DE102019006266A1 - Storage device for an electrically operable motor vehicle with a switching device for controlling two sub-strands of an electrical energy store and method for operating such a storage device - Google Patents

Storage device for an electrically operable motor vehicle with a switching device for controlling two sub-strands of an electrical energy store and method for operating such a storage device Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung (1) für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen, mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher (2), welcher wenigstens zwei in Reihe geschaltete Teilstränge (3, 4) zum Speichern von elektrischer Energie aufweist, wenigstens einem Ladeanschluss (8) und einer Schalteinrichtung (5), wobei die Schalteinrichtung (5) mit der Reihenschaltung der Teilstränge (3, 4) sowie zumindest einem Zwischenabgriff (9) zwischen den Teilsträngen (3, 4) elektrisch verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung (5) zumindest zwei Halbleiterschalter (S1, S2, S3) zum Aufteilen der elektrischen Energie von der Ladeeinrichtung auf die Teilstränge (3, 4) aufweist.Damit ein verbessertes Laden bei unterschiedlichen Spannungsniveaus von Ladeeinrichtungen ermöglicht werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schalteinrichtung (5) zusätzlich einen Spannungswandler (6) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, durch entsprechendes Schalten der zumindest zwei Halbleiterschalter (S1, S2, S3) aus einer Spannung der Ladeeinrichtung eine abweichende Ladespannung zum Aufladen zumindest eines der Teilstränge (3, 4) zu erzeugen.The invention relates to a storage device (1) for an electrically operated motor vehicle, with at least one electrical energy store (2), which has at least two partial strings (3, 4) connected in series for storing electrical energy, at least one charging connection (8) and one Switching device (5), the switching device (5) being electrically connected to the series connection of the partial strands (3, 4) and at least one intermediate tap (9) between the partial strands (3, 4), the switching device (5) having at least two semiconductor switches ( S1, S2, S3) for distributing the electrical energy from the charging device to the sub-strands (3, 4). In order to enable improved charging at different voltage levels of charging devices, the switch device (5) additionally has a voltage converter (6), which is designed by switching the at least two semiconductor switches (S1, S2, S3) to generate a different charging voltage for charging at least one of the sub-strands (3, 4) from a voltage of the charging device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen mit wenigstens einem elektrischen Energiespeicher, welcher wenigstens zwei in Reihe geschaltete Teilstränge zum Speichern von elektrischer Energie aufweist, wenigstens einen Ladeanschluss, über welchen die in Reihe geschalteten Teilstränge mit einer Ladeeinrichtung verbindbar sind und mit von der Ladeeinrichtung bereitgestellter Energie versorgbar und dadurch zu laden sind, und einer Schalteinrichtung, wobei die Schalteinrichtung mit der Reihenschaltung der Teilstränge sowie zumindest einem Zwischenabgriff zwischen den Teilsträngen elektrisch verbunden ist, wobei die Schalteinrichtung zumindest zwei Halbleiterschalter zum Aufteilen der elektrischen Energie von der Ladeeinrichtung auf die Teilstränge aufweist. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Speichereinrichtung, insbesondere der oben genannten Speichereinrichtung.The invention relates to a storage device for an electrically operable motor vehicle with at least one electrical energy store, which has at least two partial strings connected in series for storing electrical energy, at least one charging connection, via which the partial strings connected in series can be connected to a charging device and by which Charging device provided energy can be supplied and thereby be charged, and a switching device, the switching device being electrically connected to the series connection of the partial strands and at least one intermediate tap between the partial strands, the switching device being at least two semiconductor switches for distributing the electrical energy from the charging device to the partial strands having. A second aspect of the invention relates to a method for operating a storage device, in particular the storage device mentioned above.

Ein elektrisch betreibbarer Kraftwagen, insbesondere ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Fahrzeug, weisen üblicherweise einen elektrischen Energiespeicher mit einem vorbestimmten Spannungsniveau auf. Das Spannungsniveau des elektrischen Energiespeichers kann beispielsweise nominell 400 Volt oder 800 Volt betragen. Ladeeinrichtungen, beispielsweise sogenannte Stromtankstellen oder Ladesäulen, weisen üblicherweise ihrerseits ein bestimmtes Spannungsniveau auf. Das Spannungsniveau unterschiedlicher Ladeeinrichtungen kann je nach Ladestandard und/oder regional unterschiedlichen Normen unterschiedlich sein. Beispielsweise kann das Spannungsniveau einer Ladesäule nominell 400 Volt, 500 Volt, 750 Volt oder 800 Volt betragen. Beispielsweise in Asien übliche Gleichstrom-Ladeeinrichtungen weisen eine maximale Ladespannung von 750 Volt auf. Mit diesen ist ein Aufladen eines elektrischen Energiespeichers mit einem Spannungsniveau von 800 Volt nicht ohne Weiteres möglich. An electrically operated motor vehicle, in particular an electric vehicle or a hybrid vehicle, usually has an electrical energy store with a predetermined voltage level. The voltage level of the electrical energy store can be nominally 400 volts or 800 volts, for example. Charging devices, for example so-called charging stations or charging stations, usually have a certain voltage level. The voltage level of different charging devices can vary depending on the charging standard and / or regionally different norms. For example, the voltage level of a charging station can be nominally 400 volts, 500 volts, 750 volts or 800 volts. For example, direct current charging devices customary in Asia have a maximum charging voltage of 750 volts. With these, charging an electrical energy store with a voltage level of 800 volts is not readily possible.

Zur Umgehung dieses Problems offenbart die DE 10 2018 000 490 A1 eine Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher wenigstens zwei in Reihe geschaltete Teilstränge zum Speichern von elektrischer Energie durch eine Schalteinrichtung in unterschiedliche Schaltzustände geschaltet werden können. Hierdurch wäre es beispielsweise möglich, zwei Teilstränge mit jeweils einem nominellen Spannungsniveau von 400 Volt zum Bereitstellen von elektrischer Energie zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs parallel zu schalten, um ein nominelles Spannungsniveau von 800 Volt zu erreichen, und zum Aufladen an einer Ladesäule mit 750 Volt parallel zu schalten, um ein nominelles Spannungsniveau von 400 Volt zu erreichen. An einer beispielhaften Ladesäule mit einem nominellen Spannungsniveau von 750 Volt wird dadurch jedoch die maximale Ladegeschwindigkeit stark verringert.To work around this problem, the DE 10 2018 000 490 A1 a storage device for a motor vehicle, in which at least two partial strings connected in series for storing electrical energy can be switched into different switching states by a switching device. This would make it possible, for example, to connect two sub-strings, each with a nominal voltage level of 400 volts, in parallel to provide electrical energy for driving a motor vehicle, to achieve a nominal voltage level of 800 volts, and to charge in parallel on a charging station with 750 volts switch to reach a nominal voltage level of 400 volts. Using an exemplary charging station with a nominal voltage level of 750 volts, however, the maximum charging speed is greatly reduced.

Durch die DE 10 2018 000 491 A1 wird eine solche Speichereinrichtung durch einen galvanisch isolierenden Bordlader weitergebildet, der eine Versorgung des Bordnetzes bei unterschiedlichen Spannungsniveaus von Ladeeinrichtungen ermöglicht.Through the DE 10 2018 000 491 A1 Such a storage device is further developed by a galvanically isolating on-board charger, which enables the on-board electrical system to be supplied with charging devices at different voltage levels.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Laden eines elektrischen Energiespeichers eines elektrisch betreibbaren Kraftwagens bei unterschiedlichen Spannungsniveaus zu ermöglichen.It is an object of the present invention to enable improved charging of an electrical energy store in an electrically operated motor vehicle at different voltage levels.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments with appropriate further developments are the subject of the dependent claims.

Um nun eine Speichereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein verbessertes Laden bei unterschiedlichen Spannungsniveaus von Ladeeinrichtungen ermöglicht werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schalteinrichtung zusätzlich einen Spannungswandler aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, durch entsprechendes Schalten der zumindest zwei Halbleiterschalter aus einer Spannung der Ladeeinrichtung eine abweichende Ladespannung zum Aufladen zumindest eines der Teilstränge zu erzeugen. Mit anderen Worten werden die zumindest zwei Halbleiterschalter einem Doppelnutzen zugeführt. Durch das Schalten der zumindest zwei Halbleiterschalter ist es beispielsweise möglich, in einem ersten Schaltzustand der zumindest zwei Halbleiterschalter ausschließlich einen ersten der Teilstränge mit der Ladeeinrichtung elektrisch zu verbinden, in einem zweiten Schaltzustand ausschließlich einen zweiten der Teilstränge mit der Ladeeinrichtung zu verbinden und in einem dritten Schaltzustand zwei, mehrere oder alle der Teilstränge mit der Schalteinrichtung zu verbinden. Insbesondere beziehen sich der erste, der zweite sowie der dritte Schaltzustand dabei auf einen Zustand, in dem die Speichereinrichtung über den wenigstens einen Ladeanschluss mit der Ladeeinrichtung verbunden ist. Zusätzlich ist durch das entsprechende Schalten der Halbleiterschalter möglich, aus der Spannung der Ladeeinrichtung die abweichende Ladespannung zum Aufladen des zumindest einen der Teilstränge zu erzeugen. Insbesondere ist das Erzeugen der abweichenden Ladespannung in dem ersten, dem zweiten und/oder dem dritten Schaltzustand möglich. Die abweichende Ladespannung kann durch wiederholtes, insbesondere periodisches, Öffnen und Schließen zumindest eines der zumindest zwei Halbleiterschalter erzeugt werden. Die Schalteinrichtung ermöglicht somit mittels derselben Halbleiterschalter gleichzeitig das Aufteilen der elektrischen Energie auf die Teilstränge sowie das Erzeugen der abweichenden Ladespannung. Selbstverständlich kann die Schalteinrichtung auch so verwendet werden, dass keine von der Spannung der Ladeeinrichtung abweichende Ladespannung erzeugt wird, sondern zumindest einer der Teilstränge direkt mit der Spannung der Ladeeinrichtung aufgeladen wird.In order to further develop a storage device in accordance with the preamble of patent claim 1 in such a way that improved charging can be made possible with charging devices at different voltage levels, it is provided according to the invention that the switching device additionally has a voltage converter which is designed to switch the at least two semiconductor switches appropriately to generate a different charging voltage for charging at least one of the partial strands from a voltage of the charging device. In other words, the at least two semiconductor switches are supplied with a double benefit. Switching the at least two semiconductor switches makes it possible, for example, to electrically connect only a first of the partial strands to the charging device in a first switching state of the at least two semiconductor switches, to connect only a second of the partial strands to the charging device in a second switching state, and in a third Switching state two, several or all of the sub-strands to connect to the switching device. In particular, the first, the second and the third switching state relate to a state in which the storage device is connected to the charging device via the at least one charging connection. In addition, the corresponding switching of the semiconductor switches makes it possible to generate the different charging voltage for charging the at least one of the sub-strands from the voltage of the charging device. In particular, it is possible to generate the different charging voltage in the first, the second and / or the third switching state. The different charging voltage can be generated by repeated, in particular periodic, opening and closing of at least one of the at least two semiconductor switches. The switching device thus enables the same semiconductor switch at the same time the division of the electrical energy into the sub-strands and the generation of the different charging voltage. Of course, the switching device can also be used in such a way that no charging voltage deviating from the voltage of the charging device is generated, but at least one of the sub-strands is charged directly with the voltage of the charging device.

Insbesondere ist vorgesehen, dass jeder der zumindest zwei Halbleiterschalter parallel zu genau einem jeweiligen der Teilstränge geschaltet ist, wobei eine jeweilige zwischengeschaltete Diode ausgebildet ist, einen Kurzschluss der Teilstränge beim Schließen des jeweiligen parallel geschalteten Halbleiterschalters zu verhindern. Insbesondere ist jedem der Teilstränge genau einer der zumindest zwei Halbleiterschalter parallel geschaltet. Durch das Schließen eines der Halbleiterschalter wird dann der jeweilige Teilstrang, zu dem der geschlossene Halbleiterschalter parallel geschaltet ist, überbrückt. Hierdurch wird ein Anteil der Spannung der Ladeeinrichtung beziehungsweise der davon abweichenden Ladespannung, der an dem gebrückten Teilstrang anliegt, auf nahezu null reduziert. Der verbleibende Anteil reduziert sich entsprechend dem Verhältnis des Innenwiderstands des Halbleiterschalters zu allen Komponenten, die diesem in Reihe geschaltet sind.In particular, it is provided that each of the at least two semiconductor switches is connected in parallel to exactly one of the respective sub-strands, a respective interposed diode being designed to prevent a short circuit of the sub-strands when the respective parallel-connected semiconductor switch is closed. In particular, exactly one of the at least two semiconductor switches is connected in parallel to each of the sub-strands. Closing one of the semiconductor switches then bridges the respective sub-strand to which the closed semiconductor switch is connected in parallel. As a result, a portion of the voltage of the charging device or the charging voltage deviating therefrom, which is applied to the bridged sub-strand, is reduced to almost zero. The remaining portion is reduced in accordance with the ratio of the internal resistance of the semiconductor switch to all components which are connected in series.

Um ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5 dahingehend weiterzuentwickeln, ein verbessertes Laden bei unterschiedlichen Spannungsniveaus einer Ladeeinrichtung zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schalteinrichtung zusätzlich als Spannungswandler ausgeführt ist und durch entsprechendes Schalten der zumindest zwei Halbleiterschalter aus einer Spannung der Ladeeinrichtung eine abweichende Ladespannung zum Aufladen zumindest eines der Teilstränge erzeugt wird.In order to further develop a method according to the preamble of claim 5 to enable improved charging at different voltage levels of a charging device, it is provided according to the invention that the switching device is additionally designed as a voltage converter and, by switching the at least two semiconductor switches accordingly, a different one from a voltage of the charging device Charging voltage for charging at least one of the sub-strands is generated.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of Leaving invention.

Dabei zeigen:

  • 1 eine erste Ausführungsform einer Speichereinrichtung, bei welcher der Spannungswandler als Abwärtswandler ausgeführt ist; und
  • 2 einen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der Speichereinrichtung, bei dem der Spannungswandler aus Aufwärtswandler ausgeführt ist.
Show:
  • 1 a first embodiment of a memory device in which the voltage converter is designed as a step-down converter; and
  • 2nd a circuit diagram of a second embodiment of the memory device, in which the voltage converter is implemented by step-up converter.

Die 1 und 2 zeigen jeweils unterschiedliche beispielhafte Ausführungsformen einer Speichereinrichtung 1 für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen. Bei dem elektrisch betreibbaren Kraftwagen handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen. Der elektrisch betreibbare Kraftwagen weist einen elektrischen Antrieb auf, beispielsweise eine Synchron-Maschine oder eine Asynchron-Maschine. Die Speichereinrichtung ist dazu ausgebildet, einen solchen elektrischen Antrieb eines elektrisch betreibbaren Kraftwagens mit elektrischer Energie zu versorgen. Der elektrisch betreibbare Kraftwagen kann beispielhaft als Elektrofahrzeug oder als Hybrid-Fahrzeug ausgeführt sein.The 1 and 2nd each show different exemplary embodiments of a memory device 1 for an electrically operated motor vehicle. The electrically operated motor vehicle is in particular a passenger car or a truck. The electrically operated motor vehicle has an electric drive, for example a synchronous machine or an asynchronous machine. The storage device is designed to supply such an electrical drive of an electrically operable motor vehicle with electrical energy. The electrically operated motor vehicle can be designed, for example, as an electric vehicle or as a hybrid vehicle.

In den 1 und 2 ist jeweils auf einer linken Seite ein Ladeanschluss 8 dargestellt. In den Fig. ist der Ladeanschluss 8 jeweils durch das Ersatzschaltbild einer realen Spannungsquelle umfassend eine ideale Spannungsquelle U_DC sowie einen Innenwiderstand R_DC repräsentiert. Mittels des Ladeanschlusses 8 ist die Speichereinrichtung 1 mit einer Ladeeinrichtung verbindbar und mit von der Ladeeinrichtung bereitgestellter elektrischer Energie versorgbar. Bei der Ladeeinrichtung kann es sich um eine Stromtankstelle, eine Ladesäule oder eine induktive Ladeeinrichtung handeln. Demzufolge kann die Verbindung entweder konduktiv oder induktiv erfolgen. Die ideale Spannungsquelle U_DC repräsentiert dabei eine Spannung, welche die Speichereinrichtung aus der Ladeeinrichtung erhält. Mit anderen Worten ist eine durch die Ladeeinrichtung bereitgestellte Spannung durch die ideale Spannungsquelle U_DC repräsentiert. Außerdem ist den Speichereinrichtungen 1 beider Ausführungen gemein, dass jeweilige Ladeschütze 7 sowohl im Plus-Strang als auch im Minus-Strang angeordnet sind. Mit anderen Worten sind beide Pole des Ladeanschlusses 8 über einen jeweiligen Ladeschütz 7 mit der restlichen Speichereinrichtung 1 elektrisch verbunden. Zudem ist bei beiden Ausführungsbeispielen der Speichereinrichtung 1 ein Eingangskondensator C parallel zu beiden Polen des Ladeanschlusses 8 beziehungsweise parallel zur Ladeeinrichtung angeordnet.In the 1 and 2nd there is a charging port on the left side 8th shown. In the figures is the charging connection 8th each with the equivalent circuit diagram of a real voltage source comprising an ideal voltage source U_DC as well as an internal resistance R_DC represents. Using the charging port 8th is the storage device 1 can be connected to a charging device and can be supplied with electrical energy provided by the charging device. The charging device can be a charging station, a charging station or an inductive charging device. As a result, the connection can be either conductive or inductive. The ideal voltage source U_DC represents a voltage that the storage device receives from the charging device. In other words, a voltage provided by the charging device is through the ideal voltage source U_DC represents. In addition, the storage devices 1 Both versions have in common that the respective loader 7 are arranged both in the plus line and in the minus line. In other words, both poles of the charging port 8th via a respective charging contactor 7 with the rest of the storage device 1 electrically connected. In addition, the storage device is in both exemplary embodiments 1 an input capacitor C in parallel to both poles of the charging connection 8th or arranged parallel to the loading device.

Die Speichereinrichtung 1 weist einen elektrischen Energiespeicher 2 auf, welcher vorliegend zwei in Reihe geschaltete Teilstränge 3, 4 aufweist. Andere Ausführungsformen können eine Aufteilung des elektrischen Energiespeichers 2 in mehr als zwei Teilstränge 3, 4 vorsehen. Die beiden Teilstränge 3, 4 sind jeweils durch eine jeweilige Spannungsquelle U_B1, U_B2 sowie einen jeweiligen Innenwiderstand R_B1, R_B2 repräsentiert. Bei den Teilsträngen 3, 4 handelt es sich im Wesentlichen um einen jeweiligen Teilspeicher des elektrischen Energiespeichers 2. Die Teilstränge 3, 4 können jeweils eine oder mehrere Batteriezellen beziehungsweise Akkuzellen umfassen. Die beiden Teilstränge 3, 4 sind bezogen auf die Ladeeinrichtung beziehungsweise den Ladeanschluss 8 in Reihe geschaltet. Zwischen den Teilsträngen 3, 4 ist ein Zwischenabgriff 9 angeordnet. Der Zwischenabgriff 9 ist zwischen dem Minus-Pol des Teilstrangs 3 und dem Plus-Pol des Teilstrangs 4 angeordnet.The storage device 1 has an electrical energy storage 2nd on which in the present case two partial strings connected in series 3rd , 4th having. Other embodiments can split the electrical energy store 2nd in more than two branches 3rd , 4th provide. The two branches 3rd , 4th are each from a respective voltage source U_B1 , U_B2 as well as a respective internal resistance R_B1 , R_B2 represents. In the partial strands 3rd , 4th it is essentially a respective partial store of the electrical energy store 2nd . The partial strands 3rd , 4th can each comprise one or more battery cells or battery cells. The two branches 3rd , 4th are related to the charging device or the charging connection 8th connected in series. Between the partial strands 3rd , 4th is an intermediate tap 9 arranged. The intermediate tap 9 is between the minus pole of the branch 3rd and the positive pole of the partial strand 4th arranged.

Parallel zu den Teilsträngen 3, 4 ist ein jeweiliger Halbleiterschalter S2, S3 geschaltet. Der Halbleiterschalter S2 ist zwischen dem Plus-Pol des Ladeanschlusses 8 und dem Zwischenabgriff 9 angeordnet. Der Halbleiterschalter S3 ist zwischen dem Zwischenabgriff 9 und dem Minus-Pol des Ladeanschlusses 3 angeordnet. Durch Schließen des jeweiligen Halbleiterschalters S2, S3 kann der jeweils parallel geschaltete Teilstrang 3, 4 überbrückt werden. Vorliegend kann durch Schließen des Halbleiterschalters S2 der Teilstrang 3 überbrückt werden. Durch Schließen des Halbleiterschalters S3 kann der Teilstrang 4 überbrückt werden. Um einen Kurzschluss im Falle eines Überbrückens eines der Teilstränge 3, 4 zu verhindern, ist zwischen dem Halbleiterschalter S2, S3 und dem jeweils parallel geschalteten Teilstrang 3, 4 eine jeweilige Diode D1, D2 angeordnet. Die Dioden D1, D2 sind für einen Ladestrom aus der Ladeeinrichtung beziehungsweise aus dem Ladeanschluss 8 in Durchflussrichtung angeordnet. Die Diode D1 ist bezüglich einer Spannung des ersten Teilstrangs 3 in Sperrrichtung geschaltet. Die Diode D2 ist bezüglich einer Spannung des Teilstrangs 4 in Sperrrichtung geschaltet.Parallel to the partial strands 3rd , 4th is a respective semiconductor switch S2 , S3 switched. The semiconductor switch S2 is between the plus pole of the charging connector 8th and the intermediate tap 9 arranged. The semiconductor switch S3 is between the intermediate tap 9 and the minus pole of the charging connection 3rd arranged. By closing the respective semiconductor switch S2 , S3 can the partial strand connected in parallel 3rd , 4th be bridged. This can be done by closing the semiconductor switch S2 the partial strand 3rd be bridged. By closing the semiconductor switch S3 can the partial strand 4th be bridged. A short circuit in the event of bridging one of the sub-strands 3rd , 4th to prevent is between the semiconductor switch S2 , S3 and the partial strand connected in parallel 3rd , 4th a respective diode D1 , D2 arranged. The diodes D1 , D2 are for a charging current from the charging device or from the charging connection 8th arranged in the flow direction. The diode D1 is with respect to a voltage of the first partial strand 3rd switched in the reverse direction. The diode D2 is with respect to a tension of the partial strand 4th switched in the reverse direction.

Bei der Speichereinrichtung 1 gemäß 1 ist der Spannungswandler 6 als Abwärtswandler, auch als „step-down-Wandler“ oder „Buck-Converter“ bezeichnet, ausgeführt. Im Folgenden sind unterschiedliche In einem ersten Schaltzustand ist der Halbleiterschalter S2 geöffnet und der Halbleiterschalter S3 geschlossen. In diesem Fall ist der zweite Teilstrang 4 überbrückt. Dadurch fällt eine Ladespannung beziehungsweise die Spannung an dem Ladeanschluss 8 ausschließlich an dem ersten Teilstrang 3 ab. Mit anderen Worten wird im ersten Schaltzustand ausschließlich der erste Teilstrang 3 mit elektrischer Energie versorgt. Somit kann im ersten Schaltzustand ausschließlich der erste Teilstrang 3 aufgeladen werden. In einem zweiten Schaltzustand ist umgekehrt der Halbleiterschalter S2 geschlossen und der Halbleiterschalter S3 geöffnet. Im zweiten Schaltzustand ist somit der erste Teilstrang 3 überbrückt und der zweite Teilstrang 4 kann mit elektrischer Energie versorgt beziehungsweise geladen werden. In einem dritten Schaltzustand sind bei der Halbleiterschalter S2 und S3 geöffnet. In diesem dritten Schaltzustand können beide Teilstränge 3, 4 gleichzeitig aufgeladen werden. Der Halbleiterschalter S1 ist zur Herabsetzung der Spannung U_DC am Ladeanschluss 8 vorgesehen.At the storage facility 1 according to 1 is the voltage converter 6 as a step-down converter, also referred to as a "step-down converter" or "buck converter". The following are different. The semiconductor switch is in a first switching state S2 opened and the semiconductor switch S3 closed. In this case, the second strand is 4th bridged. As a result, a charging voltage or the voltage at the charging connection drops 8th only on the first branch 3rd from. In other words, only the first partial strand is in the first switching state 3rd supplied with electrical energy. In the first switching state, therefore, only the first partial strand can 3rd to be charged. In a second switching state, the semiconductor switch is reversed S2 closed and the semiconductor switch S3 open. The first sub-strand is thus in the second switching state 3rd bridged and the second strand 4th can be supplied with electrical energy or charged. The semiconductor switches are in a third switching state S2 and S3 open. In this third switching state, both sub-strands can 3rd , 4th be charged at the same time. The semiconductor switch S1 is for lowering the tension U_DC at the charging port 8th intended.

In dem ersten, dem zweiten sowie dem dritten Schaltzustand kann jeweils eine Veränderung der Spannung U_DC am Ladeanschluss 8 vorgesehen sein oder nicht. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, die entsprechend dem Schaltzustand jeweils zu ladenden Teilstränge 3, 4 direkt mit der Spannung U_DC am Ladeanschluss 8 zu laden oder diese herabzusetzen. In letzterem Fall kann der Halbleiterschalter S1 abwechselnd geöffnet und geschlossen werden. Hierdurch ergibt sich eine Herabsetzung der Spannung auf Seiten der Teilstränge 3, 4 mit anderen Worten kann aus der Spannung der Ladeeinrichtung, welche am Ladeanschluss 8 anliegt, eine davon abweichende, vorliegend geringere, Spannung erzeugt werden. Beispielsweise ist die Spannung U_DC geringer als die addierte Spannung (U_B1 + U_B2) beider Teilstränge 3, 4 aber höher als die Einzelspannung eines der beiden Teilstränge 3, 4 oder beider Teilstränge 3, 4. In diesem Fall kann die Speichereinrichtung 1 in den ersten oder den zweiten Schaltzustand geschaltet werden. Durch Takten der Schaltung des Halbleiterschalters S1 wird die Spannung an dem im jeweiligen Schaltzustand aktiven Teilstrang 3, 4 auf einen geeigneten Wert reduziert.
In einem anderen Beispiel ist die Spannung U_DC größer als die addierte Spannung (U_B1 + U_B2) beider Teilstränge 3, 4. In diesem Beispiel kann die Speichereinrichtung 1 in den dritten Schaltzustand geschaltet werden. Dadurch können beide Teilstränge 3, 4 gleichzeitig geladen werden. Die Spannung U_DC wird dabei durch den Spannungswandler 6 beziehungsweise durch Takten den Betrieb des Halbleiterschalters S1 auf die addierte Spannung (U_B1 + U_B2) beider Teilstränge 3, 4 abgesenkt.
In the first, the second and the third switching state, there can be a change in the voltage U_DC at the charging port 8th be provided or not. In other words, it can be provided that the partial strands to be loaded in each case in accordance with the switching state 3rd , 4th directly with the tension U_DC at the charging port 8th to load or lower it. In the latter case, the semiconductor switch S1 be opened and closed alternately. This results in a reduction in the tension on the part of the partial strands 3rd , 4th in other words, the voltage of the charging device, which is at the charging connection 8th is present, a different, in the present case lower, voltage is generated. For example, the voltage U_DC less than the added voltage ( U_B1 + U_B2 ) of both branches 3rd , 4th but higher than the single voltage of one of the two strands 3rd , 4th or both sub-strands 3rd , 4th . In this case, the storage device 1 be switched to the first or the second switching state. By clocking the circuit of the semiconductor switch S1 becomes the voltage on the partial strand active in the respective switching state 3rd , 4th reduced to an appropriate value.
In another example is the tension U_DC greater than the added voltage ( U_B1 + U_B2 ) of both branches 3rd , 4th . In this example, the storage device 1 be switched to the third switching state. This allows both partial strands 3rd , 4th be loaded at the same time. The voltage U_DC is thereby by the voltage converter 6 or by clocking the operation of the semiconductor switch S1 to the added voltage ( U_B1 + U_B2 ) of both branches 3rd , 4th lowered.

Ein Wechsel zwischen den Schaltzuständen erfolgt insbesondere stromlos. Beispielsweise kann durch Absenken des Spannungsniveaus durch den Spannungswandler 6 der Ladestrom allmählich reduziert werden, um stromfreies Umschalten zu ermöglichen. Beim Umschalten ist darauf zu achten, dass zunächst bei der Halbleiterschalter S 2 und S3 den geöffneten Zustand einnehmen, um einen schnellen Stromanstieg in der Drossel L zu vermeiden. Dadurch kann die Dimensionierung der Drossel L klein gehalten werden.A change between the switching states takes place in particular without current. For example, by lowering the voltage level through the voltage converter 6 the charging current is gradually reduced to enable current-free switching. When switching it is important to ensure that first the semiconductor switch S 2 and S3 assume the open state for a rapid current rise in the choke L to avoid. This allows the choke to be dimensioned L be kept small.

Entspricht die Spannung U_DC entweder der addierten Spannung (U_B1 + U_B2) beider Teilstränge 3, 4 oder der Einzelspannung (U_B1, U_B2) zumindest eines der beiden Teilstränge 3, 4, so ist die Absenkung der Spannung U_DC nicht nötig. In derartigen Fällen kann der Halbleiterschalter S1 dauerhaft geschlossen sein, sodass keine Anpassung der Spannung erfolgt. Der oder die Teilstränge 3, 4 können diesem Fall in dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Schaltzustand direkt geladen werden. Zum Laden eines der beiden Teilstränge 3, 4 wird die Spannung U_DC an der Ladeeinrichtung insbesondere auf die Einzelspannung (U_B1, U_B2) des entsprechenden Teilstranges 3, 4 kommandiert. Zum Laden beider Teilstränge 3, 4 wird die Spannung U_DC an der Ladeeinrichtung insbesondere auf die addierte Spannung (U_B1 + U_B2) beider Teilstränge 3, 4 kommandiert. Beim Wechsel zwischen dem Ladevorgang der einzelnen Teilstränge 3, 4 werden zunächst beide Halbleiterschalter S2 und S3 geöffnet. Anschließend kann zunächst die Ladeeinrichtung auf die Einzelspannung (U_B1, U_B2) des nun zu ladenden anderen Teilstrang 3, 4 kommandiert werden. Anschließend kann durch Schließen des entsprechenden Halbleiterschalters S2, S3 der Ladevorgang des anderen Teilstrangs 3, 4 gestartet werden.Corresponds to the tension U_DC either the added voltage ( U_B1 + U_B2 ) of both branches 3rd , 4th or single voltage ( U_B1 , U_B2 ) at least one of the two sub-strands 3rd , 4th , is the lowering of the tension U_DC not necessary. In such cases, the semiconductor switch S1 be permanently closed so that the voltage is not adjusted. The partial strand or strands 3rd , 4th can be loaded directly in the first, second or third switching state. For loading one of the two branches 3rd , 4th becomes the tension U_DC on the charging device, in particular on the individual voltage ( U_B1 , U_B2 ) of the corresponding partial strand 3rd , 4th commanded. For loading both partial strands 3rd , 4th becomes the tension U_DC on the charging device in particular on the added voltage (U_B1 + U_B2) of both sub-strands 3rd , 4th commanded. When changing between the loading of the individual partial strands 3rd , 4th are both semiconductor switches S2 and S3 open. Then the charging device can first be switched to the single voltage ( U_B1 , U_B2 ) of the other partial strand to be loaded 3rd , 4th to be commanded. Then, by closing the corresponding semiconductor switch S2 , S3 the loading process of the other branch 3rd , 4th be started.

Bei der Speichereinrichtung 1 gemäß 2 ist der Spannungswandler 6 als Aufwärtswandler, auch als „step-up-Wandler“ oder „Boost-Converter“ bezeichnet, ausgeführt. Auch bei dieser Ausführungsform können der erste Teilstrang 3, der zweite Teilstrang 4 oder beide Teilstränge 3, 4 gleichzeitig geladen werden, wenn die Spannung U_DC entweder der addierten Spannung (U_B1 + U_B2) beider Teilstränge 3, 4 oder der Einzelspannung (U_B1, U_B2) zumindest eines der beiden Teilstränge 3, 4 entspricht. At the storage facility 1 according to 2nd is the voltage converter 6 as a step-up converter, also known as a “step-up converter” or “boost converter”. In this embodiment, too, the first partial strand 3rd , the second strand 4th or both strands 3rd , 4th be charged simultaneously when the voltage U_DC either the added voltage (U_B1 + U_B2) of both branches 3rd , 4th or single voltage ( U_B1 , U_B2 ) at least one of the two sub-strands 3rd , 4th corresponds.

Analog zur ersten Ausführungsform kann ein Überbrücken eines der Teilstränge 3, 4 durch Schließen des entsprechenden Halbleiterschalters S2 oder S3 erfolgen.Analogous to the first embodiment, one of the sub-strands can be bridged 3rd , 4th by closing the corresponding semiconductor switch S2 or S3 respectively.

Die Ansteuerung in diesem Fall erfolgt analog zur Ausführungsform von 1.The control in this case is carried out analogously to the embodiment of 1 .

Ist die Spannung U_DC am Ladeanschluss 8 kleiner als die addierte Spannung (U_B1 + U_B2) beider Teilstränge 3, 4 oder die Einzelspannung (U_B1, U_B2) zumindest eines der beiden Teilstränge 3, 4, so kann die Spannung durch den Spannungswandler 6 erhöht werden. Vorteil bei dieser Ausführungsform ist, dass die Halbleiterschalter S2 und S3 eine Doppelfunktion sowohl zum Umschalten zwischen den Teilstränge 3, 4 als auch zum Anpassen der Spannung U_DC innehaben. Bei dieser Ausführungsform gibt es im Wesentlichen 4 unterschiedliche Betriebsmodi mit Spannungsanpassung:

  1. a) U_DC < U_B1 + U_B2: Der Halbleiterschalter S2 wird taktend betrieben, der Halbleiterschalter S3 ist dauerhaft geöffnet. Über den Duty-Cycle des Halbleiterschalters S2 kann der Strom über die Drossel L geregelt werden. Während S2 geschlossen ist, wird der zweite Teilstrang 4 geladen. Dabei steigt der Strom in der Drossel L an. Anschließend wird S2 geöffnet. Durch den Strom in der Drossel L werden nun beide Teilstränge 3, 4 geladen, wobei sich der Strom wieder reduziert. Insgesamt wird das Laden des zweiten Teilstrangs 4 verstärkt.
  2. b) U_DC < U_B1 + U_B2: Der Halbleiterschalter S3 wird taktend betrieben, der Halbleiterschalter S2 ist dauerhaft geöffnet. Über den Duty-Cycle des Halbleiterschalters S3 kann der Strom über die Drossel L geregelt werden. Während S3 geschlossen ist, wird der erste Teilstrang 3 geladen. Dabei steigt der Strom in der Drossel L an. Anschließend wird S3 geöffnet. Durch den Strom in der Drossel L werden nun beide Teilstränge 3, 4 geladen, wobei sich der Strom wieder reduziert. Insgesamt wird das Laden des ersten Teilstrangs 3 verstärkt.
  3. c) U_DC < U_B1: Der Halbleiterschalter S2 wird taktend betrieben. Der Halbleiterschalter S3 ist dauerhaft geschlossen, der zweite Teilstrang 4 ist dadurch gebrückt. Über den Duty-Cycle des Halbleiterschalters S2 kann der Strom über die Drossel L geregelt werden. Während S2 geschlossen ist, wird nicht geladen. Dabei steigt der Strom in der Drossel L an. Anschließend wird S2 geöffnet. Durch den Strom in der Drossel L wird nun der erste Teilstrang 3 geladen, wobei sich der Strom wieder reduziert. Insgesamt wird nur der erste Teilstrang 3 geladen.
  4. d) U_DC < U_B2: Der Halbleiterschalter S3 wird taktend betrieben. Der Halbleiterschalter S2 ist dauerhaft geschlossen, der erste Teilstrang 3 ist dadurch gebrückt. Über den Duty-Cycle des Halbleiterschalters S3 kann der Strom über die Drossel L geregelt werden. Während S3 geschlossen ist, wird nicht geladen. Dabei steigt der Strom in der Drossel L an. Anschließend wird S3 geöffnet. Durch den Strom in der Drossel L wird nun der zweite Teilstrang 4 geladen, wobei sich der Strom wieder reduziert. Insgesamt wird nur der zweite Teilstrang 4 geladen.
Is the tension U_DC at the charging port 8th less than the added voltage (U_B1 + U_B2) of both branches 3rd , 4th or the single voltage ( U_B1 , U_B2 ) at least one of the two sub-strands 3rd , 4th , so the voltage through the voltage converter 6 increase. The advantage of this embodiment is that the semiconductor switch S2 and S3 a double function for switching between the sub-strands 3rd , 4th as well as adjusting the tension U_DC have. In this embodiment there are essentially 4th different operating modes with voltage adjustment:
  1. a) U_DC <U_B1 + U_B2: The semiconductor switch S2 is operated clocked, the semiconductor switch S3 is permanently open. About the duty cycle of the semiconductor switch S2 can the current through the choke L be managed. While S2 is closed, the second branch 4th loaded. The current in the choke increases L on. Then will S2 open. Through the current in the choke L are now both sub-strands 3rd , 4th charged, whereby the current is reduced again. Overall, the loading of the second strand 4th reinforced.
  2. b) U_DC <U_B1 + U_B2: The semiconductor switch S3 is operated clocked, the semiconductor switch S2 is permanently open. About the duty cycle of the semiconductor switch S3 can the current through the choke L be managed. While S3 is closed, the first branch 3rd loaded. The current in the choke increases L on. Then will S3 open. Through the current in the choke L are now both sub-strands 3rd , 4th charged, whereby the current is reduced again. Overall, the loading of the first strand 3rd reinforced.
  3. c) U_DC <U_B1: The semiconductor switch S2 is operated clocked. The semiconductor switch S3 is permanently closed, the second branch 4th is bridged by it. About the duty cycle of the semiconductor switch S2 can the current through the choke L be managed. While S2 is closed, is not loaded. The current in the choke increases L on. Then will S2 open. Through the current in the choke L now becomes the first branch 3rd charged, whereby the current is reduced again. Overall, only the first sub-strand 3rd loaded.
  4. d) U_DC <U_B2: The semiconductor switch S3 is operated clocked. The semiconductor switch S2 is permanently closed, the first branch 3rd is bridged by it. About the duty cycle of the semiconductor switch S3 can the current through the choke L be managed. While S3 is closed, is not loaded. The current in the choke increases L on. Then will S3 open. Through the current in the choke L now becomes the second branch 4th charged, whereby the current is reduced again. Overall, only the second strand 4th loaded.

Durch die beiden vorgestellten Ausführungsformen der Speichereinrichtung 1 wird das Laden von Fahrzeugen an Ladeeinrichtungen, insbesondere Ladesäulen, auch dann ermöglicht, wenn die addierte Spannung (U_B1 + U_B2) beider Teilstränge 3, 4 höher ist als die maximale Ausgangsspannung der Ladeeinrichtung. Hierzu weist die Schalteinrichtung 5 sowohl die Funktionalität eines reinen Umschaltnetzwerks als auch eines Spannungswandlers 6 auf.Through the two presented embodiments of the storage device 1 it is possible to charge vehicles at charging devices, in particular charging stations, even if the added voltage ( U_B1 + U_B2 ) of both branches 3rd , 4th is higher than the maximum output voltage of the charging device. For this purpose, the switching device 5 both the functionality of a pure switching network and a voltage converter 6 on.

Durch schalten auf die Spannung des Zwischenabgriffs 9 kann die Dimensionierung der Bauteile des Spannungswandlers 6 klein gehalten werden. Die Sanierung der Drossel L wird durch das Übersetzungsverhältnis des Spannungswandlers 6 bestimmt. Sie kann dank geringer Spannungsdifferenzen aufgrund des Umschaltnetzwerks klein gehalten werden und somit kostengünstig sein und wenig Bauraum beanspruchen. Die Bauteile, insbesondere die Halbleiterschalter S2 und/oder S3, können auf eine niedrige Taktfrequenz ausgelegt sein. Dies ermöglicht günstige Komponenten mit geringen Durchlassverlusten. Dasselbe gilt für die Dioden D1, D2.By switching on the voltage of the intermediate tap 9 can dimension the components of the voltage converter 6 be kept small. The refurbishment of the throttle L is determined by the transformation ratio of the voltage converter 6 certainly. It can be small thanks to the small voltage differences due to the switching network be kept and thus be inexpensive and take up little space. The components, especially the semiconductor switches S2 and or S3 , can be designed for a low clock frequency. This enables inexpensive components with low transmission losses. The same applies to the diodes D1 , D2 .

Im Betrieb bei alleiniger Nutzung des Umschaltnetzwerks kann komplett auf Bauteile, welche nur für den Spannungswandler 6 wendig sind, verzichtet werden. Damit ist ein weiterer verringerter Bauraum notwendig. Umschalt-Batterien über Schütze zur Realisierung einer Ladefunktion bei geringen DC-Ladespannungen können vermieden werden. Außerdem können Herausforderungen im Umgang mit Umschalt-Batterien (Ausgleichsströme, keine Umschalt-/Zuschaltung möglich bei zu großen Spannungsunterschieden bei Teilbatterien) vermieden werden.In operation with sole use of the switching network, components can only be used for the voltage converter 6 are agile, to be dispensed with. A further reduced installation space is therefore necessary. Switch-over batteries via contactors to implement a charging function with low DC charging voltages can be avoided. In addition, challenges in dealing with switchover batteries (equalizing currents, no switchover / connection possible if the voltage differences in partial batteries are too great) can be avoided.

Die Ladeleistung kann durch Anheben der DC-Ladespannung vergrößert werden. Insbesondere bei geringen Ladespannungen kann einer Limitierung der Ladeleistungen durch die Stromtragfähigkeit des Ladesteckers entgegengewirkt werden. Das Umschalten zwischen den Teilstränge 3, 4 kann praktisch ohne Unterbrechung erfolgen, da Halbleiterschalter und keine Schütze vorgesehen sind sowie keine Ausgleichströme auftreten.The charging power can be increased by increasing the DC charging voltage. Limiting the charging power can be counteracted by the current carrying capacity of the charging plug, especially when the charging voltages are low. Switching between the sub-strands 3rd , 4th can be done practically without interruption, since semiconductor switches and no contactors are provided and no compensation currents occur.

Die Teilspannungen U_B1, U_B2 der Teilstränge 3, 4 kann unterschiedlich sein. Auf die Weise wird gegenüber einfachen Umschaltbatterien ein zusätzlicher Freiheitsgrad ermöglicht. Zudem müssen die Halbleiterbauteile der Schalteinrichtung 5 nur auf die Spannungslage der einzelnen Teilstränge 3, 4 ausgelegt sein. Beispielsweise können bei einer jeweiligen Teilspannung der Teilstränge 3, 4 von jeweils 400 V günstige 650 V-Bauteile verwendet werden, welche zudem geringere Durchlass-und Schaltverluste aufweisen.The partial voltages U_B1 , U_B2 the partial strands 3rd , 4th can be different. In this way, an additional degree of freedom is made possible compared to simple switch batteries. In addition, the semiconductor components of the switching device 5 only on the voltage level of the individual sub-strands 3rd , 4th be designed. For example, at a respective partial voltage of the partial strands 3rd , 4th low-cost 650 V components of 400 V each, which also have lower transmission and switching losses.

Es kann beispielsweise die DC-Ladefähigkeit eines 800 V-Fahrzeugs an einer 500 V-Ladesäule oder einer 750 V-Ladesäule erreicht werden. Hierbei kann eine Ladeleistung erzielt werden, die identisch zur Ladeleistungen mit Umschaltbatterie ist (Verwendung nur des Umschaltnetzwerks) oder höher ist (unter Verwendung des Spannungswandlers 6).For example, the DC charging capacity of an 800 V vehicle can be achieved with a 500 V charging station or a 750 V charging station. In this case, a charging power can be achieved which is identical to the charging power with a switching battery (using only the switching network) or higher (using the voltage converter 6 ).

BezugszeichenlisteReference list

11
SpeichereinrichtungStorage device
22nd
elektrische Energiespeicherelectrical energy storage
33rd
TeilstrangPartial strand
44th
TeilstrangPartial strand
55
SchalteinrichtungSwitching device
66
SpannungswandlerVoltage converter
77
LadeschützCharging contactor
88th
LadeanschlussCharging port
99
ZwischenabgriffIntermediate tap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102018000490 A1 [0003]DE 102018000490 A1 [0003]
  • DE 102018000491 A1 [0004]DE 102018000491 A1 [0004]

Claims (5)

Speichereinrichtung (1) für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen, mit - wenigstens einem elektrischen Energiespeicher (2), welcher wenigstens zwei in Reihe geschaltete Teilstränge (3, 4) zum Speichern von elektrischer Energie aufweist, - wenigstens einem Ladeanschluss (8), über welchen die in Reihe geschalteten Teilstränge (3, 4) mit einer Ladeeinrichtung verbindbar und mit von der Ladeeinrichtung bereitgestellter elektrischer Energie versorgbar und dadurch zu laden sind, und - einer Schalteinrichtung (5), wobei die Schalteinrichtung (5) mit der Reihenschaltung der Teilstränge (3, 4) sowie zumindest einem Zwischenabgriff (9) zwischen den Teilsträngen (3, 4) elektrisch verbunden ist, wobei - die Schalteinrichtung (5) zumindest zwei Halbleiterschalter (S1, S2, S3) zum Aufteilen der elektrischen Energie von der Ladeeinrichtung auf die Teilstränge (3, 4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Schalteinrichtung (5) zusätzlich einen Spannungswandler (6) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, durch entsprechendes Schalten der zumindest zwei Halbleiterschalter (S1, S2, S3) aus einer Spannung der Ladeeinrichtung eine abweichende Ladespannung zum Aufladen zumindest eines der Teilstränge (3, 4) zu erzeugen.Storage device (1) for an electrically operated motor vehicle, with - at least one electrical energy store (2), which has at least two partial strings (3, 4) connected in series for storing electrical energy, - at least one charging connection (8), via which the partial strings (3, 4) connected in series can be connected to a charging device and can be supplied with electrical energy provided by the charging device and can thus be charged, and - a switching device (5), the switching device (5) being connected in series with the partial strands (3, 4 4) and at least one intermediate tap (9) between the sub-strands (3, 4) is electrically connected, wherein - the switching device (5) has at least two semiconductor switches (S1, S2, S3) for distributing the electrical energy from the charging device to the sub-strands ( 3, 4), characterized in that - the switching device (5) additionally has a voltage converter (6), which d is designed to generate a different charging voltage for charging at least one of the sub-strands (3, 4) from a voltage of the charging device by appropriately switching the at least two semiconductor switches (S1, S2, S3). Speichereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (5) zusätzlich einen Eingangskondensator (C) und/oder eine Drosselinduktivität (L) als Teil des Spannungswandlers (6) umfasst.Storage device (1) after Claim 1 , characterized in that the switching device (5) additionally comprises an input capacitor (C) and / or a choke inductor (L) as part of the voltage converter (6). Speichereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zumindest zwei Halbleiterschalter (S1, S2, S3) parallel zu genau einem jeweiligen der Teilstränge (3, 4) geschaltet ist, wobei eine jeweilige zwischengeschaltete Diode (D1, D2) ausgebildet ist, einen Kurzschluss der Teilstränge (3, 4) beim Schließen des jeweiligen parallel geschalteten Halbleiterschalters (S1, S2) zu verhindern.Storage device (1) after Claim 1 or 2nd , characterized in that each of the at least two semiconductor switches (S1, S2, S3) is connected in parallel to exactly one of the respective partial strands (3, 4), a respective interposed diode (D1, D2) being formed, a short circuit of the partial strands ( 3, 4) when closing the respective parallel connected semiconductor switch (S1, S2). Speichereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler (6) als Abwärtswandler, insbesondere als Buck-Converter, oder als Aufwärtswandler, insbesondere als Boost-Converter, ausgeführt ist.Memory device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage converter (6) is designed as a step-down converter, in particular as a buck converter, or as a step-up converter, in particular as a boost converter. Verfahren zum Betreiben einer Speichereinrichtung (1), welche wenigstens einen elektrischen Energiespeicher (2) mit wenigstens zwei in Reihe geschalteten Teilsträngen (3, 4) zum Speichern von elektrischer Energie aufweist, für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen, mit den Schritten: - Verbinden des elektrischen Energiespeichers (2) über einen Ladeanschluss (8) der Speichereinrichtung (1) mit einer Ladeeinrichtung und Versorgen des elektrischen Energiespeichers (2) mit von der Ladeeinrichtung bereitgestellter elektrischer Energie, - Aufteilen der elektrischen Energie von der Ladeeinrichtung auf die Teilstränge (3, 4) mittels einer Schalteinrichtung (5), welche zumindest zwei Halbleiterschalter (S1, S2, S3) umfasst, wobei die Schalteinrichtung (5) mit der Reihenschaltung der Teilstränge (3, 4) sowie zumindest einem Zwischenabgriff (9) zwischen den Teilsträngen (3, 4) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Schalteinrichtung (5) zusätzlich als Spannungswandler (6) ausgeführt ist und durch entsprechendes Schalten der zumindest zwei Halbleiterschalter (S1, S2, S3) aus einer Spannung der Ladeeinrichtung eine abweichende Ladespannung zum Aufladen zumindest eines der Teilstränge (3, 4) erzeugt wird.Method for operating a storage device (1) which has at least one electrical energy store (2) with at least two partial strings (3, 4) connected in series for storing electrical energy, for an electrically operated motor vehicle, comprising the steps: - connecting the electrical Energy store (2) via a charging connection (8) of the storage device (1) with a charging device and supplying the electrical energy storage device (2) with electrical energy provided by the charging device, - splitting the electrical energy from the charging device into the sub-strands (3, 4) by means of a switching device (5), which comprises at least two semiconductor switches (S1, S2, S3), the switching device (5) with the series connection of the partial strands (3, 4) and at least one intermediate tap (9) between the partial strands (3, 4 ) is electrically connected, characterized in that - the switching device (5) additionally as a voltage switch dler (6) and by switching the at least two semiconductor switches (S1, S2, S3) from a voltage of the charging device, a different charging voltage for charging at least one of the sub-strands (3, 4) is generated.
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