DE102020118861A1 - On-board network, device and method for supplying energy to a sub-network of an on-board network - Google Patents

On-board network, device and method for supplying energy to a sub-network of an on-board network Download PDF

Info

Publication number
DE102020118861A1
DE102020118861A1 DE102020118861.7A DE102020118861A DE102020118861A1 DE 102020118861 A1 DE102020118861 A1 DE 102020118861A1 DE 102020118861 A DE102020118861 A DE 102020118861A DE 102020118861 A1 DE102020118861 A1 DE 102020118861A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sub
charger
network
electrical system
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020118861.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Joerg Baaser
Said El-Barbari
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102020118861.7A priority Critical patent/DE102020118861A1/en
Publication of DE102020118861A1 publication Critical patent/DE102020118861A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (205) zur Energieversorgung eines zweiten Teilnetzes (250) eines elektrischen Bordnetzes (200) aus einem ersten Teilnetz des Bordnetzes (200) beschrieben. Das Bordnetz (200) umfasst ein Ladegerät (280), das ausgebildet ist, einen elektrischen Energiespeicher (201) des ersten Teilnetzes mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle (110) zu laden. Die Vorrichtung (205) ist eingerichtet, zu veranlassen, dass für einen Ladevorgang das Ladegerät (280) betrieben wird, um den elektrischen Energiespeicher (201) mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle (110) zu laden. Die Vorrichtung (205) ist ferner eingerichtet, zu veranlassen, dass während des Betriebs des Bordnetzes (200) das Ladegerät (280) betrieben wird, um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz (250) zu übertragen.A device (205) for supplying energy to a second sub-network (250) of an electrical vehicle electrical system (200) from a first sub-network of the vehicle electrical system (200) is described. The vehicle electrical system (200) includes a charging device (280) which is designed to charge an electrical energy store (201) of the first partial network with electrical energy from an external energy source (110). The device (205) is set up to cause the charger (280) to be operated for a charging process in order to charge the electrical energy store (201) with electrical energy from an external energy source (110). The device (205) is also set up to cause the charging device (280) to be operated during operation of the vehicle electrical system (200) in order to transfer electrical energy from the first partial network to the second partial network (250).

Description

Die Erfindung betrifft ein Bordnetz, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Energieversorgung eines Teilnetzes eines Bordnetzes, das mehrere Teilnetze aufweist.The invention relates to an on-board network, a device and a method for supplying energy to a sub-network of an on-board network that has a number of sub-networks.

Fahrzeuge mit Elektroantrieb (insbesondere Elektrofahrzeuge oder Plugin-Hybrid Fahrzeuge) umfassen elektrische Energiespeicher (z.B. Batterien), die über ein Ladegerät des Fahrzeugs an eine Ladestation angeschlossen und aufgeladen werden können. Der Energiespeicher eines Fahrzeugs ist typischerweise in einem ersten Teilnetz, insbesondere in einem Hochvolt-Teilnetz, des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeugs angeordnet. Das elektrische Bordnetz umfasst darüber hinaus typischerweise ein zweites Teilnetz, insbesondere ein Niedervolt-Teilnetz, zur Versorgung von ein oder mehreren elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs.Vehicles with an electric drive (in particular electric vehicles or plug-in hybrid vehicles) include electrical energy stores (e.g. batteries) that can be connected to a charging station and charged via a vehicle charger. The energy store of a vehicle is typically arranged in a first sub-network, in particular in a high-voltage sub-network, of the vehicle's electrical system. The on-board electrical system also typically includes a second sub-network, in particular a low-voltage sub-network, for supplying one or more electrical loads in the vehicle.

Das elektrische Bordnetz eines Fahrzeugs weist typischerweise einen Gleichspannungswandler auf, der eingerichtet ist, elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz zu überführen. So kann die erforderliche Speicherkapazität eines elektrischen Energiespeichers in dem zweiten Teilnetz reduziert werden, oder es kann ganz auf den Verbau eines elektrischen Energiespeichers in dem zweiten Teilnetz verzichtet werden.The on-board electrical system of a vehicle typically has a DC-DC converter which is set up to convert electrical energy from the first sub-system into the second sub-system. In this way, the required storage capacity of an electrical energy store in the second sub-grid can be reduced, or the installation of an electrical energy store in the second sub-grid can be dispensed with entirely.

Die Verfügbarkeit der Energieversorgung in dem zweiten Teilnetz kann durch den Ausfall des Gleichspannungswandlers beeinträchtigt werden. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Verfügbarkeit der Energieversorgung in dem zweiten Teilnetz eines elektrischen Bordnetzes mit mehreren Teilnetzen in effizienter und zuverlässiger Weise zu erhöhen.The availability of the energy supply in the second sub-grid can be impaired by the failure of the DC-DC converter. The present document deals with the technical task of increasing the availability of the energy supply in the second sub-network of an on-board electrical system with several sub-networks in an efficient and reliable manner.

Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The object is solved by each of the independent claims. Advantageous embodiments are described inter alia in the dependent claims. It is pointed out that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all features of the independent patent claim, which can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to the technical teachings described in the description, which can form an invention independent of the features of the independent patent claims.

Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Energieversorgung bzw. zur Steuerung der Energieversorgung eines zweiten Teilnetzes eines elektrischen Bordnetzes aus einem ersten Teilnetz des Bordnetzes beschrieben. Das Bordnetz kann ein Mehrspannungs-Bordnetz sein. Das erste Teilnetz kann eine erste Netzspannung (d.h. eine Gleichspannung) aufweisen, und das zweite Teilnetz kann eine zweite Netzspannung (d.h. eine Gleichspannung) aufweisen, wobei die erste Netzspannung höher als die zweite Netzspannung sein kann. Insbesondere kann die erste Netzspannung eine Spannung im Hochvolt-Bereich, z.B. bei 300V oder höher, sein. Die zweite Netzspannung kann eine Spannung im Niedervolt-Bereich, z.B. bei 60V oder niedriger, sein.According to one aspect, a device for supplying energy or for controlling the supply of energy to a second sub-network of an electrical on-board network from a first sub-network of the on-board network is described. The vehicle electrical system can be a multi-voltage vehicle electrical system. The first sub-grid may have a first grid voltage (i.e., a DC voltage) and the second sub-grid may have a second grid voltage (i.e., a DC voltage), wherein the first grid voltage may be higher than the second grid voltage. In particular, the first mains voltage can be a voltage in the high-voltage range, e.g. at 300V or higher. The second mains voltage can be a voltage in the low-voltage range, for example at 60V or lower.

Das erste Teilnetz kann ausgebildet sein, einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Das zweite Teilnetz kann ausgebildet sein, ein oder mehrere elektrische Verbraucher (z.B. ein Infotainmentsystem, eine Heizung, eine Klimatisierung, ein oder mehrere Lichtelemente, etc.) des Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen.The first sub-network can be designed to supply a drive motor of a motor vehicle with electrical energy. The second sub-network can be designed to supply electrical energy to one or more electrical consumers (e.g. an infotainment system, a heater, an air conditioning system, one or more light elements, etc.) of the vehicle.

Das Bordnetz umfasst ein Ladegerät, das ausgebildet ist, einen elektrischen Energiespeicher (z.B. einen elektrochemischen Energiespeicher, etwa eine Lithium-Ionen basierte Batterie) des ersten Teilnetzes mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle (z.B. aus einer Ladestation oder aus einem Versorgungsnetz) zu laden. Das Ladegerät kann ausgebildet sein, ein oder mehreren Phasen eines (mehrphasigen) Wechselstroms in einen Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers zu wandeln. Zu diesem Zweck kann das Ladegerät (ggf. für jede Phase) einen Ladegerät-Wechselrichter und ggf. einen Ladegerät-Gleichspannungswandler umfassen. Des Weiteren kann das Ladegerät, insbesondere zur Bereitstellung einer galvanischen Trennung, einen internen Wechselrichter, einen Transformator und einen internen Gleichrichter aufweisen (für jede Phase).The vehicle electrical system includes a charger that is designed to charge an electrical energy store (e.g. an electrochemical energy store, such as a lithium-ion based battery) of the first sub-network with electrical energy from an external energy source (e.g. from a charging station or from a supply network). The charger can be designed to convert one or more phases of a (multi-phase) alternating current into direct current for charging the energy store. To this end, the charger may include (possibly for each phase) a charger inverter and optionally a charger DC-DC converter. Furthermore, the charger can have an internal inverter, a transformer and an internal rectifier (for each phase), in particular to provide galvanic isolation.

Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass für einen Ladevorgang bzw. während eines Ladevorgangs das Ladegerät betrieben wird, um den elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle zu laden. Insbesondere kann während eines Ladevorgangs bewirkt werden, dass ein von der externen Energiequelle bereitgestellter Wechselstrom durch den Ladegerät-Gleichrichter gleichgerichtet wird, und basierend auf dem bereitgestellten Gleichstrom (ggf. über den Ladegerät-Gleichspannungswandler) der Energiespeicher des ersten Teilnetzes geladen wird.The device can be set up to cause the charging device to be operated for a charging process or during a charging process in order to charge the electrical energy store with electrical energy from an external energy source. In particular, during a charging process, an alternating current provided by the external energy source can be rectified by the charger rectifier, and the energy store of the first sub-grid is charged based on the direct current provided (possibly via the charger DC voltage converter).

Die externe Energiequelle kann somit ausgebildet ist, einen (ggf. mehrphasigen) Wechselstrom zum Laden des Energiespeichers bereitzustellen. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, zu veranlassen, dass das Ladegerät für einen Ladevorgang des Energiespeichers als Gleichrichter betrieben wird, um den von der externen Energiequelle bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers zu wandeln.The external energy source can thus be designed to provide a (possibly multi-phase) alternating current for charging the energy store. The device can be designed to cause the charging device to be operated as a rectifier for a charging process of the energy storage device in order to convert the alternating current provided by the external energy source into direct current for charging the energy storage device.

Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, zu veranlassen, dass während des Betriebs des Bordnetzes (und während keine elektrische Energie von einer externen Energiequelle bereitgestellt wird) das Ladegerät betrieben wird, um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz zu übertragen. Die Vorrichtung kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, zu veranlassen, dass das Ladegerät während des Betriebs des Bordnetzes als Gleichspannungswandler betrieben wird, um einen Gleichstrom mit der ersten Netzspannung in einen Gleichstrom mit der zweiten Netzspannung zu wandeln. Es kann z.B. der Ladegerät-Gleichspannungswandler in umgekehrter Richtung betrieben werden, um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz an einen Übergabepunkt zu dem zweiten Teilnetz zu übertragen.The device can also be set up to cause the charging device to be operated during the operation of the vehicle electrical system (and while no electrical energy is being provided by an external energy source) in order to transfer electrical energy from the first partial network to the second partial network. For this purpose, the device can be set up to cause the charging device to be operated as a DC converter during operation of the vehicle electrical system, in order to convert a direct current with the first mains voltage into a direct current with the second mains voltage. For example, the charger DC-DC converter can be operated in reverse to transfer electrical energy from the first sub-grid to a transfer point to the second sub-grid.

Es wird somit die gemeinsame Nutzung von Komponenten eines Ladegeräts für Ladevorgänge und zur Energieversorgung des zweiten Teilnetzes beschrieben, um eine effiziente und zuverlässige Energieversorgung des zweiten Teilnetzes zu ermöglichen.The joint use of components of a charging device for charging processes and for supplying energy to the second sub-grid is thus described in order to enable an efficient and reliable energy supply to the second sub-grid.

Das Ladegerät kann (an einem Übergabepunkt zu dem zweiten Teilnetz) über ein oder mehrere Schaltelemente (z.B. ein oder mehrere Relais oder Halbleiter-basierte Schaltelemente) mit dem zweiten Teilnetz gekoppelt sein. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die ein oder mehreren Schaltelemente für einen Ladevorgang geöffnet sind, um das zweite Teilnetz von dem Ladegerät zu entkoppeln. So kann in zuverlässiger Weise eine mögliche Beeinträchtigung des Ladevorgangs durch das zweite Teilnetz vermieden werden.The charger may be coupled to the second sub-grid (at a handover point to the second sub-grid) via one or more switching elements (e.g. one or more relays or semiconductor-based switching elements). The device can be set up to cause the one or more switching elements to be opened for a charging process in order to decouple the second sub-grid from the charging device. A possible impairment of the charging process by the second sub-network can thus be avoided in a reliable manner.

Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die ein oder mehreren Schaltelemente während des Betriebs des Bordnetzes geschlossen sind, um das zweite Teilnetz mit dem Ladegerät zu koppeln. So kann eine zuverlässige Energieversorgung des zweiten Teilnetzes aus dem ersten Teilnetz über ein oder mehrere Komponenten des Ladegeräts ermöglicht werden.The device can also be set up to cause the one or more switching elements to be closed during operation of the vehicle electrical system in order to couple the second sub-system to the charging device. In this way, the second sub-grid can be reliably supplied with energy from the first sub-grid via one or more components of the charging device.

Das Bordnetz kann einen (dedizierten) Bordnetz-Gleichspannungswandler (separat zu dem Ladegerät) umfassen. Der Bordnetz-Gleichspannungswandler kann ausgebildet sein, insbesondere während des Betriebs des Bordnetzes, elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz zu übertragen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu detektieren, dass der Bordnetz-Gleichspannungswandler einen Defekt aufweist (und somit die Energieversorgung des zweiten Teilnetzes beeinträchtigt werden könnte). Des Weiteren kann die Vorrichtung eingerichtet sein, (ggf. erst oder nur) in Reaktion darauf zu veranlassen, dass das Ladegerät betrieben wird, um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz zu übertragen. Das Ladegerät kann somit als redundante Energieversorgung für das zweite Teilnetz verwendet werden. So kann die Integrität der Energieversorgung des zweiten Teilnetzes erhöht werden.The vehicle electrical system can include a (dedicated) vehicle electrical system DC voltage converter (separate from the charger). The vehicle electrical system DC-DC converter can be designed, in particular during operation of the vehicle electrical system, to transmit electrical energy from the first sub-system to the second sub-system. The device can be set up to detect that the vehicle electrical system DC-DC converter has a defect (and thus the energy supply of the second sub-system could be impaired). Furthermore, the device can be set up to cause (possibly first or only) in response to this that the charging device is operated in order to transfer electrical energy from the first sub-grid to the second sub-grid. The charger can thus be used as a redundant energy supply for the second sub-network. In this way, the integrity of the energy supply of the second sub-grid can be increased.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektrisches Bordnetz beschrieben (z.B. für ein Fahrzeug). Das Bordnetz umfasst ein erstes Teilnetz mit einem elektrischen Energiespeicher (z.B. bei einer ersten Netzspannung von 300V oder höher). Des Weiteren umfasst das Bordnetz ein zweites Teilnetz (z.B. bei einer Nennspannung von 48V oder von 12V).According to a further aspect, an on-board electrical system is described (e.g. for a vehicle). The vehicle electrical system includes a first sub-network with an electrical energy store (e.g. with a first mains voltage of 300V or higher). The vehicle electrical system also includes a second sub-network (e.g. with a nominal voltage of 48V or 12V).

Des Weiteren umfasst das Bordnetz ein Ladegerät (insbesondere ein AC-Ladegerät), das ausgebildet ist, während eines Ladevorgangs des elektrischen Energiespeichers, elektrische Energie (insbesondere einen Wechselstrom) aus einer externen Energiequelle zum Laden des Energiespeichers (als Gleichstrom) an den Energiespeicher zu leiten. Das Ladegerät ist ferner ausgebildet, während des Betriebs des Bordnetzes (z.B. während des Betriebs des Fahrzeugs, in dem das Bordnetz verbaut ist), elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz zu übertragen. Es kann somit in effizienter und zuverlässiger Weise ein einziges Ladegerät sowohl für Ladevorgänge als auch für die Energieversorgung des zweiten Teilnetzes verwendet werden.Furthermore, the vehicle electrical system includes a charging device (in particular an AC charging device), which is designed to conduct electrical energy (in particular an alternating current) from an external energy source for charging the energy storage device (as direct current) to the energy storage device during a charging process of the electrical energy storage device . The charger is also designed to transfer electrical energy from the first sub-network to the second sub-network during operation of the vehicle electrical system (e.g. during operation of the vehicle in which the vehicle electrical system is installed). A single charging device can thus be used both for charging processes and for supplying energy to the second sub-grid in an efficient and reliable manner.

Die externe Energiequelle kann ausgebildet sein, einen (ggf. mehrphasigen) Wechselstrom bereitzustellen. Das Ladegerät kann (für jede Phase jeweils) einen Ladegerät-Gleichrichter (z.B. einen Brückengleichrichter) umfassen, der ausgebildet ist, den von der externen Energiequelle an dem Eingang des Ladegerät-Gleichrichters bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom an dem Ausgang des Ladegerät-Gleichrichters zu wandeln.The external energy source can be designed to provide a (possibly multi-phase) alternating current. The charger can (for each phase) include a charger rectifier (e.g. a bridge rectifier) which is designed to convert the alternating current provided by the external energy source at the input of the charger rectifier into direct current at the output of the charger rectifier .

Des Weiteren kann das Ladegerät (für jede Phase jeweils) einen internen Wechselrichter umfassen, der über einen Transformator mit einem internen Gleichrichter gekoppelt ist, um galvanisch getrennt elektrische Energie zwischen dem Ausgang des Ladegerät-Gleichrichters und dem Energiespeicher zu übertragen. Der Transformator kann ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 aufweisen.Furthermore, the charger can (for each phase) comprise an internal inverter which is coupled to an internal rectifier via a transformer in order to transmit electrically isolated electrical energy between the output of the charger rectifier and the energy store. The transformer can have a transformation ratio of 1:1.

Zumindest der interne Gleichrichter kann dabei für einen bidirektionalen Betrieb ausgebildet sein, um während eines Ladevorgangs elektrische Energie von dem Transformator zu dem Energiespeicher zu leiten (in einer Vorwärtsrichtung), und um während des Betriebs des Bordnetzes elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz zu dem Transformator zu leiten (in einer Rückwärtsrichtung). So kann in effizienter Weise die gemeinsame Nutzung des Ladegeräts für Ladevorgänge und zur Energieversorgung des zweiten Teilnetzes ermöglicht werden.At least the internal rectifier can be designed for bidirectional operation in order to conduct electrical energy from the transformer to the energy store (in a forward direction) during a charging process, and to supply electrical energy from the first subsystem to the transformer during operation of the vehicle electrical system conduct (in a reverse direction). In this way, the shared use of the charging device for charging processes and for supplying energy to the second partial network can be made possible in an efficient manner.

Der Transformator (für eine Phase) des Ladegeräts kann ausgebildet sein, elektrische Energie aus der externen Energiequelle an den Energiespeicher zu übertragen (für einen Ladevorgang). Das Ladegerät kann eine Hilfsspule umfassen, die magnetisch mit dem Transformator (insbesondere mit der Ausgangsspule des Transformators) gekoppelt ist, und die ausgebildet, elektrische Energie von dem Transformator an das zweite Teilnetz zu übertragen. Die Hilfsspule kann an der Eingangsseite des Transformators (d.h. an der Seite des internen Wechselrichters) angeordnet sein. Des Weiteren kann die Hilfsspule ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zu der Ausgangsspule des Transformators aufweisen, um zumindest teilweise oder vollständig eine Transformation von der ersten Netzspannung auf die zweite Netzspannung zu bewirken. Das Übersetzungsverhältnis kann gleich dem Verhältnis zwischen der ersten Netzspannung und der zweiten Netzspannung sein.The transformer (for one phase) of the charging device can be designed to transfer electrical energy from the external energy source to the energy store (for a charging process). The charger may include an auxiliary coil magnetically coupled to the transformer (particularly to the output coil of the transformer) and configured to transfer electrical energy from the transformer to the second sub-grid. The auxiliary coil may be placed on the input side of the transformer (i.e. on the internal inverter side). Furthermore, the auxiliary coil can have a specific transformation ratio to the output coil of the transformer in order to at least partially or completely bring about a transformation from the first mains voltage to the second mains voltage. The transformation ratio can be equal to the ratio between the first mains voltage and the second mains voltage.

Das Bordnetz kann ferner einen Hilfsgleichrichter (z.B. einen Brückengleichrichter) umfassen, der eingerichtet ist, einen an der Hilfsspule bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom für das zweite Teilnetz zu wandeln.The vehicle electrical system can also include an auxiliary rectifier (e.g. a bridge rectifier) which is set up to convert an alternating current provided at the auxiliary coil into a direct current for the second sub-system.

Es kann somit ein Abgriff zur Energieversorgung des zweiten Teilnetzes an dem Transformator des Ladegeräts erfolgen (ggf. für ein oder mehreren Phasen). So kann in effizienter Weise eine Energieversorgung des zweiten Teilnetzes ermöglicht werden.It can thus be tapped for the power supply of the second sub-grid on the transformer of the charger (possibly for one or more phases). In this way, energy can be supplied to the second sub-grid in an efficient manner.

Alternativ oder ergänzend kann das Bordnetz derart ausgebildet sein, dass der Ausgang des Ladegerät-Gleichrichters (für zumindest eine Phase) während des Betriebs des Bordnetzes mit dem zweiten Teilnetz gekoppelt ist (über eine direkte Leitung). Es können dann der interne Gleichrichter und der interne Wechselrichter in Rückwärtsrichtung betrieben werden, um in besonders effizienter Weise (insbesondere in effizienter Weise in Bezug auf den Bedarf an zusätzlichen Komponenten) eine Energieversorgung des zweiten Teilnetzes zu ermöglichen.Alternatively or additionally, the vehicle electrical system can be designed in such a way that the output of the charging device rectifier (for at least one phase) is coupled to the second partial network (via a direct line) during operation of the vehicle electrical system. The internal rectifier and the internal inverter can then be operated in the reverse direction in order to enable the second sub-grid to be supplied with energy in a particularly efficient manner (in particular in an efficient manner with regard to the need for additional components).

Das Ladegerät kann eine Mehrzahl von Phasen-Ladegeräten für eine entsprechende Mehrzahl von Phasen eines mehrphasigen Ladestroms umfassen. Dabei kann jedes Phasen-Ladegerät einen Ladegerät-Gleichrichter, einen internen Wechselrichter, einen Transformator und einen internen Gleichrichter aufweisen.The charger may include a plurality of phase chargers for a corresponding plurality of phases of a multi-phase charging current. Each phase charger can have a charger rectifier, an internal inverter, a transformer and an internal rectifier.

Das Ladegerät kann ausgebildet sein, während eines Ladevorgangs elektrische Energie aus einer externen Energiequelle über die Mehrzahl von Phasen-Ladegeräten zu dem Energiespeicher zu leiten. So kann die Ladeleistung erhöht werden. Des Weiteren kann das Ladegerät ausgebildet sein, während des Betriebs des Bordnetzes elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz über die Mehrzahl von Phasen-Ladegeräten zu übertragen. So kann die elektrische Leistung zur Energieversorgung des zweiten Teilnetzes erhöht werden.The charging device can be designed to conduct electrical energy from an external energy source via the plurality of phase charging devices to the energy store during a charging process. In this way, the charging capacity can be increased. Furthermore, the charger can be designed to transmit electrical energy from the first sub-network via the plurality of phase chargers during operation of the vehicle electrical system. In this way, the electrical power for supplying energy to the second sub-grid can be increased.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung und/oder das in diesem Dokument beschriebene Bordnetz umfasst.According to a further aspect, a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which comprises the device described in this document and/or the vehicle electrical system described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Energieversorgung eines zweiten Teilnetzes eines elektrischen Bordnetzes aus einem ersten Teilnetz des Bordnetzes beschrieben. Das Bordnetz umfasst ein Ladegerät, das ausgebildet ist, einen elektrischen Energiespeicher des ersten Teilnetzes mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle zu laden. Das Verfahren umfasst das Betreiben des Ladegeräts während eines Ladevorgangs, so dass der elektrische Energiespeicher mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle geladen wird. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Betreiben des Ladegeräts während des Betriebs des Bordnetzes, so dass elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz übertragen wird.According to a further aspect, a method for supplying energy to a second sub-network of an electrical on-board network from a first sub-network of the on-board network is described. The vehicle electrical system includes a charger that is designed to charge an electrical energy store of the first sub-system with electrical energy from an external energy source. The method includes operating the charger during a charging process, so that the electrical energy store is charged with electrical energy from an external energy source. The method also includes operating the charging device while the vehicle electrical system is in operation, so that electrical energy is transmitted from the first sub-grid to the second sub-grid.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch zumindest das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to be executed on a processor (e.g. on a control unit of a vehicle) and thereby to carry out at least the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch zumindest das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium can include a SW program which is set up to be executed on a processor and thereby to execute at least the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in many different ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ladesystems;
  • 2a ein beispielhaftes elektrisches Bordnetz mit einem Ladegerät;
  • 2b Details eines beispielhaften elektrischen Bordnetzes;
  • 3a ein beispielhaftes elektrisches Bordnetz mit einem Ladegerät;
  • 3b Details eines beispielhaften elektrischen Bordnetzes; und
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Energieversorgung eines Teilnetzes eines elektrischen Bordnetzes.
The invention is described in more detail below using exemplary embodiments. show it
  • 1 Figure 12 is a block diagram of an example charging system;
  • 2a an exemplary on-board electrical system with a charger;
  • 2 B Details of an exemplary on-board electrical system;
  • 3a an exemplary on-board electrical system with a charger;
  • 3b Details of an exemplary on-board electrical system; and
  • 4 a flowchart of an exemplary method for supplying energy to a sub-network of an on-board electrical system.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument damit, eine effiziente und zuverlässige Energieversorgung eines Teilnetzes eines elektrischen Bordnetzes mit einem aufladbaren elektrischen Energiespeicher bereitzustellen. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein Blockdiagram eines beispielhaften Ladesystems mit einer Ladestation 110 und einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 umfasst einen elektrischen Energiespeicher (nicht dargestellt), der mit elektrischer Energie aus der Ladestation 110 aufgeladen werden kann. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Ladedose 101, an der ein entsprechender (Lade-) Stecker 111 eines Ladekabels 112 angesteckt werden kann. Die Ladedose 101 und der Stecker 111 bilden typischerweise ein Stecksystem. Das Ladekabel 112 kann fest mit der Ladestation 110 verbunden sein (wie dargestellt). Andererseits kann das Ladekabel 112 über eine Steckverbindung mit der Ladestation 110 verbunden sein (z.B. beim AC-Laden).As explained at the outset, the present document is concerned with providing an efficient and reliable energy supply for a sub-network of an on-board electrical system with a chargeable electrical energy store. In this context shows 1 a block diagram of an exemplary charging system with a charging station 110 and a vehicle 100. The vehicle 100 includes an electrical energy store (not shown) that can be charged with electrical energy from the charging station 110. The vehicle 100 includes a charging socket 101 to which a corresponding (charging) plug 111 of a charging cable 112 can be attached. The charging socket 101 and the plug 111 typically form a plug-in system. The charging cable 112 can be permanently connected to the charging station 110 (as shown). On the other hand, the charging cable 112 can be connected to the charging station 110 via a plug connection (eg for AC charging).

Der elektrische Energiespeicher des Fahrzeugs 100, der mit elektrischer Energie aus einer Ladestation 110 geladen wird, ist typischerweise in einem ersten Teilnetz (insbesondere in einem Hochvolt-Teilnetz, mit einer ersten Netzspannung von 400V oder höher) des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeugs 100 angeordnet. Das elektrische Bordnetz umfasst typischerweise zumindest ein weiteres (zweites) Teilnetz, insbesondere ein Niedervolt-Teilnetz, mit einer zweiten Netzspannung von 60V oder weniger), zur Versorgung von ein oder mehreren elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs 100.The electrical energy store of the vehicle 100, which is charged with electrical energy from a charging station 110, is typically arranged in a first sub-network (in particular in a high-voltage sub-network, with a first mains voltage of 400V or higher) of the on-board electrical system of the vehicle 100. The on-board electrical system typically includes at least one additional (second) sub-network, in particular a low-voltage sub-network, with a second mains voltage of 60V or less) for supplying one or more electrical consumers of vehicle 100.

Das elektrische Bordnetz kann ferner einen Gleichspannungswandler umfassen, der eingerichtet ist, elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz (und aus dem elektrischen Energiespeicher) in das zweite Teilnetz zu überführen, um das zweite Teilnetz mit elektrischer Energie zu versorgen. Zur Erhöhung der Verfügbarkeit, insbesondere zur Erhöhung der Integrität bzw. des ASIL-Levels, kann der Gleichspannungswandler redundant ausgebildet sein, was jedoch mit erhöhten Kosten, einem erhöhten Gewicht und einem erhöhten Bauraumbedarf verbunden ist.The on-board electrical system can also include a DC-DC converter which is set up to convert electrical energy from the first sub-grid (and from the electrical energy store) into the second sub-grid in order to supply the second sub-grid with electrical energy. To increase the availability, in particular to increase the integrity or the ASIL level, the DC-DC converter can be configured redundantly, but this is associated with increased costs, increased weight and an increased space requirement.

2a zeigt ein beispielhaftes elektrisches Bordnetz 200 mit einem ersten Teilnetz, in dem der elektrische Energiespeicher 201 angeordnet ist, und mit einem zweiten Teilnetz 250 (das ggf. auch einen elektrischen Energiespeicher aufweist). Über den Gleichspannungswandler 202 kann elektrische Energie aus dem Energiespeicher 201 und/oder aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz 250 übertragen werden. Dabei kann der Gleichspannungswandler 202 bei Bedarf über ein oder mehrere Schaltelemente 243 (z.B. ein oder mehrere Relais oder ein oder mehrere Halbleiter-basierte Schaltelemente) von dem zweiten Teilnetz 250 entkoppelt werden. 2a FIG. 1 shows an exemplary on-board electrical system 200 with a first sub-system, in which the electrical energy store 201 is arranged, and with a second sub-system 250 (which may also have an electrical energy store). Electrical energy can be transmitted from the energy store 201 and/or from the first sub-grid to the second sub-grid 250 via the DC voltage converter 202 . In this case, the DC voltage converter 202 can, if required, be decoupled from the second sub-network 250 via one or more switching elements 243 (for example one or more relays or one or more semiconductor-based switching elements).

Das Bordnetz 200 umfasst ferner ein AC-Ladegerät 280, das ausgebildet ist, ein oder mehrere Phasen des von der Ladestation 110 bereitgestellten (ggf. mehrphasigen) Wechselstroms in einen Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers 201 zu wandeln. Das Ladegerät 280 kann für jede Phase jeweils einen AC/DC-Wandler 211, 212, 213 umfassen. Des Weiteren kann für jede Phase ein Transformator 221, 222, 223 bereitgestellt werden (zur galvanischen Entkopplung). Ferner kann für jede Phase ein DC/DC-Wandler 231, 232, 233 bereitgestellt werden.Vehicle electrical system 200 also includes an AC charger 280 which is designed to convert one or more phases of the (possibly multi-phase) alternating current provided by charging station 110 into direct current for charging energy store 201 . The charger 280 can include an AC/DC converter 211, 212, 213 for each phase. Furthermore, a transformer 221, 222, 223 can be provided for each phase (for galvanic decoupling). Furthermore, a DC/DC converter 231, 232, 233 can be provided for each phase.

Zwischen dem AC/DC-Wandler 211 einer Phase und dem Transformator 221 der Phase kann, wie in 2b dargestellt, durch einen DC/AC-Wandler 251 (der in diesem Dokument auch als interner Wechselrichter bezeichnet wird) eine Wandlung in einen Zwischen-Wechselstrom erfolgen (z.B. um einen Resonanzwandler bereitzustellen). Der Gleichstrom von dem AC/DC-Wandler 211 kann an dem Knoten 260 bereitstellt werden. Auf der anderen Seite (insbesondere auf der Ausgangsseite) des Transformators 221 kann dann wiederum ein AC/DC-Wandler 261 angeordnet sein (der in diesem Dokument auch als interner Gleichrichter bezeichnet wird), um den Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers 201 bereitzustellen. Der Energiespeicher 201 kann an dem Knoten 263 angeschlossen sein.Between the AC/DC converter 211 of one phase and the transformer 221 of the phase, as shown in FIG 2 B shown, a conversion to an intermediate AC current (eg to provide a resonant converter) can be performed by a DC/AC converter 251 (also referred to in this document as an internal inverter). DC power from AC/DC converter 211 may be provided at node 260 . On the other side (in particular on the output side) of the transformer 221, an AC/DC converter 261 can then in turn be arranged (which is also referred to as an internal rectifier in this document) in order to convert the direct current for charging the energy memory 201 to provide. The energy store 201 can be connected to the node 263 .

2b zeigt ferner den Gleichspannungswandler 202 der über den Knoten 264 mit den zweiten Teilnetz 250 verbunden sein kann. 2 B FIG. 2 also shows the DC-DC converter 202 which can be connected to the second sub-network 250 via the node 264 .

Das Bordnetz 200 umfasst zumindest einen Hilfsspule 224, die z.B. mit der Ausgangsspule des ersten Transformators 221 magnetisch gekoppelt ist. Über die Hilfsspule 224 kann ein Wechselstrom abgegriffen werden, der durch einen (Hilfs-) Gleichrichter 241 in einen Gleichstrom zur Versorgung des zweiten Teilnetzes 250 gewandelt werden kann. Der Gleichstrom kann an dem Knoten 262 bereitgestellt werden. Das zweite Teilnetz 250 kann ggf. über Schaltelement 242 von dem Gleichrichter 241 entkoppelt werden. Alternativ oder ergänzend kann der Gleichrichter 241 ggf. über Schaltelemente 252 von der Hilfsspule 224 entkoppelt werden.Vehicle electrical system 200 includes at least one auxiliary coil 224, which is magnetically coupled to the output coil of first transformer 221, for example. An alternating current can be tapped off via the auxiliary coil 224 and can be converted by an (auxiliary) rectifier 241 into a direct current for supplying the second subsystem 250 . The direct current can be provided at node 262 . The second network part 250 can optionally be decoupled from the rectifier 241 via switching element 242 . Alternatively or additionally, the rectifier 241 can be decoupled from the auxiliary coil 224 via switching elements 252, if necessary.

Eine Steuereinheit 205 des Bordnetzes 200 kann eingerichtet sein, zu detektieren, dass der Gleichspannungswandler 202 einen Defekt aufweist, und/oder dass die von dem Gleichspannungswandler 202 bereitgestellte Leistung oder Energiemenge nicht zur Versorgung des ersten Teilnetzes 250 ausreicht. Die Steuereinheit 205 kann dann veranlassen, dass das Ladegerät 280 betrieben wird, um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz, insbesondere aus dem Energiespeicher 201, in das zweite Teilnetz 250 zu übertragen. Insbesondere kann der AC/DC-Wandler 261 (d.h. der interne Gleichrichter) zumindest einer Phase des Ladegeräts 280 dazu verwendet werden, über den Hilfs-Gleichrichter 241 elektrische Energie auf dem ersten Teilnetz in dem zweiten Teilnetz 250 bereitzustellen. So kann in effizienter Weise eine redundante Energieversorgung des zweiten Teilnetzes 250 ermöglicht werden.A control unit 205 of vehicle electrical system 200 can be set up to detect that DC-DC converter 202 has a defect and/or that the power or amount of energy provided by DC-DC converter 202 is not sufficient to supply first sub-network 250 . The control unit 205 can then cause the charging device 280 to be operated in order to transfer electrical energy from the first sub-grid, in particular from the energy store 201, to the second sub-grid 250. In particular, the AC/DC converter 261 (i.e. the internal rectifier) of at least one phase of the charger 280 can be used to provide electrical energy on the first sub-grid in the second sub-grid 250 via the auxiliary rectifier 241 . In this way, a redundant energy supply of the second sub-grid 250 can be made possible in an efficient manner.

3a und 3b zeigen eine weitere Möglichkeit, wie elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz über das Ladegerät 280 in das zweite Teilnetz 250 übertragen werden kann. Insbesondere kann dazu der Gleichstrom zwischen dem Ladgerät-Gleichrichter 311 (für zumindest eine Phase) am Eingang des Ladegeräts 280 und dem DC/DC-Wandler 321 abgegriffen werden (siehe 3b), und direkt über Leitungen 324 (und ggf. über Schaltelemente 342) an dem zweiten Teilnetz 250 bereitgestellt werden. Dabei können ggf. Schaltelemente 225 zwischen den beiden internen Wandlern 251, 261 bereitgestellt werden, um das erste Teilnetz bei Bedarf von dem zweiten Teilnetz 250 zu entkoppeln. 3a and 3b show another way in which electrical energy can be transmitted from the first sub-grid via the charger 280 to the second sub-grid 250. In particular, the direct current between the charger rectifier 311 (for at least one phase) at the input of the charger 280 and the DC/DC converter 321 can be tapped (see Fig 3b) , and are provided directly via lines 324 (and possibly via switching elements 342) to the second sub-network 250. If necessary, switching elements 225 can be provided between the two internal converters 251, 261 in order to decouple the first sub-network from the second sub-network 250 if necessary.

Es kann somit mindestens eine der drei AC Phasen des Onboard-Chargers 280 für den Hochvolt (HV) Speicher 201 als zusätzlicher DC/DC-Wandler (im Rückspeisemodus) genutzt werden. Insbesondere kann an dem Wandler des Ladegeräts 280 ein zusätzlicher Spannungsabgriff (insbesondere eine zusätzliche Sekundärwicklung 224) für das Niedervolt (NV) Teilnetz 250 bereitgestellt werden. So kann ein paralleler Einspeisepfad zum HV-NV-Gleichspannungswandler 202 bereitgestellt werden.At least one of the three AC phases of the onboard charger 280 for the high-voltage (HV) storage device 201 can thus be used as an additional DC/DC converter (in regenerative mode). In particular, an additional voltage tap (in particular an additional secondary winding 224) for the low-voltage (NV) sub-grid 250 can be provided at the converter of the charger 280 . In this way, a parallel feed path to the HV-NV DC-DC converter 202 can be provided.

Mit anderen Worten, es kann mindestens eine der drei Phasen des ACDC-Wandlers 280 genutzt werden, um während der Fahrt eines Fahrzeugs 100 das Niedervolt-Bordnetz 250 zu stützen. So kann die Ausfallsicherheit des Niedervolt-Teilnetzes 250 erhöht werden. Des Weiteren kann ggf. auf den Verbau eines (ggf. zusätzlichen) HVNV-DCDC-Wandlers 202 verzichtet werden.In other words, at least one of the three phases of the ACDC converter 280 can be used to support the low-voltage vehicle electrical system 250 while a vehicle 100 is driving. In this way, the reliability of the low-voltage partial network 250 can be increased. Furthermore, the installation of a (possibly additional) HVNV-DCDC converter 202 can be dispensed with.

Die Schaltelemente 242, 243, 342 können in einer Schalteinheit 240, 340 zusammengefasst werden. Durch Schaltelemente 225 kann ein zusätzlicher Schutz vor eine ungewollten Rückspeisung aus dem ersten Teilnetz bereitgestellt werden. Ggf. kann der Energiespeicher 201 des ersten Teilnetzes über Leitungen mit Schaltelementen 203 separat aus den unterschiedlichen Phasen des Ladegeräts 280 gespeist werden.The switching elements 242, 243, 342 can be combined in a switching unit 240, 340. Switching elements 225 can be used to provide additional protection against unwanted feedback from the first subsystem. If necessary, the energy store 201 of the first partial network can be fed separately from the different phases of the charging device 280 via lines with switching elements 203 .

Die einzelnen Transformatoren 221, 222, 223 können eingerichtet sein, durch eine entsprechende Auslegung der Wicklungen (relativ zu der jeweiligen Hilfsspule 224) eine Spannungs-Transformation zu bewirken (z.B. von der Hochvolt-Spannung zu der Niedervolt-Spannung).The individual transformers 221, 222, 223 can be set up to bring about a voltage transformation (e.g. from the high-voltage to the low-voltage) by appropriately designing the windings (relative to the respective auxiliary coil 224).

Durch die Schaltelemente 252 zwischen der Hilfsspule 224 und dem Gleichrichter 241 kann bei einem Ladevorgang eine Entkopplung des zweiten Teilnetzes 250 bewirkt werden.The switching elements 252 between the auxiliary coil 224 and the rectifier 241 can decouple the second subsystem 250 during a charging process.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Energieversorgung eines zweiten Teilnetzes 250 eines elektrischen Bordnetzes 200 aus einem ersten Teilnetz des Bordnetzes 200. Das Bordnetz 200 umfasst ein Ladegerät 280, das ausgebildet ist, einen elektrischen Energiespeicher 201 des ersten Teilnetzes mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle 110 (insbesondere aus einer Ladestation) zu laden. 4 shows a flowchart of an exemplary method 400 for supplying energy to a second sub-network 250 of an electrical system 200 from a first sub-network of the vehicle electrical system 200. The vehicle electrical system 200 includes a charger 280, which is designed to charge an electrical energy store 201 of the first sub-network with electrical energy from an external source To load energy source 110 (in particular from a charging station).

Das Verfahren 400 umfasst das Betreiben 401 des Ladegeräts 280 während eines Ladevorgangs, so dass der elektrische Energiespeicher 201 mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle 110 geladen wird. Des Weiteren umfasst das Verfahren 400 das Betreiben 402 des Ladegeräts 280 während des Betriebs des Bordnetzes 200 (wenn kein Ladevorgang von einer externen Energiequelle 110 erfolgt), so dass elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz 250 übertragen wird. Es können somit die gleichen Komponenten des Ladegeräts 280 je nach Situation dazu genutzt werden, um einen Ladevorgang zu ermöglichen oder um eine Energieübertragung von dem ersten Teilnetz an das zweite Teilnetz zu ermöglichen.The method 400 includes the operation 401 of the charging device 280 during a charging process, so that the electrical energy store 201 is charged with electrical energy from an external energy source 110 . Furthermore, the method 400 includes the operation 402 of the charging device 280 during the operation of the vehicle electrical system 200 (when no charging process from an external energy source 110 takes place), so that electrical energy is transmitted from the first partial network to the second partial network 250 . The same components of the charger 280 can thus be added depending on the situation be used to enable a charging process or to enable energy transfer from the first sub-network to the second sub-network.

Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann in effizienter Weise eine zuverlässige Energieversorgung eines zweiten Teilnetzes 250 aus einem ersten Teilnetz eines elektrischen Bordnetzes 200 eines Fahrzeugs 100 ermöglicht werden.The measures described in this document enable a reliable energy supply to a second sub-grid 250 from a first sub-grid of an on-board electrical system 200 of a vehicle 100 in an efficient manner.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems.

Claims (12)

Vorrichtung (205) zur Energieversorgung eines zweiten Teilnetzes (250) eines elektrischen Bordnetzes (200) aus einem ersten Teilnetz des Bordnetzes (200); wobei das Bordnetz (200) ein Ladegerät (280) umfasst, das ausgebildet ist, einen elektrischen Energiespeicher (201) des ersten Teilnetzes mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle (110) zu laden; wobei die Vorrichtung (205) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass - für einen Ladevorgang das Ladegerät (280) betrieben wird, um den elektrischen Energiespeicher (201) mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle (110) zu laden; und - während des Betriebs des Bordnetzes (200) das Ladegerät (280) betrieben wird, um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz (250) zu übertragen.Device (205) for supplying energy to a second sub-network (250) of an electrical vehicle electrical system (200) from a first sub-network of the vehicle electrical system (200); wherein the vehicle electrical system (200) comprises a charging device (280) which is designed to charge an electrical energy store (201) of the first partial network with electrical energy from an external energy source (110); wherein the device (205) is arranged to cause that - The charger (280) is operated for a charging process in order to charge the electrical energy store (201) with electrical energy from an external energy source (110); and - During the operation of the vehicle electrical system (200), the charger (280) is operated in order to transfer electrical energy from the first sub-network to the second sub-network (250). Vorrichtung (205) gemäß Anspruch 1, wobei - das erste Teilnetz eine erste Netzspannung aufweist; - das zweite Teilnetz eine zweite Netzspannung aufweist; - die erste und die zweite Netzspannung unterschiedlich sind; und - die Vorrichtung (205) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass das Ladegerät (280) während des Betriebs des Bordnetzes (200) als Gleichspannungswandler betrieben wird, um einen Gleichstrom mit der ersten Netzspannung in einen Gleichstrom mit der zweiten Netzspannung zu wandeln.Device (205) according to claim 1 , wherein - the first sub-grid has a first grid voltage; - The second sub-grid has a second grid voltage; - the first and the second mains voltage are different; and - the device (205) is set up to cause the charger (280) to be operated as a DC voltage converter during operation of the vehicle electrical system (200) in order to convert a direct current with the first mains voltage into a direct current with the second mains voltage. Vorrichtung (205) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die externe Energiequelle (110) ausgebildet ist, einen Wechselstrom bereitzustellen; und - die Vorrichtung (205) ausgebildet ist, zu veranlassen, dass das Ladegerät (280) für einen Ladevorgang als Gleichrichter betrieben wird, um den von der externen Energiequelle (110) bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom zum Laden des Energiespeichers (201) zu wandeln.Device (205) according to any one of the preceding claims, wherein - The external energy source (110) is designed to provide an alternating current; and - the device (205) is designed to cause the charger (280) to be operated as a rectifier for a charging process in order to convert the alternating current provided by the external energy source (110) into direct current for charging the energy store (201). Vorrichtung (205) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Ladegerät (280) über ein oder mehrere Schaltelemente (242, 252) mit dem zweiten Teilnetz (250) gekoppelt ist; und - die Vorrichtung (205) eingerichtet ist, zu veranlassen, dass - die ein oder mehreren Schaltelemente (242, 252) für einen Ladevorgang geöffnet sind, um das zweite Teilnetz (250) von dem Ladegerät (280) zu entkoppeln; und - die ein oder mehreren Schaltelemente (242, 252) während des Betriebs des Bordnetzes (200) geschlossen sind, um das zweite Teilnetz (250) mit dem Ladegerät (280) zu koppeln.Device (205) according to any one of the preceding claims, wherein - the charger (280) is coupled to the second sub-grid (250) via one or more switching elements (242, 252); and - the device (205) is set up to cause that - The one or more switching elements (242, 252) are opened for a charging process in order to decouple the second partial network (250) from the charger (280); and - The one or more switching elements (242, 252) are closed during operation of the vehicle electrical system (200) in order to couple the second partial network (250) to the charger (280). Vorrichtung (205) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Bordnetz (200) einen Bordnetz-Gleichspannungswandler (202) umfasst, der ausgebildet ist, insbesondere während des Betriebs des Bordnetzes (200), elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz (250) zu übertragen; und - die Vorrichtung (205) eingerichtet ist, - zu detektieren, dass der Bordnetz-Gleichspannungswandler (202) einen Defekt aufweist; und - in Reaktion darauf zu veranlassen, dass das Ladegerät (280) betrieben wird, um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz (250) zu übertragen.Device (205) according to any one of the preceding claims, wherein - The vehicle electrical system (200) comprises a vehicle electrical system DC-DC converter (202) which is designed, in particular during operation of the vehicle electrical system (200), to transfer electrical energy from the first sub-grid to the second sub-grid (250); and - the device (205) is set up, - To detect that the vehicle electrical system DC-DC converter (202) has a defect; and - in response thereto causing the charger (280) to operate to transfer electrical energy from the first sub-grid to the second sub-grid (250). Elektrisches Bordnetz (200), das umfasst, - ein erstes Teilnetz mit einem elektrischen Energiespeicher (201); - ein zweites Teilnetz; und - ein Ladegerät (280), das ausgebildet ist, -während eines Ladevorgangs des elektrischen Energiespeichers (201), elektrische Energie aus einer externen Energiequelle (110) zum Laden des Energiespeichers (201) an den Energiespeicher (201) zu leiten; und -während des Betriebs des Bordnetzes (200), elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz (250) zu übertragen.On-board electrical system (200), which includes, - A first sub-network with an electrical energy store (201); - a second sub-network; and - a charger (280), which is designed - during a charging process of the electrical energy store (201), to conduct electrical energy from an external energy source (110) for charging the energy store (201) to the energy store (201); and - during operation of the vehicle electrical system (200) to transmit electrical energy from the first sub-network to the second sub-network (250). Bordnetz (200) gemäß Anspruch 6, wobei - das Ladegerät (280) einen Transformator (221) umfasst, der ausgebildet ist, elektrische Energie aus der externen Energiequelle (110) an den Energiespeicher (201) zu übertragen; und - das Ladegerät (280) eine Hilfsspule (224) umfasst, die magnetisch mit dem Transformator (221) gekoppelt ist, und die ausgebildet, elektrische Energie von dem Transformator (221) an das zweite Teilnetz (250) zu übertragen.Electrical system (200) according to claim 6 - The charger (280) comprises a transformer (221) which is designed to transmit electrical energy from the external energy source (110) to the energy store (201); and - the charger (280) includes an auxiliary coil (224) magnetically coupled to the transformer (221) and configured to transfer electrical energy from the transformer (221) to the second sub-grid (250). Bordnetz (200) gemäß Anspruch 7, wobei das Bordnetz (200) einen Hilfsgleichrichter (241) umfasst, der eingerichtet ist, einen an der Hilfsspule (224) bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom für das zweite Teilnetz (250) zu wandeln.Electrical system (200) according to claim 7 , wherein the vehicle electrical system (200) comprises an auxiliary rectifier (241) which is set up to convert an alternating current provided to the auxiliary coil (224) into a direct current for the second partial network (250). Bordnetz (200) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei - die externe Energiequelle (110) ausgebildet ist, einen Wechselstrom bereitzustellen; und - das Ladegerät (280) einen Ladegerät-Gleichrichter (311) umfasst, der ausgebildet ist, den von der externen Energiequelle (110) an einem Eingang des Ladegerät-Gleichrichters (311) bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom an einem Ausgang des Ladegerät-Gleichrichters (311) zu wandeln; und - das Bordnetz (200) derart ausgebildet ist, dass der Ausgang des Ladegerät-Gleichrichters (311) während des Betriebs des Bordnetzes (200) mit dem zweiten Teilnetz (250) gekoppelt ist.Electrical system (200) according to one of Claims 6 until 8th , wherein - the external energy source (110) is designed to provide an alternating current; and - the charger (280) comprises a charger rectifier (311) which is designed to convert the alternating current provided by the external energy source (110) at an input of the charger rectifier (311) into a direct current at an output of the charger rectifier (311) to walk; and - the vehicle electrical system (200) is designed in such a way that the output of the charger rectifier (311) is coupled to the second sub-system (250) during operation of the vehicle electrical system (200). Bordnetz (200) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei - die externe Energiequelle (110) ausgebildet ist, einen Wechselstrom bereitzustellen; - das Ladegerät (280) einen Ladegerät-Gleichrichter (311) umfasst, der ausgebildet ist, den von der externen Energiequelle (110) an einem Eingang des Ladegerät-Gleichrichters (311) bereitgestellten Wechselstrom in einen Gleichstrom an einem Ausgang des Ladegerät-Gleichrichters (311) zu wandeln; - das Ladegerät (280) einen internen Wechselrichter (251) umfasst, der über einen Transformator (221) mit einem internen Gleichrichter (261) gekoppelt ist, um galvanisch getrennt elektrische Energie zwischen dem Ausgang des Ladegerät-Gleichrichters (311) und dem Energiespeicher (201) zu übertragen; und - zumindest der interne Gleichrichter (261) für einen bidirektionalen Betrieb ausgebildet ist, um -während eines Ladevorgangs elektrische Energie von dem Transformator (221) zu dem Energiespeicher (201) zu leiten; und -während des Betriebs des Bordnetzes (200) elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz zu dem Transformator (221) zu leiten.Electrical system (200) according to one of Claims 6 until 9 , wherein - the external energy source (110) is designed to provide an alternating current; - The charger (280) comprises a charger rectifier (311) which is designed to convert the alternating current provided by the external energy source (110) at an input of the charger rectifier (311) into a direct current at an output of the charger rectifier ( 311) to walk; - The charger (280) comprises an internal inverter (251) which is coupled to an internal rectifier (261) via a transformer (221) in order to electrically isolated electrical energy between the output of the charger rectifier (311) and the energy store ( 201) to transfer; and - at least the internal rectifier (261) is designed for bidirectional operation in order -to conduct electrical energy from the transformer (221) to the energy store (201) during a charging process; and - to conduct electrical energy from the first sub-network to the transformer (221) during operation of the vehicle electrical system (200). Bordnetz (200) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei - das Ladegerät (280) eine Mehrzahl von Phasen-Ladegeräten für eine entsprechende Mehrzahl von Phasen eines mehrphasigen Ladestroms umfasst; und - das Ladegerät (280) ausgebildet ist, -während eines Ladevorgangs elektrische Energie aus einer externen Energiequelle (110) über die Mehrzahl von Phasen-Ladegeräten zu dem Energiespeicher (201) zu leiten; und -während des Betriebs des Bordnetzes (200) elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz über die Mehrzahl von Phasen-Ladegeräten zu übertragen.Electrical system (200) according to one of Claims 6 until 10 wherein - the charger (280) comprises a plurality of phase chargers for a corresponding plurality of phases of a multi-phase charging current; and - the charging device (280) is designed - during a charging process to conduct electrical energy from an external energy source (110) via the plurality of phase charging devices to the energy store (201); and - during operation of the vehicle electrical system (200) to transmit electrical energy from the first sub-system via the plurality of phase chargers. Verfahren (400) zur Energieversorgung eines zweiten Teilnetzes (250) eines elektrischen Bordnetzes (200) aus einem ersten Teilnetz des Bordnetzes (200); wobei das Bordnetz (200) ein Ladegerät (280) umfasst, das ausgebildet ist, einen elektrischen Energiespeicher (201) des ersten Teilnetzes mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle (110) zu laden; wobei das Verfahren (400) umfasst, - Betreiben (401) des Ladegeräts (280) während eines Ladevorgangs, so dass der elektrische Energiespeicher (201) mit elektrischer Energie aus einer externen Energiequelle (110) geladen wird; und - Betreiben (402) des Ladegeräts (280) während des Betriebs des Bordnetzes (200), so dass elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz in das zweite Teilnetz (250) übertragen wird.Method (400) for supplying energy to a second sub-network (250) of an electrical vehicle electrical system (200) from a first sub-network of the vehicle electrical system (200); wherein the vehicle electrical system (200) comprises a charging device (280) which is designed to charge an electrical energy store (201) of the first partial network with electrical energy from an external energy source (110); the method (400) comprising - Operating (401) the charger (280) during a charging process, so that the electrical energy store (201) is charged with electrical energy from an external energy source (110); and - Operating (402) the charger (280) during operation of the vehicle electrical system (200), so that electrical energy is transferred from the first sub-network to the second sub-network (250).
DE102020118861.7A 2020-07-16 2020-07-16 On-board network, device and method for supplying energy to a sub-network of an on-board network Pending DE102020118861A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020118861.7A DE102020118861A1 (en) 2020-07-16 2020-07-16 On-board network, device and method for supplying energy to a sub-network of an on-board network

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020118861.7A DE102020118861A1 (en) 2020-07-16 2020-07-16 On-board network, device and method for supplying energy to a sub-network of an on-board network

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020118861A1 true DE102020118861A1 (en) 2022-01-20

Family

ID=79020693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020118861.7A Pending DE102020118861A1 (en) 2020-07-16 2020-07-16 On-board network, device and method for supplying energy to a sub-network of an on-board network

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020118861A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4273005A1 (en) * 2022-05-05 2023-11-08 Schmitz Cargobull AG Utility vehicle trailer with a vehicle electrical system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090315393A1 (en) 2008-06-23 2009-12-24 Ming-Hsiang Yeh Conversion device for automobile
DE102009007737A1 (en) 2009-02-05 2010-08-12 Daimler Ag Energy converter device for battery charger of electrical hybrid vehicle, has three connections, where energy is transferable from first to second and/or third connection, from second to third connection or from third to second connection
DE102010006125A1 (en) 2010-01-29 2011-08-04 Volkswagen AG, 38440 Charger i.e. direct current/direct current converter, for e.g. hybrid vehicle, has traction network-sided rectifier formed as inverter, where energy of traction battery is transferable via rectifier, transformer and onboard rectifier
DE102011011800A1 (en) 2011-02-19 2012-08-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Power supply method of vehicle e.g. aircraft, involves monitoring amount of voltage supplied to voltage network by emergency energy storage units, when monitoring of voltage by other energy storage unit is interfered

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090315393A1 (en) 2008-06-23 2009-12-24 Ming-Hsiang Yeh Conversion device for automobile
DE102009007737A1 (en) 2009-02-05 2010-08-12 Daimler Ag Energy converter device for battery charger of electrical hybrid vehicle, has three connections, where energy is transferable from first to second and/or third connection, from second to third connection or from third to second connection
DE102010006125A1 (en) 2010-01-29 2011-08-04 Volkswagen AG, 38440 Charger i.e. direct current/direct current converter, for e.g. hybrid vehicle, has traction network-sided rectifier formed as inverter, where energy of traction battery is transferable via rectifier, transformer and onboard rectifier
DE102011011800A1 (en) 2011-02-19 2012-08-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Power supply method of vehicle e.g. aircraft, involves monitoring amount of voltage supplied to voltage network by emergency energy storage units, when monitoring of voltage by other energy storage unit is interfered

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4273005A1 (en) * 2022-05-05 2023-11-08 Schmitz Cargobull AG Utility vehicle trailer with a vehicle electrical system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2670624B1 (en) Charging device for an electric energy storage in a motor vehicle
EP2611644B1 (en) System for charging a rechargeable battery of an electric vehicle
DE102017107355B4 (en) Converter arrangement for supplying vehicles and systems herewith
DE102009007737A1 (en) Energy converter device for battery charger of electrical hybrid vehicle, has three connections, where energy is transferable from first to second and/or third connection, from second to third connection or from third to second connection
DE102010006125A1 (en) Charger i.e. direct current/direct current converter, for e.g. hybrid vehicle, has traction network-sided rectifier formed as inverter, where energy of traction battery is transferable via rectifier, transformer and onboard rectifier
DE102018104914A1 (en) Integrated power box
DE102013200949A1 (en) Charging device for charging a number N of electric vehicles and charging station
EP3052337B1 (en) Device for supplying a voltage to an electric vehicle comprising a permanent main battery and a replaceable auxiliary battery
DE102020131600A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR CHARGING A VEHICLE BATTERY
EP3634803B1 (en) Power supply for a rail vehicle
DE102019211553A1 (en) Bidirectional DC wallbox for electric vehicles
DE102013212007A1 (en) Electrical supply of a vehicle in the state
WO2013159887A1 (en) Motor vehicle having a high-voltage power supply system
DE102021111527A1 (en) AC/DC EVSE CHARGING SYSTEM
DE102018201060A1 (en) Device and method for charging a battery of an electric motor vehicle
DE102011107229B4 (en) Heating system for a vehicle and vehicle with a heating system
DE102020118861A1 (en) On-board network, device and method for supplying energy to a sub-network of an on-board network
DE102016216565A1 (en) Charging cable for a vehicle
EP3666585A1 (en) Electric vehicle and charging system
DE102021100213A1 (en) System and method for managing the energy supply of a transport vehicle and the corresponding transport vehicle
DE102019125734A1 (en) Energy system for an electrically powered vehicle
WO2019215142A1 (en) Apparatus and method for supplying power to one or more consumers
WO2022194433A1 (en) Apparatus and method for supplying electricity to a low-voltage on-board power supply system of a motor vehicle, in particular an electric motor vehicle
DE102021116525A1 (en) Device and method for the electrical supply of a low-voltage on-board network of a motor vehicle, in particular an electric motor vehicle
DE102018205040A1 (en) Charging system and method for charging a respective electrical energy storage of several motor vehicles and stationary charging device and motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified