CN109414997B - 车辆车载电网、充电***、充电站和用于传输电能的方法 - Google Patents

Abstract

描述一种车辆车载电网（FB），其具有电能存储器（10，110）、直流电压转换器（DCDC，20）和直流传输端子（DC+，DC‑）。所述直流传输端子（DC+，DC‑）经由所述直流电压转换器（DCDC；20）与所述能量存储器（ES）连接。所述车辆车载电网此外具有跨接开关（40，40λ），所述跨接开关以可切换的方式将所述电能存储器（10，110）与直流电压传输端子（DC+，DC‑）连接。此外，描述一种方法、一种充电***、一种充电站和另一种车辆车载电网。

Description

车辆车载电网、充电***、充电站和用于传输电能的方法

背景技术

具有电驱动装置的机动车辆、即电动车辆和混合动力车辆包括用于向电驱动装置供电的电能存储器。电动车辆和插电式混合动力车配备有端子，借助于该端子可以将能量从固定的供电网（本地的或公共的）传输给能量存储器，以便对该能量存储器充电。必要时，车辆还被配备用于将能量反馈给供电网。

为了在供电网和车辆之间传输电能，需要功率电子部件，尤其用于控制能量传输。特别是在高充电功率的情况下，需要昂贵的部件，例如以便特别快速地充电。

发明内容

本发明的任务是指出一种可能性，利用该可能性可以降低这种部件的耗费或者利用该可能性也可以以降低的用于功率电子设备的耗费实现高充电功率。

该任务通过独立权利要求的主题来解决。利用从属权利要求以及从本说明书和图中得出其他的优点、特征、实施方式和特性。

提出：如果在充电过程中将适合于直接输送给能量存储器（即不超过能量存储器的负载极限）的电压被施加到逆变器上时，则在车辆车载电网中跨接将电能存储器与直流传输端子（在下文中：DC插件）连接的直流电压转换器（在下文中：DCDC转换器）。换言之，例如在能量存储器的充电状态过低或电压过低的情况下，功率经由DCDC转换器传输，尤其以便使DC插件的电压适配于能量存储器的（较低）电压。如果能量存储器的电压或充电状态充分适配于DC插件上的电压（该电压例如通过供电网的交流电压的整流得出），则充电能量不再经由DCDC转换器而是直接从DC插件被传输给电池。这在DCDC转换器被跨接、即（与DCDC转换器并联的）跨接开关闭合时变为可能。这也可以适用于充电站。

由此，例如，在牵引中使用的直流电压转换器（DCDC转换器）也可以在车辆之内被用于充电。如果牵引功率相对于充电功率是低的，则不需要根据更高的充电功率设计DCDC转换器。代替于此，为了实现高充电功率，跨接开关被闭合（在车辆中和/或充电站中的旁路开关）。这可以在如下范围中来实施，在该范围中插件电压基本上对应于能量存储器电压，使得如果开关被闭合，则不产生高开关电流或者能量存储器过载。充电站中的DCDC转换器也可以首先仅被用于提高由充电站输出的电压，直到与能量存储器电压的偏差低于预给定的数值。从该点起，跨接充电站的DCDC转换器的开关被闭合，并且可以以更高的功率充电。在这种情况下，充电站的DCDC转换器也可以针对比较低的功率来设计，因为在开关闭合的情况下执行快速充电过程。跨接车辆车载电网的DCDC转换器的开关被称为跨接开关。为了区分，跨接DCDC转换器的开关用同义词表示，即被称为旁路开关。

这里所描述的处理方式的构思由用于传输电能的方法表示。能量经由车辆车载电网的直流电压转换器在车辆车载电网的能量存储器与充电站之间传输。替代地，能量经由充电站的固定的直流电压转换器在能量存储器与充电站之间传输。此外，能量可以经由两个直流电压转换器传输。

如果在有关的电压转换器之上的电压低于预给定的数值，则跨接该直流电压转换器或所述直流电压转换器。电压差尤其涉及能量存储器的空载电压，（在车辆侧的直流电压转换器的情况下）直流电压转换器直接连接到所述能量存储器上或（在充电站侧的直流电压转换器的情况下）直流电压转换器间接地连接到所述能量存储器上。

如果施加在有关的电压转换器的背离能量存储器的一侧上的电压与能量存储器的空载电压之间的电压差低于预给定的数值，则该或所述直流电压转换器被跨接。为了确定该电压差是否低于预给定的数值，可以将该电压差的绝对值与该数值进行比较。尤其，该电压差对应于能量存储器的空载电压减去如所提及的那样施加在电压转换器上的电压。通过在电流基本上为零的情况下的电压测量、在不同电流的情况下的电压测量和相关的电流测量、通过电池管理单元的询问等等，可以测量空载电压。

尤其，能量经由充电站的逆变器传输，该逆变器连接在固定的供电交流电网与充电站的直流电压转换器之间。能量可以朝向车辆车载电网（充电）或远离该车辆车载电网（反馈）传输。优选地，首先传输，直到在以后被跨接的转换器上（尤其相对于能量存储器的空载电压的）电压差低于预给定的数值，其中该数值对应于开关功率，该开关功率不大于如下开关的最大允许的开关功率，借助该开关来跨接。能量存储器的电压状态可以作为数据信号从车辆车载电网被传输给充电站，其中该电压状态可以通过能量存储器的空载电压或端子电压（或者也通过充电状态）来表征。此外，故障信号可以从车辆车载电网被传输给充电站，该故障信号与充电站的转换器的电压状态无关地结束那里存在的跨接。在跨接期间，所述转换器或该转换器优选地是非活动的。

此外，描述一种车辆车载电网，其具有电能存储器、直流电压转换器（DCDC转换器）和直流传输端子（DC插件）。 DC插件经由DCDC转换器与能量存储器连接。 DCDC转换器将DC插件与能量存储器连接。

该车辆车载电网具有跨接开关。该跨接开关以可切换的方式将能量存储器与DC插件连接。尤其，跨接开关与DCDC转换器并联和/或与DCDC转换器的侧并联。跨接开关将DCDC转换器的两侧连接，在所述两侧之间进行电压转换。换言之，跨接开关（以可切换的方式）跨接DCDC转换器。

设置有控制单元，如果DC插件与能量存储器之间的直接连接将导致不超过能量存储器的负载极限的能量流动，则控制单元将跨接开关操控到闭合状态中。另一种考虑方式是，只有当跨接开关的闭合将导致跨接开关的低于预给定的开关电流数值的（由开关电流引起的）负载时，才闭合跨接开关。尤其，只有当在DCDC转换器之上的电压差（即能量存储器上的电压、尤其其空载电压与DC插件上的电压之间的差）基本上为零时才闭合跨接开关。因此，在关于跨接开关的开关状态进行判定时，可以适应于能量存储器的或跨接开关（在闭合时）的负载。尤其，只有当DC插件与能量存储器之间的直接连接将导致不超过能量存储器的负载极限的能量流动时，才闭合跨接开关。

是否达到负载极限的估计优选地基于能量存储器的电压与DC插件上的电压之间的电压差。这对应于DCDC转换器之上的电压，即DCDC转换器的侧之间的电压差。这尤其与能量存储器的空载电压有关，该能量存储器直接地或间接地连接在有关的DCDC转换器的一侧上。如果这涉及端子电压，则如下考虑流动的电流：跨接开关的开关功率或开关电流低于预给定的开关功率或低于预给定的最大开关电流。如果该开关功率或该开关电流小于预定的数值，则假定：不超过负载极限和/或不超过跨接开关的最大开关电流。否则，假定：通过闭合跨接开关或通过闭合的跨接开关将超过负载极限。该负载极限可以与跨接开关或与能量存储器有关。

因此，可以借助车辆车载电网如下执行充电过程：如果能量存储器的电压状态与DC插件上的电压的偏差大于预给定的（允许的）偏差数值，则经由DCDC转换器对能量存储器充电。此外，如果所提到的变量之间的偏差不大于预给定的数值，则设置经由跨接开关对能量存储器的充电（或跨接开关的闭合）。尤其，如果能量存储器近似具有通过对交流电压的整流得出的直流电压（端子电压或空载电压），则闭合跨接开关。

如果固定的直流电压转换器处于充电站中，则当由此不得出超过能量存储器或执行跨接所利用的开关的负载极限时也可以跨接该直流电压转换器。

在经由跨接开关对能量存储器充电时优选地以比在经由DCDC转换器对能量存储器充电时更高的功率来充电。两个功率可以具有2:1、3:1或4:1的比率。换言之，DCDC转换器可以针对比能量存储器的最大充电功率更低的功率、例如针对不大于充电站之内的逆变器或能量存储器的最大充电功率的10％、15％、20％或者不大于该最大充电功率的40%、50％或60％的功率来设计。功率的这种设计可以适用于车载电网之内的DCDC转换器、充电站之内的DCDC转换器或两者。针对车载电网之内的DCDC转换器，与针对充电站之内的DCDC转换器不同的值可以适用。

车载电网转换器的DCDC转换器可以具有低于能量存储器的最大充电功率的标称功率。车载电网转换器的DCDC转换器可以具有不大于能量存储器的最大充电功率的10％、15％、20％或不大于该最大充电功率的40％、50％或60％的标称功率。

充电站的DCDC转换器可以具有标称功率，该标称功率低于充电站的逆变器的标称功率。充电站的DCDC转换器可以具有不大于充电站的逆变器的标称功率的10％、15％、20％或不大于该标称功率的40％、50％或60％的标称功率。

跨接开关针对如下功率或电流来设计，所述功率或电流至少对应于能量存储器的最大功率或最大电流，或者尤其超过所述最大功率或最大电流至少20％或者至少40％。这适用于不进行切换的状态，即适用于跨接开关的持续负载并且不适用于开关功率。

可以在车辆车载电网中设置逆变器，该逆变器将电机与DCDC转换器连接。因此，在行驶运行中，电机可以经由DCDC转换器和逆变器（按该顺序）由能量存储器供应能量。

DCDC转换器尤其是升压转换器、例如同步转换器。能量存储器尤其是高压存储器（即具有至少60V、120V、240V、360V或380V的标称电压），例如高压蓄电池。能量存储器尤其是基于锂的蓄电池（例如锂离子蓄电池）。能量存储器优选地是蓄电池或者换言之包括原电池（尤其二次电池）的堆叠，所述原电池互相连接作为能量存储器的能量存储器单元。电能存储器尤其是蓄电池、例如基于锂的蓄电池（例如锂离子蓄电池）。电能存储器可以是牵引蓄电池。能量存储器可以具有40-60V、尤其48V的标称电压，并且尤其可以具有大于100伏特、尤其至少200V或300V、例如350-420V的标称电压。电机尤其是三相电机。电机是多相的，尤其是三相的或六相的。电机可以是他励的或永久磁铁励磁的电机。可以规定：电机具有星点；其他配置提供电机的三角形配置。正汇流排可以经由星点与（逆变器的）相电流端子连接。

直流传输端子可以包括插件入口（Plugin-Inlet）、即可以安装在车辆的外壳中的机电插塞连接元件。直流传输端子被设立用于与充电插头（或更一般而言：连接插头）连接。

可以设置控制单元，其操控跨接开关。此外，可以设置该控制单元或操控直流电压转换器并且必要时操控逆变器的另一个控制单元。该控制单元以操控的方式与跨接开关并且尤其与直流电压转换器连接。在控制单元的逆变模式中，逆变器***控从能量存储器的直流电压产生相电压，所述相电压施加在相端子上。在（可选的）恢复模式中，控制单元操控逆变器从相端子上的相电压产生能量存储器上的充电电压。在（可选的）反馈模式中，控制单元操控逆变器从施加在车辆车载电网的能量存储器上的电压产生直流传输端子上的反馈电压。

在充电模式中，控制单元操控DCDC转换器，以便从施加在直流传输端子上的电压产生能量存储器上的充电电压。当跨接开关断开时，该控制单元执行这。在闭合状态下，控制单元不操控DCDC转换器或操控该DCDC转换器，使得没有电流流过该DCDC转换器（例如通过断开DCDC转换器的所有开关）。

DCDC转换器具有半导体开关或开关元件。这些半导体开关或开关元件优选地是晶体管、尤其场效应或双极型晶体管、例如MOSFET或IGBT。

跨接开关尤其可以处于车辆车载电网的正汇流排中。在这种情况下，DCDC转换器和能量存储器具有共同的接地（使得跨接开关在正汇流排中切换或跨接）。

DC插件优选地具有负电位，其与DCDC转换器的负端子连接。直流电压传输端子可以具有正电位，其与直流电压转换器的正端子连接。跨接开关优选地将DCDC转换器的正端子与电能存储器的正极连接。

如所提及的，车辆车载电网此外具有控制单元。该控制单元以操控的方式与直流电压转换器和/或与跨接开关连接。控制单元此外与能量存储器连接，尤其以便从该能量存储器获得信号、例如测量信号、状态信号或由此导出的信号。控制单元被设立用于确定能量存储器的电压。该电压尤其表示：能量存储器是否处于如下状态中，在该状态中经由跨接开关的供电将不导致能量存储器或跨接开关的过载。偏差是哪个功率或哪个电流或哪个充电电压可以被输送给能量存储器的量度，并且尤其是能量存储器的（在电流、电压或功率方面的）负载极限或跨接开关的负载极限（尤其最大开关电流）离运行点多远的量度，该运行点将在DC插件将经由跨接开关直接与能量存储器连接时得出。该偏差可以作为裕度被说明，该裕度说明与能量存储器的负载极限的距离。

控制单元此外与直流传输端子连接并且被设立用于确定其电压。控制单元可以具有用于此目的的电压测量单元或数据输入端，由控制单元经由该数据输入端从能量存储器的电池管理单元接收该电压作为值。

控制单元此外被设立用于确定能量存储器的电压状态与直流传输端子的电压之间的偏差。为此，控制单元可以具有用于此目的的差形成装置或计算器。此外，控制单元被设立用于如果该偏差不大于预给定的数值，则（例如通过输出相应的操控信号）将跨接开关设置在闭合状态中。控制单元被设立用于如果该偏差大于预给定的数值，则将跨接开关设置在断开状态中。该数值可以随着温度升高从预定温度值开始下降，可以随着温度低于预定的另外的温度值而下降，可以随着老化增加下降，可以随着内阻减小而减小，或者可以是恒定的。老化、内阻和温度与能量存储器或与跨接开关或旁路开关有关。

控制单元此外被设立用于从能量存储器的端子电压确定空载电压（例如借助所测量到的能量存储器电流），以便将该变量用作电压状态。此外，控制单元可以被设立用于从（由能量存储器的电池管理单元获得的）充电状态和/或老化状态确定（在空载电压意义上的）电压状态。根据该估计或预测，操控跨接开关，尤其使得不超过能量存储器的负载极限或电流吸收能力。

电压状态可以通过如下值表示，该值表示充电状态、端子电压、空载电压或最大充电电流。控制单元被设立用于根据该值操控跨接开关。

此外，（车辆车载电网的）控制单元可以被设立用于在超过阈值的电流吸收能力的情况下将电流值、电压值或功率值作为额定值传送，尤其传送给充电站的控制单元，该充电站被设立用于在DC插件上输出对应于额定值的电流、电压或功率。（车辆车载电网的）控制单元可以被设立用于在不超过阈值的电流吸收能力的情况下将电流值、电压值或功率值作为额定值输出给直流电压转换器。换言之，该控制单元被设立用于在能量存储器的电流吸收能力不足够的情况下（即当不超过阈值时或当在跨接开关闭合的情况下将超过负载极限时）操控车辆车载电网的DCDC转换器，以便设定充电功率、充电电流和/或充电电压，并且此外被设立用于输出控制信号（即额定值），该控制信号可以由固定的控制单元接收并且被用作额定值。随着跨接开关闭合，因此由控制单元根据额定值将（车辆侧）DCDC转换器的操控变换到充电站或其转换器的操控。车辆车载电网的控制单元被设立用于当跨接开关闭合（并且因此跨接车辆车载电网的DCDC转换器）时根据断开状态操控车辆车载电网的DCDC转换器的开关。

控制单元此外可以具有发送单元。该发送单元被设立用于发送能量存储器的电压状态、偏差或车辆车载电网的跨接开关的开关状态，尤其发送给充电站的接收单元。

可以规定：预给定的数值不大于能量存储器10的标称电压的10％、5％、2％或1％。

（车辆车载电网的）控制单元尤其以操控的方式与直流电压转换器连接。该控制单元被设立用于在跨接开关闭合时将直流电压转换器设置在非活动状态中（例如利用DCDC转换器的断开的开关元件）。该控制单元此外被设立用于在跨接开关断开时将DCDC转换器设置在活动状态中。这可以通过借助于控制单元直接操控DCDC转换器来进行，或者通过操控驱动电路或操控电路来进行，该驱动电路或操控电路产生用于DCDC转换器的开关元件的开关信号。

此外，描述一种（在设备意义上的）充电***。该充电***包括待充电的移动单元（具有如这里所描述的车辆车载电网的车辆）以及充电站。该充电站具有（固定的）逆变器并且此外具有（固定的）直流电压充电端子和（固定的）直流电压转换器。与固定的直流电压转换器并联有固定的开关。该开关被设立用于被由车辆车载电网传送的信号操控，或被设立用于根据由车辆车载电网发送的额定值***控。此外可以规定：（固定的）逆变器和/或（固定的）直流电压转换器被设立用于根据由车辆车载电网发送的额定值工作。由此，如果供电网的被整流的交流电压的直接传输将不导致能量存储器的过载，则也可以跨接固定的直流电压转换器。如果这将导致（车辆车载电网的）能量存储器的过载，则在充电站侧不进行跨接。代替逆变器，也可以在充电站中使用（受控制的或不受控制的）整流器。

充电站可以具有接收单元，该接收单元被设立用于例如通过接收由车辆车载电网的控制单元或由该控制单元的发送单元传送的信号来接收能量存储器的电压状态、偏差或车辆车载电网的跨接开关的开关状态。该控制单元可以连接在接收单元下游或接收单元可以形成该控制单元的一部分。该控制单元被设立用于从接收单元获得有关的数据（电压状态、偏差或/或开关状态）。

固定的控制单元（即充电站的控制单元）尤其与固定的直流电压充电端子和固定的逆变器之间的连接点连接。该控制单元被设立用于确定连接点上的电压。

固定的控制单元优选地此外被设立用于确定能量存储器的电压状态与连接点的电压之间的偏差。固定的控制单元被设立用于如果该偏差不大于预给定的数值，则将固定的旁路开关设置在闭合状态中。固定的控制单元被设立用于如果该偏差大于预给定的数值，则将跨接开关设置在断开状态中。如前面所阐述的，该数值还可以取决于能量存储器或旁路开关的老化、温度和/或内阻，或者取决于能量存储器的充电状态。

如所提及的，车辆车载电网可以具有交流传输端子。该交流传输端子可以经由电机的绕组与车辆车载电网的逆变器（或与其交流侧）连接。该交流传输端子可以是多相的，例如三相的。车辆车载电网的逆变器的直流侧与DCDC转换器连接并且与车辆车载电网的DC插件连接。

车辆车载电网尤其是插电式混合动力机动车辆或电动车辆的车载电网。

此外，描述一种充电站、尤其一种可以在充电***中使用的充电站。该充电站配备有固定的逆变器、固定的直流电压充电端子和固定的直流电压转换器。直流电压转换器将逆变器与固定的直流电压充电端子连接。（固定的）旁路开关与固定的直流电压转换器并联。该旁路开关（只要在闭合状态中）跨接固定的直流电压转换器（即充电站的DCDC转换器）。该充电站具有固定的控制单元。该控制单元以操控的方式与旁路开关连接。

该充电站可以具有接收单元。该接收单元可以被设立用于接收连接到该充电站上的车辆车载电网的能量存储器的电压状态、（所连接的）车辆车载电网的跨接开关的开关命令或开关状态。该接收单元优选地与固定的控制单元连接。该控制单元尤其被设立用于如果能量存储器的电压状态与存在于逆变器与固定的直流电压转换器之间的电压的偏差不大于预给定的数值，如果存在用于闭合旁路开关的开关命令，或如果车辆车载电网的跨接开关（40）的开关状态是闭合的，则将旁路开关设置在闭合状态中。“或”在此情况下仅将事件依赖性的各个特征关联，而不是将事件本身关联。此外，控制单元被设立用于根据断开的开关状态操控固定的旁路开关。

另外，描述一种车辆车载电网，其具有电能存储器、直流电压转换器（也称为DCDC转换器）和逆变器。能量存储器、直流电压转换器和逆变器优选地对应于前面和以下提到的能量存储器、直流电压转换器和逆变器。逆变器经由直流电压转换器与能量存储器连接。电机（电动机）连接在逆变器下游。该电机经由逆变器直接经由在下文中所描述的跨接开关与能量存储器连接，或者间接地经由DCDC转换器与能量存储器连接。车辆车载电网此外具有跨接开关，该跨接开关以可切换的方式将电能存储器与逆变器连接。该跨接开关优选地对应于前面和以下所提到的跨接开关，该跨接开关以相同的方式跨接DCDC转换器的侧。尤其，该跨接开关与DCDC转换器并联和/或与DCDC转换器的侧并联。该跨接开关将DCDC转换器的两侧连接，在所述两侧之间进行电压转换。换言之，该跨接开关（以可切换的方式）跨接DCDC转换器。该车辆车载电网尤其具有控制单元。该控制单元可以以操控的方式与跨接开关连接，并且尤其也可以以操控的方式与DCDC转换器连接。该控制单元被设立用于接收升压信号。该升压信号表示对逆变器的特别高的功率要求。该升压信号可以涉及牵引状态（在该牵引状态中逆变器输出交流功率（Wechselleistung））。该升压信号此外可以涉及恢复状态（在该恢复状态中逆变器吸收交流功率）。该控制单元优选地被设立用于如果存在升压信号，则将跨接开关设置在闭合状态中，并且如果不存在升压信号，则将跨接开关设置在断开状态中。逆变器通过闭合的跨接开关直接由能量存储器供电。由此，功率不受（通过DCDC转换器的设计给定的）DCDC转换器的最大功率限制。逆变器的标称功率优选地高于DCDC转换器的标称功率。逆变器优选地具有如下标称功率，该标称功率为DCDC转换器的标称功率的至少150％、200％、400％或600％。在本段中所提到的控制单元可以对应于在以下和前面的段落中提及的控制单元。该控制单元可以被设立用于如果存在升压信号或者如果能量存储器的电压状态与直流传输端子的电压之间的偏差不大于预给定的数值，则将跨接开关设置在闭合状态中。该控制单元可以被设立用于如果不存在升压信号或者如果能量存储器的电压状态与直流传输端子的电压之间的偏差大于预给定的数值，则将跨接开关设置在断开状态中。因此，跨接开关可以被用于多种功能：一方面用于当要求特别高的牵引功率或恢复功率时将能量存储器与逆变器直接耦合，并且另一方面用于当能量存储器的电压状态（尤其空载电压）与直流电压传输端子的电压的偏差不大于预定的数值时将能量存储器与直流电压传输端子直接耦合。在两种情况下，DCDC转换器都被跨接开关跨接，以便将能量存储器直接与功率源（充电站或作为发电机的电动机）或功率宿（Leistungssenke）（在反馈时充电站或作为驱动装置的电动机）连接。否则，将DCDC转换器连接在能量存储器上游，用于电压适配。

附图说明

图1、图2和图3用于更详细地解释这里所描述的设备和方法并且示出（尤其）示例性的车辆车载电网以及充电站。

具体实施方式

图1和图2分别示出车辆车载电网FB的实施方式，该车辆车载电网具有经由逆变器30或WR彼此连接的能量存储器10或110和电机EM或EM'。直流传输端子DC+、DC-（“DC插件”）具有正汇流排DC+和负汇流排DC-。 DCDC转换器20或DCDC将DC插件与能量存储器10或110连接。

在图1中示出了控制单元CT，该控制单元从能量存储器10获得至少一个信号（其表征能量存储器的电流吸收能力），参见指向CT的箭头。控制单元CT以操控的方式与DCDC转换器20以及与跨接开关40连接。

如果跨接开关40断开，则能量经由DC插件DC+、DC-经由路径I被传输到DCDC转换器20，该DCDC转换器尤其通过提高电压或通常使电压适配于能量存储器10的（当前）电压来转换能量。如果跨接开关40闭合，则能量经由DC插件DC+、DC-经由路径II并经由跨接开关40（其用作DCDC转换器20的旁路）被传输到能量存储器10，该DCDC转换器转换能量。如果能量存储器10与直流电压端子DC+、DC-之间的电压的偏差高于预定的数值，则选择路径I。如果电压被充分均衡（即偏差不超过该数值），则不间接地经由DCDC转换器20、而是直接经由跨接开关40来充电。

电机EM经由逆变器30连接到DCDC转换器20上，该电机例如在行驶运行（未示出）中由逆变器30来供电，该逆变器又获得能量存储器10的由DCDC转换器提高的电压。充电运行通过路径I和II表示。如果DCDC转换器对电压适配是必需的，则在充电开始时使用路径I，因为能量存储器的电压和DC插件上的电压太不同了。如果DCDC转换器对电压适配不再是必需的，则在充电的后续阶段中使用路径II，因为能量存储器的电压和DC插件上的电压彼此足够接近，以便避免能量存储器的过载。路径II可以表示功率，该功率至少为路径I的功率的两倍、三倍或四倍。相应地，DCDC转换器可以针对如下功率来设计，所述功率仅为设计跨接开关所根据的功率的一部分（不大于50％、30％或20％或不大于10％）。即使在反馈的情况下也可以使用这里所描述的处理方式，其方式是：如果能量存储器10的电压与DC插件DC+、DC-上的电压的偏差大于预定的数值，则经由路径I反馈功率，以及如果能量存储器10与DC插件DC+、DC-之间的电压的偏差不超过该数值，则经由路径II反馈。

为了确定能量存储器10上的电压，控制单元CT可以被设立用于通过在能量存储器上的测量来确定电压。此外，能量存储器10上的电压可以由控制单元CT通过从能量存储器10的电池管理单元12接收电压值来确定。这利用向下朝向控制单元CT定向的虚线箭头示出。

控制单元CT可以具有发送单元S，以便发送能量存储器10的电压状态或跨接开关40的开关状态，例如发送给充电站。这利用向下远离控制单元CT定向的虚线箭头示出。

在图2中示出了连接到充电站Inf上的车辆车载电网FB。

在图2的车辆车载电网FB中，逆变器WR经由逆变器WR的正输入电流端子EA1和逆变器WR的负输入电流端子EA2连接到直流电压转换器DCDC上。与输入电流端子EA1、EA2并联有中间电路电容器112。逆变器WR包括三个桥B1-B3。直流传输端子DC+、DC-的电位或接触部、尤其正汇流排DC+与直流电压转换器DCDC连接，并且此外与逆变器WR的正输入电流端子EA1连接。

图2示出具有全桥B1-B3的逆变器，所述全桥也被称为双脉冲桥，因为全波的两个半波中的每一个都经由相应桥的两个开关之一传输。在图2中，由各个桥B1-3产生的B6C桥电路被称为BnC，其中n是用于开关元件的数量的占位符（这里：3 * 2 = 6）。在图2中示出了逆变器WR1，其被实现为多相全波桥电路。逆变器WR是具有中间电路电容器112的B6C桥电路。

虚线标记车辆车载电网与固定的充电站Inf之间的接口。

在图2中，逆变器WR经由电机EM间接地经由直流电压转换器DCDC与直流传输端子DC+、DC-连接。由此电压适配是可能的，尤其一方面电机EM和/或逆变器WR与另一方面能量存储器110的重叠的电压带。能量存储器110除了存储单元（Speicherzellen）之外具有隔离开关T。直流电压转换器DCDC具有两个串联开关Z1、Z2，在其连接点上连接有串联电感L，该串联电感将串联开关Z1、Z2与直流电压转换器DCDC的中间电路电容器K连接。开关Z1和Z2之间的连接点经由电感L与能量存储器110的正极+连接。中间电路电容器K此外与负输入电流端子EA2连接；正输入电流端子EA1经由开关Z1和电感与中间电路电容器K连接。尤其，通过中间连接的直流电压转换器DCDC，在直流电压端子DC+、DC-上低于能量存储器110的运行电压（例如大约800V）的电压变为可能。

图2的电机EM'包括具有三相L1-L3并且在绕组中的每一个中具有中间抽头的绕组***，由此每个绕组被分成两半。分成两半并不一定是划分为相同长的绕组区段，而是尤其取决于对滤波器EMC提出的要求。具有电容器Cx和Cy的滤波器EMC连接到中间抽头上并且连接到如下绕组端部上，所述绕组端部与逆变器WR2或其相端子PS1-3相对。由于电容器Cx和Cy与电机的绕组相互作用，所以绕组或其区段可以在功能视图中是滤波器EMC的一部分。滤波器EMC此外与中性导体N连接。图2的电容器Cx、Cy以及因此滤波器EMC（由于串联开关）可以与电机EM'分开。

开关设备SB将电机EM'或其相L1-L3与车辆车载电网FB的交流端子AC连接。开关设备SB包括两个开关元件或分离开关（Auftrennschalter），所述开关以受控的方式将所述相彼此连接，尤其以便形成星点或（优选地不完全）解除。尤其，开关设备可以仅具有一个分离开关，该分离开关以受控的方式将两个绕组连接。剩余的一个或多个绕组优选地永久地或经由直接连接与其他绕组连接。换言之，所述分离开关或该分离开关被连接，使得在一个或多个开关断开的情况下产生不完整的（星形或三角形）配置，或者（通过将所有绕组端部彼此分开）完全解除配置，其中隔离开关确保直流电流不流过所有绕组。控制单元CT'可以以操控的方式与开关设备SB连接，以便在充电模式和/或反馈模式中实现前面所提及的内容，并且以便在电动机模式或发电机模式中将所有绕组互相连接（例如为了建立对称的或完整的配置）。此外，在充电模式和/或反馈模式中可以规定，控制装置操控开关设备SB通过不同的绕组和/或绕组子组传输直流电流。控制装置被设计用于这种操控。由此在电机中更均匀地产生废热。

开关设备SB此外可以针对每相包括一个隔离开关，其中隔离开关连接在电机EM'与交流端子AC之间。

接口（用虚线示出）由机电接口实现，该机电接口在车辆车载电网FB侧形成第一插塞连接器STE1并且在基础设施Inf侧形成与该第一插塞连接器互补的插塞连接器STE2。第一插塞连接器尤其是插件入口的一部分。第二插塞连接器STE2是固定的，尤其在充电站Inf的充电电缆的端部上。在充电站侧，设置有用于交流电流的电流源SQ，所述电流源应表示对交流供电网的接入。构成三相L1-L3以及中性导体N和保护导体SL。这些在车辆侧具有对应物（Entsprechungen），其为了更清楚起见而具有相同的名称。

充电站的直流端子DCA-stat经由充电站的直流电压转换器DC-stat与充电站Inf的逆变器或整流器Inv-stat连接，该逆变器或整流器又连接到交流供电网上。替代地，可以设置直流电压源，直流电压转换器DC-stat连接到该直流电压源上。直流电压转换器DC-stat与开关42并联，该开关在闭合状态下跨接直流电压转换器DC-stat。根据闭合状态是将导致车辆车载电网的DCDC转换器DCDC或能量存储器110的过载（于是开关42保持断开）还是将不导致车辆车载电网的DCDC转换器DCDC或能量存储器110的过载（于是开关42可以被闭合），控制单元CT'（车辆车载电网FB）也操控该开关42。

车辆车载电网的控制单元CT'被设立用于将能量存储器110或跨接开关40'的电压状态或开关状态传送给该充电站Inf。这通过弯曲的虚线箭头来示出。

图3示出充电站Inf，其具有逆变器Inv-stat、直流电压充电端子DCA-stat和直流电压转换器DC-stat。逆变器Inv-stat经由直流电压转换器DC-stat与固定的直流电压充电端子DCA-stat连接。固定的旁路开关42并联地或以跨接的方式连接到固定的直流电压转换器DC-stat上。图3尤其示出在图2中所示出的充电站。

充电站Inf具有控制单元CT-stat。该控制单元以操控的方式与旁路开关42连接。控制单元CT-stat具有接收单元E。该接收单元被设立用于例如从发送器单元S接收（车辆车载电网的能量存储器的）电压状态或（车辆车载电网的跨接开关的）开关状态，如图2中所示出的。这通过图3的虚线双箭头示出，该箭头在内容上对应于图2的弯曲箭头。逆变器Inv-stat将直流电压转换器DC-stat与（三相）交流电压源SQ连接，该交流电压源尤其可以对应于到公共交流供电网或交流供电网的连接。

连接点V将逆变器Inv-stat与直流电压转换器DC-stat连接。该直流电压转换器（至少从逻辑的角度来看）与控制单元CT-stat连接。控制单元CT-stat由此被设立用于确定连接点V上的电压。此外，控制单元CT-stat被设立用于确定直流电压充电端子DCA-stat上的电压。控制单元CT-stat被设立用于确定这些电压之间的偏差并估计该偏差是否超过预定的数值。

图1此外用于解释这里所描述的车载电网的另一实施方式或另一功能。在一种实施方式中，车辆车载电网FB包括电能存储器10、直流电压转换器20和逆变器30。逆变器30经由直流电压转换器20与能量存储器10连接。车辆车载电网FB此外包括电机EM。电机EM连接在逆变器30的下游。车辆车载电网FB此外具有跨接开关40，该跨接开关以可切换的方式将电能存储器与逆变器30连接。电机经由逆变器与能量存储器连接，尤其如果跨接开关40闭合，则以直接的方式连接，并且如果跨接开关40断开，则以间接的方式经由直流电压转换器20（也被称为DCDC转换器）连接。

在该另一实施方式中，车辆车载电网FB包括控制单元CT。该控制单元以操控的方式与跨接开关40连接并且尤其与直流电压转换器20连接。控制单元CT可以被设立用于如果跨接开关40闭合，则将直流电压转换器20设置在非活动状态中，并且如果跨接开关40断开，则将直流电压转换器20设置在活动状态中。控制单元CT可以被设立用于接收升压信号。控制单元CT可以被设立用于如果存在升压信号，则将跨接开关40设置在闭合状态中。控制单元CT可以被设立用于如果不存在升压信号（例如如果存在关于该升压信号的互补信号），则将跨接开关40设置在断开状态中。控制单元可以具有在本段中所提及的功能、以及前面或随后所描述的功能。替代地，控制单元可以具有在本段中所提及的功能，并且不具有前面或随后所提及的功能，并且可以设置另一个控制单元，其具有前面或随后所提及的功能并且不具有在本段中所提及的功能。两个控制单元的控制信号可以是“或”关联的，以便这样组合地操控跨接开关。

如果车辆不处于行驶状态中，则控制单元优选地抑制或忽略升压信号。如果车辆处于行驶状态中，则在充电或反馈期间所使用的能量存储器的电压状态的评估被忽略或不被用于操控跨接开关40。这尤其由控制单元CT实现。

Claims (14)

1.一种车辆车载电网，所述车辆车载电网具有电能存储器（10，110）、直流电压转换器（DCDC，20）和直流传输端子，其中所述直流传输端子经由所述直流电压转换器（DCDC；20）与所述电能存储器（10，110）连接，其中

所述车辆车载电网此外具有跨接开关（40，40'），所述跨接开关以可切换的方式将所述电能存储器（10，110）与所述直流电压传输端子连接，其中所述直流电压传输端子被设立用于与充电插头连接，其中所述跨接开关在其闭合时跨接所述直流电压转换器。

2.根据权利要求1所述的车辆车载电网，其中所述直流电压传输端子具有负电位，所述负电位与所述直流电压转换器（DCDC；20）的负端子连接，所述直流电压传输端子具有正电位，所述正电位与所述直流电压转换器（DCDC；20）的正端子连接，并且所述跨接开关（40，40'）将所述直流电压转换器（DCDC；20）的正端子与所述电能存储器（10，110）的正极连接。

3.根据权利要求1或2所述的车辆车载电网，所述车辆车载电网此外具有控制单元，所述控制单元以操控的方式与所述跨接开关（40，40'）连接，其中所述控制单元与所述电能存储器（10）连接并且被设立用于确定所述电能存储器的电压状态，以及与所述直流传输端子连接并且被设立用于确定所述直流传输端子的电压，其中

所述控制单元此外被设立用于确定所述电能存储器（10）的电压状态与所述直流传输端子的电压之间的偏差，并且如果所述偏差不大于预给定的数值，则将所述跨接开关设置在闭合状态中，以及如果所述偏差大于预给定的数值，则将所述跨接开关设置在断开状态中。

4.根据权利要求3所述的车辆车载电网，其中所述电能存储器（10）的电压状态是表示所述电能存储器（10）的端子电压、空载电压或充电状态的值。

5.根据权利要求3所述的车辆车载电网，其中所述控制单元此外具有发送单元，所述发送单元被设立用于发送所述电能存储器（10）的电压状态、所述偏差或所述车辆车载电网的跨接开关（40）的开关状态。

6.如权利要求3所述的车辆车载电网，其中所述预给定的数值不大于所述电能存储器（10）的标称电压的5％、2％或1％。

7.根据权利要求3所述的车辆车载电网，其中所述控制单元以操控的方式与所述直流电压转换器（DCDC，20）连接并且被设立用于将所述直流电压转换器在跨接开关（40）闭合的情况下设置在非活动状态中并且在跨接开关（40）断开的情况下设置在活动状态中。

8.一种充电***，所述充电***具有车辆，所述车辆具有根据权利要求1至7之一所述的车辆车载电网，并且所述充电***具有充电站，其中所述充电站具有固定的逆变器、固定的直流电压充电端子和固定的直流电压转换器，其中固定的旁路开关（42）与所述固定的直流电压转换器并联，并且所述充电***具有固定的控制单元，所述固定的控制单元以操控的方式与所述旁路开关（42）连接。

9.根据权利要求8所述的充电***，其中所述充电站具有接收单元，所述接收单元被设立用于接收所述电能存储器（10）的电压状态、所述电能存储器（10）的电压状态与直流电压传输端子的电压之间的偏差或所述车辆车载电网的跨接开关（40）的开关状态。

10.根据权利要求9所述的充电***，其中所述固定的控制单元与所述固定的直流电压充电端子和所述固定的逆变器之间的连接点连接并且被设立用于确定所述连接点的电压，其中所述固定的控制单元此外被设立用于确定所述电能存储器（10）的电压状态与所述连接点的电压之间的偏差并且如果所述偏差不大于预给定的数值，则将所述固定的旁路开关（42）设置在闭合状态中，并且如果所述偏差大于预给定的数值，则将所述跨接开关设置在断开状态中。

11.一种充电站，所述充电站具有固定的逆变器、固定的直流电压充电端子和固定的直流电压转换器，所述固定的直流电压转换器将所述逆变器与所述固定的直流电压充电端子连接，其中固定的旁路开关（42）与所述固定的直流电压转换器并联，并且所述充电站具有固定的控制单元，所述固定的控制单元以操控的方式与所述旁路开关（42）连接，其中所述旁路开关在其闭合时跨接所述直流电压转换器。

12.根据权利要求11所述的充电站，其中所述充电站具有接收单元，所述接收单元被设立用于接收连接到所述充电站上的车辆车载电网的电能存储器（10）的电压状态、车辆车载电网的跨接开关（40）的开关命令或开关状态，其中所述接收单元与所述固定的控制单元连接，并且所述控制单元被设立用于

- 如果所述电能存储器的电压状态与存在于所述逆变器和所述固定的直流电压转换器之间的电压的偏差不大于预给定的数值，

- 如果存在用于闭合所述旁路开关（42）的开关命令，或者

- 如果所述车辆车载电网的跨接开关（40）的开关状态是闭合的，

则将所述旁路开关（42）设置在闭合状态中；

并且所述控制单元此外被设立用于否则根据断开的开关状态操控所述固定的旁路开关（42）。

13.一种用于经由车辆车载电网的直流电压转换器（20）、充电站的固定的直流电压转换器或经由两个直流电压转换器（20）在所述车辆车载电网的电能存储器与所述充电站之间传输电能的方法，其中如果施加在有关的电压转换器的背离所述电能存储器的侧上的电压与所述电能存储器的空载电压之间的电压差低于预给定的数值，则跨接所述直流电压转换器。

14.一种车辆车载电网，所述车辆车载电网具有电能存储器（10；110）、直流电压转换器（DCDC；20）和逆变器（30；WR），其中所述逆变器（30；WR）经由所述直流电压转换器（20，DCDC）与所述电能存储器（10，110）连接，其中

所述车辆车载电网此外具有跨接开关（40，40'），所述跨接开关以可切换的方式将所述电能存储器（10，110）与所述逆变器（30；WR）连接，其中所述跨接开关在其闭合时跨接所述直流电压转换器。

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