DE102014004790A1 - Method for operating an energy storage device in a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung mit wenigstens einem ersten Energiespeicherelement und wenigstens einem parallel zum ersten Energiespeicherelement geschalteten zweiten Energiespeicherelement in einem Kraftfahrzeug, wobei durch eine Umschalteinrichtung bei Erfüllung einer eine Energiebereitstellung zum Laden der Energiespeichereinrichtung durch eine fahrzeugexterne Energiequelle anzeigenden Ladebedingung das erste und das zweite Energiespeicherelement in Serie geschaltet mit der fahrzeugexternen Energiequelle verbunden werden.A method for operating an energy storage device having at least one first energy storage element and at least one second energy storage element connected in parallel to the first energy storage element in a motor vehicle, wherein the first and the second energy storage element in by a switching device upon fulfillment of a loading condition indicating charging of the energy storage device by a vehicle external power source loading Series connected to the vehicle external power source connected.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung mit wenigstens einem ersten Energiespeicherelement und wenigstens einem parallel zum ersten Energiespeicherelement geschalteten zweiten Energiespeicherelement in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for operating an energy storage device having at least one first energy storage element and at least one second energy storage element connected in parallel to the first energy storage element in a motor vehicle.
  • In Kraftfahrzeugen werden Batterien zum Betrieb einer Vielzahl von Fahrzeugsystemen genutzt. Zunehmend werden wiederaufladbare Energiespeicher auch genutzt um Antriebssysteme von Kraftfahrzeugen zu betreiben, beispielsweise in Hybrid- oder reinen Elektrofahrzeugen. Dabei ist bei vielen dieser Fahrzeugtypen auch vorgesehen, eine Batterie aus einem Stromnetz zu laden, um einen rein elektrischen Betrieb von Antrieben zu ermöglichen. Zum Laden dieser Batterien werden dabei insbesondere Gleichstromladegeräte genutzt, die einen Gleichstrom zum Laden der Batterie mit einer vorgegebenen Spannung bereitstellen. Die Spannung kann dabei typischerweise in einem vorgegebenen Bereich variiert werden, um Fahrzeugbatterien mit unterschiedlichen Nennspannung zu laden oder die Ladespannung während des Ladevorgangs zu variieren, um einen möglichst schnellen und/oder batterieschonenden Ladevorgang zu ermöglichen.In automobiles, batteries are used to operate a variety of vehicle systems. Increasingly, rechargeable energy storage devices are also being used to power drive systems of motor vehicles, for example in hybrid or pure electric vehicles. It is also provided in many of these types of vehicles to charge a battery from a power grid to allow a purely electrical operation of drives. For charging these batteries, in particular DC charging devices are used, which provide a direct current for charging the battery with a predetermined voltage. In this case, the voltage can typically be varied within a predetermined range in order to charge vehicle batteries with different nominal voltage or to vary the charging voltage during the charging process in order to allow charging as fast and / or battery-saving as possible.
  • Wesentlichen für die Akzeptanz von Elektrofahrzeugen, Plug-In-Hybriden oder ähnlichen Kraftfahrzeugen, die regelmäßig aus einem Stromnetz geladen werden, ist ein schnelles Laden der Batterie. Daher ist es wünschenswert, die Batterie mit möglichst hohen Strömen laden zu können. Die maximal nutzbaren Ladeströme sind dabei insbesondere durch die Querschnitte der genutzten Kabel begrenzt. Dabei verschlechtern sehr große Leitungsquerschnitte zum einen die Handhabbarkeit des Ladekabels und zum anderen erhöhen große Leitungsquerschnitte innerhalb des Kraftfahrzeugs das Gewicht des Kraftfahrzeugs. Um eine Beschädigung von Leitungen oder weiteren Komponenten zu vermeiden, sind Ströme in Ladesystemen daher begrenzt. Beispielsweise ist der maximale Ladestrom des in Japan verbreitenden Chademo-Systems auf 120 Ampere und der maximale Ladestrom des in Europa standardisierten CCS-Systems auf 175 Ampere begrenzt.Substantial for the acceptance of electric vehicles, plug-in hybrids or similar vehicles, which are regularly charged from a mains, is a fast charging of the battery. Therefore, it is desirable to be able to charge the battery with the highest possible currents. The maximum usable charging currents are limited in particular by the cross sections of the cables used. In this case, very large cable cross-sections on the one hand deteriorate the handling of the charging cable and on the other hand increase large cable cross-sections within the motor vehicle, the weight of the motor vehicle. In order to avoid damage to cables or other components, currents in charging systems are therefore limited. For example, the maximum charging current of the Japan-based Chademo system is limited to 120 amps and the maximum charging current of the European standardized CCS system is limited to 175 amps.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung anzugeben, mit dem trotz der oben genannten Beschränkungen ein schnelleres Laden der Batterie möglich ist und/oder mit dem die Leitungsquerschnitte von beim Laden der Energiespeichereinrichtung genutzten Kabeln bzw. Leitungen reduziert werden können.The present invention is therefore based on the object of specifying a method for operating an energy storage device, with which despite the above-mentioned limitations, a faster charging of the battery is possible and / or with the cable cross sections of used when charging the energy storage device cables or lines are reduced can.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch eine Umschalteinrichtung bei Erfüllung einer eine Energiebereitstellung zum Laden der Energiespeichereinrichtung durch eine fahrzeugexterne Energiequelle anzeigenden Ladebedingung das erste und das zweite Energiespeicherelement in Serie geschaltet mit der fahrzeugexternen Energiequelle verbunden werden.The object is achieved in that in a method of the type mentioned by a switching device in fulfillment of an energy supply for charging the energy storage device by a vehicle external power charging condition indicating charging the first and the second energy storage element connected in series with the vehicle external power source.
  • Erfindungsgemäß ist damit vorgesehen, bei Nichterfüllung der Ladebedingung, also insbesondere beim Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, das erste und das zweite Energiespeicherelement parallel zu schalten und bei Erfüllung der Ladebedingung, also insbesondere während eines Ladevorgangs, das erste und das zweite Energiespeicherelement in Serie zu schalten. Durch eine Serienschaltung des ersten und des zweiten Energiespeicherelements wird die insgesamt an den Energiespeicherelementen abfallende Spannung erhöht, wodurch höhere Ladespannungen nutzbar sind. Durch eine Erhöhung der Ladespannung kann bei Verwendung des gleichen Ladestroms die zur Energiespeichereinrichtung übertragene Leistung proportional zur Erhöhung der Ladespannung erhöht werden. Alternativ oder ergänzend ist es durch eine Erhöhung der Ladespannung auch möglich, die genutzten Ladeströme zu reduzieren und daher Leitungen innerhalb des Kraftfahrzeugs, die beim Laden verwendet werden, und/oder Ladekabeln mit jeweils kleineren Leitungsquerschnitten zu nutzen.According to the invention, when the charging condition is not fulfilled, that is to say in particular when driving the motor vehicle, the first and the second energy storage element are connected in parallel and the first and the second energy storage element are connected in series when the charging condition is fulfilled, ie during a charging process. By a series connection of the first and the second energy storage element, the total voltage dropping across the energy storage elements is increased, as a result of which higher charging voltages can be utilized. By increasing the charging voltage, the power transmitted to the energy storage device can be increased in proportion to the increase of the charging voltage when using the same charging current. Alternatively or additionally, it is also possible by increasing the charging voltage to reduce the charging currents used and therefore to use lines inside the motor vehicle that are used in charging, and / or charging cables, each with smaller cable cross-sections.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, weil die eingangs genannten Gleichstromladeeinrichtungen häufig bereits deutlich höhere Spannungen bereitstellen können, als jene Spannungen, die typischerweise in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen genutzt werden. Selbst sogenannte Hochspannungsbordnetze, wie sie teilweise in Kraftfahrzeugen genutzt werden, bei denen der Antrieb zumindest teilweise elektrisch erfolgt, verwenden typischerweise Bordnetzspannungen von weniger als 400 Volt, beispielsweise 360 Volt, da für diesen Spannungsbereich eine Vielzahl günstiger und hochwertiger Leistungselektronik-Bausteine zur Verfügung stehen. Das eingangs genannte CSS-Ladesystem erlaubt jedoch Ladespannungen von bis zu 850 Volt.The method according to the invention is particularly advantageous because the DC charging devices mentioned at the beginning can often already provide significantly higher voltages than those voltages which are typically used in on-board networks of motor vehicles. Even so-called high-voltage systems, such as those used in motor vehicles, where the drive is at least partially electrically, typically use on-board voltages of less than 400 volts, for example, 360 volts, since a variety of cheap and high-quality power electronics modules are available for this voltage range. However, the aforementioned CSS charging system allows charging voltages of up to 850 volts.
  • Die Energiespeichereinrichtungen von Kraftfahrzeugen mit Hochspannungsbordnetz umfassen typischerweise eine Vielzahl von Batteriezellen, die teilweise parallel und teilweise in Serie geschaltet sind. Beispielsweise kann eine Energiespeichereinrichtung mit einer Nennspannung von 360 Volt dadurch gebildet werden, dass 100 Zellen mit jeweils 3,6 Volt in Serie geschaltet werden und vier derartige in Serie geschaltete Zellstränge parallel genutzt werden. Steht nun eine maximale Ladespannung von 850 Volt zur Verfügung, so ist es beispielsweise möglich jeweils zwei der vier parallel geschalteten Zellstränge mit jeweils 100 Zellen in Serie zu schalten. In diesem Schaltzustand weist die Energiespeichereinrichtung zwei parallele Zellstränge mit jeweils 200 in Serie geschalteten Batteriezellen und damit eine Nennspannung von 720 Volt auf. Bei einem gleichen Ladestrom ist also ein doppelt so schnelles Laden der Energiespeichereinrichtung möglich. Alternativ könnten die Ladeströme auf die Hälfte reduziert werden oder es könnte eine Mischung aus einer Reduzierung der Ladeströme und einer Erhöhung der Ladegeschwindigkeit genutzt werden.The energy storage devices of motor vehicles with high voltage electrical system typically include a plurality of battery cells, which are partially connected in parallel and partially in series. For example, an energy storage device with a nominal voltage of 360 volts can be formed by connecting 100 cells each at 3.6 volts in series and using four such series-connected cell strings in parallel. If a maximum charging voltage of 850 volts is now available, it is for example possible in each case two of the four parallel connected Cell strands with 100 cells each in series. In this switching state, the energy storage device has two parallel cell strings with 200 series-connected battery cells and thus a rated voltage of 720 volts. In the case of the same charging current, it is thus possible to charge the energy storage device twice as fast. Alternatively, the charging currents could be reduced in half or a mixture of a reduction of the charging currents and an increase of the charging speed could be used.
  • Dabei kann die Energiebereitstellung durch die fahrzeugexterne Energiequelle dem Kraftfahrzeug durch eine Benutzereingabe eines Benutzers, also beispielsweise durch einen Schalter oder ein menügeführtes Bediensystem mitgeteilt werden. Vorteilhaft wird die Energiebereitstellung jedoch automatisch erfasst. Dabei kann das Erfülltsein der Ladebedingung in Abhängigkeit einer Verbindung einer Ladeverbindungseinrichtung des Kraftfahrzeugs mit der fahrzeugexternen Energiequelle ermittelt werden. Die Verbindung der Ladeverbindungsvorrichtung mit der fahrzeugexternen Energiequelle, also die Energiebereitstellung, kann beispielsweise durch einen mechanischen Schalter an der Ladeverbindungsvorrichtung, der bei einer Verbindung mit der fahrzeugexternen Energiequelle aktiviert wird, oder durch eine Steuereinrichtung, die beispielsweise eine an der Ladungsverbindungsvorrichtung anliegende Spannung erfasst, erkannt werden.In this case, the provision of energy by the vehicle-external energy source can be communicated to the motor vehicle by a user input of a user, that is, for example, by a switch or a menu-guided operating system. Advantageously, the energy supply is detected automatically. In this case, the fulfillment of the charging condition can be determined as a function of a connection of a charging connection device of the motor vehicle with the vehicle-external energy source. The connection of the charging connection device with the vehicle-external power source, ie the energy supply, for example, by a mechanical switch to the charging device, which is activated when connected to the vehicle external power source, or by a control device that detects, for example, a voltage applied to the charge connection device voltage detected become.
  • Alternativ oder ergänzend kann die Ladebedingung eine Funkkommunikation mit der fahrzeugexternen Energiequellen auswerten. So kann an der fahrzeugexternen Energiequelle beispielsweise ein RFID-Chip vorgesehen sein, den eine Erfassungseinrichtung des Kraftfahrzeugs erfassen kann, wodurch erkannt wird, dass sich das Kraftfahrzeug im Bereich einer fahrzeugexternen Energiequelle befindet. Eine Auswertung von Funksignalen, optischen Markierungen oder Ähnlichem ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Laden der Kraftfahrzeugbatterie kontaktlos erfolgen soll. Insbesondere bei einem kontaktlosen Laden kann die Ladebedingung zusätzlich einen Schaltzustand der Zündung oder ähnliches auswerten.Alternatively or additionally, the charging condition can evaluate radio communication with the vehicle-external energy sources. Thus, for example, an RFID chip can be provided on the vehicle-external energy source that can be detected by a detection device of the motor vehicle, which detects that the motor vehicle is located in the region of a vehicle-external energy source. An evaluation of radio signals, optical markings or the like is particularly advantageous if the charging of the motor vehicle battery is to take place without contact. In particular, in a contactless charging the charging condition can additionally evaluate a switching state of the ignition or the like.
  • Das Erfülltsein der Ladebedingung kann zusätzlich in Abhängigkeit einer maximal durch die fahrzeugexterne Energiequelle bereitgestellten Ladespannung ermittelt werden. Bei einer Vielzahl von Ladesystemen für Kraftfahrzeuge ist es vorgesehen, dass die fahrzeugexterne Energiequelle vor und/oder während des Ladevorgangs mit einer Steuereinrichtung des Kraftfahrzeugs kommuniziert. Im Rahmen dieser Kommunikation kann eine maximal bereitstellbare Ladespannung übertragen werden. Eine Serienschaltung von Energiespeicherelementen und damit eine Erhöhung der Batteriespannung ist nur dann zweckmäßig, wenn die maximale Ladespannung größer oder gleich dieser erhöhten Batteriespannung ist.The fulfillment of the charging condition can additionally be determined as a function of a maximum charging voltage provided by the vehicle-external energy source. In a large number of charging systems for motor vehicles, it is provided that the vehicle-external energy source communicates with a control device of the motor vehicle before and / or during the charging process. As part of this communication, a maximum supplyable charging voltage can be transmitted. A series connection of energy storage elements and thus an increase in the battery voltage is only useful if the maximum charging voltage is greater than or equal to this increased battery voltage.
  • Dabei ist es ergänzend möglich, dass beim Betrieb einer Energiespeichereinrichtung mit mehr als zwei Energiespeicherelementen wenigstens zwei verschiedene Verschaltungen der Energiespeicherelemente vorgesehen sind, bei denen wenigstens ein erstes und ein zweites Energiespeicherelement in Serie geschaltet sind, wobei die Art der Verschaltung in Abhängigkeit der maximal bereitgestellten Ladespannung bestimmt wird. Beispielsweise könnte im oben beschriebenen Beispiel, bei dem im normalen Fahrbetrieb jeweils 100 Zellen in Serie und vier dieser Zellstränge parallel geschaltet sind, neben der oben beschriebenen Verschaltung, bei der 200 der Zellen in Serie und zwei dieser Stränge parallel geschaltet sind, eine weitere Stufe der Spannungserhöhung vorgesehen sein, bei der alle 400 Zellen in Serie geschaltet sind.It is additionally possible that when operating an energy storage device with more than two energy storage elements at least two different interconnections of the energy storage elements are provided, in which at least a first and a second energy storage element are connected in series, the type of interconnection depending on the maximum provided charging voltage is determined. For example, in the example described above, in which in normal driving 100 cells in series and four of these cell strings are connected in parallel, in addition to the above-described interconnection in which 200 of the cells are connected in series and two of these strands in parallel, another stage of Voltage increase can be provided, in which all 400 cells are connected in series.
  • Die Ladeverbindungsvorrichtung kann bei nicht erfüllter Ladebedingung vorteilhaft von der Energiespeichereinrichtung getrennt werden. Dabei können insbesondere sowohl die Phase als auch die Masse getrennt werden. Durch die Trennung der Ladeverbindungsvorrichtung von der Energiespeichereinrichtung und insbesondere vom gesamten Stromnetz des Kraftfahrzeugs wird erreicht, dass die Ladeverbindungseinrichtung außerhalb des Ladebetriebs nicht unter Spannung steht, wodurch insbesondere auf einen aufwendigen Berührschutz verzichtet werden kann.The charging connection device can be advantageously separated from the energy storage device when the charging condition is not fulfilled. In particular, both the phase and the mass can be separated. Through the separation of the charging connection device from the energy storage device and in particular from the entire power system of the motor vehicle, it is achieved that the charging connection device is not under voltage outside the charging operation, which makes it possible, in particular, to dispense with complicated contact protection.
  • Vorteilhaft kann bei der Erfüllung der Ladebedingung wenigstens ein Verbraucher, der im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durch die Energiespeichereinrichtung versorgt wird, von der Energiespeichereinrichtung getrennt werden. Insbesondere können sowohl die Phase als auch die Masse getrennt werden. Es ist zudem vorteilhaft, wenn alle Verbraucher bei Erfüllung der Ladebedingung von der Energiespeichereinrichtung getrennt werden. Wie bereits erläutert wird bei der Serienschaltung mehrere Energiespeicherelemente die durch die Energiespeichereinrichtung bereitgestellte Spannung erhöht. Durch ein Trennen des Verbrauchers von der Energiespeichereinrichtung, insbesondere vor dem Umschalten, wird verhindert, dass an diesem Verbraucher die erhöhte Spannung anliegt. Daher müssen Verbraucher nicht auf die erhöhte Spannung der Energiespeichereinrichtung während des Ladebetriebs ausgelegt sein.Advantageously, when the charging condition is met, at least one consumer, which is supplied by the energy storage device during driving operation of the motor vehicle, can be disconnected from the energy storage device. In particular, both the phase and the mass can be separated. It is also advantageous if all consumers are disconnected on fulfillment of the charging condition of the energy storage device. As already explained, in the series connection a plurality of energy storage elements increases the voltage provided by the energy storage device. By disconnecting the load from the energy storage device, in particular before switching over, it is prevented that the increased voltage is applied to this load. Therefore, consumers need not be designed for the increased voltage of the energy storage device during the charging operation.
  • Als fahrzeugexterne Energiequelle kann ein Gleichspannungsladegerät, das Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers bereitstellt, genutzt werden. Dabei kann insbesondere vor und/oder während des Ladevorgangs durch das Gleichstromladegerät eine von dem Gleichstromladegerät maximal bereitstellbare Ladespannung an das Kraftfahrzeug kommuniziert werden, wobei das Erfülltsein der Ladebedingung in Abhängigkeit der maximal bereitstellbaren Ladespannung ermittelt wird. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug die Nennspannung oder die momentane Spannung des Energiespeicherelements an das Gleichstromladegerät kommuniziert. Dabei kann insbesondere zunächst die höchste durch entsprechende Verschaltung der Energiespeicherelemente erreichbare Spannung für das Energiespeicherelement an das Gleichstromladegerät kommuniziert werden. Falls dieses zurückmeldet, dass eine entsprechende Spannung nicht bereitgestellt werden kann, so kann die nächst niedrigere durch Verschaltung der Energiespeicherelemente erreichbare Spannung des Energiespeicherelements überbetragen werden, bei der zumindest Teile der Energiespeicherelemente parallel geschaltet sind, usw.As a vehicle external power source, a DC charger that provides DC power for charging the energy storage can be used. In this case, in particular before and / or during the charging process by the DC charger one of the DC charger maximum supplyable charging voltage to the motor vehicle be communicated, wherein the fulfillment of the charging condition is determined in dependence of the maximum supplyable charging voltage. Additionally or alternatively it can be provided that the motor vehicle communicates the rated voltage or the instantaneous voltage of the energy storage element to the DC charger. In this case, in particular, the highest voltage which can be achieved by appropriate connection of the energy storage elements for the energy storage element can first be communicated to the DC charging device. If this reports back that a corresponding voltage can not be provided, then the next lower achievable by interconnection of the energy storage elements voltage of the energy storage element can be überbetragen, in which at least parts of the energy storage elements are connected in parallel, etc.
  • Insbesondere können bei Erfassen einer Verbindung einer Ladeverbindungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs mit der fahrzeugexternen Energiequelle, falls die maximal bereitstellbare Ladespannung kleiner ist als ein vorgegebener Spannungsgrenzwert, das erste und das zweite Energiespeicherelement parallel geschaltet werden oder bleiben und ein Aufladevorgang der Energiespeichereinrichtung kann begonnen werden. Die Umschalteinrichtung schaltet in diesem Fall die Verschaltung der Energiespeicherelemente insbesondere nicht um, wodurch die Verschaltung der Energiespeicherelemente der Verschaltung beim Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs entspricht.In particular, upon detecting a connection of a charging connection device of the motor vehicle with the vehicle-external power source, if the maximum supplyable charging voltage is less than a predetermined voltage limit, the first and second energy storage element can be switched or remain in parallel, and a charging operation of the energy storage device can be started. In this case, the switching device in particular does not switch over the interconnection of the energy storage elements, as a result of which the interconnection of the energy storage elements corresponds to the interconnection during driving operation of the motor vehicle.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn ein Gleichstromladegerät genutzt wird, bei dem eine maximal zur Verfügung gestellte Ladespannung des Gleichstromladegeräts wenigstens zweimal so groß ist wie eine Betriebsspannung der Energiespeichereinrichtung bei nicht erfüllter Ladebedingung.It is particularly advantageous if a DC charger is used, in which a maximum available charging voltage of the DC charger is at least twice as large as an operating voltage of the energy storage device at not satisfied charging condition.
  • Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Energiespeichereinrichtung zur Energieversorgung wenigstens eines Verbrauchers, wobei die Energiespeichereinrichtung wenigstens ein erstes und ein zweites Energiespeicherelement umfasst und wobei das Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.In addition, the invention relates to a motor vehicle having an energy storage device for supplying energy to at least one consumer, wherein the energy storage device comprises at least a first and a second energy storage element and wherein the motor vehicle is designed for carrying out the method according to the invention.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuge kann dabei insbesondere ein reines Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, insbesondere ein Steckdosenhybrid, sein.The motor vehicle according to the invention can be in particular a pure electric vehicle or a hybrid vehicle, in particular a socket hybrid.
  • Vorteilhaft umfasst die Energiespeichereinrichtung eine erste Gruppe von mehreren Energiespeicherelementen und eine zweite Gruppe von mehrere Energiespeicherelementen, wobei die Energiespeicherelemente innerhalb der jeweiligen Gruppe parallel und/oder seriell und/oder teilweise seriell und teilweise parallel verschaltet sind, wobei jede Gruppen einen ersten und einen zweiten Anschlusspunkt aufweist, über die den Energiespeicherelementen der jeweiligen Gruppe Strom zugeführt und/oder entnommen werden kann und zwischen denen eine Gruppenspannung abfällt. Dabei kann beispielsweise jede der Gruppen zwei parallel geschaltete Stränge von Batteriezellen mit 100 seriell verschalteten Batteriezellen pro Strang umfassen.Advantageously, the energy storage device comprises a first group of a plurality of energy storage elements and a second group of a plurality of energy storage elements, wherein the energy storage elements are interconnected within the respective group parallel and / or serial and / or partially connected in series and partially in parallel, each group having a first and a second connection point has, over which the energy storage elements of the respective group current supplied and / or can be removed and between which a group voltage drops. In this case, by way of example, each of the groups may comprise two strings of battery cells connected in parallel with 100 series-connected battery cells per string.
  • Die erste und die zweite Gruppe, sowie insbesondere weitere Gruppen können dabei gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, für jede der Gruppen ein separates Gehäuse vorzusehen und/oder die Gruppen räumlich getrennt in unterschiedlichen Fahrzeugbereichen anzuordnen.The first and the second group, and in particular further groups can be arranged together in a housing. However, it is also possible to provide a separate housing for each of the groups and / or to arrange the groups spatially separated in different vehicle areas.
  • Die Umschalteinrichtung kann dazu ausgebildet sein, bei Nichterfüllung der Ladebedingung den ersten Anschlusspunkt der ersten Gruppe mit dem ersten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe und den zweiten Anschlusspunkt der ersten Gruppe mit dem zweiten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe zu verbinden, und bei Erfüllung der Ladebedingung den ersten Anschlusspunkt der ersten Gruppe mit dem zweiten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe zu verbinden. Dabei kann der erste Anschlusspunkt jeweils ein Pluspol und der zweite Anschlusspunkt jeweils ein Minuspol sein oder umgekehrt. Durch eine Verbindung der beiden ersten Anschlusspunkte und der beiden zweiten Anschlusspunkte wird eine Parallelschaltung der Gruppen erreicht und durch eine Verbindung des ersten Anschlusspunktes der ersten Gruppe mit dem zweiten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe eine Serienschaltung der Gruppen.The switching device may be configured to connect the first connection point of the first group to the first connection point of the second group and the second connection point of the first group to the second connection point of the second group in case of non-compliance of the charging condition, and upon fulfillment of the charging condition, the first connection point of first group to connect to the second connection point of the second group. In this case, the first connection point can each be a positive pole and the second connection point can each be a negative pole or vice versa. By connecting the two first connection points and the two second connection points, a parallel connection of the groups is achieved and by connecting the first connection point of the first group to the second connection point of the second group, a series connection of the groups.
  • Alternativ ist es möglich, dass die Energiespeichereinrichtung wenigstens zwei weitere Energiespeicherelemente umfasst, wobei die Umschalteinrichtung ausgebildet ist, die weiteren Energiespeicherelemente bei Nichterfüllung der Ladebedingung parallel zur ersten und zweiten Gruppe zu schalten und bei Erfüllung der Ladebedingung wenigstens eines der weiteren Energiespeicherelemente in Serie mit der ersten Gruppe und wenigstens eines der weiteren Energiespeicherelemente in Serie mit der zweiten Gruppe zu schalten, wobei die erste und die zweite Gruppe parallel geschaltet sind. Dabei können die weiteren Energiespeicherelemente bei Nichterfüllung der Ladebedingung, insbesondere in Serie geschaltet sein. Die weiteren Energiespeicherelemente bilden damit eine weitere Gruppe von Energiespeicherelementen, die im normalen Fahrbetrieb parallel zu der ersten und zweiten Gruppe von Energiespeicherelementen geschaltet ist, die jedoch bei Erfüllung der Ladebedingung auf die weiteren Gruppen „verteilt” wird.Alternatively, it is possible for the energy storage device to comprise at least two further energy storage elements, the switching device being designed to switch the further energy storage elements parallel to the first and second groups if the charging condition is not met, and at least one of the further energy storage elements being in series with the first upon satisfaction of the charging condition Group and at least one of the further energy storage elements to connect in series with the second group, wherein the first and the second group are connected in parallel. In this case, the further energy storage elements may be connected in case of non-compliance with the charging condition, in particular in series. The further energy storage elements thus form a further group of energy storage elements, which is connected in the normal driving operation parallel to the first and second group of energy storage elements, which, however, "distributed" upon fulfillment of the charging condition on the other groups.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Gruppe jeweils 100 in Serie geschaltete Energiespeicherelemente umfassen und die dritte Gruppe 100 weitere Energiespeicherelemente umfasst, die bei Nichterfüllung der Ladebedingung in Serie miteinander und parallel zur ersten und zweiten Gruppe geschaltet sind. Bei Erfüllung der Ladebedingung können nun 50 der weiteren Energiespeicherelemente in Serie zur ersten Gruppe und 50 der Energiespeicherelemente in Serie zur zweiten Gruppe geschaltet werden, wodurch die Energiespeichereinrichtung bei Erfüllung der Ladebedingung zwei parallele Stränge von Energiespeicherelementen mit jeweils 150 Energiespeicherelementen umfasst. Daher wäre die Spannung der Energiespeichereinrichtung bei Erfüllung der Ladebedingung um den Faktor 1,5 größer als bei Nichterfüllung der Ladebedingung. For example, it can be provided that the first and the second group each comprise 100 energy storage elements connected in series and the third group 100 comprises further energy storage elements which are connected in series with one another and parallel to the first and second groups if the charging condition is not met. Upon fulfillment of the charging condition, 50 of the further energy storage elements can now be connected in series with the first group and 50 of the energy storage elements in series with the second group, whereby the energy storage device comprises two parallel strands of energy storage elements each having 150 energy storage elements when the charging condition is met. Therefore, the voltage of the energy storage device would be at the fulfillment of the charging condition by a factor of 1.5 greater than if the charging condition is not met.
  • Das Kraftfahrzeug kann insbesondere eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu ausgebildet ist, als Ladeinformation eine Verbindung einer Ladeverbindungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs mit der fahrzeugexternen Energiequelle und insbesondere eine maximale Ladespannung der fahrzeugexternen Energiequelle zu erfassen und die Umschalteinrichtung in Abhängigkeit der Ladeinformation anzusteuern.The motor vehicle may in particular comprise a control device, which is designed to record as charging information a connection of a charging connection device of the motor vehicle with the vehicle-external energy source and in particular a maximum charging voltage of the vehicle-external energy source and to control the switching device as a function of the charging information.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages and details of the invention will become apparent from the following embodiments and the accompanying drawings. Showing:
  • 1 schematisch ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 1 is a schematic diagram of an embodiment of the method according to the invention;
  • 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, 2 schematically an embodiment of a motor vehicle according to the invention,
  • 3 schematisch eine Detailansicht des in 2 gezeigten Kraftfahrzeugs bei nicht erfüllter Ladebedingung, 3 schematically a detailed view of in 2 motor vehicle shown in unfulfilled loading condition,
  • 4 schematisch die in 3 gezeigte Detailansicht bei erfüllter Ladebedingung, und 4 schematically the in 3 shown detail view with full charge condition, and
  • 5 schematisch eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs. 5 schematically a detailed view of another embodiment of the motor vehicle according to the invention.
  • 1 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung in einem Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug umfasst dabei wenigstens ein Energiespeicherelement und wenigstens ein im Fahrbetrieb parallel zum ersten Energiespeicherelement geschaltetes zweites Energiespeicherelement. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug 200 erste Energiespeicherelemente umfassen, die in zwei parallel geschaltete Stränge mit jeweils 100 in Serie geschalteten Energiespeicherelementen aufgeteilt sind, und 200 ebenso verschaltete zweite Energiespeicherelemente. Die ersten Energiespeicherelemente können dabei als erste Gruppe und die zweiten Energiespeicherelemente als zweite Gruppe betrachtet werden, wobei die erste und die zweite Gruppe im Fahrbetrieb parallel geschaltet sind. 1 schematically shows a flowchart of a method for operating an energy storage device in a motor vehicle. In this case, the motor vehicle comprises at least one energy storage element and at least one second energy storage element connected in parallel to the first energy storage element while driving. For example, the motor vehicle 200 may include first energy storage elements, which are divided into two strings connected in parallel, each having 100 series-connected energy storage elements, and 200 also connected second energy storage elements. The first energy storage elements can be considered as a first group and the second energy storage elements as a second group, wherein the first and the second group are connected in parallel while driving.
  • Um ein schnelleres Laden des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen ist vorgesehen, dass bei Erfüllung einer Ladebedingung das erste und das zweite Energiespeicherelement bzw. die erste und die zweite Gruppe in Serie geschaltet werden, um die Spannung der Energiespeichereinrichtung und damit die Ladespannung zu erhöhen. Damit ist es möglich, ein Laden der Energiespeichereinrichtung bei gleichen Ladeströmen schneller durchzuführen, da die Ladeleistung proportional zu der Ladespannung steigt. Alternativ können die Ladeströme und damit die genutzten Leitungsdurchmesser gesenkt werden, da eine gleiche Ladeleistung bei einer höheren Ladespannung mit geringeren Ladeströmen erreicht werden kann.In order to enable faster charging of the motor vehicle, it is provided that when a charging condition is met, the first and the second energy storage element or the first and the second group are connected in series in order to increase the voltage of the energy storage device and thus the charging voltage. This makes it possible to carry out a charging of the energy storage device at the same charging currents faster because the charging power increases in proportion to the charging voltage. Alternatively, the charging currents and thus the used cable diameter can be reduced, since an equal charging power can be achieved at a higher charging voltage with lower charging currents.
  • Das Verfahren wird nachfolgend mit Bezug auf die 2, 3 und 4 beschrieben, wobei 2 ein Kraftfahrzeug 1 zeigt, das zur Durchführung des in 1 gezeigten Verfahrens ausgebildet ist und die 2 und 3 jeweils eine Detailansicht des Kraftfahrzeugs 1 zeigen. 3 zeigt dabei den Zustand des Energiespeicherelements 2 während des normalen Fahrbetriebs, wenn eine Ladebedingung nicht erfüllt ist und 4 zeigt den Zustand des Energiespeicherelements 2 während des Ladens des Kraftfahrzeugs mit einer fahrzeugexternen Energiequelle, die eine ausreichende Spannung zur Verfügung stellt, also bei Erfülltsein der Ladebedingung.The method will be described below with reference to FIGS 2 . 3 and 4 described, wherein 2 a motor vehicle 1 shows, to carry out the in 1 shown method is formed and the 2 and 3 in each case a detailed view of the motor vehicle 1 demonstrate. 3 shows the state of the energy storage element 2 during normal driving when a condition is not met and 4 shows the state of the energy storage element 2 during charging of the motor vehicle with an off-vehicle power source, which provides sufficient voltage available, so when the charging condition erfüllsein.
  • In Schritt S1 wird zunächst überprüft, ob eine fahrzeugexterne Energiequelle mit der Ladeverbindungsvorrichtung 4 verbunden ist. Hierzu umfasst die Ladeverbindungsvorrichtung 4 einen nicht gezeigten Sensor, nämlich einen Schalter, der ein Einstecken eines Ladekabels erfasst. Der Zustand des Sensors wird durch die Steuereinrichtung 8 über ein Kraftfahrzeugbus 9 erfasst.In step S1, it is first checked whether an off-vehicle power source with the charging device 4 connected is. For this purpose, the charging connection device comprises 4 a sensor, not shown, namely a switch that detects an insertion of a charging cable. The condition of the sensor is determined by the controller 8th over a motor vehicle bus 9 detected.
  • In Schritt S2 wird durch die Steuereinrichtung 8 überprüft, ob der erfasste Sensorzustand eine Verbindung der fahrzeugexternen Energiequelle mit der Ladeverbindungsvorrichtung 4 anzeigt. Falls dies nicht der Fall ist, wird das Verfahren ab Schritt S1 wiederholt, das heißt die Steuereinrichtung 8 wartet, bis ein Ladekabel mit der Ladeverbindungsvorrichtung 4 verbunden wird.In step S2, the control device 8th checks whether the detected sensor state, a connection of the vehicle external power source with the charging device 4 displays. If this is not the case, the method is repeated from step S1, that is, the control device 8th Wait until a charging cable with the charging device 4 is connected.
  • Wurde in Schritt S2 eine Verbindung der Ladeverbindungsvorrichtung 4 mit einer fahrzeugexternen Energiequelle festgestellt, so ermittelt die Steuereinrichtung 8 in Schritt S3 die durch die fahrzeugexterne Energiequelle, die ein Gleichstromladegerät ist, maximal bereitstellbare Ladespannung. Hierzu ist im Ladekabel und der Ladeverbindungsvorrichtung eine zusätzliche Leitung zur Kommunikation zwischen Steuereinrichtung 8 und fahrzeugexterner Energiequelle vorgesehen. Alternativ wäre es möglich, dass die Steuereinrichtung 8 über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung mit der fahrzeugexternen Energiequelle kommuniziert.In step S2, a connection of the charging device has been made 4 with a detected external to the vehicle, so determines the controller 8th in step S3, the maximum charge voltage that can be supplied by the vehicle-external power source, which is a DC charger. For this purpose, an additional line for communication between the control device in the charging cable and the charging connection device 8th and external vehicle power source provided. Alternatively, it would be possible for the controller 8th communicates with the off-vehicle power source via a wireless communication device.
  • Die in Schritt S3 ermittelte maximal bereitstellbare Ladespannung wird in Schritt S4 mit einem in der Steuereinrichtung 8 gespeicherten Grenzwert verglichen. Der Grenzwert entspricht dabei einer Nennspannung des Energiespeicherelements in dem Fall, wenn das wenigstens eine erste Energiespeicherelement seriell zum wenigstens einen zweiten Energiespeicherelement geschaltet ist. Im Kraftfahrzeug 1 umfasst die Energiespeichereinrichtung 2 dabei wie in 3 und 4 gezeigt eine erste Gruppe 10 und eine zweite Gruppe 13 von Energiespeicherelementen. Die erste Gruppe 10 ist dabei vereinfachend als eine Parallelschaltung von zwei ersten Energiespeicherelementen 11, 12 dargestellt. In einer realen Batterie werden anstelle der gezeigten Energiespeicherelemente 11, 12 typischerweise jeweils eine Vielzahl von in Serie geschalteten Energiespeicherelementen genutzt. Die Darstellung jeweils eines Energiespeicherelements 11, 12 dient der größeren Übersichtlichkeit. Die beiden ersten Energiespeicherelemente 11, 12 stellen eine Spannung 360 Volt bereit und können in einer realen Batterie beispielsweise durch 100 Batteriezellen mit einer Spannung von jeweils 3,6 Volt, die in Serie geschaltet sind, gebildet werden. Die zweite Gruppe 13 ist entsprechend aufgebaut und umfasst die zweiten Energiespeicherelemente 14, 15, für die das zu den ersten Energiespeicherelementen 11, 12 Gesagte gilt. Im Fahrbetrieb sind die erste Gruppe 10 und die zweite Gruppe 13 parallel geschaltet, womit die Nennspannung der Energiespeichereinrichtung 2 360 Volt ist. Der Grenzwert soll jedoch die Nennspannung der Energiespeichereinrichtung 2 bei einer seriellen Verschaltung des wenigstens einen ersten Energiespeicherelements und des wenigstens einen zweiten Energiespeicherelements, das heißt im Kraftfahrzeug 1 bei einer seriellen Verschaltung der ersten Gruppe 10 und der zweiten Gruppe 13, sein. Die entsprechende Verschaltung ist in 4 gezeigt. Der in der Steuereinrichtung 8 gespeicherte Grenzwert, mit dem die in Schritt S3 ermittelte maximal bereitstellbare Ladespannung in Schritt S4 verglichen wird, ist daher 720 Volt.The maximum supplyable charging voltage determined in step S3 is determined in step S4 by means of a control device 8th stored limit value compared. The limit value corresponds to a rated voltage of the energy storage element in the case when the at least one first energy storage element is connected in series with the at least one second energy storage element. In the motor vehicle 1 includes the energy storage device 2 as in 3 and 4 shown a first group 10 and a second group 13 of energy storage elements. The first group 10 is simplistic as a parallel connection of two first energy storage elements 11 . 12 shown. In a real battery instead of the energy storage elements shown 11 . 12 typically each used a plurality of series-connected energy storage elements. The representation of each energy storage element 11 . 12 serves for greater clarity. The first two energy storage elements 11 . 12 provide a voltage 360 volts and can be formed in a real battery, for example by 100 battery cells with a voltage of 3.6 volts connected in series. The second group 13 is constructed accordingly and includes the second energy storage elements 14 . 15 , for which the first energy storage elements 11 . 12 The above applies. In driving are the first group 10 and the second group 13 connected in parallel, bringing the rated voltage of the energy storage device 2 360 volts is. However, the limit is intended to be the rated voltage of the energy storage device 2 in a serial connection of the at least one first energy storage element and the at least one second energy storage element, that is in the motor vehicle 1 in a serial interconnection of the first group 10 and the second group 13 , be. The corresponding interconnection is in 4 shown. The in the control device 8th stored limit value, with which the maximum supplyable charging voltage determined in step S3 is compared in step S4, is therefore 720 volts.
  • Falls in Schritt S4 ermittelt wurde, dass die fahrzeugexterne Energiequelle eine Ladespannung bereitstellen kann, die mindestens so groß ist wie der Grenzwert, wird in Schritt S5 der Verbraucher 3, der ein Elektromotor ist, sowie potenziell weitere nicht gezeigte Verbraucher, von der Energiespeichereinrichtung 2 getrennt. Die Trennung erfolgt durch Ansteuerung der Schalter 7 durch die Steuereinrichtung 8. Entsprechend sind in 3 die Schalter 7 im geschlossenen und in 4 die Schalter 7 im offenen Zustand gezeigt. Durch die Trennung des Verbrauchers 3 wird erreicht, dass bei der nachfolgenden Erhöhung der Spannung der Energiespeichereinrichtung 2 diese Spannung nicht an dem Verbraucher anliegt, weshalb der Verbraucher 3 nicht ausgebildet sein muss, um bei dieser erhöhten Spannung betrieben zu werden.If it was determined in step S4 that the off-vehicle power source can provide a charging voltage that is at least as large as the threshold, in step S5, the load 3 , which is an electric motor, as well as potentially other consumers not shown, from the energy storage device 2 separated. The separation takes place by activation of the switches 7 by the control device 8th , Accordingly, in 3 the switches 7 in the closed and in 4 the switches 7 shown in the open state. By the separation of the consumer 3 is achieved that in the subsequent increase in the voltage of the energy storage device 2 this voltage is not applied to the consumer, which is why the consumer 3 must not be designed to operate at this increased voltage.
  • Anschließend folgt in Schritt S6 die Serienschaltung der ersten und zweiten Energiespeicherelemente bzw. der ersten und zweiten Gruppe. Hierzu steuert die Steuereinrichtung 8 die Schalter 16, 17 und 18 in der Energiespeichereinrichtung 2 an. Die Stellung der Schalter 16, 17, 18 vor der Umschaltung ist in 3 gezeigt und die Stellung nach dem Umschalten in 4. Über den Schalter 16 ist ein erster Anschlusspunkt der ersten Gruppe 10 mit einem ersten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe 13 verbunden, über den Schalter 17 der erste Anschlusspunkt der ersten Gruppe 10 mit einem zweiten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe 13 und über den Schalter 18 ein zweiter Anschlusspunkt der ersten Gruppe 10 mit dem zweiten Anschlusspunkt der Gruppe 13. Die ersten Anschlusspunkte der Gruppen 10, 13 stellen dabei jeweils die Pluspole der jeweiligen Gruppe 10, 13 dar und die zweiten Anschlusspunkten die Minuspole der jeweiligen Gruppe 10, 13.This is followed in step S6 by the series connection of the first and second energy storage elements or of the first and second groups. For this purpose, the control device controls 8th the switches 16 . 17 and 18 in the energy storage device 2 at. The position of the switches 16 . 17 . 18 before switching is in 3 shown and the position after switching to 4 , About the switch 16 is a first connection point of the first group 10 with a first connection point of the second group 13 connected via the switch 17 the first connection point of the first group 10 with a second connection point of the second group 13 and over the switch 18 a second connection point of the first group 10 with the second connection point of the group 13 , The first connection points of the groups 10 . 13 in each case represent the positive poles of the respective group 10 . 13 and the second connection points are the negative poles of the respective group 10 . 13 ,
  • Im Fahrbetrieb, das heißt bei Nichterfüllung der Ladebedingung sind die Schalter 16, 18 geschlossen und der Schalter 17 geöffnet, womit die erste Gruppe 10 und die zweite Gruppe 13 parallel geschaltet sind und daher die ersten Energiespeicherelemente 11, 12 zu den zweiten Energiespeicherelementen 14, 15 parallel geschaltet sind.When driving, that is, if the charging condition is not fulfilled, the switches are 16 . 18 closed and the switch 17 opened, bringing the first group 10 and the second group 13 are connected in parallel and therefore the first energy storage elements 11 . 12 to the second energy storage elements 14 . 15 are connected in parallel.
  • Nach dem Umschalten in Schritt S6 sind, wie in 4, gezeigt die Schalter 16, 18 geöffnet und der Schalter 17 geschlossen. Damit ist die erste Gruppe 10 in Serie mit der zweiten Gruppen 13 geschaltet und damit die ersten Energiespeicherelemente 11, 12 in Serie mit den zweiten Energiespeicherelementen 14, 15. Die Nennspannung der Energiespeichereinrichtung 2 ist daher um den Faktor 2 erhöht, also 720 Volt.After the switching in step S6, as in 4 , showed the switches 16 . 18 opened and the switch 17 closed. This is the first group 10 in series with the second groups 13 switched and thus the first energy storage elements 11 . 12 in series with the second energy storage elements 14 . 15 , The rated voltage of the energy storage device 2 is therefore about the factor 2 increased, so 720 volts.
  • In Schritt S7 wird durch eine Kommunikation der Steuereinrichtung 8 mit der fahrzeugexternen Energiequelle die durch die Energiequelle zur Verfügung gestellte Ladespannung entsprechend angepasst, wonach in Schritt S8 die Ladeverbindungsvorrichtung 4 mit der Energiespeichereinrichtung 2 verbunden wird, indem die Schalter 5 geschlossen werden. Damit erfolgt in Schritt S9 ein Laden der Energiespeichereinrichtung 2 durch die fahrzeugexterne Energiequelle.In step S7, by a communication of the control device 8th with the off-vehicle power source adapted according to the charge voltage provided by the power source, after which in step S8, the charging connection device 4 with the energy storage device 2 Connected by the switches 5 getting closed. Thus, in step S9, the energy storage device is charged 2 by the vehicle external energy source.
  • Nach dem Abschluss bzw. bei einem Unterbrechen des Ladens wird in Schritt S10 die Ladeverbindungseinrichtung durch Öffnen der Schalter 5 von der Energiespeichereinrichtung 2 getrennt, wonach in Schritt S11 durch eine entsprechende Ansteuerung der Schalter 16, 17, 18 durch die Steuereinrichtung 8 die erste Gruppe 10 und die zweite Gruppe 13 der Energiespeicherelemente in der Energiespeichereinrichtung 2 wiederum parallel geschaltet werden. Anschließend wird in Schritt S12 der Verbraucher 3 durch Schließen der Schalter 7 wieder mit der Energiespeichereinrichtung 2 verbunden. Damit ist in Schritt S13 das Kraftfahrzeug 1 wieder fahrbereit und kann normal betrieben werden.Upon completion of the charging, in step S10, the charging connection means is opened by opening the switches 5 from the energy storage device 2 separated, after which in step S11 by a corresponding control of the switch 16 . 17 . 18 by the control device 8th the first group 10 and the second group 13 the energy storage elements in the energy storage device 2 turn in parallel. Subsequently, in step S12, the consumer 3 by closing the switch 7 again with the energy storage device 2 connected. Thus, in step S13, the motor vehicle 1 ready to drive again and can be operated normally.
  • Wird in Schritt S4 ermittelt, dass die maximal bereitstellbare Ladespannung kleiner ist als der vorgegebene Grenzwert, so erfolgt ein Laden der Energiespeichereinrichtung, ohne dass das wenigstens eine erste und das wenigstens eine zweite Energiespeicherelement 11, 12, 14, 15 bzw. die erste und die zweite Gruppe 10, 13 in Serie geschaltet werden. Das Laden erfolgt also bei einer Nennspannung der Energiespeichereinrichtung 2 von 360 Volt. Hierzu wird in Schritt S14, wie zu Schritt S8 beschrieben, die Ladeverbindungseinrichtung 4 durch Schalten der Schalter 5 mit der Energiespeichereinrichtung 2 verbunden, in Schritt S15 erfolgt ein Laden der Batterie und in Schritt S16 wird die Ladeverbindungseinrichtung 4 durch Öffnen der Schalter 5 wieder von der Energiespeichereinrichtung 2 getrennt. Das Verfahren endet in diesem Fall ebenfalls mit Schritt S13.If it is determined in step S4 that the maximum supplyable charging voltage is less than the predetermined limit value, the energy storage device is charged without the at least one first and the at least one second energy storage element 11 . 12 . 14 . 15 or the first and the second group 10 . 13 be connected in series. The charging thus takes place at a rated voltage of the energy storage device 2 of 360 volts. For this purpose, in step S14, as described in step S8, the charging connection device 4 by switching the switches 5 with the energy storage device 2 connected, in step S15, a charging of the battery takes place and in step S16, the charging connection means 4 by opening the switch 5 again from the energy storage device 2 separated. The method also ends with step S13 in this case.
  • Mit dem in 1 dargestellten Verfahren und dem in 2 dargestellten Kraftfahrzeug 1 wird also erreicht, dass ein Laden mit einer erhöhten Spannung eines Gleichstromladegeräts erfolgen kann, wodurch bei gleichem Ladestrom eine höhere Ladeleistung und damit eine insgesamt verkürzte Ladezeit erreicht werden kann.With the in 1 illustrated method and the in 2 illustrated motor vehicle 1 Thus, it is achieved that charging can take place with an increased voltage of a DC charger, whereby a higher charging power and thus an overall shorter charging time can be achieved with the same charging current.
  • 5 zeigt eine Energiespeichereinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs. Die Energiespeichereinrichtung 2 umfasst eine erste Gruppe 10 und eine zweite Gruppe 13 von Energiespeicherelementen sowie die zwei weiteren Energiespeicherelemente 19, 20. Durch eine nicht gezeigte Steuereinrichtung wird die Umschalteinrichtung 21 derart gesteuert, dass die Anschlüsse 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 der Umschalteinrichtung 21 in Abhängigkeit der Erfüllung der Ladebedingung verbunden oder getrennt werden. Ist die Ladebedingung nicht erfüllt, so sind die Anschlüsse 22, 24 und 28 mit dem Anschluss 29 verbunden, der Anschluss 23 ist mit dem Anschluss 25 verbunden und der Anschluss 26 mit dem Anschluss 27. Damit ist Anschluss 23 über die in Serie geschalteten weiteren Energiespeicherelemente 19, 20 mit dem Ausgang 29 verbunden und die weiteren Energiespeicherelemente 19, 20 sind somit parallel zur ersten Gruppe 10 und zur zweiten Gruppe 13 geschaltet. Bei Erfüllung der Ladebedingung steuert die nicht gezeigte Steuereinrichtung die Umschalteinrichtung 21 derart an, dass der Anschluss 22 mit dem Anschluss 25 und der Anschluss 26 mit dem Anschluss 29 verbunden ist, so dass das weitere Energiespeicherelement 19 in Serie mit den Energiespeicherelementen der ersten Gruppe 10 verbunden ist. Zudem wird der Anschluss 24 mit dem Anschluss 27 und der Anschluss 28 mit dem Anschluss 29 verbunden, so dass das weitere Energiespeicherelement 20 in Serie mit den Energiespeicherelementen der zweiten Gruppe 13 geschaltet ist. Anschluss 23 bleibt unverbunden. In diesem Fall sind die Energiespeicherelemente derart verbunden, dass jeweils drei Energiespeicherelemente in Serie geschaltet sind und zwei derartige Stränge parallel geschaltet sind. Daher ist die Spannung der Energiespeichereinrichtung 2 gegenüber dem Fall, in dem die Ladebedingung nicht erfüllt ist, um den Faktor 1,5 erhöht. 5 shows an energy storage device of another embodiment of a motor vehicle. The energy storage device 2 includes a first group 10 and a second group 13 of energy storage elements and the two other energy storage elements 19 . 20 , By a control device, not shown, the switching device 21 controlled so that the connections 22 . 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 . 29 the switching device 21 connected or disconnected depending on the fulfillment of the charging condition. If the charging condition is not met, then the connections 22 . 24 and 28 with the connection 29 connected, the connection 23 is with the connection 25 connected and the connection 26 with the connection 27 , This is connection 23 via the further energy storage elements connected in series 19 . 20 with the exit 29 connected and the other energy storage elements 19 . 20 are thus parallel to the first group 10 and to the second group 13 connected. When the charging condition is met, the control device, not shown, controls the switching device 21 such that the connection 22 with the connection 25 and the connection 26 with the connection 29 is connected, so that the further energy storage element 19 in series with the energy storage elements of the first group 10 connected is. In addition, the connection 24 with the connection 27 and the connection 28 with the connection 29 connected, so that the further energy storage element 20 in series with the energy storage elements of the second group 13 is switched. connection 23 stays unconnected. In this case, the energy storage elements are connected such that in each case three energy storage elements are connected in series and two such strands are connected in parallel. Therefore, the voltage of the energy storage device 2 compared to the case in which the charging condition is not met, increased by a factor of 1.5.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Energiespeichereinrichtung mit wenigstens einem ersten Energiespeicherelement und wenigstens einem parallel zum ersten Energiespeicherelement geschalteten zweiten Energiespeicherelement in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Umschalteinrichtung bei Erfüllung einer eine Energiebereitstellung zum Laden der Energiespeichereinrichtung durch eine fahrzeugexterne Energiequelle anzeigenden Ladebedingung das erste und das zweite Energiespeicherelement in Serie geschaltet mit der fahrzeugexternen Energiequelle verbunden werden.A method for operating an energy storage device having at least one first energy storage element and at least one parallel to the first energy storage element connected second energy storage element in a motor vehicle, characterized in that by a switching device upon fulfillment of an energy supply for charging the energy storage device by a vehicle external power source indicating charging condition, the first and the second energy storage element connected in series with the vehicle external power source.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfülltsein der Ladebedingung in Abhängigkeit einer Verbindung einer Ladeverbindungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs mit der fahrzeugexternen Energiequelle ermittelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the fulfillment of the charging condition is determined in dependence of a connection of a charging device of the motor vehicle with the vehicle external power source.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeverbindungsvorrichtung bei nicht erfüllter Ladebedingung von der Energiespeichereinrichtung getrennt wird.A method according to claim 2, characterized in that the charging device is disconnected from the energy storage device when the charging condition is not met.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfüllung der Ladebedingung wenigstens ein Verbraucher, der im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durch die Energiespeichereinrichtung versorgt wird, von der Energiespeichereinrichtung getrennt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the charging condition is met, at least one consumer, which is supplied by the energy storage device during driving operation of the motor vehicle, is disconnected from the energy storage device.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als fahrzeugexterne Energiequelle ein Gleichstromladegerät, das Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers bereitstellt, genutzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a vehicle-external energy source DC charger, which provides DC power to charge the energy storage is used.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das vor und/oder während das Ladevorgangs durch das Gleichstromladegerät eine von dem Gleichstromladegerät maximal bereitstellbare Ladespannung an das Kraftfahrzeug kommuniziert wird, wobei das Erfülltsein der Ladebedingung in Abhängigkeit der maximal bereitstellbaren Ladespannung ermittelt wird.A method according to claim 5, characterized in that before and / or during the charging by the DC charger a maximum of the DC charger charging voltage is communicated to the motor vehicle, wherein the fulfillment of the charging condition is determined in dependence of the maximum supplyable charging voltage.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassen einer Verbindung einer Ladeverbindungsvorrichtung des Kraftfahrzeugs mit der fahrzeugexternen Energiequelle, falls die maximal bereitstellbare Ladespannung kleiner ist als ein vorgegebener Spannungsgrenzwert, das erste und das zweite Energiespeicherelement parallel geschaltet werden oder bleiben und ein Aufladevorgang der Energiespeichereinrichtung begonnen wird.A method according to claim 6, characterized in that when detecting a connection of a charging device of the motor vehicle with the vehicle external power source, if the maximum settable charging voltage is less than a predetermined voltage limit, the first and the second energy storage element are connected in parallel or remain and a charging process of the energy storage device is started.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximal zur Verfügung gestellte Ladespannung des Gleichstromladegerätes wenigstens zweimal so groß ist wie eine Betriebsspannung der Energiespeichereinrichtung bei nichterfüllter Ladebedingung.Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that a maximum provided charging voltage of the DC charger is at least twice as large as an operating voltage of the energy storage device in unperformed charging condition.
  9. Kraftfahrzeug (1) mit einer Energiespeichereinrichtung (2) zur Energieversorgung wenigstens eines Verbrauchers (3), wobei die Energiespeichereinrichtung (2) wenigstens ein erstes und eine zweites Energiespeicherelementen (11, 12, 14, 15) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.Motor vehicle ( 1 ) with an energy storage device ( 2 ) for supplying energy to at least one consumer ( 3 ), wherein the energy storage device ( 2 ) at least a first and a second energy storage elements ( 11 . 12 . 14 . 15 ), characterized in that the motor vehicle ( 1 ) is designed for carrying out the method according to one of the preceding claims.
  10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (2) eine erste Gruppe (10) von mehreren Energiespeicherelementen (11, 12) und eine zweite Gruppe (13) von mehreren Energiespeicherelementen (14, 15) umfasst, wobei die Energiespeicherelemente (11, 12, 14, 15) innerhalb der jeweiligen Gruppe (10, 13) parallel und/oder seriell und/oder teilweise seriell und teilweise parallel verschaltet sind, wobei jede Gruppe (10, 13) einen ersten und einen zweiten Anschlusspunkt aufweist, über die den Energiespeicherelementen (11, 12, 14, 15) der jeweilige Gruppe Strom zugeführt und/oder entnommen werden kann und zwischen denen eine Gruppenspannung abfällt.Motor vehicle according to claim 9, characterized in that the energy storage device ( 2 ) a first group ( 10 ) of several energy storage elements ( 11 . 12 ) and a second group ( 13 ) of several energy storage elements ( 14 . 15 ), wherein the energy storage elements ( 11 . 12 . 14 . 15 ) within the respective group ( 10 . 13 ) are connected in parallel and / or in series and / or partially in series and partly in parallel, each group ( 10 . 13 ) has a first and a second connection point via which the energy storage elements ( 11 . 12 . 14 . 15 ) the respective group power can be supplied and / or removed and between which a group voltage drops.
  11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung dazu ausgebildet ist, bei Nichterfüllung der Ladebedingung den ersten Anschlusspunkt der ersten Gruppe (10) mit dem ersten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe (13) und den zweiten Anschlusspunkt der ersten Gruppe (10) mit dem zweiten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe (13) zu verbinden, und bei Erfüllung der Ladebedingung den ersten Anschlusspunkt der ersten Gruppe (10) mit dem zweiten Anschlusspunkt der zweiten Gruppe (13) zu verbinden.Motor vehicle according to claim 10, characterized in that the switching device is adapted to the first connection point of the first group when the charging condition is not fulfilled ( 10 ) with the first connection point of the second group ( 13 ) and the second connection point of the first group ( 10 ) with the second connection point of the second group ( 13 ) and, upon fulfillment of the charging condition, the first connection point of the first group ( 10 ) with the second connection point of the second group ( 13 ) connect to.
  12. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (2) wenigstens zwei weitere Energiespeicherelemente (19, 20) umfasst, wobei die Umschalteinrichtung (21) ausgebildet ist, die weiteren Energiespeicherelemente (19, 20) bei Nichterfüllung der Ladebedingung parallel zur ersten und zur zweiten Gruppe (10, 13) zu schalten, und bei Erfüllung der Ladebedingung wenigstens eines der weiteren Energiespeicherelemente (19) in Serie mit der ersten Gruppe (10) und wenigstens eines der weiteren Energiespeicherelemente (20) in Serie mit der zweiten Gruppe (13) zu schalten, wobei die erste und die zweite Gruppe (10, 13) parallel geschaltet sind.Motor vehicle according to claim 10, characterized in that the energy storage device ( 2 ) at least two further energy storage elements ( 19 . 20 ), wherein the switching device ( 21 ), the further energy storage elements ( 19 . 20 ) if the loading condition is not fulfilled parallel to the first and second groups ( 10 . 13 ), and upon fulfillment of the charging condition, at least one of the further energy storage elements ( 19 ) in series with the first group ( 10 ) and at least one of the further energy storage elements ( 20 ) in series with the second group ( 13 ), the first and second groups ( 10 . 13 ) are connected in parallel.
  13. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) eine Steuereinrichtung (8) umfasst, die dazu ausgebildet ist, als Ladeinformation eine Verbindung einer Ladeverbindungsvorrichtung (4) des Kraftfahrzeugs (1) mit der fahrzeugexternen Energiequelle und insbesondere eine maximale Ladespannung der fahrzeugexternen Energiequelle zu erfassen und die Umschalteinrichtung (21) in Abhängigkeit der Ladeinformation anzusteuern.Motor vehicle according to one of claims 9 to 12, characterized in that the motor vehicle ( 1 ) a control device ( 8th ), which is designed to connect, as charging information, a connection of a charging connection device ( 4 ) of the motor vehicle ( 1 ) with the vehicle-external energy source and in particular to detect a maximum charging voltage of the vehicle-external power source and the switching device ( 21 ) in response to the charging information.
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Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015214732A1 (en) 2015-08-03 2017-02-09 Audi Ag Method for operating an energy storage device and motor vehicle with an energy storage device
DE102016201520A1 (en) 2016-02-02 2017-08-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Storage system for a vehicle
DE102016207272A1 (en) 2016-04-28 2017-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Switchable storage system for a vehicle
WO2018001544A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Daimler Ag Energy storage device for a motor vehicle
DE102016225513A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement and operating method for an electrical energy storage system
DE102017200898A1 (en) 2017-01-20 2018-07-26 Robert Bosch Gmbh Method for operating a battery system
DE102017201604A1 (en) 2017-02-01 2018-08-02 Robert Bosch Gmbh Charging circuit with DC-DC converter and charging method for an electrical energy storage system
DE102017206834A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement and charging method for an electrical energy storage system
EP3409529A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-05 Hyundai Motor Company Vehicle battery system and method of controlling same
DE102017115284A1 (en) 2017-07-07 2019-01-10 Scienlab Beteiligungsgesellschaft Mbh Charging arrangement for an electric vehicle and method for operating the charging arrangement
WO2019007466A1 (en) 2017-07-07 2019-01-10 Scienlab Beteiligungsgesellschaft Mbh Charging arrangement for an electric vehicle and method for operating the charging arrangement
CN109249840A (en) * 2017-07-05 2019-01-22 保时捷股份公司 High-tension battery distribution for charging pile connection
DE102017218067A1 (en) 2017-10-11 2019-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Multi-voltage storage system for a vehicle
EP3505391A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging apparatus
US10377250B2 (en) 2017-06-13 2019-08-13 Hyundai Motor Company System and method of controlling charge of vehicle battery
DE102018104414A1 (en) * 2018-02-27 2019-08-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for the electrical charging of an energy storage device
DE102018106304A1 (en) 2018-03-19 2019-09-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft DC charging of a smart battery
DE102018206058A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Audi Ag Motor vehicle and method for operating a motor vehicle
DE102018207008A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-07 Audi Ag Energy system for a motor vehicle and method for charging an electrical energy storage
DE102018216238A1 (en) * 2018-09-24 2020-03-26 Continental Automotive Gmbh Energy storage device and high-voltage vehicle electrical system
EP3800083A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-07 Iveco S.p.A. Power-supply and recharge groups of an electric vehicle and methods thereof
US10974617B2 (en) 2018-01-22 2021-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power storage system
US11091041B1 (en) 2020-07-14 2021-08-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric system for a motor vehicle comprising a switching matrix, and motor vehicle
DE102020106997A1 (en) 2020-03-13 2021-09-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Charging a power storage device of a vehicle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB132938A (en) * 1918-11-22 1919-10-02 James Pattison Kemp Improvements relating to electrically propelled vehicles
JPH10302846A (en) * 1997-04-23 1998-11-13 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Battery pack and charger thereof
US20090078481A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Harris Scott C Hybrid Vehicle with Modular battery system
DE102010030732A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Device for controlling electrical charging process of energy store of e.g. electric car, has switch device disconnecting energy store from loading station if detection device detects placing protective covering at loading terminals
JP2013038910A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Toyota Motor Corp Power supply system and vehicle including the same
JP2013081316A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Toyota Motor Corp Charging control device of series-parallel cell system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10057259A1 (en) * 2000-11-18 2002-05-23 Bosch Gmbh Robert Motor vehicle multiple voltage power supply, has a series connection of batteries and a switch arrangement that allows the voltage supply to be easily changed over
DE102011054479A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Energy storage system and method for controlling the charge states of its elements

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB132938A (en) * 1918-11-22 1919-10-02 James Pattison Kemp Improvements relating to electrically propelled vehicles
JPH10302846A (en) * 1997-04-23 1998-11-13 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Battery pack and charger thereof
US20090078481A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Harris Scott C Hybrid Vehicle with Modular battery system
DE102010030732A1 (en) * 2010-06-30 2012-01-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Device for controlling electrical charging process of energy store of e.g. electric car, has switch device disconnecting energy store from loading station if detection device detects placing protective covering at loading terminals
JP2013038910A (en) * 2011-08-08 2013-02-21 Toyota Motor Corp Power supply system and vehicle including the same
JP2013081316A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Toyota Motor Corp Charging control device of series-parallel cell system

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015214732A1 (en) 2015-08-03 2017-02-09 Audi Ag Method for operating an energy storage device and motor vehicle with an energy storage device
DE102016201520A1 (en) 2016-02-02 2017-08-03 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Storage system for a vehicle
WO2017133921A1 (en) 2016-02-02 2017-08-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Storage system for a vehicle
DE102016207272A1 (en) 2016-04-28 2017-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Switchable storage system for a vehicle
WO2017186370A1 (en) 2016-04-28 2017-11-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Switchable storage system for a vehicle
US10870367B2 (en) 2016-04-28 2020-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Switchable storage system for a vehicle
WO2018001544A1 (en) * 2016-07-01 2018-01-04 Daimler Ag Energy storage device for a motor vehicle
CN109417299A (en) * 2016-07-01 2019-03-01 戴姆勒股份公司 Energy storage device for automobile
US10800286B2 (en) 2016-07-01 2020-10-13 Daimler Ag Energy storage device for a motor vehicle
DE102016225513A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-21 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement and operating method for an electrical energy storage system
DE102017200898A1 (en) 2017-01-20 2018-07-26 Robert Bosch Gmbh Method for operating a battery system
DE102017201604A1 (en) 2017-02-01 2018-08-02 Robert Bosch Gmbh Charging circuit with DC-DC converter and charging method for an electrical energy storage system
WO2018197206A1 (en) * 2017-04-24 2018-11-01 Robert Bosch Gmbh Circuit and charging method for an electrical energy storage system
DE102017206834A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement and charging method for an electrical energy storage system
EP3409529A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-05 Hyundai Motor Company Vehicle battery system and method of controlling same
US10377250B2 (en) 2017-06-13 2019-08-13 Hyundai Motor Company System and method of controlling charge of vehicle battery
CN109249840A (en) * 2017-07-05 2019-01-22 保时捷股份公司 High-tension battery distribution for charging pile connection
DE102017115284A1 (en) 2017-07-07 2019-01-10 Scienlab Beteiligungsgesellschaft Mbh Charging arrangement for an electric vehicle and method for operating the charging arrangement
WO2019007466A1 (en) 2017-07-07 2019-01-10 Scienlab Beteiligungsgesellschaft Mbh Charging arrangement for an electric vehicle and method for operating the charging arrangement
DE102017218067A1 (en) 2017-10-11 2019-04-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Multi-voltage storage system for a vehicle
EP3505391A1 (en) * 2017-12-27 2019-07-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Charging apparatus
US10974617B2 (en) 2018-01-22 2021-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power storage system
DE102018104414A1 (en) * 2018-02-27 2019-08-29 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for the electrical charging of an energy storage device
US11065975B2 (en) 2018-02-27 2021-07-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for electrically charging an energy store by switching between two configurations
US11152797B2 (en) 2018-03-19 2021-10-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft DC charging of an intelligent battery
DE102018106304A1 (en) 2018-03-19 2019-09-19 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft DC charging of a smart battery
DE102018206058A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Audi Ag Motor vehicle and method for operating a motor vehicle
EP3566897A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-13 Audi AG Energy system for a motor vehicle and method for charging an electrical energy storage device
DE102018207008A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-07 Audi Ag Energy system for a motor vehicle and method for charging an electrical energy storage
US11114866B2 (en) 2018-05-07 2021-09-07 Audi Ag Energy system for a motor vehicle and method for charging an electrical energy storage device
DE102018216238A1 (en) * 2018-09-24 2020-03-26 Continental Automotive Gmbh Energy storage device and high-voltage vehicle electrical system
EP3800083A1 (en) * 2019-10-04 2021-04-07 Iveco S.p.A. Power-supply and recharge groups of an electric vehicle and methods thereof
DE102020106997A1 (en) 2020-03-13 2021-09-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Charging a power storage device of a vehicle
US11091041B1 (en) 2020-07-14 2021-08-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric system for a motor vehicle comprising a switching matrix, and motor vehicle

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