载网络7、特别是电驱动单元5放电。因此这里可以消除电压。
在附加的可选的第六步骤S6中，对于车辆电池2的最终充电运行或充电过程可以附加地闭合半导体保护器HLS的开关元件12。这可以使第二子车载网络9的电压最终适配于电流源4的电压水平。在最后的、可选的第七步骤S7中，现在可以一方面借助于电流源4对车辆电池2充电，并且在此期间可以向第二子车载网络9的电组件10供电。与此并行地，第一子车载网络7并且特别是电驱动系的电组件是无电压的。
在下面的图4和图5中，示出了车载电网3的另外两个可能的电路图。在此，例如如图4中所示，混合开关设备13可以附加地与车载电网3的充电单元16电流连接。因此，在这种情况下混合开关设备13实现多个功能。充电单元16特别是被构造为车载充电器。借助于充电单元16，车载电网3可以连接至交流电流源17，从而可以借助于充电单元16将交流电压转换为直流电压，以为车载电网3供电。
另一变体在图5中示出。在此，除了充电单元16之外，直流电压转换器15还可以与混合开关设备13电流连接。因此，一方面可以在半导体保护器HLS之前进行交流电流源17的交流电压转换和直流电压转换器的电压转换，使得在相应的电压转换之后，这些电压已被半导体保护器HLS覆盖。因此，特别是第二子车载网络9的电组件10可以得到更好的保护。
附图标记列表
1 车辆
2 车辆电池
3 车载电网
4 车辆外部电流源
5 电驱动单元
6 充电连接端
7 第一子车载网络
8 第三子车载网络
9 第二子车载网络
10 电组件
11 半导体开关
12 开关元件
13 混合开关设备
14 充电路径
15 直流电压转换器
16 充电单元
17 交流电流源
C1 线路电容
C2 电容器
D 二极管
HLS 半导体保护器
HV+、HV-电位线路
UBatt 电池电压
UL 充电电压
S 保护器
S21、S22第一和第二开关元件
WS转换开关
S1至S7第一步骤至第七步骤。

Claims (8)

1.一种用于车辆(1)的车载电网(3)，具有
-用于所述车辆(1)的电驱动单元(5)的第一子车载网络(7)，
-用于所述车辆(1)的与所述电驱动单元(5)不同的电组件(10)的第二子车载网络(9)，
-用于所述车辆(1)的车辆电池(2)的第三子车载网络(8)，
-充电连接端(6)，用于提供电流源(4)的充电电压(UL)，其中
-所述车载电网(3)的转换开关(WS)、第一开关元件(S21)和第二开关元件(S22)在物理上彼此分开，
-所述第二子车载网络(9)借助于所述转换开关(WS)与所述第一子车载网络(7)或与所述充电连接端(6)电流连接，
-在所述车辆电池(2)的充电运行期间，所述充电连接端(6)借助于所述第一开关元件(S21)与所述第三子车载网络(8)电流连接并且借助于所述转换开关(WS)与所述第二子车载网络(9)电流连接，并且所述第一子车载网络(7)借助于所述第二开关元件(S22)与所述第三子车载网络(8)电流分开并且借助于所述转换开关(WS)与所述第二子车载网络(9)电流分开，以及
-在所述车辆(2)的行驶运行期间，所述充电连接端(6)借助于所述第一开关元件(S21)与所述第三子车载网络(8)电流分开并且借助于所述转换开关(WS)与所述第二子车载网络(9)电流分开，并且所述第一子车载网络(7)借助于所述第二开关元件(S22)与所述第三子车载网络(8)电流连接并借助于所述转换开关(WS)与所述第二子车载网络(9)电流连接，
其特征在于，
-所述第二子车载网络(9)借助于两条电位线路(HV+、HV-)与所述转换开关(WS)连接，其中两条电位线路(HV+、HV-)中的至少一条具有半导体保护器(HLS)，以及
-所述半导体保护器(HLS)和所述转换开关(WS)一起形成混合开关设备(13)，其中利用所述混合开关设备(13)能够无负载地切换所述转换开关(HLS)并且保护所述第二子车载网络(9)免遭短路。
2.根据权利要求1所述的车载电网(3)，其特征在于，
-所述混合开关设备(13)附加地与所述车载电网(3)的充电单元(16)电流连接，或者
-所述混合开关设备(13)附加地与所述充电单元(16)和所述第二子车载网络(9)的直流电压转换器(15)电流连接。
3.根据权利要求1或2所述的车载电网(3)，其特征在于，
所述半导体保护器(HLS)具有开关元件(12)，其中利用所述开关元件(12)能够阻止电流从所述转换开关(WS)流向所述第二子车载网络(9)的方向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的车载电网(3)，其特征在于，
所述转换开关(WS)和所述充电连接端(6)之间的至少一条电位线路(HV+、HV-)具有电保护器(S)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车载电网(3)，其特征在于，
第一和第二开关元件(S21、S22)分别被构造为接触器或半导体开关。
6.一种车辆(1)，具有根据前述权利要求1至5中任一项所述的车载电网(3)。
7.根据权利要求6所述的车辆(1)，其特征在于，
第二子车载网络(9)连接到以下电组件(10)中的至少一个：电制冷剂压缩机单元、电加热单元、热泵和直流电压转换器。
8.一种用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的车载电网(3)的方法，其中
-利用车辆电池(2)提供电池电压(UBatt)，并且
-利用充电连接端(6)提供充电电压(UL)，
其特征在于，
-在所述车辆电池(2)的充电运行期间，向所述车辆电池(2)和第二子车载网络(9)供应所述充电连接端(6)的充电电压(UL)，并且
-在车辆(1)的行驶运行期间，向第一子车载网络(7)和第二子车载网络(9)供应所述电池电压(UBatt)。
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