WO2025157652A1 - Versorgung von hilfskomponenten mit hochgesetzter ladespannung bei diodengesicherter anbindung eines ladeanschlusses - Google Patents

Versorgung von hilfskomponenten mit hochgesetzter ladespannung bei diodengesicherter anbindung eines ladeanschlusses

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WO2025157652A1
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charging
battery
terminal
switch
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Franz Pfeilschifter
Martin GÖTZENBERGER
Manuel Brunner
Mario Schmid
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • B60L2210/40—DC to AC converters

Definitions

  • a connecting circuit in the sense of a vehicle power distributor
  • a booster input and a booster output in order to be able to increase a charging voltage that is lower than the nominal voltage of a vehicle battery or the vehicle electrical system.
  • an auxiliary component connection is connected to the booster output.
  • the booster output and thus the auxiliary component connection
  • the charging connection via a diode (which can be connected in series if necessary).
  • the diode blocks when the voltage at the charging port needs to be boosted (boost mode due to a corresponding battery at the battery terminal), thus preventing the boosted voltage from triggering the charging station's overvoltage protection (Zener diode or functionally equivalent), which is not designed for the boosted voltage.
  • This unwanted triggering i.e., current flow through the overvoltage protection
  • This allows a vehicle to be charged with a boosted voltage if it is connected to a charging station with a comparatively lower (non-boosted) voltage.
  • the procedure proposed here allows auxiliary components such as air conditioning compressors, etc., to operate at the high nominal voltage of the vehicle's electrical system even during charging, thereby improving comfort without impairing the blocking effect of the diode.
  • a vehicle electrical system connection circuit which is designed to suitably connect a charging connection and a battery connection.
  • a booster i.e. a step-up DC-DC converter
  • the connection circuit has a The booster output terminal and a booster output terminal to which an external booster (i.e., outside the connection circuit, preferably within the vehicle electrical system) can be connected, which can increase the voltage of the charging terminal to a suitable voltage for charging the batteries.
  • the booster output terminal is configured to be connected to a booster input, and the booster input terminal is configured to be connected to a booster output. This allows a booster to be connected that can increase the voltage at the booster input to a higher voltage at the booster output.
  • At least one battery switch is provided, via which the booster output terminal is connected to the battery terminal.
  • the connection between the booster output terminal and the battery terminal is switchable across all poles. Therefore, a first battery switch may be provided, which is located in a negative current path that connects a negative potential of the booster output terminal to a negative potential of the battery terminal.
  • a second battery switch may be provided, which is located in a positive current path that connects a positive potential of the booster output terminal to a positive potential of the battery terminal.
  • an auxiliary component connection is provided, which is connected to the booster output connection.
  • the auxiliary component connection is connected to the battery connection via the at least one battery switch, so that supply via the voltage at the battery connection is also possible.
  • the battery switch is closed, voltage can be supplied to the battery connection for charging (the connectable battery), and at the same time, a voltage can be supplied to the auxiliary component connection, which can be used to supply at least one auxiliary component that can be connected to the auxiliary component connection.
  • the booster output terminal is connected to the charging terminal via a diode in the connecting circuit.
  • the auxiliary component terminal is connected to the charging terminal via the diode.
  • the diode is preferably provided in a negative current path that connects the booster output terminal (or a negative potential thereof) to the charging terminal (or a negative potential thereof).
  • the flow direction of the diode corresponds to the direction of power flow from the booster output terminal to the charging terminal.
  • the flow direction of the diode points towards the charging terminal (preferably towards a negative potential of the charging terminal).
  • the flow direction of the diode points away from the booster output terminal or the auxiliary component terminal or the battery switch (preferably away from a negative potential of the terminals or a battery switch in a negative current path).
  • the diode reduces at high speed a current that can flow through overvoltage protection elements of a charging station (connected to the charging port) due to an earth-related insulation fault, which then become conductive when the high voltage of the battery terminal or the booster output terminal is partially or completely between an earth potential and a potential of the charging port due to a potential shift.
  • surge protection diodes are connected between the ground potential and the charging voltage potentials. If an insulation fault causes the voltage level of the battery connection/booster output connection to shift relative to the ground potential, one of the charging station's surge diodes becomes conductive. The diode very quickly reduces the current flow due to its forward or reverse conduction.
  • the diode is connected in a (negative) current path between the charging connection on the one hand and the booster output connection or Auxiliary component connection, on the other hand (as a component connected in series in the connection), is provided. This is particularly the case for the negative potentials of the relevant connections.
  • This connection or the current path is preferably switchable.
  • a diode switch is preferably provided which is connected in series with the diode.
  • the booster output connection or the auxiliary component connection (in particular a negative potential thereof) is connected to the charging connection (in particular a negative potential thereof) via the diode switch.
  • a series circuit comprising a diode and a diode switch connects the side of the battery switch facing away from the battery connection to the charging connection or to a path leading to the charging connection, which path may have a filter and/or a charging switch and/or a fuse.
  • the diode switch can be provided between the charging connection and the diode. Alternatively, the diode can be provided between the charging connection and the diode switch.
  • the diode switch relates to the same potential as the diode, in particular a negative potential.
  • the diode switch and/or the diode are preferably provided in only one potential connection, not in connections of both potentials of the connecting circuit.
  • a combination of an inverter and an electrical machine, or a dedicated boost converter module (charging booster module), can be considered as a booster or boost converter.
  • the vehicle electrical system connection circuit preferably has a booster input terminal.
  • the booster input terminal is configured to be connected to an AC side of an inverter or to a winding or star point of an electrical machine that is connected to the AC side of the inverter.
  • it can be provided to connect the booster input terminal to a center tap of a half-bridge or part of the half-bridges of an inverter, wherein this half-bridge or this part of the half-bridges remains in an open state.
  • the booster input terminal is separated from the inverter, except for a current path that leads via at least one winding of the electrical machine (and which is used for voltage conversion).
  • the at least one remaining half-bridge of the inverter is controlled in a clocked manner such that a boost converter is produced, in which the working switching unit of the at least one fading half-bridge, and the working inductance is formed by at least one winding of the electric machine.
  • a control device can be provided which controls the inverter and, in addition to the mode for motor and/or generator operation of the electric machine, has a corresponding converter mode in which the inverter is operated as described above for DC voltage conversion (together with at least one winding of the electric machine).
  • the booster output connection is configured to be connected to a DC side of the same inverter.
  • the DC side of the inverter is formed by the ends of the half-bridges of the inverter.
  • the inverter can be designed as a BnC bridge, where n is twice the number of phases of the inverter (twice the number of all connected half-bridges of the inverter). Instead of windings of the electric machine, a dedicated working inductance (working choke) can also be used.
  • the booster input connection can be provided by a phase connection which is configured to be connected to at least one phase connection of an inverter.
  • the booster output connection corresponds specifically to a DC voltage supply connection of an inverter, i.e., a connection for the DC voltage side of the inverter.
  • the inverter is specifically a high-voltage traction inverter.
  • a dedicated boost converter module can also be used.
  • the boost converter module has its own (clocked-controlled) switching unit and its own dedicated working inductance.
  • the boost converter module has an input side and an output side and is configured to boost electrical voltage from the input side and to output the boosted input voltage at the output side.
  • the on-board network connection circuit can have a booster input terminal configured to be connected to an input side of such a boost converter module.
  • the booster output terminal is preferably configured to be connected to an output side of the same boost converter module.
  • switches should be provided in the connecting circuit which can disconnect a phase connection and establish a connection with the boost converter module to the connecting circuit.
  • the connecting circuit it has a fuse device.
  • the booster input connection is connected to the battery connection via this.
  • the fuse device is preferably designed as an electronic fuse in order to be able to switch off quickly in the event of high currents.
  • the fuse device can be designed as a fast-acting fuse.
  • the fuse device and the diode are provided in current paths of different polarity.
  • the fuse device is preferably provided in a positive current path.
  • the fuse device is connected in series in the current path. The entire current of the current path in which the fuse device is provided flows through the fuse device.
  • the fuse device is provided in a current path that connects the booster input connection on the one hand to the battery connection and the charging connection on the other.
  • the fuse device is connected to one side of the battery switch, which is connected (switchless) to the battery connection.
  • the fuse device and the diode are connected to different battery switches.
  • two battery switches are provided.
  • the fuse device is provided between the booster input terminal and the battery terminal, in particular between the booster input terminal and the positive potential of the battery terminal.
  • the fuse device is connected between the booster input terminal and the side of a first of the battery switches facing the battery terminal (or its positive potential).
  • the fuse device is connected between the booster input terminal and the charging terminal (or its positive potential).
  • the diode is connected between the booster output terminal/auxiliary component terminal and the side of a first of the battery switches facing the battery terminal (or its positive potential).
  • the fuse device is connected between the booster input terminal and the side of a second of the battery switches facing the battery terminal (or its positive potential).
  • the current path connecting the booster input terminal to the battery terminal (positive potential) via the fuse device is preferably switchable, for example by means of a fuse device switch.
  • the connecting circuit may include a safety device switch. This is connected in series to the safety device.
  • the booster input terminal is connected to the battery terminal via the safety device switch.
  • the safety device switch preferably connects the safety device to the battery terminal.
  • the safety device (which is preferably connected to the booster input terminal without a switch) is connected to the battery terminal (preferably to its positive potential) and to the (first) battery switch via the safety device switch, in particular to the side of the battery switch facing the battery terminal.
  • the safety device is connected to the charging terminal, in particular to its positive potential, via the safety device switch. This connection is preferably switchable (by means of a charging terminal switch).
  • the diode connects the booster output terminal to the charging terminal without a switch or via a charging terminal switch.
  • the diode connects a potential, for example the negative potential, of the booster output terminal to a potential (negative potential) of the charging terminal without a switch or via a (first) charging terminal switch.
  • the booster output terminal is preferably connected to the battery terminal via a first switching element and a battery switch provided in series therewith (in particular in this order).
  • a negative potential of the booster output terminal can be connected to a negative potential of the battery terminal via a first battery switch, in particular without a switch or via a first switching element.
  • a positive potential of the booster output terminal can be connected to a positive potential of the battery terminal via a second battery switch, in particular without a switch or via a second switching element. If a first and/or second switching element is provided in addition to the at least one battery switch, then The first or second switching element is provided between the booster output terminal and the respective battery switch, which leads to the battery terminal.
  • the charging terminal is connected to the connection point between the first or second switching element and the respective at least one battery switch, preferably directly, or via a (preferably all-pole) switching unit, a (preferably all-pole) filter, and/or a fuse in one or both current paths.
  • the switching unit can have one or both charging switches, which can be connected upstream of the charging terminal.
  • the booster input terminal can be connected via the fuse device (single-pole) via a (single-pole) charging switch to the charging terminal or the respective potential thereof (such as the positive potential), optionally via a fuse element between the charging switch and the battery terminal.
  • the booster input terminal can be connected via a fuse switch to the fuse device, which is preferably connected to the charging terminal without a switch.
  • the booster input terminal can be connected via a fuse device and a subsequent fuse switch to the fuse element, which leads (via a charging switch) to the charging terminal.
  • the end of the fuse element facing away from the charging port is connected to the battery port, either directly or via a battery switch.
  • the booster input port can alternatively be connected to the charging port via a fuse device and a downstream fuse switch, and optionally to one end of a charging switch facing the charging port.
  • the charging switch can be provided between the fuse switch and the battery port or the auxiliary component port or the booster output port.
  • the path leading from the booster input port (via the fuse device and, if applicable, the fuse switch) to the charging port can be connected directly, i.e., not via a charging switch, to the charging port, while the charging switch leads from the charging port or from this path to the battery port.
  • the fuse device can follow first, followed by the fuse switch, or vice versa. This series connection connects, in particular, the booster input port to the charging port (directly) or via a charging switch.
  • the positive potential of the booster output terminal can be connected to the battery terminal (or a positive potential thereof) via a first switching element and a first battery switch provided in series therewith.
  • the negative potential of the booster output terminal can be connected to the battery terminal (or a negative potential thereof) via a second switching element and a second battery switch provided in series therewith.
  • the connection point between the first or second switching element on the one hand and the first or second battery switch on the other hand is connected (via a charging switch) to the charging terminal.
  • the booster input terminal is connected (via the fuse device) to the resulting current path between the connection point (or positive potential thereof) and the charging terminal, in particular without a switch.
  • the booster output terminal or a negative potential thereof is connected to the connection point (or negative potential thereof) via the diode, in particular without a switch.
  • the connecting circuit can have at least one charging connection switch. This switch connects the charging connection to the battery connection.
  • the negative potential of the charging connection can be connected to the negative potential of the battery connection via a first charging connection switch.
  • the positive potential of the charging connection can be connected to the positive potential of the battery connection via a second charging connection switch.
  • the diode can be connected to the charging port (or a positive potential thereof) via the charging port switch. Furthermore, the diode can be connected to the battery port via the (first) charging port switch, in particular to a positive potential of the battery port.
  • the charging connection is connected to the booster output connection via at least one battery switch.
  • This connection is preferably all-pole and has a battery switch for each potential.
  • the charging connection can be connected to the battery connection via at least one battery switch.
  • This connection is preferably all-pole and has a battery switch for each potential.
  • the at least one battery switch can thus, viewed from the charging connection, be on the Booster output terminal side, or on the side leading to the battery terminal.
  • a control device may be provided that is connected to the switches described here for control purposes and is preferably configured to output signals to an inverter (external to the connection circuit).
  • the control device may be part of the connection circuit or may be part of a charging system branch that includes the connection circuit and the inverter (and, if applicable, an electrical machine connected to it).
  • a charging electrical system branch is equipped with an on-board electrical system connection circuit (as described herein) and an inverter (as described herein).
  • the DC side of the inverter is connected to the booster output terminal.
  • the AC side of the inverter is configured for connection to an electrical machine.
  • an electrical machine can be provided that is part of the charging electrical system branch, for example if its inductances are used as working inductances in a boost converter.
  • the AC side of the inverter is connected to a booster input terminal of the on-board electrical system connection circuit (directly or via a switch, such as a star switch of the electrical machine).
  • the charging electrical system branch has a (dedicated) boost converter, such as a boost converter as described herein.
  • the output side of the boost converter is connected to the booster output terminal.
  • the input side of the boost converter is connected to a booster input terminal of the on-board electrical system connection circuit.
  • the charging electrical system branch can comprise a control device configured to directly or indirectly control the inverter in a driving state according to a pulse pattern for generating a rotating field in an electrical machine connected thereto.
  • the control device can further be configured to control the inverter and switches of the electrical system connection circuit in a fault state. directly or indirectly into a permanently open state.
  • the control device directly or indirectly controls the inverter to put some of the half-bridges or advantageously all of the half-bridges into a closed state.
  • the control device is preferably designed to control the inverter to generate a bridge short circuit (active short circuit), in particular by putting the half-bridges (some or all of them) into a conductive state.
  • a bridge short circuit means the ON state, i.e. the conductive state of the series-connected transistors of a half-bridge, in which the inverter or the half-bridge(s) are or are not.
  • the bridge short circuit acts on the input voltage of the inverter, i.e. on the potentials of the booster output terminal, and short-circuits them.
  • the control device is designed to close switches of the boost converter accordingly in order to cause the boost converter to actively generate the short circuit. This accelerates and ensures the triggering of any fuse present.
  • the control device is configured to transmit such a signal to the inverter and, in particular, has a corresponding control output.
  • the control device is also configured to control the inverter in a boost state in a clocked manner as a switch of a boost converter for boost conversion, wherein the inverter together with at least one winding of the electrical machine connected to the inverter form the boost converter.
  • the vehicle electrical system may also include batteries with a fixed nominal voltage or with different nominal voltages due to a parallel/serial configuration of battery strings.
  • the batteries are typically high-voltage batteries with a fixed or configurable nominal voltage of 800 V (including a variation range of +/- 5, 10, or 20%). If the battery is not configurable, the booster input terminal (possibly via a fuse) and the booster output terminal (or a negative potential thereof) are connected to the charging terminal, although this connection does not pass through a charging switch. Rather, the current paths leading to the booster input and output terminals, as well as the current paths leading to the battery terminal, originate from the charging terminal, with only the latter current paths having battery switches.
  • the booster input terminal (possibly via a fuse) and the booster output terminal (or a negative potential thereof) are connected to the battery terminal, but this connection does not pass through charging switches. Instead, the current paths leading away from the charging terminal first pass through charging switches, which are connected to the battery terminal and the diode or fuse on their side facing away from the charging terminal.
  • the components described here are high-voltage components with a nominal voltage of more than 60 V, in particular of at least 200 V, 400 V or 800 V.
  • the connections described here are preferably high-power connections with a current-carrying capacity of at least 10 A, 50 A or 100 A.
  • the battery connection, the auxiliary component connection, the charging connection and the booster output connection are preferably two-pole and each have a negative potential and a positive potential. These connections are direct current connections.
  • the booster output connection is preferably single-pole.
  • the switches described here are preferably electromechanical switches such as relays, but can also be designed as semiconductor switches.
  • the switches described here are single-pole switches or on/off switches.
  • the fuse device is provided in a current path between the booster input connection and the rest of the circuit.
  • the fuse element is connected upstream of the charging connection, in particular between the charging connection on the one hand and the battery connection or booster input connection on the other.
  • the fuse element is preferably a fuse, but can also be designed as an electronic fuse.
  • the fuse device is preferably an electronic fuse, but can also be designed as a quick-acting fuse.
  • the charging connection can be designed according to a charging standard for charging electric vehicles or can be connected to a plug-in connection element that is designed according to a charging standard.
  • the on-board electrical system connection circuit is preferably housed in one housing; the inverter, the electric motor, and any batteries are preferably provided in another housing. Other embodiments provide for the on-board electrical system connection circuit and the inverter to be provided in the same housing.
  • the connections mentioned here are, in particular, recessed into the housing wall.
  • the connections mentioned here can be plug-in connections or are implemented by connections resulting from a continuous conductor track or continuous busbar, or by other connected busbars.
  • the diode and any fuse device can be designed with a maximum current load (pulse current load, continuous current load) that is lower than the corresponding current load rating of the battery switches (or charging switches). This also applies to switching elements between the booster output terminal and the battery switches, i.e., switching elements that are in the same current path as the diode and any fuse device.
  • the diode and any fuse device are designed for the (lower) load power of auxiliary components for which the auxiliary component terminal is also designed, whereby this rating is lower than the rating of the components located between the booster output terminal and the battery terminal (or between the load terminal and the battery terminal).
  • a diode As a diode, a diode component (with exactly one PN junction or Schottky junction) can be used or a switch (semiconductor switch or electromechanical switch) can be used, which opens when the current flows through the power path in one direction and is closed when the voltage across the switch is reversed, i.e. a switch with the function of a diode.
  • a switch semiconductor switch or electromechanical switch
  • Figures 1 and 2 serve to explain numerous embodiments of the connecting circuits and on-board branches described here. First, the elements that are identical in the figures and therefore bear the same reference numerals will be described.
  • Figures 1 and 2 each show a connecting circuit VS that has a booster output terminal IA, a battery terminal BA, and a charging terminal LA. Furthermore, the connecting circuit VS has an auxiliary component terminal HA. These terminals each have a negative potential - and a positive potential +.
  • a booster input terminal PA is single-pole and has a positive potential.
  • Components external to the connection circuit VS are connected to the booster input terminal PA and the pool booster output terminal IA. These components include an inverter INV and an electric machine EM.
  • the inverter INV has an AC side that is connected to the electric machine EM.
  • the booster input terminal PA is also connected to the AC side.
  • the DC side of the inverter INV is connected to the booster output terminal IA. This allows voltage to be applied to the AC side of the inverter INV via the booster input terminal PA, in particular to windings of the electric machine EM that is connected to it.
  • the inductances of the electric machine EM can be operated together with the inverter INV as a boost converter.
  • the examples shown relate to a solution in which the inverter and the electric machine function as a boost converter or boost converter, although a dedicated boost converter can also be used instead of these two components.
  • the booster output terminal IA is connected via two poles to the auxiliary component terminal HA.
  • This connection is switchless, but can be secured and/or provided with a filter.
  • the booster output terminal IA is connected to the battery terminal BA via two battery switches B1, B2 (one switch per potential, i.e., a two-pole arrangement of the two switches).
  • the first battery switch B1 connects the positive potential of the booster output terminal lA to the positive potential of the battery terminal BA.
  • the second battery switch B2 connects the negative potential of the booster output terminal lA to the negative potential of the Battery terminal BA. If a (boosted) voltage is present at the booster output terminal lA, it can be passed on to the auxiliary component terminal HA and to the battery terminal BA. This can be used to supply auxiliary components via the auxiliary component terminal HA or to charge the battery via the battery terminal BA.
  • the charging connection LA is connected to the battery connection BA via two poles. Two-pole (i.e. one switch per potential) charging switches C1, C2 are provided in this connection. This results in a first connection point V1 between the negative potential of the charging connection LA and the first battery switch C1. This results in a second connection point V2 between the positive potential of the charging connection LA and the second battery switch C2.
  • Both Figures 1 and 2 have this in common, although in Figure 1 the connection point V1 and the connection point V2 of the battery switches C1, C2 are connected on the side facing the charging connection LA, and in Figure 2 they are connected on the side facing the battery connection BA. What both Figures have in common is that the first connection point V1 is connected to the booster output connection IA, in particular to its negative potential, via a diode D.
  • connection point V3 at which the negative potential of the booster output terminal IA, the negative potential of the auxiliary component terminal HA, and the diode D are connected to one another.
  • the forward direction of the diode D points away from the third connection point V3 and points in particular towards the charging terminal LA.
  • the reverse direction of the diode D thus points away from the charging terminal LA and points in particular towards the third connection point or the booster output terminal IA.
  • the connection between the first and third connection points V1, V3 includes not only a diode D, but also a diode switch M2 (connected in series to the diode).
  • the diode D and the diode switch M2 are connected in series and are both arranged between the points V3 and V1.
  • the third connection point V3 is followed by the diode D, with the diode switch M2 connecting the diode D to the first connection point V1.
  • the diode switch and the diode can also be arranged in the reverse order. If diode D is not connected between the negative potentials of the charging terminal LA and the booster output terminal IA, but rather between the positive potentials, then the diode can be reversed.
  • the booster input connection PA is connected to the charging connection LA via an electronic fuse EF (generally: safety device EF).
  • this connection is direct and leads to the charging connection LA simply via a safety switch M1.
  • this connection leads from the booster input connection PA via the electrical fuse EF, the subsequent safety switch M1 to the second connection point V2.
  • This point V2 is connected to the charging connection LA via the second charging switch C2.
  • the illustration shows that the booster input connection PA is first connected to the safety switch M1 via the electronic fuse EF, although this order can also be reversed.
  • the safety switch M1 shown leads to the charging connection LA directly ( Figure 1) or via the second charging switch C2 ( Figure 2).
  • diode D is connected to the negative potential of charging terminal LA via diode switch M2, without this connection going through one of the charging switches C1, C2. Rather, diode D and the diode switch M2 connected in series with it lead via the first charging switch C1 to battery terminal BA (more precisely: to its negative potential -).
  • the path leading from phase terminal PA, which leads via electronic fuse EF and fuse switch M1 also leads to charging terminal (or to its positive potential +), without this path going through one of the battery switches C1, C2.
  • electronic fuse EF and diode D therefore lead directly to charging terminal LA and via the (two-pole) charging switches C1, C2 to battery terminal BA.
  • connection point V3 In addition to the third connection point V3, from which the current path including diode D originates, there is a fourth connection point V4 in Figures 1 and 2, which connects the positive potential of the booster output terminal IA to both the auxiliary component terminal HA and the first battery switch B1.
  • the third and fourth connection points V3 and V4 are connected switchlessly to the booster output terminal IA and, via the battery switches B1 and B2, to the battery terminal PA.
  • This connection is two-pole.
  • connection points V1, V2 show a fifth and sixth connection point V5, V6, which is located on the side of the battery switches B1, B2 facing the battery terminal BA.
  • the diode D and the electronic fuse EF, respectively, are connected to this current path via the connection points V1, V2.
  • no further switches are provided between the booster output terminal IA and the battery terminal BA apart from the switches B1, B2.
  • a path leading to the charging terminal LA branches off from the battery terminal, which, in addition to the charging switches C1, C2 and the filter F, only has a single-pole fuse S1.
  • This fuse S1 is a fuse element or a safety fuse.
  • a battery it is possible for a battery to be connected to the battery terminal BA whose nominal voltage is higher than the charging voltage at the terminal LA. For example, an 800 V battery can be connected to the battery terminal BA, while a charging station with, for example, 400 V is connected to the charging terminal LA.
  • switches C1 and C2 are opened, and a charging voltage is applied to the booster input terminal PA via the electronic fuse EF and the fuse switch M1.
  • the electric machine EM outside the connection circuit
  • the corresponding inverter INV operate as a boost converter, so that the higher voltage, corresponding to the higher nominal voltage of the batteries, is available at the battery terminal BA at the connected booster output terminal lA.
  • the auxiliary component terminal HA in Figure 1 is connected to the booster output terminal IA, so that the boosted voltage is available there during charging. This can be used to supply the auxiliary components connected to terminal HA.
  • switches B1 and B2 are closed.
  • diode D can prevent a current that would flow into the charging station due to overvoltage elements (between a high-voltage potential +, - on the one hand and the ground potential).
  • Switches C1 and C2 are closed to enable direct charging when the charging station at terminal LA is in the same voltage range as the batteries BA. This is the case when the 800 V batteries BA at terminal BA are to be charged with an 800 V charging station connected to terminal LA.
  • the circuit shown in Figure 1 is also upward compatible.
  • Figure 2 shows embodiments for connecting configurable batteries to the BA terminal, whose nominal voltage, depending on the battery configuration, can correspond to the nominal voltage of the charging terminal LA (even if this is only 400 V) or to a higher voltage level, for example 800 V.
  • a first embodiment of this provides that the battery switches B1, B2 are connected to the battery terminal BA without a switch.
  • the diode D is connected to the battery terminal BA via a switch M1
  • the electrical fuse EF is also connected to the battery terminal BA via a switch M2.
  • the switch M2 is also referred to as a diode switch
  • the switch M1 is also referred to as a fuse switch.
  • the first embodiment of Figure 2 thus provides a switch-free connection between the battery switches B1, B2 and the battery terminal BA, while in the direction of the booster input terminals and booster output terminals IA, PA (two-pole) switches in the form of switches M1, M2 are provided.
  • a second embodiment of Figure 2 provides a switch-free connection between the diode D or the electronic fuse EF on the one hand and the battery switch on the other hand; here the switches M1, M2 are not present (i.e. replaced by a fixed connection). Instead, the battery switches B1, B2 are located directly in front of the battery connection BA at the points B1', B2'. The diode or the electrical fuse D, EF are connected to the booster output connection 1A via (two-pole switches) at the points M1', M2'. In the second embodiment of Figure 2 the switches M1, M2 are therefore located at the points M1', M2'. The battery switches B1, B2 are located at the points B1', B2'.
  • the battery switches are thus provided between connection points V5, V6 and the battery connection BA.
  • V6 two-pole switching elements are provided at the points M1', M2'.
  • the battery switches B1, B2 shown in Fig. 2 are not located to the left of the connection points V5, V6 (due to the shift to the points B1', B2'), but to the right of them.
  • the battery switches in the second embodiment are connected directly upstream of the battery terminal BA, see points B1', B2', i.e., viewed from the battery terminal BA, they are located upstream of the current path leading to the charging terminal LA.
  • the switches M1, M2 are not connected directly downstream of the diode or the electronic fuse D, EF, but are located between the battery switches B1, B2 or the charging terminal LA on the one hand and the booster output terminal IA on the other.
  • the diode switch is connected between the negative potential of the booster output terminal IA and point V5, to which the diode and (via a charging switch) the charging terminal are also connected.
  • the diode D thus connects the negative potential of the booster output terminal IA to the point to which the negative potential of the charging terminal is connected (via a charging terminal switch C1).
  • This point V5 is also connected (via a battery switch on The battery terminal (or its negative potential) is connected to point B2', as is the booster output terminal IA (or its negative potential) via a switch at point M2'.
  • the diode bridges the switch at point M2' (without an additional switch); the battery switch is located at point B2' (directly before battery terminal BA).
  • switch M2 is not located at the location shown, but at point B2' between terminal BA and point V5.
  • charging is possible with 800 V if the switches C1, C2 are closed and if the battery connected to the BA terminal also has a nominal voltage of 800 V (or is configured accordingly).
  • Adaptation to the voltage level of the charging station can thus be carried out by configuring the battery that is connected or connectable to the battery terminal BA.
  • the circuit in Figure 2 enables the auxiliary components to be supplied with a boosted voltage via the auxiliary component terminal HA if the voltage at the charging terminal LA is too low, by virtue of the inverter and the electric machine (or a dedicated boost converter module) connected to the booster terminals IA, PA being able to boost the voltage via switch M1 and fuse EF.
  • a high voltage is already present at the charging terminal LA (i.e. corresponding to the nominal voltage of the auxiliary components), for example 800 V, then the switches provided at points M1', M2' can be closed in order to provide the high voltage present at the charging terminal LA at the auxiliary component terminal HA.
  • a high voltage or boosted voltage can always be provided at the auxiliary component terminal HA, either by directly passing a high voltage or by boosting a lower voltage present at the charging terminal LA.
  • This enables an auxiliary component supply at 800 V - charging a battery configured for 800 V - as well as an auxiliary component supply at 400 V - charging a battery configured for 400 V, in both cases with a high or boosted voltage that corresponds to the nominal voltage of the auxiliary components.
  • Both figures show a control device C which controls both the inverter and the switches of the connecting circuit VS. This is shown schematically, with particular hierarchical aspects of the control system being omitted for the sake of clarity.
  • the control device C can open all switches in the event of a fault, can control inverters for recuperation and in particular for driving, and can also control the inverter in a clocked manner such that, together with an inductance of the electric machine EM, a boost converter is created.
  • this boost converter is used to increase the charging voltage of an 800 V battery when charging is to be carried out with 400 V, and in Figure 1, it simultaneously supplies the auxiliary components with an 800 V voltage (stepped up).
  • the boost converter provided in this way is used to provide 800 V at terminal HA when 400 V is present at the charging terminal LA and the battery connected to terminal BA is configured for a nominal voltage of 400 V.
  • the control device C is preferably configured to output a signal that represents a desired configuration of the battery. This applies in particular to embodiments of Figure 2 or embodiments in which the diode D is connected to the charging terminal LA via a charging switch C1 (and the safety device EF is connected to the charging terminal LA via a further charging switch C2).
  • the control device C is preferably configured to output a desired configuration in a low-voltage charging mode (for charging with, for example, 400 V) that corresponds to a parallel configuration (of battery strings of the battery).
  • control device C is preferably configured to provide the switches between the connection points V1, V2 (or V5, V6) on the one hand and the auxiliary component terminal HA in the open state (in particular switches B1, B2 or switches at points M1' and M2'), and to output a boost signal that provides the boost converter (EM+INV or a dedicated converter module) in the active state.
  • the control device C is preferably configured to output a target configuration in a high-voltage charging mode (for charging with, for example, 800 V, ie a voltage greater than the charging voltage provided in the low-voltage charging mode) that corresponds to a serial configuration (of battery strings of the battery).
  • the control device C is Preferably, in this high-voltage charging mode, the switches between the connection points V1, V2 (or V5, V6) on the one hand and the auxiliary component connection HA are closed (in particular switches B1, B2 or switches at points M1' and M2'), and a switch-inactive signal is emitted, which places the boost converter (EM+INV or a dedicated converter module) in an open, inactive state.
  • the switches M1, M2, if present are closed.
  • switch M1 in particular, is open.
  • the control device C provides the diode switch (switch M1) in the closed state when a battery with high voltage (e.g. 800 V) is connected to the battery terminal BA or the battery provided there is configurable and is configured in a series configuration.
  • the control device C preferably provides at least one switch in a path that runs parallel to the diode in the open state. This applies in particular to the charging switch C1, to which the diode D is connected (via the diode switch) when the charging switch C1 leads from the diode to the battery terminal BA, and to the switch B2 or a switch at the point M2' when the diode D is connected to the charging terminal LA via the first charging switch C1.
  • control device C is configured to provide at least one switch state of said switches such that a charging current must be conducted through this diode (when charging with a voltage lower than the nominal battery voltage, i.e., with an active boost converter), and that a current path that would bypass the diode in a closed state (by means of a switch) is open.
  • connection points V1 and V5 are identical, and connection points V2 and V6 are identical. If identical, the potentials and, in particular, the characteristics (such as position) are identical and transferable.
  • connection circuit is transformer-free, i.e., not galvanically insulating.

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Abstract

Eine Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) ist mit einem Boosterausgangsanschluss (IA), einem Batterieanschluss (BA), einem Ladeanschluss (LA), einem mit dem Boosterausgangsanschluss (IA) verbundenen Hilfskomponentenanschluss (HA) und mit mindestens einem Batterieschalter (B1, B2) ausgestattet. Über den Batterieschalter (B1, B2) sind der Boosterausgangsanschluss (IA) und der Batterieanschluss (BA) miteinander verbunden. Die Verbindungsschaltung (VS) weist eine Diode (D) auf, über die der Boosterausgangsanschluss (IA) mit dem Ladeanschluss (LA) verbunden ist. Die Durchflussrichtung der Diode (D) entspricht der Richtung eines Leistungsflusses von dem Boosterausgangsanschluss (IA) an den Ladeanschluss (LA). Ferner wird ein entsprechender Ladebordnetzzeig beschrieben.

Description

Beschreibung
Versorgung von Hilfskomponenten mit hochgesetzter Ladespannung bei diodengesicherter Anbindung eines Ladeanschlusses
Es ist bekannt, Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb mit einem Hochvolt-Bordnetz auszustatten, um den elektrischen Traktionsantrieb mit hoher Spannung effizient und leistungsstark betreiben zu können. Zum einen bestehen neben dem Antrieb weitere Komponenten (Hilfskomponenten), die aufgrund ihres hohen Leistungsbedarfs ebenso mit einer Hochvolt-Spannung betrieben werden. Zum anderen sind inzwischen mehrere Spannungslagen zur Gleichspannungsladung etabliert, insbesondere das 400 V - Gleichspannungsladen, gemäß dem zahlreiche Ladestationen ausgebildet sind, sowie neuerdings das 800 V - Gleichspannungsladen, das aufgrund der höheren Spannung eine deutlich höhere Ladeleistung und somit stark verkürzte Ladezeiten ermöglicht. Dementsprechend bestehen Fahrzeuge mit einem 800 V - Bordnetz, in dem 800 V - Hilfskomponenten versorgt werden, woraus sich die Aufgabe ergibt, derartige Fahrzeuge komfortabel und sicher mit etablierten 400 V - Ladestationen zu laden. Die sich stellende Aufgabe kann darin gesehen werden, Bordnetze von Fahrzeugen mit hoher Bordnetz-Nennspannung rückwärtskompatibel auszustatten, um diese vorteilhaft an bereits bestehende Ladestationen mit niedrigerer Lade-Nennspannung laden zu können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weitere Eigenschaften, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich mit den nebengeordneten und den abhängigen Ansprüchen, sowie mit der Beschreibung und den Figuren.
Es wird vorgeschlagen, eine Verbindungsschaltung (im Sinne eines Fahrzeug- Stromverteilers) mit einem Boostereingang und einem Boosterausgang auszustatten, um so eine Ladespannung, die niedriger ist als die Nennspannung einer Fahrzeugbatterie bzw. des Bordnetzes hochsetzen zu können. Um während des Ladens Hilfskomponenten mit der Nennspannung des Bordnetzes betreiben zu können, ist ein Hilfskomponentenanschluss an den Boosterausgang angeschlossen, wobei zur Erhöhung der Sicherheit der Boosterausgang (und somit der Hilfskomponentenanschluss) über eine Diode (ggf. seriell schaltbar) mit dem Ladeanschluss verbunden ist. Bei Aufladen einer 800 V - Fahrzeugbatterie an einer 400 V - Ladestation, die einen Überspannungsschutz gegenüber dem Erdungspotential aufweist (etwa entsprechende Ladestationen gemäß CHAdeMO- Standard mit max. 500 V Ladespannung) kann ein Isolationsfehler zur Potentialverschiebung und somit zum Auslösen dieses Überspannungsschutzes führen. Die Diode sperrt in diesem Fall und verbessert die Hochvoltsicherheit, bis der sich ergebende Fehlerstrom abgeklungen ist. Dadurch kann unter Beibehaltung eines hohen Sicherheitsstandards auf günstige Weise ein Fahrzeug mit einer Spannung geladen werden, die geringer ist als die Nennspannung des Fahrzeugbordnetzes.
Zusammengefasst sperrt die Diode, wenn die Spannung am Ladeanschluss hochzusetzen ist (Boost-Modus wegen einer entsprechenden Batterie am Batterieanschluss), um so zu vermeiden, dass die hochgesetzte Spannung den Überspannungsschutz (Zener-Diode oder funktionell äquivalent) der Ladestation auslöst, der nicht für die hochgesetzte Spannung ausgelegt ist. Dieses unerwünschte Auslösen (d.h. Stromfluss durch den Überspannungsschutz) kann entstehen, wenn durch ein Isolationsfehler die Potentiallage der Spannung gegenüber dem Erdungspotential verschoben und nicht mehr symmetrisch ist. Dadurch kann ein Fahrzeug mit einer hochgesetzten Spannung geladen werden, wenn dieses an eine Ladestation mit einer im Vergleich hierzu niedrigeren (nicht hochgesetzten) Spannung geladen wird. Gleichzeitig erlaubt die hier vorgeschlagene Vorgehensweise den Betrieb von Hilfskomponenten wie Klimakompressoren etc. mit der hohen Nennspannung des Fahrzeugbordnetzes auch beim Laden, wodurch der Komfort verbessert wird, ohne die Sperrwirkung der Diode zu beeinträchtigen.
Es wird eine Bordnetz-Verbindungsschaltung vorgeschlagen, die eingerichtet ist, einen Ladeanschluss und einen Batterieanschluss mit einander geeignet zu verbinden. Zum Ausgleich von Spannungsunterschieden zwischen dem Ladeanschluss und dem Batterieanschluss (etwa aufgrund unterschiedlicher Nennspannungen) kann ein Booster, d.h. ein Aufwärts-Gleichspannungswandler, angeschlossen werden. Hierzu weist die Verbindungsschaltung einen Boosterausgangsanschluss und einen Boosterausgangsanschluss auf, an die ein externer Booster (d.h. außerhalb der Verbindungsschaltung, vorzugsweise innerhalb des Bordnetzes) angeschlossen werden kann, der die Spannung des Ladeanschlusses auf eine geeignete Spannung zum Laden der Batterien heben kann. Der Boosterausgangsanschluss ist eingerichtet, an einen Boostereingang angeschlossen zu werden und der Boostereingangsanschluss ist eingerichtet, an einen Boosterausgang angeschlossen zu werden. Dadurch kann ein Booster angeschlossen werden, der die Spannung am Boostereingang hochsetzen kann auf eine höhere Spannung am Boosterausgang.
Mindestens ein Batterieschalter ist vorgesehen, über den der Boosterausgangsanschluss mit dem Batterieanschluss verbunden ist. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen dem Boosterausgangsanschluss mit dem Batterieanschluss allpolig schaltbar. Es kann daher ein erster Batterieschalter vorgesehen sein, der in einem Minus-Strompfad vorgesehen ist, welcher ein negatives Potential des Boosterausgangsanschlusses mit einem negativen Potential des Batterieanschluss verbindet, und es kann ein zweiter Batterieschalter vorgesehen sein, der in einem Plus-Strompfad vorgesehen ist, welcher ein positives Potential des Boosterausgangsanschlusses mit einem positiven Potential des Batterieanschluss verbindet.
Es ist ferner ein Hilfskomponentenanschluss vorgesehen, der mit dem Boosterausgangsanschluss verbunden ist. Dadurch können Komponenten, die an den Hilfskomponentenanschluss angeschlossen werden, direkt mit der hochgesetzten Spannung des Boosterausgangsanschlusses versorgt werden. Über den mindestens einen Batterieschalter ist der Hilfskomponentenanschluss mit dem Batterieanschluss verbunden, so dass auch eine Versorgung mittels der Spannung am Batterieanschluss möglich ist. Bei geschlossenem Batterieschalter kann Spannung an dem Batterieanschluss zum Laden (der anschließbaren Batterie) abgegeben werden und es kann gleichzeitig an dem Hilfskomponentenanschluss eine Spannung abgegeben werden, die zum Versorgen von mindestens einer Hilfskomponente dienen kann, die an den Hilfskomponentenanschluss anschließbar ist. Über eine Diode der Verbindungsschaltung ist der Boosterausgangsanschluss mit dem Ladeanschluss verbunden. Aufgrund der (vorzugsweise schalterfreien und ggf. sicherungsfreien) Verbindung des Hilfskomponentenanschlusses mit dem Boosterausgangsanschluss ist der Hilfskomponentenanschluss über die Diode mit dem Ladeanschluss verbunden. Die Diode ist vorzugsweise in einem Minus- Strompfad vorgesehen, der den Boosterausgangsanschluss (bzw. ein negatives Potential hiervon) mit dem Ladeanschluss (bzw. ein negatives Potential hiervon) verbindet. Die Durchflussrichtung der Diode entspricht der Richtung eines Leistungsflusses von dem Boosterausgangsanschluss an den Ladeanschluss. Insbesondere zeigt die Durchflussrichtung der Diode zum Ladeanschluss (vorzugsweise zu einem negativen Potential des Ladeanschlusses). Mit anderen Worten zeigt die Durchflussrichtung der Diode vom Boosterausgangsanschluss bzw. vom Hilfskomponentenanschluss bzw. von dem Batterieschalter weg (vorzugsweise von einem negativen Potential der Anschlüsse bzw. von einem Batterieschalter in einem Minus-Strompfad weg). Die Diode verringert mit hoher Geschwindigkeit einen Strom, der aufgrund eines erdungsbezogenen Isolationsfehlers durch Überspannungsschutzelemente einer Ladestation (angeschlossen an den Ladeanschluss) fließen kann, die dann leitend werden, wenn aufgrund einer Potentialverschiebung die hohe Spannung des Batterieanschlusses bzw. des Boosterausgangsanschlusses teilweise oder vollständig zwischen einem Erdungspotential und einem Potential des Ladeanschlusses anliegt.
Gerade bei CHAdeMO-Ladestationen gemäß einem CHAdeMO-Standard, dessen Maximalladespannung 500 V nicht überschreitet, sind entsprechend ausgelegte Überspannungsschutzdioden zwischen Erdungspotential und den Ladespannungspotentialen angeschlossen. Verschiebt sich aufgrund eines Isolationsfehlers die Spannungslage des Batterieanschlusses / des Boosterausgangsanschlusses gegenüber dem Erdungspotential, wird eine der Überspannungsdioden der Ladestation leitend. Die Diode reduziert aufgrund ihrer Durchlassrichtung bzw. hierzu entgegengesetzten Sperrrichtung sehr schnell den betreffenden Stromfluss.
Die Diode ist in einer Verbindung in einem (Minus-)Strompfad zwischen Ladeanschluss einerseits und Boosterausgangsanschluss bzw. Hilfskomponentenanschluss andererseits (als seriell in der Verbindung angeschlossenes Bauelement) vorgesehen. Dies trifft insbesondere für die negativen Potentiale der betreffenden Anschlüsse der Fall. Diese Verbindung bzw. der Strompfad ist vorzugsweise schaltbar. Es ist vorzugsweise ein Diodenschalter vorgesehen, der seriell mit der Diode verbunden ist. Über den Diodenschalter ist der Boosterausgangsanschluss bzw. der Hilfskomponentenanschluss (insbesondere ein negatives Potential hiervon) mit dem Ladeanschluss (insbesondere ein negatives Potential hiervon) verbunden. Eine Seriellschaltung aus Diode und Diodenschalter verbindet die dem Batterieanschluss abgewandte Seite des Batterieschalters mit dem Ladeanschluss oder mit einem zum Ladeanschluss führenden Pfad, der einen Filter und/oder einen Ladeschalter und/oder eine Sicherung aufweisen kann. Der Diodenschalter kann zwischen Ladeanschluss und Diode vorgesehen sein. Alternativ kann die Diode zwischen Ladeanschluss und Diodenschalter vorgesehen sein. Der Diodenschalter betrifft das gleiche Potential wie die Diode, insbesondere ein negatives Potential. Der Diodenschalter und/oder die Diode sind vorzugsweise in nur einer Potentialverbindung vorgesehen, nicht in Verbindungen beider Potentiale der Verbindungsschaltung.
Als Booster bzw. als Aufwärtswandler kommt eine Kombination aus einem Inverter und einer elektrischen Maschine oder ein dezidiertes Aufwärtswandlermodul (Ladeboostermodul) in Betracht. Bei derartigen Ausführungsformen weist die Bordnetz-Verbindungsschaltung vorzugsweise einen Boostereingangsanschluss auf. Der Boostereingangsanschluss ist eingerichtet, mit einer Wechselstromseite eines Inverters verbunden zu werden oder mit einer Wicklung oder einem Sternpunkt einer elektrischen Maschine verbunden zu werden, die an die Wechselstromseite des Inverters angeschlossen ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, den Boostereingangsanschluss an einen Mittenabgriff einer Halbbrücke oder eines Teils der Halbbrücken eines Inverters anzuschließen, wobei diese Halbbrücke oder dieser Teil der Halbbrücken in offenem Zustand bleiben. Dadurch wird der Boostereingangsanschluss von dem Inverter getrennt, abgesehen von einem Strompfad, der über mindestens eine Wicklung der elektrischen Maschine führt (und der zur Spannungswandlung verwendet wird). Die mindestens eine verbleibende Halbbrücke des Inverters wird getaktet derart angesteuert, dass sich ein Aufwärtswandler ergibt, bei die Arbeits-Schalteinheit von der mindestens einen verbleichenden Halbbrücke gebildet wird, und die Arbeitsinduktivität von mindestens einer Wicklung der elektrischen Maschine gebildet wird. Es kann eine Steuervorrichtung vorgesehen sein, die den Inverter ansteuert und neben dem Modus zum motorischen und/oder generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine einen entsprechenden Wandlermodus aufweist, in dem der Inverter wie vorangehend beschrieben zur Gleichspannungswandlung (zusammen mit mindestens einer Wicklung der elektrischen Maschine) betrieben wird. Der Boosterausgangsanschluss ist eingerichtet, mit einer Gleichstromseite des gleichen Inverters verbunden zu werden. Die Gleichstromseite des Inverters wird gebildet durch die Enden der Halbbrücken des Inverters. Der Inverter kann als BnC-Brücke ausgebildet sein, wobei n das Doppelte der Phasenzahl des Inverters (das Doppelte der Anzahl aller geschalteten Halbbrücken des Inverters) ist. Anstatt von Wicklungen der elektrischen Maschine kann auch eine dezidierte Arbeitsinduktivität (Arbeitsdrossel) verwendet werden. Der Boostereingangsanschluss kann von einem Phasenanschluss vorgesehen werden, der zur Verbindung mit mindestens einem Phasenanschluss eines Inverters eingerichtet ist. Der Boosterausgangsanschluss entspricht hierbei insbesondere einem Gleichspannungs-Versorgungsanschluss eines Inverters, d.h. einem Anschluss für die Gleichspannungsseite des Inverters. Der Inverter ist insbesondere ein Hochvolt-Traktionsinverter.
Neben der vorangehend beschriebenen Möglichkeit, einen Inverter und eine elektrische Maschine (oder eine dezidierte Arbeitsinduktivität) zur Darstellung eines Aufwärtswandlers vorzusehen, zu dessen Anschluss die Verbindungsschaltung ausgebildet ist, kann auch ein dezidierte Aufwärtswandlermodul verwendet werden. Das Aufwärtswandlermodul verfügt über eine eigene (getaktet angesteuerte) Schalteinheit und über eine eigene, dezidierte Arbeitsinduktivität. Das Aufwärtswandlermodul verfügt über eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite und ist eingerichtet, elektrische Spannung ausgehend von der Eingangsseite hochzusetzen (zu boosten) und an der Ausgangsseite die hochgesetzte (geboostete) Eingangsspannung abzugeben. Die Bordnetz-Verbindungsschaltung kann einen Boostereingangsanschluss aufweisen, der eingerichtet ist, mit einer Eingangsseite eines derartigen Aufwärtswandlermoduls verbunden zu werden. Der Boosterausgangsanschluss ist vorzugsweise eingerichtet, mit einer Ausgangsseite des gleichen Aufwärtswandlermoduls verbunden zu werden. Hierzu können insbesondere in der Verbindungsschaltung Schalter vorgesehen sein, die einen Phasenanschluss abtrennen und eine Verbindung mit Aufwärtswandlermoduls mit der Verbindungsschaltung herstellen können.
In Ausführungen der Verbindungsschaltung verfügt diese über eine Sicherungseinrichtung. Über diese ist der Boostereingangsanschluss mit dem Batterieanschluss verbunden. Bevorzugt ist die Sicherungseinrichtung als elektronische Sicherung ausgestaltet, um bei hohen Strömen schnell abschalten zu können. Alternativ kann die Sicherungseinrichtung als schnell auslösende Schmelzsicherung ausgestaltet sein. Die Sicherungseinrichtung und die Diode sind in Strompfaden unterschiedlicher Polarität vorgesehen. Die Sicherungseinrichtung ist vorzugsweise in einem Plus-Strompfad vorgesehen. Die Sicherungseinrichtung ist seriell in dem Strompfad geschaltet. Der gesamte Strom des Strompfads, in dem die Sicherungseinrichtung vorgesehen ist, fließt durch die Sicherungseinrichtung. Die Sicherungseinrichtung ist in einem Strompfad vorgesehen, der den Boostereingangsanschluss einerseits mit dem Batterieanschluss bzw. dem Ladeanschluss andererseits verbindet. Die Sicherungseinrichtung ist mit einer Seite des Batterieschalters verbunden, die (schalterfrei) mit dem Batterieanschluss verbunden ist. Die Sicherungseinrichtung und die Diode sind mit unterschiedlichen Batterieschaltern verbunden. In Ausführungsformen mit der Diode und mit der Sicherungseinrichtung sind zwei Batterieschalter vorgesehen. Die Sicherungseinrichtung ist zwischen dem Boostereingangsanschluss und dem Batterieanschluss vorgesehen, insbesondere zwischen dem Boostereingangsanschluss und dem positiven Potential des Batterieanschlusses. Die Sicherungseinrichtung ist zwischen dem Boostereingangsanschluss und der Seite eines ersten der Batterieschalter angeschlossen, die dem Batterieanschluss (bzw. dessen positivem Potential) zugewandt ist. Die Sicherungseinrichtung ist zwischen dem Boostereingangsanschluss Ladeanschluss (bzw. dessen positivem Potential) angeschlossen. Die Diode ist zwischen dem Boosterausgangsanschluss/Hilfskomponentenanschluss und der Seite eines ersten der Batterieschalter angeschlossen, die dem Batterieanschluss (bzw. dessen positivem Potential) zugewandt ist. Die Sicherungseinrichtung ist zwischen dem Boostereingangsanschluss und der Seite eines zweiten der Batterieschalter angeschlossen, die dem Batterieanschluss (bzw. dessen positivem Potential) zugewandt ist. Der Strompfad, der über die Sicherungseinrichtung den Boostereingangsanschluss mit dem Batterieanschluss (pos. Potential) verbindet, ist vorzugsweise schaltbar, beispielsweise mittels eines Sicherungseinrichtungsschalters.
Die Verbindungsschaltung kann einen Sicherungseinrichtungsschalter aufweisen. Dieser ist seriell mit der Sicherungseinrichtung verbunden. Über den Sicherungseinrichtungsschalter ist der Boostereingangsanschluss mit dem Batterieanschluss verbunden. Der Sicherungseinrichtungsschalter verbindet vorzugsweise die Sicherungseinrichtung mit dem Batterieanschluss. Über den Sicherungseinrichtungsschalter ist die Sicherungseinrichtung (welche mit dem Boostereingangsanschluss vorzugsweise schalterfrei verbunden ist) mit dem Batterieanschluss (vorzugsweise mit dessen positiven Potential) und mit dem (ersten) Batterieschalter verbunden, insbesondere mit der Seite des Batterieschalters, die dem Batterieanschluss zugewandt ist. Über den Sicherungseinrichtungsschalter ist die Sicherungseinrichtung mit dem Ladeanschluss verbunden, insbesondere mit dessen positiven Potential. Diese Verbindung ist vorzugsweise schaltbar (mittels eines Ladeanschlussschalters).
Gemäß weiteren Ausgestaltungsmöglichkeiten verbindet die Diode den Boosterausgangsanschluss schalterfrei oder über einen Ladeanschlussschalter mit dem Ladeanschluss. Insbesondere verbindet die Diode ein Potential, beispielsweise das Minus-Potential, des Boosterausgangsanschlusses schalterfrei oder über einen (ersten) Ladeanschlussschalter mit einem Potential (Minus-Potential) des Ladeanschlusses. Der Boosterausgangsanschluss ist vorzugsweise über ein erstes Schaltelement, sowie über einen hierzu seriell vorgesehenen Batterieschalter (insbesondere in dieser Reihenfolge) mit dem Batterieanschluss verbunden. Ein Minus-Potential des Boosterausgangsanschluss kann über einen ersten Batterieschalter mit einem Minus-Potential des Batterieanschlusses verbunden sein, insbesondere schalterfrei oder über ein erstes Schaltelement. Ein Plus-Potential des Boosterausgangsanschluss kann über einen zweiten Batterieschalter mit einem Plus-Potential des Batterieanschlusses verbunden sein, insbesondere schalterfrei oder über ein zweites Schaltelement. Ist ein neben dem mindestens einen Batterieschalter das erste und/oder zweite Schaltelement vorgesehen, dann kann das erste bzw. zweite Schaltelement zwischen dem Boosterausgangsanschluss und dem betreffenden Batterieschalter vorgesehen, der zum Batterieanschluss führt. Der Ladeanschluss ist mit der Verbindungsstelle zwischen dem ersten bzw. zweiten Schaltelement und betreffenden mindestens einen Batterieschalter angeschlossen, vorzugsweise direkt, oder über eine (vorzugsweise allpolige) Schalteinheit, einen (vorzugsweise allpolige) Filter und/oder eine Sicherung in einer oder beiden Strompfaden. Die Schalteinheit kann einen oder beide Ladeschalter aufweisen, die dem Ladeanschluss vorgeschaltet sein können. Der Boostereingangsanschluss kann über die Sicherungseinrichtung (einpolig) über einen (einpoligen) Ladeschalter mit dem Ladeanschluss bzw. dem betreffenden Potential hiervon (etwa das Plus- Potential) verbunden sein, gegebenenfalls über ein Sicherungselement zwischen dem Ladeschalter und dem Batterieanschluss. Der Boostereingangsanschluss kann über einen Sicherungsschalter mit der Sicherungseinrichtung verbunden sein, die vorzugsweise schalterfrei mit dem Ladeanschluss verbunden ist. Der Boostereingangsanschluss kann über eine Sicherungseinrichtung und einen nachfolgenden Sicherungsschalter mit dem Sicherungselement verbunden sein, das (über einen Ladeschalter) zum Ladeanschluss führt. Das dem Ladeanschluss abgewandte Ende des Sicherungselements ist mit dem Batterieanschluss verbunden, entweder direkt oder über einen Batterieschalter. Der Boostereingangsanschluss kann alternativ über eine Sicherungseinrichtung und einen nachfolgenden Sicherungsschalter mit dem Ladeanschluss verbunden sein, und ggf. mit einem Ende eines Ladeschalters, das dem Ladeanschluss zugewandt ist. Der Ladeschalter kann zwischen dem Sicherungsschalter und dem Batterieanschluss bzw. dem Hilfskomponentenanschluss bzw. dem Boosterausgangsanschluss vorgesehen sein. Der Pfad, der von dem Boostereingangsanschluss (über die Sicherungseinrichtung und ggf. dem Sicherungsschalter) zum Ladeanschluss führt, kann direkt, d.h. nicht über einen Ladeschalter mit dem Ladeanschluss verbunden sein, während der Ladeschalter von dem Ladeanschluss bzw. von diesem Pfad zum Batterieanschluss führt. Von dem Boostereingangsanschluss aus gesehen kann zunächst die Sicherungseinrichtung und dann der Sicherungsschalter folgen, oder umgekehrt. Diese Reihenschaltung verbindet insbesondere den Boostereingangsanschluss mit dem Ladeanschluss (direkt) oder über einen Ladeschalter. Das Plus-Potential des Boosterausgangsanschlusses kann über ein erstes Schaltelement sowie über einen hierzu seriell vorgesehenen ersten Batterieschalter mit dem Batterieanschluss (bzw. einem Plus-Potential hiervon) verbunden sein. Das Minus-Potential des Boosterausgangsanschlusses kann über ein zweites Schaltelement sowie über einen hierzu seriell vorgesehenen zweiten Batterieschalter mit dem Batterieanschluss (bzw. einem Minus-Potential hiervon) verbunden sein. Der Verbindungspunkt zwischen erstem bzw. zweitem Schaltelement einerseits und dem ersten bzw. zweiten Batterieschalter andererseits ist (über Ladeschalter) mit dem Ladeanschluss verbunden. Der Boostereingangsanschluss ist (über die Sicherungseinrichtung) mit dem sich ergebenen Strompfad zwischen dem Verbindungspunkt (bzw. Plus-Potential hiervon) und dem Ladeanschluss verbunden, insbesondere schalterfrei. Der Boosterausgangsanschluss bzw. ein Minus-Potential hiervon ist über die Diode mit Verbindungspunkt (bzw. Minus-Potential hiervon) verbunden, insbesondere schalterfrei.
Die Verbindungsschaltung kann mindestens eine Ladeanschlussschalter aufweisen. Über diesen ist der Ladeanschluss mit dem Batterieanschluss verbunden. Hierbei kann über einen ersten Ladeanschlussschalter das Minus-Potential des Ladeanschlusses mit dem Minus-Potential des Batterieanschlusses verbunden sein. Über einen zweiten Ladeanschlussschalter kann der Plus-Potential des Ladeanschlusses mit dem Plus-Potential des Batterieanschlusses verbunden sein.
Die Diode kann über den Ladeanschlussschalter mit dem Ladeanschluss (bzw. ein Plus-Potential hiervon) verbunden sein. Zudem kann die Diode über den (ersten) Ladeanschlussschalter mit dem Batterieanschluss verbunden sein, insbesondere mit einem Plus-Potential des Batterieanschlusses.
Weitere Ausgestaltungen sehen vor, dass der Ladeanschluss über mindestens einen Batterieschalter mit dem Boosterausgangsanschluss verbunden ist. Diese Verbindung ist vorzugsweise allpolig und weist pro Potential einen Batterieschalter auf. Ferner kann der Ladeanschluss über mindestens einen Batterieschalter mit dem Batterieanschluss verbunden ist. Diese Verbindung ist vorzugsweise allpolig und weist pro Potential einen Batterieschalter auf. Der mindestens eine Batterieschalter kann somit, vom Ladeanschluss aus gesehen, auf der zum Boosterausgangsanschluss führenden Seite sein, oder auf der zum Batterieanschluss führenden Seite.
Es kann eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen sein, die ansteuernd mit den hier beschriebenen Schaltern verbunden ist und die vorzugsweise eingerichtet ist, Signale an einen Inverter (extern der Verbindungsschaltung) abzugeben. Die Steuerungsvorrichtung kann Teil der Verbindungsschaltung sein, oder kann Teil eines Lade-Bordnetzzweigs sein, der die Verbindungsschaltung sowie den Inverter (sowie ggf. eine daran angeschlossene elektrische Maschine) umfasst.
Die hier beschriebene Vorgehensweise kann mittels eines Lade-Bordnetzzweigs umgesetzt sein. Ein entsprechender Lade-Bordnetzzweigs ist mit einer Bordnetz- Verbindungsschaltung (wie hierin beschrieben) und einem Inverter (wie hierin beschrieben) ausgestattet. Die Gleichstromseite des Inverters ist mit dem Boosterausgangsanschluss verbunden. Die Wechselstromseite des Inverters ist zum Anschluss an eine elektrische Maschine eingerichtet. Alternativ kann eine elektrische Maschine vorgesehen sein, die Teil des Lade-Bordnetzzweigs ist, etwa wenn deren Induktivitäten als Arbeitsinduktivität in einem Aufwärtswandler verwendet wird. Die Wechselstromseite des Inverters ist mit einem Boostereingangsanschluss der Bordnetz-Verbindungsschaltung verbunden (direkt oder über einen Schalter, etwa einen Sternschalter der elektrischen Maschine). Alternativ hat der Lade- Bordnetzzweig einen (dezidierten) Aufwärtswandler, etwa einen Aufwärtswandler, wie er hierin beschrieben ist. Die Ausgangseite des Aufwärtswandlers ist mit dem Boosterausgangsanschluss verbunden. Die Eingangsseite des Aufwärtswandlers ist mit einem Boostereingangsanschluss der Bordnetz-Verbindungsschaltung verbunden.
In einer Ausgestaltung, in der der Lade-Bordnetzzweig den Inverter aufweist und insbesondere den Inverter auch zur Aufwärtswandlung nutzt, kann der Lade- Bordnetzzweig eine Steuerungsvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, in einem Fahrzustand den Inverter gemäß einem Pulsmuster zur Erzeugung eines Drehfeldes in einer daran angeschlossenen elektrischen Maschine direkt oder indirekt anzusteuern. Die Steuerungsvorrichtung kann ferner eingerichtet sein, in einem Fehlerzustand den Inverter sowie Schalter der Bordnetz-Verbindungsschaltung direkt oder indirekt in einen dauerhaft offenen Zustand zu versetzen. In einer bevorzugten Ausführungsform steuert die Steuerungsvorrichtung den Inverter direkt oder indirekt an, ein Teil der Halbbrücken oder vorteilhafterweise alle Halbbrücken in einen geschlossenen Zustand zu versetzen. Mit anderen Worten ist die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise eingerichtet, den Inverter anzusteuern, einen Brückenkurzschluss (active short-circuit, aktiver Kurzschluss) zu erzeugen, insbesondere, indem die Halbbrücken (ein Teil hiervon oder alle) in leitenden Zustand versetzt werden. Ein Brückenkurzschluss bedeutet den AN-Zustand, d.h. Leitend-Zustand der in Reihe geschalteten Transistoren einer Halbbrücke, indem der Inverter bzw. die Halbbrücke(n). Der Brückenkurzschluss wirkt auf die Eingangsspannung des Inverters, d.h. auf die Potentiale des Boosterausgangsanschlusses und schließt diese kurz. Wenn ein dezidierter Aufwärtswandler an den Boosterausgangsanschluss angeschlossen ist, ist die Steuerungsvorrichtung eingerichtet, entsprechend Schalter des Aufwärtswandler zu schließen, um zu veranlassen, dass der Aufwärtswandler den Kurzschluss aktiv erzeugt. Dadurch wird das Auslösen der ggf. vorhandenen Sicherung beschleunigt und sichergestellt. Die Steuerungsvorrichtung ist zur Abgabe eines derartigen Signals an den Inverter eingerichtet und hat insbesondere einen betreffenden Ansteuerausgang.
Die Steuerungsvorrichtung ist zudem eingerichtet, in einem Boost-Zustand den Inverter getaktet als Schalter eines Aufwärtswandlers zur Aufwärtswandlung anzusteuern, wobei hierbei der Inverter zusammen mit mindestens einer Wicklung der an den Inverter angeschlossenen elektrischen Maschine den Aufwärtswandler bilden.
Das Bordnetz kann ferner Batterien aufweisen, die eine feste Nennspannung haben, oder die durch Parallel-ZSeriellkonfiguration von Batteriesträngen unterschiedliche Nennspannung haben. Die Batterien sind insbesondere Hochvoltbatterien mit einer festen oder konfigurierbaren Nennspannung von 800 V (einschließlich einer Variationsspanne von +- 5, 10 oder 20%). Ist die Batterie nicht konfigurierbar, dann sind der Boostereingangsanschluss (ggf. über eine Sicherungseinrichtung) und der Boosterausgangsanschluss (bzw. ein Minus-Potential hiervon) mit dem Ladeanschluss verbunden, wobei diese Verbindung nicht über Ladeschalter führt. Vielmehr gehen die Strompfade, die zu den Boostereingangs- und ausgangsanschlüssen führen, sowie die Strompfade, die zum Batterieanschluss führen von dem Ladeanschluss aus, wobei nur die letztgenannten Strompfade Batterieschalter aufweisen. Ist die Batterie konfigurierbar, dann sind der Boostereingangsanschluss (ggf. über eine Sicherungseinrichtung) und der Boosterausgangsanschluss (bzw. ein Minus-Potential hiervon) mit dem Batterieanschluss verbunden, wobei diese Verbindung nicht über Ladeschalter führt. Vielmehr gehen die Strompfade, vom Ladeanschluss weg führen, zunächst über Ladeschalter, die auf ihrer dem Ladeanschluss abgewandten Seite mit dem Batterieanschluss und der Diode bzw. der Sicherungseinrichtung verbunden sind.
Die hier beschriebenen Komponenten, insbesondere die Diode, die Sicherungseinrichtung und das Sicherungselement sowie die Anschlüsse, sind Hochvolt-Komponenten mit einer Nennspannung von mehr als 60 V, insbesondere von mindestens 200 V, 400 V oder 800 V. Die hier beschriebenen Anschlüsse sind vorzugsweise Hochleistungsanschlüsse mit einer Stromtragfähigkeit von mindestens 10 A, 50 A oder 100 A. Der Batterieanschluss, der Hilfskomponentenanschluss, der Ladeanschluss und der Boosterausgangsanschluss sind vorzugsweise zweipolig und weisen jeweils ein Minus-Potential und ein Plus-Potential auf. Diese Anschlüsse sind Gleichstromanschlüsse. Der Boosterausgangsanschluss ist vorzugsweise einpolig. Die hier beschriebenen Schalter sind vorzugsweise elektromechanische Schalter wie Relais, können jedoch auch als Halbleiterschalter ausgeführt sein.
Sofern nicht anders vermerkt sind die hier beschriebenen Schalter einpolige Schalter bzw. Ein/Aus-Schalter. Die Sicherungseinrichtung ist in einem Strompfad zwischen dem Boostereingangsanschluss und der restlichen Schaltung vorgesehen. Das Sicherungselement ist dem Ladeanschluss vorgeschaltet, insbesondere zwischen Ladeanschluss einerseits und Batterieanschluss bzw. Boostereingangsanschluss andererseits. Das Sicherungselement ist vorzugsweise eine Schmelzsicherung, kann aber auch als elektronische Sicherung ausgebildet sein. Die Sicherungseinrichtung ist vorzugsweise eine elektronische Sicherung, kann aber auch als schnellauslösende Schmelzsicherung ausgebildet sein. Der Ladeanschluss kann ausgebildet gemäß Ladestandard zur Laden von elektrischen Fahrzeugen ausgebildet sein oder mit einem Steckverbindungselement verbunden sein, das gemäß einem Ladestandard ausgebildet ist. Die Bordnetz-Verbindungsschaltung ist vorzugsweise in einem Gehäuse untergebracht; der Inverter, die elektrischen Maschine und ggf. Batterien sind vorzugsweise in einem anderen Gehäuse vorgesehen. Andere Ausführungsformen sehen vor, dass die Bordnetz-Verbindungsschaltung und der Inverter im gleichen Gehäuse vorgesehen sind. Die hier erwähnten Anschlüsse sind insbesondere in der Gehäusewand eingelassen. Die hier erwähnten Anschlüsse können Steckanschlüsse sein oder sind durch Verbindungen realisiert, die sich durch eine durchgehende Leiterbahn oder durchgehende Stromschiene oder durch anderweitig verbundene Stromschienen ergeben.
Die Diode und die ggf. vorhandene Sicherungseinrichtung kann mit einer maximalen Strombelastung (Pulstrombelastung, kontinuierliche Strombelastung) ausgelegt sein, die unter der entsprechenden Strombelastungsauslegung der Batterieschalter (oder Ladeschalter) liegt. Dies gilt auch für Schaltelemente zwischen dem Boosterausgangsanschluss und den Batterieschaltern, d.h. Schaltelemente, die im selben Strompfad liegen, wie die Diode und die ggf. vorhandene Sicherungseinrichtung. Insbesondere sind Diode und die ggf. vorhandene Sicherungseinrichtung für die (geringeren) Lastleistungen von Hilfskomponenten ausgelegt, für die auch der Hilfskomponentenanschluss ausgelegt ist, wobei diese Auslegung unter der Auslegung der Komponenten liegt, die zwischen dem Boosterausgangsanschluss und dem Batterieanschluss liegen (bzw. die zwischen dem Lastanschluss und dem Batterieanschluss liegen).
Als Diode kann nein Dioden-Bauelement (mit genau einem PN-Übergang oder Schottky-Übergang) verwendet werden oder ein Schalter (Halbleiterschaler oder elektromechanischer Schalter) verwendet werden, der bei einer Stromrichtung durch den Leistungspfad öffnet und bei umgekehrter Spannung über dem Schalter geschlossen angesteuert ist, d.h. ein Schalter mit der Funktion einer Diode.
Die Figuren 1 und 2 dienen zur Erläuterung von zahlreichen Ausführungsformen der hier beschriebenen Verbindungsschaltungen und Bordzweigen. Zunächst werden die Elemente beschrieben, die in den Figuren gleich sind, und die somit das gleiche Bezugszeichen tragen. In den Figuren 1 und 2 ist jeweils eine Verbindungschaltung VS dargestellt, die über einen Boosterausgangsanschluss I A, einen Batterieanschluss BA und einen Ladeanschluss LA verfügt. Ferner hat die Verbindungsschaltung VS einen Hilfskomponentenanschluss HA. Diese Anschlüsse weisen jeweils ein Minus-Potenzial - und ein Plus-Potenzial + auf. Ein Boostereingangsanschluss PA ist einpolig und weist ein Plus-Potenzial auf.
Komponenten extern zur Verbindungsschaltung VS sind an den Boostereingangsanschluss PA und den Pool Boosterausgangsanschluss IA angeschlossen, wobei diese Komponenten einen Inverter INV und eine elektrische Maschine EM umfassen. Der Inverter INV hat eine Wechselspannungsseite, die mit der elektrischen Maschine EM verbunden ist. An die Wechselspannungsseite ist auch der Boostereingangsanschluss PA angeschlossen. Die Gleichspannungsseite des Inverters INV ist an den Boosterausgangsanschluss IA angeschlossen. Dadurch kann über den Boostereingangsanschluss PA Spannung an die Wechselspannungsseite des Inverters INV angelegt werden, insbesondere an Wicklungen der elektrischen Maschine EM, die daran angeschlossen ist. Durch Takten des Inverters INV kann so die Induktivitäten elektrischen Maschine EM zusammen mit dem Inverter INV als Hochsetzsteller betrieben werden. Die dargestellten Beispiele betreffen eine Lösung, bei der Inverter und die elektrische Maschine als Aufwärtswandler bzw. Hochsitzsteller funktionieren, wobei jedoch anstatt dieser beiden Komponenten auch ein dezidierte Aufwärtswandler verwendet werden kann.
Innerhalb der Verbindungsschaltung VS ist der Boosterausgangsanschluss IA zweipolig mit dem Hilfskomponentenanschluss HA verbunden. Diese Verbindung ist schalterfrei, kann jedoch gesichert werden und/oder mit einem Filter versehen werden. Ferner ist der Boosterausgangsanschluss IA über zwei Batterieschalter B1 , B2 mit dem Batterieanschluss BA verbunden (jeweils ein Schalter pro Potential, d.h. zweipolige Anordnung der beiden Schalter). Der erste Batterieschalter B1 verbindet das Plus-Potenzial des Boosterausgangsanschlusses lA mit dem Plus-Potenzial des Batterieanschlusses BA. Der zweite Batterieschalter B2 verbindet das Minus- Potenzial des Boosterausgangsanschlusses lA mit dem Minus-Potenzial des Batterieanschlusses BA. Liegt am Boosterausgangsanschluss lA eine (hochgesetzte) Spannung an, dann kann diese an den Hilfskomponentenanschluss HA und an den Batterieanschluss BA weitergegeben werden. Dies kann dazu dienen, Hilfskomponenten über den Hilfskomponentenanschluss HA zu versorgen bzw. die Batterie über den Batterieanschluss BAzu laden.
Der Ladeanschluss LA ist zweipolig mit dem Batterieanschluss BA verbunden. In diese Verbindung sind zweipolig (d.h. 1 Schalter pro Potential) Ladeschalter C1 , C2 vorgesehen. Es ergibt sich ein erster Verbindungspunkt V1 zwischen dem Minus- Potenzial des Ladeanschlusses LA und dem ersten Batterieschalter C1. Es ergibt sich ein zweiter Verbindungspunkt V2 zwischen dem Plus-Potenzial des Ladeanschlusses LA und dem zweiten Batterieschalter C2. Die beiden Figuren 1 und 2 haben dies gemeinsam, wobei jedoch der Verbindungspunkt V1 und der Verbindungspunkt V2 in der Figur 1 auf der Seite der Batterieschalter C1 , C2 angeschlossen sind, die dem Ladeanschluss LA zugewandt ist, und die in der Figur 2 auf der Seite angeschlossen ist, die der Batterieanschluss BA zugewandt ist. Beiden Figuren ist gemeinsam, dass der erste Verbindungspunkt V1 über eine Diode D mit dem Boosterausgangsanschluss IA verbunden ist, insbesondere mit dessen Minus-Potenzial.
Es ergibt sich ein dritter Verbindungspunkt V3, an dem das Minus-Potenzial - des Boosterausgangsanschluss IA, das Minus-Potenzial des Hilfskomponentenanschlusses HA und die Diode D miteinander verbunden sind. Die Durchlassrichtung der Diode D zeigt von dem dritten Verbindungspunkt V3 weg und zeigt insbesondere zum Ladeanschluss LA hin. Die Sperrrichtung der Diode D zeigt somit von dem Ladeanschluss LA weg und zeigt insbesondere zum dritten Verbindungspunkt bzw. zum Boosterausgangsanschluss IA hin. Die Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Verbindungspunkt V1 , V3 umfasst nicht nur eine Diode D, sondern auch einen (zur Diode seriell angeschlossenen) Diodenschalter M2. Die Diode D und der Diodenschalter M2 sind in Reihe geschaltet und sind beide zwischen den Punkten V3 und V1 angeordnet. In den dargestellten Ausführungsformen folgt auf den dritten Verbindungspunkt V3 die Diode D, wobei der Diodenschalter M2 die Diode D mit dem ersten Verbindungspunkt V1 verbindet. Der Diodenschalter und die Diode können auch in umgekehrter Reihenfolge vorgesehen sein. Ist die Diode D nicht zwischen Minus-Potenzialen des Ladeanschluss LA und des Boosterausgangsanschlusses IA angeschlossen, sondern zwischen Plus-Potenzialen, dann kann für die Diode eine umgekehrte Ausrichtung vorgesehen sein.
Der Boostereingangsanschluss PA ist über eine elektronische Sicherung EF (allgemein: Sicherungseinrichtung EF) mit dem Ladeanschluss LA verbunden. In der Figur 1 ist diese Verbindung direkt und führt lediglich über einen Sicherungsschalter M1 zum Ladeanschluss LA. In der Figur 2 führt diese Verbindung ausgehend vom Boostereingangsanschluss PA über die elektrische Sicherung EF, den darauffolgenden Sicherungsschalter M1 zum zweiten Verbindungspunkt V2. Dieser Punkt V2 ist über den zweiten Ladeschalter C2 mit dem Ladeanschluss LA verbunden. Dargestellt ist, dass der Boostereingangsanschluss PA zunächst über die elektronische Sicherung EF mit dem Sicherungsschalter M1 verbunden ist, wobei diese Reihenfolge auch umgekehrt sein kann. Der dargestellte Sicherungsschalter M1 führt direkt (Figur 1 ) oder über den zweiten Ladeschalter C2 (Figur 2) zum Ladeanschluss LA.
In der Figur 1 ist auf den Diode D über den Diodenschalter M2 mit dem Minus- Potenzial des Ladeanschlusses LA verbunden, ohne dass diese Verbindung über einen der Ladeschalter C1 , C2 gehen würde. Vielmehr führt die Diode D und der hierzu serielle Diodenschalter M2 über den ersten Ladeschalter C1 zum Batterieanschluss BA (genauer: zu dessen Minus-Potenzial -). Auch der vom Phasenanschluss PA abgehende Pfad, der über die elektronische Sicherung EF und den Sicherungsschalter M1 führt, führt zum Ladeanschluss (bzw. zu dessen Plus- Potential +), ohne dass dieser Pfad über einen der Batterieschalter C1 , C2 führen würde. In der Figur 1 führen somit elektronische Sicherung EF und die Diode D direkt zum Ladeanschluss LA und über die (zweipolig angeordneten) Ladeschalter C1 , C2 zum Batterieanschluss BA. In Figur 2 ist es umgekehrt: Dort sind die Diode D und die elektronische Sicherung EF über die Ladeschalter C1 , C2 mit dem Ladeanschluss LA zweipolig verbunden, während die Verbindung zum Batterieanschluss BA in vielen Ausführungsformen direkt (insbesondere schalterfrei) verläuft (oder über alternativ platzierte Batterieschalter B1‘, B2‘). In der Figur 1 ist der zweite Ladeschalter C2 über ein Sicherungselement in Form einer Schmelzsicherung Sl ist die mit dem Batterieanschluss BA (bzw. mit dessen Plus-Potential +) verbunden. Ferner führt die Verbindung zwischen den Ladeschalter C1 , C2 über einen Filter F zum Batterieanschluss BA. In der Figur 2 führt die Verbindung ausgehend von der Diode D bzw. der elektrischen Sicherung EF über eine Sicherung Sl (im positiven Strompfad) und über einen Filter F zu den Ladeschaltern C1 , C2. Diese führen direkt (insbesondere schalterfrei) zu dem Ladeanschluss LA.
Neben dem dritten Verbindungspunkt V3, von dem der Strompfad ausgeht, der Diode D umfasst, besteht in den Figuren 1 und 2 ein vierter Verbindungspunkt V4, der das Plus-Potenzial des Boosterausgangsanschlusses IA sowohl mit dem Hilfskomponentenanschluss HA als auch mit dem ersten Batterieschalter B1 verbindet. Damit sind der dritte und der vierte Verbindungspunkt V3, V4 schalterfrei mit dem Boosterausgangsanschluss IA verbunden, und über die Batterieschalter B1 , B2 mit dem Batterieanschluss PA verbunden. Diese Verbindung ist zweipolig.
In beiden Figuren sind ein fünfter und sechster Verbindungspunkt V5, V6 dargestellt, die auf derjenigen Seite der Batterieschalter B1 , B2 vorgesehen sind, welche dem Batterieanschluss BA zugewandt ist. Von diesem Verbindungspunkt geht ein zweipoliger Strompfad (+ und -) ab, der über die Ladeschalter C1 , C2 zum Ladeanschluss LA führt. An diesen Strompfad sind über die Verbindungspunkte V1 , V2 die Diode D bzw. die elektronische Sicherung EF angeschlossen.
In einer ersten Ausführungsform sind zwischen dem Boosterausgangsanschluss IA und dem Batterieanschluss BA neben den Schaltern B1 , B2 keine weiteren Schalter vorgesehen. Von dem Batterieanschluss geht ein zum Ladeanschluss LA führender Pfad ab, der neben den Ladeschalter C1 , C2 und dem Filter F nur eine einpolig ausgeführte Sicherung Sl aufweist. Diese Sicherung Sl ist ein Sicherungselement bzw. eine Schmelzsicherung. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, dass an den Batterieanschluss BA eine Batterie angeschlossen ist, deren Nennspannung größer ist als die Ladespannung am Anschluss LA. Beispielsweise kann eine 800 V Batterie an den Batterieanschluss BA angeschlossen werden, während an den Ladeanschluss LA eine Ladestation mit beispielsweise 400 V angeschlossen ist. Zur Spannungsanpassung werden die Schalter C1 , C2 geöffnet, und über elektronische Sicherung EF und dem Sicherungsschalter M1 wird eine Ladespannung an den Boostereingangsanschluss PA angelegt. Die elektrische Maschine EM (außerhalb der Verbindungsschaltung) und der betreffende Inverter INV arbeiten als Hochsetzsteller bzw. Aufwärtswandler, sodass am daran angeschlossenen Boosterausgangsanschluss lA die höhere Spannung, entsprechend der höheren Nennspannung der Batterien, am Batterieanschluss BA bereitsteht. Zudem ist der Hilfskomponentenanschluss HA in der Figur 1 mit dem Boosterausgangsanschluss IA verbunden, sodass dort beim Laden die hochgesetzte Spannung bereitsteht. Damit können die an Anschluss HA anschließbaren Hilfskomponenten versorgt werden. Um die an Anschluss BA anschließbaren Batterie zu laden, sind die Schalter B1 , B2 geschlossen. Bei einem Isolationsfehler, der die Potenziallage der 800 V Batterie am Anschluss BA gegenüber dem Erdungspotenzial verschiebt, kann die Diode D einen Strom unterbinden, der sich durch Überspannungselemente in die Ladestation (zwischen einem Hochvolt-Potenzial +, - einerseits und dem Erdungspotenzial) ergeben würde.
Die Schalter C1 , C2 werden geschlossen, um ein direktes Laden zu ermöglichen, wenn die Ladestation am Anschluss LA im gleichen Spannungsbereich liegt wie die Batterien BA. Dies ist der Fall, wenn die 800 V Batterien BA am Anschluss BA mit einer 800 V - Ladestation zu laden sind, die am Anschluss LA angeschlossen ist. Somit ist die Schaltung nach Figur 1 auch aufwärtskompatibel.
Die Figur 2 zeigt Ausführungsformen zum Anschluss von konfigurierbaren Batterien an den Anschluss BA, deren Nennspannung je nach Batteriekonfiguration sowohl der Nennspannung des Ladeanschluss LA entsprechen kann (auch wenn diese nur 400 V beträgt), als auch eine höheren Spannungslage entsprechen kann, beispielsweise 800 V. Eine erste Ausführungsform hiervon sieht vor, dass die Batterieschalter B1 , B2 schalterfrei mit dem Batterieanschluss BA verbunden sind. In dieser Ausführungsform ist die Diode D über einen Schalter M1 mit dem Batterieanschluss BA verbunden, und die elektrische Sicherung EF ist über einen Schalter M2 ebenso mit dem Batterieanschluss BA verbunden. Der Schalter M2 wird auch als Diodenschalter bezeichnet, und der Schalter M1 wird auch als Sicherungsschalter bezeichnet. Die erste Ausführungsform der Figur 2 sieht somit eine schalterfreie Verbindung zwischen den Batterieschaltern B1 , B2 und dem Batterieanschluss BAvor, während in Richtung der Boostereingangsanschlüsse und Boosterausgangsanschlüsse IA, PA (zweipolig) Schalter in Form der Schalter M1 , M2 vorgesehen sind.
Eine zweite Ausführungsform der Figur 2 sieht eine schalterfreie Verbindung zwischen der Diode D bzw. der elektronische Sicherung EF einerseits und den Batterieschalter andererseits vor; hierbei sind die Schalter M1 , M2 nicht vorhanden (d.h. durch eine feststehende Verbindung ersetzt). Stattdessen befinden sich die Batterieschalter B1 , B2 direkt vor dem Batterieanschluss BA an den Stellen B1‘, B2‘. Die Diode bzw. die elektrische Sicherung D, EF sind über (zweipolig angeordnete Schalter) an den Stellen M1‘, M2‘ mit dem Boosterausgangsanschluss IA verbunden sind. In der zweiten Ausführungsform der Figur 2 befinden sich somit die Schalter M1 , M2 an den Stellen M1‘, M2‘. Die Batterieschalter B1 , B2 befinden sich an den Stellen B1‘, B2‘. Die Batterieschalter sind in dieser Ausführungsform somit zwischen Verbindungspunkten V5, V6 und dem Batterieanschluss BA vorgesehen. Zwischen dem Boosterausgangsanschluss lA und den Verbindungsstellen V5, V6 sind (zweipolig) Schaltelemente an den Stellen M1‘, M2‘ vorgesehen. Die in Fig. 2 dargestellten Batterieschalter B1 , B2 sind (aufgrund der Verschiebung zu den Stellen B1‘, B2‘) nicht links der Verbindungsstellen V5, V6 vorhanden, sondern rechts hiervon. Gegenüber der ersten Ausführungsform sind die Batterieschalter in der zweiten Ausführungsform dem Batterieanschluss BA direkt vorgeschaltet, siehe Stellen B1‘, B2‘, d. h. vom Batterieanschluss BA aus gesehen vor dem Strompfad, der zum Ladeanschluss LA führt. Ferner sind gegenüber der ersten Ausführungsform in der zweiten Ausführungsform die Schalter M1 , M2 nicht der Diode bzw. der elektronische Sicherung D, EF direkt nachgeschaltet, sondern befinden sich zwischen den Batterieschaltern B1 , B2 bzw. dem Ladeanschluss LA einerseits und dem Boosterausgangsanschluss IA andererseits. Insbesondere der Diodenschalter ist zwischen dem Minuspotenzial des Boosterausgangsanschlusses IA und dem Punkt V5 angeschlossen, an dem auch die Diode und (über einen Ladeschalter) der Ladeanschluss angeschlossen ist. In dieser Ausführungsform verbindet die Diode D somit das Minuspotenzial des Boosterausgangsanschlusses IA mit dem Punkt, an dem das Minus-Potenzial des Ladeanschlusses (über einen Ladeanschlussschalter C1 ) angeschlossen ist. An diesen Punkt V5 ist auch (über einen Batterieschalter an der Stelle B2‘) der Batterieanschluss (bzw. dessen Minuspotential) angeschlossen bzw. auch der Boosterausgangsanschluss IA (bzw. dessen Minus-Potential) über einem Schalter an der Stelle M2‘. Die Diode überbrückt hierbei (ohne weiteren Schalter) den Schalter an der Stelle M2‘; der Batterieschalter ist an der Stelle B2‘ (direkt vor dem Batterieanschluss BA) vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist der Schalter M2 nicht an der dargestellten Stelle vorhanden, sondern an der Stelle B2‘ zwischen Anschluss BA und Punkt V5.
Mit den in Figur 2 dargestellten Ausführungsformen kann mit 800 V geladen werden, wenn die Schalter C1 , C2 geschlossen sind, und wenn die am Anschluss BA angeschossene Batterie ebenso eine Nennspannung von 800 V aufweist (bzw. entsprechend konfiguriert ist). Gleiches gilt für eine Ladestation mit 400 V und einer Batterie, die für eine Nennspannung von 400 V konfiguriert ist. Eine Anpassung an das Spannungsniveau der Ladestation kann somit durch Konfiguration der Batterie ausgeführt werden, die an den Batterieanschluss BA angeschlossen bzw. anschließbar ist. Jedoch ermöglicht die Schaltung der Figur 2 eine Versorgung der Hilfskomponenten über den Hilfskomponentenanschluss HA mit einer hochgesetzten Spannung, wenn am Ladeanschluss LA eine zu niedrige Spannung anliegt, indem über Schalter M1 und Sicherung EF der Inverter und die elektrischer Maschine (oder eine dezidiertes Aufwärtswandlermodul), angeschlossen an die Boosteranschlüsse IA, PA, die Spannung hoch setzen kann. Liegt jedoch an dem Ladeanschluss LA bereits eine hohe Spannung vor (d.h. entsprechend der Nennspannung der Hilfskomponenten), beispielsweise 800 V, dann können an den Stellen M1‘, M2‘ vorgesehenen Schalter geschlossen sein, um so am Hilfskomponentenanschluss HA die hohe Spannung vorzusehen, die am Ladeanschluss LA vorliegt. Somit kann mit der Schaltung der Figur 2 entweder durch direkte Durchleitung einer hohen Spannung oder durch Hochsetzen einer niedrigeren Spannung, die am Ladeanschluss LA anliegt, am Hilfskomponentenanschluss HA immer eine hohe Spannung bzw. hochgesetzte Spannung vorgesehen werden. Dies ermöglicht eine Hilfskomponentenversorgung bei 800 V - Laden einer auf 800 V konfigurierten Batterie sowie eine Hilfskomponentenversorgung bei 400 V - Laden einer auf 400 V konfigurierten Batterie in beiden Fällen mit einer hohen bzw. hochgesetzten Spannung, die der Nennspannung der Hilfskomponenten entspricht. In beiden Figuren ist eine Steuerungsvorrichtung C dargestellt, die sowohl Inverter als auch die Schalter der Verbindungschaltung VS ansteuert. Dies ist schematisch dargestellt, wobei insbesondere Hierarchieaspekte der Steuerung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden. Die Steuerungsvorrichtung C kann im Fehlerfall alle Schalter öffnen, kann Inverter zum Rekuperieren und insbesondere zum Fahren ansteuern und kann zudem den Inverter getaktet derart anzusteuern, dass sich zusammen mit einer Induktivität der elektrischen Maschine EM ein Aufwärtswandler ergibt. Dieser Aufwärtswandler dient in der Figur 1 zum Hochsetzen der Ladespannung bei einer 800 V Batterie, wenn mit einer 400 V geladen werden soll, und dient in der Figur 1 gleichzeitig der Versorgung der Hilfskomponenten mit einer 800 V Spannung (hochgesetzt). In der Figur 2 dient der so vorgesehene Aufwärtswandler der Bereitstellung von 800 V am Anschluss HA, wenn am Ladeanschluss LA 400 V anliegen und die am Anschluss BA angeschlossen Batterie auf eine Nennspannung von 400 V konfiguriert ist.
Die Steuerungsvorrichtung C ist vorzugsweise eingerichtet, ein Signal abzugeben, das eine Soll-Konfiguration der Batterie wiedergibt. Dies gilt insbesondere für Ausführungsformen der Figur 2 bzw. Ausführungsformen, bei der die Diode D über einen Ladeschalter C1 mit dem Ladeanschluss LA verbunden ist (und die Sicherungseinrichtung EF über einen weiteren Ladeschalter C2 mit dem Ladeanschluss LA verbunden ist). Die Steuerungsvorrichtung C ist vorzugsweise eingerichtet, bei einem Niedrigspannung-Lademodus (zum Laden mit bspw. 400 V) eine Soll-Konfiguration abzugeben, die einer Parallel-Konfiguration (von Batteriesträngen der Batterie) entspricht. Die Steuerungsvorrichtung C ist vorzugsweise eingerichtet, bei diesem Modus die Schalter zwischen den Verbindungspunkten V1 , V2 (bzw. V5, V6) einerseits und dem Hilfskomponentenanschluss HA in offenem Zustand vorzusehen (insbesondere Schalter B1 , B2 bzw. Schalter an den Stellen M1‘ und M2‘), und ein Hochsetzsignal abzugeben, das den Aufwärtswandler (EM+INV oder ein dezidiertes Wandlermodul) in aktivem Zustand vorsieht. Die Steuerungsvorrichtung C ist vorzugsweise eingerichtet, bei einem Hochspannung-Lademodus (zum Laden mit bspw. 800 V, d.h. einer Spannung größer als die beim Niedrigspannung-Lademodus vorgesehene Ladespannung) eine Soll-Konfiguration abzugeben, die einer Seriell-Konfiguration (von Batteriesträngen der Batterie) entspricht. Die Steuerungsvorrichtung C ist vorzugsweise eingerichtet, bei diesem Hochspannung-Lademodus die Schalter zwischen den Verbindungspunkten V1 , V2 (bzw. V5, V6) einerseits und dem Hilfskomponentenanschluss HA in geschlossenem Zustand vorzusehen (insbesondere Schalter B1 , B2 bzw. Schalter an den Stellen M1 ‘ und M2‘), und Wander-Inaktiv-Signal abzugeben, das den Aufwärtswandler (EM+INV oder ein dezidiertes Wandlermodul) in offenem, inaktivem Zustand vorsieht. Im Niedrigspannung-Lademodus sind die Schalter M1 , M2, falls vorhanden, geschlossen. Im Hochspannung-Lademodus ist insbesondere Schalter M1 offen.
Insbesondere in Ausführungsformen der Figur 1 und 2 ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung C den Diodenschalter (Schalter M1 ) in geschlossenem Zustand vorsieht, wenn an dem Batterieanschluss BA eine Batterie mit hoher Spannung (bspw. 800 V) angeschlossen ist oder die dort vorgesehen Batterie konfigurierbar ist und in Seriell-Konfiguration konfiguriert ist. Hierbei werden von der Steuerungsvorrichtung C vorzugsweise mindestens ein Schalter in einem Pfad, der parallel zu der Diode verläuft, in offenem Zustand vorgesehen. Dies betrifft insbesondere den Ladeschalter C1 , an den die Diode D (über den Diodenschalter) angeschlossen ist, wenn der Ladeschalter C1 von der Diode zum Batterieanschluss BA führt, und den Schalter B2 bzw. einen Schalter an der Stelle M2‘, wenn die Diode D über den ersten Ladeschalter C1 an den Ladeanschluss LA angeschlossen ist. Dadurch kann die Diode bei einem Isolationsfehler wie beschrieben sperrend wirken, da bei offener Diode kein geschlossener Parallelpfad besteht, über den der Strom, der sich durch Potentialverschiebung und ladestationsseitigen Überspannungsschutz ergibt, fließen könnte. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung C eingerichtet, mindestens einen Schalterzustand der genannten Schalter derart vorzusehen, dass ein Ladestrom durch diese Diode geführt werden muss (bei Laden mit einer Spannung, die geringer ist als die Nenn- Batteriespannung, d.h. bei aktivem Aufwärtswandler), und dass ein Strompfad, der die Diode in geschlossenem Zustand (mittels eines Schalters) überbrücken würde, offen ist.
In Ausführungsformen der Figur 2 bzw. Ausführungsformen, bei der die Diode D über einen Ladeschalter C1 mit dem Ladeanschluss LA verbunden ist (und die Sicherungseinrichtung EF über einen weiteren Ladeschalter C2 mit dem Ladeanschluss LA verbunden ist), sind die Verbindungspunkte V1 und V5 identisch und es sind die Verbindungspunkte V2 und V6 identisch. Bei Identität sind die Potentiale und insbesondere die Merkmale (wie etwa die Position) identisch und übertragbar.
Die Verbindungsschaltung ist transformatorfrei, d.h. galvanisch nicht isolierend.

Claims

Patentansprüche
1. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) mit einem Boosterausgangsanschluss (IA), einem Batterieanschluss (BA), einem Ladeanschluss (LA), einem mit dem Boosterausgangsanschluss (IA) verbundenen Hilfskomponentenanschluss (HA) und mit mindestens einem Batterieschalter (B1 , B2), über den der Boosterausgangsanschluss (IA) und der Batterieanschluss (BA) miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsschaltung (VS) eine Diode (D) aufweist, über die der Boosterausgangsanschluss (IA) mit dem Ladeanschluss (LA) verbunden ist und deren Durchflussrichtung der Richtung eines Leistungsflusses von dem Boosterausgangsanschluss (IA) an den Ladeanschluss (LA) entspricht.
2. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach Anspruch 1 , die ferner einen Diodenschalter (M2) aufweist, der seriell mit der Diode (D) verbunden ist und über den der Boosterausgangsanschluss (IA) mit dem Ladeanschluss (LA) verbunden ist.
3. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach Anspruch 1 oder 2, die ferner einen Boostereingangsanschluss (PA) aufweist, der eingerichtet ist, mit einer Wechselstromseite eines Inverters (INV) verbunden zu werden, wobei der Boosterausgangsanschluss (IA) eingerichtet ist, mit einer Gleichstromseite des gleichen Inverters (INV) verbunden zu werden, oder wobei die Bordnetz- Verbindungsschaltung (VS) einen Boostereingangsanschluss (PA) aufweist, der eingerichtet ist, mit einer Eingangsseite eines Aufwärtswandlermoduls verbunden zu werden, wobei der Boosterausgangsanschluss (IA) eingerichtet ist, mit einer Ausgangsseite des gleichen Aufwärtswandlermoduls verbunden zu werden.
4. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach Anspruch 3, wobei der Boostereingangsanschluss (PA) über eine Sicherungseinrichtung (EF) mit dem Batterieanschluss (BA) verbunden ist, wobei die Sicherungseinrichtung (EF) als schnell auslösende Schmelzsicherung oder als elektronische Sicherung ausgestaltet ist.
5. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach Anspruch 4, die ferner einen Sicherungseinrichtungsschalter (M1 ) aufweist, der seriell mit der Sicherungseinrichtung (EF) verbunden ist und über den der Boostereingangsanschluss (PA) mit dem Batterieanschluss (BA) verbunden ist.
6. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach Anspruch 1 , wobei die Diode (D) den Boosterausgangsanschluss (IA) schalterfrei oder über einen Ladeanschlussschalter (C1 ) mit dem Ladeanschluss (LA) verbindet, wobei der Boosterausgangsanschluss (IA) über ein erstes Schaltelement (M1 ‘) sowie über einen hierzu seriell vorgesehenen Batterieschalter (B1 ‘) mit dem Batterieanschluss (BA) verbunden ist.
7. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit mindestens einem Ladeanschlussschalter (C1 , C2), über den der Batterieanschluss (BA) mit dem Ladeanschluss (LA) verbunden ist.
8. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach Anspruch 7, wobei die Diode (D) über den Ladeanschlussschalter (C1 ) mit dem Ladeanschluss (LA) verbunden ist, oder die Diode (D) über den Ladeanschlussschalter (C1 ) mit dem Batterieanschluss (BA) verbunden ist.
9. Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Ladeanschluss (LA) über mindestens einen Batterieschalter (B1 , B2) mit dem Boosterausgangsanschluss (IA) verbunden ist, oder der Ladeanschluss (LA) über mindestens einen Batterieschalter (B1‘, B2‘) mit dem Batterieanschluss (BA) verbunden ist.
10. Lade-Bordnetzzweig mit einer Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Lade-Bordnetzzweig einen Inverter (INV) aufweist, dessen Gleichstromseite mit dem Boosterausgangsanschluss (IA) verbunden ist, und dessen Wechselstromseite zum Anschluss an eine elektrische Maschine (EM) eingerichtet sowie mit einem Boostereingangsanschluss (PA) der Bordnetz- Verbindungsschaltung (VS) verbunden ist, oder wobei der Lade- Bordnetzzweig einen Aufwärtswandler aufweist, dessen Ausgangseite mit dem Boosterausgangsanschluss (IA) verbunden ist, und dessen Eingangsseite mit einem Boostereingangsanschluss (PA) der Bordnetz- Verbindungsschaltung (VS) verbunden ist.
11 . Lade-Bordnetzzweig nach Anspruch 10, wobei der Lade-Bordnetzzweig den Inverter (INV) aufweist sowie ferner eine Steuerungsvorrichtung (C) aufweist, die eingerichtet ist,
- in einem Fahrzustand den Inverter (INV) gemäß einem Pulsmuster zur Erzeugung eines Drehfeldes in einer daran angeschlossenen elektrischen Maschine (EM) direkt oder indirekt anzusteuern,
- in einem Fehlerzustand den Inverter (INV) sowie Schalter der Bordnetz-Verbindungsschaltung (VS) direkt oder indirekt in einen dauerhaft offenen Zustand zu versetzen und
- in einem Boost-Zustand den Inverter (INV) getaktet als Schalter eines Aufwärtswandlers zur Aufwärtswandlung anzusteuern, wobei der Inverter zusammen mit mindestens einer Wicklung der an den Inverter angeschlossenen elektrischen Maschine (EM) den Aufwärtswandler bildet.
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