DE102021209045A1 - Schaltungsanordnung mit einem Hochspannungsnetz und einem ersten und einem zweiten Niederspannungsnetz - Google Patents

Schaltungsanordnung mit einem Hochspannungsnetz und einem ersten und einem zweiten Niederspannungsnetz Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung (20) mit einem Hochspannungsnetz (30) und einem ersten und einem zweiten Niederspannungsnetz (40; 50), an die jeweils wenigstens ein zugeordneter elektrischer Verbraucher (24) elektrisch angeschlossen ist, wobei das erste und das zweite Niederspannungsnetz (40; 50) eine gemeinsame Masseleitung (21) umfassen, wobei das erste Niederspannungsnetz (40) eine erste Versorgungsleitung (44) umfasst, wobei das zweite Niederspannungsnetz (50) eine zweite Versorgungsleitung (54) umfasst, wobei eine erste und eine zweite Niederspannungsbatterie (41; 51) vorgesehen sind, die mit gleicher Polarität in Reihe geschaltet sind, so dass sie einen gemeinsamen Pol (22) haben, wobei die erste Niederspannungsbatterie (41) neben dem gemeinsamen Pol (22) einen ersten Pol (42) hat, wobei die zweite Niederspannungsbatterie (51) neben dem gemeinsamen Pol (22) einen zweiten Pol (52) hat, wobei die Masseleitung (21) an den ersten Pol (42) elektrisch angeschlossen ist, wobei die erste Versorgungsleitung (44) an den gemeinsamen Pol (22) elektrisch angeschlossen ist, wobei die zweite Versorgungsleitung (54) an den zweiten Pol (52) elektrisch angeschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Hochspannungsnetz und einem ersten und einem zweiten Niederspannungsnetz.
  • Bei rein batterieelektrisch betriebenen Personenkraftwagen ist es üblich, ein Hochspannungsnetz und ein gesondertes Niederspannungsnetz, die beide an eine jeweils zugeordnete Hoch- bzw. Niederspannungsbatterie angeschlossen sind, zu verwenden. Das Hochspannungsnetz führt dabei beispielsweise eine Gleichspannung von 800 V, wobei das Niederspannungsnetz eine Gleichspannung von z. B. 12 V führt.
  • Bei mobilen Arbeitsmaschinen, die gegenüber einem Personenkraftwagen wenigstens eine hydraulisch angetriebene Arbeitsfunktion haben, ist es vorteilhaft, ein zweites Niederspannungsnetz einzuführen. Dieses hat gegenüber dem ersten Niederspannungsnetz eine höhere Gleichspannung von beispielsweise 24 V. Hierdurch können die Ströme, die beispielsweise zur Versorgung eines Elektromotors, mit dem beispielsweise eine Steuerölpumpe angetrieben wird, optimiert werden. Sie müssen einerseits nicht so groß sein, wie dies bei Versorgung aus dem ersten Niederspannungsnetz notwendig wäre. Der Elektromotor muss dennoch nicht auf die sehr hohe Spannung von 800 V des Hochspannungsnetzes ausgelegt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dieses zweite Niederspannungsnetz mit einer zweiten Niederspannungsbatterie auf möglichst kostengünstige Weise zu speisen, so dass das zweite Niederspannungsnetz analog zum ersten Niederspannungsnetz gepuffert ist.
  • Gemäß Anspruch 1 wird eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, wobei die Schaltungsanordnung ein Hochspannungsnetz und ein erstes und ein zweites Niederspannungsnetz umfasst, an die jeweils wenigstens ein zugeordneter elektrischer Verbraucher elektrisch angeschlossen ist, wobei das erste und das zweite Niederspannungsnetz jeweils aus einem zugeordneten Hochspannungsnetz mit elektrischer Energie versorgbar sind, wobei das erste und das zweite Niederspannungsnetz eine gemeinsame Masseleitung umfassen, wobei das erste Niederspannungsnetz eine erste Versorgungsleitung umfasst, wobei das zweite Niederspannungsnetz eine zweite Versorgungsleitung umfasst, wobei eine erste und eine zweite Niederspannungsbatterie vorgesehen sind, die mit gleicher Polarität in Reihe geschaltet sind, so dass sie einen gemeinsamen Pol haben, wobei die erste Niederspannungsbatterie neben dem gemeinsamen Pol einen ersten Pol hat, wobei die zweite Niederspannungsbatterie neben dem gemeinsamen Pol einen zweiten Pol hat, wobei die Masseleitung an den ersten Pol elektrisch angeschlossen ist, wobei die erste Versorgungsleitung an den gemeinsamen Pol elektrisch angeschlossen ist, wobei die zweite Versorgungsleitung an den zweiten Pol elektrisch angeschlossen ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll mit dem Begriff „elektrisch angeschlossen“ insbesondere eine permanente elektrische Verbindung und eine elektrische Verbindung, die mittels wenigstens eines Schalters ein- und ausschaltbar ist, erfasst werden. Der Schalter kann auch als Schmelzsicherung ausgebildet sein, so dass er nur einmal betätigbar ist.
  • An das wenigstens eine Hochspannungsnetz kann jeweils eine Hochspannungsbatterie angeschlossen sein. Die Hochspannungsbatterie und die erste und die zweite Niederspannungsbatterie umfassen vorzugsweise jeweils eine einzige Batteriebaugruppe. Es ist denkbar, dass die Hochspannungsbatterie und/oder die erste und/oder die zweite Niederspannungsbatterie jeweils mehrere Batteriebaugruppen umfassen, welche wahlweise in Reihe oder parallel geschaltet sind. Eine einzelne Batteriebaugruppe umfasst vorzugsweise mehrere Batteriezellen, welche von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen sind. Die Hochspannungsbatterie und/oder die erste und/oder die zweite Niederspannungsbatterie führen vorzugsweise jeweils eine elektrische Gleichspannung, wobei sie wiederaufladbar sind.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
  • Es kann ein erster und ein zweiter Spannungswandler vorgesehen sein, die jeweils an ein zugeordnetes Hochspannungsnetz angeschlossen sind, wobei sie auf der Seite des ersten bzw. des zweiten Niederspannungsnetzes mit gleicher Polarität in Reihe geschaltet sind, so dass sie einen gemeinsamen Anschluss haben, der an den gemeinsamen Pol angeschlossen ist, wobei der jeweils andere Anschluss an den ersten bzw. den zweiten Pol angeschlossen ist. Damit lädt ein Spannungswandler nur jeweils eine zugeordnete Niederspannungsbatterie, wobei die andere Niederspannungsbatterie den Ladevorgang nicht beeinflusst. Der erste und der zweite Spannungswandler sind vorzugsweise vom genannten wenigstens einen elektrischen Verbraucher verschieden.
  • Es kann ein einziges Hochspannungsnetz vorgesehen sein, welches an eine zugeordnete Hochspannungsbatterie angeschlossen ist, wobei der erste und der zweite Spannungswandler eine Potentialtrennung bewirken, so dass das Hochspannungsnetz kein definiertes Potential bezüglich der Masseleitung bzw. des gemeinsamen Pols hat. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem einzigen Hochspannungsnetz und einer einzigen Hochspannungsbatterie betrieben werden, was ohne die vorgeschlagene Potentialtrennung nicht möglich wäre. Die Schaltungsanordnung ist damit besonders kostengünstig.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der gemeinsame Pol und die Masseleitung und der gemeinsame Anschluss permanent elektrisch miteinander verbunden sind. Damit haben die Niederspannungskomponenten alle und jederzeit ein definiertes Massepotential. Potentialausgleichsströme, welche die erste bzw. die zweite Niederspannungsbatterie entladen könnten, werden vermieden. Berührspanngen werden ebenfalls vermieden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Niederspannungsbatterie gleich ausgeführt sind. Vorzugsweise sind beide als kostengünstige 12-Volt-Batterien ausgeführt. Eine teure Batterie mit höherer Spannung oder mehrere in Reihe geschaltete Batteriebaugruppen sind nicht erforderlich.
  • Es kann vorgesehen sein, dass dem wenigstens einen Hochspannungsnetz jeweils eine Hochspannungsbatterie zugeordnet ist, welche an das betreffende Hochspannungsnetz angeschlossen ist und welche eine elektrische Nenn-Gleichspannung zwischen 100 V und 2000 V, vorzugsweise zwischen 300 V und 1200 V, aufweist. Die Hochspannungsbatterie hat beispielsweise eine Nenn-Gleichspannung von 800 V. Durch diese hohe Spannung können große Leistungen mit vergleichsweise kleinen Strömen bereitgestellt werden. Die wenigstens eine Hochspannungsbatterie ist vorzugsweise über ein Schaltschütz mit dem zugeordneten Hochspannungsnetz elektrisch verbunden. Das Schaltschütz schaltet vorzugsweise beide Batteriepole. Es ist vorzugsweise geschlossen, wenn die Schaltungsanordnung in Betrieb ist, wobei es offen ist, wenn die Schaltungsanordnung nicht in Betrieb ist.
  • Schutz wird außerdem für ein Fahrzeug beansprucht, welches eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung umfasst, wobei das Fahrzeug wenigstens einen ersten Elektromotor umfasst, welcher jeweils Bestandteil eines Fahrantriebs des Fahrzeugs ist, wobei er jeweils aus einem zugeordneten Hochspannungsnetz mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei das Fahrzeug eine Beleuchtungseinrichtung umfasst, welche aus dem ersten Niederspannungsnetz mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei das Fahrzeug wenigstens einen zweiten Elektromotor umfasst, der jeweils aus dem zweiten Niederspannungsnetz mit elektrischer Energie versorgbar ist. Im Gegensatz zu den mit Bezug auf 3 und 4 beschriebenen Alternativlösungen benötigen die erfindungsgemäße erste und zweite Niederspannungsbatterie besonders wenig Bauraum und sind darüber hinaus besonders leicht. Diese Vorteile haben in einem Fahrzeug besonderes Gewicht. Der erste Elektromotor ist vorzugsweise über einen zugeordneten Spannungswandler mit dem Hochspannungsnetz elektrisch verbunden. Die oben erläuterte Masseleitung ist vorzugsweise permanent an ein elektrisch leitendes Fahrgestell des Fahrzeugs angeschlossen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
    • 3 einen Schaltplan einer nicht zur Erfindung gehörenden Schaltungsanordnung; und
    • 4 einen Schaltplan einer weiteren, nicht zur Erfindung gehörenden Schaltungsanordnung.
  • 1 zeigt einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltungsanordnung 20 ist vorzugsweise Bestandteil eines Fahrzeugs 10, welches höchst vorzugsweise als mobile Arbeitsmaschine ausgebildet ist. Eine mobile Arbeitsmaschine hat wenigstens eine hydraulische Arbeitsfunktion, wobei es sich beispielsweise um einen Teleskoplader, einen Gabelstapler, einen Bagger, einen Traktor oder ein Kommunalfahrzeug handeln kann.
  • Das Fahrzeug 10 hat einen Fahrantrieb 11, welcher vorliegend wenigstens ein Rad umfasst, welches mit einem ersten Elektromotor 34 in Drehantriebsverbindung steht. Anstelle des wenigstens einen Rads kann wenigstens eine Kette vorgesehen sein. Der erste Elektromotor 34 wird über einen dritten Spannungswandler 33 aus einem Hochspannungsnetz 30 mit elektrischer Energie versorgt, so dass der erste Elektromotor 34 einen elektrischen Verbraucher 24 des Hochspannungsnetzes 30 bildet. Das Hochspannungsnetz 30 führt an seinen beiden Leitungen beispielsweise eine Gleichspannung von 800 V. Der erste Elektromotor 34 ist beispielsweise als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet. Der dritte Spannungswandler 33 wandelt dementsprechend eine Gleichspannung in eine, vorzugsweise dreiphasige, Wechselspannung. Die Frequenz der Wechselspannung bestimmt die Drehzahl des dritten Elektromotors 34.
  • Das Hochspannungsnetz 30 ist über ein Schaltschütz 32 an eine Hochspannungsbatterie 31 angeschossen. Das Schaltschütz 32 ist vorzugsweise unmittelbar benachbart zu Hochspannungsbatterie 31 angeordnet, wobei es beide Pole der Hochspannungsbatterie 31 schaltet. Wenn das Fahrzeug 10 nicht Betrieb ist, ist die Hochspannungsbatterie 31 vorzugsweise vom Hochspannungsnetz 30 getrennt. Die Hochspannungsbatterie 31 ist mit dem Hochspannungsnetz 30 elektrisch verbunden, wenn das Fahrzeug in Betrieb ist, so dass der erste Elektromotor 34 aus der Hochspannungsbatterie 31 mit elektrischer Energie versorgbar ist.
  • Weiter umfasst die Schaltungsanordnung 20 ein erstes und ein zweites Niederspannungsnetz 40; 50. Diese haben eine gemeinsame Masseleitung 21, die vorzugsweise permanent an ein elektrisch leitendes Fahrgestell des Fahrzeugs 10 angeschlossen ist. Die erste Versorgungsleitung 44 des ersten Niederspannungsnetzes 40 führt beispielsweise eine Gleichspannung von 12 V gegenüber der Masseleitung 21. Die zweite Versorgungsleitung 54 des zweiten Niederspannungsnetzes 50 führt beispielsweise eine Gleichspannung von 24 V gegenüber der Masseleitung 21. Diese beiden Spannungen sollen durch wiederaufladbare Niederspannungsbatterien 41; 51 gepuffert werden.
  • Die erste und die zweite Niederspannungsbatterie 41; 51 sind trotz der unterschiedlichen Spannungen des ersten und des zweiten Niederspannungsnetzes 40; 50 vorzugsweise gleich ausgeführt. Sie sind mit der gleichen Polarität in Reihe geschaltet, so dass sie einen gemeinsamen Pol 22 haben. An diesem liegt vorliegend der Plus-Pol der ersten Niederspannungsbatterie 41 und der Minus-Pol der zweiten Niederspannungsbatterie 51 an. Der andere, erste Pol 42 der ersten Niederspannungsbatterie 41 ist vorliegend ein Minus-Pol. Er ist vorliegend permanent mit der Masseleitung 21 elektrisch verbunden. Die erste Versorgungsleitung 44 ist über einen ersten Trennschalter 45 an dem gemeinsamen Pol 22 angeschlossen. Die zweite Versorgungsleitung 54 ist über einen zweiten Trennschalter 55 an den zweiten Pol 52 der zweiten Niederspannungsbatterie 51 angeschlossen, der vorliegend ein Puls-Pol ist. Im Normalbetrieb, also wenn die Beleuchtungsvorrichtung 46 und der zweite Elektromotor 56 mit elektrischer Energie versorgt werden sollen, sind die beiden Trennschalter 45; 55 geschlossen. Wenn das Fahrzeug 10 außer Betrieb ist oder wenn die Niederspannungsbatterien vom Hochspannungsnetz 30 her geladen werden sollen, sind die beiden Trennschalter 45; 55 geöffnet.
  • Zum Laden der ersten und der zweiten Niederspannungsbatterie 41; 51 und zur Stabilisierung der Gleichspannung im ersten und im zweiten Niederspannungsnetz 40; 50 sind ein erster und ein zweiter Spannungswandler 43; 53 vorgesehen, die jeweils an das Hochspannungsnetz 30 angeschlossen sind, so dass sie elektrische Energie aus diesem entnehmen können. Sie sind vorzugsweise jeweils mit einer Potentialtrennung ausgeführt, so dass das Hochspannungsnetz 30 kein definiertes Potential bezüglich der Masseleitung 21 hat. Das Hochspannungsnetz 30 ist vorzugsweise vollständig vom Fahrgestell und vom Masseleiter elektrisch isoliert, so dass eine unkontrollierte Entladung der Hochspannungsbatterie 31 durch einen Kurzschluss sicher ausgeschlossen ist.
  • Zum ersten bzw. zum zweiten Niederspannungsnetz 40; 50 hin sind der erste und der zweite Spannungswandler 43; 53 vorliegend mit gleicher Polarität in Reihe geschaltet, so dass sie einen gemeinsamen Anschluss 23 haben. Somit können der erste und der zweite Spannungswandler 43; 53 ebenfalls gleich ausgeführt werden. Es ist denkbar, dass der erste und der zweite Spannungswandler 43; 53 wie in 3 gezeigt an das erste und das zweite Niederspannungsnetz 40; 50 angeschlossen sind, wobei die in 1 gezeigte Ausführung bevorzugt ist. Bei der genannten denkbaren Variante können die Spannungswandler nicht mehr gleich ausgeführt werden. Der gemeinsame Anschluss 23 ist permanent elektrisch leitend mit dem gemeinsamen Pol 22 verbunden, so dass jeder Spannungswandler 43; 53 eine jeweils zugeordnete Niederspannungsbatterie 41; 51 laden kann, ohne dass es auf die Spannungs- bzw. Stromverhältnisse an der jeweils anderen Niederspannungsbatterie 51; 41 ankommt. Der Masseleiter 21 ist an den anderen Anschluss des ersten Spannungswandlers 43 angeschlossen. Die zweite Versorgungsleitung 54 ist an den anderen Anschluss des zweiten Spannungswandlers 53 angeschlossen. Der erste und der zweite Spannungswandler 43; 53 wandeln jeweils eine hohe Gleichspannung in eine niedrige Gleichspannung. Von der ersten bzw. der zweiten Niederspannungsbatterie 41; 51 aus betrachtet sind sie vorzugsweise vor dem ersten bzw. dem zweiten Trennschalter 45; 55 an die ersten bzw. an die zweite Versorgungsleitung 44; 54 angeschlossen bzw. elektrisch permanent verbunden.
  • 2 zeigt einen Schaltplan einer Schaltungsanordnung 20' gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu 1 verwiesen wird. In den 1 und 2 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Anstelle eines einzigen Hochspannungsnetzes sind bei der zweiten Ausführungsform zwei gesonderte Hochspannungsnetze 30; 30' vorgesehen, die jeweils an eine zugeordnete Hochspannungsbatterie 31; 31' angeschlossen sind, wobei der erste und der zweite Spannungswandler 43, 53 an verschiedene Hochspannungsnetze angeschlossen sind. Bei der zweiten Ausführungsform ist es denkbar, auf die Potentialtrennung des ersten und des zweiten Spannungswandlers 43; 53 zu verzichten, wobei sie vorzugsweise dennoch vorgesehen ist.
  • Das erste Niederspannungsnetz 40 kann beispielsweise auf eine elektrische Leistung von 1 kW ausgelegt sein, wobei das zweite Niederspannungsnetz beispielsweise auf eine Leistung von 4 kW ausgelegt ist. Insbesondere das entsprechende Leistungsverhältnis ist typisch für eine mobile Arbeitsmaschine.
  • Bei diesem beispielhaften Leistungsbedarf müsste der zweite Spannungswandler 53 eine elektrische Leistung von 2 kW bereitstellen, wobei der erste Spannungswandler 43 eine elektrische Leistung von 3 kW bereitstellen müsste. Die beiden Spannungswandler 43; 53 haben also in etwa die gleiche elektrische Leistung. Zusätzlich haben sie das gleiche Spannungsniveau zum ersten und zum zweiten Niederspannungsnetz 40; 50 hin. Sie können also gleich ausgeführt werden.
  • 3 zeigt einen Schaltplan einer nicht zur Erfindung gehörenden Schaltungsanordnung 61. Die Schaltungsanordnung 61 ist bis auf die nachfolgend erläuterten Unterschiede identisch zur zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. In den 1 bis 3 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
  • Bei der Schaltungsanordnung 61 wurde auf die erfindungsgemäße Reihenschaltung der ersten und der zweiten Niederspannungsbatterie 41; 51 verzichtet. Um dennoch gleichartige Batterien verwenden zu können, ist die zweite Niederspannungsbatterie 51 aus zwei in Reihe geschalteten Batteriebaugruppen 63 zusammengesetzt, die beispielsweise jeweils identisch zur ersten Niederspannungsbatterie 41 ausgeführt sind.
  • Die bisher gemeinsame Masseleitung 21 ist nur noch dem ersten Niederspannungskreis 40 zugeordnet, wobei der zweite Niederspannungskreis 50 eine weitere Masseleitung 62 hat. Es ist denkbar, dass die beiden Masseleitungen 21; 62 permanent elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Legt man hier den obigen Leistungsbedarf von 1 kW im ersten Niederspannungsnetz 40 und 4 kW im zweiten Niederspannungsnetz 50 zugrunde, so müsste der erste Spannungswandler 43 eine elektrische Leistung von 1 kW liefern, wobei der zweite Spannungswandler 53 eine elektrische Leistung von 4 kW liefern müsste. Weiterhin müsste der erste Spannungswandler 43 eine elektrische Spannung von 12 V liefern, wobei der zweite Spannungswandler 53 eine elektrische Spannung von 24 V liefert. Die beiden Spannungswandler 43; 53 müssten in der Folge unterschiedlich ausgeführt werden, wodurch die Kosten gegenüber der Erfindung steigen würden. Weiter benötigt die Schaltungsanordnung 61 insgesamt drei Batteriebaugruppen 63, wobei für die Erfindung nur zwei derartige Batteriebaugruppen benötigt werden.
  • Weiterhin kann anstelle zweier gesonderte Hochspannungsnetze 30; 30' eines einziges Hochspannungsnetz vorgesehen werden, das an eine zugeordnete Hochspannungsbatterie 31 angeschlossen ist, wobei der erste und der zweite Spannungswandler 43; 53 an das gleiche Hochspannungsnetz angeschlossen sind, Vorzugsweise wird eine Potentialtrennung des ersten und des zweiten Spannungswandlers 43; 53 vorgesehen.
  • 4 zeigt einen Schaltplan einer weiteren, nicht zur Erfindung gehörenden Schaltungsanordnung 60. Die weitere Schaltungsanordnung 60 ist bis auf die nachfolgend erläuterten Unterschiede identisch zur Schaltungsanordnung 61 nach 3 ausgeführt, so dass diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. In den 1 bis 4 sind gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
  • Gegenüber der Schaltungsanordnung nach 3 ist ein Hochspannungsnetz entfallen, wobei nur noch der zweite Spannungswandler 53 elektrische Energie unmittelbar aus dem Hochspannungsnetz 30 entnimmt. Der erste Spannungswandler 43 entnimmt die benötigte elektrische Energie demgegenüber aus dem zweiten Niederspannungsnetz 50.
  • Legt man auch hier wieder den oben erläuterten Leistungsbedarf von 4 kW im zweiten Niederspannungsnetz 50 und 1 kW im ersten Niederspannungsnetz 40 zugrunde, so müsste der erste Spannungswandler 43 eine elektrische Leistung von 1 kW liefern, wobei der zweite Spannungswandler 53 eine elektrische Leistung von 5 kW liefern müssten. Die beiden Spannungswandler 43; 53 müssen also unterschiedlich ausgeführt werden.
  • Damit ist von allen erläuterten Schaltungsanordnungen diejenige in 1 die kostengünstigste, da dort die kleinste Zahl an Batteriebaugruppen benötigt wird, wobei der erste und der zweite Spannungswandler gleich ausgeführt werden können. Weiter reicht ein einziges Hochspannungsnetz aus. Die nicht zur Erfindung gehöhrenden Schaltungsanordnungen nach 3 und 4 sind demgegenüber aufwändiger und teurer, wobei sie dennoch im ersten und im zweiten Niederspannungsnetz 40; 50 keine höhere elektrische Leistung zur Verfügung stellen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Fahrzeug
    11
    Fahrantrieb
    12
    Rad
    20
    Schaltungsanordnung (erste Ausführungsform)
    20'
    Schaltungsanordnung (zweite Ausführungsform)
    21
    Masseleitung
    22
    gemeinsamer Pol
    23
    gemeinsamer Anschluss
    24
    elektrischer Verbraucher
    30
    Hochspannungsnetz
    30'
    weiteres Hochspannungsnetz
    31
    Hochspannungsbatterie
    31'
    weitere Hochspannungsbatterie
    32
    Schaltschütz
    33
    dritter Spannungswandler
    34
    erster Elektromotor
    40
    erstes Niederspannungsnetz
    41
    erste Niederspannungsbatterie
    42
    erster Pol
    43
    erster Spannungswandler
    44
    erste Versorgungsleitung
    45
    erster Trennschalter
    46
    Beleuchtungseinrichtung
    50
    zweites Niederspannungsnetz
    51
    zweite Niederspannungsbatterie
    52
    zweiter Pol
    53
    zweiter Spannungswandler
    54
    zweite Versorgungsleitung
    55
    zweiter Trennschalter
    56
    zweiter Elektromotor
    60
    nicht zur Erfindung gehörende Schaltungsanordnung
    61
    weitere nicht zur Erfindung gehörende Schaltungsanordnung
    62
    weitere Masseleitung
    63
    Batteriebaugruppe

Claims (7)

  1. Schaltungsanordnung (20; 20') mit einem Hochspannungsnetz (30) und einem ersten und einem zweiten Niederspannungsnetz (40; 50), an die jeweils wenigstens ein zugeordneter elektrischer Verbraucher (24) elektrisch angeschlossen ist, wobei das erste und das zweite Niederspannungsnetz (40; 50) jeweils aus einem zugeordneten Hochspannungsnetz (30; 30') mit elektrischer Energie versorgbar sind, wobei das erste und das zweite Niederspannungsnetz (40; 50) eine gemeinsame Masseleitung (21) umfassen, wobei das erste Niederspannungsnetz (40) eine erste Versorgungsleitung (44) umfasst, wobei das zweite Niederspannungsnetz (50) eine zweite Versorgungsleitung (54) umfasst, wobei eine erste und eine zweite Niederspannungsbatterie (41; 51) vorgesehen sind, die mit gleicher Polarität in Reihe geschaltet sind, so dass sie einen gemeinsamen Pol (22) haben, wobei die erste Niederspannungsbatterie (41) neben dem gemeinsamen Pol (22) einen ersten Pol (42) hat, wobei die zweite Niederspannungsbatterie (51) neben dem gemeinsamen Pol (22) einen zweiten Pol (52) hat, wobei die Masseleitung (21) an den ersten Pol (42) elektrisch angeschlossen ist, wobei die erste Versorgungsleitung (44) an den gemeinsamen Pol (22) elektrisch angeschlossen ist, wobei die zweite Versorgungsleitung (54) an den zweiten Pol (52) elektrisch angeschlossen ist.
  2. Schaltungsanordnung (20; 20') nach Anspruch 1, wobei ein erster und ein zweiter Spannungswandler (43; 53) vorgesehen sind, die jeweils an ein zugeordnetes Hochspannungsnetz (30; 30') angeschlossen sind, wobei sie auf der Seite des ersten bzw. des zweiten Niederspannungsnetzes (40; 50) mit gleicher Polarität in Reihe geschaltet sind, so dass sie einen gemeinsamen Anschluss (23) haben, der an den gemeinsamen Pol (22) angeschlossen ist, wobei der jeweils andere Anschluss an den ersten bzw. den zweiten Pol (42; 52) angeschlossen ist.
  3. Schaltungsanordnung (20; 20') nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein einziges Hochspannungsnetz (30) vorgesehen ist, welches an eine zugeordnete Hochspannungsbatterie (31) angeschlossen ist, wobei der erste und der zweite Spannungswandler (43; 53) eine Potentialtrennung bewirken, so dass das Hochspannungsnetz (30) kein definiertes Potential bezüglich der Masseleitung (21) bzw. des gemeinsamen Pols (22) hat.
  4. Schaltungsanordnung (20; 20') nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gemeinsame Pol (22) und die Masseleitung (21) und der gemeinsame Anschluss (23) permanent elektrisch miteinander verbunden sind.
  5. Schaltungsanordnung (20; 20') nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Niederspannungsbatterie (41; 51) gleich ausgeführt sind.
  6. Schaltungsanordnung (20; 20') nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dem wenigstens einen Hochspannungsnetz (30; 30') jeweils eine Hochspannungsbatterie (31; 31') zugeordnet ist, welche an das betreffende Hochspannungsnetz (30; 30') angeschlossen ist und welche eine elektrische Nenn-Gleichspannung zwischen 100 V und 2000 V, vorzugsweise zwischen 300 V und 1200 V, aufweist.
  7. Fahrzeug (10) umfassend eine Schaltungsanordnung (20; 20') nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (10) wenigstens einen ersten Elektromotor (34) umfasst, welcher jeweils Bestandteil eines Fahrantriebs (11) des Fahrzeugs (10) ist, wobei er jeweils aus einem zugeordneten Hochspannungsnetz (30; 30') mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei das Fahrzeug (10) eine Beleuchtungseinrichtung (46) umfasst, welche aus dem ersten Niederspannungsnetz (40) mit elektrischer Energie versorgbar ist, wobei das Fahrzeug (10) wenigstens einen zweiten Elektromotor (56) umfasst, der jeweils aus dem zweiten Niederspannungsnetz (50) mit elektrischer Energie versorgbar ist.
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ZENTRALVERBAND ELEKTROTECHNIK- UND ELEKTRONIKINDUSTRIE E. V., KOMPETENZZENTRUM ELEKTROMOBILITÄT: Spannungsklassen in der Elektromobilität. Dezember 2013, https://www.zvei.org/fileadmin/user_upload/Presse_und_Medien/Publikationen/2014/januar/Spannungsklassen_in_der_Elektromobilitaet/Spannungsklassen-Elektromobilitaet.pdf [abgerufen am 13.11.2018] [online].

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