DE102020214725B3 - Motor vehicle with a high-voltage battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (2) mit einer einen Stromanschluss (18) aufweisenden Hochvoltbatterie (12), die zwei Batteriestränge (52) aufweist, die mittels einer mehrerer Schalter (60) aufweisende Verschaltungseinheit (58) derart verschalten sind, dass je nach Einstellung der Schalter (60) die Batteriestränge (52) zwischen dem Stromanschluss (18) elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Hochvoltbatterie (12) eines Kraftfahrzeugs (2).The invention relates to a motor vehicle (2) with a high-voltage battery (12) with a power connection (18), which has two battery strings (52) which are connected by means of a switching unit (58) with a number of switches (60) in such a way that, depending on the setting the switch (60) the battery strings (52) are electrically connected in parallel or in series between the power connection (18). The invention also relates to a high-voltage battery (12) of a motor vehicle (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Hochvoltbatterie. Die Hochvoltbatterie weist zwei Batteriestränge auf.The invention relates to a motor vehicle with a high-voltage battery. The high-voltage battery has two battery strings.

Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, weisen für den Vortrieb einen Hauptantrieb auf, wobei der Hauptantrieb in zunehmendem Maße einen Elektromotor umfasst. Hierbei wird beispielsweise lediglich einer oder mehrere Elektromotoren für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs herangezogen, sodass das Kraftfahrzeug als Elektrofahrzeug ausgestaltet ist. In einer Alternative hierzu umfasst das Kraftfahrzeug zusätzlich noch einen Verbrennungsmotor.Motor vehicles, such as passenger cars, have a main drive for propulsion, with the main drive increasingly including an electric motor. In this case, for example, only one or more electric motors are used to propel the motor vehicle, so that the motor vehicle is designed as an electric vehicle. In an alternative to this, the motor vehicle also includes an internal combustion engine.

Für die Bestromung des Elektromotors wird üblicherweise eine Hochvoltbatterie herangezogen. Die Hochvoltbatterie selbst weist mehrere Batteriemodule auf, die meist zueinander baugleich sind. Jedes der Batteriemodule weist wiederum mehrere einzelne Batteriezellen auf, von denen einige elektrisch in Reihe und einige elektrisch parallelgeschaltet sind. Somit wird mittels jedes der Batteriemodule eine elektrische Gleichspannung bereitgestellt, die ein Einfaches oder Vielfaches einer der Batteriezellen ist.A high-voltage battery is usually used to power the electric motor. The high-voltage battery itself has several battery modules that are mostly identical in construction to one another. Each of the battery modules in turn has a number of individual battery cells, some of which are electrically connected in series and some of which are electrically connected in parallel. Thus, each of the battery modules provides an electrical DC voltage that is a single or multiple of one of the battery cells.

Zum Laden der Hochvoltbatterie wird üblicherweise eine Ladesäule herangezogen. Mittels dieser wird üblicherweise eine elektrische Gleichspannung bereitgestellt, üblicherweise 400 V. Damit eine Ladedauer auch bei einer vergleichsweise großen Kapazität der Hochvoltbatterie vergleichsweise gering ist, ist es erforderlich, dass ein vergleichsweiser großer elektrischer Strom von der Ladesäule in das Kraftfahrzeug eingespeist wird. Infolgedessen ist es erforderlich, die einzelnen Komponenten des Kraftfahrzeugs auf den vergleichsweisen großen elektrischen Strom abzustimmen, insbesondere einen Leitungsquerschnitt zu erhöhen, damit elektrische Verluste nicht übermäßig sind. Dies erhöht das Gewicht des Kraftfahrzeugs sowie die Herstellungskosten. Alternativ hierzu wird ist es möglich, die mittels der Ladesäule bereitgestellte elektrische Spannung zu erhöhen, und somit die Ladedauer zu verkürzen. Hierbei ist es jedoch erforderlich, die einzelnen Komponenten des Kraftfahrzeugs, insbesondere dessen Bordnetzes, auf die erhöhte elektrische Spannung anzupassen, was ebenfalls zu erhöhten Herstellungskosten führt.A charging station is usually used to charge the high-voltage battery. By means of this, an electrical direct voltage is usually provided, usually 400 V. So that a charging time is comparatively short even with a comparatively large capacity of the high-voltage battery, it is necessary for a comparatively large electrical current to be fed from the charging station into the motor vehicle. As a result, it is necessary to match the individual components of the motor vehicle to the comparatively large electrical current, in particular to increase a line cross section so that electrical losses are not excessive. This increases the weight of the motor vehicle as well as the manufacturing costs. As an alternative to this, it is possible to increase the electrical voltage provided by the charging station and thus to shorten the charging time. In this case, however, it is necessary to adapt the individual components of the motor vehicle, in particular its vehicle electrical system, to the increased electrical voltage, which also leads to increased production costs.

In DE 10 2017 218 067 A1 ist ein Speichersystem zur Bereitstellung von elektrischer Leistung für ein Antriebssystem eines Fahrzeugs beschrieben. Das Speichersystem umfasst ein erstes und ein zweites Speichermodul zur Speicherung von elektrischer Energie. Des Weiteren umfasst das Speichersystem eine Schalteinheit, die eingerichtet ist, das erste Speichermodul und das zweite Speichermodul für einen Ladevorgang in Serie zu schalten und für den Antrieb des Fahrzeugs parallel zu schalten.In DE 10 2017 218 067 A1 a storage system for providing electrical power for a drive system of a vehicle is described. The storage system includes a first and a second storage module for storing electrical energy. The storage system also includes a switching unit that is set up to connect the first storage module and the second storage module in series for a charging process and to connect them in parallel for driving the vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Kraftfahrzeug mit einer Hochvoltbatterie anzugeben, wobei vorteilhafterweise Herstellungskosten reduziert und/oder eine Ladedauer verringert ist.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable motor vehicle with a high-voltage battery, in which case manufacturing costs are advantageously reduced and/or the charging time is reduced.

Hinsichtlich des Kraftfahrzeugs wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.With regard to the motor vehicle, this object is achieved by the features of claim 1 according to the invention. Advantageous developments and refinements are the subject of the respective dependent claims.

Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt landgebunden und weist vorzugsweise eine Anzahl an Rädern auf, von denen zumindest eines, vorzugsweise mehrere oder alle, mittels eines Hauptantriebs angetrieben sind. Zum Beispiel ist der Hauptantrieb vollständig elektrisch ausgestaltet, und das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Elektrofahrzeug. In einer Alternative weist der Antrieb zusätzlich einen Verbrennungsmotor auf, sodass das Kraftfahrzeug als Hybrid-Kraftfahrzeug ausgestaltet ist. Geeigneterweise ist eines, vorzugsweise mehrere, der Räder steuerbar ausgestaltet. Somit ist es möglich, das Kraftfahrzeug unabhängig von einer bestimmten Fahrbahn, beispielsweise Schienen oder dergleichen, zu bewegen. Dabei ist es zweckmäßigerweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen beliebig auf einer Fahrbahn zu positionieren, die insbesondere aus einem Asphalt, einem Teer oder Beton gefertigt ist. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder ein Bus. Besonders bevorzugt jedoch ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw).The motor vehicle is preferably land-based and preferably has a number of wheels, of which at least one, preferably several or all, are driven by a main drive. For example, the prime mover is fully electric, and the motor vehicle is an electric vehicle, for example. In an alternative, the drive also has an internal combustion engine, so that the motor vehicle is designed as a hybrid motor vehicle. Suitably one, preferably several, of the wheels is designed to be steerable. It is thus possible to move the motor vehicle independently of a specific roadway, for example rails or the like. It is expediently possible to position the motor vehicle essentially anywhere on a roadway that is made of asphalt, tar or concrete in particular. The motor vehicle is, for example, a commercial vehicle, such as a truck (truck) or a bus. However, the motor vehicle is particularly preferably a passenger car.

Das Kraftfahrzeug umfasst eine Hochvoltbatterie, die ein elektrischer Energiespeicher ist. Die Hochvoltbatterie umfasst einen Stromanschluss, der dem elektrischen Anschluss der Hochvoltbatterie an weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs dient. Hierfür ist der Stromanschluss vorgesehen und eingerichtet. Insbesondere weist der Stromanschluss zwei einzelne Pole auf, wobei zwischen diesen bei Betrieb eine bestimmte elektrische Gleichspannung anliegt. Insbesondere erfolgt ein Einspeisen von elektrischer Energie in die Hochvoltbatterie sowie eine Abgabe von elektrischer Energie jeweils über den Stromanschluss. The motor vehicle includes a high-voltage battery, which is an electrical energy store. The high-voltage battery includes a power connection that is used to electrically connect the high-voltage battery to other components of the motor vehicle. The power connection is provided and set up for this purpose. In particular, the power connection has two individual poles, with a specific electrical DC voltage being present between them during operation. In particular, electrical energy is fed into the high-voltage battery and electrical energy is delivered in each case via the power connection.

Die Hochvoltbatterie umfasst ferner zwei Batteriestränge. Jeder der Batteriestränge umfasst beispielsweise eine oder mehrere Batteriezellen und ist zum Beispiel daraus gebildet. Besonders bevorzugt umfasst jeder Batteriestrang eines oder mehrerer Batteriemodule, die jeweils mehrere Batteriezellen umfassen. Hierbei sind die Batteriezellen jedes Batteriemoduls elektrisch in Reihe und/oder parallelgeschaltet, sodass mittels jedes Batteriemoduls eine bestimmte elektrische Gleichspannung bereitgestellt ist. Zum Beispiel sind die Batteriemodule zueinander baugleich, was Herstellungskosten reduziert. Die Batteriemodule der Batteriestränge sind zweckmäßigerweise elektrisch in Reihe geschaltet, sodass mittels jedes Batteriestrangs das Vielfache der elektrischen Spannung bereitgestellt wird, die mittels jedes der Batteriemodule bereitgestellt ist. Alternativ oder in Kombination hierzu ist zumindest ein Teil der Batteriemodule jedes Batteriestrangs elektrisch parallelgeschaltet. Insbesondere ist jeder der Batteriestränge mittels der entsprechenden Batteriemodule gebildet. Vorzugsweise sind die beiden Batteriestränge zueinander baugleich.The high-voltage battery also includes two battery strings. Each of the battery strings includes, for example, one or more battery cells and is formed from them, for example. Each battery string particularly preferably comprises one or more battery modules, each of which has a plurality of battery cells include. In this case, the battery cells of each battery module are connected electrically in series and/or in parallel, so that a specific electrical DC voltage is provided by means of each battery module. For example, the battery modules are structurally identical to one another, which reduces manufacturing costs. The battery modules of the battery strings are expediently connected electrically in series, so that each battery string provides a multiple of the electrical voltage that is provided by each of the battery modules. Alternatively or in combination with this, at least some of the battery modules of each battery string are electrically connected in parallel. In particular, each of the battery strings is formed by means of the corresponding battery modules. The two battery strings are preferably structurally identical to one another.

Die Hochvoltbatterie umfasst ferner eine Verschaltungseinheit die mehrere Schalter umfasst. Die Verschaltungseinheit dient hierbei der Verschaltung der Batteriestränge sowie der elektrischen Kontaktierung der Batteriestränge mit dem Stromanschluss. Hierbei ist die Anordnung der Schalter derart, dass, je nach Einstellung der Schalter, die Batteriestränge zwischen dem Stromanschluss elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe geschaltet sind. Mit anderen Worten ist es möglich mittels Betätigung der Verschaltungseinheit, insbesondere mittels eines, mehrerer oder aller Schalter der Verschaltungseinheit, die Batteriestränge elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe zu schalten. Infolgedessen ist die an dem Stromanschluss anliegende elektrische Spannung, insbesondere elektrische Gleichspannung, gleich der elektrischen Spannung, die mittels eines der Batteriestränge bereitgestellt ist, oder dem Doppelten hiervon, insbesondere sofern die beiden Batteriestränge zueinander baugleich sind. Zusammenfassend ist die an dem Stromanschluss anliegende elektrische Spannung abhängig von der Einstellung/Betätigung der Verschaltungseinheit, und es möglich, die mittels der Hochvoltbatterie bereitgestellte oder zumindest die an dem Stromanschluss anliegende elektrische Spannung einzustellen. Insbesondere ist die an dem Stromanschluss anliegende elektrische Spannung entweder 400 V oder 800 V, je nach Einstellung der Verschaltungseinheit.The high-voltage battery also includes a circuit unit which includes a plurality of switches. In this case, the interconnection unit is used for interconnecting the battery strings and for making electrical contact between the battery strings and the power connection. The arrangement of the switches is such that, depending on the setting of the switches, the battery strings are connected electrically in parallel or electrically in series between the power connection. In other words, it is possible to switch the battery strings electrically in parallel or electrically in series by actuating the interconnection unit, in particular by means of one, several or all switches of the interconnection unit. As a result, the electrical voltage applied to the power connection, in particular electrical direct voltage, is equal to the electrical voltage that is provided by one of the battery strings, or twice this, in particular if the two battery strings are structurally identical to one another. In summary, the electrical voltage present at the power connection is dependent on the setting/actuation of the switching unit, and it is possible to set the electrical voltage provided by the high-voltage battery or at least the electrical voltage present at the power connection. In particular, the electrical voltage present at the power connection is either 400 V or 800 V, depending on the setting of the interconnection unit.

Insbesondere weist jeder der Batteriestränge jeweils zwei Anschlüsse auf, jeweils einer der Anschlüsse der Batteriestränge über jeweils einen der Schalter der Verschaltungseinheit mit einem etwaigen Pol des Stromanschluss elektrisch kontaktiert ist. Die verbleibenden Anschlüsse sind mittels eines weiteren der Schalter der Verschaltungseinheit miteinander elektrisch kontaktiert. Zudem sind diese Anschlüsse jeweils über einen weiteren Schalter der Verschaltungseinheit mit dem jeweils anderen Pol des Stromanschluss elektrisch kontaktiert. Somit ist mittels der Schalter die Reihenschaltung oder Parallelschaltung realisierbar.In particular, each of the battery strings has two connections, in each case one of the connections of the battery strings is electrically contacted with a possible pole of the power connection via one of the switches of the interconnection unit. The remaining connections are electrically connected to one another by means of a further switch of the interconnection unit. In addition, these connections are each electrically contacted via a further switch of the interconnection unit with the respective other pole of the power connection. The series connection or parallel connection can thus be implemented by means of the switches.

Aufgrund der Verschaltungseinheit ist es somit möglich, mittels der Hochvoltbatterie entweder eine vergleichsweise geringe elektrische Gleichspannung abzugeben, wobei hierbei eine Kapazität der Hochvoltbatterie erhöht ist. Bei der anderen Einstellung der Verschaltungseinheit hingegen ist die an dem Stromanschluss anliegende elektrische Spannung erhöht, wohingegen die Kapazität verringert ist. Somit ist es beispielsweise möglich, kurzzeitig eine vergleichsweise hohe Energiemenge mittels der Hochvoltbatterie abzugeben, wobei der abgegebene elektrische Strom nicht übermäßig erhöht ist. Infolgedessen ist ein erhöhter Leitungsquerschnitt nicht erforderlich, sodass Herstellungskosten des Kraftfahrzeugs und ein Gewicht des Kraftfahrzeugs nicht erhöht sind. Zusammenfassend ist es möglich, kurzzeitig einen erhöhten Energiebedarf des Kraftfahrzeugs mittels der Hochvoltbatterie abzudecken, ohne dass eine übermäßige Anpassung des Kraftfahrzeugs erforderlich ist.Because of the interconnection unit, it is thus possible to use the high-voltage battery to emit a comparatively low electrical DC voltage, in which case the capacity of the high-voltage battery is increased. With the other setting of the interconnection unit, on the other hand, the electrical voltage present at the power connection is increased, whereas the capacitance is reduced. It is thus possible, for example, to briefly release a comparatively large amount of energy by means of the high-voltage battery, with the electrical current being released not being excessively increased. As a result, an increased line cross section is not required, so that manufacturing costs of the motor vehicle and weight of the motor vehicle are not increased. In summary, it is possible to briefly cover an increased energy requirement of the motor vehicle using the high-voltage battery without the motor vehicle having to be excessively modified.

Auch ist es beispielsweise möglich, das Kraftfahrzeug mit einer vergleichsweise hohen elektrischen Spannung zu laden, nämlich dann, wenn die beiden Batteriestränge elektrisch in Reihe geschaltet sind. Somit ist es möglich, eine Ladedauer der Hochvoltbatterie zu verkürzen. Bei Betrieb des Kraftfahrzeugs hingegen werden beispielsweise die Schalter derart betätigt, dass die Batteriestränge elektrisch parallelgeschaltet sind.It is also possible, for example, to charge the motor vehicle with a comparatively high electrical voltage, namely when the two battery strings are electrically connected in series. It is thus possible to shorten the charging time of the high-voltage battery. When the motor vehicle is in operation, on the other hand, the switches are actuated in such a way, for example, that the battery strings are electrically connected in parallel.

Zusammenfassend ist es möglich, bei Betrieb des Kraftfahrzeugs die Hochvoltbatterie mit einer elektrischen Spannung zu betreiben, die von der elektrischen Spannung abweicht, die zum Laden der Hochvoltbatterie verwendet wird. Somit ist es möglich, jeden dieser Vorgänge unabhängig voneinander zu optimieren. Ferner ist es möglich, die Hochvoltbatterie bei unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen zu verwenden, die mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen betrieben werden. Hierbei ist lediglich ein Anpassen der Verschaltungseinheit erforderlich. Folglich ist es möglich, Gleichteile zu verwenden, was Herstellungskosten reduziert. Mittels der Verschaltungseinheit ist es somit insbesondere möglich die Spannungslage an dem Stromanschluss zu variieren.In summary, it is possible, when the motor vehicle is in operation, to operate the high-voltage battery with an electrical voltage that differs from the electrical voltage that is used to charge the high-voltage battery. It is thus possible to optimize each of these processes independently of one another. Furthermore, it is possible to use the high-voltage battery in different motor vehicle types that are operated with different electrical voltages. In this case, it is only necessary to adapt the interconnection unit. Consequently, it is possible to use identical parts, which reduces manufacturing costs. It is thus possible, in particular, to vary the voltage level at the power connection by means of the interconnection unit.

Beispielsweise sind die Schalter und daher die Verschaltungseinheit manuell betätigt, wobei dies beispielsweise bei Fertigung der Hochvoltbatterie oder in einer Werkstatt erfolgt. Besonders bevorzugt jedoch sind die Schalter elektrisch betätigt, insbesondere in Abhängigkeit von extern bereitgestellten Signalen, insbesondere einer angelegten elektrische Spannung an den Schalter. Somit ist ein Anpassen der Hochvoltbatterie auf aktuelle Anforderungen verbessert. Die Schalter sind beispielsweise mechanische Schalter, beispielsweise Relais. Besonders bevorzugt jedoch sind die Schalter Halbleiterschalter, zweckmäßigerweise Leistungshalbleiterschaltern, wie Feldeffekttransistoren, insbesondere MOSFET, IGBTs oder GTOs. Somit ist ein Ausbilden von Lichtbögen vermieden.For example, the switches and therefore the switching unit are operated manually, this being done, for example, during manufacture of the high-voltage battery or in a workshop. However, the switches are particularly preferably electrically actuated, in particular as a function of externally provided signals, in particular an electrical voltage applied to the switch. This means that the high-voltage battery can be adapted to current requirements improved. The switches are, for example, mechanical switches, for example relays. However, the switches are particularly preferably semiconductor switches, expediently power semiconductor switches, such as field effect transistors, in particular MOSFETs, IGBTs or GTOs. The formation of arcs is thus avoided.

Zum Beispiel umfasst die Hochvoltbatterie genau zwei Batteriestränge. Alternativ umfasst die Hochvoltbatterie mehrere derartige Batteriestränge, wobei die Verschaltungseinheit auf die Anzahl der Batteriestränge angepasst ist. Hierbei ist es insbesondere möglich, mittels der Verschaltungseinheit sämtliche Batteriestränge elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe zu schalten. Zumindest jedoch ist es möglich, einen Teil der Batteriestränge elektrisch in Reihe und einen Teil der Batteriestränge elektrisch parallel zu schalten. Somit ist eine Flexibilität weiter erhöht. Zum Beispiel ist die Anzahl der Batteriestränge gleich drei, vier, fünf, sechs oder mehr. Geeigneterweise ist die Anzahl der Batteriestränge ein Vielfaches von zwei.For example, the high-voltage battery has exactly two battery strings. Alternatively, the high-voltage battery includes a plurality of battery strings of this type, with the interconnection unit being adapted to the number of battery strings. In this case it is possible, in particular, to connect all battery strings electrically in parallel or electrically in series by means of the connection unit. However, it is at least possible to connect some of the battery strings electrically in series and some of the battery strings electrically in parallel. Flexibility is thus further increased. For example, the number of battery strings is equal to three, four, five, six or more. Suitably the number of battery strings is a multiple of two.

Geeigneterweise ist die Hochvoltbatterie ein Bestandteil eines Hochvoltbatteriesystems, das zusätzlich eine Anschlusseinheit umfasst. Die Anschlusseinheit ist zweckmäßigerweise mit dem Stromanschluss elektrisch kontaktiert, und das Hochvoltbatteriesystem ist vorzugsweise als eine gemeinsame Baueinheit ausgestaltet. Mittels der Anschlusseinheit sind vorzugsweise mehrere Anschlüsse bereitgestellt, sodass ein Anschluss an das Kraftfahrzeug vereinfacht ist. Vorzugsweise umfasst die Anschlusseinheit eine oder mehrere Schutzeinrichtungen, wie beispielsweise Schutzschalter oder Sicherungen. Infolgedessen ist eine Sicherheit erhöht. Vorzugsweise umfasst die Anschlusseinheit einen Anschluss zur Vorladung von bestimmten Komponenten des Kraftfahrzeugs. Hierbei ist eine maximal über den Anschluss abgegebene elektrische Leistung begrenzt, sodass eine Überlastung der Hochvoltbatterie und der bestimmten Komponenten vermieden ist.The high-voltage battery is suitably a component of a high-voltage battery system that also includes a connection unit. The connection unit is expediently in electrical contact with the power connection, and the high-voltage battery system is preferably designed as a common structural unit. A number of connections are preferably provided by means of the connection unit, so that connection to the motor vehicle is simplified. The connection unit preferably includes one or more protective devices, such as circuit breakers or fuses. As a result, security is increased. The connection unit preferably includes a connection for pre-charging certain components of the motor vehicle. In this case, a maximum electrical power output via the connection is limited, so that an overload of the high-voltage battery and the specific components is avoided.

Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug einen Ladeanschluss. Insbesondere ist der Ladeanschluss in eine Karosserie des Kraftfahrzeugs eingebracht und beispielsweise mittels eines schwenkbaren Deckels verschlossen. Der Ladeanschluss dient dem Anschluss an eine externe Ladeinfrastruktur und ist hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Hierfür weist der Ladeanschluss beispielsweise mehrere Kontakte auf, zweckmäßigerweise zumindest zwei. Hierbei ist insbesondere jedem der Kontakte jeweils einer der etwaigen Pole der Hochvoltbatterie zugeordnet. Der Ladeanschluss ist elektrisch mit der Hochvoltbatterie kontaktiert, sodass ein elektrischer Stromfluss zwischen dem Ladeanschluss und der Hochvoltbatterie zumindest teilweise möglich ist. Beispielsweise ist der Ladeanschluss direkt mit der Hochvoltbatterie kontaktiert oder über die etwaige Anschlusseinheit. Bei Betrieb liegt dabei an dem Ladeanschluss zweckmäßigerweise lediglich eine elektrische Gleichspannung an. Hierfür ist der Ladeanschluss geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Beispielsweise ist der Ladeanschluss nach Art eines Steckers ausgestaltet oder weist ein Kabel auf. Zweckmäßigerweise erfüllt der Ladeanschluss einen bestimmten Standard, beispielsweise den des Typ 1 oder 2. Insbesondere weist der Ladeanschluss eine Verriegelung auf, sodass ein Anschluss eines Kabels an dem Ladeanschluss möglich ist, wobei aufgrund der Verriegelung ein ungewolltes Ablösen vermieden ist. Aufgrund des Ladeanschlusses ist es somit möglich, die Hochvoltbatterie von außerhalb des Kraftfahrzeugs zu laden.The motor vehicle preferably includes a charging connection. In particular, the charging connection is introduced into a body of the motor vehicle and closed, for example, by means of a pivotable cover. The charging connection is used to connect to an external charging infrastructure and is suitable for this purpose, in particular provided and set up. For this purpose, the charging connection has, for example, a number of contacts, expediently at least two. In this case, one of the possible poles of the high-voltage battery is assigned in particular to each of the contacts. The charging connection is in electrical contact with the high-voltage battery, so that an electrical current flow between the charging connection and the high-voltage battery is at least partially possible. For example, the charging connection is in direct contact with the high-voltage battery or via any connection unit. During operation, only an electrical DC voltage is expediently present at the charging connection. The charging connection is suitable for this, in particular provided and set up. For example, the charging connection is designed in the manner of a plug or has a cable. The charging connector expediently meets a specific standard, for example type 1 or 2. In particular, the charging connector has a lock so that a cable can be connected to the charging connector, with the locking preventing unwanted detachment. Because of the charging connection, it is thus possible to charge the high-voltage battery from outside the motor vehicle.

Insbesondere umfasst das Kraftfahrzeug eine Steuereinheit, die beispielsweise ein Bestandteil der Hochvoltbatterie oder hiervon separat ist. Mittels der Steuereinheit ist die Verschaltungseinheit eingestellt und somit betätigt. Hierfür ist die Steuereinheit geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Die Steuereinheit ist beispielsweise ein anwendungsspezifischer Schaltkreis (ASIC) oder umfasst diesen. Alternativ hierzu umfasst der Steuereinheit beispielsweise einen Mikroprozessor. Die Steuereinheit stellt die Verschaltungseinheit in Abhängigkeit einer an dem Ladeanschluss anliegenden elektrischen Spannung ein. Die Steuereinheit ist somit entsprechend betrieben. Mit anderen Worten wird mittels der Steuereinheit ein Verfahren durchgeführt, bei dem die Verschaltungseinheit in Abhängigkeit der an dem Ladeanschluss anliegenden elektrischen Spannung eingestellt wird. Insbesondere ist dabei an den Ladeanschluss lediglich eine elektrische Gleichspannung anlegbar. Somit wird mittels der Steuereinheit die Verschaltungseinheit in Abhängigkeit der Höhe der an dem Ladeanschluss anliegenden elektrischen Spannung eingestellt, also insbesondere der Wert der elektrischen Gleichspannung.In particular, the motor vehicle includes a control unit which is, for example, a component of the high-voltage battery or is separate therefrom. The switching unit is set and thus actuated by means of the control unit. The control unit is suitable for this, in particular provided and set up. The control unit is, for example, an application specific integrated circuit (ASIC) or includes this. As an alternative to this, the control unit comprises a microprocessor, for example. The control unit sets the interconnection unit as a function of an electrical voltage present at the charging connection. The control unit is thus operated accordingly. In other words, the control unit carries out a method in which the interconnection unit is set as a function of the electrical voltage present at the charging connection. In particular, only an electrical DC voltage can be applied to the charging connection. The switching unit is thus set by means of the control unit as a function of the level of the electrical voltage present at the charging connection, ie in particular the value of the electrical direct voltage.

Zweckmäßigerweise sind die Batteriestränge mittels der Verschaltungseinheit zueinander parallelgeschaltet, falls die an dem Ladeanschluss anliegende elektrische Spannung unterhalb eines Grenzwerts oder gleich einem bestimmten Wert ist. Insbesondere erfolgt die Parallelschaltung, wenn an dem Ladeanschluss eine elektrische Spannung zwischen 350 V und 450 V und beispielsweise von im Wesentlichen 400 V anliegt. Dahingegen erfolgt eine Einstellung der Verschaltungseinheit derart, dass die Batteriestränge elektrisch in Reihe geschaltet sind, wenn die an dem Ladeanschluss anliegende elektrische Spannung größer als der Grenzwert oder gleich einem weiteren Wert ist. Vorzugsweise erfolgt die elektrische Reihenschaltung, wenn an dem Ladeanschluss eine elektrische Spannung zwischen 750 V und 850 V und beispielsweise im Wesentlichen 800 V anliegt. Aufgrund der unterschiedlichen Verschaltung ist somit ein Laden der Hochvoltbatterie mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen möglich, wobei eine manuelle Einstellung oder ein Umschalten nicht erforderlich ist. Hierbei ist bei einer erhöhten anliegenden elektrischen Spannung eine Ladedauer der Hochvoltbatterie verkürzt.The battery strings are expediently connected in parallel to one another by means of the connection unit if the electrical voltage present at the charging connection is below a limit value or equal to a specific value. In particular, the parallel connection takes place when an electrical voltage of between 350 V and 450 V and for example of essentially 400 V is present at the charging connection. On the other hand, the interconnection unit is set in such a way that the battery strings are electrically connected in series if the electrical voltage present at the charging connection is greater than the limit value or equal to another value. Preferably, the electrical series connection occurs when the charger is connected Finally, an electrical voltage between 750 V and 850 V and, for example, essentially 800 V is present. Due to the different wiring, the high-voltage battery can be charged with different electrical voltages, with manual adjustment or switching not being necessary. In this case, the charging time of the high-voltage battery is shortened when there is an increased electrical voltage present.

Vorzugsweise sind bei Betrieb des Kraftfahrzeugs, also bei sämtlichen Zuständen, außer beim Laden der Hochvoltbatterie, mittels der Verschaltungseinheit die Batteriestränge elektrisch parallelgeschaltet, sodass an dem Stromanschluss die verringerte elektrische Spannung anliegt. Infolgedessen wird mittels des Kraftfahrzeugs lediglich die verringerte elektrische Spannung bei Betrieb geführt, sodass die einzelnen Komponenten des Kraftfahrzeugs kostengünstig ausgestaltet werden können. Zudem ist es möglich, etwaige Gleichtaktentstörkapazitäten/kondensatoren lediglich für die geringere elektrische Spannung vorzusehen, weswegen Herstellungskosten weiter reduziert sind.Preferably, when the motor vehicle is in operation, ie in all states except when charging the high-voltage battery, the battery strings are electrically connected in parallel by means of the interconnection unit, so that the reduced electrical voltage is present at the power connection. As a result, the motor vehicle only carries the reduced electrical voltage during operation, so that the individual components of the motor vehicle can be configured cost-effectively. In addition, it is possible to provide any common-mode interference suppression capacitances/capacitors only for the lower electrical voltage, which is why production costs are further reduced.

Das Kraftfahrzeug umfasst zweckmäßigerweise den Hauptantrieb, der dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs dient. Der Hauptantrieb selbst umfasst zumindest einen Elektromotor, der vorzugsweise bürstenlos ausgestaltet ist. Somit ist das Kraftfahrzeug zumindest teilweise elektrifiziert ausgestaltet und beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Beispielsweise ist jedem der Räder des Kraftfahrzeugs jeweils ein Elektromotor zugeordnet, oder zum Beispiel zwei Räder des Kraftfahrzeugs sind jeweils mittels eines Elektromotors angetrieben. Alternativ hierzu umfasst das Kraftfahrzeug lediglich einen einzigen Elektromotor für den Vortrieb. Insbesondere ist dem/jedem Elektromotor ein Umrichter zugewiesen, mittels dessen ein Betrieb des jeweiligen Elektromotors erfolgt. Der Elektromotor ist mittels eines ersten Hochvoltbordnetzes, auch als Hochvoltnetz bezeichnet, mit der Hochvoltbatterie elektrisch kontaktiert. Geeigneterweise führt das erste Hochvoltbordnetz eine elektrische Spannung von im Wesentlichen 400V. es Insbesondere ist hierbei zwischen den Elektromotor und das erste Hochvoltbordnetz, oder zumindest die Hochvoltbatterie, der etwaige Umrichter geschaltet. Folglich wird der Umrichter mittels der Hochvoltbatterie gespeist, mittels dessen die Bestromung des Elektromotors erfolgt. Insbesondere ist hierbei die Anschlusseinheit vorhanden, die zumindest teilweise das erste Hochvoltbordnetz bildet.The motor vehicle expediently includes the main drive, which is used to propel the motor vehicle. The main drive itself comprises at least one electric motor, which is preferably designed to be brushless. The motor vehicle is therefore designed to be at least partially electrified and is, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. For example, each of the wheels of the motor vehicle is assigned an electric motor, or, for example, two wheels of the motor vehicle are each driven by an electric motor. As an alternative to this, the motor vehicle comprises only a single electric motor for propulsion. In particular, a converter is assigned to the/each electric motor, by means of which the respective electric motor is operated. The electric motor is electrically connected to the high-voltage battery by means of a first high-voltage vehicle electrical system, also referred to as a high-voltage network. The first high-voltage vehicle electrical system suitably carries an electrical voltage of essentially 400V. In particular, any converter is connected between the electric motor and the first high-voltage vehicle electrical system, or at least the high-voltage battery. Consequently, the converter is fed by the high-voltage battery, by means of which the electric motor is supplied with current. In particular, the connection unit is present here, which at least partially forms the first high-voltage vehicle electrical system.

Vorzugsweise umfasst das erste Hochvoltbordnetz einen Schalter, sodass eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Hochvoltbatterie unterbrechbar ist. Zum Beispiel ist der Schalter ein Halbleiterschaler oder umfasst diesen zumindest. Geeigneterweise ist der Schalter als Schütz ausgestaltet und/oder ein Bestandteil der etwaigen Anschlusseinheit. Aufgrund der Ausgestaltung als Schütz ist es möglich, den Elektromotor/Hauptantrieb galvanisch von der Hochvoltbatterie zu trennen, sodass bei einer Änderung der Verschaltung der Batteriestränge eine Rückwirkung auf den Hauptantrieb vermeidbar ist. Insbesondere wird der Schütz betätigt, wenn die Verschaltungseinheit einen bestimmten Schaltzustand aufweist, also wenn die Batteriestränge beispielsweise elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe geschaltet sind. Vorzugsweise wird der Schütz betätigt, wenn die Verschaltungseinheit betätigt ist. Zusammenfassend ist es möglich, den Hauptantrieb lediglich auf eine der Spannungsebenen der Hochvoltbatterie anzupassen und ihn damit zu betrieben. Diese Spannungsebenen ist zweckmäßigerweise die elektrische Spannung, die anliegt, wenn die beiden Batteriestränge elektrisch parallelgeschaltet sind, also die niedrigere elektrische Gleichspannung anliegt. Somit ist es möglich, den Hauptantrieb vergleichsweise kostengünstig zu fertigen. Aufgrund des Trennens, also der Betätigung des Schützes, wird eine Rückwirkung auf den Hauptantrieb vermieden, sodass weitere Sicherheitsmaßnahmen bei dem Hauptantrieb/Elektromotor nicht erforderlich sind und diese somit vergessene kostengünstig gefertigt werden können.The first high-voltage electrical system preferably includes a switch so that an electrical connection between the electric motor and the high-voltage battery can be interrupted. For example, the switch is or at least includes a semiconductor switch. The switch is suitably designed as a contactor and/or is a component of any connection unit. Due to the design as a contactor, it is possible to electrically isolate the electric motor/main drive from the high-voltage battery, so that if the wiring of the battery strings is changed, a reaction to the main drive can be avoided. In particular, the contactor is actuated when the interconnection unit has a specific switching state, ie when the battery strings are electrically connected in parallel or electrically in series, for example. The contactor is preferably actuated when the switching unit is actuated. In summary, it is possible to adapt the main drive to just one of the voltage levels of the high-voltage battery and to operate it with it. This voltage level is expediently the electrical voltage that is present when the two battery strings are electrically connected in parallel, ie the lower electrical DC voltage is present. It is thus possible to manufacture the main drive comparatively inexpensively. Due to the separation, ie the actuation of the contactor, a reaction to the main drive is avoided, so that further safety measures are not required for the main drive/electric motor and these forgotten ones can therefore be manufactured inexpensively.

Insbesondere wird der Schütz betätigt, wenn ein Laden der Hochvoltbatterie erfolgt, beispielsweise stets, oder lediglich dann, wenn eine elektrische Reihenschaltung der Batteriestränge erfolgt. Falls die Hochvoltbatterie geladen wird, ist ein Fortbewegen des Kraftfahrzeugs nicht erforderlich oder möglich. Infolgedessen ist ein elektrisches Trennen des Elektromotors von der Hochvoltbatterie möglich, ohne dass eine Komforteinbuße für einen Nutzer des Kraftfahrzeugs erfolgt. Auch ist es möglich, zum Laden der Hochvoltbatterie einen Arbeitspunkt zu verwenden, der von dem Arbeitspunkt des Betriebs des Hauptantriebs abweicht, sodass diese beiden Vorgänge vergleichsweise effizient ausgestaltet werden können.In particular, the contactor is actuated when the high-voltage battery is being charged, for example always, or only when the battery strings are electrically connected in series. If the high-voltage battery is charged, it is not necessary or possible to move the motor vehicle. As a result, an electrical disconnection of the electric motor from the high-voltage battery is possible without a loss of comfort for a user of the motor vehicle. It is also possible to use an operating point for charging the high-voltage battery that deviates from the operating point of the operation of the main drive, so that these two processes can be designed to be comparatively efficient.

Das Kraftfahrzeug weist zweckmäßigerweise ein erstes Nebenaggregat auf, das mittels der Hochvoltbatterie betrieben ist. Das Kraftfahrzeug umfasst ein zweites Hochvoltbordnetz, wobei das erste Nebenaggregat mittels des zweiten Hochvoltbordnetzes mit der Hochvoltbatterie elektrisch kontaktiert ist. Somit ist auch bei Betätigung des etwaigen Schützes, ein Betrieb des ersten Nebenaggregats möglich. Das zweite Hochvoltbordnetz umfasst einen Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler), der zwischen der Hochvoltbatterie und dem ersten Nebenaggregat angeordnet ist. Infolgedessen ist ein Betrieb des ersten Nebenaggregats stets möglich, unabhängig von der Einstellung der Verschaltungseinheit, wobei mittels des Gleichspannungswandlers insbesondere die unterschiedlichen, an dem Stromausgang anliegenden Niveaus der elektrischen Gleichspannung kompensiert werden. Mit anderen Worten ist ein Betrieb des ersten Nebenaggregats unabhängig von der Einstellung der Verschaltungseinheit möglich. Folglich ist insbesondere auch ein Betrieb des ersten Nebenaggregats möglich, wenn ein Laden der Hochvoltbatterie mit der erhöhten elektrischen Gleichspannung erfolgt. Folglich ist ein Komfort für einen Nutzer erhöht. Zudem ist es aufgrund des Gleichspannungswandlers möglich, als erstes Nebenaggregat ein Nebenaggregat zu verwenden, das lediglich mit einer bestimmten elektrischen Spannung betreibbar ist, sodass dieses vergleichsweise kostengünstig gefertigt werden kann. Auch ist ein Betrieb des ersten Nebenaggregats an dem einem bevorzugten Betriebspunkt/Arbeitspunkt möglich, wobei die Einstellung hiervon mittels des Gleichspannungswandlers erfolgt.The motor vehicle expediently has a first ancillary unit that is operated using the high-voltage battery. The motor vehicle includes a second high-voltage electrical system, the first ancillary unit being in electrical contact with the high-voltage battery by means of the second high-voltage electrical system. Thus, even when the contactor, if any, is actuated, operation of the first ancillary unit is possible. The second high-voltage vehicle electrical system includes a direct voltage converter (DC/DC converter), which is arranged between the high-voltage battery and the first auxiliary unit. As a result, operation of the first ancillary unit is always possible, regardless of the setting of the interconnection unit, using the DC voltage converter, in particular the different levels of the electrical DC voltage present at the current output are compensated. In other words, the first ancillary unit can be operated independently of the setting of the interconnection unit. Consequently, in particular, operation of the first ancillary unit is also possible when the high-voltage battery is charged with the increased electrical direct voltage. Consequently, comfort for a user is increased. In addition, because of the DC-DC converter, it is possible to use an auxiliary unit as the first auxiliary unit that can only be operated with a specific electrical voltage, so that it can be manufactured comparatively inexpensively. It is also possible to operate the first ancillary unit at the one preferred operating point/working point, with this being set by means of the DC-DC converter.

Geeigneterweise wird der Gleichspannungswandler - aus Sicht der Hochvoltbatterie - als Abwärtswandler betrieben. Somit ist die in dem zweiten Hochvoltbordnetz geführte elektrische Spannung vorzugsweise maximal der an dem Stromausgang anliegenden elektrischen Spannung. Insbesondere wird mittels des zweiten Hochvoltbordnetzes, zumindest elektrisch nach dem Gleichspannungswandler, eine elektrische Spannung von im Wesentlichen 400V geführt, oder zumindest die gleiche, wie mit dem etwaigen ersten Hochvoltbordnetz. Geeigneterweise ist es auch möglich, den Gleichspannungswandler - aus Sicht des ersten Nebenaggregats - als Hochsetzsteller zu betreiben, sodass ein Rückspeisen von elektrischer Energie aus dem zweiten Hochvoltbordnetz ermöglicht ist. Vorzugsweise umfasst hierbei das Kraftfahrzeug einen Wechselstromanschluss, der mit dem zweiten Hochvoltbordnetz verbunden ist, insbesondere über einen Gleichrichter. Folglich ist auch ein Laden des Kraftfahrzeugs mittels Wechselstroms möglich. Vorzugsweise wird die über den Wechselstromanschluss geführte, gleichgerichtete Spannung mittels des Gleichspannungswandlers erhöht, sodass ein effizientes Laden der Hochvoltbatterie erfolgen kann.Appropriately, the DC-DC converter - from the point of view of the high-voltage battery - is operated as a step-down converter. Thus, the electrical voltage carried in the second high-voltage vehicle electrical system is preferably at most the electrical voltage present at the current output. In particular, by means of the second high-voltage vehicle electrical system, at least electrically after the DC voltage converter, an electrical voltage of essentially 400V is conducted, or at least the same as with the possible first high-voltage vehicle electrical system. Appropriately, it is also possible to operate the DC-DC converter—from the point of view of the first ancillary unit—as a step-up converter, so that electrical energy can be fed back from the second high-voltage vehicle electrical system. In this case, the motor vehicle preferably includes an AC connection which is connected to the second high-voltage vehicle electrical system, in particular via a rectifier. Consequently, it is also possible to charge the motor vehicle using alternating current. The rectified voltage fed via the AC connection is preferably increased by means of the DC voltage converter, so that the high-voltage battery can be charged efficiently.

Zum Beispiel wird der Gleichspannungswandler lediglich dann betrieben, wenn die Batteriestränge elektrisch in Reihe geschaltet sind. Wenn die Batteriestränge elektrisch parallelgeschaltet sind, wird der Gleichspannungswandler nicht betrieben, sodass an dem ersten Nebenaggregat die gleiche elektrische Spannung anliegt, die auch an dem Stromanschluss anliegt. Folglich sind elektrische Verluste reduziert. Alternativ hierzu wird der Gleichspannungswandler stets betrieben, sodass mittels dessen eine Stabilisierung der in dem zweiten Hochvoltbordnetz geführten elektrischen Gleichspannung erfolgt. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, dass dies durch das erste Nebenaggregat erfolgt, weswegen Herstellungskosten reduziert sind. Beispielsweise ist das erste Nebenaggregat ein Wasserheizen, ein Klimakompressor, oder ein Luftheizer. Zum Beispiel wird ein derartiger Heizer zur Erwärmung einer Fensterscheibe herangezogen. Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug mehrere derartige erste Nebenaggregate, die jeweils zueinander elektrisch parallelgeschaltet sind, und somit jeweils über den Gleichspannungswandler mit der Hochvoltbatterie elektrisch kontaktiert sind.For example, the DC-DC converter operates only when the battery strings are electrically connected in series. If the battery strings are electrically connected in parallel, the DC-DC converter is not operated, so that the same electrical voltage is present at the first ancillary unit as is also present at the power connection. Consequently, electrical losses are reduced. As an alternative to this, the DC voltage converter is always operated, so that it stabilizes the electrical DC voltage carried in the second high-voltage vehicle electrical system. As a result, this is not required to be done by the first accessory, and manufacturing costs are reduced. For example, the first ancillary unit is a water heater, an air conditioning compressor, or an air heater. For example, such a heater is used to heat a window pane. The motor vehicle preferably includes a plurality of such first ancillary units which are each electrically connected in parallel with one another and are therefore each electrically connected to the high-voltage battery via the DC voltage converter.

Beispielsweise ist der Gleichspannungswandler galvanisch nicht trennend ausgestaltet. Infolgedessen ist es möglich, einen vergleichsweise kostengünstigen Gleichspannungswandler zu verwenden. Insbesondere ist hierbei der Gleichspannungswandler als Tiefsetzsteller, wie zum Beispiel als Buck-Converter, ausgestaltet. Besonders bevorzugt jedoch ist der Gleichspannungswandler galvanisch trennend ausgestaltet und beispielsweise ein Schaltnetzteil oder umfasst zumindest dieses. Aufgrund der galvanischen Trennung ist eine Sicherheit erhöht, und es ist nicht erforderlich, beim ersten Nebenaggregat eine galvanische Trennung vorzusehen, weswegen dieses vergleichsweise kostengünstig gefertigt werden kann.For example, the DC voltage converter is designed to be galvanically non-isolating. As a result, it is possible to use a comparatively inexpensive DC/DC converter. In particular, the DC-DC converter is designed as a buck converter, for example as a buck converter. Particularly preferably, however, the DC-DC converter is designed to be galvanically isolating and, for example, comprises a switched-mode power supply or at least includes this. Because of the galvanic isolation, safety is increased, and it is not necessary to provide galvanic isolation for the first ancillary unit, which is why it can be manufactured comparatively inexpensively.

Insbesondere umfasst das Kraftfahrzeug ein zweites Nebenaggregat, das mit einem Niedervoltbordnetz verbunden ist. Mittels des Niedervoltbordnetzes wird bei Betrieb eine elektrische Gleichspannung geführt, die insbesondere geringer als 100 V und beispielsweise gleich 12 V, 24 V, oder 48 V ist. Beispielsweise ist das Niedervoltbordnetz mittels einer separaten Batterie gespeist. Besonders bevorzugt jedoch ist das Niedervoltbordnetz mittels der Hochvoltbatterie gespeist, sodass keine weiteren Komponenten in dem Kraftfahrzeug erforderlich sind, weswegen kein zusätzliches Gewicht oder zusätzlicher Bauraum erforderlich sind. Das Niedervoltbordnetz umfasst einen zweiten Gleichspannungswandler, also einen DC/DC-Wandler, der vorzugsweise galvanisch trennend ausgestaltet ist. Hierbei wird mittels des zweiten Gleichspannungswandlers die mittels der Hochvoltbatterie bereitgestellte elektrische Gleichspannung auf die elektrische Gleichspannung des Niedervoltbordnetzes abgesenkt. Beispielsweise ist der zweite Gleichspannungswandler direkt mittels der Hochvoltbatterie gespeist, insbesondere mittels der etwaigen Anschlusseinheit. Besonders bevorzugt jedoch ist der zweite Gleichspannungswandler mit dem etwaigen zweites Hochvoltbordnetz gespeist, sodass der zweite Gleichspannungswandler separat von der Hochvoltbatterie angeordnet werden kann. Folglich sind eine Flexibilität und ein modularer Aufbau ermöglicht. Das zweite Nebenaggregat ist beispielsweise eine elektrischer Verstellantrieb, wie zum Beispiel eine elektromotorische Sitzverstellung oder ein Multimediasystem. Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug mehrere derartige zweites Nebenaggregate.In particular, the motor vehicle includes a second ancillary unit that is connected to a low-voltage vehicle electrical system. During operation, the low-voltage vehicle electrical system carries an electrical direct voltage which is in particular less than 100 V and, for example, equal to 12 V, 24 V or 48 V. For example, the low-voltage electrical system is powered by a separate battery. However, the low-voltage vehicle electrical system is particularly preferably fed by the high-voltage battery, so that no further components are required in the motor vehicle, which is why no additional weight or additional installation space is required. The low-voltage vehicle electrical system includes a second DC voltage converter, ie a DC/DC converter, which is preferably designed to be electrically isolating. In this case, the electrical DC voltage provided by the high-voltage battery is lowered to the electrical DC voltage of the low-voltage vehicle electrical system by means of the second DC voltage converter. For example, the second DC voltage converter is fed directly by means of the high-voltage battery, in particular by means of any connection unit. However, the second DC-DC converter is particularly preferably fed with the possible second high-voltage vehicle electrical system, so that the second DC-DC converter can be arranged separately from the high-voltage battery. Consequently, flexibility and a modular structure are made possible. The second ancillary unit is, for example, an electric adjustment drive, such as an electric seat adjustment or a multimedia system. Preferably, this includes power vehicle several such second ancillaries.

Die Hochvoltbatterie ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und umfasst einen Stromanschluss und zumindest zwei Batteriestränge. Jeder Batteriestränge umfasst zweckmäßigerweise mehrere Batteriemodule, die jeweils mehrere Batteriezellen aufweisen. Die einzelne Batteriemodule sind jeweils vorzugsweise elektrisch in Reihe zu dem jeweiligen Batteriestränge verschaltet. Die Batteriestränge sind mittels einer Verschaltungseinheit zwischen den Stromanschluss geschaltet, sodass der Stromanschluss mittels der beiden Batteriestränge gespeist wird. Folglich ist ein Einspeisen von elektrischer Energie in die Hochvoltbatterie über den Stromanschluss und somit in die Batteriestränge und umgekehrt möglich. Mittels der Verschaltungseinheit sind die Batteriestränge zwischen dem Stromanschluss geschaltet, wobei die Verschaltungseinheit mehrere Schalter aufweist. Je nach Einstellung der Schalter sind die Batteriestränge elektrisch parallel zwischen dem Stromanschluss oder elektrisch in Reihe geschaltet. Folglich ist die an dem Stromanschluss anliegende elektrische Gleichspannung, also die Höhe, abhängig von der Einstellung der Verschaltungseinheit.The high-voltage battery is part of a motor vehicle and includes a power connection and at least two battery strings. Each battery string expediently comprises a number of battery modules, each of which has a number of battery cells. The individual battery modules are each preferably electrically connected in series to the respective battery strings. The battery strings are connected between the power connection by means of a switching unit, so that the power connection is fed by the two battery strings. Consequently, it is possible to feed electrical energy into the high-voltage battery via the power connection and thus into the battery strings and vice versa. The battery strings are connected between the power connection by means of the interconnection unit, the interconnection unit having a plurality of switches. Depending on the setting of the switches, the battery strings are electrically connected in parallel between the power connection or electrically in series. Consequently, the electrical DC voltage present at the power connection, ie the level, is dependent on the setting of the interconnection unit.

Die Erfindung betrifft ferner ein Hochvoltbatteriesystem, das eine entsprechende Hochvoltbatterie umfasst. Ferner umfasst das Hochvoltbatteriesystem eine Anschlusseinheit, mittels derer ein oder mehrere Anschlüsse für ein Hochvoltbordnetz und/oder Niedervoltbordnetz bereitgestellt ist. Insbesondere wird mittels der Anschlusseinheit auch ein Anschluss an einen Ladeanschluss bereitgestellt. Die Anschlusseinheit mit der Hochvoltbatterie elektrisch kontaktiert, nämlich dem Stromanschluss, vorzugsweise direkt. Geeigneterweise ist die Anschlusseinheit an der Hochvoltbatterie befestigt, sodass diese als gemeinsame Baueinheit vorliegt.The invention also relates to a high-voltage battery system that includes a corresponding high-voltage battery. Furthermore, the high-voltage battery system includes a connection unit, by means of which one or more connections for a high-voltage vehicle electrical system and/or a low-voltage vehicle electrical system are provided. In particular, a connection to a charging connection is also provided by means of the connection unit. The connection unit makes electrical contact with the high-voltage battery, namely the power connection, preferably directly. The connection unit is suitably attached to the high-voltage battery so that it is present as a common structural unit.

Sofern ein Bauteil als erstes, zweites, ... Bauteil bezeichnet wird, ist insbesondere lediglich darunter ein bestimmtes Bauteil zu verstehen. Insbesondere bedeutet dies nicht, dass eine bestimmte Anzahl an derartigen Bauteilen vorhanden ist. So impliziert insbesondere nicht, dass das erste Hochvoltbordnetz vorhanden ist, sofern das zweite Hochvoltbordnetz vorhanden ist.If a component is referred to as the first, second, ... component, this is to be understood in particular as merely referring to a specific component. In particular, this does not mean that a specific number of such components is present. In particular, this does not imply that the first high-voltage vehicle electrical system is present if the second high-voltage vehicle electrical system is present.

Die im Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf die Hochvoltbatterie/das Hochvoltbatteriesystem sowie untereinander zu übertragen und umgekehrt.The developments and advantages explained in connection with the motor vehicle can also be transferred to the high-voltage battery/the high-voltage battery system and to each other and vice versa.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug mit einer Hochvoltbatterie, und
  • 2 ein Blockschaltbild des Kraftfahrzeugs.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:
  • 1 schematically simplified a motor vehicle with a high-voltage battery, and
  • 2 a block diagram of the motor vehicle.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

In 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens dargestellt. Das als Elektrofahrzeug ausgestaltete Kraftfahrzeug 2 weist vier Räder 4 auf, die mittels eines Hauptantriebs 6 angetrieben sind. Der Hauptantrieb 6 umfasst zwei Untereinheiten 8, wobei mittels jeder der Untereinheiten 8 jeweils zwei der Räder 4 angetrieben sind. Die Untereinheiten 8 sind jeweils mittels eines Hochvoltbatteriesystems gespeist, das eine Hochvoltbatterie 12 umfasst. Das Kraftfahrzeug 2 weist ferner einen Ladeanschluss 14 auf, der elektrisch mit dem Hochvoltbatteriesystem 10 und der Hochvoltbatterie 12 kontaktiert ist, und der in eine Karosserie 16 des Kraftfahrzeugs 2 eingebracht ist. Mittels des Ladeanschlusses 14 ist es hierbei möglich, elektrische Energie von außerhalb des Kraftfahrzeugs 2 in die Hochvoltbatterie 12 einzuspeisen.In 1 a motor vehicle 2 in the form of a passenger car is shown in a schematically simplified manner. Motor vehicle 2 designed as an electric vehicle has four wheels 4 which are driven by a main drive 6 . The main drive 6 comprises two sub-units 8, with each of the sub-units 8 driving two of the wheels 4 in each case. The sub-units 8 are each powered by a high-voltage battery system that includes a high-voltage battery 12 . The motor vehicle 2 also has a charging connection 14 which is in electrical contact with the high-voltage battery system 10 and the high-voltage battery 12 and which is installed in a body 16 of the motor vehicle 2 . It is possible here to feed electrical energy into the high-voltage battery 12 from outside the motor vehicle 2 by means of the charging connection 14 .

In 2 ist das Kraftfahrzeug 2 schematisch vereinfacht als Blockschaltbild ausschnittsweise gezeigt. Das Hochvoltbatteriesystem 10 weist die Hochvoltbatterie 12 auf, die einen Stromanschluss 18 umfasst. An dem Stromanschluss 18 ist eine Anschlusseinheit 20 des Hochvoltbatteriesystems 10 angeschlossen, mittels dessen teilweise ein erstes Hochvoltbordnetz 22 gebildet ist. Mittels des ersten Hochvoltbordnetzes 22 erfolgt eine Bestromung des Hauptantriebs 6 und somit der beiden Untereinheiten 8, die jeweils einen Elektromotor 24 und einen Umrichter 26 aufweisen. Die Elektromotoren 24 sind bürstenlos ausgestaltet und mittels des jeweils zugeordneten Umrichters 26 betrieben, der jeweils wiederum mittels des ersten Hochvoltbordnetzes 22 gespeist ist. Das erste Hochvoltbordnetz 22 umfasst zwei Schütze 28, mittels derer es möglich ist, die beiden Untereinheiten 8 galvanisch von dem Stromanschluss 18 zu trennen. Zusammenfassend sind die Elektromotoren 24 mittels des ersten Hochvoltbordnetzes 22 mit der Hochvoltbatterie 12 elektrisch kontaktiert, wobei das erste Hochvoltbordnetz 22 die zwei Schütze 28 aufweist, die ein Bestandteil der Anschlusseinheit 20 sind.In 2 the motor vehicle 2 is shown schematically simplified as a block diagram in excerpts. The high-voltage battery system 10 has the high-voltage battery 12 which includes a power connection 18 . A connection unit 20 of the high-voltage battery system 10 is connected to the power connection 18 , by means of which a first high-voltage vehicle electrical system 22 is partially formed. The main drive 6 and thus the two subunits 8 , which each have an electric motor 24 and a converter 26 , are supplied with current by means of the first high-voltage vehicle electrical system 22 . The electric motors 24 are designed to be brushless and are operated by means of the respective associated converter 26 , which in turn is in turn fed by means of the first high-voltage vehicle electrical system 22 . The first high-voltage vehicle electrical system 22 includes two contactors 28, by means of which it is possible to electrically isolate the two sub-units 8 from the power connection 18. In summary, the electric motors 24 are in electrical contact with the high-voltage battery 12 by means of the first high-voltage vehicle electrical system 22 , the first high-voltage vehicle electrical system 22 having the two contactors 28 which are part of the connection unit 20 .

Ferner ist mittels der Anschlusseinheit 20 ein Gleichspannungswandler 30 eines zweiten Hochvoltbordnetzes 32 elektrisch mit dem Stromanschluss 18 kontaktiert, sodass der Gleichspannungswandler 30 mittels der Hochvoltbatterie 12 gespeist werden kann. Der Gleichspannungswandler 30 ist galvanisch trennend ausgestaltet und umfasst ein nicht näher dargestelltes Schaltnetzteil. Dem Spannungswandler 30 ist ein Gleichrichter 34 nachgeschaltet, der mit einem Wechselstromanschluss 36 elektrisch kontaktiert ist, der ein Bestandteil des Ladeanschlusses 14 oder ein hiervon separates Bauteil ist. Der Gleichspannungswandler 30 sowie der Gleichrichter 34 sind hierbei als gemeinsame Baueinheit realisiert. In einer nicht dargestellten Variante sind der Gleichspannungswandler 30 und der Gleichrichter 34 zwei zueinander separate Bauteile.Furthermore, a DC voltage converter 30 of a second high-voltage vehicle electrical system 32 is electrically connected to the power connection 18 by means of the connection unit 20 , so that the DC voltage converter 30 can be fed by means of the high-voltage battery 12 . The DC-DC converter 30 is designed to be galvanically isolating and includes a switched-mode power supply that is not shown in detail. The voltage converter 30 is followed by a rectifier 34 switches, which is electrically contacted with an AC connection 36, which is part of the charging connection 14 or a component separate therefrom. The DC-DC converter 30 and the rectifier 34 are in this case implemented as a common structural unit. In a variant that is not shown, the DC-DC converter 30 and the rectifier 34 are two separate components.

Mit dem zweiten Hochvoltbordnetz 32 sind zwei erste Nebenaggregate 38 elektrisch verbunden und somit auch elektrisch mit der Hochvoltbatterie 12 kontaktiert und folglich mittels dieser gespeist. Eines der ersten Nebenaggregate 38 ist ein elektrischer Klimakompressor und das Andere ein Wasserheizer. Ferner ist mittels des zweiten Hochvoltbordnetzes 32 ein zweiter Gleichspannungswandler 40 verbunden, der über das zweiten Hochvoltbordnetzes 32 mittels der Hochvoltbatterie 12 gespeist ist. Mit dem 2 zweiter Gleichspannungswandler 40 ist ein Niedervoltbordnetz 42 gespeist, mit dem ein zweites Nebenaggregat 44 sowie weitere, nicht näher dargestellte zweite Nebenaggregate betrieben werden. Ein derartiges zweites Nebenaggregat 44 ist beispielsweise eine elektromotorische Sitzverstellung. Zusammenfassend ist das zweite Nebenaggregat 44 mittels des Niedervoltbordnetzes 42 mit dem zweiten Gleichspannungswandler 40 verbunden, der wiederum mittels der Hochvoltbatterie 12 gespeist ist.Two first ancillary units 38 are electrically connected to the second high-voltage vehicle electrical system 32 and are therefore also electrically connected to the high-voltage battery 12 and consequently fed by means of the latter. One of the first ancillaries 38 is an electric air conditioning compressor and the other is a water heater. Furthermore, a second DC-DC converter 40 is connected by means of the second high-voltage vehicle electrical system 32 and is fed via the second high-voltage vehicle electrical system 32 by means of the high-voltage battery 12 . A low-voltage vehicle electrical system 42 is fed with the 2 second DC-DC converter 40, with which a second ancillary unit 44 and other second ancillary units (not shown) are operated. Such a second ancillary unit 44 is, for example, an electric seat adjustment. In summary, the second ancillary unit 44 is connected to the second DC voltage converter 40 by means of the low-voltage vehicle electrical system 42 , which in turn is fed by means of the high-voltage battery 12 .

Über die Anschlusseinheit 20 ist ferner der Ladeanschluss 14 elektrisch mit dem Stromanschluss 18 kontaktiert, wobei zwischen diesen eine Sicherung 46 sowie zwei Schutzschalter 48 angeordnet sind. Ferner umfasst die Anschlusseinheit 20 einen Anschluss 50, der ebenfalls mit dem Stromanschluss 18 elektrisch kontaktiert ist. Der Anschluss 50 dient der Vorladung bestimmter Komponenten des Kraftfahrzeugs 2, und ein maximal über den Anschluss 50 geführte elektrische Energie ist begrenzt.Furthermore, the charging connection 14 is in electrical contact with the power connection 18 via the connection unit 20, with a fuse 46 and two circuit breakers 48 being arranged between them. Furthermore, the connection unit 20 includes a connection 50 which is also in electrical contact with the power connection 18 . The connection 50 serves to pre-charge certain components of the motor vehicle 2, and a maximum of electrical energy conducted via the connection 50 is limited.

Die Hochvoltbatterie 12 selbst umfasst zwei Batteriestränge 52, die zueinander baugleich sind, und die mehreren Batteriemodule 54 aufweisen, von denen hier jeweils vier dargestellt sind. An jedem der Batteriestränge 52 liegt dabei eine elektrische Gleichspannung von 400 V an. Die Batteriemodule 54 jedes Batteriestrangs 52 sind elektrisch in Reihe geschaltet und zueinander jeweils baugleich. Jedes der Batteriemodule 54 umfasst mehrere Batteriezellen 56, die elektrisch parallel und elektrisch in Reihe zu dem jeweiligen Batteriemodul 54 verschalten sind.The high-voltage battery 12 itself comprises two battery strings 52 which are structurally identical to one another and which have a plurality of battery modules 54, four of which are shown here. An electrical DC voltage of 400 V is applied to each of the battery strings 52 . The battery modules 54 of each battery string 52 are electrically connected in series and each have the same construction as one another. Each of the battery modules 54 includes a plurality of battery cells 56 which are electrically connected in parallel and electrically in series with the respective battery module 54 .

Zudem umfasst die Hochvoltbatterie 12 eine Verschaltungseinheit 58, die mehrere Schalter 60 umfasst, von denen hier fünf dargestellt sind. Mittels der Schalter 60 ist es möglich, die beiden Batteriestränge 52 elektrisch parallel oder elektrisch in Reihe zwischen den Stromanschluss 18 zu schalten, insbesondere zwischen die beiden Polen des Stromanschlusses 18. Hierfür weist jeder der Batteriestränge 52 ebenfalls zwei Pole auf, zwischen denen bei Betrieb eine elektrische Spannung anliegt, nämlich die 400 V. Mittels einiger der Schalter 60 ist jeder der Pole jedes Batteriestrangs 52 gegen jeweils einen der Pole des Stromanschlusses 18 geführt, sodass, wenn diese Schalter 60 betätigt, also stromleitend, sind, die beiden Batteriestränge 52 zueinander parallel geschaltet sind. Folglich liegt auch an dem Stromanschluss 18 in diesem Fall findet Volt an.In addition, the high-voltage battery 12 includes a switching unit 58, which includes a plurality of switches 60, five of which are shown here. Using the switch 60, it is possible to connect the two battery strings 52 electrically in parallel or electrically in series between the power connection 18, in particular between the two poles of the power connection 18. For this purpose, each of the battery strings 52 also has two poles, between which one during operation electrical voltage is present, namely 400 V. By means of some of the switches 60, each of the poles of each battery string 52 is routed to one of the poles of the power connection 18, so that when these switches 60 are actuated, i.e. conductive, the two battery strings 52 are parallel to one another are switched. Consequently, volts are also present at the power connection 18 in this case.

Ferner sind zwei der Pole der Batteriestränge 52 elektrisch über einen der Schalter 60 der Verschaltungseinheit 58 direkt miteinander elektrisch kontaktiert, und die verbleibenden Pole der beiden Batteriestränge 52 sind jeweils mit einem der Pole des Stromanschlusses 60 mittels eines der Schalter 60 kontaktiert. Bei Betätigung dieser Schalter 60 erfolgt eine Reihenschaltung der beiden Batteriestränge 52 zwischen dem Stromanschluss 18, sodass an diesem 800 v anliegt.Furthermore, two of the poles of the battery strings 52 make direct electrical contact with one another via one of the switches 60 of the interconnection unit 58 , and the remaining poles of the two battery strings 52 each make contact with one of the poles of the power connection 60 using one of the switches 60 . When these switches 60 are actuated, the two battery strings 52 are connected in series between the power connection 18, so that 800 V is present at this connection.

Die Schalter 60 sind als Halbleiterschalter, wie MOSFET, ausgestaltet und mittels einer Steuereinheit 62 betätigt, sodass die Verschaltungseinheit 58 mittels der Steuereinheiten 62 betätigt ist. Hierbei werden mittels der Steuereinheit 62 die Schalter 60 und/oder die Verschaltungseinheit 58 in Abhängigkeit einer an dem Ladeanschluss 14 anliegenden elektrischen Spannung eingestellt. Falls an dem Ladeanschluss 14 keine elektrische Spannung anliegt, wird das Kraftfahrzeug 2 nicht über den Ladeanschluss 14 geladen, und die Schalter 60 sind derart betätigt, dass die beiden Batteriestränge 52 elektrisch parallel geschaltet sind. Somit liegt an dem Stromanschluss 18 eine elektrische Gleichspannung von 400 V an, mittels derer der Hauptantrieb 6 betrieben werden kann. Die Schütze 58 sind mittels der Steuereinheit 62 geschlossen. Auch wird über den Gleichspannungswandler 30 das zweite Hochvoltbordnetz 32 und über den zweiten Gleichspannungswandler 40 das Niedervoltbordnetz 42 gespeist, sodass ein Betrieb der ersten Nebenaggregate 38 sowie der zweiten Nebenaggregate 44 möglich ist. Hierbei wird in dem zweiten Hochvoltnetz 32 ebenfalls die elektrische Gleichspannung von 400 V und mit dem Niedervoltbordnetz 42 eine elektrische Gleichspannung von 48 V geführt.The switches 60 are in the form of semiconductor switches, such as MOSFETs, and are actuated by a control unit 62 so that the switching unit 58 is actuated by the control units 62 . In this case, the switches 60 and/or the switching unit 58 are set by means of the control unit 62 as a function of an electrical voltage present at the charging connection 14 . If no electrical voltage is present at the charging connection 14, the motor vehicle 2 is not being charged via the charging connection 14, and the switches 60 are actuated in such a way that the two battery strings 52 are electrically connected in parallel. Thus, an electrical DC voltage of 400 V is present at the power connection 18, by means of which the main drive 6 can be operated. The contactors 58 are closed by means of the control unit 62. The second high-voltage vehicle electrical system 32 is also supplied via the DC voltage converter 30 and the low-voltage vehicle electrical system 42 via the second DC voltage converter 40, so that operation of the first ancillary units 38 and the second ancillary units 44 is possible. In this case, the electrical direct voltage of 400 V is also carried in the second high-voltage network 32 and an electrical direct voltage of 48 V is carried in the low-voltage vehicle electrical system 42 .

Falls ein Laden des Kraftfahrzeugs 14 erfolgt, wird mittels der Steuereinheit 62 überprüft, wie hoch die an dem Ladeanschluss 14 anliegende elektrische Spannung ist. Wenn diese ebenfalls 400 V beträgt, wird der Schaltzustand der Schalter 60 nicht verändert, sodass ein Laden der Batteriestränge 52 jeweils erfolgt. Hierbei ist es möglich, die Schütze 28 zu betätigen, sodass der Hauptantrieb 6 nicht bestromt werden kann und etwaige Stromspitzen zu keiner Beschädigung der jeweiligen Untereinheiten 8 führen. Aufgrund der galvanischen Trennung mittels des Gleichspannungswandlers 30 führen derartige Spannungsspitze zu keiner Beschädigung oder Unsicherheiten bei den ersten Nebenaggregaten 38 und den zweiten Nebenaggregaten 44. falls die Stromspitzen übermäßig sind, werden die Schutzschalters 48 oder die Sicherung 46 betätigt, sodass eine Beschädigung vermieden wird.If the motor vehicle 14 is being charged, the control unit 62 checks how high the electrical voltage present at the charging connection 14 is. If this is also 400 V, the switching state of the switches 60 is not changed, so that the battery strings 52 are charged in each case. Here it is possible Actuate contactors 28 so that the main drive 6 cannot be energized and any current peaks do not lead to damage to the respective sub-units 8 . Because of the galvanic isolation provided by the DC/DC converter 30, such voltage spikes do not cause damage or unsafety to the first 38 and second 44 accessories. If the current spikes are excessive, the circuit breaker 48 or fuse 46 is actuated to prevent damage.

Falls an dem Ladeanschluss 14 hingegen eine erhöhte Spannung von 800 V anliegt, werden mittels der Steuereinheit 62 die Schalter 60 derart betätigt, dass die beiden Batteriestränge 52 elektrisch in Reihe geschaltet sind, sodass an dem Stromanschluss 18 ebenfalls eine elektrische Spannung von im Wesentlichen 800 V anliegt. Ferner werden die beiden Schütze 28 betätigt, sodass an dem Hauptantrieb 6 nicht die elektrische Spannung von 800 V anliegt und folglich die Hauptantrieb 6 nicht auf die Möglichkeit einer elektrischen Spannung von 800 V angepasst werden muss. Somit ist es nicht erforderlich, die Untereinheiten 8, wie den Elektromotor 24 und/oder ein Umrichter 26m entsprechend zu dimensionieren, weswegen vergleichsweise kostengünstige Bauteile verwendet werden können. Nachfolgend werden die beiden Schutzschalters 48 geschlossen, sodass ein Einspeisen von elektrischer Energie in die Batteriestränge 52 erfolgt. Aufgrund der erhöhten elektrischen Spannung ist hierbei eine Ladedauer vergleichsweise gering. Währenddessen wird der Gleichspannungswandler 30 derart betrieben, dass die elektrische Gleichspannung von 800 V, mittels derer dieser gespeist wird, auf 400 V reduziert wird. Somit führt das zweite Hochvoltbordnetz 32 weiterhin im Wesentlichen 400 V führt, zumindest elektrisch nach dem Gleichspannungswandler 30. Folglich ist auch ein ungestörter Betrieb der ersten Nebenaggregate 38 sowie des zweiten Gleichspannungswandlers 40 möglich, ohne dass es erforderlich ist, diese auf die erhöhte elektrische Gleichspannung am Stromanschluss 18 anzupassen. Aufgrund der galvanischen Trennung ist hierbei zudem eine Sicherheit gegeben. Zusammenfassend ist ein Nutzen der ersten Nebenaggregate 38 sowie der zweiten Nebenaggregate 44 durch einen Nutzer möglich, wenn das Kraftfahrzeug 2 geladen wird. Ein Nutzen des Hauptantriebs 6 hingegen ist nicht möglich, wobei dies auch während des Ladens nicht erforderlich ist.If, on the other hand, an increased voltage of 800 V is present at the charging connection 14, the switches 60 are actuated by means of the control unit 62 in such a way that the two battery strings 52 are electrically connected in series, so that an electrical voltage of essentially 800 V is also applied to the power connection 18 applied. Furthermore, the two contactors 28 are actuated so that the electrical voltage of 800 V is not applied to the main drive 6 and consequently the main drive 6 does not have to be adapted to the possibility of an electrical voltage of 800 V. It is therefore not necessary to dimension the subunits 8, such as the electric motor 24 and/or a converter 26m, accordingly, which is why comparatively inexpensive components can be used. The two circuit breakers 48 are then closed, so that electrical energy is fed into the battery strings 52 . Due to the increased electrical voltage, the charging time is comparatively short. Meanwhile, the DC voltage converter 30 is operated in such a way that the electric DC voltage of 800 V, by means of which it is supplied, is reduced to 400 V. The second high-voltage vehicle electrical system 32 thus continues to carry essentially 400 V, at least electrically after the DC voltage converter 30. Consequently, undisturbed operation of the first ancillary units 38 and the second DC voltage converter 40 is also possible, without it being necessary to adapt them to the increased electrical DC voltage at the Adjust power connector 18. Due to the galvanic isolation, safety is also provided here. In summary, it is possible for a user to use the first ancillary units 38 and the second ancillary units 44 when the motor vehicle 2 is being charged. On the other hand, it is not possible to use the main drive 6, although this is not necessary during loading either.

Falls ein Laden mit Wechselstrom erfolgen soll, wird der Gleichrichter 34 über den Wechselstromanschluss 36 gespeist, und die auf diese Weise bereitgestellte elektrische Spannung wird mittels des Gleichspannungswandlers 30 auf einen gewünschten Wert erhöht, nämlich 400 V, sodass ein Einspeisen in die Batteriestränge 52 über den Stromanschluss 18 möglich ist.If AC charging is to take place, the rectifier 34 is fed via the AC connection 36, and the electrical voltage provided in this way is increased to a desired value, namely 400 V, by means of the DC voltage converter 30, so that feeding into the battery strings 52 via the Power connection 18 is possible.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

22
Kraftfahrzeugmotor vehicle
44
Radwheel
66
Hauptantriebmain drive
88th
Untereinheitsubunit
1010
Hochvoltbatteriesystemhigh-voltage battery system
1212
Hochvoltbatteriehigh-voltage battery
1414
Ladeanschlusscharging port
1616
Karosseriebody
1818
Stromanschlusspower connection
2020
Anschlusseinheitconnection unit
2222
erstes Hochvoltbordnetzfirst high-voltage electrical system
2424
Elektromotorelectric motor
2626
Umrichterconverter
2828
Schützcontactor
3030
GleichspannungswandlerDC converter
3232
zweites Hochvoltbordnetzsecond high-voltage electrical system
3434
Gleichrichterrectifier
3636
WechselstromanschlussAC connection
3838
erstes Nebenaggregatfirst ancillary unit
4040
zweiter Gleichspannungswandlersecond DC converter
4242
Niedervoltbordnetzlow-voltage electrical system
4444
zweites Nebenaggregatsecond auxiliary unit
4646
Sicherungfuse
4848
Schutzschaltercircuit breaker
5050
Anschlussconnection
5252
Batteriestrangbattery string
5454
Batteriemodulbattery module
5656
Batteriezellebattery cell
5858
Verschaltungseinheitinterconnection unit
6060
SchalterSwitch
6262
Steuereinheitcontrol unit

Claims (5)

Kraftfahrzeug (2) mit einer einen Stromanschluss (18) aufweisenden Hochvoltbatterie (12), die zwei Batteriestränge (52) aufweist, die mittels einer mehrere Schalter (60) aufweisenden Verschaltungseinheit (58) derart verschaltet sind, dass je nach Einstellung der Schalter (60) die Batteriestränge (52) zwischen dem Stromanschluss (18) elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sind, und mit einem ersten Nebenaggregat (38), das mittels eines zweiten Hochvoltbordnetzes (32) mit der Hochvoltbatterie (12) elektrisch kontaktiert ist, wobei das zweite Hochvoltbordnetz (32) einen Gleichspannungswandler (30) umfasst, der zwischen der Hochvoltbatterie (12) und dem ersten Nebenaggregat (38) angeordnet ist.Motor vehicle (2) with a high-voltage battery (12) with a power connection (18), which has two battery strings (52) which are interconnected by means of a switching unit (58) with a number of switches (60) in such a way that, depending on the setting of the switch (60 ) the battery strings (52) are electrically connected in parallel or in series between the power connection (18), and with a first ancillary unit (38), which is electrically connected to the high-voltage battery (12) by means of a second high-voltage vehicle electrical system (32), the second High-voltage electrical system (32) comprises a DC-DC converter (30) which is arranged between the high-voltage battery (12) and the first auxiliary unit (38). Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ladeanschluss (14), der elektrisch mit der Hochvoltbatterie (12) verbunden ist, und eine Steuereinheit (62), wobei die Verschaltungseinheit (58) mittels der Steuereinheit (62) in Abhängigkeit einer an dem Ladeanschluss (14) anliegenden elektrischen Spannung eingestellt ist.Motor vehicle (2) after claim 1 , characterized by a charging connection (14), which is electrically connected to the high-voltage battery (12), and a control unit (62), wherein the switching unit (58) by means of the control unit (62) as a function of an electrical current present at the charging connection (14). voltage is set. Kraftfahrzeug (2) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Hauptantrieb (6), der einen Elektromotor (24) aufweist, der mittels eines ersten Hochvoltbordnetzes (22) mit der Hochvoltbatterie (12) elektrisch kontaktiert ist, wobei das erste Hochvoltbordnetz (22) einen Schütz (28) aufweist.Motor vehicle (2) after claim 1 or 2 , characterized by a main drive (6) which has an electric motor (24) which is in electrical contact with the high-voltage battery (12) by means of a first high-voltage vehicle electrical system (22), the first high-voltage vehicle electrical system (22) having a contactor (28). Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (30) galvanisch trennend ausgestaltet ist.Motor vehicle (2) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the DC voltage converter (30) is designed to be galvanically isolating. Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein zweites Nebenaggregat (44), das mittels eines Niedervoltbordnetzes (42) mit einem zweiten Gleichspannungswandler (40) verbunden ist, der mittels der Hochvoltbatterie (12) gespeist ist.Motor vehicle (2) according to one of Claims 1 until 4 , characterized by a second auxiliary unit (44) which is connected by means of a low-voltage vehicle electrical system (42) to a second DC-DC converter (40) which is fed by means of the high-voltage battery (12).
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