CN109895654A - 用于机动车的高压电池设备，车载电网，机动车及用于控制高压电池设备的方法 - Google Patents

用于机动车的高压电池设备，车载电网，机动车及用于控制高压电池设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的高压电池设备(12)，其中，电池组件(12)具有：第一高压电池单元(14)，第一高压电池单元能与第一高压子车载电网(22)电联结，第一高压子车载电网具有机动车的第一驱动单元；以及第二高压电池单元(16)，第二高压电池单元能与第二高压子车载电网(24)电联结，第二高压子车载电网具有机动车的第二驱动单元，其中，在第一高压电池单元(14)和第二高压电池单元(16)之间布置开关装置(S)，借助于开关装置(S)可使第一和第二高压电池单元(14、16)串联并且可相互电分离，其中，高压电池设备(12)还具有用于至少操控开关装置(S)的控制装置(30)，其中，控制装置(30)设计成，如此控制开关装置(S)，使得第一和第二高压电池单元(14、16)在不同于充电状态的规定的状态中相互电分离，在充电状态中，借助于与外部能量源联结为第一和第二高压电池单元(14、16)充电。

Description

用于机动车的高压电池设备，车载电网，机动车及用于控制高 压电池设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的HV(高压)电池组件，其中，高压电池设备具有能与第一高压子车载电网电联结的第一高压电池单元，第一高压子车载电网具有机动车的第一驱动单元。此外，高压电池设备具有能与第二高压子车载电网电联结的第二高压电池单元，第二高压子车载电网具有机动车的第二驱动单元。本发明也包括一种具有高压电池设备的车载电网，以及一种机动车和用于控制高压电池设备的方法。
背景技术
在向着高自动化行驶发展的过程中，原则上，对于高压车载电网的可靠性的要求总是越来越高。其最高在于，在高自动化行驶时，甚至在故障时，高压网络还应在故障之后保持可用几分钟。但是，这直接与锂离子电池中的安全策略对立，在该安全策略中，在故障情况中，大多力求切断电池作为安全的状态。
为了实现该目标，提出的想法是，在故障情况中例如通过在高压电池的中心截取，至少还提供部分电压。然而，在故障情况中，存在非限定的电压波动，并且当短路时，可能由于高的电流而损坏所有位于电流路径中的高压接触器，从而，在通常的故障响应的背景下，在故障之后再次接通高压电池大多与安全策略矛盾。以相似的方式，文献DE 10 2011 011799 A1描述了一种蓄能器，其具有多个并联的蓄能器支路，其中，支路中的每一个包括至少一个蓄能器单元。当检测到蓄能器单元的电池状态为故障时，仅仅切断蓄能器支路中包括故障的蓄能器支路的部分，故障的蓄能器支路包括具有故障电池状态的蓄能器单元。
此外，文献DE 10 2012 008 687 B4描述了一种具有高压能量供给***的机动车。在此，该机动车具有两个高压中间回路，在高压中间回路上分别联接高压负载。在此，高压中间回路中的每一个都与高压能量源联结。在此，为了平衡在两个高压能量源之间的荷电状态，两个高压能量源与DC/DC转换器相连接。这具有的优点是，通过切断DC/DC转换器，可使两个中间回路相互分离。由此，在中间回路中的一个中的电故障对中间回路中的另一个没有影响。为了能尽可能紧凑且成本适宜地设计DC/DC转换器，规定，DC/DC转换器仅仅设计成，用于传输较低的能量以用于在两个能量源之间的电量差较小时进行电量平衡。此外，在该机动车中，仅仅在两个中间回路中的一个中设置用于联接用于高压能量源的充电器的端子。在此，可通过DC/DC转换器引导用于牵引电池的充电电流，牵引电池位于没有端子的中间回路中。然而，由于DC/DC转换器仅仅设计成用于较低的充电电流，在这种情况中充电过程持续时间非常长。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于机动车的高压电池设备，一种用于机动车的车载电网，一种机动车以及一种用于控制高压电池设备的方法，其不仅允许高的可靠性而且允许特别是在充电情况方面尽可能高效的运行。
该目的通过具有根据相应的独立权利要求所述的特征的高压电池设备、车载电网、机动车以及方法实现。从属权利要求、说明书以及附图的主题是本发明的有利的设计方案。
用于机动车的根据本发明的高压电池设备具有第一高压电池单元，第一高压电池单元能与第一高压子车载电网，即，高压车载电网的一部分电联结，第一高压子车载电网具有机动车的第一驱动单元，例如第一电机。此外，高压电池设备也具有第二高压电池单元，第二高压电池单元能与第二高压子车载电网电联结，第二高压子车载电网具有机动车的第二驱动单元，例如第二电机。此外，在第一高压电池单元和第二高压电池单元之间布置有开关装置，借助于开关装置可使第一和第二高压电池单元串联并且可相互电分离，其中，高压电池设备此外还具有用于至少操控开关装置的控制装置，并且其中，控制装置设计成，如此控制开关装置，使得第一和第二高压电池单元在不同于充电状态的规定的状态中相互电分离，在充电状态中，借助于与外部能量源联结为第一和第二高压电池单元充电。
由此，有利地可行的是，在规定的状态中，使两个高压电池单元相互电分离地运行，规定的状态优选地表示当在机动车中使用高压电池设备时正常的行驶运行。这具有很大的优点，即，在一个部件中故障时，也就是说或者在第一或者在第二高压电池单元中故障时，另一部件还甚至无中断地可供使用。由此，在两个高压电池单元中的一个故障时，始终保证，机动车的两个驱动单元中的至少一个，也就是说或者第一驱动单元或者第二驱动单元还可无阻碍地运行。尽管如此，通过例如可构造成开关、特别是接触器的开关装置，提供使第一和第二高压电池单元相互电联接的可能性。这又允许在以下还将详细解释的不同充电模式方面特别有利的匹配可能性。为了举例，开关装置例如实现使两个高压电池单元串联以用于充电。由此实现，使两个串联的高压电池单元联结到车辆外部的电流源上，由此实现了与借助于位于中间的DC/DC转换器从两个高压电池单元中的一个传输到另一个上而实现的明显更快的充电。
在本发明的一种有利的设计方案中，第一高压电池单元具有两个用于使第一高压电池单元的相应的第一和第二极与第一高压子车载电网联结的第一端子。此外，第一高压电池单元具有两个用于使第一高压电池单元的相应的第一和第二极与充电插座联结的第二端子。此外，第一高压电池单元具有两个第一开关元件，第一和第二极可分别借助于第一开关元件与第一端子联结以及与其断开联结。第一高压电池单元也包括两个第二开关元件，第一高压电池单元的第一和第二极分别借助于第二开关元件独立地与第二端子联结以及与其断开联结。此外，第二高压电池单元可完全相似地构造。这意味着，第二高压电池单元同样优选地具有两个用于使第二高压电池单元的相应的第一和第二极与第二高压子车载电网联结的第三端子，两个用于使第二高压电池单元的相应的第一和第二极与充电插座联结的第四端子，两个第三开关元件以及两个第四开关元件，第二高压电池单元的第一和第二极可分别借助于第三开关元分别与第三端子联结并与其断开联结，第二高压电池单元的第一和第二极可分别借助于第四开关元件分别独立地与第四端子联结并与其断开联结。此外，第二端子中的分别一个与第四端子中的分别一个电连接。
换句话说，两个高压电池单元中的每一个具有用于与相应关联的高压子车载电网联结的端子。此外，也设置相应的开关元件，特别是主接触器，通过主接触器可断开高压电池单元的相应的极与相关联的高压子车载电网的连接。因此，通过打开第一高压电池单元的第一开关元件，相应地可使第一高压电池单元的极与第一端子断开，第一端子形成与第一高压子车载电网的连接。第一高压电池单元的两个极也能与充电插座联结，其中，该联结通过第一高压电池单元的相应的第二端子实现。可通过打开第一高压电池单元的相应的第二开关元件实现第一高压电池单元的极与第二端子并且由此与充电插座的连接断开。在此，第二开关元件同样可构造成接触器。附加地有利的是，也可通过打开第一开关元件实现第一高压电池单元的电池级与第二端子分离、特别是也与第二开关元件分离。这可通过以下方式实现，即，第一和第二开关元件串联地布置在第一高压电池单元的极和第二端子之间，其中，第一开关元件为此布置成比第二开关元件更接近第一高压电池单元的极。通过这些开关元件，可以任意方式实现与第一高压子车载电网的联结以及与第一高压子车载电网的分离，以及与充电插座的联结，并且以相同的方式也实现与充电插座的分离。此外，还提供稍后详细解释的其它有利的切换可能性。第二高压电池单元完全相似地构造，并且同样具有相应的开关元件，特别是第三和第四开关元件，其同样可构造成接触器，并且实现了与第二高压子车载电网的联结和分离以及与充电插座的联结和分离。此外有利的是，第二端子中的分别一个与第四端子中的分别一个电连接。特别是，第二端子中与第一高压电池单元的正极相连接的端子(也就是说在相应地闭合第一开关元件和第二开关元件时)也与第四端子中在相应地闭合开关元件时与第二高压电池单元的正极相连接的端子电连接。相同的适用于能与负极联结的第二和第四端子。
在此，在所描述的位置中设置这些开关元件是特别有利的，因为通过合适地操控这些开关元件的实现了多种切换方案，其允许优化并且与给定的充电情况或行驶运行相匹配。特别是在此可行的是，例如为了充电，根据情况使第一高压电池单元和第二高压电池单元并联或者串联，并且特别是为了行驶运行如开头描述的相互电分离。刚好从如下事实中得到这些优点，即，在高压电池单元的该示例中，借助于外部的能量源同时存在多种不同的用于为高压电池充电的充电可能性。例如，以上所述的充电插座用于，通过充电插座与充电站或充电桩的相应的充电插头联结为高压电池单元充电。在这种充电桩上通常提供直流电流。然而，通过这种充电桩提供的电压可能不同。例如，存在实现以约400伏充电的充电桩，其它的实现以约800伏充电。同时，也形成在传统的家用插座上或在家庭中的强电流端子的一个或多个相上的充电可能性。然而在此，通过这种外部的能量源提供交变电压或交变电流，其首先必须转换成适合用于充电的直流电流。为此，再次需要机动车的相应的充电器。现在，相应的高压电池单元的以上描述的开关元件以及位于两个高压电池单元之间的开关装置以特别有利的方式实现了与所有这些现在详细解释的不同的充电情况不同的匹配可能性。
在本发明的一种有利的设计方案中，控制装置设计成，如此操控第一、第二、第三和第四开关元件和在第一和第二高压电池单元之间的开关装置，使得在高压电池设备的第一充电模式中，使第一和第二高压电池单元彼此并联，在第一充电模式中，由外部地与充电插座联结的能量源为第一和第二高压电池单元充电，该能量源提供第一直流电压。特别是当通过外部能量源提供的第一直流电压相应于可在两个高压电池单元中的相应的电池单元上截获的总电压时，这是特别有利的。优选地，如此构造第一和第二高压电池单元，使得通过其可分别提供400伏的电池电压。相应地，在这种情况中这意味着，通过外部的能量源、例如充电桩提供的第一直流电压也约为400伏。因此，通过在第一充电模式中两个高压电池单元并联，可实现，为了给这两个高压电池单元充电，现在在相应的端子上、特别是第二端子和第四端子上分别存在400伏的充电电压。为了实现这种并联，优选地如此操控第一、第二、第三、第四开关元件和开关装置，使得闭合第一、第二、第三和第四开关元件，并且打开在第一和第二高压电池单元之间的开关装置。
在本发明的另一有利的设计方案中，控制装置设计成，如此操控第一、第二、第三和第四开关元件以及在第一和第二高压电池单元之间的开关装置，使得，在高压电池设备的第二充电模式中，使第一和第二高压电池单元彼此串联，在第二充电模式中，由与充电插座联结的外部能量源为第一和第二高压电池单元充电，该能量源提供例如800伏的第二直流电压。当通过外部能量源，例如充电桩提供相应于可在高压电池单元中的相应的电池单元上截获的电池电压的双倍的充电电压时，该串联是特别有利的，因为由此可加速充电。
即，换句话说，如果通过提充电桩提供400伏充电电压，则可如此操控相应的开关元件和控制装置，使得高压电池单元并联地充电，而当通过充电桩提供800伏充电电压时，使单个的高压电池单元有利地串联以进行充电。为了使第一和第二高压电池单元串联，控制装置设计成，如此操控开关元件和开关装置，使得闭合第一和第三开关元件、在第一和第二高压电池单元之间的开关装置，并且仅仅闭合第二和第四开关元件中的分别一个，并且打开第二和第四开关元件中相应的另一个。
根据下一实施例，也实现用于通过机动车的充电器为第一和第二高压电池单元充电的特别有利的匹配可能性，机动车的充电器能与作为外部能量供给的交变电流源联结。在此，这种机动车的充电器可分别与第一和第二高压电池单元的第一和第三端子联结。在此，机动车的充电器特别是如此与这些端子联接，使得充电器的正极与第一端子的正端子联结，并且充电器的负极与第三端子的负端子联结。根据备选的联接方案，充电器的正极也能与第三端子的正端子联结，并且充电器的负极与第一端子的负端子联结。第一和第三端子的正或负端子在此表示第一和第三端子的如下端子，即，该端子能与相应的高压电池单元的相关的正极或负极联结。现在，为了通过能与这种机动车的充电器联结的外部的交变电流源或交变电压源为相应的高压电池单元充电，本发明的如下设计方案是特别有利的：在此，控制装置设计成，如此操控第一、第二、第三和第四开关元件和在第一和第二高压电池单元之间的开关装置，使得在高压电池设备的第三充电模式中，使第一和第二高压电池单元彼此串联，在第三充电模式中，由与机动车的充电器联结的外部能量源为第一和第二高压电池单元充电，该能量源提供确定的交变电压。这例如可通过以下方式实现，即，控制装置如此操控开关元件和开关装置，使得闭合第一和第三开关元件以及布置在第一和第二高压电池单元之间的开关装置，并且打开第二和第四开关元件。由此，可特别有利地使高压电池设备与借助于外部交变电压源的充电相匹配。在此，充电器优选地构造成800伏交变电压充电器。
此外，本发明也涉及一种用于机动车的车载电网，其具有根据本发明的高压电池设备或其设计方案之一。除了根据本发明的高压电池设备或其设计方案之一，车载电网此外也可包括与第一高压电池单元的第一端子联结的第一高压子车载电网，以及与第二高压电池单元的第三端子联结的第二高压子车载电网，以及可选地也具有充电插座，充电插座具有第一充电插座端子和第二充电插座端子，于是其中，第一充电插座端子与高压电池单元的第二和第四端子中的分别一个相连接，并且第二充电插座端子与高压电池单元的第二和第四端子中的另一个相连接。此外，车载电网也可具有充电器，充电器具有第一充电器端子和第二充电器端子，其中，第一充电器端子与第一高压电池单元的第一端子中的仅仅一个相连接，并且第二充电器端子与第二高压电池单元的第三或互补地联结的端子中的仅仅一个相连接。由此，车载电网实现了以上描述的有利的充电方案，以及在机动车的正常行驶运行中两个高压电池单元的电分离和绝缘。
此外有利的是，车载电网具有第三子车载电网，例如MV(中压)车载电网和/或LV(低压)车载电网，例如12伏车载电网和/或48伏车载电网。通常，第三子车载电网具有低于第一和第二高压子车载电网的电压水平，其中，车载电网还具有在第一高压子车载电网和第三子车载电网之间的第一转换器装置，以及在第二高压子车载电网和第三子车载电网之间的第二转换器装置。优选地构造成DC/DC转换器、特别是电流隔离的DC/DC转换器的相应的转换器装置优选地设计成，将通过相应的高压电池单元提供的例如400伏的高压电压转换成第三子车载电网的较低的例如48伏和/或12伏的电压水平。由此，第三子车载电网同时也可通过第一和/或第二高压电池单元供能。通过该转换器装置，也可根据需要进行向相应的高压电池单元的能量传递，例如以平衡在两个高压电池单元之间的电量差。备选地或附加地，也可通过行驶运行自身平衡在两个高压电池单元之间的电量差。这可通过合适地操控机动车的两个驱动单元、也就是说两个电机实现。例如，如果两个高压电池单元的充电程度不同，则可通过由相应的驱动单元要求相应不同的功率进行平衡。这不仅仅也可通过合适地操控电机实现，而且备选地或附加地也可通过其它高压负载实现。
此外，车载电网也可具有所描述的两个驱动单元、也就是说第一驱动单元以及第二驱动单元，其分别构造成电机。此外，也可为相应的电机分别设置对应的功率电子装置，其通过相应关联的高压电池单元供能。
此外，本发明也涉及一种具有根据本发明的车载电网及其设计方案之一的机动车。
此外，本发明也涉及一种用于控制用于机动车的高压电池设备的方法，高压电池设备具有能与具有机动车的第一驱动单元的第一高压子车载电网电联结的第一高压电池单元，和能与具有机动车的第二驱动单元的第二高压子车载电网电联结的第二高压电池单元。此外，高压电池设备的控制装置控制布置在第一高压电池单元和第二高压电池单元之间的开关装置，使得第一和第二高压电池单元在不同于充电状态的规定的状态中彼此电分离，在充电状态中，借助于与外部能量源联结为第一和第二高压电池单元充电，第一和第二高压电池单元可借助于开关装置串联以及彼此电分离。
参考根据本发明的高压电池设备和根据本发明的高压车载电网及其设计方案描述的优点以相同的方式适用于根据本发明的方法。此外，结合根据本发明的高压电池设备及其设计方案以及结合根据本发明的车载电网及其设计方案所述的彼此特征实现，通过其它对应的方法步骤改进根据本发明的方法。
本发明也包括所描述的实施形式的组合。
本发明也包括根据本发明的方法的改进方案，其具有已经结合根据本发明的机动车的改进方案描述的特征。出于这一原因，在此不再次描述根据本发明的方法的相应的改进方案。
附图说明
下面描述本发明的实施例。其中：
图1示出了在机动车的行驶运行中的具有根据本发明的实施例的高压电池设备的机动车的车载电网的示意图；
图2示出了在第一充电模式中的具有根据本发明的实施例的高压电池设备的机动车的车载电网的示意图；
图3示出了在第二充电模式中的具有根据本发明的第一实施例的高压电池设备的机动车的车载电网的示意图；
图4示出了在第三充电模式中的具有根据本发明的第一实施例的高压电池设备的机动车的车载电网的示意图。
具体实施方式
以下解释的实施例是本发明的优选的实施形式。在实施例中，所描述的实施形式的组件分别表示单个的、被视为彼此独立的发明特征，这些发明特征也可分别彼此独立地改进本发明并且由此也可单个地或者以与所示出的组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，也可通过已经描述的发明特征中的其它特征补充所描述的实施形式。
在附图中，功能相同的元件分别设有相同的附图标记。
图1、图2、图3和图4分别示出了具有根据本发明的实施例的高压电池设备12的机动车的车载电网10的示意图。在此，高压电池设备12具有
第一高压电池单元14以及第二高压电池单元16。两个高压电池单元14、16在此可布置在共同的电池罩壳18中。在此，相应的高压电池单元14、16分别具有多个电池单体20。电池单体在此可串联和/或并联布置。也可设想单个电池单体20串联和并联的多种组合。例如，电池单体20可构造成锂离子单体，由此，作为锂离子电池提供相应的高压电池单元14、16。此外，高压电池单元14、16中的每个分别具有正极高压+以及负极高压-。在两个极高压+、高压-之间，分别可截获例如400伏的总电压。此外，车载电网12具有第一高压子车载电网22以及第二高压子车载电网24。第一高压子车载电网22在此可通过第一高压电池单元供能，第二高压子车载电网24可通过第二高压电池单元16供能。在此，第一以及第二高压子车载电网22、24可具有相应的高压负载。例如，在此，第一高压子车载电网22具有至少一个第一功率电子装置LE1作为这种高压负载，第一功率电子装置LE1用于为此处未示出的驱动单元供能，优选地，驱动单元构造成电机。此外，第二高压子车载电网24具有至少一个第二功率电子装置LE2作为高压负载，第二功率电子装置LE2用于为同样未示出的机动车的第二驱动单元供能，第二驱动单元优选地同样构造成第二电机。两个电机在此可分别构造成用于驱动在机动车的前轴上的车轮以及在机动车的后轴上的车轮。此外，第一高压电池单元14具有两个第一端子A1+和A1-，其中，这两个端子中的一个A1+能与第一高压电池单元14的正极高压+联结，并且第一端子中的第二个A1-能与第一高压电池单元14的负极高压-联结。在第一端子A1+和A1-以及第一高压电池单元14的相应的极高压+、高压-之间，特别是布置两个第一开关元件H1+、H1-，这两个开关元件分别构造成接触器。通过断开接触器H1+、H1-，可使第一高压电池单元14的电池单体20与车载电网10的其余部分分离。此外，第一高压电池单元14也具有两个第二端子A2+和A2-，这两个端子又能与第一高压电池单元14的相应的极高压+、高压-联结。该联结特别是可通过两个第二开关元件D1+、D1-断开，这两个开关元件又优选地构造成相应的接触器并且布置在第一高压电池单元14的相应的极高压+、高压-和相应的第二端子A2+、A2-之间。第二端子A2+、A2-与机动车的充电插座26相连接，特别是与相应的第一充电插座端子26a和第二充电插座端子26b相连接。特别是用于为高压电池设备12充电的车辆外部的直流电源可联接到充电插座26上。例如，可通过充电桩提供这种外部的能量源。
第二高压电池单元16构造成完全与第一高压电池单元14相似。第二高压电池单元16也具有两个第三端子A3+、A3-，第二高压电池单元16的相应的电池极高压+、高压-可通过端子A3+、A3-与第二高压子车载电网24联结。该连接特别是又可通过两个第三开关元件H2+、H2-断开，第三开关元件同样优选地构造成接触器。此外，第二高压电池单元16也具有两个第四端子A4+、A4-，第四端子与充电插座26的相应的充电插座端子26a、26b相连接。第二高压电池单元16的相应的极高压+、高压-可再次通过两个相应的第四开关元件D2+、D2-与第四端子A4+、A4-联结或分离。优选地，第四开关元件D2+、D2-构造成接触器。
此外，车载电网10具有充电器28。充电器又包括第一充电器端子28a以及第二充电器端子28b。外部的能量源又可联接到充电器28上。那么，外部能量源相应地构造成交变电流源或交变电压源。相应地，充电器28构造成，将通过外部能量源提供的交变电压或提供的交变电流转换成适合用于给高压电池设备12充电的直流电压或合适的直流电流。特别是，充电器28优选地构造成800V交变电流充电器。此外，表示正端子的第一充电器端子28a与第一高压子车载电网22的高压正电势相连接，高压正电势与第一端子A1+中的相应的正端子相连接。相应地，另一充电器端子28b与第二高压子车载电网24的负高压电势相连接，负高压电势又与负端子、也就是说第三端子A3-相连接，第三端子A3-与第二高压电池单元16的负极联结。
现在，特别有利的是，在第一和第二高压电池单元14、16之间布置开关装置S，优选地，开关装置S又构造成接触器。通过该开关装置S，有利地实现，将第一和第二高压电池单元14、16相互电分离。特别是在例如在图1中示出的正常行驶运行中，是这种情况。于是，在该示例中，相应地打开开关装置S。由此，在行驶运行期间，通过第一和第二高压电池单元14、16提供两个完全独立的部件/实体(Instanzen)。由此，在这两个部件中的一个中的故障对这两个部件中的另一个没有影响。由此，另一部件可无中断地继续使用。因此，如果出于任何原因两个高压电池单元14、16中的一个故障，则还可通过这两个高压电池单元14、16中的另一个为对应的高压子车载电网22、24提供能量供给并且由此还给两个电机中的至少一个供电，这保证了在两个高压电池单元14、16中的一个故障的情况中机动车也继续行驶。
相反地，在通过外部能量源为高压电池设备12充电的充电情况中，可根据需要闭合开关装置S，以提供对于不同充电情况的最佳的匹配方案。在此，通过高压电池设备12的控制装置30操控相应的开关元件H1+、H1-、D1+、D1-、H2+、H2-、D2+、D2-,和开关装置S。
因此，在图1中示出的正常行驶运行中，如所描述的那样，打开在两个高压电池单元14、16之间的开关装置S。此外，也打开第一高压电池单元14的第二开关元件D1+、D1-以及第二高压电池单元16的第四开关元件D2+、D2-，因为在这种情况中，不通过外部的能量源充电。为了使相应的驱动装置在正常行驶运行中运行，相应地闭合第一开关元件H1+、H1-和第三开关元件H2+、H2-。
图2示出了在高压电池设备12的第一充电模式中的相应情况，在该情况中，高压电池设备12通过与充电插座26联结的外部能量源充电，在该示例中，外部能量源提供约400伏的直流电压。此外，在这种情况中，打开开关装置S，闭合所有其它开关元件H1+、H1-、D1+、D1-、H2+、H2-、D2+、D2-。换句话说，为了以400伏直流电压充电，使两个高压电池单元14、16彼此并联。然而，也存在不提供400伏直流电压而是提供800伏直流电压的外部能量源、特别是充电桩。在图3中示出了这种第二充电模式。
在第二充电模式中，如此操控开关装置S和相应的开关元件H1+、H1-、D1+、D1-、H2+、H2-、D2+、D2-，使得闭合开关装置S，闭合第一开关元件H1+、H1-、H2+，第三开关元件H2+、H2-和第二和第四开关元件D1+、D2-中的分别一个，然而打开第二和第四开关元件D1-、D2+两个中的另一个。由此，为了充电，使第一和第二高压电池单元14、16彼此串联。通过这种串联，在合适的充电桩时、也就是说提供800伏充电电压的充电桩时，可更快速地为两个高压电池单元14、16充电，因为在具有高的充电功率、例如800伏的DC充电桩中，受限的标准是最大充电电流。
相反地，图4示出了这样的情况，即，在其中，根据第三充电模式，通过与充电器28联结的外部交变电压源为高压电池设备12充电。在这种情况中，再次闭合开关装置S，并且也闭合第一和第三开关元件H1+、H1-、H2+、H2-。在此，打开第二和第四开关元件D1+、D1-、D2+、D2-。相应地，第一和第二高压电池单元14、16再次在串联电路中与相应的充电器端子28a、28b联结。因此，为了以交变电流充电，通过闭合开关装置S，使两个高压电池单元14、16与交变电流充电器28串联。
此外有利的是，还设置两个特别是构造成相应的DC/DC转换器的转换器装置32、34。在此，第一转换器装置32使第一高压子车载电网22与中压(MV)车载电网和/或低压(LV)车载电网36联结，而第二转换器装置34使第二高压子车载电网24与MV车载电网和/或LV车载电网36联结。由此，通过相应的高压电池单元14、16同样可为相应的MV和/或LV车载电网供能。此外，该MV车载电网或LV车载电网36可具有相应的MV电池或LV电池，例如48伏电池或12伏电池38，以及其它未示出的负载。此外，在第一和第二高压电池单元14、16的荷电状态不同时，有利地可通过这两个转换器装置32、34均衡、也就是说平衡荷电状态。备选地或附加地，这也可通过合适地控制相应的驱动单元实现，以通过相应的行驶运行平衡两个高压电池单元14、16的荷电状态。由此，在行驶运行中，可根据需要，或者通过两个电机和道路或者通过两个DC/DC转换器32、34平衡两个高压电池单元14、16的荷电状态。
如以上描述的那样，在利用约400伏直流充电时，使两个高压电池单元14、16并联到充电插座26上。在荷电状态不同时，可时间上延迟地接通具有较高荷电状态的高压电池单元14、16。
为了以约800伏的直流充电，如所描述的那样，使两个电池串联到充电插座26上。在荷电状态不同时，在此也可时间上延迟地接通具有较高荷电状态的高压电池单元14、16。
在交流充电时，在荷电状态不同的情况中，可通过两个DC/DC转换器32、34均衡高压电池单元14、16。
总地来说，示例表明，如何通过本发明提供高压电池设备以及相应的车载电网和机动车，其通过两个高压电池单元的无关性为高压车载电网提供特别可靠的能量供给，并且通过也可将两个高压电池单元相互电联接的可能性提供特别有利的充电可能性。

Claims (10)

1.一种用于机动车的高压电池设备(12)，其中，所述高压电池设备(12)具有：
第一高压电池单元(14)，该第一高压电池单元能与第一高压子车载电网(22)电联结，该第一高压子车载电网具有机动车的第一驱动单元，以及
第二高压电池单元(16)，所述第二高压电池单元能与第二高压子车载电网(24)电联结，该第二高压子车载电网具有机动车的第二驱动单元，
其特征在于，
在第一高压电池单元(14)和第二高压电池单元(16)之间布置有开关装置(S)，借助于所述开关装置(S)能使所述第一和第二高压电池单元(14、16)串联以及能相互电分离，其中，所述高压电池设备(12)还具有用于至少操控所述开关装置(S)的控制装置(30)，其中，所述控制装置(30)设计成，如此控制所述开关装置(S)，使得所述第一和第二高压电池单元(14、16)在不同于充电状态的规定的状态中相互电分离，在所述充电状态中，借助于与外部能量源联结为所述第一和第二高压电池单元(14、16)充电。
2.根据权利要求1所述的高压电池设备(12)，其特征在于，所述第一高压电池单元(14)具有：
两个用于使所述第一高压电池单元(14)的相应的第一和第二极(高压+、高压-)与所述第一高压子车载电网(22)联结的第一端子(A1+、A1-)；
两个用于使所述第一高压电池单元(14)的相应的第一和第二极(高压+、高压-)与充电插座(26)联结的第二端子(A2+、A2-)；
两个第一开关元件(H1+、H2-)，所述第一和第二极(高压+、高压-)能分别借助于所述第一开关元件与所述第一端子(A1+、A1-)联结以及与其断开联结；
两个第二开关元件(D1+、D1-)，所述第一高压电池单元(14)的第一和第二极(高压+、高压-)能分别借助于所述第二开关元件独立地与所述第二端子(A2+、A2-)联结以及与其断开联结；
所述第二高压电池单元(16)具有：
两个用于使所述第二高压电池单元(16)的相应的第一和第二极(高压+、高压-)与所述第二高压子车载电网(24)联结的第三端子(A3+、A3-)；
两个用于使所述第二高压电池单元(16)的相应的第一和第二极(高压+、高压-)与充电插座(26)联结的第四端子(A4+、A4-)；
两个第三开关元件(H2+、H2-)，所述第二高压电池单元(16)的第一和第二极(高压+、高压-)能分别借助于所述第三开关元件与所述第三端子(A3+、A3-)联结以及与其断开联结；
两个第四开关元件(D2+、D2-)，所述第二高压电池单元(16)的第一和第二极(高压+、高压-)能分别借助于所述第四开关元件独立地与所述第四端子(A4+、A4-)联结以及与其断开联结；
其中，所述第二端子(A2+、A2-)中的对应一个与所述第四端子(A4+、A4-)中的对应一个电连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的高压电池设备(12)，其特征在于，所述控制装置(30)设计成，如此操控所述第一、第二、第三和第四开关元件(H1+、H1-、H2+、H2-、D1+、D1-、D2+、D2-)和在所述第一和第二高压电池单元(14、16)之间的开关装置(S)，使得在所述高压电池设备(12)的第一充电模式中，使所述第一和第二高压电池单元(14、16)彼此并联，在所述第一充电模式中，由与所述充电插座联结的外部能量源为所述第一和第二高压电池单元(14、16)充电，所述能量源提供第一直流电压。
4.根据前述权利要求中任一项所述的高压电池设备(12)，其特征在于，所述控制装置(30)设计成，如此操控所述第一、第二、第三和第四开关元件(H1+、H1-、H2+、H2-、D1+、D1-、D2+、D2-)以及在所述第一和第二高压电池单元(14、16)之间的开关装置(S)，使得在所述高压电池设备(12)的第二充电模式中，使所述第一和第二高压电池单元(14、16)彼此串联，在所述第二充电模式中，由与所述充电插座联结的外部能量源为所述第一和第二高压电池单元(14、16)充电，所述能量源提供第二直流电压。
5.根据前述权利要求中任一项所述的高压电池设备(12)，其特征在于，所述控制装置(30)设计成，如此操控所述第一、第二、第三和第四开关元件(H1+、H1-、H2+、H2-、D1+、D1-、D2+、D2-)以及在所述第一和第二高压电池单元(14、16)之间的开关装置(S)，使得在所述高压电池设备(12)的第三充电模式中，使所述第一和第二高压电池单元(14、16)彼此串联，在所述第三充电模式中，由与所述机动车的充电器联结的外部能量源为所述第一和第二高压电池单元(14、16)充电，所述能量源提供确定的交变电压。
6.一种用于机动车的车载电网(10)，其具有根据前述权利要求中任一项所述的高压电池设备(12)。
7.根据权利要求6所述的车载电网(10)，其特征在于，所述车载电网(10)具有：
根据权利要求2至5中任一项所述的高压电池设备(12)；
与所述第一端子(A1+、A1-)联结的第一高压子车载电网(22)，
与所述第三端子(A3+、A3-)联结的第二高压子车载电网(24)，
充电插座(26)，所述充电插座具有第一充电插座端子(26a)和第二充电插座端子(26b)，其中，所述第一充电插座端子(26a)与所述第二和第四端子中的分别一个(A2+、A4+)相连接，所述第二充电插座端子(26b)与所述第二和第四端子中的另一个(A2-、A4-)相连接，以及
充电器(28)，所述充电器(28)具有第一充电器端子(28a)和第二充电器端子(28b)，其中，所述第一充电器端子(28a)与所述第一端子中的仅仅一个(A1+)相连接，所述第二充电器端子与所述第三端子中的仅仅一个(A3-)相连接。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的车载电网(10)，其特征在于，所述车载电网具有第三子车载电网(36)，所述第三子车载电网具有低于所述第一和第二高压子车载电网(22、24)的电压水平，其中，所述车载电网(10)还具有在所述第一高压子车载电网(22)和所述第三子车载电网(36)之间的第一转换器装置(32)，以及在所述第二高压子车载电网(24)和所述第三子车载电网(36)之间的第二转换器装置(34)。
9.一种机动车，其具有根据权利要求6至8中任一项所述的车载电网(10)。
10.一种用于控制用于机动车的高压电池设备(12)的方法，所述高压电池设备具有能与具有机动车的第一驱动单元的第一高压子车载电网(22)电联结的第一高压电池单元(14)，和能与具有机动车的第二驱动单元的第二高压子车载电网(24)电联结的第二高压电池单元(16)，其特征在于，所述高压电池设备(12)的控制装置(30)这样控制布置在所述第一高压电池单元(16)和所述第二高压电池单元(16)之间的开关装置(S)，使得所述第一和第二高压电池单元(14、16)在不同于充电状态的规定的状态中彼此电分离，在所述充电状态中，借助于与外部能量源联结为所述第一和第二高压电池单元(14、16)充电，所述第一和第二高压电池单元(14、16)能借助于所述开关装置串联以及彼此电分离。
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