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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum sparsamen Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Traktionseinheit. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz, einer elektrischen Traktionseinheit und einem umschaltbaren Hochvoltakku. Das Kraftfahrzeug ist dazu ausgebildet ein dementsprechendes Verfahren auszuführen.
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Kraftfahrzeuge mit einem umschaltbaren Hochvoltakku sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die
DE 10 2015 006 208 A1 eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug mit elektrischer Trenneinrichtung. Die Batterieanordnung ist für einen Ladebetrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Vorliegend gilt das Interesse anstatt einem Ladebetrieb vielmehr einem Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem umschaltbaren Hochvoltakku.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welchem bzw. mit welchem ein Kraftfahrzeug sparsamer betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Kraftfahrzeug sparsam betrieben. Das Kraftfahrzeug weist eine elektronische Traktionseinheit auf. Es werden folgende Schritte durchgeführt:
- a) Bestimmen eines Leistungsbedarfswerts der Traktionseinheit;
- b) Ausgeben eines Sparmodus-Steuersignals, falls der Leistungsbedarfswert unterhalb eines Schwellwerts ist;
- c) Trennen eines Hochvoltakkus des Kraftfahrzeugs von einem die Traktionseinheit versorgenden Hochvoltbordnetz des Kraftfahrzeugs abhängig von dem Sparmodus-Steuersignal;
- d) Umschalten eines umschaltbaren Hochvoltakkus des Kraftfahrzeugs von einer ersten elektrischen Spannung auf eine niedrigere zweite elektrische Spannung;
- e) Angleichen einer elektrischen Bordnetzspannung des Hochvoltbordnetzes an die zweite elektrische Spannung;
- f) Verbinden des Hochvoltakkus mit dem Hochvoltbordnetz; und
- g) sparsames Betreiben des Kraftfahrzeugs mit der angeglichenen elektrischen Bordnetzspannung.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Kraftfahrzeug mit der zweiten elektrischen Spannung sparsamer als mit der ersten elektrischen Spannung betrieben werden kann. Möglich ist das, da die elektrische Traktionseinheit und insbesondere Leistungselektronikeinheiten im Hochvoltbordnetz, wie beispielsweise ein Inverter und/oder ein Gleichspannungswandler für den Anschluss eines Niedrigvoltbordnetzes bei der zweiten elektrischen Spannung mit einem höheren Wirkungsgrad als bei der ersten elektrischen Spannung betrieben werden. Durch den Betrieb des Kraftfahrzeugs bei der zweiten elektrischen Spannung fallen insbesondere weniger Schaltverluste an und es wird weniger Energie in Wärme umgesetzt als dies bei der ersten elektrischen Spannung der Fall ist.
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Insbesondere wird im Sparmodus, das heißt beim Betrieb des Kraftfahrzeugs mit der angeglichenen elektrischen Bordnetzspannung bzw. der zweiten elektrischen Spannung angenommen, dass das Kraftfahrzeug mit weniger Leistung betrieben wird. Denn es gibt vielfältige Situationen, in welchen das Kraftfahrzeug das zur Verfügung stehende Leistungspotential nicht ausschöpft und deshalb anstatt in einem Leistungsmodus im Sparmodus betrieben werden kann.
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Der Sparmodus ist beispielsweise vorgesehen, falls das Kraftfahrzeug bei gleichmäßiger Geschwindigkeit im Stadtverkehr betrieben wird. Es wird dann beispielsweise einerseits nur wenig Leistung benötigt, um den Windwiderstand des Kraftfahrzeugs zu überwinden und andererseits sind leistungsbedürftige Beschleunigungsmanöver oder Überholmanöver selten nötig.
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Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Hochvoltakku mit dem Hochvoltbordnetz spannungswandlerlos verbunden ist. Das bedeutet, dass zwischen dem Hochvoltakku und dem Hochvoltbordnetz kein Gleichspannungswandler angeordnet ist, welcher eine Umwandlung von der ersten elektrischen Spannung in die zweite elektrische Spannung vornimmt.
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Der Hochvoltakku ist umschaltbar ausgebildet. Das bedeutet beispielsweise, dass der Hochvoltakku eine erste Akkueinheit und eine zweite Akkueinheit aufweist, welche in Serie oder parallel geschaltet werden können. Bei der Serienschaltung wird dann beispielsweise die erste elektrische Spannung bereitgestellt und bei der Parallelschaltung wird dann beispielsweise die zweite elektrische Spannung bereitgestellt.
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Das Bestimmen des Leistungsbedarfswerts und/oder das Ausgeben des Sparmodus-Steuersignals kann beispielsweise durch eine Steuereinheit des Kraftfahrzeugs erfolgen. Das Trennen des Hochvoltakkus von dem Hochvoltbordnetz kann beispielsweise durch zumindest einen Schalter, insbesondere ein Schaltschütz, erfolgen. Das Angleichen der elektrischen Bordnetzspannung wird durchgeführt, um einen Kurzschluss beim Verbinden des Hochvoltakkus, welcher nach dem Umschalten nur noch die zweite elektrische Spannung bereitstellt, und dem Hochvoltbordnetz, in welchem sich vor dem Angleichen noch die erste elektrische Spannung befindet, zu vermeiden.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass als die zweite elektrische Spannung auch eine halb so große elektrische Spannung wie die erste elektrische Spannung in Schritt d) umgeschaltet wird. Vorteilhaft ist dies, da dann in einfacher Weise zwei Akkueinheiten des Hochvoltakkus entweder parallel geschaltet oder in Serie geschaltet werden. So kann jede der Akkueinheiten beispielsweise 400 V bereitstellen und bei einer Serienschaltung der Akkueinheiten kann durch den Hochvoltakku die erste Spannung in Höhe von 800 V bereitgestellt werden. Während bei Parallelschaltung der Akkueinheiten die zweite Spannung beispielsweise in Höhe von 400 V bereitgestellt werden kann. Der Hochvoltakku kann auch näher als zwei Akkueinheiten aufweisen.
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Weiterhin vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die elektrische Bordnetzspannung im Schritt e) durch Übertragen von, insbesondere überschüssiger, Energie aus dem Hochvoltbordnetz in ein mit dem Hochvoltbordnetz verbundenes Niedrigvoltbordnetz angeglichen wird. Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise das Niedrigvoltbordnetz mit 12 V auf. Durch das Übertragen der Energie aus dem Hochvoltbordnetz in das Niedrigvoltbordnetz kann die Energie dann im Niedrigvoltbordnetz verbraucht werden. Die elektrische Bordnetzspannung kann durch das Übertragen der überschüssigen Energie aus dem Hochvoltbordnetz bei abgetrenntem Hochvoltakku derart reduziert werden, dass sie im Wesentlichen der zweiten elektrischen Spannung entspricht.
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Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Energie aus dem Hochvoltbordnetz in einen Niedrigvoltakku des Niedrigvoltbordnetzes übertragen wird. Der Niedrigvoltakku ist dabei vorzugsweise als 12 V Akku ausgebildet. Weiterhin vorzugsweise ist der Niedrigvoltakku als AGM-Akku (AGM - Absorbent Glass Mat) ausgebildet. Vorteilhaft an der Übertragung der Energie in dem Niedrigvoltakku ist, dass die Energie dadurch nicht ungenützt verschwendet wird sondern zur Aufladung des Niedrigvoltakkus beiträgt.
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Weiterhin vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die elektrische Bordnetzspannung im Schritt e) durch Übertragen von, insbesondere überschüssiger, Energie aus dem Hochvoltbordnetz zur Traktionseinheit angeglichen wird. Durch das Übertragen der Energie zur Traktionseinheit kann die Energie auf einfache Weise und schnell verbraucht werden. Als Folge der zusätzlichen Energie aus dem Hochvoltbordnetz stellt die Traktionseinheit ein kleines wenig mehr Leistung bereit. Die zusätzliche Leistung, welche die Traktionseinheit allerdings bereitstellt sollte für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs kaum spürbar sein. Das Kraftfahrzeug fährt lediglich für einen kurzen Moment, in welchem das Angleichen durchgeführt wird, ein wenig schneller.
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Weiterhin vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die elektrische Bordnetzspannung im Schritt e) durch Übertragen von, insbesondere überschüssiger, Energie aus dem Hochvoltbordnetz zu einem Heizelement im Hochvoltbordnetz angeglichen wird. Das Heizelement ist dabei vorzugsweise als PTC-Heizelement (PTC - positive temperature coefficient) ausgebildet. Durch das Übertragen der Energie aus dem Hochvoltbordnetz zu dem Heizelement wird die überschüssige Energie also verheizt bzw. in Wärme umgesetzt.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Leistungsbedarfswert im Schritt a) anhand von einer aktuellen Position des Kraftfahrzeugs in Verbindung mit Karteninformation und/oder einer aktuellen Umgebungsinformation des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. So kann beispielsweise anhand der aktuellen Position und der Karteninformation festgestellt werden, ob sich das Kraftfahrzeug in einer geschlossenen Ortschaft, auf einer Autobahn oder einer Landstraße befindet. Davon kann wiederum abgeleitet werden, ob das Kraftfahrzeug zukünftig vorhaben könnte die Leistungsreserven der Traktionseinheit auszunutzen. So wird auf einer Landstraße beispielsweise eher mit einem höheren Leistungsverbrauch überholt als dies in einer geschlossenen Ortschaft der Fall ist. Zum einen wird bei niedrigeren Geschwindigkeiten, wie sie in geschlossenen Ortschaften gefahren werden weniger Leistung verbraucht, da unter anderem der Widerstand des Kraftfahrzeugs geringer ist, und auch kommt es in geschlossenen Ortschaften selten zu Überholmanövern, welche das Leistungspotential des Kraftfahrzeugs ausnutzen würden. Anhand der Karteninformation kann dann beispielsweise auch berücksichtigt werden, wie hoch eine Überholwahrscheinlichkeit für die aktuelle Position oder eine zukünftige Position des Kraftfahrzeugs ist. Die aktuelle Umgebungsinformation des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise über Umgebungserfassungssensoren des Kraftfahrzeugs erzeugt werden. Durch die aktuelle Umgebungsinformation kann vorhergesehen werden, ob das Kraftfahrzeug demnächst überholen wird oder nicht. So ist anhand der Umgebungsinformation beispielsweise zu sehen, ob das Kraftfahrzeug hinter einem anderen Kraftfahrzeug. Es ist aber auch zu sehen, ob das Kraftfahrzeug hinter einem anderen Kraftfahrzeug herfährt, welches aber wiederum hinter einem wieder nochmal anderen Kraftfahrzeug herfährt und somit ein Überholmanöver des Kraftfahrzeugs unwahrscheinlicher wird. Der Leistungsbedarfswert kann beispielsweise als Wahrscheinlichkeitswert oder als Gewichtungswert oder als einfacher Leistungswert wie beispielsweise kW vorliegen.
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Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Leistungsbedarfswert im Schritt a) anhand einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Durch die aktuelle Geschwindigkeit kann beispielsweise abgeschätzt werden wie viel Leistung die Traktionseinheit von der ihr zur Verfügung stehenden Leistung benötigt. Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass bei niedrigeren Geschwindigkeiten weniger Leistung benötigt wird als dies bei höheren Geschwindigkeiten der Fall ist. So nimmt der Windwiderstand des Kraftfahrzeugs beispielsweise bei höheren Geschwindigkeiten zu. Der Leistungsbedarfswert kann also beispielsweise auch in km/h ausgedrückt werden. Der Leistungsbedarfswert kann aber auch eine Kombination aus verschiedenen Werten sein und kann dann beispielsweise keine Einheit aufweisen sondern lediglich ein Skalar wie ein Wahrscheinlichkeitswert sein.
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Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Leistungsbedarfswert im Schritt a) für eine zukünftige Verkehrssituation des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Der Leistungsbedarfswert wird vorzugsweise extrapoliert, das heißt vorzugsweise für eine vorbestimmte Zeit oder einen vorbestimmten Streckenabschnitt vorausbestimmt. Dadurch kann ein Leistungsbedarf der Traktionseinheit vorhergesehen werden und das Sparmodus-Steuersignal wird lediglich dann ausgegeben, falls der zukünftige Leistungsbedarfswert unterhalb des Schwellwerts ist. Vorteilhaft ist dies, da ein Fahrer des Kraftfahrzeugs dann stets ein Kraftfahrzeug mit einer schnell reagierenden Traktionseinheit betreibt, welche sofort und ohne von der zweiten elektrischen Spannung auf die erste elektrische Spannung umschalten zu müssen, ihre volle Leistung bereitstellen kann.
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Der Leistungsbedarfswert wird vorzugsweise auch individuell für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs bestimmt. So benötigt der eine Fahrertyp beispielsweise weniger Leistung als dies sportlicher anderer Fahrertyp benötigt.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein weiterer Leitungsbedarfswert nach dem sparsamen Betreiben im Schritt g) bestimmt wird und in einen Leistungsmodus des Kraftfahrzeugs gewechselt wird, in welchem das elektrische Hochvoltbordnetz mit der ersten elektrischen Spannung versorgt wird, falls der weitere Leitungsbedarfswert größer als der Schwellwert ist.
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Insbesondere ist es auch ein Aspekt der Erfindung, dass von dem Sparmodus des Kraftfahrzeugs (wieder) in den Leistungsmodus geschaltet wird. Insbesondere dann, wenn der weitere Leistungsbedarfswert, welcher einer Aktualisierung des Leistungsbedarfswerts entspricht, größer als der Schwellwert ist. Im Leistungsmodus versorgt das Hochvoltbordnetz die elektrischen Verbraucher, insbesondere die Traktionseinheit, mit der ersten elektrischen Spannung. Das Kraftfahrzeug kann (wieder) schneller Beschleunigt werden als im Sparmodus. Der Wirkungsgrad der elektrischen Verbraucher des Hochvoltbordnetzes sinkt jedoch.
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Für das Umschalten in den Leistungsmodus wird insbesondere zusätzliche Energie in das Hochvoltbordnetz eingespeist, damit die elektrische Bordnetzspannung auf das Niveau der ersten elektrischen Spannung gebracht wird. Zu diesem Zweck wird die Traktionseinheit vorzugsweise als Generator betrieben. Die Traktionseinheit bringt dann folglich für einen kurzen Moment weniger Kraft auf die Straße. Die zusätzliche Energie kann beispielsweise aber auch von einem Gleichspannungswandler, welcher das Hochvoltbordnetz und das Niedrigvoltbordnetz elektrisch verbindet, in das Hochvoltbordnetz übertragen werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz, einer elektrischen Traktionseinheit und einem umschaltbaren Hochvoltakku. Das Kraftfahrzeug ist dazu ausgebildet ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
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Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeugs kann entweder als rein elektrisches Kraftfahrzeug ausgebildet sein oder aber als Hybridfahrzeug mit beispielsweise einem zusätzlichen Verbrennungsmotor.
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Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungen des Kraftfahrzeugs anzusehen. Die gegenständlichen Komponenten des Kraftfahrzeugs sind jeweils dazu ausgebildet die jeweiligen Verfahrensschritte durchzuführen.
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Weitere Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer elektrischen Traktionseinheit; und
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum sparsamen Betreiben des Kraftfahrzeugs.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 in einer schematischen Draufsichtdarstellung. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine elektrische Traktionseinheit 2, einen umschaltbaren Hochvoltakku 3 und ein Hochvoltbordnetz 4 auf.
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Die Traktionseinheit 2 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel in einem vorderen Bereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Anordnung der Traktionseinheit 2 ist jedoch vielfältig möglich. Vorzugsweise allerdings so, dass das Kraftfahrzeug 1 effektiv angetrieben werden kann. Die Traktionseinheit 2 ist vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet und umfasst vorzugsweis einen Inverter zur Umwandlung von Gleichspannung in Drehspannung. Das Kraftfahrzeug 1 kann auch mehrere Traktionseinheiten 2 aufweisen.
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Der Hochvoltakku 3 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel eine erste Akkueinheit 5 und eine zweite Akkueinheit 6 auf. Die Akkueinheiten 5, 6 sind vorzugsweise dazu ausgebildet jeweils die gleiche elektrische Spannung bereitzustellen. Durch in Serie schalten der ersten Akkueinheit 5 und der zweiten Akkueinheit 6 wird eine erste elektrische Spannung 7 durch den Hochvoltakku 3 bereitgestellt. Durch Parallelschalten der ersten Akkueinheit 5 und der zweiten Akkueinheit 6 wird eine zweite elektrische Spannung 8 durch den Hochvoltakku 3 bereitgestellt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel liegt die erste elektrische Spannung 7 bei 800 V und die zweite elektrische Spannung 8 bei 400 V.
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Der Hochvoltakku 3 kann auch mehrere Akkueinheiten 5, 6 aufweisen.
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Der Hochvoltakku 3 ist gleichspannungswandlerlos mit dem Hochvoltbordnetz 4 elektrisch verbunden. Das heißt zwischen dem Hochvoltbordnetz 4 und dem Hochvoltakku 3 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel kann Gleichspannungswandler angeordnet.
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Das Hochvoltbordnetz 4 weist eine elektrische Bordnetzspannung 9 auf. Die elektrische Bordnetzspannung 9 ist jene Spannung, welche aktuell im Hochvoltbordnetz 4 vorliegt und mit welcher elektrische Verbraucher, insbesondere die Traktionseinheit, im Hochvoltbordnetz 4 versorgt werden.
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Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 1 eine Steuereinheit 10 auf. Die Steuereinheit 10 ist dazu ausgebildet ein Leistungsbedarf swert 11 zu bestimmen und/oder ein Sparmodus-Steuersignal 12 auszugeben. Weiterhin ist die Steuereinheit 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet den Leistungsbedarfswert 11 mit einem Schwellwert 13 zu vergleichen. Die Steuereinheit 10 umfasst zu diesem Zweck vorzugsweise eine Auswerteeinheit.
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Das Kraftfahrzeug 1 weist auch ein Niedrigvoltbordnetz 14 auf, welches mit dem Hochvoltbordnetz 4 elektrisch verbunden ist. Zwischen dem Hochvoltbordnetz 4 und dem Niedrigvoltbordnetz 14 ist vorzugsweise ein Gleichspannungswandler vorgesehen. Das Niedrigvoltbordnetz 14 ist vorzugsweise auf 12 V ausgelegt.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird durch das Niedrigvoltbordnetz 14 ein Niedrigvoltakku 15 des Kraftfahrzeugs 1 mit Energie versorgt.
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Der Hochvoltakku 3 ist mit dem Hochvoltbordnetz 4 elektrisch verbunden. Die Schalteranordnung 16 umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 Schaltschütze. Durch die Schalteranordnung 16 kann das Hochvoltbordnetz 4 von dem Hochvoltakku 3 getrennt werden.
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Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 1 eine Informationsbeschaffungseinheit 17 auf. Die Informationsbeschaffungseinheit 17 ist beispielsweise dazu ausgebildet eine aktuelle Position des Kraftfahrzeugs 1 bereitzustellen, also als globaler Navigationssatellitenempfänger und/oder als Umgebungssensor zur Erfassung von einer aktuellen Umgebungsinformation des Kraftfahrzeugs 1, also beispielsweise als Radarsensor, Ultraschallsensor, Kamera oder Laserscanner. Des Weiteren ist die Informationsbeschaffungseinheit 17 dazu ausgebildet Informationen von einem fahrzeugexternen Server zu beziehen. So kann die Informationsbeschaffungseinheit 17 beispielsweise Karteninformation bereitstellen, welche entweder kraftfahrzeugseitig gespeichert ist oder aber von einem fahrzeugexternen Server bezogen wird. Die Informationsbeschaffungseinheit 17 kann auch dazu ausgebildet sein eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 zu bestimmen und diese bereitzustellen. Die Informationsbeschaffungseinheit 17 kann in mehreren separaten Gehäusen angeordnet sein, welche wiederum an vielfältigen, zweckgemäßen Positionen im Kraftfahrzeug 1 angeordnet sein können.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm zum sparsamen Betreiben des Kraftfahrzeugs 1. In einem Schritt S1 wird das Kraftfahrzeug 1 gestartet bzw. in Betrieb genommen oder aber in einem Leistungsmodus 18 betrieben. Im Leistungsmodus 18 wird das Hochvoltbordnetz 4 mit der ersten elektrischen Spannung 7 versorgt und die Traktionseinheit 2 kann auf ihr volles Leistungspotential zurückgreifen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel beträgt die erste elektrische Spannung 7 800 V und somit beträgt auch die elektrische Bordnetzspannung 800 V und die Traktionseinheit 2 wird mit 800 V versorgt.
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In einem Schritt S2 wird der Leistungsbedarfswert 11 der Traktionseinheit 2 bestimmt. Das Bestimmen des Leistungsbedarfswerts 11 kann beispielsweise durch einen Schätzer oder eine Wahrscheinlichkeitsberechnung oder aber lediglich durch Bestimmen der aktuellen Geschwindigkeit oder der aktuellen Beschleunigung erfolgen.
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In einem Schritt S3 wird das Sparmodus-Steuersignal 12 ausgegeben, falls der Leistungsbedarfswert 11 unterhalb des Schwellwerts 13 ist. Der Leistungsbedarfswert 11 wird also mit dem Schwellwert 13 verbunden und falls der Leistungsbedarfswert 11 kleiner als der Schwellwert 13 ist, so wird das Sparmodus-Steuersignal 12 ausgegeben. Durch das Sparmodus-Steuersignal 12 wird das Kraftfahrzeug 1 in einen Energiesparmodus versetzt, in welchem die durch das Hochvoltbordnetz 4 versorgten Komponenten mit einem höheren Wirkungsgrad als in zum Sparmodus verschiedenen Leistungsmodus betrieben werden.
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In einem Schritt S4 wird der Hochvoltakku 3 von dem Hochvoltbordnetz 4 getrennt. Das Trennen wird insbesondere ausgelöst durch das Sparmodus-Steuersignal 12. Möglich wird das Trennen durch die Schalteranordnung 16, welche vorzugsweise zwei Schütze aufweist. Nach dem Trennen des Hochvoltakkus 3 vom Hochvoltbordnetz 4 fließt kein Strom mehr vom Hochvoltakku 3 zum Hochvoltbordnetz 4.
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In einem Schritt S5 wird der Hochvoltakku 3 von der ersten elektrischen Spannung 7 auf die zweite elektrische Spannung 8 umgeschaltet. Das Umschalten erfolgt insbesondere, durch Parallelschalten der ersten Akkueinheit 5 und der zweiten Akkueinheit 6.
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In einem Schritt S6 wird die elektrische Bordnetzspannung 9 der Hochvoltbordnetzes 4 an die zweite elektrische Spannung 8 angeglichen bzw. synchronisiert. Das Angleichen der elektrischen Bordnetzspannung 9 erfolgt vorzugsweise indem Energie aus dem Hochvoltbordnetz 4 in das Niedrigvoltbordnetz 14 übertragen wird. Vorzugsweise wird die Energie zu dem Niedrigvoltakku 15 übertragen und dort soweit wie möglich gespeichert. Die Energie aus dem Hochvoltbordnetz 4 kann aber auch an die Traktionseinheit 2 übertragen werden, wo die Energie dann verbraucht wird, indem die Traktionseinheit 2 für kurze Zeit mit der zusätzlichen Energie betrieben wird. Die Energie kann aber auch zu einem Heizelement 19 im Hochvoltbordnetz 4 übertragen werden. Von dem Heizelement 19 wird die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Das Übertragen der Energie bewirkt ein Sinken der elektrischen Bordnetzspannung, da der Hochvoltakku 3 zu diesem Zeitpunkt nicht mehr mit dem Hochvoltbordnetz 4 elektrisch verbunden ist.
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Die Durchführung der Schritte S5 und S6 kann gleichzeitig oder aber in einer beliebigen Reihenfolge erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Ausführung des Schritts S5 und des Schritts S6 gleichzeitig. Dann kann der Hochvoltakku 3 möglichst früh wieder mit dem Hochvoltbordnetz elektrisch verbunden werden.
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In einem Schritt S7 wird der Hochvoltakku 3 schließlich wieder mit dem Hochvoltbordnetz 4 elektrisch verbunden. Das Verbinden erfolgt insbesondere, indem die Schalter der Schalteranordnung 16 geschlossen werden. Durch das Verbinden fließt wieder Strom vom Hochvoltakku 3 zum Hochvoltbordnetz 4 oder umgekehrt.
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In einem Schritt S8 wird das Kraftfahrzeug 1 schließlich mit der angeglichenen elektrischen Bordnetzspannung, gemäß dem Ausführungsbeispiel 400 V, sparsam betrieben, indem insbesondere die Traktionseinheit 2 und/oder zumindest ein weiterer elektrischer Verbraucher des Hochvoltbordnetzes 4 mit einem höheren Wirkungsgrad betrieben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Traktionseinheit
- 3
- Hochvoltakku
- 4
- Hochvoltbordnetz
- 5
- erste Akkueinheit
- 6
- zweite Akkueinheit
- 7
- erste elektrische Spannung
- 8
- zweite elektrische Spannung
- 9
- elektrische Bordnetzspannung
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Leistungsbedarfswert
- 12
- Sparmodus-Steuersignal
- 13
- Schwellwert
- 14
- Niedrigvoltbordnetz
- 15
- Niedrigvoltakku
- 16
- Schalteranordnung
- 17
- Informationsbeschaffungseinheit
- 18
- Leistungsmodus
- 20
- Heizelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015006208 A1 [0002]
