DE102015007629A1 - Bordnetz für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Bordnetz für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug umfasst – einen Wechselspannungsgenerator (1), – einen ersten Gleichrichter (3), – eine über den ersten Gleichrichter gespeiste erste Batterie (7), – einen ersten Versorgungsausgang (12, 13), – einen zweiten Gleichrichter (4), – eine über den zweiten Gleichrichter gespeiste zweite Batterie (8), – wenigstens ein Energieventil (10, 11; 16), das einen Fluss von elektrischer Energie von der ersten und der zweiten Batterie (7, 8) zum ersten Versorgungsausgang (12) erlaubt und einen Energiefluss von dem ersten Versorgungsausgang (12) zu keiner der Batterien (7, 8) zulässt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit einem Wechselspannungsgenerator und mehreren von dem Wechselspannungsgenerator gespeisten Batterien unterschiedlichen Typs.
  • Aus DE 10 2007 029 352 A1 ist ein Kraftfahrzeug-Bordnetz bekannt, das eine Niedrgspannungsbatterie mit einer Nennspannung von 14 Volt, eine Hochspannungsbatterie mit einer Nennspannung von 42 Volt, einen Dualspannungs-Elektrogenerator, der elektrische Energie bei zwei unterschiedlichen Spannungen erzeugt, sowie einen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umsetzer zum Überführen der elektrischen Energie zwischen der Niederspannungsbatterie und der Hochspannungsbatterie umfasst. Dieser Umsetzer soll gesteuert werden, wenn dies erforderlich ist, um elektrische Energie vom Hochspannungs-Energieversorgungssystem auf das Niederspannungs-Energieversorgungssystem zu übertragen. Wie die Notwendigkeit einer solchen Übertragung festgestellt wird, ist nicht erläutert.
  • Wenn in Folge eines technischen Defekts wie etwa eines Kurzschlusses z. B. an der Niederspannungs-Batterie deren Klemmenspannung zusammenbricht, dürfte es erforderlich sein, elektrische Energie in das Niederspannungs-Energieversorgungssystem zu übertragen, um daran angeschlossene Verbraucher weiter versorgen zu können, doch führt bei dem aus DE 10 2007 029 352 A1 bekannten Schaltungsaufbau ein solcher Kurzschlusses dazu, dass auch die Hochspannungsbatterie oder der Umsetzer überlastet werden, ohne dass dadurch die benötigte Energie tatsächlich an einer Ausgangsklemme des Niederspannungs-Energieversorgungssystems zur Verfügung stünde.
  • Es ist an sich bekannt, den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor zu reduzieren, indem der Verbrennungsmotor, wenn er bei fahrendem Fahrzeug absehbar eine längere Zeitlang nicht benötigt wird, vollständig abgeschaltet wird und neu angelassen wird, sobald wieder Bedarf nach der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors besteht. Um diese Antriebsleistung im Bedarfsfall sicher bereitstellen zu können, ist ein Höchstmaß an Unempfindlichkeit des elektrischen Bordnetzes gegen Störungen, insbesondere gegen eine Störung seiner für einen schnellen Neustart des Verbrennungsmotors benötigten Batterie, erforderlich.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein solches hochzuverlässiges Bordnetz bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird einer Ausgestaltung der Erfindung zu Folge gelöst durch ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit
    • – einem Wechselspannungsgenerator,
    • – einem ersten Gleichrichter,
    • – einer über den ersten Gleichrichter gespeisten Batterie,
    • – einem ersten Versorgungsausgang zum Versorgen von angeschlossenen Verbrauchern mit elektrischer Energie,
    • – einem zweiten Gleichrichter,
    • – einer über den zweiten Gleichrichter gespeisten zweiten Batterie, und
    • – wenigstens einem Energieventil, das einen Fluss von elektrischer Energie von der ersten und der zweiten Batterie zum ersten Versorgungsausgang erlaubt, in Gegenrichtung aber keinen Energiefluss von dem ersten Versorgungsausgang zu einer der Batterien zulässt.
  • So kann im Falle eines Versagens einer der beiden Batterien die jeweils andere die angeschlossenen Verbraucher weiter versorgen, gleichzeitig ist aber ausgeschlossen, dass über den ersten Versorgungsausgang ein Ausgleichsstrom zwischen den Batterien fließt, der im besten Falle nutzlos ist und im schlimmsten Falle zur Folge haben könnte, dass die zum Betrieb der Verbraucher erforderliche Spannung am ersten Versorgungsausgang nicht mehr erreicht werden kann.
  • Das Energieventil kann einen Umschalter umfassen, der im Normalbetrieb den Versorgungsausgang mit einer Betriebsspannungsklemme der zweiten Batterie verbindet, und eine Steuereinheit kann vorgesehen sein, um die Funktionalität wenigstens der zweiten Batterie zu überwachen und den Umschalter anzusteuern, um im Falle einer Dysfunktionalität der zweiten Batterie den Versorgungsausgang von der Betriebsspannungsklemme der zweiten Batterie zu trennen und mit einer Betriebsspannungsklemme der ersten Batterie zu verbinden.
  • Der Umschalter kann ein Relais umfassen. Dadurch können über den Versorgungsausgang leistungsstarke Verbraucher wie etwa Elektromotoren versorgt werden.
  • Ein Anlasser kann parallel zum Umschalter an die Betriebsspannungsklemme der zweiten Batterie angeschlossen sein. Dann kann der Umschalter zwar nicht genutzt werden, um bei einem Ausfall der zweiten Batterie den Anlasser zu betätigen; in dem häufigeren Fall, dass die zweite Batterie einen niedrigen Ladestand hat oder ihre Kapazität z. B. durch Alterung eingeschränkt ist, kann auf diese Weise jedoch das Anlassen erleichtert werden, indem der Umschalter den Versorgungsausgang mit den daran hängenden Verbrauchern auf die erste Batterie schaltet, so dass die Leistung der zweiten Batterie uneingeschränkt für den Anlasser zur Verfügung steht.
  • Alternativ zum Umschalter kann das Energieventil zwei Dioden umfassen, deren gleichnamige erste Anschlussklemmen mit dem Versorgungsausgang verbunden sind, während die zweite Anschlussklemme der ersten Diode mit der ersten Batterie sowie die zweite Anschlussklemme der zweiten Diode mit der zweiten Batterie verbunden ist. Die zwei Dioden bilden so zwischen den beiden Batterien eine Reihenschaltung, die, da die Dioden in der Reihenschaltung entgegengesetzt zueinander orientiert sind, zwar einen Stromfluss von jeder Batterie zur Anschlussklemme, nicht aber über die Anschlussklemme von einer Batterie zur anderen zulässt.
  • Eine solche Diodenschaltung als Energieventil ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn unter den angeschlossenen Verbrauchern wenigstens eine elektronische Steuereinheit ist, bei der eine kurzzeitige Unterbrechung der Spannungsversorgung, die bei einem Relais zwischen Erkennung der Dysfunktionalität und Ende des Schaltvorgangs nicht völlig zu vermeiden ist, zu einer massiven Funktionsstörung, im Falle einer programmgesteuerten Steuereinheit zum Beispiel zu einem Absturz, führen könnte.
  • Es kann ein zweites Energieventil vorgesehen sein, das einen zweiten Versorgungsausgang speist. Somit können sowohl leistungsstarke als auch unterbrechungsempfindliche Verbraucher versorgt werden.
  • Das zweite Energieventil kann zwei Dioden umfassen, deren gleichnamige erste Anschlussklemmen mit dem zweiten Versorgungsausgang verbunden sind, während die zweite Anschlussklemme der ersten Diode mit der Betriebsspannungsklemme der ersten Batterie sowie die zweite Anschlussklemme der zweiten Diode mit der Betriebsspannungsklemme der zweiten Batterie verbunden ist.
  • Als Alternative zu den zwei Dioden kann das Energieventil auch zwei Leistungstransistoren umfassen, von denen ein erster zwischen der zweiten Anschlussklemme und der ersten Batterie und ein zweiter zwischen der zweiten Anschlussklemme und der zweiten Batterie angeordnet ist. Eine Steuereinheit kann vorgesehen sein, um einen Ausgleichsstrom zwischen den Batterien zu unterdrücken, indem sie zu jedem Zeitpunkt maximal einen der Leistungstransistoren in einem Durchlasszustand hält.
  • Wenn der erste Versorgungsausgang über den Umschalter und der zweite Versorgungsausgang über die Dioden oder Leistungstransistoren versorgt ist, dann sollte die elektronische Steuereinheit vorzugsweise an den zweiten Versorgungsausgang angeschlossen sein.
  • Die Gleichrichter können ungesteuert sein; in diesem Fall kann die Ausgangsspannung des Generators in an sich bekannter Weise über dessen Felderregung steuerbar sein, so dass durch eine geeignete Regelung der Felderregung die Ausgangsspannung zu jedem Zeitpunkt auf einen zum effizienten Laden einer der beiden Batterien passenden Wert eingestellt werden kann.
  • Einer bevorzugten Ausgestaltung zu Folge sind der erste und der zweite Gleichrichter gesteuerte Gleichrichter, d. h. Gleichrichter, deren Ausgangsspannung bei gleicher Felderregung des Generators über ein Steuersignal auf unterschiedliche Werte eingestellt werden kann.
  • Insbesondere können die Gleichrichter PWM-gesteuert sein.
  • Strukturell können die Gleichrichter in an sich bekannter Weise als Brückengleichrichter aufgebaut sein, wobei jede Brücke wenigstens einen gesteuerten Transistor umfasst, der zwischen eine Phase des Generators und der Betriebsspannungsklemme der zugeordneten Batterie geschaltet ist und die Zeiten, zu denen die mit einer gleichen Phase des Wechselspannungsgenerators verbundenen Transistoren der zwei Gleichrichter im Durchlasszustand sind, überlappungsfrei sind. Durch die Überlappungsfreiheit wird ein Ausgleichsstromfluss zwischen den Batterien und über die Gleichrichter unterbunden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Bordnetzes; und
  • 2 einen der beiden Gleichrichter des Bordnetzes aus 1.
  • In 1 ist ein dreiphasiger Generator 1 an eine nicht dargestellte, von einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs angetriebene Welle gekoppelt, um aus der Drehung der Welle elektrische Energie zu gewinnen. Die drei Ausgangsphasen U, V, W des Generators 1 liefern jeweils um 120° gegeneinander phasenverschobene Wechselspannungen, deren Amplitude proportional zur Felderregung des Generators 1 ist. Die Felderregung kann fest vorgegeben sein, sie kann aber auch durch eine Generatorsteuereinheit 2 steuerbar sein.
  • An die drei Ausgangsphasen U, V, W, des Generators 1 sind zwei aktive Gleichrichter 3, 4 parallel zueinander angeschlossen. Die Gleichrichter 3, 4 haben jeweils die gleiche, in 2 gezeigte Struktur mit je drei Zweigen, in denen zwischen einem Betriebsspannungsanschluss 5 und einem Masseanschluss 6 jeweils zwei Transistoren T1, T2 bzw. T3, T4 bzw. T5, T6 in Reihe geschaltet sind und von den Mittenpunkten zwischen den zwei Transistoren jedes Zweiges einer mit der Ausgangsphase U, einer mit der Ausgangsphase V und der dritte mit der Ausgangsphase W verbunden ist. Steueranschlüsse S1, ..., S6 der Transistoren T1, ..., T6 sind mit der Generatorsteuereinheit 2 verbunden, um von dieser ein mit der Periode der Generator-Ausgangsspannungen phasensynchronisiertes Steuersignal zu empfangen, dessen Phasenlage und -dauer die am Anschluss 5 abgreifbare Betriebsspannung festlegt und deren Anpassung an den Ladezustand einer angeschlossenen Batterie, im Falle des Gleichrichters 3 eine Lithium-Ionen-Batterie 7 und im Falle des Gleichrichters 4 eine Bleibatterie 8, ermöglicht.
  • Da gegenwärtig das Verhältnis von Kosten zu Die Nennspannungen der Lithium-Ionen-Batterie 7 und der Bleibatterie 8 stimmen nicht exakt überein, da sie durch die Elektrodenmaterialien der einzelnen Zellen und die Zahl der in jeder Batterie in Reihe verbundenen Zellen festgelegt sind. Um dennoch Verbraucher nach Möglichkeit sowohl über die Lithium-Ionen-Batterie 7 als auch über die Bleibatterie 8 versorgen zu können, ist die Zahl der Zellen in einer Batterie jeweils so gewählt, dass die Differenz zwischen ihrer Nennspannung und der der anderen Batterie so klein wie möglich wird.
  • Strommesswiderstände 9 sind jeweils zwischen eine masseseitige Anschlussklemme der Batterien 7, 8 und Masse geschaltet, um dort einen zum Ladestrom proportionalen Spannungsabfall zu erzeugen, der als Messgröße der Steuereinheit 2 zugeführt wird.
  • Die Betriebsspannungsanschlüsse 5 beider Gleichrichter 3, 4 sind jeweils über eine Diode 10 bzw. 11 mit einem Versorgungsausgang 12 verbunden. Dieser Versorgungsausgang 12 ist vorgesehen, um daran Verbraucher mit relativ geringer Leistungsaufnahme, insbesondere Mess- und Steuerschaltungen anzuschließen. Vor allem die Steuerschaltungen eines Kraftfahrzeugs sind häufig als programmgesteuerte Mikrocontroller ausgeführt, bei denen ein kurzfristiger Ausfall der Versorgungsspannung zu Datenverlust führen kann. Wenn der Mikrocontroller auf Grundlage fehlerhafter Daten weiterarbeitet, sind Steuerungsfehler die Folge; wenn der Fehler erfasst und durch einen Neustart des Mikrocontrollers korrigiert wird, ist der Mikrocontroller eventuell für längere Zeit nicht für seine eigentliche Aufgabe verfügbar. Deswegen ist es von hoher Bedeutung, dass, auch wenn eine der beiden Batterien 7, 8 ausfällt, die benötigte Versorgungsspannung für die Steuereinheiten am Versorgungsausgang 12 unterbrechungsfrei zur Verfügung steht. Wenn zum Beispiel in der Bleibatterie 8 ein Kurzschluss auftritt, liegt die Betriebsspannung der Lithium-Ionen-Batterie 7 über die Diode 10 weiter am Versorgungsausgang 12 an; ein Abfluss von Strom von der Lithium-Ionen-Batterie 7 zur Bleibatterie 8 über den Versorgungsausgang 12 wird durch die für einen solchen Strom in Sperrrichtung gepolte Diode 11 unterbunden.
  • Ein zweiter Versorgungsausgang 13 ist vorgesehen, um daran Verbraucher mit höherer Leistungsaufnahme wie etwa elektrische Antriebe von Fensterhebern, Scheibenwischern oder einer Servolenkung, Leuchten etc. anzuschließen. Der Stromfluss über den Versorgungsausgang 13 kann daher wesentlich stärker werden als der über den Versorgungsausgang 12, und dementsprechend kann am Versorgungsausgang 13 eine Sicherung 15 vorgesehen sein, die höher belastbar ist als eine entsprechende Sicherung 14 am Versorgungsausgang 12.
  • Während die vergleichsweise geringen Stromflüsse über den Versorgungsausgang 12 insbesondere die Bleibatterie 8 nicht merklich belasten, und deswegen eine aktive Steuerung, welche der beiden Batterien 7, 8 die am Versorgungsausgang 12 abgegriffene elektrische Energie liefert, nicht erforderlich ist, gilt dies für den Versorgungsausgang 13 nicht mehr. Dessen Energie sollte im Normalbetrieb von der Batterie mit der höheren Kapazität geliefert werden, und dies ist beim gegenwärtigen Verhältnis von Kosten zu Ladekapazität im Allgemeinen die Bleibatterie 8. Um die den Versorgungsausgang 13 speisende Energiequelle festlegen zu können, ist daher ein schnelles Relais 16 vorgesehen, dessen Ausgang den Versorgungsausgang 13 bildet und dessen zwei Eingänge mit den Betriebsspannungsanschlüssen 5 der Lithium-Ionen-Batterie 7 bzw. der Bleibatterie 8 verbunden sind. In Normalbetriebszustand verbindet das Relais 16 den Versorgungsausgang 13 mit dem Betriebsspannungsanschluss 5 der Bleibatterie 8. Da somit die Bleibatterie 8 allein die leistungsstarken Verbraucher versorgt, bleibt ein zeitweiliges Absinken ihrer Klemmenspannung, zum Beispiel bei Betrieb eines Anlassermotors 17, weitgehend ohne Auswirkungen auf die Spannung am Versorgungsausgang 12, so dass ein störungsfreier Betrieb der über den Versorgungsausgang 12 versorgten Steuereinheiten gewährleistet ist.
  • Ein Controller 18 (bei dem es sich um eine der oben erwähnten, über den Versorgungsausgang 12 versorgten Steuereinheiten handeln kann), ist mit einem Komparator 19, der Generatorsteuereinheit 2 und einem Treiber 20 für das Relais 16 verbunden. Der Komparator 19 ist vorgesehen, um die Klemmenspannung U1 bzw. U2 jeder Batterie 7, 8 mit einer Referenzspannung zu vergleichen und auf diese Weise eine eventuelle Störung einer Batterie zu diagnostizieren. Da im hier betrachteten Fall die Nennspannungen beider Batterien 7, 8 so genau übereinstimmen, dass die Verbraucher an den Ausgängen 12 oder 13 von jeder der beiden Batterien 7, 8 gespeist werden können, wird als Referenzspannung für die Überprüfung der Klemmenspannung U1 bzw. U2 einer der beiden Batterien 7, 8 die Klemmenspannung U2 bzw. U1 der jeweils anderen Batterie 8 bzw. 7 genutzt. Wenn der Komparator 19 feststellt, dass die Klemmenspannung U2 der Bleibatterie 8 um mehr als ein zulässiges Maß unter der Klemmenspannung U1 der Lithium-Ionen-Batterie 7 liegt, meldet er eine Störung der Bleibatterie 8 an den Controller 18. Dieser signalisiert die Störung an die Generatorsteuereinheit 2, die daraufhin den die Bleibatterie versorgenden Gleichrichter 4 ausschaltet, indem sie dessen sämtliche Schalter T1 bis T6 in den Sperrzustand versetzt. Gleichzeitig wird das Tastverhältnis der PWM-Steuersignale, die Generatorsteuereinheit 2 an die Schalter T1 bis T6 des Gleichrichters 3 ausgibt, heraufgesetzt, um einen stärkeren Ladestrom für die nun höher belastete Lithium-Ionen-Batterie 7 zur Verfügung zu haben. Ein Stromfluss vom Betriebsspannungsanschluss 5 der Lithium-Ionen-Batterie 7 zum Betriebsspannungsanschluss 5 der Bleibatterie 8 durch die Gleichrichter 3, 4 hindurch ist ausgeschlossen, da sich wenn Schalter des Gleichrichters 3 offen sind, sämtliche Schalter des Gleichrichters 4 im Sperrzustand befinden.
  • Der Controller 18 steuert ferner den Treiber 20 an, um das Relais 16 in die in 1 gezeigte Störbetriebsstellung zu versetzen, in der es den Versorgungsausgang 13 mit dem Betriebsspannungsanschluss 5 der Lithium-Ionen-Batterie 7 verbindet.
  • Solange das Fahrzeug fährt und sein Verbrennungsmotor in Betrieb ist, genügt die Leistung des Gleichrichters 3, um die an beiden Versorgungsausgängen 12, 13 angeschlossenen Verbraucher zu versorgen. Daher kann das Fahrzeug auch nach Ausfall der Bleibatterie 8 noch sicher weiterfahren, bzw. wenn es im Sailing-Betriebsmodus zu einem Ausfall der Batterie 8 gekommen ist, können bei Ende des Sailing-Betriebsmodus alle Verbraucher ihren Betrieb normal wiederaufnehmen.
  • In der Darstellung der 1 ist der Anlasser 17 nicht über das Relais 16, sondern direkt an die Bleibatterie 8 angeschlossen, so dass bei einem Ausfall der Bleibatterie 8 der Anlasser 17 nicht aus der Lithium-Ionen-Batterie 7 versorgt werden kann. Wenn die Bleibatterie 8 bei stehendem Fahrzeug ausfällt, muss die Antriebsenergie für den Anlasser daher aus einer fahrzeugexternen Quelle zugeführt werden. Bei einem Ausfall während des Sailing-Betriebsmodus ist dies nicht von Belang, da der Neustart des Motors hier durch Schließen der Kupplung und Nutzen der Bewegungsenergie des Fahrzeugs gelingt und der Anlasser 17 nicht benötigt wird.
  • Der Ausfall einer einzelnen Batterie 7 oder 8 während der Fahrt hat auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs somit keinen Einfluss, kann aber einen Neustart des Verbrennungsmotors bei stehendem Fahrzeug verhindern. Es sollte daher ein Anzeigeelement am Armaturenbrett des Fahrzeugs vorgesehen sein, um dort den Fahrer auf einen Ausfall einer Batterie hinweisen zu können, so dass er mit dem Fahrzeug entweder sofort eine Werkstatt aufsuchen kann oder zumindest darüber informiert ist, dass er, wenn er das Fahrzeug abstellt, damit rechnen muss, das Fahrzeug nicht ohne Weiteres wieder starten zu können.
  • Der Komparator 19 ist auch in der Lage, eine Störung der Lithium-Ionen-Batterie 7 zu erkennen. Eine solche Störung hat zwar keinen Einfluss auf das Relais 16, es kann jedoch zweckmäßig sein, dass der Controller 18 auf den Betrieb einiger leistungsstarker Verbraucher am Versorgungsausgang 13 Einfluss nimmt, z. B. durch Begrenzen der Zahl dieser Verbraucher, die gleichzeitig in Betrieb sein dürfen, um dadurch sicherzustellen, dass eine hohe Stromaufnahme dieser Verbraucher die Klemmenspannung der Bleibatterie 8 nicht so weit reduziert, dass Störungen an den über den Versorgungsausgang 12 versorgten Steuereinheiten die Folge sein können.
  • Einer Weiterentwicklung zufolge ist der Controller 18 eingerichtet, um nicht nur wie oben beschrieben im Falle von Funktionsunfähigkeit der Batterie 8 diese vom Versorgungsausgang 13 abzukoppeln und ihren Gleichrichter 4 auszuschalten, sondern auch, um Fälle eingeschränkter Funktionsfähigkeit wie etwa Ladeschwäche oder alterungsbedingt verringerte Kapazität zu handhaben. Sowohl niedriger Ladestand als auch Kapazitätsverringerung führen zu einem erhöhten Innenwiderstand der Batterie 8, so dass, wenn sie gleichzeitig den Anlassermotor 17 als auch andere leistungsstarke Verbraucher am Versorgungsanschluss 13 zu versorgen hat, ihre Klemmenspannung so weit abnimmt, dass der Anlassermotor 17 nicht mehr arbeitet. In einem solchen Fall versetzt der Controller ebenfalls das Relais 16 in die Störbetriebsstellung, so dass die Batterie 7 den Versorgungsanschluss 13 mit versorgt, lässt aber den Gleichrichter 4 in Betrieb. Wenn die Leistung der Batterie 8 noch ausreicht, um den Anlassermotor 17 erfolgreich anzutreiben, kann die Batterie 8 auch wieder aufgeladen werden und bei Erreichen eines ausreichenden Ladestandes das Relais 16 in die Normalbetriebsstellung zurückversetzt werden. Auch hier ist es zweckmäßig, wenn der Controller 18 die Häufigkeit solcher Ereignisse überwacht und auf einem Anzeigeelement am Armaturenbrett anzeigt, um den Fahrer auf eine Schwäche der Batterie 8 hinzuweisen und ihn zu veranlassen, rechtzeitig für Ersatz zu sorgen.
  • Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Generator
    2
    Generatorsteuereinheit
    3
    Gleichrichter
    4
    Gleichrichter
    5
    Betriebsspannungsanschluss
    6
    Masseanschluss
    7
    Lithium-Ionen-Batterie
    8
    Bleibatterie
    9
    Strommesswiderstand
    10
    Diode
    11
    Diode
    12
    Versorgungsausgang
    13
    Versorgungsausgang
    14
    Sicherung
    15
    Sicherung
    16
    Relais
    17
    Anlassermotor
    18
    Controller
    19
    Komparator
    20
    Treiber
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007029352 A1 [0002, 0003]

Claims (13)

  1. Bordnetz für ein Kraftfahrzeug mit – einem Wechselspannungsgenerator (1), – einem ersten Gleichrichter (3), – einer über den ersten Gleichrichter gespeisten ersten Batterie (7), – einem ersten Versorgungsausgang (12, 13), – einem zweiten Gleichrichter (4), – einer über den zweiten Gleichrichter gespeisten zweiten Batterie (8), – wenigstens einem Energieventil (10, 11; 16), das einen Fluss von elektrischer Energie von der ersten und der zweiten Batterie (7, 8) zum ersten Versorgungsausgang (12) erlaubt und einen Energiefluss von dem ersten Versorgungsausgang (12) zu keiner der Batterien (7, 8) zulässt.
  2. Bordnetz nach Anspruch 1, bei dem das Energieventil einen Umschalter umfasst, der im Normalbetrieb den Versorgungsausgang (13) mit einer Betriebsspannungsklemme (5) der zweiten Batterie (8) verbindet, und einer Steuereinheit (18) zum Überwachen der Funktionalität wenigstens der zweiten Batterie (8) und zum Ansteuern des Umschalters, um im Falle einer Dysfunktionalität der zweiten Batterie (8) den Versorgungsausgang (13) von der Betriebsspannungsklemme (5) der zweiten Batterie (8) zu trennen und mit einer Betriebsspannungsklemme (5) der ersten Batterie (7) zu verbinden.
  3. Bordnetz nach Anspruch 2, bei dem der Umschalter ein Relais (16) umfasst.
  4. Bordnetz nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Versorgungsausgang (13) wenigstens einen Elektromotor speist.
  5. Bordnetz nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem ein Anlasser (17) parallel zum Umschalter an die Betriebsspannungsklemme (5) der zweiten Batterie (8) angeschlossen ist.
  6. Bordnetz nach Anspruch 1, bei dem das Energieventil zwei Dioden (10, 11) umfasst, deren gleichnamige erste Anschlussklemmen mit dem Versorgungsausgang (12) verbunden sind, während die zweite Anschlussklemme der ersten Diode (10) mit der Betriebsspannungsklemme (5) der ersten Batterie (7) sowie die zweite Anschlussklemme der zweiten Diode (11) mit der Betriebsspannungsklemme (5) der zweiten Batterie (8) verbunden ist.
  7. Bordnetz nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, bei dem ein zweites Energieventil einen zweiten Versorgungsausgang (12) speist.
  8. Bordnetz nach Anspruch 7, bei dem das zweite Energieventil zwei Dioden (10, 11) umfasst, deren gleichnamige erste Anschlussklemmen mit dem zweiten Versorgungsausgang (12) verbunden sind, während die zweite Anschlussklemme der ersten Diode (10) mit der Betriebsspannungsklemme (5) der ersten Batterie (7) sowie die zweite Anschlussklemme der zweiten Diode (11) mit der Betriebsspannungsklemme (5) der zweiten Batterie (8) verbunden ist.
  9. Bordnetz nach Anspruch 7, bei dem das zweite Energieventil zwei Leistungstransistoren umfasst, von denen ein erster zwischen der zweiten Anschlussklemme und der Betriebsspannungsklemme der ersten Batterie und ein zweiter zwischen der zweiten Anschlussklemme und der Betriebsspannungsklemme der zweiten Batterie angeordnet ist, und eine Steuereinheit eingerichtet ist, zu jedem Zeitpunkt maximal einen der Leistungstransistoren in einem Durchlasszustand zu halten.
  10. Bordnetz nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der zweite Versorgungsausgang (12) wenigstens eine elektronische Steuereinheit versorgt.
  11. Bordnetz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste und der zweite Gleichrichter (3, 4) gesteuerte Gleichrichter sind.
  12. Bordnetz nach Anspruch 11, bei dem die Gleichrichter (3, 4) PWM-gesteuert sind.
  13. Bordnetz nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Gleichrichter (3, 4) als Brückengleichrichter aufgebaut sind, wobei jede Brücke wenigstens einen gesteuerten Transistor (T1, T3, T5) umfasst, der zwischen eine Phase (U, V, W) des Generators (1) und der Betriebsspannungsklemme (5) der zugeordneten Batterie (7, 8) geschaltet ist und die Zeiten, zu denen die mit einer gleichen Phase (U, V, W) des Wechselspannungsgenerators verbundenen Transistoren (T1, T3, T5) der zwei Gleichrichter (3, 4) im Durchlasszustand sind, überlappungsfrei sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022203072A1 (de) 2022-03-29 2023-10-05 Siemens Mobility GmbH Traktionssystem für ein Fahrzeug mit mehreren elektrischen Energiespeichern und einem Hilfsbetriebeverbraucher

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2729901A1 (fr) * 1995-01-30 1996-08-02 Valeo Equip Electr Moteur Unite de gestion d'energie pour reseau electrique de vehicule automobile incorporant plusieurs unites de stockage d'energie, et reseau electrique incorporant une telle unite de gestion d'energie
DE10148348A1 (de) * 2001-09-29 2003-04-30 Bosch Gmbh Robert Redundate Spannungsversorgung für dreikanaligen elektrischen Verbraucher
DE10348162B3 (de) * 2003-10-17 2005-01-27 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher
US20050285554A1 (en) * 2004-06-28 2005-12-29 King Robert D Energy storage system and method for hybrid propulsion
DE102007029352A1 (de) 2006-06-27 2008-01-03 Denso Corp., Kariya Elektrische Fahrzeuggeneneratorvorrichtung
EP2541755A1 (de) * 2011-06-29 2013-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102012209453A1 (de) * 2012-06-05 2013-12-05 Robert Bosch Gmbh Kraftfahrzeugbordnetz mit einer elektrischen Maschine und wenigstens zwei Energiespeichern mit unterschiedlichen Ladespannungen sowie Verfahren zum Betreiben desselben
DE102013204255A1 (de) * 2013-03-12 2014-09-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes
DE102013221579A1 (de) * 2013-10-24 2015-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Elektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Vorrichtung

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2729901A1 (fr) * 1995-01-30 1996-08-02 Valeo Equip Electr Moteur Unite de gestion d'energie pour reseau electrique de vehicule automobile incorporant plusieurs unites de stockage d'energie, et reseau electrique incorporant une telle unite de gestion d'energie
DE10148348A1 (de) * 2001-09-29 2003-04-30 Bosch Gmbh Robert Redundate Spannungsversorgung für dreikanaligen elektrischen Verbraucher
DE10348162B3 (de) * 2003-10-17 2005-01-27 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher
US20050285554A1 (en) * 2004-06-28 2005-12-29 King Robert D Energy storage system and method for hybrid propulsion
DE102007029352A1 (de) 2006-06-27 2008-01-03 Denso Corp., Kariya Elektrische Fahrzeuggeneneratorvorrichtung
EP2541755A1 (de) * 2011-06-29 2013-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102012209453A1 (de) * 2012-06-05 2013-12-05 Robert Bosch Gmbh Kraftfahrzeugbordnetz mit einer elektrischen Maschine und wenigstens zwei Energiespeichern mit unterschiedlichen Ladespannungen sowie Verfahren zum Betreiben desselben
DE102013204255A1 (de) * 2013-03-12 2014-09-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Bordnetzes
DE102013221579A1 (de) * 2013-10-24 2015-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Elektronische Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Vorrichtung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022203072A1 (de) 2022-03-29 2023-10-05 Siemens Mobility GmbH Traktionssystem für ein Fahrzeug mit mehreren elektrischen Energiespeichern und einem Hilfsbetriebeverbraucher
EP4261073A1 (de) * 2022-03-29 2023-10-18 Siemens Mobility GmbH Traktionssystem für ein fahrzeug mit mehreren elektrischen energiespeichern und einem hilfsbetriebeverbraucher

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