DE102018217205A1 - Circuit arrangement for a two-voltage electrical system - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz. Die Schaltungsanordnung (10) umfasst dabei ein erstes Teilnetz (34), welches eine erste Betriebsspannung aufweist, wobei das erste Teilnetz (34) mit wenigstens zwei Energiespeichern (46a, 46b, 46c, 46d), die in Serie geschaltet sind, verbunden ist, eine erste Ladeanordnung (12), welche mit den mit dem ersten Teilnetz (34) verbundenen Energiespeichern (46a, 46b, 46c, 46d) verbunden ist und über die diese Energiespeicher (46a, 46b, 46c, 46d) mit der ersten Betriebsspannung ladbar sind, ein zweites Teilnetz (50), welches eine zweite Betriebsspannung aufweist, die kleiner als die erste Betriebsspannung ist, wobei das zweite Teilnetz (50) mit wenigstens einem Energiespeicher (46a) verbunden ist, und eine zweite Ladeanordnung (13), welche mit dem wenigstens einen mit dem zweiten Teilnetz (50) verbundenen Energiespeicher (46a) verbunden ist und über die der wenigstens eine Energiespeicher (46a) mit der zweiten Betriebsspannung ladbar ist, wobei die mit dem ersten Teilnetz (34) verbundenen Energiespeicher (46a, 46b, 46c, 46d) den wenigstens einen mit dem zweiten Teilnetz (50) verbundenen Energiespeicher (46a) umfassen und eine Kapazität des wenigstens einen Energiespeichers (46a), der zusätzlich mit dem zweiten Teilnetz (50) verbunden ist, höher ist, als jede einzelne Kapazität der übrigen ausschließlich mit dem ersten Teilnetz (34) verbundenen Energiespeicher (46b, 46c, 46d).The invention relates to a circuit arrangement (10) for a dual voltage electrical system. The circuit arrangement (10) comprises a first sub-network (34) which has a first operating voltage, the first sub-network (34) being connected to at least two energy stores (46a, 46b, 46c, 46d) which are connected in series, a first charging arrangement (12) which is connected to the energy stores (46a, 46b, 46c, 46d) connected to the first sub-network (34) and via which these energy stores (46a, 46b, 46c, 46d) can be charged with the first operating voltage , a second sub-network (50) which has a second operating voltage which is lower than the first operating voltage, the second sub-network (50) being connected to at least one energy store (46a), and a second charging arrangement (13) which is connected to the at least one energy store (46a) connected to the second sub-network (50) and via which the at least one energy store (46a) can be charged with the second operating voltage, the E. connected to the first sub-network (34) Energy storage devices (46a, 46b, 46c, 46d) comprise the at least one energy storage device (46a) connected to the second subnetwork (50) and a capacity of the at least one energy storage device (46a) which is additionally connected to the second subnetwork (50) is, as each individual capacity of the remaining energy stores (46b, 46c, 46d) connected exclusively to the first sub-network (34).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Zweispannungsbordnetz und ein Kraftfahrzeug, welches eine solche Schaltungsanordnung aufweist.The present invention relates to a circuit arrangement for a dual-voltage electrical system and a motor vehicle, which has such a circuit arrangement.

In Kraftfahrzeugen gewinnen Bordnetze in Form von Mehrspannungsbordnetzen, insbesondere Zweispannungsbordnetzen, zunehmend an Bedeutung. Ein erstes Teilnetz (Niedervoltbordnetz) kann dabei eine erste, niedrigere Bordnetzspannung (insbesondere 12V, 14V bzw. 28V) aufweisen und ein zweites Teilnetz (Hochvoltbordnetz) kann eine zweite, höhere Bordnetzspannung (insbesondere 48V) aufweisen. Ein Hochvoltbordnetz kann dabei einen Hochleistungsenergiespeicher (Hochvoltbatterie HVB), beispielsweise eine 48V-Li-lonen-Batterie aufweisen. Derartigen Hochvoltbatterien ist i.d.R. ein eigenes Steuergerät zugeordnet (Batterie-Management-System BMS). Die Schnittstelle zwischen dem Niedervoltbordnetz und dem Hochvoltbordnetz stellt insbesondere ein Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) dar.In motor vehicles, electrical systems in the form of multi-voltage electrical systems, in particular dual-voltage electrical systems, are becoming increasingly important. A first sub-network (low-voltage on-board network) can have a first, lower on-board network voltage (in particular 12V, 14V or 28V) and a second sub-network (high-voltage on-board network) can have a second, higher on-board network voltage (in particular 48V). A high-voltage on-board electrical system can have a high-performance energy store (high-voltage battery HVB), for example a 48V Li-ion battery. Such high-voltage batteries are usually assigned its own control unit (BMS battery management system). The interface between the low-voltage electrical system and the high-voltage electrical system is in particular a direct voltage converter (DC / DC converter).

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2015 209 227 A1 ist ein Zweispannungsbordnetz bekannt, bei welchem ein Betrieb mit einer Spannung von 48V und einer Spannung von 12V realisiert wird. Für jedes Teilnetz sind Energiespeicher vorgesehen, um die Verbraucher mit Energie zu versorgen. Über einen DC/DC-Wandler ist die Spannung des 48V-Teilnetzes auf eine Spannung von 12V transformierbar, so dass das 12V-Teilnetz mit Energie des 48V-Teilnetzes versorgbar ist.From the DE 10 2015 209 227 A1 a two-voltage electrical system is known, in which an operation with a voltage of 48V and a voltage of 12V is realized. Energy storage devices are provided for each sub-network in order to supply the consumers with energy. The voltage of the 48V subnet can be transformed to a voltage of 12V via a DC / DC converter, so that the 12V subnet can be supplied with energy from the 48V subnet.

Der Hintergrund der Erfindung liegt darin, dass Elektrofahrzeuge neben dem Traktionsbordnetz, ein 14V-Bordnetz zur Versorgung der Nebenverbraucher wie Steuergeräte für die Bremse, der Klimatisierung, der Fahrzeugsteuerung, der elektrischen Lenkung, der Beleuchtung, dem Navigationsgerät oder der Audioanlage benötigen. Bei einem Hochvolt-Elektrofahrzeug wird das 14V-Bordnetz über einen DC/DC-Wandler gespeist. Zusätzlich stützt eine 14V-Pufferbatterie die Bordnetzspannung.The background of the invention is that, in addition to the traction on-board electrical system, electric vehicles require a 14V on-board electrical system to supply the auxiliary consumers, such as control units for the brakes, air conditioning, vehicle control, electrical steering, lighting, navigation device or audio system. In the case of a high-voltage electric vehicle, the 14V electrical system is fed via a DC / DC converter. In addition, a 14V backup battery supports the vehicle electrical system voltage.

Eine solche Pufferbatterie ist beispielsweise notwendig im abgestellten Zustand, wenn das Hochvoltnetz deaktiviert ist. Da der DC/DC-Wandler im extremen Teillastbetrieb einen schlechten Wirkungsgrad aufweist, würde dies auf Dauer zu einem erhöhten Energieverbrauch und einer Entladung der Traktionsbatterie führen. Deshalb ist der DC/DC-Wandler in diesem Fall nicht aktiv. Zusätzlich wird die Pufferbatterie benötigt zur Kompensation von kurzzeitigen Leistungsspitzen z.B. aus der Lenkung oder dem Bremssystem, welche die Leistung des DC/DC-Wandlers überschreiten.Such a backup battery is necessary, for example, in the parked state when the high-voltage network is deactivated. Since the DC / DC converter has poor efficiency in extreme part-load operation, this would lead to increased energy consumption and a discharge of the traction battery in the long run. Therefore, the DC / DC converter is not active in this case. The backup battery is also required to compensate for short-term power peaks e.g. from the steering or the braking system, which exceed the power of the DC / DC converter.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schaltungsanordnung für ein Zweispannungsbordnetz anzugeben, bei welchem bei einem Verzicht der Pufferbatterie die vorbezeichneten Nachteile vermieden werden.It is therefore the object of the present invention to provide a circuit arrangement for a dual-voltage on-board electrical system, in which the aforementioned disadvantages are avoided if the buffer battery is dispensed with.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung für ein Zweispannungsbordnetz nach Anspruch 1 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved by a circuit arrangement for a dual-voltage electrical system according to claim 1. The respective dependent claims refer back to advantageous developments of the invention.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung für ein Zweispannungsbordnetz umfasst dabei ein erstes Teilnetz, welches eine erste Betriebsspannung aufweist, wobei das erste Teilnetz mit wenigstens zwei Energiespeichern, die in Serie geschaltet sind, verbunden ist, eine erste Ladeanordnung, welche mit den mit dem ersten Teilnetz verbundenen Energiespeichern verbunden ist und über die diese Energiespeicher mit der ersten Betriebsspannung ladbar sind, ein zweites Teilnetz, welches eine zweite Betriebsspannung aufweist, die kleiner als die erste Betriebsspannung ist, wobei das zweite Teilnetz mit wenigstens einem Energiespeicher verbunden ist, und eine zweite Ladeanordnung, welche mit dem wenigstens einen mit dem zweiten Teilnetz verbundenen Energiespeicher verbunden ist und über die der wenigstens eine Energiespeicher mit der zweiten Betriebsspannung ladbar ist, wobei die mit dem ersten Teilnetz verbundenen Energiespeicher den wenigstens einen mit dem zweiten Teilnetz verbundenen Energiespeicher umfassen und eine Kapazität des wenigstens einen Energiespeichers, der zusätzlich mit dem zweiten Teilnetz verbunden ist, höher ist, als jede einzelne Kapazität der übrigen ausschließlich mit dem ersten Teilnetz verbundenen Energiespeicher.The circuit arrangement according to the invention for a dual-voltage on-board network here comprises a first sub-network which has a first operating voltage, the first sub-network being connected to at least two energy stores which are connected in series, a first charging arrangement which is connected to the energy stores connected to the first sub-network and via which these energy stores can be charged with the first operating voltage, a second sub-network which has a second operating voltage which is lower than the first operating voltage, the second sub-network being connected to at least one energy store, and a second charging arrangement which is connected to the at least one energy store connected to the second subnet and via which the at least one energy store can be charged with the second operating voltage, the energy store connected to the first subnet the at least one energy connected to the second subnet comprise memory and a capacity of the at least one energy storage device, which is additionally connected to the second sub-network, is higher than each individual capacity of the other energy storage devices connected exclusively to the first sub-network.

Als Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden dabei jegliche Arten von Energiespeichern, wie z.B. Batterien bzw. Akkumulatoren oder Kondensatoren verstanden. Als Kapazität wird hierbei die Ladungsmenge verstanden, die ein solcher Energiespeicher speichern kann. Eine höhere Kapazität wird dabei vorzugsweise durch eine höhere Anzahl von parallel geschalteter Zellen oder durch Zellen mit höherer Kapazität ermöglicht.Any type of energy storage, such as e.g. Batteries or accumulators or capacitors understood. Capacity is understood here to mean the amount of charge that such an energy store can store. A higher capacity is preferably made possible by a higher number of cells connected in parallel or by cells with a higher capacity.

Entsprechend der Erfindung ist somit der wenigstens eine Energiespeicher sowohl mit dem ersten Teilnetz als auch mit dem zweiten Teilnetz verbunden, während die übrigen Energiespeicher lediglich mit dem ersten Teilnetz verbunden sind. Folglich hat der Energiespeicher, welcher zusätzlich mit dem zweiten Teilnetz verbunden ist die höchste Kapazität aller der mit dem ersten Teilnetz verbunden Energiespeicher. Unter „verbunden“ im Sinne der Erfindung wird in der Regel eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Bauteilen verstanden.According to the invention, the at least one energy store is thus connected both to the first subnetwork and to the second subnetwork, while the other energy stores are only connected to the first subnetwork. Consequently, the energy storage, which also with the connected to the second subnet is the highest capacity of all the energy stores connected to the first subnet. “Connected” in the sense of the invention is generally understood to mean an electrical connection between the electrical components.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass auf eine zusätzliche, separate Pufferbatterie für das Niedervoltnetz, verzichtet werden kann. Die Pufferbatterie wird somit durch die zusätzliche Kapazität des mit dem ersten und dem zweiten Teilnetz verbundenen Energiespeichers realisiert. Dadurch kann Platz eingespart und das Gewicht reduziert werden. Zusätzlich werden die Kosten minimiert und Verluste durch Spannungswandlung während der Fahrt werden deutlich reduziert. Darüber hinaus kann ein DC/DC-Wandler zwischen dem Hochvoltenergiespeicher und dem Niedervoltenergiespeicher mit einer deutlich kleineren Leistung dimensioniert werden. Dadurch reduzieren sich zusätzlich Verluste für die Spannungswandlung.The invention has the advantage that an additional, separate buffer battery for the low-voltage network can be dispensed with. The buffer battery is thus realized by the additional capacity of the energy store connected to the first and the second sub-network. This can save space and reduce weight. In addition, costs are minimized and losses due to voltage conversion while driving are significantly reduced. In addition, a DC / DC converter can be dimensioned between the high-voltage energy store and the low-voltage energy store with a significantly lower power. This also reduces losses for voltage conversion.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die über die Kapazität der übrigen, ausschließlich mit dem ersten Teilnetz verbundenen Energiespeicher, hinausgehende Kapazität des wenigstens einen Energiespeichers, der zusätzlich mit dem zweiten Teilnetz verbunden ist, auf eine mittlere Leistung von Nebenverbrauchern ausgelegt. Dies hat den Vorteil, dass Verluste die beispielsweise durch eine Abwärtswandlung entstehen minimiert werden können, so dass die Reichweite kaum reduziert wird.In a preferred embodiment of the invention, the capacity of the at least one energy store, which is also connected to the second subnet, and which goes beyond the capacity of the other energy stores connected exclusively to the first subnetwork, is designed for an average output of secondary consumers. This has the advantage that losses caused, for example, by a downward conversion can be minimized, so that the range is hardly reduced.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die erste Ladeanordnung ein Ladegerät, über welches die mit dem ersten Teilnetz verbundenen Energiespeicher mit der ersten Betriebsspannung ladbar sind. Durch dieses Ladegerät können die mit dem ersten Teilnetz verbundenen Energiespeicher mit der passenden Spannung geladen werden.In a further preferred embodiment of the invention, the first charging arrangement is a charger, via which the energy stores connected to the first sub-network can be charged with the first operating voltage. With this charger, the energy stores connected to the first sub-network can be charged with the appropriate voltage.

Vorzugsweise ist die zweite Ladeanordnung ein Ladegerät, über welches der wenigstens eine mit dem zweiten Teilnetz verbundene Energiespeicher mit der zweiten Betriebsspannung ladbar ist. Ein Ladegerät hat den Vorteil, dass dieses eine Netzspannung auf die zum Laden des mit dem zweiten Teilnetz verbundenen Energiespeichers anpassbar ist. Dadurch wären keine zusätzlichen Bauteile notwendig.The second charging arrangement is preferably a charger via which the at least one energy store connected to the second sub-network can be charged with the second operating voltage. A charger has the advantage that this one mains voltage can be adapted to the energy store connected to the second sub-network for charging. This would make no additional components necessary.

Besonders bevorzugt ist das Ladegerät für die Energiespeicher des ersten Teilnetzes und das Ladegerät für den wenigstens einen Energiespeicher des zweiten Teilnetzes dasselbe. Dadurch sind keine weiteren Ladegeräte notwendig, so dass Bauraum eingespart werden kann.The charger for the energy store of the first subnet and the charger for the at least one energy store of the second subnet are particularly preferably the same. As a result, no additional chargers are necessary, so that installation space can be saved.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die zweite Ladeanordnung das Ladegerät, für die mit dem ersten Teilnetz verbundenen Energiespeicher, und einen Abwärtswandler, so dass der wenigstens eine mit dem zweiten Teilnetz verbundene Energiespeicher mit der zweiten Betriebsspannung ladbar ist. Ein Abwärtswandler hat den Vorteil, dass bei Bedarf Ladung von dem Hochvoltenergiespeicher zum Niedervoltenergiespeicher verschoben werden kann. Zusätzlich reduzieren die Verluste durch die Ladungsanpassung bei der Abwärtswandlung beim Ladevorgang nicht die Reichweite eines Kraftfahrzeuges, welches eine solche Schaltungsanordnung aufweist.In an advantageous embodiment of the invention, the second charging arrangement comprises the charger, for the energy stores connected to the first sub-network, and a step-down converter, so that the at least one energy store connected to the second sub-network can be charged with the second operating voltage. A step-down converter has the advantage that charge can be shifted from the high-voltage energy store to the low-voltage energy store if necessary. In addition, the losses due to the charge adaptation during the downward conversion during the charging process do not reduce the range of a motor vehicle which has such a circuit arrangement.

Ein Abwärtswandler hat zusätzlich den Vorteil, dass der Energiespeicher niederer Spannung mit einem höheren Strom als der restliche Teil des Energiespeichers höherer Spannung geladen wird. Dadurch kann beim Laden der höheren Kapazität des Energiespeichers niederer Spannung Rechnung getragen werden.A step-down converter also has the advantage that the low-voltage energy store is charged with a higher current than the remaining part of the higher-voltage energy store. As a result, low voltage can be taken into account when charging the higher capacity of the energy store.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist zwischen dem ersten Teilnetz und dem Abwärtswandler ein Schütz angeordnet, so dass der Abwärtswandler von dem ersten Teilnetz elektrisch abtrennbar ist. Dies hat den Vorteil, dass zweite Teilnetz, beispielsweise bei einem abgestellten Fahrzeug von dem ersten Teil abtrennbar ist, so dass es nicht zu einem Ausgleich der Ladungen der Energiespeicher kommt.In an advantageous development, a contactor is arranged between the first sub-network and the step-down converter, so that the step-down converter can be electrically disconnected from the first sub-network. This has the advantage that the second sub-network, for example in the case of a parked vehicle, can be separated from the first part, so that the charges of the energy stores are not balanced.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Betriebsspannung 48V. Vorteilhafterweise ist die zweite Betriebsspannung 14V. Bei einer solchen Spannung können die beiden Teilnetze ohne galvanische Trennung mit der Fahrzeugmasse verbunden werden. Solche Spannungen vereinfachen den elektrischen Aufbau der Schaltungsanordnung.In a preferred embodiment, the first operating voltage is 48V . The second operating voltage is advantageous 14V . With such a voltage, the two subnetworks can be connected to the vehicle ground without electrical isolation. Such voltages simplify the electrical structure of the circuit arrangement.

Die Erfindung umfasst zusätzlich ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für ein Zweispannungsbordnetz. Mit einem solchen Kraftfahrzeug können die zu der Schaltungsanordnung für ein Zweispannungsbordnetz genannten Vorteile erzielt werden.The invention additionally comprises a motor vehicle with the circuit arrangement according to the invention for a dual voltage electrical system. With such a motor vehicle, the advantages mentioned for the circuit arrangement for a dual voltage electrical system can be achieved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 Schaltungsanordnung für ein Zweispannungsbordnetz nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und
  • 2 Schaltungsanordnung für ein Zweispannungsbordnetz nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It shows:
  • 1 Circuit arrangement for a two-voltage electrical system according to a first embodiment, and
  • 2nd Circuit arrangement for a two-voltage electrical system according to a second embodiment.

1 zeigt eine Schaltungsanordnung 10 für ein Zweispannungsbordnetz nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Diese Schaltungsanordnung 10 weist als erste und zweite Ladeanordnung 12, 13 ein Ladegerät 14 auf, welches zum Laden mit einem Stromnetz 18 verbindbar ist. Das Ladegerät 14 ist mit einer Fahrzeugmasse 22 elektrisch verbunden und weist einen ersten Anschluss 26 für eine erste Betriebsspannung, welche hier beispielsweise 48V ist, und einen zweiten Anschluss 30 für eine zweite Betriebsspannung, welche hier beispielsweise 14V ist, auf. 1 shows a circuit arrangement 10th for a dual voltage electrical system according to a first embodiment. This circuit arrangement 10th points as the first and second loading arrangement 12th , 13 a charger 14 on which to charge with a power grid 18th is connectable. The charger 14 is with a vehicle mass 22 electrically connected and has a first connection 26 for a first operating voltage, which here is for example 48V, and a second connection 30th for a second operating voltage, which is here, for example, 14V.

Die Schaltungsanordnung 10 weist zusätzlich ein erstes Teilnetz 34 auf, welches mit dem ersten Anschluss 26 des Ladegerätes 14 elektrisch verbunden ist. Das erste Teilnetz 34 umfasst dabei einen mit der Fahrzeugmasse 22 verbundenen Inverter 38 auf, über welchen die Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung für einen Elektromotor M umwandelbar ist.The circuit arrangement 10th also has a first subnet 34 on which with the first connection 26 the charger 14 is electrically connected. The first subnet 34 includes one with the vehicle mass 22 connected inverter 38 , via which the DC voltage can be converted into a three-phase AC voltage for an electric motor M.

Das erste Teilnetz 34 ist mit mehreren in Serie geschalteten, mit der Fahrzeugmasse 22 verbundenen, Energiespeicher 46a, 46b, 46c, 46d, elektrisch verbunden sind. Elektrische Energie kann dadurch zwischen diesen Energiespeichern 46a, 46b, 46c, 46d und dem ersten Teilnetz 34 getauscht werden.The first subnet 34 is with several in series, with the vehicle mass 22 connected, energy storage 46a , 46b , 46c , 46d , are electrically connected. Electrical energy can thus be stored between these energy stores 46a , 46b , 46c , 46d and the first subnet 34 it will be exchanged.

Die Schaltungsanordnung 10 weist darüber hinaus ein zweites Teilnetz 50 auf, welches mit dem zweiten Anschluss 30 des Ladegerätes 14 elektrisch verbunden ist. Das zweite Teilnetz 50 ist mit einem Nebenverbraucher 54 elektrisch verbunden. Der Nebenverbraucher 54 umfasst dabei Verbraucher wie Steuergeräte für die Bremse, der Klimatisierung, der Fahrzeugsteuerung, der elektrischen Lenkung, der Beleuchtung, dem Navigationsgerät oder der Audioanlage. Dieser Nebenverbraucher 54 ist dabei ebenfalls mit der Fahrzeugmasse 22 elektrisch verbunden.The circuit arrangement 10th also has a second subnet 50 on which with the second connector 30th the charger 14 is electrically connected. The second subnet 50 is with a secondary consumer 54 electrically connected. The secondary consumer 54 includes consumers such as control units for the brakes, air conditioning, vehicle control, electrical steering, lighting, navigation device or audio system. This secondary consumer 54 is also with the vehicle mass 22 electrically connected.

Das zweite Teilnetz 50 ist dabei mit dem Energiespeicher 46a, elektrisch verbunden ist. Im Vergleich zu den lediglich mit dem ersten Teilnetz 34 verbundenen Energiespeichern 46b, 46c, 46d, welche eine Kapazität von X Ah aufweisen, hat der Energiespeicher 46a, welcher zusätzlich mit dem zweiten Teilnetz 50 elektrisch verbunden ist eine Kapazität von X+Y Ah. Die Kapazität von diesem Energiespeicher 46a ist somit um den Betrag von Y Ah größer als die Kapazität von den lediglich mit dem ersten Teilnetz 34 verbundenen Energiespeichern 46b, 46c, 46d.The second subnet 50 is with the energy storage 46a , is electrically connected. Compared to those with only the first subnet 34 connected energy storage 46b , 46c , 46d , which have a capacity of X Ah, has the energy storage 46a , which additionally with the second subnet 50 a capacity of X + Y Ah is electrically connected. The capacity of this energy storage 46a is thus larger by the amount of Y Ah than the capacity of those with only the first subnet 34 connected energy storage 46b , 46c , 46d .

In 2 ist eine Schaltungsanordnung 10 für ein Zweispannungsbordnetz nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass das Ladegerät 14 lediglich den ersten Anschluss 26 für die erste Betriebsspannung, welche hier 48V ist, aufweist. Im zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Ladeanordnung 13 daher zusätzlich zu dem Ladegerät 14 einen Abwärtswandler 58.In 2nd is a circuit arrangement 10th shown for a dual voltage electrical system according to a second embodiment. This embodiment differs from the first embodiment in particular in that the charger 14 only the first connection 26 for the first operating voltage, which is 48V here. In the second exemplary embodiment, the second charging arrangement comprises 13 therefore in addition to the charger 14 a buck converter 58 .

Der Abwärtswandler 58 ist dabei ein gewöhnlicher Abwärtswandler, welcher eine Diode D, eine Spule L und einen Kondensator 62 umfasst. Der Abwärtswandler 58 ist dabei mit der Fahrzeugmasse 22 und mit dem Energiespeicher 46a elektrisch verbunden. Über einen Schütz S, welcher zwischen dem Abwärtswandler 58 und dem ersten Teilnetz 34 angeordnet ist, ist der Abwärtswandler 58 von dem ersten Teilnetz 34 elektrisch abtrennbar.The down converter 58 is a common step-down converter, which has a diode D, a coil L and a capacitor 62 includes. The down converter 58 is with the vehicle mass 22 and with the energy storage 46a electrically connected. Via a contactor S, which is between the buck converter 58 and the first subnet 34 is arranged is the step-down converter 58 from the first subnet 34 electrically separable.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015209227 A1 [0003]DE 102015209227 A1 [0003]

Claims (9)

Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz, wobei die Schaltungsanordnung (10) umfasst: - ein erstes Teilnetz (34), welches eine erste Betriebsspannung aufweist, wobei das erste Teilnetz (34) mit wenigstens zwei Energiespeichern (46a, 46b, 46c, 46d), die in Serie geschaltet sind, verbunden ist, - eine erste Ladeanordnung (12), welche mit den mit dem ersten Teilnetz (34) verbundenen Energiespeichern (46a, 46b, 46c, 46d) verbunden ist und über die diese Energiespeicher (46a, 46b, 46c, 46d) mit der ersten Betriebsspannung ladbar sind, - ein zweites Teilnetz (50), welches eine zweite Betriebsspannung aufweist, die kleiner als die erste Betriebsspannung ist, wobei das zweite Teilnetz (50) mit wenigstens einem Energiespeicher (46a) verbunden ist, und - eine zweite Ladeanordnung (13), welche mit dem wenigstens einen mit dem zweiten Teilnetz (50) verbundenen Energiespeicher (46a) verbunden ist und über die der wenigstens eine Energiespeicher (46a) mit der zweiten Betriebsspannung ladbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem ersten Teilnetz (34) verbundenen Energiespeicher (46a, 46b, 46c, 46d) den wenigstens einen mit dem zweiten Teilnetz (50) verbundenen Energiespeicher (46a) umfassen und eine Kapazität des wenigstens einen Energiespeichers (46a), der zusätzlich mit dem zweiten Teilnetz (50) verbunden ist, höher ist, als jede einzelne Kapazität der übrigen ausschließlich mit dem ersten Teilnetz (34) verbundenen Energiespeicher (46b, 46c, 46d).Circuit arrangement (10) for a dual-voltage on-board network, the circuit arrangement (10) comprising: - a first sub-network (34) which has a first operating voltage, the first sub-network (34) having at least two energy stores (46a, 46b, 46c, 46d) , which are connected in series, - a first charging arrangement (12) which is connected to the energy stores (46a, 46b, 46c, 46d) connected to the first sub-network (34) and via which these energy stores (46a, 46b , 46c, 46d) can be charged with the first operating voltage, - a second sub-network (50) which has a second operating voltage which is lower than the first operating voltage, the second sub-network (50) being connected to at least one energy store (46a) , and - a second charging arrangement (13) which is connected to the at least one energy store (46a) connected to the second sub-network (50) and via which the at least one energy store (46a) is connected to the second operating voltage g is chargeable, characterized in that the energy stores (46a, 46b, 46c, 46d) connected to the first sub-network (34) comprise the at least one energy store (46a) connected to the second sub-network (50) and a capacity of the at least one energy store (46a), which is additionally connected to the second sub-network (50), is higher than each individual capacity of the remaining energy stores (46b, 46c, 46d) exclusively connected to the first sub-network (34). Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Kapazität der übrigen, ausschließlich mit dem ersten Teilnetz (34) verbundenen Energiespeicher (46b, 46c, 46d), hinausgehende Kapazität des wenigstens einen Energiespeichers (46a), der zusätzlich mit dem zweiten Teilnetz (50) verbunden ist, auf eine mittlere Leistung von Nebenverbrauchern (54) ausgelegt ist.Circuit arrangement (10) for a two-voltage electrical system according to Claim 1 , characterized in that the capacity of the at least one energy store (46a) which goes beyond the capacity of the other energy stores (46b, 46c, 46d) connected exclusively to the first subnetwork (34) and which is additionally connected to the second subnetwork (50) is designed for an average output of secondary consumers (54). Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ladeanordnung (12) ein Ladegerät (14) ist, über welches die mit dem ersten Teilnetz (34) verbundenen Energiespeicher (46a, 46b, 46c, 46d) mit der ersten Betriebsspannung ladbar sind.Circuit arrangement (10) for a two-voltage electrical system according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the first charging arrangement (12) is a charger (14), via which the energy stores (46a, 46b, 46c, 46d) connected to the first sub-network (34) can be charged with the first operating voltage. Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ladeanordnung (13) ein Ladegerät (14) ist, über welches der wenigstens eine mit dem zweiten Teilnetz (50) verbundene Energiespeicher (46a) mit der zweiten Betriebsspannung ladbar ist.Circuit arrangement (10) for a dual-voltage electrical system according to one of the preceding claims, characterized in that the second charging arrangement (13) is a charger (14), via which the at least one energy store (46a) connected to the second sub-network (50) is connected to the second Operating voltage is loadable. Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ladeanordnung (50) das Ladegerät (14), für die mit dem ersten Teilnetz (14) verbundenen Energiespeicher (46a, 46b, 46c, 46d), und einen Abwärtswandler (58) umfasst, so dass der wenigstens eine mit dem zweiten Teilnetz (50) verbundene Energiespeicher (46a) mit der zweiten Betriebsspannung ladbar ist.Circuit arrangement (10) for a two-voltage electrical system according to Claim 3 , characterized in that the second charging arrangement (50) comprises the charger (14) for the energy stores (46a, 46b, 46c, 46d) connected to the first sub-network (14), and a step-down converter (58), so that the at least one an energy store (46a) connected to the second sub-network (50) can be charged with the second operating voltage. Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Teilnetz (34) und dem Abwärtswandler (58) ein Schütz (S) angeordnet ist, so dass der Abwärtswandler (58) von dem ersten Teilnetz (34) elektrisch abtrennbar ist.Circuit arrangement (10) for a two-voltage electrical system according to Claim 5 , characterized in that a contactor (S) is arranged between the first sub-network (34) and the step-down converter (58), so that the step-down converter (58) can be electrically separated from the first sub-network (34). Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betriebsspannung 48V ist.Circuit arrangement (10) for a two-voltage electrical system according to one of the preceding claims, characterized in that the first operating voltage is 48V. Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Betriebsspannung 14V ist.Circuit arrangement (10) for a two-voltage electrical system according to one of the preceding claims, characterized in that the second operating voltage is 14V. Kraftfahrzeug mit einer Schaltungsanordnung (10) für ein Zweispannungsbordnetz nach einem der vorherigen Ansprüche.Motor vehicle with a circuit arrangement (10) for a dual voltage electrical system according to one of the preceding claims.
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