CN117755216A - 用于运行机动车的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车(2)的方法(42)，该机动车(2)包括借助于直流电压转换器(30)连接的高压车载电网(8)和低压车载电网(26)。高压车载电网(8)通过开关单元(10)与电池单元(12)连接，且，电马达式的主驱动装置(6)借助于高压车载电网(8)供电。借助于所述开关单元(10)所述电池单元(12)与所述高压车载电网(8)的电接触终止，并且所述主驱动装置(6)以发电机的方式运行，使得将电能供入所述高压车载电网(8)中，借助于该电能，通过所述直流电压转换器(30)对所述低压车载电网(26)供电。此外，本发明涉及一种机动车(2)和一种计算机程序产品(40)。

Description

用于运行机动车的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行机动车的方法，该机动车包括借助于直流电压转换器连接的高压车载电网(或称为高压车载电气系统，即Hochvoltbordnetz)和低压车载电网(或称为低压车载电气系统，即Niedervoltbordnetz)。此外，本发明涉及一种机动车和一种计算机程序产品。
背景技术
机动车，如乘用车，具有用于推进的主驱动装置，其中主驱动装置越来越多地包括电动机。在此例如，只有一个或多个电动机用于机动车的推进，因此机动车被设计为电动车辆。在对此的备选方案中，机动车附加地还包括内燃机。
为了电动机的通电通常使用高压车载电网，该高压车载电网借助于构造为高压电池的电池单元供电。高压电池本身有多个电池模块，其通常结构彼此相同。电池模块中的每个电池模块又有多个单独的电池，所述电池中的一些电气上串联联接，且一些电气上并联联接。因此，借助于电池模块中的每个电池模块，提供直流电压，该直流电压是电池中的一个电池的直流电压的单倍或多倍。
为了借助于电动机提供的功率相对较大，其中但是借助于高压车载电网引导的电流相对较小，以便可以减小导线横截面，借助于高压车载电网通常引导400V以上的直流电压。因此，这类机动车通常还附加地具有低压车载电网，借助于该低压车载电网引导低于60V的直流电压，例如12V。借助于低压车载电网在此向如下部件通电，借助于所述部件能够检查高压车载电网，从而可以确定高压车载电网和/或高压电池的功能故障。在这种情况下，通常停用高压车载电网，从而可以排除由于相对较高的借助于高压车载电网所引导的电压而对人员造成的危险。借助于低压车载电网还为其它已经开发的且例如已经在仅仅具有内燃机的机动车中使用的系统供电。因此，无需新开发此类系统(如多媒体设备)，这导致降低的制造成本。
目前，机动车的某些功能机械上受影响。在此，由机动车的使用者(如驾驶员)通过机械方式移动某个部件，该部件基于机械耦联部作用于机动车的其它组成部分。例如，这是一种转向系统，其中可借助于方向盘设定机动车的前进运动方向。在制动系统中也存在直接耦联部，该耦联部至少部分使用液压系统。针对相应耦联部所需的构件具有相对较大的重量。此外，由于这种耦联部，设计自由空间不自由，且因此例如，转向柱的位置是预先确定的。因此不能实现，方向盘的自由可布置性，且例如，方向盘不能任意地收起，尤其是在机动车的至少暂时自动前进运动时。
为了其纠正而已知的是，借助于传感器来检测相应输入设备(如方向盘)的位置，并将其转换为电信号。这些电信号借助于电导线传输到执行器，然后通过执行器产生直接影响。由此可以实现方向盘与机动车前轮的机械解耦。通过这种方式，还可以独立于输入设备来操纵执行器，例如在机动车自动前进运动时。
为了一方面在功能故障时提高针对使用者的安全性，且另一方面为了便于机动车的维修保养，配属有执行器和输入设备的系统利用低压车载电网来运行，主要原因是为此所需的能量相对较低。但是，如果不再为低压车载电网供电，则以其运行的系统(如转向系统)也不再供电，从而不再能够改变机动车的前进运动方向。出于该原因有必要的是，将低压车载电网的能量供应部设计成冗余的，但这增加重量和制造成本。
发明内容
本发明的任务在于，给出一种特别适用的用于运行机动车的方法和一种特别适用的机动车以及一种特别适用的计算机程序产品，其中有利地提高安全性和/或舒适性，且其中适宜地降低制造成本和/或重量。
在方法方面该任务根据本发明解决，在机动车方面通过本发明解决，且在计算机程序产品方面也通过本发明解决。有利的改进方案和设计方案是本发明的主题。
本方法用于运行机动车。机动车优选是陆基的并且优选具有多个车轮，其中至少一个、优选地多个或全部车轮借助于主驱动装置驱动。主驱动装置优选设计成全电动的，且机动车例如是电动车辆。在备选方案中，驱动装置附加地具有内燃机，从而机动车被设计为混合动力机动车。然而，主驱动装置至少包括电动机，借助于电动机提供针对机动车的前进运动所需的力。因此，主驱动装置是电马达式的主驱动装置。
适宜地，一个车轮、优选多个车轮被设计为可控制的。因此可以独立于特定行车道(例如轨道等)来移动机动车。在此适宜的是，可以将机动车基本上任意定位在尤其由沥青、焦油或混凝土制成的行车道上。机动车例如是商用车辆，例如卡车(Lkw)或公共汽车。然而，机动车特别优选为乘用车(Pkw)。
机动车具有高压车载电网。借助于高压车载电网，电马达式的主驱动装置被供电且由此通电，该电马达式的主驱动装置此外也仅仅被称为主驱动装置。为此，主驱动装置和高压车载电网电气耦联。在主驱动装置运行时，即如果机动车应加速或至少以恒定的速度运动，则借助于主驱动装置从高压车载电网中获取电能。主驱动装置优选包括变电器，借助于该变电器可将借助于高压车载电网提供的电压转换成施加到电动机，尤其是电动机的可能的电磁体处的电压。变电器优选设计成脉冲变换器。尤其是，高压车载电网具有电容，或至少为高压车载电网配属了电容，通过该电容实现电压稳定。由此，即使在机动车的借助于高压车载电网供应的构件(如主驱动装置)的不同的运行中，也提供相对稳定的电压。
机动车包括电池单元，它是一种电能量储存器。电池单元优选是高压电池或包括高压电池。尤其是，电池单元包括两个联接部(或称为接口，即Anschlüsse)，其用于与机动车的其它组成部分的电接触。为此设置和调设这些联接部。尤其是，在运行中，在联接部之间施加特定的直流电压。尤其是，施加到联接部处的电压在400V或800V之间。
电池单元包括一个或多个电池，所述一个或多个电池适宜地彼此结构相同。例如，电池中一部分彼此并联和/或电串联，而电池则适宜地联接在两个联接部之间。电池优选设计成可再充电的，且由此尤其是二次电池。例如，电池单元包括一个或多个电池模块，电池模块分别包括电池中的多个电池。电池模块适宜地彼此结构相同，且给每个电池模块配属有相同数量的电池。在这种情况下，每个电池模块的电池电串联和/或并联，以便通过每个电池模块提供特定的直流电压。例如，电池模块彼此结构相同，这降低了制造成本。电池模块可以适宜地电串联，从而通过每个子区域提供借助于电池模块中的每个电池模块所提供的电压的数倍。备选或与此组合地，电池模块中的至少一部分电并联。
高压车载电网通过开关单元与电池单元连接，通过该开关单元适宜地可行的是，建立或中断在高压车载电网与电池单元之间的电接触。开关单元尤其有两个开关，其中给电池单元的联接部中的每个联接部分别配属有开关中的一个开关，其尤其根据接触器的类型来设计。然而至少地，给电池单元的联接部中的一个配属有相应的开关。因此，当开关单元打开时，电池单元与高压车载电网之间的电接触中断。如果开关单元闭合，即电池单元与高压车载电网电接触，则可以在电池单元和高压车载电网之间传输电能，其中例如，通过电池单元向高压车载电网供电，或者其中例如将电能从高压车载电网传输到电池单元中，尤其是在主驱动装置的以发电机的方式运行例如再生中时。尤其是，当开关单元闭合时，施加在高压车载电网处的电压等于通过电池单元提供的电压，即施加在电池单元的联接部之间的电压。适宜地，此外给开关单元配属保险装置或类似装置，以便在电池单元功能故障时，可以将其从高压车载电网中断开。
机动车还包括低压车载电网，其中借助于低压车载电网引导相比高压车载电网减小的电压，优选是直流电压。低压车载电网的电压尤其为12V、24V或48V。高压车载电网和低压车载电网通过直流电压转换器电连接，以便通过直流电压转换器能够在高压车载电网和低压车载电网之间交换电能。为此，直流电压转换器优选作为升压变换器或降压变换器运行。例如，直流电压转换器有升压变换器和降压变换器，或者其具有例如带有不同开关的桥式电路。直流电压转换器适宜地设计成级联/阶梯式降压-升压转换器(英文:Buck-BoostConverter，降压-升压变换器)。
该方法设置成，通过开关单元终止电池单元与高压车载电网之间的电接触。换言之，停用电池单元，或至少终止高压车载电网与电池单元之间的电能量的交换。例如在此，将电池单元与高压车载电网电气隔离，或者至少将开关单元如此设置，使得不再借助于电池单元向高压车载电网进行供电。尤其是为此，开关单元的可能的开关中的一个或多个被打开。总之因此，至少整个电气的电池单元不再与高压车载电网电接触。
在另一工作步骤中，主驱动装置以发电机的方式运行，且因此通过它提供电能。在此进行制动主驱动装置，从而通过主驱动装置将机械能转换为电能。尤其在此，电动机相应运行，且可能的变电器的设置和/或运行也相应匹配。在这种情况下运行如此进行，使得通过主驱动装置将电能供入高压车载电网中。因此，高压车载电网的至少一部分的运行通过主驱动装置进行。然而至少地，借助于主驱动装置提供的电能的一部分运行和供电直流电压转换器，且所提供的电能通过直流电压转换器供入低压车载电网中。总之，主驱动装置以发电机的方式运行，从而将电能供入高压车载电网，借助于其通过直流电压转换器对低压车载电网进行供电。
因此，即使在电池单元断开的情况下，即在其未与高压车载电网电接触时，也可实现由借助于低压车载电网供电的机动车的构件的运行。因此，尤其是在电池单元失效或功能故障的情况下，仍然可以运行借助于低压车载电网运行的机动车的构件，从而提高针对机动车的使用者的安全性和舒适性。在这种情况下不必要的是，为低压车载电网设置附加的能量供应部，因此降低机动车的制造成本和重量。如果低压车载电网有单独的能量供应部，例如另外的电池，那么对能量供应部的要求降低，且其例如可以设计成得尺寸较小，这降低制造成本。那么例如可行的是，使用电容作为能量供应部。此外，由于方法的原因，还提供冗余，且从而提高安全性。
尤其是在此，仅仅在存在电池单元/高压车载电网的功能故障和/或紧急情况时，才会执行该方法。尤其是，该方法仅在机动车紧急运行时是活动的，即不在机动车的正常运行中活动。备选或与此结合地，该方法仅在机动车仍在运动时才启动。在这种情况下，尤其是主驱动装置的以发电机的方式运行是可能的，即尤其是直至机动车的停止。优选地，借助于低压车载电网运行系统，通过该系统至少部分地影响机动车的前进运动和/或针对机动车的安全性所需的功能。因此基于该方法可以的是，使该系统一直运行到机动车停止为止。但在这种情况下，机动车基本上处于安全状态下，且不再发生因机动车运动而产生的危险。
例如，借助于该方法确定电池单元、高压车载电网的功能故障，或至少确定紧急运行的存在和/或导致启动紧急运行的情况。备选于此，这单独地执行，且仅仅这样就启动方法。优选在确定存在上述情况之一后进行电池单元与高压车载电网的电接触的基本立即终止，以及主驱动装置的以发电机的方式运行的启动。以这样的方式，高压车载电网的可能的电容或配属给高压车载电网的电容的自放电受到限制，因此施加在高压车载电网处的电压仅仅轻微变化。由此直流电压转换器的基本上不变的继续运行是可行的，从而降低了针对其的制造成本。
例如，当不再可能通过电池单元为低压车载电网供电时且尤其是当机动车移动时，总是执行该方法。低压车载电网优选包括能量储存器，如尤其是电池。适宜地，只有在附加地不能实现通过低压车载电网的能量储存器为低压车载电网供电的情况下，例如因为该能量储存器耗尽(或称为已放电了，即entladen)或具有功能故障时，那么才适合执行该方法。因此，借助于该方法，存在对低压车载电网的能量储存器的冗余，而且该能量储存器设计比较成本适宜，或降低了对其的安全要求。此外，针对低压车载电网不需要另外的附加的能量储存器，因此重量被减小。机动车的维护也被简化。
例如，主驱动装置如此运行，使得施加最大制动力矩，以便相对较快地使机动车停止。例如，预设一定的制动力矩，相应于该制动力矩运行主驱动装置。然而特别优选地，主驱动装置如此运行，使得向其施加特定的电压。换句话说，主驱动装置尤其以电压调节的方式运行。换句话说，通过主驱动装置提供的电压适宜地预设，并且优选相应地设置可能的变电器。
适合地，所确定的电压，即预设的电压，与借助于电池单元在正常运行中提供的(电)压相等，从而实现高压车载电网和/或直流电压转换器的基本不变的运行。例如，尤其调节(或称为闭环调节，即geregelt)或至少控制(或称为开环控制，即gesteuert)主驱动装置的到其上的确定的电压是恒定的，或者该电压时间上能够变化。优选将确定的电压从在主驱动装置以发电机的方式运行开始的时间点时施加在高压车载电网处的电压匹配于借助于电池单元在正常运行时提供的电压，且由于自放电，实际施加的电压偏离该电压。优选在此进行基本上线性的匹配。
尤其是，借助于主驱动装置提供的制动力矩(其由于以发电机的方式运行而产生)低于借助于主驱动装置最大限度地可施加的制动力矩。因此，机动车仍运动或能运动达特定的时间跨度。由于主驱动装置的电压调节的运行在此可能的是，效率下降，尤其是只要还附加地应施加特定的制动力矩作为另外的附加条件。不过，如果借助于电池单元在正常运行中提供的电压作为特定的电压使用，则无需对机动车的其它部件进行匹配，从而该方法即使在已制造的机动车中也可实施。备选地或者组合地，在调节以发电机的方式运行时预设特定的效率，其尤其是相对较低的。例如，在此进行对效率的调节或该效率用作附加条件。由于如此下降的效率，减少了供入高压车载电网中的电能，其中然而进行机动车的相对较强的制动(或称为减速，即Abbremsung)。不过在此，避免了由于供入的能量在高压车载电网中构造过电压。
例如，在执行该方法时，不会改变机动车的其它组成部分的运行。然而，特别优选的是，通过高压车载电网和/或低压车载电网运行的消耗器(或称为负载，即Verbraucher)的一部分被停用。在此尤其是，这些消耗器与相应车载电网之间的电接触被终止，且因此不再运行。不过，在终止电接触时，尤其不会发生电气隔离，而尤其只是防止相应的消耗器和相应的车载电网之间发生电流流动。优选，只有那些对机动车的运动和/或机动车的安全性具有影响的消耗器(如系统和/或辅助系统)才继续运行，而那些仅存在用于提供舒适性的消耗器则被停用。那么例如，关断加热装置。备选或与此组合地，例如停用多媒体设备和/或座椅调节装置。因此，由于主驱动装置的以发电机方式的运行存在的电能基本上完全提供给针对提供安全性所需的消耗器供使用，因此安全性进一步提高。例如在此，空调压缩机仍继续运行，通过它例如实现电池单元的冷却，从而尤其是防止电池单元的热过载。适宜地，挡风玻璃雨刮器和/或近光灯继续运行，以便机动车驾驶员能够感知周围环境。
特别优选的是，借助于其影响机动车的前进运动的所有系统/辅助系统继续运行。备选或与此结合地，例如，借助于其可检测机动车对障碍物的撞击的系统、安全气囊或其它用于提供安全性或安全功能的传感器也仍继续运行。
尤其地，所谓的“线控(X-by-wire)”系统继续维持，其中通过传感器检测输入设备的位置和/或操作并产生电信号，借助于其进行操控执行器。尤其是，转向系统借助于通过低压车载电网提供的能量继续运行。例如，转向系统具有转向辅助，该转向辅助借助于电能运行。由此，由使用者施加的力此外相对较小，从而还可以继续安全地控制机动车。备选地，例如在转向系统中，检测方向盘和/或其它输入设备的位置(根据该位置应设定机动车的前进方向)，并操控执行器，通过该执行器设定机动车车轮的转向角度。例如，方向盘/输入设备和车轮之间存在机械耦联部。备选地尤其，方向盘/输入设备与执行器和/或车轮之间不存在机械耦联部。由于该方法在此，在电池单元失效时，至少只要机动车运动，则还可以继续设定机动车的运动方向，因此提高安全性。
备选或与之结合地，尤其制动系统继续运行，在其中尤其是通过传感器检测输入设备(如脚踏板)的位置，借助于该位置进行机动车的制动的操控。在此例如，相应于输入设备/脚踏板的位置直接设定制动蹄和/或液压系统。在此，输入设备(如脚踏板)与液压系统或制动蹄之间优选不存在机械耦联部。备选于此，在脚踏板和制动器之间存在机械和/或液压耦联部，其中尤其地，借助于供入的电能制动辅助继续运行，从而使由使用者施加的力相对较小。备选地或与之结合地，独立于使用者/驾驶员的操纵而进行操控，从而使机动车与此独立地置于停止状态。在此，由于使用了制动系统，机动车相应地在相对较短的时间跨度内置于停止状态。
例如，借助于主驱动装置供入高压车载电网的所有电能借助于直流电压转换器供入低压车载电网。备选于此，机动车尤其包括耗散电路(或称为降能电路、消耗电路，即Abbauschaltung)，通过该耗散电路，借助于主驱动装置供入高压车载电网中的另外的电能被耗散。耗散电路是用于耗散电能的电路，且尤其是借助于该电路将电能转化为热能。例如，耗散电路包括电阻，该电阻为此目的而接通，且其尤其是与主驱动装置并联。以这样的方式可以，通过主驱动装置施加相对较大的制动力矩，其中避免高压车载电网、低压车载电网和/或直流电压转换器的电过载。
例如，机动车包括仅仅唯一的主驱动装置。备选于此，机动车适宜地包括另一主驱动装置，该另一主驱动装置例如设计成与主驱动装置结构相同，或该另一主驱动装置例如与主驱动装置不同。尤其是在此，两个主驱动装置被配属给机动车的不同车轮。例如，两个主驱动装置相互电并联，从而通过主驱动装置中的每个主驱动装置在以发电机的方式的运行中将电能供入高压车载电网中，借助于其可以为直流电压转换器供电。备选于此，另一主驱动装置通过单独的联接部与直流电压转换器适当连接，且借助于另一主驱动装置在以发电机的方式的运行中，尤其通过单独的联接部为直流电压转换器供电。
换句话说，一旦电池单元与高压车载电网之间的电接触终止，另一主驱动装置也以发电机的方式运行，其中由此提供的电能通过单独的联接部供入直流电压转换器中。在此由此存在冗余，因此进一步提高了安全性。尤其是，直流电压转换器为此包括适当的互联(或称为布线，即Verschaltung)，且例如，该互联是冗余构建的，从而可以将借助于两个主驱动装置提供的电能安全地供入低压车载电网中。在改进方案中，利用两个主驱动装置提供不同的电压，从而实现冗余，其中避免可能存在的调节器的相互反作用。备选地实现，通过两个主驱动装置交替供入电能，从而避免其热过载。
例如，电池单元包括两个子区域，所述两个子区域可借助于开关单元电串联和还有电并联。在此尤其是，借助于子区域中的每个子区域提供400V的电压。在正常运行中，两个子区域适宜地电串联，从而通过高压车载电网提供800V的电压。如果子区域中的一个存在功能故障，则尤其通过开关单元将该子区域与高压车载电网隔离，从而借助于其只引导400V。这样，仍可进行机动车的紧急运行。尤其是，子区域中的每个子区域分别配属有主驱动装置中的一个主驱动装置，从而当子区域中的一个子区域与高压车载电网的电接触移除时，通过剩余的主驱动装置在以发电机的方式的运行中，电能供入高压车载电网中。尤其地，每个主驱动装置分别直接配属给子区域中的一个，且通过开关单元根据该方法例如仅终止电池单元的一个子零件与高压车载电网的电接触，尤其是具有功能故障的子区域与高压车载电网的电接触。由此借助于剩余的主驱动装置和借助于可能存在的子区域仍实现高压车载电网的供电。
机动车例如可以是乘用车(Pkw)、卡车(Lkw)或公共汽车。在另一备选方案中，机动车是地面输送车辆。机动车具有高压车载电网。在这种情况下，高压车载电网适合于，尤其是设置和调设成用于引导直流电压，该直流电压适宜地大于200V、300V或350V。尤其是，高压车载电网如此设计，使得在其处可以施加不同的电压水平。机动车具有电马达式的主驱动装置，其用于推进机动车，且其借助于高压车载电网供电。主驱动装置的电动机优选通过主驱动装置的变电器与高压车载电网电连接。然而，主驱动装置至少借助于高压车载电网供电。因此，机动车优选是电动车辆或燃料电池(氢)车辆。机动车适宜地包括一个或多个辅助设备，如空调压缩机，其同样借助于高压车载电网运行。换言之，其它消耗器也借助于高压车载电网运行。
机动车此外具有低压车载电网，其适合于、尤其是设置和调设成用于引导与高压车载电网相比降低的电压，即直流电压。在此，该电压合适地为12V、24V或48V。在正常运行中借助于低压车载电网引导的电压在此低于在正常运行中借助于高压车载电网引导的电压，其中所述在正常运行中借助于低压车载电网引导的电压也尤其低于60V，且例如为48V。尤其是，借助于低压车载电网运行机动车的一个或多个辅助设备，即消耗器，其例如用于舒适性，例如多媒体系统或车载电脑。适宜地，通过低压车载电网同样运行转向系统和/或制动系统，其尤其被设计为所谓的“线控(X-by-wire)”系统。
高压车载电网和低压车载电网借助于直流电压转换器相连接，并因此相互电接触。通过直流电压转换器在此可以的是，将电能从高压车载电网传输到低压车载电网中，从而使直流电压转换器用作降压变换器。为此，在高压车载电网中施加的电压被转移到与在低压车载电网中施加的电压对应或至少与其相符的电压水平。由此例如可行的是，通过高压车载电网为配属给低压车载电网的能量储存器充电。此外例如还可行的是，将直流电压转换器作为升压变换器运行，且将低压车载电网的电能供入高压车载电网中。为此，借助于低压车载电网提供的电压升高，优选达到在高压车载电网中引导的电压。
机动车还包括电池单元和开关单元，其中高压车载电网通过开关单元与电池单元连接，即电连接和由此电接触。因此可行的是，借助于开关单元，根据开关单元的设置，设置或还中断电池单元与高压车载电网之间的电接触。尤其是，开关单元为此具有一个或多个开关，其例如根据接触器的类型设计。开关单元适宜地包括保险装置，以便在电池单元功能故障时，将其从高压车载电网中隔离。尤其是，电池单元有两个联接部，其中每个联接部配属给高压车载电网的电位中的一个。适宜地在此，为电池单元的每个联接部或至少借助于其提供正电势的联接部配属开关中的一个开关。
电池单元包括一个或多个电池，其分别例如包括一个或多个电气(在此也称为电化学，即galvanische)元件。尤其是，在此所述电池设计成可再充电的且由此是二次电池。例如，电池可直接电并联和/或电串联。备选于此，将电池组合成电池模块，并为此例如电串联和/或并联。例如，电池模块继而彼此电并联和/或部分串联。
根据该方法运行机动车，其中通过开关单元终止电池单元与高压车载电网之间的电接触。然后，主驱动装置以发电机的方式运行，从而将电能供入高压车载电网中，借助于其通过直流电压转换器为低压车载电网供电。
机动车优选包括控制设备，该控制设备适合、适宜地设置且调设成用于执行该方法。例如在此，控制设备借助于单个设备实现或分配成不同设备。本发明也涉及这样的控制设备。例如，控制设备是电池管理系统的组成部分。例如，控制设备被设计为专用集成电路(ASIC)，或包括可编程计算机，如微处理器。尤其是，控制设备包括存储器，在该存储器上存储有计算机程序产品，其在执行该程序时通过计算机，尤其是微处理器促使计算机执行该方法。
例如，电池单元具有两个子区域，其通过开关单元互联。尤其是在此可行的是，根据开关单元的设置，将两个子区域电并联或电串联。例如，子区域彼此结构相同和/或电池单元还具有其它的这样的子区域。每个子区域适宜地具有两个子联接部，在运行中对所述两个子联接部施加电压，该电压尤其是根据每个子区域的电池的互联预设。通过开关单元，可以将两个子区域电串联或电并联，从而根据互联，在电池单元的联接部处尤其施加借助子区域中的每个子区域提供的电压的两倍或借助于子区域中的一个子区域提供的电压。总之由此借助于开关单元可行的是，将子区域电串联或电并联，尤其是可选地和/或根据实际要求。
优选地，机动车如此设计，使得在正常运行中，即在其运动或按照规定被使用时，子区域电串联。尤其是在此，在电池单元处以及由此同样在高压车载电网处施加800V的电压，且因此，借助于每个子区域在正常运行中提供400V的直流电压供使用。例如，为了消除电池单元与高压车载电网之间的电接触，将子区域中的至少一个，优选是两个子区域或所有子区域与高压车载电网隔离，且从而终止电接触。
该计算机程序产品包括一定数量的指令，当通过计算机执行该计算机程序产品(也简称为程序)时，会促使所述计算机执行一种用于运行机动车的方法，该机动车包括借助于直流电压转换器连接的高压车载电网和低压车载电网，其中，所述高压车载电网通过开关单元与电池单元连接，且其中，电马达式的主驱动装置借助于高压车载电网供电。在此，电池单元和高压车载电网之间的电接触通过开关单元被终止，且主驱动装置以发电机的方式运行，从而将电能供入高压车载电网中，借助于其通过直流电压转换器给低压车载电网供电。计算机适宜地是控制设备或电子装置的组成部分，且例如借助于其构成。计算机优选包括微处理器或例如借助于其构成。例如，计算机程序产品是文件或数据载体，其包含可执行程序，该程序在安装在计算机上时自动执行该方法。
本发明还涉及一种存储介质，计算程序产品存储在所述存储介质上。这种存储介质例如是CD-ROM、DVD或蓝光光盘。备选于此，存储介质是SD卡、U盘或任何其它例如可重写或只能写入一次的存储器。这种存储器例如是闪存、RAM或ROM。
与本方法相结合地阐述的改进方案和优点在意义上也适用于机动车/控制设备/计算机程序产品/存储介质，以及相互之间适用，且反之亦然。
附图说明
下面将借助于附图更详细地解释本发明的实施例。其中：
图1示意性地简化地示出机动车，
图2示出用于运行机动车的方法，并且
图3示出机动车的备选的实施方式。
在所有图中，彼此相应的零件设有相同的参考符号。
具体实施方式
图1中示意性地简化地示出以乘用车(Pkw)形式的机动车2。机动车2具有多个车轮4，通过所述车轮进行与未详细示出的行车道的接触。车轮4中的至少一些车轮4借助于主驱动装置6驱动，主驱动装置6包括电动机。因此，主驱动装置6是电马达式的主驱动装置。此外，主驱动装置6还具有变电器，即脉冲变换器，通过该转换器提供针对电动机通电所需的电压。变电器本身借助于高压车载电网8通电，即运行，通过该高压车载电网8在正常运行中提供800V的直流电压。
高压车载电网8通过开关单元10与电池单元12相连。在这种情况下，通过电池单元12在正常运行时为两个联接部14提供800V的直流电压。每个联接部14通过开关单元10的开关16与高压车载电网8的电极中的各一个电极相连。借助于打开开关16中的一个，电池单元12与高压车载电网8之间的电接触终止，且因此电池单元12与高压车载电网8隔离，其中，在使用开关16中的仅一个开关时然而没有实现电气隔离。此外，开关单元10的电保险装置18串联至开关16中的一个开关，从而在功能故障时，仍能实现电池单元12与高压车载电网8的去除电接触。在机动车2的正常运行中，电能通过开关单元10从电池单元16中取出，以运行主驱动装置6，从而使机动车2运动。反之，当机动车2制动时，车轮4的旋转能量在主驱动装置6的以发电机的方式运行中转换为电能，电能通过开关单元10供入电池单元12中。
转向系统20与车轮4中的至少一些车轮有效连接。转向系统20具有执行器，借助于该执行器可以调节关于机动车2的车身22的配属的车轮4的转向角度，从而改变机动车2的前进方向。执行器本身通过电线与与输入设备(即方向盘)相配属的传感器相连。执行器的调节根据借助于传感器提供的电信号进行。相反，不存在方向盘与车轮的直接机械耦联。换句话说，转向系统20被设计为“线控(X-by-wire)”系统。
机动车2还具有制动系统24。制动系统24包括多个电制动器，其中给车轮4中的每个车轮4配属有分别一个制动器。制动器分别具有制动盘和可抵靠制动盘移动的电驱动制动片。此外，制动系统24还具有制动踏板，该制动踏板配属有传感器。传感器与制动器电连接，制动器根据制动踏板的位置被操控。因此，制动系统24也被设计为“线控(X-by-wire)”系统。转向系统20和制动系统24通过低压车载电网26进行电连接，并由此借助于其运行。此外，与低压车载电网26相连接有消耗器28，如多媒体设备，在正常运行时可通过低压车载电网26引导48V的直流电压。
低压车载电网26和高压车载电网8通过直流电压转换器30连接，通过该直流电压转换器可实现在低压车载电网26和高压车载电网8之间交换电能。因此，低压车载电网26可以通过电池单元12经由高压车载电网8和直流电压转换器30供电。此外，另一消耗器32利用高压车载电网8运行。换句话说，借助于高压车载电网8提供的直流电压用于运行消耗器32。高压车载电网8的消耗器32在此具有提高的能量需要，且例如是电加热器。
此外，机动车具有控制设备34，其包括以可编程微处理器形式的计算机36。控制设备34还具有以存储器38形式的存储介质，在其上存储有计算机程序产品40。在这里，在通过计算机36执行程序40时使计算机36执行在图2中所示的用于运行机动车2的方法42。换句话说，控制设备34被设置和调设成执行方法42，且机动车2按照方法42运行。
方法42在第一工作步骤44中开始，该工作步骤在存在紧急运行时启动。在这种情况下，机动车2仍在运动，但存在电池单元12的故障，从而电池单元12的安全的继续运行是不可能的。在第一工作步骤44中，借助于开关单元10终止电池单元12与高压车载电网8之间的电接触。为此，两个开关16都被操纵，且从而移除电接触。如果由于相对大规模的缺陷，两个开关16中的一个开关同样应具有功能故障，则至少两个开关16中的另一个开关也相应被操纵，且以这样的方式终止接触。如果两个开关16具有功能故障，则可以借助于保险装置18移除电接触。保险装置18在此如此选择，使得其在电池单元12功能故障且开关16失灵时触发。
此外，高压车载电网8的消耗器32和低压车载电网26的消耗器28被停用，且因此不进一步运行。因而，借此未实现将电能从高压车载电网8和低压车载电网26中的进一步提取。反之，通过这两个消耗器28和32的可能存在的电容，至少在短时间内还实现高压车载电网8和低压车载电网26的电压的稳定。
转向系统20和制动系统24仍然继续运行，从而方向盘或制动踏板的可能的操纵导致机动车2的方向改变或机动车2的制动，尽管它们之间不存在机械耦联部，且尽管两个车载电网8和26不再被供以电能。通过直流电压转换器30在此实现，借助于低压车载电网26传导的电压的稳定，为此从高压车载电网8中获取电能。换言之，直流电压转换器30也继续运行。总之，通过转向系统20和制动系统24，从低压车载电网26中提取电能，其借助于直流电压转换器30补充供应，为此从高压车载电网8中提取电能。
如果不能够实现电能到高压车载电网8中的进一步供入，则在高压车载电网8和低压车载电网26的剩余电压耗散后，方向盘和脚踏板的操纵将不再导致相应地影响机动车2的前进运动，因为不再提供电能用于运行分别设计为“线控(X-by-wire)”系统的转向系统20和制动系统24的相应的执行器和/或传感器。
在随后的第二工作步骤46中，主驱动装置6以发电机的方式运行，并为此改变主驱动装置6的运行模式。在其中，不再通过变电器从高压车载电网8中获取电能，而是将电动机以发电机的方式运行，从而通过电动机提供电压。该电压通过主驱动装置6的变电器供入到高压车载电网8中。在此，变电器和由此主驱动装置6如此地运行，使得向其施加特定的电压。在这种情况下，进行主驱动装置6的调节以提供特定的电压，为此主驱动装置6的制动力矩也相应匹配。与此相比，在正常运行中回收供电的情况下，主驱动装置6的制动力矩被预设，并且被调节到该制动力矩上。
特定的电压在此最初与以发电机的方式运行开始时施加在高压车载电网8处的电压相应，从而避免构造电压峰值。在此由于配属给高压车载电网8的电容的自放电以及由于转向系统20和制动系统24的进一步运行，施加的电压降低。特定的电压匹配于机动车2的正常运行中在高压车载电网8处施加的电压，即800V，为此采用线性匹配。由此，在特定的时间跨度后，通过主驱动装置6，在高压车载电网8处施加的电压基本稳定在800V，从而直流电压转换器30可以继续在其最佳工作点处运行，并减少在那里产生的损耗。在第二工作步骤46期间，在此通过直流电压转换器30继续从高压车载电网8中获取能量，以补偿由于转向系统20和制动系统24的持续运行而造成的从低压车载电网26中的能量损失。
总之由此，主驱动装置6以发电机的方式运行，以便向高压车载电网8中供入电能。借助于其通过直流电压转换器30给低压车载电网26供电，由于转向系统20和制动系统24的进一步运行，可从低压车载电网26中进行能量获取。因此，即使在电池单元12失效时，对驾驶员而言仍可实现对机动车2的转向和制动。
如果机动车2在方法42开始时以相对较高的速度运动，并且只进行了较小的转向和/或制动干预，则由于从两个车载电网8和26中较少的能量获取尽管主驱动装置6的以发电机的方式运行，机动车2仅仅轻微制动。在这种情况下，改变对主驱动装置6的调节，以便借助于其供入另外的能量到高压车载电网8中。在此对于直流电压转换器30以及转向系统20和制动系统24的运行不需要另外的能量。为了防止施加到车载电网8处的电压升高，激活耗散电路48，该耗散电路具有与开关元件串联的电阻。它们在此接通于高压车载电网8的两极之间。当耗散电路48激活时，开关元件闭合，否则该开关元件始终打开。因此，高压车载电网8的产生的电压通过耗散电路48至少部分耗散，且另外的能量转化为热能。因此，如果例如驾驶员没有操纵制动系统24或如果制动系统24同样失效，也可以对机动车2进行类似的有效制动。
只要机动车2运动，则执行第二工作步骤46。如果该机动车处于停止，则主驱动装置6的以发电机的方式的运行不再可行。然后执行第三工作步骤50。换句话说，在机动车2处于停止并由此处于安全状态中时执行第三工作步骤50。在第三工作步骤50中，例如通过耗散电路48耗散仍存在于可能的电容中的电能，或操控无线电系统以发送紧急呼叫。在主驱动装置6的剩余电能耗散后，方法42结束。在改进方案中，已在第二工作步骤46中发送一次或连续发送紧急呼叫。
图3中显示了机动车2的备选的设计形式，其中主要电池单元12和开关单元10被改动。反之，未改变低压车载电网26、转向系统20、制动系统24和低压车载电网26的消耗器28。高压车载电网8的消耗器32也未被改动，其中但在本设计形式中省略了耗散电路48。带有计算机36和存储器38的控制设备34也还存在。计算机程序40还包括指令，所述指令在实施时促使计算机36执行方法42，其中其然而匹配于机动车2的经改变的设计方案。
电池单元12具有两个彼此结构相同的子区域52，所述子区域52分别包括多个电池模块54，其中相应地只显示了两个。每个子区域52的电池模块54电串联，且彼此结构相同的电池模块54中的每个电池模块具有多个电串联的电池单体56。在图2中所示的设计形式中，也存在带有电池单体56的电池模块54，但它们没有被划分到两个子区域52中。
此时，开关单元10总共有五个开关16，通过这五个开关，两个子区域52可以电并联或电串联，从而在高压车载电网8处施加800V或400V的电压。此外通过开关16还可行的是，针对子区域52中的每个子区域52单独地终止与高压车载电网8的电接触，为此针对子区域52中的每个子区域52的极中的至少一个极终止电接触。
主驱动装置6(借助于主驱动装置6驱动车轮4中的一些车轮)不变地存在，并与开关单元10的相应联接部互联。附加地，存在另一主驱动装置58，通过它驱动剩余的车轮6。另一主驱动装置58在此至少部分地与开关单元10的其它联接部相连。两个主驱动装置6、58分别通过单独的联接部与直流电压转换器30相连，直流电压转换器30至少部分冗余地构建。
在正常运行中，两个主驱动装置6、58借助于电池单元12通过高压车载电网8驱动，从而使机动车2运动。在这种情况下，转向系统20和制动系统24的正常运行也是可行的。一旦发生紧急运行，同样执行方法42，其中根据电池单元12的故障的严重程度，终止两个子区域52或子区域52中的一个子区域与高压车载电网8的电接触。
在第二工作步骤46中，两个主驱动装置6、58以发电机的方式运行，其中借助于其独立地为直流电压转换器30供电。由此，在第二工作步骤46中，即使在主驱动器6、58中的一个失效时，转向系统30和制动系统24的继续运行在此也是可行的，从而提供了冗余。
本发明不限于上述实施例。相反，本领域技术人员还可以由此推导出本发明的其它变型方案而不背离本发明的主题。尤其此外，在不背离本发明的主题的情况下，结合各个实施例描述的所有单个特征也可以以其它方式彼此组合。
附图标记列表
2机动车
4车轮
6主驱动装置
8高压车载电网
10开关单元
12电池单元
14联接部
16开关
18保险装置
20转向系统
22车身
24制动系统
26低压车载电网
28低压车载电网的消耗器
30直流电压转换器
32高压车载电网的消耗器
34控制设备
36计算机
38储存器
40计算机程序产品
42方法
44第一工作步骤
46第二工作步骤
48耗散电路
50第三工作步骤
52子区域
54电池模块
56电池单体
58另一主驱动装置

Claims (8)

1.一种用于运行机动车(2)的方法(42)，该机动车(2)包括借助于直流电压转换器(30)连接的高压车载电网(8)和低压车载电网(26)，其中，所述高压车载电网(8)通过开关单元(10)与电池单元(12)连接，且其中，电马达式的主驱动装置(6)借助于所述高压车载电网(8)供电，在该方法中，
-借助于所述开关单元(10)所述电池单元(12)与所述高压车载电网(8)的电接触终止，并且
-所述主驱动装置(6)以发电机的方式运行，使得将电能供入所述高压车载电网(8)中，借助于所述电能通过所述直流电压转换器(30)对所述低压车载电网(26)供电。
2.根据权利要求1所述的方法(42)，
其特征在于，
所述主驱动装置(6)以这样的方式运行，使得向所述主驱动装置施加特定的电压。
3.根据权利要求1或2的方法(42)，
其特征在于，
借助于所述高压车载电网(8)和/或所述低压车载电网(26)供电的消耗器(28、32)的一部分被停用。
4.根据权利要求3所述的方法(42)，
其特征在于，
转向和/或制动系统(20、24)继续运行。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(42)，
其特征在于，
借助于所述主驱动装置(6)将另外的电能供入所述高压车载电网(8)中，所述另外的电能借助于耗散电路(48)耗散。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法(42)，
其特征在于，
所述直流电压转换器(30)借助于另一主驱动装置(58)通过单独的联接部供电。
7.一种机动车(2)，其包括借助于直流电压转换器(30)连接的高压车载电网(8)和低压车载电网(26)，其中，所述高压车载电网(8)通过开关单元(10)与电池单元(12)连接，且其中，电马达式的主驱动装置(6)借助于所述高压车载电网(8)供电，且所述机动车按照根据权利要求1至6中任一项所述的方法(42)运行。
8.一种计算机程序产品(40)，其包括指令，当通过计算机(36)执行程序时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法(42)。
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