DE102018100988A1

DE102018100988A1 - Versorgungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018100988A1
Application number: DE102018100988.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Vienken; Dominique Labonte; Ulrich Steinhorst; Marc Thele; Michael Schumacher
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-07-18
Also published as: CN110040016A; US20190217725A1; JP6710789B2; JP2019126252A; US10800271B2; CN110040016B

Abstract

Eine Versorgungsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug (12) hat einen DC/DC-Wandler (20) und eine Steuervorrichtung (22) für den DC/DC-Wandler (20). Der DC/DC-Wandler (20) hat erste Anschlüsse (23, 24) und zweite Anschlüsse (25, 26), welche ersten Anschlüsse (23, 24) zur elektrischen Verbindung mit einem ersten Energiespeicher (14) oder einer ersten Energiequelle (18) und welche zweiten Anschlüsse (25, 26) zur elektrischen Verbindung mit einem zweiten Energiespeicher (30) oder einer Last (32) ausgebildet sind. Der DC/DC-Wandler (20) ist dazu ausgebildet, in einem ersten Zustand (Z1) eine Umwandlung einer ersten Gleichspannung (U1) an den ersten Anschlüssen (23, 24) in eine niedrigere zweite Gleichspannung (U2) an den zweiten Anschlüssen (25, 26) zu ermöglichen, und in einem zweiten Zustand (Z2) keine Umwandlung einer ersten Gleichspannung (U1) an den ersten Anschlüssen (23, 24) in eine niedrigere zweite Gleichspannung (U2) an den zweiten Anschlüssen (25, 26) durchzuführen. Die Steuervorrichtung (22) ist dazu ausgebildet, eine Energieversorgung an den zweiten Anschlüssen (25, 26) durch ein wiederholtes Hin- und Herwechseln des DC/DC-Wandlers (20) zwischen dem ersten Zustand (Z1) und dem zweiten Zustand (Z2) zu ermöglichen. Hierdurch kann ein hoher Wirkungsgrad bei der Energieversorgung erzielt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Versorgungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Die DE 10 2013 219 293 A1 zeigt ein Fahrzeug mit einem Hochvoltbordnetz, einem Niedervoltbordnetz und mit einem Gleichstromsteller zwischen diesen Bordnetzen. Das Hochvoltnetz hat einen Hochvoltenergiespeicher und das Niedervoltnetz einen Niedervoltenergiespeicher. In einer Standphase wird der Gleichstromsteller dazu genutzt, den Niedervoltenergiespeicher durch Hinzuschalten von Verbrauchern aus dem Hochvoltbordnetz zu belasten und anschließend die Antwort des Niedervoltenergiespeichers auszuwerten.
Die US 2001/0011880 A1 und die US 2012/0292989 A1 zeigen ein Batterieladegerät mit einem DC/DC-Steller.
Die US 2012/0200152 A1 zeigt eine Ladevorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einem DC/DC-Wandler zur Wandlung zwischen einem Hochvoltnetz und einem Niedervoltnetz.
Die US 5,558,071 zeigt einen hocheffizienten DC/DC-Wandler mit einer Steuerung.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Versorgungsvorrichtung bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Durch das Hin- und Herschalten zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand kann der DC/DC-Wandler in einem Arbeitsbereich mit höherem Wirkungsgrad betrieben werden, und damit können die Verluste verringert werden. Dies führt zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads gegenüber einem DC/DC-Wandler, der immer aktiv eine Wandlung durchführt und dabei in einem Arbeitsbereich mit niedrigerem Wirkungsgrad arbeitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die Versorgungsvorrichtung einen Spannungsregler, welcher dazu ausgebildet ist, die Spannung an den zweiten Anschlüssen auf einen vorgegebenen Sollwert zu regeln, und dem Spannungsregler wird im ersten Zustand ein vorgegebener Sollwert vorgegeben. Hierdurch kann ein angeschlossener zweiter Energiespeicher mit einer durch den Spannungsregler vorgegebenen Spannung geladen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die zweiten Anschlüsse mit einem zweiten Energiespeicher verbunden, insbesondere mit einer wiederaufladbaren Batterie. Der zweite Energiespeicher kann als Speicher für überschüssige Energie während des ersten Zustands verwendet werden, und diese Energie kann anschließend im zweiten Zustand vom zweiten Energiespeicher beispielsweise an eine Last bzw. einen Verbraucher abgegeben werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand mit einer Frequenz, welche geringer ist als 10 Hz, bevorzugt geringer als 1 Hz. Hierdurch kann im ersten Zustand ein hoher Strom bzw. eine hohe Leistung zum Laden des zweiten Energiespeichers bereitgestellt werden, und im zweiten Zustand kann der zweite Energiespeicher die beispielsweise für die Last benötigte Leistung bereitstellen. Die Frequenz kann hierbei fest gewählt werden, sie kann aber auch abhängig vom Zustand gewählt werden, insbesondere abhängig von der benötigten Leistung oder abhängig vom Ladezustand des Energiespeichers.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einer momentan erforderlichen elektrischen Leistung an den zweiten Ausgängen ein geeignetes Verhältnis der Zeitdauer des ersten Zustands und der Zeitdauer des zweiten Zustands zu ermitteln und den DC/DC-Wandler entsprechend anzusteuern. Diese Anpassung der Zeitdauer ermöglicht das Betreiben des DC/DC-Wandlers in einem vorteilhaften Bereich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verhältnis der Zeitdauer des ersten Zustands und der Zeitdauer des zweiten Zustands bei einer ersten momentan erforderlichen elektrischen Leistung niedriger als bei einer zweiten momentan erforderlichen elektrischen Leistung, welche höher ist als die erste momentan erforderliche elektrische Leistung. Dies ermöglicht bei hohen Leistungen bzw. Verbräuchen eine gute Stromversorgung und geringere Unterbrechungen durch den zweiten Zustand.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einer momentan erforderlichen elektrischen Leistung an den zweiten Ausgängen eine geeignete Periodendauer für eine Periode aus erstem Zustand und zweitem Zustand zu ermitteln und den DC/DC-Wandler entsprechend anzusteuern. Dies ermöglicht das Betreiben des DC/DC-Wandlers in einem besonders vorteilhaften Bereich mit gutem Wirkungsgrad.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Periodendauer für eine Periode aus erstem Zustand und zweitem Zustand bei einer ersten momentan erforderlichen elektrischen Leistung höher als bei einer zweiten momentan erforderlichen elektrischen Leistung, welche höher ist als die erste momentan erforderliche elektrische Leistung. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei der niedrigeren ersten momentan erforderlichen elektrischen Leistung der DC/DC-Wandler die Pulsdauer nicht zu gering wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Versorgungsvorrichtung mit einem zweiten Energiespeicher und einer mit dem zweiten Energiespeicher verbundenen Last verbunden, und die momentan erforderliche elektrische Leistung wird in Abhängigkeit von einer Messung eines Stroms vom zweiten Energiespeicher zu dieser Last ermittelt. Über diese Messung kann sehr schnell auf eine sich ändernde Last reagiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Versorgungsvorrichtung mit einem zweiten Energiespeicher verbunden, und die momentan erforderliche elektrische Leistung wird in Abhängigkeit von einer Messung der Spannung am zweiten Energiespeicher ermittelt. Hierdurch werden auch integrative Effekte berücksichtigt, die bei der Messung des Stroms vom zweiten Energiespeicher zur Last ggf. nicht erfasst werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Versorgungsvorrichtung mit einem zweiten Energiespeicher verbunden, und die momentan erforderliche elektrische Leistung wird in Abhängigkeit vom Ladezustand des zweiten Energiespeichers ermittelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die momentan erforderliche elektrische Leistung sowohl in Abhängigkeit von einer Messung eines Stroms vom zweiten Energiespeicher zur Last als auch in Abhängigkeit von einer Messung der Spannung am zweiten Energiespeicher bzw. des Ladezustands des zweiten Energiespeichers ermittelt. Es kann beispielsweise der höhere Wert oder der Mittelwert verwendet werden. Dies ergibt eine schnellere Anpassung der Leistung. Die Berücksichtigung des Ladezustands des zweiten Energiespeichers und des Stroms zur Last ist vorteilhaft, da auch bei ausreichendem Ladezustand eine große Last und damit ein hoher Strom zur Last auftreten kann. Ein Bereitstellen der erforderlichen Leistung durch den DC/DC-Wandler führt zu einer geringeren Entladung des zweiten Energiespeichers und schont diesen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der DC/DC-Wandler einen vorgegebenen ersten Betriebspunkt, bei dem der Wirkungsgrad maximal ist, und der DC/DC-Wandler wird im ersten Zustand im ersten Betriebspunkt betrieben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform arbeitet der DC/DC-Wandler im ersten Zustand zur Erzeugung der zweiten Gleichspannung mit einer Taktung, deren Frequenz höher ist als die Frequenz des Umschaltens zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand. Das Umschalten zwischen den Zuständen Z1 und Z2 würde die DC/DC-Wandlung mit Taktung auf Grund der Interferenz negativ beeinflussen, wenn die Frequenz des Umschaltens ähnlich hoch wie die Frequenz der Taktung wäre.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat ein Kraftfahrzeug eine solche Versorgungsvorrichtung. Die Versorgungsvorrichtung ist besonders gut geeignet für Elektrofahrzeuge, da bei diesen die Energieeffizienz für die Reichweite wichtig ist.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

1 in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Versorgungsvorrichtung für einen Energiespeicher,
2 ein Diagramm mit dem Wirkungsgrad aufgetragen über den Strom,
3 eine Darstellung des Wechsels zwischen zwei Zuständen eines DC/DC-Wandlers, und
4 eine weitere Darstellung des Wechsels zwischen zwei Zuständen eines DC/DC-Wandlers.

1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug 12. Das Kraftfahrzeug 12 hat einen Energiespeicher 14 und eine an den Energiespeicher 14 anschließbare Last 16, wobei der Energiespeicher 14 mit einer ersten Spannung U1 arbeitet, bevorzugt einer Hochvolt-Spannung von bspw. 200 Volt, 400 Volt oder 800 Volt. Das Kraftfahrzeug 12 hat einen weiteren Energiespeicher 30 und eine an diesen Energiespeicher 30 anschließbare Last 32, wobei der Energiespeicher 30 mit einer zweiten Spannung U2 arbeitet, die bevorzugt niedriger ist als die erste Spannung U1. Die zweiten Anschlüsse 25, 26 sind bevorzugt zum Anschluss eines Bordnetzes vorgesehen. Der Energiespeicher 30 hat bevorzugt einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Zyklenfestigkeit. Die zweite Spannung U2 beträgt bspw. 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt. Eine Versorgungsvorrichtung 10 hat eine Steuervorrichtung 22 und einen DC/DC-Wandler 20. Der DC/DC-Wandler 20 ist zwischen dem Energiespeicher 14 und dem Energiespeicher 30 vorgesehen bzw. verschaltet. Der DC/DC-Wandler 20 hat erste Anschlüsse 23, 24 zur Verbindung mit dem Energiespeicher 14 und zweite Anschlüsse 25, 26 zur Verbindung mit dem Energiespeicher 30. Die ersten Anschlüsse 23, 24 sind bevorzugt mit Anschlüssen 51, 52 für eine Energiequelle 18 verbunden, welche Energiequelle beispielsweise eine Ladestation oder ein Haus-Stromanschluss ist. Der DC/DC-Wandler 20 kann auch mit der Energiequelle 18 arbeiten, um die DC/DC-Wandlung durchzuführen.
Der DC/DC-Wandler 20 ist dazu ausgebildet, in einem ersten Zustand Z1 eine Umwandlung der ersten Gleichspannung U1 an den ersten Anschlüssen 23, 24 in die niedrigere zweite Gleichspannung U2 an den zweiten Anschlüssen 25, 26 zu ermöglichen, und in einem zweiten Zustand Z2 keine Umwandlung der ersten Gleichspannung U1 in die niedrigere zweite Gleichspannung durchzuführen. Hierdurch kann der Energiespeicher 30 über den DC/DC-Wandler 20 aufgeladen werden, und der Energiespeicher 30 bzw. die Last 32 können mit Energie versorgt werden. Der Zustand Z1 kann auch als Betriebspunkt mit hoher elektrischer Last bzw. Leistung und der Zustand Z2 als Betriebspunkt im abgeschalteten Zustand bezeichnet werden.
Die Steuervorrichtung 22 ist mit CTRL bezeichnet. Über diese Steuervorrichtung 22 ist eine Ansteuerung des DC/DC-Wandlers 20 derart möglich, dass ein Laden des Energiespeichers 30 durch ein wiederholtes Hin- und Herwechseln des DC/DC-Wandlers 20 zwischen dem ersten Zustand Z1 und dem zweiten Zustand Z2 ermöglicht wird.
Bevorzugt hat die Versorgungsvorrichtung 10 einen Spannungsregler 28, der als U_CTRL bezeichnet wird. Der Spannungsregler 28 ist dazu ausgebildet, die Spannung U2 an den zweiten Anschlüssen 25, 26 auf einen vorgegebenen Sollwert U2_S zu regeln, und bevorzugt wird dem Spannungsregler 28 im ersten Zustand Z1 ein Sollwert U2_S vorgegeben.
Optional ist eine Messvorrichtung 31 am Energiespeicher 30 vorgesehen, um die Spannung am Energiespeicher 30 zu messen.
Optional ist eine Messvorrichtung 33 vorgesehen, um den Strom vom Energiespeicher 30 zur Last 32 zu messen.
Die durch die Messvorrichtungen 31, 33 ermittelten Messsignale können der Steuervorrichtung 22 zugeführt werden, damit diese die momentan erforderliche elektrische Leistung bzw. bei in etwa konstanter Spannung gleichbedeutend den momentan erforderlichen Strom vom DC/DC-Wandler 20 bestimmen kann.
2 zeigt ein Diagramm, in dem schematisch der Wirkungsgrad eines typischen DC/DC-Wandlers 20 für unterschiedliche Stromstärken I mit einer Linie 71 eingezeichnet ist. Der Wirkungsgrad η ergibt sich aus dem Verhältnis der elektrischen Leistung an den zweiten Anschlüssen 25, 26 zur elektrischen Leistung an den ersten Anschlüssen 23, 24 und beträgt maximal 1. Die Ströme I1, I2 sind beispielhaft in 1 am Anschluss 25 eingezeichnet und sind bei konstanter Spannung U2 proportional zur elektrischen Leistung. Es ist zu sehen, dass der DC/DC-Wandler 20 bei einem niedrigeren Strom 12,1 einen geringeren Wirkungsgrad η aufweist als bei einem höheren Strom 12,2. Beim Strom 12,2 hat der Wirkungsgrad η ein Maximum, und es ist vorteilhaft, den DC/DC-Wandler 20 im ersten Zustand Z1 mit dem Strom 12,2 bzw. in diesem Betriebspunkt zu betreiben. Es ist allgemein vorteilhaft, den DC/DC-Wandler möglichst mit hohen Strömen bzw. hoher elektrischer Leistung zu betreiben. Das Diagramm des Wirkungsgrads η ist abhängig vom verwendeten DC/DC-Wandler 20. Der geringe Wirkungsgrad η bei geringer Leistung des DC/DC-Wandlers 20 ist jedoch typisch für viele solche Wandler. Beispiele für geeignete DC/DC-Wandler sind Split-Pi-Wandler (englisch: Boost-Buck Converter), kaskadierte Ab-Aufwärtswandler (englisch: Buck-Boost Converter), Abwärtswandler (englisch: Buck Converter) und Eintaktflusswandler (englisch: Forward Converter). Diese DC/DC-Wandler arbeiten teilweise mit einer Taktung mindestens eines Schalters des DC/DC-Wandlers 20. Die Frequenz dieser Taktung liegt bevorzugt oberhalb von 20 kHz, um störende Geräusche zu verringern. Die Frequenz der Taktung im DC/DC-Wandler ist dabei bevorzugt deutlich größer als die Frequenz des Umschaltens zwischen dem ersten Zustand Z1 und dem zweiten Zustand Z2.
3 zeigt den Strom I1 bzw. 12, der an den zweiten Anschlüssen 25 oder 26 des DC/DC-Wandlers messbar ist. Der Strom I1 entspricht einem andauernden Zustand Z1 des DC/DC-Wandlers 20, der bspw. in Abhängigkeit von dem aktuellen Leistungsbedarf der Last 32 gewählt wird, um eine Entladung des Energiespeichers 30 zu verringern oder ganz zu verhindern. Bei einer Wahl des Zustands Z1 als andauernder Zustand ist der Strom I1 ggf. relativ klein, und damit arbeitet der DC/DC-Wandler mit einem relativ geringeren und damit schlechteren Wirkungsgrad. Alternativ zu einer Dauerbestromung entsprechend der Linie 61 kann eine getaktete bzw. gepulste Bestromung entsprechend der Linie 62 erfolgen, bei der wiederholt zwischen dem ersten Zustand Z1 und dem zweiten Zustand Z2 hin- und hergewechselt wird. Um eine entsprechende Energiezufuhr zum Energiespeicher 30 bzw. zur Last 32 zu bewirken, muss die Höhe des Stroms I2 während des Zustands Z1 höher sein als bei einer Dauerbestromung. Dies ermöglicht einen Betrieb des DC/DC-Wandlers 20 mit einem besseren Wirkungsgrad und damit eine Verringerung von Verlusten.
Das Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Zustand Z1 und dem zweiten Zustand Z2 erfolgt bevorzugt mit einer Frequenz, welche geringer ist als 10 Hz, bevorzugt geringer als 1 Hz. Die Periodendauer T beträgt bei einer Frequenz von 10 Hz 0,1 Sekunden und bei einer Frequenz von 1 Hz 1 Sekunde. Bei sehr geringer Last 32 sind größere Periodendauern T möglich, bspw. 10 Sekunden, 30 Sekunden, 60 Sekunden oder 60 Minuten. Die Periodendauer kann alternativ oder zusätzlich in Abhängigkeit vom Ladezustand des Energiespeichers 30 beeinflusst werden. Während des Zustands Z1 wird üblicherweise nicht die gesamte Energie der Last 32 zugeführt, sondern der Energiespeicher 30 wirkt als Puffer und nimmt die Energie zumindest teilweise auf. Während des Zustands Z2 kann der Energiespeicher 30 anschließend die Energie wieder abgeben und der Last 32 zuführen.
Das Verhältnis der Zeitdauer T1 des ersten Zustands Z1 und der Zeitdauer T2 des zweiten Zustands Z2 wird bevorzugt durch die Steuervorrichtung 22 auf Basis der momentan erforderlichen elektrischen Leistung an den zweiten Ausgängen 25, 26 ermittelt. Dies kann bspw. durch Messung des Stroms zur Last 32 erfolgen, oder es kann die aktuelle Spannung am Energiespeicher 30 gemessen werden, die den Ladezustand des Energiespeichers 30 und damit die erforderliche Leistung widerspiegelt. Bei Energiespeichern 30 mit zugeordneter Ladezustandsermittlung, die einen den Ladezustand charakterisierenden Wert ermitteln, kann die momentan erforderliche Leistung an den zweiten Ausgängen 25, 26 bevorzugt in Abhängigkeit von dem den Ladezustand des Energiespeichers 30 charakterisierender Wert bestimmt werden. Bevorzugt wir der Ladezustand in einem vorgegebenen Fenster mit einer Untergrenze und einer Obergrenze gehalten, wobei die Leistungszufuhr eingeschaltet wird, wenn die Untergrenze erreicht wird, und die Leistungszufuhr wieder beendet wird, wenn die Obergrenze erreicht wird. Dies führt zu weniger Ladezyklen und zu einer längeren Lebensdauer des Energiespeichers. Man spricht von einer so genannten SOCgeführten Regelung (SOC = state of charge = Ladezustand).
Bei Betrachtung der Linien 61 und 62 von 3 sollte das Integral der Linie 61 über die Zeit t dem Integral der Linie 62 über die Zeit t entsprechen, um die gleiche Energie zuzuführen.
Bevorzugt ist die Steuervorrichtung 22 dazu ausgebildet, die Periodendauer T auf Basis der momentan erforderlichen elektrischen Leistung zu ermitteln und den DC/DC-Wandler 20 entsprechend anzusteuern. So kann es vorteilhaft sein, bei einer hohen benötigten Leistung häufiger zwischen den Zuständen Z1 und Z2 hin- und herzuwechseln als bei einer nur geringen Leistung bei der ein Leistungszufuhr nur selten erfolgen muss.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für den Wechsel zwischen den Zuständen Z1 und Z2, vgl. Linie 64, und eine fortdauernde Bestromung mit der Linie 63. In diesem Ausführungsbeispiel wird nur eine geringe Stromstärke I1 bei einer Dauerbestromung 63 benötigt. Um eine entsprechende Energiezufuhr mit der getakteten Bestromung 64 zu erzielen, sind kurze Impulse erforderlich, und anschließend wird der DC/DC-Wandler 20 für eine relativ größere Zeitdauer T2 im Zustand Z2 betrieben. Im Vergleich zum Diagramm von 3 ist zu sehen, dass in 4 bei der geringeren erforderlichen Stromstärke bzw. Leistung bevorzugt die Periodendauer größer ist und das Verhältnis der Zeitdauer T1 zur Zeitdauer T2 kleiner ist. Die Erhöhung der Periodendauer ist positiv, da ansonsten eine sehr kurze Zeitdauer T1 für den Zustand Z1 zur Verfügung stehen würde, und dies würde zu unnötigen Schaltverlusten führen.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.
Bezugszeichenliste

10: Versorgungsvorrichtung
12: Kraftfahrzeug
14: Energiespeicher
16: Last
18: Energiequelle
20: DC/DC-Wandler
22: Steuervorrichtung
23, 24: erste Anschlüsse
25, 26: zweite Anschlüsse
28: Spannungsregler
30: Energiespeicher
31: Messvorrichtung für eine Spannung
32: Last
33: Messvorrichtung für einen Strom
51, 52: Anschlüsse für Energiequelle
61, 62: Linien im Diagramm
63, 64: Linien im Diagramm
71: Linie für Wirkungsgrad
I1: Strom bei fortdauernder Ladung
I2: Strom bei gepulster Ladung
T1: Pulsdauer
T2: Pulspausendauer
T: Dauer einer Periode eines Pulses und einer Pulspause
U1: Spannung Hochvolt
U2: Spannung Niedervolt
Z1: erster Zustand
Z2: zweiter Zustand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013219293 A1 [0002]
US 2001/0011880 A1 [0003]
US 2012/0292989 A1 [0003]
US 2012/0200152 A1 [0004]
US 5558071 [0005]

Claims

Versorgungsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug (12), welche Versorgungsvorrichtung (10) einen DC/DC-Wandler (20) und eine Steuervorrichtung (22) für den DC/DC-Wandler (20) aufweist, welcher DC/DC-Wandler (20) erste Anschlüsse (23, 24) und zweite Anschlüsse (25, 26) aufweist, welche ersten Anschlüsse (23, 24) zur elektrischen Verbindung mit einem ersten Energiespeicher (14) oder einer Energiequelle (18) und welche zweiten Anschlüsse (25, 26) zur elektrischen Verbindung mit einem zweiten Energiespeicher (30) oder einer Last (32) ausgebildet sind, welcher DC/DC-Wandler (20) dazu ausgebildet ist, in einem ersten Zustand (Z1) eine Umwandlung einer ersten Gleichspannung (U1) an den ersten Anschlüssen (23, 24) in eine niedrigere zweite Gleichspannung (U2) an den zweiten Anschlüssen (25, 26) zu ermöglichen, und in einem zweiten Zustand (Z2) keine Umwandlung einer ersten Gleichspannung (U1) an den ersten Anschlüssen (23, 24) in eine niedrigere zweite Gleichspannung (U2) an den zweiten Anschlüssen (25, 26) durchzuführen, und welche Steuervorrichtung (22) dazu ausgebildet ist, eine Energieversorgung an den zweiten Anschlüssen (25, 26) durch ein wiederholtes Hin- und Herwechseln des DC/DC-Wandlers (20) zwischen dem ersten Zustand (Z1) und dem zweiten Zustand (Z2) zu ermöglichen.
Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche einen Spannungsregler (28) aufweist, welcher Spannungsregler (28) dazu ausgebildet ist, die Spannung (U2) an den zweiten Anschlüssen (25, 26) auf einen vorgegebenen Sollwert (U2_S) zu regeln, und bei welcher dem Spannungsregler (28) im ersten Zustand (Z1) ein vorgegebener Sollwert (U2_S) vorgegeben wird.
Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die zweiten Anschlüsse (25, 26) mit einem zweiten Energiespeicher (30) verbunden sind, insbesondere mit einer wiederaufladbaren Batterie.
Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Hin- und Herwechseln zwischen dem ersten Zustand (Z1) und dem zweiten Zustand (Z2) mit einer Frequenz erfolgt, welche Frequenz geringer ist als 10 Hz, bevorzugt geringer als 1 Hz.
Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuervorrichtung (22) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer momentan erforderlichen elektrischen Leistung an den zweiten Ausgängen (25, 26) ein geeignetes Verhältnis der Zeitdauer des ersten Zustands (Z1) und der Zeitdauer des zweiten Zustands (Z2) zu ermitteln und den DC/DC-Wandler entsprechend anzusteuern.
Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher das Verhältnis der Zeitdauer des ersten Zustands (Z1) und der Zeitdauer des zweiten Zustands (Z2) bei einer ersten momentan erforderlichen elektrischen Leistung niedriger ist als bei einer zweiten momentan erforderlichen elektrischen Leistung, welche höher ist als die erste momentan erforderliche elektrische Leistung.
Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Steuervorrichtung (22) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer momentan erforderlichen elektrischen Leistung an den zweiten Ausgängen (25, 26) eine geeignete Periodendauer für eine Periode aus erstem Zustand (Z1) und zweitem Zustand (Z2) zu ermitteln und den DC/DC-Wandler (20) entsprechend anzusteuern.
Versorgungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Periodendauer für eine Periode aus erstem Zustand (Z1) und zweitem Zustand (Z2) bei einer ersten momentan erforderlichen elektrischen Leistung niedriger ist als bei einer zweiten momentan erforderlichen elektrischen Leistung, welche höher ist als die erste momentan erforderliche elektrische Leistung.
Versorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, welche mit einem zweiten Energiespeicher (30) und einer mit dem zweiten Energiespeicher (30) verbundenen Last (32) verbunden ist, bei welcher die momentan erforderliche elektrische Leistung in Abhängigkeit von einer Messung eines Stroms vom zweiten Energiespeicher (30) zu dieser Last (32) ermittelt wird.
Versorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, welche mit einem zweiten Energiespeicher (30) verbunden ist, bei welcher die momentan erforderliche elektrische Leistung in Abhängigkeit von einer Messung der Spannung am zweiten Energiespeicher (30) ermittelt wird.
Versorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, welche mit einem zweiten Energiespeicher (30) verbunden ist, und bei welcher die momentan erforderliche elektrische Leistung in Abhängigkeit vom Ladezustand des zweiten Energiespeichers (30) ermittelt wird.
Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der DC/DC-Wandler im ersten Zustand (Z1) zur Erzeugung der zweiten Gleichspannung (U2) mit einer Taktung arbeitet, deren Frequenz höher ist als die Frequenz des Umschaltens zwischen dem ersten Zustand Z1 und dem zweiten Zustand Z2.
Kraftfahrzeug mit einer Versorgungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.