DE102021209389B3 - Electrical system for a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bordnetz (20) für ein Kraftfahrzeug (2) aufweisend einen Hochvolt-Energiespeicher (6) mit zwei Speicherbänken (10), wobei die zwei Speicherbänke (10) mit einer Zusatz-Schalteinrichtung (30) verbunden sind, wobei die Zusatz-Schalteinrichtung (30) einen Versorgungs-Ausgang (34) aufweist zur Versorgung einer Anzahl Hochvolt-Verbraucher (22) und wobei die Zusatz-Schalteinrichtung (30) eingerichtet ist, zwei Schaltzustände zu ermöglichen, nämlich einen ersten Schaltzustand, in dem die zwei Speicherbänke (10) sowie der Versorgungs-Ausgang (34) parallel geschaltet sind, und einen zweiten Schaltzustand, in dem die zwei Speicherbänke (10) sowie der Versorgungs-Ausgang (34) in Reihe geschaltet sind.The invention relates to a vehicle electrical system (20) for a motor vehicle (2) having a high-voltage energy store (6) with two storage banks (10), the two storage banks (10) being connected to an additional switching device (30), the additional - Switching device (30) has a supply output (34) for supplying a number of high-voltage consumers (22) and wherein the additional switching device (30) is set up to enable two switching states, namely a first switching state in which the two memory banks (10) and the supply output (34) are connected in parallel, and a second switching state in which the two memory banks (10) and the supply output (34) are connected in series.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen Hochvolt-Energiespeicher mit zwei Speicherbänken. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Bordnetz.The invention relates to an on-board electrical system for a motor vehicle having a high-voltage energy storage device with two storage banks. The invention also relates to a motor vehicle with such a vehicle electrical system.
Bordnetze für Kraftfahrzeuge mit einem Hochvolt-Energiespeicher sind an sich bekannt und beispielsweise in der
Für das Laden von Elektrofahrzeugen an Ladestationen, insbesondere Ladesäulen, mittels Gleichspannung sind aktuell vor allem zwei Spannungsklassen oder Spannungsebenen vorgesehen, nämlich 400 V und 800 V. Ist das Bordnetz eines Elektrofahrzeugs lediglich für eine dieser Spannungsklassen oder Spannungsebenen ausgebildet, so kann nur ein Teil der Ladestationen genutzt werden, um das Kraftfahrzeug zu laden.For the charging of electric vehicles at charging stations, in particular charging columns, using DC voltage, two voltage classes or voltage levels are currently provided, namely 400 V and 800 V. If the electrical system of an electric vehicle is only designed for one of these voltage classes or voltage levels, then only a part of the Charging stations are used to charge the motor vehicle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaft ausgebildetes Bordnetz für ein Kraftfahrzeug anzugeben sowie ein vorteilhaft ausgebildetes Kraftfahrzeug.The invention is based on the object of specifying an advantageously designed vehicle electrical system for a motor vehicle and an advantageously designed motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch ein Bordnetz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Die im Hinblick auf das Bordnetz angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Kraftfahrzeug übertragbar und umgekehrt. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by an on-board electrical system having the features of patent claim 1 and by a motor vehicle having the features of
Das erfindungsgemäße Bordnetz ist dabei für ein Kraftfahrzeug ausgebildet und dementsprechend im verbauten Zustand Teil eines Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug wiederum weist ein entsprechendes Bordnetz auf und ist typischerweise ausgebildet als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug. D. h., dass das Kraftfahrzeug üblicherweise zumindest einen Elektromotor aufweist, mittels dessen Vortrieb generierbar ist, mit dem also eine Längsbeschleunigung für das Kraftfahrzeug vorgebbar ist.The vehicle electrical system according to the invention is designed for a motor vehicle and is accordingly part of a motor vehicle in the installed state. The motor vehicle according to the invention in turn has a corresponding vehicle electrical system and is typically designed as an electric vehicle or hybrid vehicle. This means that the motor vehicle usually has at least one electric motor, by means of which propulsion can be generated, ie with which a longitudinal acceleration for the motor vehicle can be specified.
Weiter weist das Bordnetz einen Hochvolt-Energiespeicher auf und ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass der Hochvolt-Energiespeicher ladbar ist mittels einer Gleichspannung, die von einer Ladestation der eingangs genannten Art bereitgestellt wird. Dabei ist das Bordnetz typischerweise kompatibel zu den zwei eingangs genannten Spannungsklassen oder Spannungsebenen, nämlich 400 V und 800 V. D. h., dass das Bordnetz bevorzugt derart eingerichtet ist, dass der Hochvolt-Energiespeicher wahlweise mit 400 V oder mit 800 V ladbar ist. Insbesondere auch zu diesem Zweck weist der Hochvolt-Energiespeicher zwei Speicherbänke auf.The vehicle electrical system also has a high-voltage energy store and is preferably set up in such a way that the high-voltage energy store can be charged using a DC voltage that is provided by a charging station of the type mentioned at the outset. The vehicle electrical system is typically compatible with the two voltage classes or voltage levels mentioned at the outset, namely 400 V and 800 V. This means that the vehicle electrical system is preferably set up in such a way that the high-voltage energy store can be charged with either 400 V or 800 V. The high-voltage energy storage device has two storage banks for this purpose in particular.
Die beiden Speicherbänke sind hierbei im Bordnetz mit einer Zusatz-Schalteinrichtung verbunden oder an eine Zusatz-Schalteinrichtung angebunden. Jene Zusatz-Schalteinrichtung wiederum weist einen Versorgungs-Ausgang auf zur Versorgung einer Anzahl Hochvolt-Verbraucher mittels Gleichspannung. Weiter ist die Zusatz-Schalteinrichtung eingerichtet, zumindest zwei Schaltzustände zu ermöglichen, nämlich einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand. Dabei sind im ersten Schaltzustand die zwei Speicherbänke sowie der Versorgungs-Ausgang parallel geschaltet und im zweiten Schaltzustand sind die zwei Speicherbänke sowie der Versorgungs-Ausgang in Reihe geschaltet.In this case, the two memory banks are connected to an additional switching device in the vehicle electrical system or linked to an additional switching device. That additional switching device in turn has a supply output for supplying a number of high-voltage consumers with DC voltage. Furthermore, the additional switching device is set up to enable at least two switching states, namely a first switching state and a second switching state. The two memory banks and the supply output are connected in parallel in the first switching state, and the two memory banks and the supply output are connected in series in the second switching state.
Die Zusatz-Schalteinrichtung ist hierbei vorzugsweise als einfache Schalteinrichtung ausgebildet. D. h., dass die Schalteinrichtung eine Anzahl Halbleiterschalter aufweist, welche beispielsweise durch IGBTs (IGBT: insulated-gate bipolar transistor) ausgebildet sind. Mit Hilfe dieser Halbleiterschalter ist vorzugsweise lediglich eine Verschaltung der Speicherbänke ermöglicht, sodass diese als zwei Spannungsquellen oder zwei Stromquellen entweder in paralleler Verschaltung oder in serieller Verschaltung für den Versorgungs-Ausgang genutzt werden können. In einigen Fällen ist zusätzlich noch ein dritter Schaltzustand ermöglicht, in dem der Versorgungs-Ausgang von den Speicherbänken getrennt ist. Die Zusatz-Schalteinrichtung weist darüber hinaus jedoch vorzugsweise keinen (Gleich-)Spannungswandler auf, also beispielsweise keine Ladungspumpe, keinen Aufwärtswandler, keinen Abwärtswandler, etc..The additional switching device is preferably designed as a simple switching device. This means that the switching device has a number of semiconductor switches which are formed, for example, by IGBTs (IGBT: insulated-gate bipolar transistor). With the aid of these semiconductor switches, only one connection of the memory banks is preferably made possible, so that these can be used as two voltage sources or two current sources either in a parallel connection or in a serial connection for the supply output. In some cases, a third switching state is also possible, in which the supply output is separated from the memory banks. In addition, however, the additional switching device preferably has no (DC) voltage converter, i.e., for example, no charge pump, no step-up converter, no step-down converter, etc.
Durch die Zusatz-Schalteinrichtung ist das Bordnetz dann insbesondere eingerichtet, für die Versorgung der Hochvolt-Verbraucher wahlweise zwei verschiedene Gleichspannungen als Versorgungspannungen am Versorgungs-Ausgang bereit zu stellen. D. h., dass mit dem ersten Schaltzustand eine erste Versorgungsspannung am Versorgungs-Ausgang bereitgestellt wird und dass mit dem zweiten Schaltzustand eine zweite Versorgungsspannung am Versorgungs-Ausgang bereitgestellt wird. Die erste Versorgungsspannung liegt dabei üblicherweise im Bereich 300 V bis 500 V, insbesondere im Bereich 350 V bis 450 V, und die zweite Versorgungsspannung liegt üblicherweise im Bereich 700 V bis 900 V, insbesondere im Bereich 750 V bis 850 V. zudem entspricht die zweite Versorgungsspannung typischerweise in guter Näherung dem zweifachen der ersten Versorgungsspannung. Bevorzugt liegen die zwei Versorgungsspannungen hierbei auf den eingangs genannten Spannungsebenen, nämlich 400 V und 800 V. Ein Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltzustand bedingt dann ein Umschalten zwischen der Spannungsebene 400 V und der Spannungsebene 800 V. Die exakten Versorgungspannungen variieren hierbei üblicherweise in Abhängigkeit des Ladezustandes des Hochvolt-Energiespeichers und/oder in Abhängigkeit des Gebrauchszustandes des Hochvolt-Energiespeichers.The additional switching device means that the vehicle electrical system is then set up, in particular, to optionally provide two different DC voltages as supply voltages at the supply output for supplying the high-voltage consumers. This means that a first supply voltage is provided at the supply output with the first switching state and that a second supply voltage is provided at the supply output with the second switching state. The first supply voltage is usually in the range of 300 V to 500 V, in particular in the range of 350 V to 450 V, and the second supply voltage is usually in the range of 700 V to 900 V, in particular in the range of 750 V to 850 V supply voltage voltage typically in good approximation twice the first supply voltage. The two supply voltages are preferably at the voltage levels mentioned at the outset, namely 400 V and 800 V. Switching between the first and the second switching state then requires switching between the 400 V voltage level and the 800 V voltage level. The exact supply voltages here usually vary in Depending on the state of charge of the high-voltage energy store and/or depending on the state of use of the high-voltage energy store.
Die Speicherbänke des Hochvolt-Energiespeichers sind vorzugweise als Einheiten mit genau zwei äußeren Anschlusspolen ausgebildet, nämlich einem Plus-Pol und einem Minus-Pol. Die Zusatz-Schalteinrichtung ist dann weiter bevorzugt mit den vier äußeren Anschlusspolen der zwei Speicherbänke verbunden. Jede Speicherbank wiederum weist eine Vielzahl von Akkumulator-Zellen auf, die innerhalb der Speicherbank miteinander verschaltet sind und beispielsweise als Lithium-lonen-Akkumulator-Zellen ausgebildet sind. Bevorzugt sind die beiden Speicherbänke außerdem im Wesentlichen gleichartig aufgebaut, sodass die beiden Speicherbänke als gleichartige Spannungsquellen oder gleichartige Stromquellen betrachtet werden können.The storage banks of the high-voltage energy store are preferably designed as units with exactly two external connection poles, namely a plus pole and a minus pole. The additional switching device is then preferably connected to the four outer connection poles of the two memory banks. Each memory bank in turn has a multiplicity of accumulator cells which are connected to one another within the memory bank and are in the form of lithium-ion accumulator cells, for example. In addition, the two memory banks are preferably constructed in essentially the same way, so that the two memory banks can be regarded as voltage sources or current sources of the same type.
Typisch ist weiterhin einer Ausgestaltung, bei der der Hochvolt-Energiespeicher als Modul ausgebildet ist. Jenes Modul weist dabei typischerweise ein Gehäuse auf, also insbesondere ein Gehäuse, welches das Modul nach außen abschließt. Ein solches Modul wird dann typischerweise vorgefertigt und zur Herstellung des Bordnetzes mit anderen Baugruppen des Bordnetzes verbunden, beispielsweise über eines oder mehrere Kabel.Also typical is an embodiment in which the high-voltage energy store is designed as a module. In this case, that module typically has a housing, ie in particular a housing which closes off the module from the outside. Such a module is then typically prefabricated and connected to other components of the vehicle electrical system to produce the vehicle electrical system, for example via one or more cables.
Die Zusatz-Schalteinrichtung ist je nach Ausführungsvariante ebenfalls Teil des Hochvolt-Energiespeichers. Alternativ ist sie Teil einer separaten Baugruppe, insbesondere eines Zusatzmoduls. Ein entsprechendes Zusatzmodul weist dann seinerseits typischerweise ein Gehäuse auf, insbesondere ein Gehäuse, welches das Zusatzmodul nach außen abschließt.Depending on the variant, the additional switching device is also part of the high-voltage energy storage device. Alternatively, it is part of a separate assembly, in particular an additional module. A corresponding additional module then typically has a housing, in particular a housing, which closes off the additional module from the outside.
Ist nun die Zusatz-Schalteinrichtung Teil eines solchen Zusatzmoduls, so sind das Zusatzmodul und der Hochvolt-Energiespeicher typischerweise über eines oder mehrere Kabel miteinander verbunden. Ein entsprechendes Kabel weist hierbei je nach Anwendungsfall an zumindest einem Ende einen Steckverbinder auf.If the additional switching device is now part of such an additional module, then the additional module and the high-voltage energy store are typically connected to one another via one or more cables. Depending on the application, a corresponding cable has a plug connector on at least one end.
Weiterhin weist das Bordnetz einen DC-Lade-Eingang auf, über den der Hochvolt-Energiespeicher mittels Gleichspannung ladbar ist. Ergänzt wird der DC-Lade-Eingang durch eine Basis-Schalteinrichtung, welche ihrerseits eingerichtet ist, zwei Schaltzustände zu ermöglichen, nämlich einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand. Dabei ist die Basis-Schalteinrichtung derart eingerichtet, dass im ersten Schaltzustand die zwei Speicherbänke sowie der DC-Lade-Eingang parallel geschaltet sind und dass im zweiten Schaltzustand die zwei Speicherbänke sowie der DC-Lade-Eingang in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise ist dann ein Bordnetz realisiert, bei dem der Hochvolt-Energiespeicher über ein und denselben DC-Lade-Eingang mit zwei verschiedenen Gleichspannungen als Ladespannungen ladbar ist.The vehicle electrical system also has a DC charging input, via which the high-voltage energy store can be charged using direct current. The DC charging input is supplemented by a basic switching device, which in turn is set up to enable two switching states, namely a first switching state and a second switching state. The basic switching device is set up such that the two memory banks and the DC charging input are connected in parallel in the first switching state and the two memory banks and the DC charging input are connected in series in the second switching state. In this way, a vehicle electrical system is then implemented in which the high-voltage energy store can be charged via one and the same DC charging input with two different DC voltages as charging voltages.
Über den DC-Lade-Eingang ist der Hochvolt-Energiespeicher dann typischerweise ladbar mittels einer Ladespannung, die von einer Ladestation der eingangs genannten Art bereitgestellt wird. Dabei ist das Bordnetz bevorzugt kompatibel zu den zwei eingangs genannten Spannungsklassen oder Spannungsebenen, nämlich 400 V und 800 V, so dass der Hochvolt-Energiespeicher wahlweise mit 400 V oder mit 800 V ladbar ist.The high-voltage energy store can then typically be charged via the DC charging input by means of a charging voltage that is provided by a charging station of the type mentioned at the outset. The vehicle electrical system is preferably compatible with the two voltage classes or voltage levels mentioned at the outset, namely 400 V and 800 V, so that the high-voltage energy storage device can be charged with either 400 V or 800 V.
Die Basis-Schalteinrichtung ist hierbei ebenfalls vorzugsweise als einfache Schalteinrichtung ausgebildet. D. h., dass die Basis-Schalteinrichtung eine Anzahl Halbleiterschalter aufweist, welche beispielsweise durch IGBTs (IGBT: insulated-gate bipolar transistor) ausgebildet sind. Mit Hilfe dieser Halbleiterschalter ist vorzugsweise lediglich eine Verschaltung der Speicherbänke ermöglicht, so dass die Ladespannung am DC-Lade-Eingang entweder an jeder Speicherbank anliegt oder an beiden Speicherbänken zusammen. In einigen Fällen ist zusätzlich noch ein dritter Schaltzustand ermöglicht, in dem der DC-Lade-Eingang von den Speicherbänken getrennt ist. Die Basis-Schalteinrichtung weist darüber hinaus jedoch vorzugsweise keinen (Gleich-)Spannungswandler auf, also beispielsweise keine Ladungspumpe, keinen Aufwärtswandler, keinen Abwärtswandler, etc..The basic switching device is also preferably designed as a simple switching device. This means that the base switching device has a number of semiconductor switches which are formed, for example, by IGBTs (IGBT: insulated-gate bipolar transistor). With the aid of these semiconductor switches, it is preferably only possible to interconnect the memory banks, so that the charging voltage at the DC charging input is present either at each memory bank or at both memory banks together. In some cases, a third switching state is also possible, in which the DC charging input is separated from the memory banks. In addition, however, the basic switching device preferably has no (DC) voltage converter, i.e., for example, no charge pump, no step-up converter, no step-down converter, etc.
Die Basis-Schalteinrichtung ist außerdem bevorzugt Teil des Hochvolt-Energiespeichers, zumindest sofern dieser als Modul ausgebildet ist. D. h., dass die Basis-Schalteinrichtung bevorzugt innerhalb eines Gehäuses positioniert ist, welches den Hochvolt-Energiespeicher nach außen abschließt. Die Zusatz-Schalteinrichtung ist dagegen bevorzugt außerhalb eines solchen Gehäuses angeordnet und Teil eines eigenen Moduls.The basic switching device is also preferably part of the high-voltage energy store, at least if it is designed as a module. This means that the basic switching device is preferably positioned within a housing that closes off the high-voltage energy store from the outside. In contrast, the additional switching device is preferably arranged outside such a housing and is part of a separate module.
Von Vorteil ist es weiter, wenn die Zusatz-Schalteinrichtung mit den zwei Speicherbänken verbunden ist über einen Zwischenabgriff zwischen den zwei Speicherbänken und der Basis-Schalteinrichtung. Somit führt dann der Zwischenabgriff der Zusatz-Schalteinrichtung die an den Ausgängen der Speicherbänke anliegenden Spannungen zu unabhängig vom Schaltzustand der Basis-Schalteinrichtung.It is also advantageous if the additional switching device is connected to the two memory banks via an intermediate tap between the two memory banks and the basic switching device. Thus, the intermediate tap of the additional switching device then leads to the outputs of the Voltages present in memory banks are independent of the switching state of the base switching device.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Bordnetz einen AC-Lade-Eingang zum Laden des Hochvolt-Energiespeichers mittels Wechselspannung aufweist. Der AC-Lade-Eingang ist dabei bevorzugt über einen Zwischenabgriff zwischen den zwei Speicherbänken und der Basis-Schalteinrichtung, also insbesondere den zuvor genannten Zwischenabgriff, und/oder über die Zusatz-Schalteinrichtung mit den zwei Speicherbänken verbunden. Dieser Ansatz, einen AC-Lade-Eingang über einen Zwischenabgriff und/oder über eine Zusatz-Schalteinrichtung mit den zwei Speicherbänken zu verbinden, wird dabei als eigenständig erfinderischer Ansatz angesehen. Dementsprechend bleibt eine darauf gerichtete Anmeldung oder eine darauf gerichtete Teilanmeldung vorbehalten.In addition, it is advantageous if the vehicle electrical system has an AC charging input for charging the high-voltage energy store using AC voltage. The AC charging input is preferably connected to the two memory banks via an intermediate tap between the two memory banks and the basic switching device, ie in particular the aforementioned intermediate tap, and/or via the additional switching device. This approach of connecting an AC charging input to the two memory banks via an intermediate tap and/or via an additional switching device is viewed as an independently inventive approach. Accordingly, an application directed thereto or a divisional application directed thereto remains reserved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind dann also der DC-Lade-Eingang und der AC-Lade-Eingang über verschiedene Schaltvorrichtungen mit den zwei Speicherbänken verbunden, wobei jede dieser Schalteinrichtungen, also die Basis-Schalteinrichtung einerseits und die Zusatz-Schalteinrichtung andererseits, wahlweise eine parallel Verschaltung oder eine serielle Verschaltung der zwei Speicherbänke ermöglicht.According to an advantageous embodiment, the DC charging input and the AC charging input are then connected to the two memory banks via different switching devices, with each of these switching devices, i.e. the basic switching device on the one hand and the additional switching device on the other, optionally having a parallel Connection or a serial connection of the two memory banks allows.
Zweckdienlich ist es weiterhin, wenn das Bordnetz derart eingerichtet ist, dass ein Ladebetrieb ermöglicht ist, in dem der Hochvolt-Energiespeicher geladen wird, und dass in diesem Ladebetrieb am Versorgungs-Ausgang eine Versorgungsspannung bereitgestellt wird zur Versorgung der Anzahl Hochvolt-Verbraucher. In vorteilhafter Weiterbildung ist außerdem ein erster Ladebetrieb ermöglicht, in dem der Hochvolt-Energiespeicher über den DC-Lade-Eingang geladen wird, und ein zweiter Ladebetrieb, in dem der Hochvolt-Energiespeicher über den AC-Lade-Eingang geladen wird. In diesem Fall wird dann weiter bevorzugt sowohl im ersten Ladebetrieb als auch im zweiten Ladebetrieb eine Versorgungsspannung am Versorgungs-Ausgang bereitgestellt. Die Versorgungsspannung ist dabei typischerweise unabhängig vom Ladebetrieb und hängt nur vom Schaltzustand der Zusatz-Schaltvorrichtung ab.It is also expedient if the vehicle electrical system is set up in such a way that charging operation is enabled, in which the high-voltage energy store is charged, and that in this charging operation a supply voltage is provided at the supply output to supply the number of high-voltage consumers. In an advantageous development, a first charging mode is also made possible, in which the high-voltage energy store is charged via the DC charging input, and a second charging mode, in which the high-voltage energy store is charged via the AC charging input. In this case, a supply voltage is then preferably provided at the supply output both in the first charging mode and in the second charging mode. In this case, the supply voltage is typically independent of the charging operation and depends only on the switching state of the additional switching device.
Eine derartige Ausgestaltung des Bordnetzes ist dabei insbesondere dann von Vorteil, wenn zumindest ein an den Versorgungs-Ausgang angebundener Hochvolt-Verbraucher als Nebenaggregat ausgebildet ist zur Temperierung des Hochvolt-Energiespeichers, also dazu den Hochvolt-Energiespeicher in ein vorgegebenes Temperaturfenster zu bringen und/oder in einem vorgegebenen Temperaturfenster zu halten. In diesem Fall bildet dann zum Beispiel ein Heizelement, eine Kühlmittelpumpe oder ein elektrischer Kältemittelverdichter den zumindest einen Hochvolt-Verbraucher aus.Such a configuration of the vehicle electrical system is particularly advantageous if at least one high-voltage consumer connected to the supply output is designed as an auxiliary unit for temperature control of the high-voltage energy store, i.e. for bringing the high-voltage energy store into a predetermined temperature window and/or within a specified temperature range. In this case, for example, a heating element, a coolant pump or an electric refrigerant compressor then forms the at least one high-voltage consumer.
Alternativ oder zusätzlich ist zumindest ein an den Versorgungs-Ausgang angebundener Hochvolt-Verbraucher ausgebildet zur Temperierung des Innenraums des Kraftfahrzeugs. In diesem Fall bildet dann wiederum zum Beispiel ein Heizelement, eine Kühlmittelpumpe oder ein elektrischer Kältemittelverdichter den zumindest einen Hochvolt-Verbraucher aus.Alternatively or additionally, at least one high-voltage consumer connected to the supply output is designed to control the temperature of the interior of the motor vehicle. In this case, for example, a heating element, a coolant pump or an electric refrigerant compressor then in turn forms the at least one high-voltage consumer.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der schematischen Zeichnungen. Darin zeigen:
-
1 ein Elektrofahrzeug mit einem Bordnetz, welches einen Hochvolt-Energiespeicher und ein Speicherzusatzmodul aufweist, und -
2 das Speicherzusatzmodul.
-
1 an electric vehicle with an on-board electrical system, which has a high-voltage energy storage device and an additional storage module, and -
2 the storage add-on module.
Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numbers in both figures.
Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes und in
Der Hochvolt-Energiespeicher 6 ist im Ausführungsbeispiel als Modul ausgebildet und weist ein Gehäuse 8 auf, welches den Hochvolt-Energiespeicher 6 nach außen abschließt. In dem Gehäuse 8 sind zwei Speicherbänke 10 angeordnet, die gemäß
Weiterhin weist der Hochvolt-Energiespeicher 6 einen DC-Lade-Eingang 16 auf, über den der Hochvolt-Energiespeicher 6 mittels Gleichspannung ladbar ist. Ergänzt wird der DC-Lade-Eingang 16 durch eine Basis-Schalteinrichtung 18, welche eingerichtet ist, zumindest zwei Schaltzustände zu ermöglichen, nämlich einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand. Dabei ist die Basis-Schalteinrichtung 18 derart eingerichtet, dass im ersten Schaltzustand die zwei Speicherbänke 10 sowie der DC-Lade-Eingang 16 parallel geschaltet sind und dass im zweiten Schaltzustand die zwei Speicherbänke 10 sowie der DC-Lade-Eingang 16 in Reihe geschaltet sind. Auf diese Weise ist der Hochvolt-Energiespeicher 6 über ein und denselben DC-Lade-Eingang 16 mit zwei verschiedenen Gleichspannungen als Ladespannungen ladbar. Im Ausführungsbeispiel sind dies 400 V und 800 V. D. h., dass im Ausführungsbeispiel die Nennspannung bei beiden Speicherbänken 10 400 V beträgt.Furthermore, the high-voltage energy store 6 has a
Der Hochvolt-Energiespeicher 6 ist weiter Teil eines Bordnetzes 20 des Kraftfahrzeugs 2 und dient im Bordnetz 20 außerdem zur Versorgung einer Anzahl Hochvolt-Verbraucher 22 in einem Teilbornetz 24. Das Teilbordnetz 24 ist dabei nicht direkt mit dem Hochvolt-Energiespeicher 6 verbunden, sondern indirekt über ein Zusatzmodul 26. Auch das Zusatzmodul 26 weist im Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 28 auf, welches das Zusatzmodul 26 nach außen abschließt.The high-voltage energy store 6 is also part of an on-
Teil des Zusatzmodul 26 ist eine Zusatz-Schalteinrichtung 30, welche in
Die Zusatz-Schalteinrichtung 30 weist weiterhin einen Versorgungs-Ausgang 34 auf zur Versorgung der Hochvolt-Verbraucher 22 im Teilbordnetz 24 mittels Gleichspannung. Weiter ist die Zusatz-Schalteinrichtung 30 eingerichtet, zumindest zwei Schaltzustände zu ermöglichen, nämlich einen ersten Schaltzustand und einen zweiten Schaltzustand. Dabei sind im ersten Schaltzustand die zwei Speicherbänke 10 sowie der Versorgungs-Ausgang 34 parallel geschaltet und im zweiten Schaltzustand sind die zwei Speicherbänke 10 sowie der Versorgungs-Ausgang 34 in Reihe geschaltet.The
Im Ausführungsbeispiel gemäß
Durch die Zusatz-Schalteinrichtung 30 ist das Bordnetz 20 dann eingerichtet, für die Versorgung der Hochvolt-Verbraucher 22 wahlweise zwei verschiedene Gleichspannungen als Versorgungspannungen am Versorgungs-Ausgang 34 bereit zu stellen. D. h., dass mit dem ersten Schaltzustand eine erste Versorgungsspannung am Versorgungs-Ausgang 34 bereitgestellt wird und dass mit dem zweiten Schaltzustand eine zweite Versorgungsspannung am Versorgungs-Ausgang 34 bereitgestellt wird. Die erste Versorgungsspannung liegt dabei im Ausführungsbeispiel bei 400 V und die zweite Versorgungsspannung liegt bei 800 V. Ein Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltzustand bedingt dann ein Umschalten zwischen 400 V und 800 V. Die exakten Versorgungspannungen variieren hierbei üblicherweise in Abhängigkeit des Ladezustandes des Hochvolt-Energiespeichers 6 und/oder in Abhängigkeit des Gebrauchszustandes des Hochvolt-Energiespeichers 6.The on-board
Außerdem weist das Zusatzmodul 26 im Ausführungsbeispiel einen AC-Lade-Eingang 36 zum Laden des Hochvolt-Energiespeichers 6 mittels Wechselspannung auf. Der AC-Lade-Eingang 36 ist dabei über die Zusatz-Schalteinrichtung 30 und über den Zwischenabgriff 32 mit den zwei Speicherbänken 10 verbunden. Dabei ist zwischen den AC-Lade-Eingang 36 und der Zusatz-Schalteinrichtung 30 eine Gleichrichter-Schaltung 28 zwischengeschaltet zur Wandlung von Wechselspannung in Gleichspannung. Die Wechselspannung liegt hierbei je nach Ausführungsvariante als Einphasenwechselspannung vor oder als Mehrphasenwechselspannung.In addition, the
Im Ausführungsbeispiel sind außerdem der Hochvolt-Energiespeichers 6 und das Zusatzmodul 26 über ein oder zwei nicht näher dargestellte Kabel miteinander verbunden. Dabei weist der Hochvolt-Energiespeichers 6 zwei Modul-Ausgänge 40 auf und das Zusatzmodul 26 zwei Modul-Eingänge 42. Jeder Modul-Ausgang 40 ist hierbei mit genau einer Speicherbank 10 verbunden und andersherum ist für jede Speicherbank 10 ein Modul-Ausgang 40 vorgesehen. Eine jede Verbindung zwischen Speicherbank 10 und Modul-Ausgang 40 ist bevorzugt abgesichert, beispielsweise über eine Schmelzsicherung. Jeder Modul-Ausgang 40 ist schließlich mit einem Modul-Eingang 42 verbunden.In the exemplary embodiment, the high-voltage energy store 6 and the
BezugszeichenlisteReference List
- 22
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 44
- E-Motor-Versorgungs-AusgangE-motor supply output
- 66
- Hochvolt-EnergiespeicherHigh-voltage energy storage
- 88th
- GehäuseHousing
- 1010
- Speicherbankmemory bank
- 1212
- Anschlusspolconnection pole
- 1414
- Akkumulator-Zelleaccumulator cell
- 1616
- DC-Lade-EingangDC charging input
- 1818
- Basis-SchalteinrichtungBasic switching device
- 2020
- Bordnetzelectrical system
- 2222
- Hochvolt-Verbraucherhigh-voltage consumers
- 2424
- Teilbordnetzsub-network
- 2626
- Zusatzmoduladd-on module
- 2828
- GehäuseHousing
- 3030
- Zusatz-Schalteinrichtungadditional switching device
- 3232
- Zwischenabgriffintermediate tap
- 3434
- Versorgungs-Ausgangsupply output
- 3636
- AC-Lade-EingangAC charging input
- 3838
- Gleichrichter-Schaltungrectifier circuit
- 4040
- Modul-Ausgangmodule output
- 4242
- Modul-Eingangmodule input
- S1S1
- Halbleiterschalter 1semiconductor switch 1
- S2S2
-
Halbleiterschalter 2
semiconductor switch 2 - S3S3
- Halbleiterschalter 3semiconductor switch 3
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Cited By (1)
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DE102023203599B3 (en) | 2022-12-21 | 2024-03-07 | Vitesco Technologies GmbH | Distributor device for a high-voltage system of an electric vehicle |
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-
2021
- 2021-08-26 DE DE102021209389.2A patent/DE102021209389B3/en active Active
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