DE102019007956A1

DE102019007956A1 - Elektronisches Spannungsversorgungssystem

Info

Publication number: DE102019007956A1
Application number: DE102019007956.6A
Authority: DE
Inventors: Dieter Grohmann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-04-29
Also published as: WO2021078441A1; US20220376536A1; CN114616741A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Spannungsversorgungssystem (1) zum Bereitstellen von elektrischer Energie an ein Bordnetz mit Niederspannung(30),- mit einem ersten Batteriestrang (2a), der an einem ersten Batterieausgang (12a) eine elektrische Mittelspannung (UMS) bereitstellt,- mit einem zweiten Batteriestrang (2b), der an einem zweiten Batterieausgang (12b) die Mittelspannung (UMS) bereitstellt,- mit einem Potentialverteiler (14), der eine Mehrzahl von elektrischen Niederspannungsanschlüssen (4) aufweist, welche jeweils über eine Spannungswandler-Einheit (5) mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang (2a, 2b) verbindbar sind, wobei die Spannungswandler-Einheit (5) derart ausgebildet ist, dass sie die vom ersten bzw. zweiten Batteriestrang bereitgestellte Mittelspannung (UMS) auf eine Niederspannung (UNS) herabsetzt,- mit einem ersten Mittelspannungspfad (6a) und mit wenigstens einem zweiten Mittelspannungspfad (6b), der jeweils elektrisch mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang (2a, 2b) verbindbar oder verbunden ist und einen ersten bzw. wenigstens einen zweiten Mittelspannungsanschluss (7a, 7b) aufweist, an welchem die vom ersten bzw. zweiten Batteriestrang (2a, 2b) erzeugte Mittelspannung (UMS) bereitgestellt ist,- mit einer Brückenschaltung (8), mittels welcher der erste Mittelspannungsanschluss (7a) und der wenigstens eine zweite Mittelspannungsanschluss (7b) jeweils mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang (2a, 2b) verbindbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Spannungsversorgungssystem zum Bereitstellen von elektrischer Energie an ein Bordnetz sowie ein Batteriemodul mit einem solchen Spannungsversorg u ng ssystem.
In modernen Kraftfahrzeugen dienen Batteriemodule mit Batteriesträngen aus einzelnen Batterien dazu, für unterschiedliche Arten von elektrischen Verbrauchern elektrische Energie bereitzustellen. Typischerweise wird den vorhandenen elektrischen Verbrauchern die elektrische Energie auf unterschiedlichen elektrischen Spannungsniveaus bereitgestellt. Gebräuchlich ist dabei insbesondere die Verwendung einer sogenannten elektrischen Niederspannung von typischerweise 12V für bestimmte Arten von elektrischen Verbrauchern sowie der Verwendung einer sogenannten - gegenüber der Niederspannung erhöhten - Mittelspannung von beispielsweise 48V für andere Arten von elektrischen Verbrauchern.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für die Erzeugung der gewünschten unterschiedlichen Spannungsniveaus nicht individuelle Batteriestränge bereitzustellen, sondern stattdessen die voranstehend erläuterte Mittelspannung mittels eines Batteriestrangs aus in Reihe geschalteten Batterien zu erzeugen und mithilfe eines Spannungswandlers in eine Niederspannung umzuwandeln, sodass beide Spannungsniveaus zur Verfügung gestellt werden.
Als problematisch erweist sich dabei, dass das Eintreten einer Fehlfunktion im Batteriestrang dazu führen kann, dass weder die Mittelspannung noch die Niederspannung ordnungsgemäß bereitgestellt werden können. Im Extremfall würde dies zu einem Totalausfall aller elektrischen Verbraucher führen. Im Falle, dass der Spannungswandler eine Fehlfunktion aufweist, gilt dies zumindest für die vom Spannungswandler erzeugte elektrische Niederspannung. Im Extremfall kann dies dazu führen, dass alle elektrischen Verbraucher, die für den Betrieb besagte elektrische Niederspannung benötigen, ausfallen können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Spannungsversorgungssystem zu schaffen, welches die voranstehend erläuterte Problematik adressiert. Insbesondere soll ein elektronisches Spannungsversorgungssystem geschaffen werden, bei welchem auch im Fehlerfall sichergestellt ist, dass sowohl die elektrische Mittelspannung als auch die elektrische Niederspannung erzeugt und für die Verbraucher zur Verfügung gestellt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundidee der Erfindung ist demnach, ein elektronisches Spannungsversorgungssystem so elektrisch zu verdrahten und redundant auszugestalten, dass bei Ausfall eines Batteriestrangs oder eines elektrischen Spannungswandlers ein zusätzlich vorhandener Batteriestrang bzw. ein zusätzlich vorhandener Spannungswandler die Funktion der fehlerhaften Komponente übernehmen kann. Hierzu wird das Spannungsversorgungssystem erfindungsgemäß mit zwei Batteriesträngen und mit zwei Spannungswandlern ausgestattet, die über eine Brückenschaltung miteinander verbunden werden können. Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit des Spannungsversorgungssystems erhöht. Insbesondere wird verhindert, dass an das Spannungsversorgungssystem angeschlossene elektrische Verbraucher nicht mehr mit der elektrischen Versorgungsspannung, insbesondere der eingangs erwähnten elektrischen Mittelspannung oder Niederspannung, versorgt werden können und somit ebenfalls ausfallen.
Ein erfindungsgemäßes elektronisches Spannungsversorgungssystem zum Bereitstellen von elektrischer Energie an ein Bordnetz mit Niederspannung umfasst einen ersten Batteriestrang, der an einem ersten Batterieausgang eine elektrische Mittelspannung bereitstellt, sowie einen zweiten Batteriestrang, der an einem zweiten Batterieausgang dieselbe Mittelspannung bereitstellt. Das Spannungsversorgungssystem umfasst ferner einen Potentialverteiler, der eine Mehrzahl von elektrischen Niederspannungsanschlüssen aufweist, welche jeweils über die Spannungswandler-Einheiten mit den Batteriesträngen verbunden werden können. Dabei ist die Spannungswandler-Einheit derart ausgebildet, dass sie die von den Batteriesträngen bereitgestellte Mittelspannung auf eine Niederspannung herabsetzt. Auf diese Weise können über die Niederspannungsanschlüsse mehrere elektrische Verbraucher mit der elektrischen Niederspannung versorgt werden. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Spannungsversorgungssystem einen ersten und wenigstens einen zweiten Mittelspannungsanschluss, an welchem die vom ersten bzw. zweiten Batteriestrang erzeugte Mittelspannung bereitgestellt ist. Auf diese Weise können die an einen der Mittelspannungsanschlüsse angeschlossenen elektrischen Verbraucher mit der elektrischen Mittelspannung versorgt werden. Ferner umfasst das Spannungsversorgungssystem eine Brückenschaltung, mittels welcher die Niederspannungsanschlüsse, der erste Mittelspannungsanschluss und der wenigstens eine zweite Mittelspannungsanschluss jeweils wahlweise mit dem ersten oder zweiten Batteriestrang verbunden werden können. Auf diese Weise können bei Ausfall eines Batteriestrangs beide Mittelspannungsanschlüsse sowie die Niederspannungsanschlüsse mit dem jeweils anderen Batteriestrang verbunden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Spannungswandler-Einheit einen ersten Spannungswandler, mittels welchem die Niederspannungsanschlüsse mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang verbunden werden können. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Spannungswandler-Einheit auch einen zweiten Spannungswandler, mittels welchem die Niederspannungsanschlüsse mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang verbunden werden können. Somit kann bei Ausfall von einem der beiden Spannungswandler die benötigte Niederspannung mittels des jeweils anderen Spannungswandlers erzeugt und an den Niederspannungsanschlüssen bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt ist das Spannungsversorgungssystem so ausgebildet, dass bei gleichzeitigem Ausfall von einem der beiden Batteriestränge und einem der beiden Spannungswandler mittels der Brückenschaltung die vom verbleibenden Batteriestrang erzeugte Mittelspannung mittels des verbleibenden Spannungswandlers in die Niederspannung reduziert und an den Niederspannungsanschlüssen bereitgestellt werden kann. Mittels einer solchen Ausbildung wird eine besonders hohe Betriebssicherheit erreicht. Insbesondere wird sichergestellt, dass sicherheitskritische Verbraucher bei Ausfall eines Spannungswandlers bzw. eines Batteriestrangs - auch bei einem kombinierten Ausfall - über die Niederspannungsanschlüsse mit der benötigten Niederspannung versorgt werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Brückenschaltung zwischen unterschiedlichen Schaltungszuständen umschaltbar ausgebildet, und zwar derart, dass in Abhängigkeit vom eingestellten Schaltungszustand der erste Mittelspannungsanschluss mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang verbunden ist und der zweite Mittelspannungsanschluss mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang verbunden ist. Auf diese Weise kann jeder der Mittelspannungsanschlüsse bei Ausfall eines Batteriestrangs mit dem jeweils anderen Batteriestrang verbunden werden. Zweckmäßig kann die Brückenschaltung hierzu einen Überbrückungspfad aufweisen, der den ersten und den zweiten Mittelspannungspfad zwischen den Batteriesträngen und den Mittelspannungsanschlüssen miteinander verbindet.
Besonders zweckmäßig umfasst das Spannungsversorgungssystem zur Realisierung verschiedener Systemzustände eine Mehrzahl von elektrischen oder/und elektronischen Schaltern, welche jeweils zwischen einem Offenzustand und einem Schließzustand verstellt werden können. Dabei unterbricht der jeweilige Schalter in bekannter Weise im Offenzustand elektrisch denjenigen Leitungspfad, in welchem der Schalter angeordnet ist, wohingegen im Schließzustand diese Unterbrechung aufgehoben ist. Bei dieser Variante umfasst die Spannungsversorgungssystem eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung, mittels welcher jeder der Schalter zwischen dem Offenzustand und dem Schließzustand umgeschaltet bzw. verstellt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Spannungsversorgungssystem zumindest einen nominellen Systemzustand sowie einen ersten und zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand auf und ist somit zumindest zwischen diesen Zuständen verstellbar bzw. umschaltbar. Im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand arbeitet nur der zweite Batteriestrang fehlerfrei, wohingegen im ersten Batteriestrang ein Fehler vorliegt, so dass dieser nicht in der gewünschten Weise die elektrische Mittelspannung erzeugt und am ersten Batterieausgang bereitstellt. Im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand arbeitet hingegen nur der erste Batteriestrang fehlerfrei, wohingegen im zweiten Batteriestrang ein Fehler vorliegt, so dass dieser nicht in der gewünschten Weise die elektrische Mittelspannung erzeugt und am zweiten Batterieausgang bereitstellt. Im nominellen Systemzustand arbeiten beide Batteriestränge fehlerfrei, was bedeutet, dass beide Batteriestränge jeweils die elektrische Mittelspannung erzeugen.
Gemäß dieser Weiterbildung ist im nominellen Systemzustand die Brückenschaltung so eingestellt, dass der erste Mittelspannungsanschluss zumindest mit dem ersten Batteriestrang und der zweite Mittelspannungsanschluss zumindest mit dem zweiten Batteriestrang verbunden sind. Im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand hingegen ist die Brückenschaltung so eingestellt, dass der erste und zweite Mittelspannungsanschluss beide nur mit dem zweiten Batteriestrang verbunden sind. Im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand ist die Brückenschaltung so eingestellt, dass der erste und zweite Mittelspannungsanschluss beide nur mit dem ersten Batteriestrang verbunden sind. Somit wird die Erzeugung der Mittelspannung und deren Bereitstellung an allen Mittelspannungsanschlüssen durch den jeweils ordnungsgemäß arbeitenden, also nicht fehlerbehafteten Batteriestrang sichergestellt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand die Spannungswandler-Einheit so eingestellt, dass die Niederspannungsanschlüsse mit dem zweiten Batteriestrang verbunden sind. Bei dieser Weiterbildung ist im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand entsprechend die Spannungswandler-Einheit so eingestellt, dass die Niederspannungsanschlüsse mit dem ersten Batteriestrang verbunden sind. Somit wird die Erzeugung der Niederspannung und deren Bereitstellung an allen Niederspannungsanschlüssen durch den jeweils ordnungsgemäß arbeitenden, also nicht fehlerbehafteten Batteriestrang sichergestellt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann das Spannungsversorgungssystem einen ersten und zweiten Spannungswandler-Fehlerzustand aufweisen, der sich - unabhängig von Fehlerzuständen in den Batteriesträngen - auf Fehlerzustände in der Spannungswandler-Einheit bezieht. Daher können die Spannungswandler-Fehler-zustände mit den Batteriestrang-Fehlerzuständen kombiniert bzw. unabhängig von diesen betrachtet werden.
Die Niederspannungsanschlüsse des Potentialverteilers sind bei dieser Weiterbildung im ersten Spannungswandler-Fehlerzustand über den zweiten Spannungswandler und im zweiten Spannungswandler-Fehlerzustand über den ersten Spannungswandler mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang verbunden. Auf diese Weise wird die erforderliche Reduzierung der Mittelspannung auf die Niederspannung mittels des ordnungsgemäß arbeitenden, also nicht fehlerbehafteten Spannungswandlers realisiert und sichergestellt.
Vorteilhafterweise ist zur technischen Realisierung der Batteriestrang-Fehlerzustände zwischen dem Überbrückungspfad der Brückenschaltung und dem ersten und zweiten Mittelspannungsanschluss im ersten bzw. zweiten Mittelspannungspfad jeweils ein erster Schalter angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen dem Überbrückungspfad der Brückenschaltung im ersten bzw. zweiten Mittelspannungspfad und den ersten und zweiten Batteriestrang jeweils ein zweiter Schalter angeordnet sein.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den beiden Spannungswandlern und dem ersten bzw. zweiten Batteriestrang jeweils ein dritter Schalter vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform zwischen den beiden Spannungswandlern und der Mehrzahl an Niederspannungsanschlüssen jeweils ein vierter Schalter vorgesehen. Liegt in einem der beiden Spannungswandler ein Fehlerzustand vor, so kann durch Umschalten des zugeordneten vierten Schalters in den Offenzustand dieser Spannungswandler elektrisch vom Spannungsversorgungssystem isoliert werden. Auf diese Weise kann insbesondere verhindert werden, dass der fehlerhafte Spannungswandler einen unerwünschten elektrischen Kurzschluss der Niederspannungsanschlüsse mit einer elektrischen Masse erzeugt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist an wenigstens einem Niederspannungsanschluss, vorzugsweise an allen Niederspannungsanschlüssen, des Potentialverteilers jeweils ein fünfter Schalter vorgesehen ist. Diese fünften Schalter übernehmen die Funktion von elektrischen Sicherungen, mittels welchen der an den jeweiligen Niederspannungsanschluss angeschlossene elektrische Verbraucher im Falle einer Fehlfunktion vom Spannungsversorgungssystem getrennt werden kann.
Besonders bevorzugt ist am ersten Batterieausgang und am zweiten Batteriestrang jeweils ein (sechster) Schalter angeordnet. Diese Schalter dienen dazu, den ersten bzw. zweiten Batteriestrang im Fehlerfall - also wenn sich das Spannungsversorgungssystem im ersten oder zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand befindet - elektrisch vom Spannungsversorgungssystem zu trennen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug mit einem voranstehend erläuterten, erfindungsgemäßen elektronischen Spannungsversorgungssystem. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Spannungsversorgungssystems übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Batteriemodul. Das Batteriemodul umfasst wenigstens einen an einem der Niederspannungsanschlüsse angeschlossenen ersten elektrischen Verbraucher zum Versorgen dieses Verbrauchers mit der Niederspannung und wenigstens einen an den ersten oder zweiten Mittelspannungsanschluss angeschlossenen zweiten elektrischen Verbraucher zum Versorgen dieses Verbrauchers mit der Mittelspannung. Als erste elektrische Verbraucher in Betracht kommen beispielsweise ein Lüfter zum Kühlen einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, eine Bremsvorrichtung zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs, eine Fahrzeuglenkung zum Lenken des Kraftfahrzeugs sowie eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs. Als zweite elektrische Verbraucher in Betracht kommen insbesondere ein PTC-Heizer zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs, ein Kältemittelverdichter einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Klimatisierungsanlage sowie ein Starter-Generator zum Anlassen einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an wenigstens einem Mittelspannungsanschluss ein weiterer Spannungswandler angeschlossen, welcher die Gleichspannung einer Hochspannung auf die Mittelabspannung absenkt. Die Hochspannung stellt eine Spannung größer 60V dar, bspw. 400V oder 800V, und ist üblicherweise die eines elektrischen Antriebs von Elektrofahrzeugen mir rein elektrischem Antrieb.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch:

1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Spannungsversorgungssystems in schaltplanartiger Darstellung,
2 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls mit einem erfindungsgemäßen Spannungsversorgungssystem in schematischer, stark vereinfachter Darstellung.

Die 1 illustriert in einer schaltplanartigen Darstellung ein Beispiel eines elektronischen Spannungsversorgungssystems 1 zum Bereitstellen von elektrischer Energie in einem Kraftfahrzeug. Das Spannungsversorgungssystem 1 umfasst einen ersten Batteriestrang 2a, der an einem ersten Batterieausgang 12a eine Mittelspannung U_MS bereitstellt. Das Spannungsversorgungssystem 1 umfasst ferner einen zweiten Batteriestrang 2b, der an einem zweiten Batterieausgang 12b dieselbe elektrische Mittelspannung U_MS bereitstellt wie der erste Batteriestrang 2a am ersten Batterieausgang 12a. Typischerweise umfassen der erste und zweite Batteriestrang 2a, 2b jeweils dieselbe Anzahl an elektrisch in Reihe geschalteten, wiederaufladbaren Batterien 20. Das Spannungsversorgungssystem 1 umfasst ferner einen sogenannten Potentialverteiler 14 zum Verteilen der Niederspannung U_NS mit einer Mehrzahl von elektrischen Niederspannungsanschlüssen 4, welche jeweils über eine Spannungswandler-Einheit 5 wahlweise mit dem ersten oder zweiten Batteriestrang 2a, 2b verbunden werden können. Hierzu erstreckt sich von der Spannungswandler-Einheit 5 ein erster elektrischer Versorgungspfad 3a zum ersten Batterieanschluss 12a und ein zweiter elektrischer Versorgungspfad 3b zum zweiten Batterieanschluss 12b. Die Spannungswandler-Einheit 5 ist derart ausgebildet, dass sie die von dem ersten bzw. zweiten Batteriestrang 2a, 2b bereitgestellte Mittelspannung U_MS auf eine Niederspannung UNS reduziert, die somit an den Niederspannungsanschlüssen 4 zur Verfügung steht. Zweckmäßig beträgt die Mittelspannung U_MS 48 Volt und die Niederspannung UNS 12 Volt.
Gemäß 1 umfasst die Spannungswandler-Einheit 5 einen ersten Spannungswandler 5a, mittels welchem die Niederspannungsanschlüsse 4 mit dem ersten Batteriestrang 2a verbunden werden können. Ferner umfasst die Spannungswandler-Einheit 5 einen zweiten Spannungswandler 5b, mittels welchem die Niederspannungsanschlüsse 4 mit dem zweiten Batteriestrang 2b verbunden werden können. Jeder der beiden Spannungswandler 5a, 5b enthält in bekannter Weise eine Drossel 21 und elektronische Schalter 22 zur Spanungswandlung der Mittelspannung U_MS in die Niederspannung U_NS.
Des Weiteren umfasst das Spannungsversorgungssystem 1 einen ersten elektrischen Mittelspannungspfad 6a und einen zweiten elektrischen Mittelspannungspfad 6b, der elektrisch mit dem ersten Batteriestrang 2a bzw. mit dem zweiten Batteriestrang 2b verbunden ist und einen ersten bzw. zweiten Mittelspannungsanschluss 7a, 7b aufweist, in welchem die vom ersten bzw. zweiten Batteriestrang 2a, 2b erzeugte Mittelspannung U_MS bereitgestellt ist. Ferner umfasst das Spannungsversorgungssystem 1 eine Brückenschaltung 8, über welche jeweils sowohl der erste Mittelspannungsanschluss 7a als auch der zweite Mittelspannungsanschluss 7b unabhängig voneinander mit dem ersten und zweiten Batteriestrang 2a, 2b verbunden werden können. Die Brückenschaltung 8 ist so konfiguriert, dass sie zwischen unterschiedlichen Schaltungszuständen verstellt werden kann. In Abhängigkeit vom eingestellten Schaltungszustand ist der erste Mittelspannungsanschluss 7a mit dem ersten oder/und mit dem zweiten Batteriestrang 2a, 2b verbunden. Ebenso ist in Abhängigkeit vom eingestellten Schaltungszustand der zweite Mittelspannungsanschluss 7b wahlweise mit dem ersten oder zweiten Batteriestrang 2a, 2b verbunden. Die Brückenschaltung 8 weist auch einen Überbrückungspfad 9 auf, der zwischen den Batteriesträngen 2a, 2b und den Mittelspannungsanschlüssen 7a, 7b angeordnet ist und den ersten Mittelspannungspfad 6a mit dem zweiten Mittelspannungspfad 6b verbindet.
Das Spannungsversorgungssystem 1 umfasst ferner eine Steuerungs-/Regelungs-einrichtung 25. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 dient zum Steuern der beiden Batteriestränge 2a, 2b sowie der beiden Spannungswandler 5a, 5b der Spannungswandler-Einheit 5.
Im Beispiel der 1 weist die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 ein Hauptsteuergerät 26 auf, mittels welchem vier weitere Nebensteuergeräte 27a, 27b, 27c, 27d angesteuert werden können. Alle vier Nebensteuergeräte 27a bis 27d stehen mit dem Hauptsteuergerät 26 in Kommunikationsverbindung. Diese Kommunikationsverbindungen sind in 1 durch mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnete Pfeile angedeutet. Die vier Nebensteuergeräte 27a bis 27d dienen zum Steuern der Batteriestränge 2a, 2b und der beiden Spannungswandler 5a, 5b. Das erste Nebensteuergerät 27a dient zum Steuern des ersten Batteriestrangs 2a. Das zweite Nebensteuergerät 27b dient zum Steuern des zweiten Batteriestrangs 2b. Das dritte Nebensteuergerät 27c dient zum Steuern des ersten Spannungswandlers 5a. Das vierte Nebensteuergerät 27d dient zum Steuern des zweiten Spannungswandlers 5b. Das Hauptsteuergerät 26 kann über eine Kommunikationsschnittstelle 13 an einen Feldbus - beispielsweise einen LlN- oder CAN-Bus - des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden.
Das Spannungsversorgungssystem 1 umfasst ferner mehrere elektrische bzw. elektronische Schalter 10, die den voranstehend genannten Komponenten des Spannungsversorgungssystem 1 zugeordnet sind und von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 - insbesondere vom Hauptsteuergerät 26 - angesteuert werden können. Auf diese Weise können in dem Spannungsversorgungssystem 1 verschiedene Systemzustände realisiert werden. Insbesondere kann somit auf verschiedene, im Spannungsversorgungssystem 1 etwaig auftretende Fehlerzustände reagiert werden.
Typischerweise handelt es sich bei den Schaltern 10 jeweils um einen Transistor, bevorzugt um einen Feldeffekttransistor (FET), höchst vorzugsweise um einen Metalloxid-Feldeffekttransistor (MOSFET). Jeder Schalter 10 ist von der Steuerungs-/Regelungs-einrichtung 25 zumindest zwischen einem Offenzustand und einem Schließzustand umschaltbar bzw. verstellbar. Im Offenzustand unterbricht der betreffende Schalter 10 denjenigen Leitungspfad, in welchem besagter Schalter 10 angeordnet ist, und hebt im Schließzustand diese Unterbrechung auf. Der Schalter 10 erfüllt also in bekannter Weise eine elektrische Trenn- oder Unterbrechungsfunktion.
Das Spannungsversorgungssystem 1 kann mithilfe der Schalter 10 zwischen verschiedenen Zuständen umgeschaltet bzw. verstellt werden, die im Folgenden noch genauer erläutert werden. Zunächst wird auf die verschiedenen, im Spannungsversorgungssystem 1 verbauten Schalter 10 eingegangen:

Zwischen dem Überbrückungspfad 9 der Brückenschaltung 8 und dem ersten und zweiten Mittelspannungsanschluss 7a, 7b ist im ersten bzw. zweiten Mittelspannungspfad 6a, 6b jeweils ein erster Schalter 10.1 vorgesehen, der von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 angesteuert werden kann. Die ersten Schalter 10.1 übernehmen die Funktion von herkömmlichen Sicherungen.

Zwischen dem Überbrückungspfad 9 der Brückenschaltung 8 und dem ersten und zweiten Batteriestrang 2a, 2b ist im ersten bzw. zweiten Mittelspannungspfad 6a, 6b jeweils ein zweiter Schalter 10.2 vorgesehen. Diese ermöglichen im Fehlerfall die Trennung der Mittelspannungsanschlüsse 7a, 7b bzw. der mit den Mittelspannungsanschlüssen 7a, 7b verbundenen elektrischen Verbraucher vom Spannungsversorgungssystem 1.
Die beiden Schalter 10.2 eingangsseitig der Brückenschaltung 8 ermöglichen auch eine Teiltrennung der beiden Spannungswandler 5a, 5b von den jeweils überkreuzen Batteriesträngen 2b, 2a im Fehlerfall.
Zwischen dem ersten Spannungswandler 5a und dem ersten Batteriestrang 2a ist ein dritter Schalter 10.3 angeordnet. Zwischen dem zweiten Spannungswandler 5b und dem ersten Batteriestrang 2b ist ebenfalls ein dritter Schalter 10.3 angeordnet. Die beiden dritten Schalter 10.3 können eingangsseitig in den ersten bzw. zweiten Spannungswandler 5a, 5b integriert sein. Auch die Schalter 10.3 können von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 angesteuert werden. Zwischen dem ersten Spannungswandler 5a und den Niederspannungsanschlüssen 4 ist ein vierter Schalter 10.4 vorgesehen. Ebenso ist zwischen dem zweiten Spannungswandler 5b und den Niederspannungsanschlüssen 4 ein vierter Schalter 10.4 vorgesehen. Die dritten und vierten Schalter 10.3, 10.4 dienen dazu, den betreffenden ersten bzw. zweiten Spannungswandler 5a, 5b elektrisch gegenüber dem Spannungsversorgungssystem 1 zu isolieren.
Die vierten Schalter 10.4 werden in den Offenzustand verstellt, wenn der betreffende Spannungswandler 5a, 5b einen Defekt aufweist, insbesondere wenn der Spannungswandler 5a, 5b fehlerbedingt einen elektrischen Kurzschluss gegen Masse erzeugt. Damit dies keinen Einfluss auf den Potentialverteiler 14 hat, wird der Spannungswandler dann ausgangsseitig vom Potentialverteiler 14 getrennt. Die Niederspannungsanschlüsse 4 werden dann vom verbleibenden Spannungswandler 5b, 5a mit der Niederspannung UNS versorgt.
Die dritten Schalter 10.3 trennen den betreffenden Spannungswandler 5a, 5b in zwei Fehlerszenarien von den Batteriesträngen 2a, 2b, und zwar zum einen bei einem Massekurzschluss im fehlerhaften Spannungswandler 5a, 5b und zum anderen einem drohenden Durchschlag der Mittelspannung U_MS auf den Potentialverteiler 14 aufgrund eines fehlerhaften Spannungswandlers 5a, 5b. Auch die dritten und vierten Schalter 10.3, 10.4 können von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 angesteuert werden
An den Niederspannungsanschlüssen kann jeweils ein fünfter Schalter 10.5 vorgesehen sein, der als Sicherung fungieren kann. Auch die Schalter 10.5 können von der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 angesteuert werden
Am ersten Batterieausgang 12a und am zweiten Batteriestrang 12b ist jeweils ein sechster Schalter 10.6 vorgesehen. Die beiden Schalter 10.6 ermöglichen im Fehlerfall die Trennung des ersten bzw. zweiten Batteriestrangs 2a, 2b vom Spannungsversorgungssystem 1.
Das Spannungsversorgungssystem 1 ist mithilfe der voranstehend vorgestellten Schalter 10.1 bis 10.6 umschaltbar zwischen einem nominellen Systemzustand, einem ersten Batteriestrang-Fehlerzustand und einem zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand.
Im nominellen Systemzustand funktionieren die beiden Batteriestränge 2a, 2b fehlerfrei, also nominell, und erzeugen beide die elektrische Mittelspannung U_MS. Ebenso erzeugt im nominellen Systemzustand die Spannungswandler-Einheit 5 aus der Mittelspannung U_MS die Niederspannung UNS.
Im nominellen Systemzustand des Spannungsversorgungssystems 1 ist die Brückenschaltung 8 so eingestellt, dass der erste Mittelspannungsanschluss 7a mit dem ersten Batteriestrang 2a und der zweite Mittelspannungsanschluss 7b mit dem zweiten Batteriestrang 2b elektrisch verbunden ist. Im nominellen Systemzustand sind die Niederspannungsanschlüsse 4 mit dem ersten Batteriestrang 2a oder mit dem zweiten Batteriestrang 2b oder mit beiden Batteriesträngen 2a, 2b verbunden. Im nominellen Systemzustand befinden sich alle Schalter 10.1 bis 10.6 im Schließzustand.
Im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand - also bei einem Fehler im ersten Batteriestrang 2a - ist die Brückenschaltung 8 entsprechend so eingestellt, dass der erste und der zweite Mittelspannungsanschluss beide mit dem zweiten Batteriestrang 2b verbunden sind, nicht aber mit dem ersten Batteriestrang 2a. Dieser Zustand wird bei Auftreten eines Fehlers im ersten Batteriestrang 2a - insbesondere wenn dieser fehlerbedingt nicht die nominelle Mittelspannung U_MS bereitstellen kann - aktiviert. Im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand übernimmt der zweite Batteriestrang 2b zusätzlich die Funktion des ersten Batteriestrangs 2a, was bedeutet, dass er auch am ersten Mittelspannungsanschluss 7a die Mittelspannung U_MS bereitstellt. Daher ist im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand die Spannungswandler-Einheit 5 so eingestellt, dass die Niederspannungsanschlüsse 4 mit dem zweiten Batteriestrang 2b - nicht aber mit dem ersten Batteriestrang 2a - verbunden sind.
Im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand befinden sich die beiden ersten Schalter 10.1, 10.3, 10.4 und 10.5 im Schließzustand. Der dem zweiten Batteriestrang 2b zugeordnete Schalter 10.6 befindet sich im Schließzustand. Der dem ersten Batteriestrang 2a zugeordnete Schalter 10.6 befindet sich im Offenzustand. Auf diese Weise wird an allen Niederspannungsanschlüssen 4 die Niederspannung UNS und an beiden Mittelspannungsanschlüssen 7a, 7b die Mittelspannung U_MS aus dem zweiten Batteriestrang 2b bereitgestellt, wohingegen der fehlerhafte zweite Batteriestrang 2b vom Spannungsversorgungssystem 1 elektrisch getrennt ist.
Im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand - also bei einem Fehler im zweiten Batteriestrang 2b - ist die Brückenschaltung 8 so eingestellt, dass der erste und der zweite Mittelspannungsanschluss beide mit dem ersten Batteriestrang 2a verbunden sind, nicht aber mit dem zweiten Batteriestrang 2b. Dieser Zustand wird bei Auftreten eines Fehlers im zweiten Batteriestrang 2b - insbesondere wenn dieser fehlerbedingt nicht die nominelle Mittelspannung U_MS bereitstellen kann - aktiviert. Im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand übernimmt der erste Batteriestrang 2a zusätzlich die Funktion des zweiten Batteriestrangs 2b, was bedeutet, dass er auch am zweiten Mittelspannungsanschluss 7b die Mittelspannung U_MS bereitstellt. Daher ist im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand die Spannungswandler-Einheit 5 so eingestellt, dass die Niederspannungsanschlüsse 4 mit dem ersten Batteriestrang 2a - nicht aber mit dem zweiten Batteriestrang 2b - verbunden sind.
Im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand befinden sich die beiden ersten Schalter 10.1, 10.3, 10.4 und 10.5 im Schließzustand. Der dem ersten Batteriestrang 2a zugeordnete Schalter 10.6 befindet sich im Schließzustand, der dem zweiten Batteriestrang 2b zugeordnete Schalter 10.6 befindet sich im Offenzustand. Auf diese Weise wird an allen Niederspannungsanschlüssen 4 die Niederspannung UNS und an beiden Mittelspannungsanschlüssen 7a, 7b die Mittelspannung U_MS aus dem ersten Batteriestrang 2a bereitgestellt, wohingegen der fehlerhafte zweite Batteriestrang 2b vom Spannungsversorgungssystem 1 elektrisch getrennt ist.
Des Weiteren kann das Spannungsversorgungssystem 1 - unabhängig von voranstehend erläuterten Batteriestrang-Fehlerzuständen - zusätzlich einen ersten und zweiten Spannungswandler-Fehlerzustand aufweisen. Diese beiden Fehlerzustände können mit dem ersten und zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand kombiniert werden.
Befindet sich das Spannungsversorgungssystem 1 im ersten Spannungswandler-Fehlerzustand, so liegt im ersten Spannungswandler 5a ein Fehler vor, so dass dieser nicht die Niederspannung U_NS erzeugen kann. In diesem Fall erfolgt die Spannungswandlung von der Mittelspannung U_MS auf die Niederspannung U_NS ausschließlich durch den zweiten Spannungswandler 5b. Hierzu schaltet die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 ausgehend vom nominellen Systemzustand die dem ersten Spannungswandler 5a zugeordneten Schalter 10.3 und 10.4 in den Offenzustand und die dem zweiten Spannungswandler 5b zugeordneten Schalter 10.3 und 10.4 in den Schließzustand. Auf diese Weise wird der die Fehlfunktion aufweisende erste Spannungswandler 5a überbrückt.
Befindet sich das Spannungsversorgungssystem 1 im zweiten Spannungswandler-Fehlerzustand, so liegt im zweiten Spannungswandler 5b ein Fehler vor, so dass dieser nicht die Niederspannung UNS erzeugen kann. In diesem Fall erfolgt die Spannungswandlung von der Mittelspannu7ng U_MS auf die Niederspannung U_NS ausschließlich über den zweiten Spannungswandler 5b. Hierzu schaltet die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 25 ausgehend vom nominellen Systemzustand die dem zweiten Spannungswandler 5b zugeordneten Schalter 10.3 und 10.4 in den Offenzustand und die dem ersten Spannungswandler 5a zugeordneten Schalter 10.3 und 10.4 in den Schließzustand. Auf diese Weise wird der die Fehlfunktion aufweisende zweite Spannungswandler 5b überbrückt.
Da die beiden Spannungswandler 5a, 5b beide parallel geschaltet mit dem Potentialverteiler 14 verbunden sind, ergibt sich für die Niederspannungsanschlüsse 4 doppelte Redundanz betreffend die Spannungsversorgung, und zwar sowohl gegen Ausfall eines Batteriestrangs 2a oder 2b als auch gegen Ausfall eines Spannungswandlers 5a oder 5b. Die Niederspannungsanschlüsse 4 sind somit gegen einen Ausfall eines Batteriestrangs 2a oder 2b - egal welcher - und getrennt oder zusätzlich zeitgleich, den Ausfall eines Spannungswandlers 5a, 5b - egal welcher - abgesichert. Solange mindestens ein Batteriestrang 2a, 2b und mindestens ein Spannungswandler in Funktion bleiben ist die Versorgung der Niederspannungsanschlüsse anderem die sicherheitskritischen Bordnetzsteuergeräte mit Spannung versorgt werden.
Die voranstehend beschriebene Unabhängigkeit der Batteriestrang-Fehlerzustände von den Spannungswandler-Fehlerzuständen - und umgekehrt - realisiert im Spannungsversorgungssystem 1 eine doppelte Redundanz, so dass die volle Funktionalität des Spannungsversorgungssystems 1 sogar bei gleichzeitigem Ausfall von einem der beiden Spannungswandler 5a, 5b und einem der beiden Batteriestränge 2a, 2b gewährleistet ist.
2 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 30. Dieses umfasst ein erfindungsgemäßes Spannungsversorgungssystem 1 an dessen Niederspannungsanschlüsse 4 jeweils ein elektrischer Verbraucher 31 angeschlossen ist, so dass er vom Spannungsversorgungssystem 1 mit einer Versorgungsspannung von 12V versorgt wird. Als elektrischer Verbraucher 31 kommen beispielsweise ein Lüfter zum Kühlen der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs oder sicherheitsrelevante Verbraucher wie die Bremsvorrichtung zum Abbremesen des Kraftfahrzeugs, eine Fahrzeuglenkung zum Lenken des Kraftfahrzeugs, sowie eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten der Fahrbahn in Betracht.
An die beiden Mittelspannungsanschlüsse 7a, 7b ist ebenfalls jeweils ein elektrischer Verbraucher 32 angeschlossen, so dass er vom Spannungsversorgungssystem 1 mit einer Versorgungsspannung von 48V versorgt wird. Im Beispiel der Figuren handelt es sich bei den Verbrauchern 32 um einen PTC-Heizer zum Beheizen eines Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs, einen Kältemittelverdichter einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Klimatisierungsanlage sowie einen Starter-Generator zum Anlassen einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs.
Das Batteriemodul 30 kann optional einen - im beispielhaften Spannungsversorgungssystem 1 der 1 nicht dargestellten - dritten Mittelspannungsabschluss 7c aufweisen, an welchem ein DC-DC-Wandler 33 angeschlossen ist, der die Hochspannung des elektrischen Antriebssystemes 34 auf eine Mittelspannung UMS auf 48V transferiert und an 33 ausgibt.

Claims

Elektronisches Spannungsversorgungssystem (1) zum Bereitstellen von elektrischer Energie an ein Bordnetz mit Niederspannung(30), - mit einem ersten Batteriestrang (2a) , der an einem ersten Batterieausgang (12a) eine elektrische Mittelspannung (U_MS) bereitstellt, - mit einem zweiten Batteriestrang (2b), der an einem zweiten Batterieausgang (12b) die Mittelspannung (U_MS) bereitstellt, - mit einem Potentialverteiler (14), der eine Mehrzahl von elektrischen Niederspannungsanschlüssen (4) aufweist, welche jeweils über eine Spannungswandler-Einheit (5) mit den Batteriesträngen (2a, 2b) verbindbar sind, wobei die Spannungswandler-Einheit (5) derart ausgebildet ist, dass sie die von den Batteriesträngen (2a, 2b) bereitgestellte Mittelspannung (U_MS) auf eine Niederspannung (U_NS) herabsetzt, - mit einem ersten und mit wenigstens einem zweiten Mittelspannungsanschluss (7a, 7b), an welchem die vom ersten bzw. zweiten Batteriestrang (2a, 2b) erzeugte Mittelspannung (U_MS) bereitgestellt ist, - mit einer Brückenschaltung (8), mittels welcher die Niederspannungsanschlüsse (4), der erste Mittelspannungsanschluss (7a) und der wenigstens eine zweite Mittelspannungsanschluss (7b) jeweils mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang (2a, 2b) verbindbar sind.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Spannungswandler-Einheit (5) einen ersten Spannungswandler (5a) umfasst, mittels welchem die Niederspannungsanschlüsse (4), insbesondere über die Brückenschaltung (8), mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang (2a, 2b) verbindbar oder verbunden sind; und dass - die Spannungswandler-Einheit (5) einen zweiten Spannungswandler (5b) umfasst, mittels welchem die Niederspannungsanschlüsse (4), insbesondere über die Brückenschaltung (8), mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang (2a, 2b) verbindbar oder verbunden sind.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsversorgungssystem (1) so ausgebildet ist, dass bei gleichzeitigem Ausfall von einem der beiden Batteriestränge (2a, 2b) und einem der beiden Spannungswandler (5a, 5b) mittels der Brückenschaltung die vom verbleibenden Batteriestrang (2b, 2a) erzeugte Mittelspannung (U_MS) mittels des verbleibenden Spannungswandlers (5b, 5a) in die Niederspannung (U_NS) reduzierbar und den Niederspannungsanschlüssen bereitstellbar ist.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung (8) einen Überbrückungspfad (9) aufweist, der den ersten und den zweiten Mittelspannungspfad (6a, 6b) zwischen den Batteriesträngen (2a, 2b) und den Mittelspannungsanschlüssen /7a, 7b) miteinander verbindet.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsversorgungssystem (1) ferner umfasst: - eine Mehrzahl von elektrischen oder/und elektronischen Schaltern (10, 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6), welche jeweils verstellbar zwischen einem Offenzustand und einem Schließzustand, wobei der jeweilige Schalter im Offenzustand denjenigen Leitungspfadabschnitt, in welchem der Schalter (10 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6) angeordnet ist, elektrisch unterbricht, und im Schließzustand diese Unterbrechung aufhebt, - eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung (25), mittels welcher jeder der Schalter (10 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6) zwischen dem Offenzustand und dem Schließzustand umschaltbar ist.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsversorgungssystem (1) zumindest einen nominellen Systemzustand sowie einen ersten und zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand aufweist und zumindest zwischen diesen Zuständen verstellbar bzw. umschaltbar ist, wobei: - im nominellen Systemzustand die Brückenschaltung (8) so eingestellt ist, dass der erste Mittelspannungsanschluss (7a) mit dem ersten Batteriestrang (2a) und der zweite Mittelspannungsanschluss (7b) mit dem zweiten Batteriestrang (2b) verbunden ist; und - im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand die Brückenschaltung (8) so eingestellt ist, dass der erste und zweite Mittelspannungsanschluss (7a, 7b) mit dem zweiten Batteriestrang (2b) verbunden ist; und wobei - im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand die Brückenschaltung (8) so eingestellt ist, dass der erste und zweite Mittelspannungsanschluss (7a, 7b) mit dem ersten Batteriestrang (2a) verbunden ist.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand die Spannungswandler-Einheit (5) so eingestellt ist, dass die Niederspannungsanschlüsse (4) mit dem zweiten Batteriestrang (2b) verbunden sind; - im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand die Spannungswandler-Einheit (5) so eingestellt ist, dass die Niederspannungsanschlüsse (4) mit dem ersten Batteriestrang (2a) verbunden sind.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass - im ersten Batteriestrang-Fehlerzustand die Spannungswandler-Einheit (5) so eingestellt ist, dass die Niederspannungsanschlüsse (4) mit dem zweiten Batteriestrang (2b) verbunden sind; - im zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand die Spannungswandler-Einheit (5) so eingestellt ist, dass die Niederspannungsanschlüsse (4) mit dem ersten Batteriestrang (2a) verbunden sind;
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsversorgungssystem (1) zusätzlich einen ersten und zweiten Spannungswandler-Fehlerzustand aufweist, der mit dem ersten und zweiten Batteriestrang-Fehlerzustand kombinierbar ist, wobei die Niederspannungsanschlüsse (4) des Potentialverteilers (14) im ersten Spannungswandler-Fehlerzustand über den zweiten Spannungswandler (5b) und im zweiten Spannungswandler-Fehlerzustand über den ersten Spannungswandler (5a) mit dem ersten oder/und zweiten Batteriestrang (2a, 2b) verbunden sind.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass - zwischen dem Überbrückungspfad (9) der Brückenschaltung (8) und dem ersten und zweiten Mittelspannungsanschluss (7a, 7b) im ersten bzw. zweiten Mittelspannungspfad (6a, 6b) jeweils ein (erster) Schalter (10.1) angeordnet ist; oder/und dass - zwischen dem Überbrückungspfad (9) der Brückenschaltung (8) im ersten bzw. zweiten Mittelspannungspfad (7a, 7b) und dem ersten bzw. zweiten Batteriestrang (2a, 2b) jeweils ein (zweiter) Schalter (10.2) angeordnet ist.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass - zwischen den beiden Spannungswandlern (5a, 5b) und dem ersten bzw. zweiten Batteriestrang (2a, 2b) jeweils ein (dritter) Schalter (10.3) vorgesehen ist; oder/und dass - zwischen den beiden Spannungswandlern (5a, 5b) und der Mehrzahl an Niederspannungsanschlüssen (4) des Potentialverteilers (14) jeweils (vierter) Schalter (10.4) vorgesehen ist.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem Niederspannungsanschluss (4) des Potentialverteilers (14), vorzugsweise an allen Niederspannungsanschlüssen (4) des Potentialverteilers (14), ein (fünfter) Schalter (10.5) vorgesehen ist.
Elektronisches Spannungsversorgungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Batterieausgang (2a) und am zweiten Batteriestrang (2b) jeweils ein (sechster) Schalter (10.6) vorgesehen ist.
Batteriemodul (30) für ein Kraftfahrzeug, - mit einem elektronischen Spannungsversorgungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - mit wenigstens einem an einem der Niederspannungsanschlüsse (4) angeschlossenen (ersten) elektrischen Verbraucher (31) zum Versorgen dieses Verbrauchers (31) mit der Niederspannung (U_NS), - mit wenigstens einem an dem ersten oder wenigstens einen zweiten Mittelspannungsanschluss (7a, 7b, 7c) angeschlossenen (zweiten) elektrischen Verbraucher (32) zum Versorgen dieses Verbrauchers (32) mit der Mittelspannung (U_MS).
Batteriemodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten oder/und wenigstens einen zweiten Mittelspannungsanschluss (7a, 7b, 7c) wenigstens ein DC-DC oder DC-AC Wandler (34) angeschlossen ist, welcher die Mittelspannung (U_MS) auf eine Gleich- oder Wechselspannung höheren Werts, vorzugsweise auf eine Gleichspannung zwischen 600V und 700 V, anhebt.
Batteriemodul nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste elektrischer Verbraucher (31) ist: - ein Lüfter zum Kühlen der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, oder - eine Bremsvorrichtung zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs, oder - eine Fahrzeuglenkung zum Lenken des Kraftfahrzeugs, oder - eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite elektrische Verbraucher (32) ist: - ein PTC-Heizer zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs, oder - ein Kältemittelverdichter einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Klimatisierungsanlage, oder - einen Starter-Generator zum Anlassen einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs.