CN111491826A - 用于机动车的多电压电池组装置和车载电网 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于机动车的多电压电池组装置（MB），其包括：第一输出电流端子（AA1）和接地端子（MA），用于提供第一标称电压（U1）；第二输出电流端子（AA2）和接地端子（MA），用于提供第二标称电压（U2）；第一电池组电池群（ZG1），其通过第一正极（PP1）电连接在第一输出电流端子（AA1）上，并且通过第一负极（NP1）电连接在接地端子（MA）上；第二电池组电池群（ZG2），其通过第二正极（PP2）电连接在第二输出电流端子（AA2）上，并且通过第二负极（NP2）电连接在第一输出电流端子（AA1）上，并且与第一电池组电池群（ZG1）可切换地串联连接；充电电流端子（LA），用于将多电压电池组装置（MB）连接在外部电流源（SQ）上；第一直流电压转换器（GW），其在输入电压侧电连接在充电电流端子（LA）上并且在输出电压侧侧电连接在第一正极（PP1）上，并且被设立用于将施加在充电电流端子（LA）上的输入电压（Ue）转换成用于对第一电池组电池群（ZG1）进行充电的第一充电电压。

Description

用于机动车的多电压电池组装置和车载电网

技术领域

本发明涉及一种用于机动车、尤其是用于混合动力/电动车辆的多电压电池组装置和车载电网。

背景技术

现有技术以及发明任务

用于为机动车、尤其是混合动力/电动车辆的车载电网提供各种标称电压或运行电压的多电压电池组装置是已知的。

由有限地可供使用的充电容量决定地，多电压电池组装置例如在机动车长停车时间情况下可能超出其临界充电状态地放电，其中各个电池组电池可能被损坏。这又可能导致车载电网的故障或缺陷。

因此，本发明的任务在于，提供以下可能性，利用所述可能性可以可靠地保护多电压电池组装置以及因此也保护机动车、尤其是混合动力/电动车辆的车载电网免受故障或缺陷。

发明内容

通过独立权利要求的主题来解决该任务。有利的构型是从属权利要求的主题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于机动车、尤其是用于混合动力/电动车辆的多电压电池组装置。

所述多电压电池组装置包括第一输出电流端子和接地端子，用于提供第一标称电压、例如用于机动车的车载电网的第一车载电网电压。

多电压电池组装置此外包括第二输出电流端子，该第二输出电流端子与接地端子一起用于提供第二标称电压、例如用于车载电网的第二车载电网电压。

所述多电压电池组装置此外包括具有第一正极和第一负极的第一电池组电池群。第一电池组电池群通过第一正极电连接在第一输出电流端子上，并且通过第一负极电连接在接地端子上。

所述多电压电池组装置此外包括具有第二正极和第二负极的第二电池组电池群。第二电池组电池群通过第二正极电连接在第二输出电流端子上，并且通过第二负极电连接在第一输出电流端子上。此外，第二电池组电池群通过第二负极与第一电池组电池群或与第一电池组电池群的第一正极可切换地（关于在第二输出电流端子和接地端子之间的电流路径）串联连接。

所述多电压电池组装置此外包括用于将多电压电池组装置连接在外部电流源上的充电电流端子。在此，充电电流端子尤其是仅仅用于利用外部电流源的电流对第一电池组电池群和/或第二电池组电池群进行充电。

所述多电压电池组装置此外包括第一直流电压转换器，该第一直流电压转换器在输入电压侧电连接在充电电流端子上以及在输出电压侧电连接在第一正极上，并且因此电连接在充电电流端子和第一正极之间，并且被设立用于将在充电电流端子处施加的输入电压转换成用于对第一电池组电池群进行充电的第一充电电压。

本发明所基于的思想是：用于提供不同的标称电压或用于机动车的不同车载电网分支的车载电网电压的多电压电池组装置即使在静止模式期间也必须提供最小电流，以便能够继续维持车辆的安全性相关的和其他相关的功能，其中在所述静止模式下，车辆（在结束行驶运行之后）被停放，并且仅这些相关的功能被执行。为此，设置多电压电池组装置的（第一）电池组电池群，用以在静止模式期间给***或组件供应电流，所述***或组件执行相关的功能。由于电池组电池群在静止模式的开始时间点具有有限量的电能并且在静止模式期间不被持久地充电，因此由于通过所提及的***或组件的能量消耗引起的深度放电威胁所述电池组电池群。此外，即使在电池组电池群与所提及的相关***或组件电分离情况下，也存在由于电池组电池群的电池组电池的自放电而引起的深度放电的风险。深度放电可能导致电池组电池的不可逆损害，并且从而导致故障，甚至导致电池组电池群失灵。

为了预防深度放电，需要以下可能性：即在需要时对所涉及的电池组电池群进行充电，并且从而保护所述电池组电池群免受由于深度放电引起的不可逆损害。

在此需要单独的电流端子，所述电流端子可以与存在的供应电流端子无关地从电池组装置连接到耗电器，以便与供应电流端子的连接状态无关地能够实现电池组电池群到（外部）电流源的连接，并且从而能够实现充电过程。这此外能够实现供应电流端子即使在电池组装置的充电过程期间也与所提及的***和组件保持电连接。为了实现这一点，除了电池组装置的两个输出电流端子之外设置充电电流端子。

为了能够利用不同标称电压的电流源对电池组装置、特别是具有特定充电电压或标称电压的第一电池组电池群进行充电，设置了直流电压转换器，该直流电压转换器将在充电电流端子上施加的输入电压转换成电池组装置或第一电池组电池群的充电电压，其中所述输入电压例如对应于电流源的标称电压。

通过具有单独的充电电流端子和直流电压转换器的实施有效地保护电池组装置或第一电池组电池群免受由于深度放电引起的不可逆损害。

因此提供以下可能性：利用所述可能性可以可靠地保护多电压电池组装置以及因此也保护机动车的车载电网免受故障或缺陷。

例如，多电压电池组装置此外包括可控转换开关，所述可控转换开关电连接在一方面第一直流电压转换器与另一方面第一正极和第二正极之间，并且被设立用于在输出电压侧将第一直流电压转换器可选地与第一正极或第二正极以及因此与第一电池组电池群或第二电池组电池群电连接。

例如，充电电流端子与第二正极电连接。

例如，第一直流电压转换器此外被设立用于在需要时利用第二电池组电池群的电流对第一电池组电池群进行充电和/或在需要时利用第一电池组电池群的电流对第二电池组电池群进行充电。

例如，多电压电池组装置此外包括第二直流电压转换器，所述第二直流电压转换器在输入电压侧电连接在充电电流端子上以及在输出电压侧电连接在第二正极上并因此电连接在充电电流端子和第二正极之间，并且被设立用于将输入电压转换成用于对第二电池组电池群（例如通过在第二电池组电池群和接地端子之间的相应电流连接以及该电流连接中的其他可控开关）进行充电或者对两个电池组电池群（即不仅第一电池组电池群而且第二电池组电池群）进行充电的第二充电电压。

例如，所述多电压电池组装置此外包括用于运行所述多电压电池组装置的电池组管理装置，所述电池组管理装置具有用于将所述电池组管理装置连接到标称电压源上用以运行所述电池组管理装置的供应电流端子。电池组管理装置通过供应电流端子电连接在第一正极和接地端子之间，并且从而电连接在第一直流电压转换器和接地端子之间。电池组管理装置被设立用于监控第一电池组电池群的充电状态，并且在第一电池组电池群的临界充电状态的情况下，运行或控制或调节第一直流电压转换器以对第一电池组电池群进行充电。

例如，多电压电池组装置此外包括第一可控开关，所述第一可控开关在第一充电电流路径中电连接在第一直流电压转换器和接地端子之间，并且因此与第一电池组电池群串联地电连接。电池组管理装置此外被设立用于在第一电池组电池群的临界充电状态情况下闭合第一开关用以对第一电池组电池群进行充电，使得由第一直流电压转换器提供的充电电流可以流向第一电池组电池群。

例如，所述多电压电池组装置此外包括第二可控开关，所述第二可控开关在第二充电电流路径中电连接在所述充电电流端子与所述第二电池组电池群之间并且因此与所述第二电池组电池群串联地电连接，并且因此将所述第二电池组电池群与所述第一电池组电池群可切换地电连接。电池组管理装置此外被设立用于监控第二电池组电池群的充电状态，并且在第二电池组电池群的临界充电状态情况下，闭合第二开关用以对第二电池组电池群或两个电池组电池群进行充电。

例如，第一开关和/或第二开关分别被构造为继电器。

例如，电池组管理装置此外被设立用于在第二电池组电池群的临界充电状态情况下运行或控制或调节第二直流电压转换器用以对第二电池组电池群或两个电池组电池群进行充电。

例如，电池组管理装置此外被设立用于监控第一电池组电池群和第二电池组电池群的充电状态。如果在第一电池组电池群处确定出临界充电状态，则电池组管理装置例如此外被设立用于将转换开关切换到第一开关位置，在所述第一开关位置中，转换开关将第一直流电压转换器与第一正极电连接用于对第一电池组电池群进行充电。如果在第二电池组电池群处确定出临界充电状态，则电池组管理装置例如此外被设立用于将转换开关切换到第二开关位置，在所述第二开关位置中，转换开关将第一直流电压转换器与第二正极电连接用以对第二电池组电池群或两个电池组电池群进行充电。

例如，多电压电池组装置此外包括第三可控开关，所述第三可控开关电连接在充电电流端子和第二正极之间。在此，电池组管理装置例如此外被设立用于在第一电池组电池群或第二电池组电池群的临界充电状态情况下闭合第三开关用以利用分别另外的电池组电池群的电流对第一电池组电池群或第二电池组电池群进行充电并且将转换开关切换到第一开关位置。第三开关也可以被构造为继电器。

例如，输入电压Ue小于或大于或等于第一电池组电池群的标称电压。

例如，输入电压Ue小于或大于或等于两个电池组电池群的标称电压的总和。

例如，第一标称电压处于12伏处和/或第二标称电压处于48伏处。

根据本发明的另一方面，提供一种用于机动车、尤其是用于混合动力/电动车辆的车载电网。

该车载电网包括具有第一车载电网电压的第一车载电网分支和具有第二车载电网电压的第二车载电网分支。车载电网此外包括先前描述的多电压电池组装置，所述多电压电池组装置通过第一输出电流端子电连接在第一车载电网分支上，并且通过第二输出电流端子电连接在第二车载电网分支上。

上面描述的多电压电池组装置的有利构型只要此外能转用到上面提及的车载电网，也可以被视为车载电网的有利构型。

附图说明

下面参考所附附图更详细地阐述本发明的示例性实施方式。在此：

图1以示意图示出根据本发明的一个示例性实施方式的具有多电压电池组装置的混合动力车辆的车载电网；和

图2以另一示意图示出根据本发明的另一示例性实施方式的具有另一多电压电池组装置的混合动力车辆的另一车载电网。

具体实施方式

图1中的车载电网BN包括第一车载电网分支BZ1，在所述第一车载电网分支中存在水平例如为12伏的第一车载电网电压U1。车载电网BN此外包括第二车载电网分支BZ2，在所述第二车载电网分支中存在水平例如为48伏的第二车载电网电压U2。车载电网BN安装在具有48伏轻度混合驱动的混合动力车辆中。

车载电网BN此外包括用于提供或维持两个车载电网电压U1、U2的多电压电池组装置MB。

多电压电池组装置MB被构建为所谓的AES电池组、即具有12伏抽头和直流电压转换器GW的48伏电池组。

多电压电池组装置MB在电流输出侧包括第一输出电流端子AA1和接地端子MA，其中多电压电池组装置MB通过所述第一输出电流端子AA1和所述接地端子MA电连接在第一车载电网支路BZ1上。多电压电池组装置MB提供第一车载电网电压U1作为第一标称电压，所述第一车载电网电压U1施加在第一输出电流端子AA1和接地端子MA之间。

多电压电池组装置MB在电流输出侧此外包括第二输出电流端子AA2，并且通过所述第二输出电流端子AA2和接地端子MA电连接在第二车载电网支路BZ2上。多电压电池组装置MB提供第二车载电网电压U2作为第二标称电压，所述第二车载电网电压U2施加在第二输出电流端子AA2和接地端子MA之间。

多电压电池组装置MB在第一输出电流端子AA1和接地端子MA之间包括第一电池组电池群ZG1、第一熔断保险装置FS1以及作为第一可控开关的第一继电器RL1的第一串联电路。因此，具有第一电池组电池群ZG1的第一串联电路形成用于第一车载电网分支BZ1的第一电流源/电压源。第一电池组电池群ZG1具有水平为12伏的标称电压并且因此提供第一车载电网电压U1。在此，第一电池组电池群ZG1通过其正极PP1与第一输出电流端子AA1电连接，并且通过其负极NP1（以及通过第一熔断保险装置FS1和第一继电器RL1）与接地端子MA电连接。

多电压电池组装置MB此外在第一输出电流端子AA1和第二输出电流端子AA2之间包括第二电池组电池群ZG2、第二熔断保险装置FS2以及作为第一可控开关的第二继电器RL2的第二串联电路。在此，第二电池组电池群ZG2通过其正极PP2（以及通过第二继电器RL2和第二熔断保险装置FS2）与第二输出电流端子AA2电连接，并且通过其负极NP2与第一输出电流端子AA1电连接。

因此，第一串联电路和第二串联电路在第二输出电流端子AA2和接地端子MA之间形成第一电池组电池群ZG1、第一熔断保险装置FS1和第一继电器RL1以及第二电池组电池群ZG2、第二熔断保险装置FS2和第二继电器RL2的更大串联电路，其中两个电池组电池群ZG1、ZG2经由第二继电器RL2彼此可切换地串联连接。

具有第二电池组电池群ZG2的第二串联电路与具有第一电池组电池群ZG1的第一串联电路形成用于第二车载电网分支BZ2的第二电流源/电压源。第二电池组电池群ZG2在此具有水平为36伏的标称电压，并且与具有12伏标称电压的串联连接的第一电池组电池群ZG1一起提供48伏的第二车载电网电压U2。

在此，两个电池组电池群ZG1、ZG2利用锂离子电池来构造。

多电压电池组装置MB此外包括用于将多电压电池组装置MB连接在外部电流源SQ上的充电电流端子LA，其中所述充电电流端子LA仅仅用于对两个电池组电池群ZG1、ZG2充电。

多电压电池组装置MB此外包括直流电压转换器GW，该直流电压转换器GW在输入电压侧电连接在充电电流端子LA上，并且在输出电压侧电连接在第一电池组电池群ZG1的正极PP1上，并且被设立用于将施加在充电电流端子LA上的输入电压Ue转换成用于对第一电池组电池群ZG1充电的充电电压。

在所示的实施方式中，充电电流端子LA通过第二熔断保险装置FS2和第二继电器RL2与第二电池组电池群ZG2的正极PP2电连接。

因此，充电电流端子LA、直流电压转换器GW、第一电池组电池群ZG1、第一熔断保险装置FS1和第一继电器RL1以及接地端子MA形成第一充电电流路径LP1，其中可以由第一继电器RL1在断开状态下中断所述第一充电电流路径LP1。

类似地，充电电流端子LA、第二熔断保险装置FS2、第二继电器RL2和第二电池组电池群ZG2形成第二充电电流路径LP2，其中可以由第二继电器RL2在断开状态下中断所述第二充电电流路径。

可选地，多电压电池组装置MB可以包括其他直流电压转换器，所述其他直流电压转换器在输入电压侧电连接在充电电流端子LA上并且在输出电压侧电连接在第二熔断保险装置FS2上，并且因此作为第二充电电流路径LP2的一部分被设立用于将施加在充电电流端子LA上的输入电压Ue转换成用于对第二电池组电池群ZG2充电的其他充电电压。

多电压电池组装置MB此外包括用于运行或用于控制或用于调节多电压电池组装置MB的电池组管理装置BM。电池组管理装置BM经由供应电流端子VA1、VA2电连接在第一输出电流端子AA1和接地端子MA之间，并且因此与第一串联电路并联地电连接。

电池组管理装置BM在信号输入侧通过两个测量信号端子MAI、MA2与两个电池组电池群ZG1、ZG2在测量技术上电连接，并且以本领域技术人员已知的方式经由这些测量信号端子MAI、MA2监控两个电池组电池群ZG1、ZG2的充电状态（英文为“State of Charge（充电状态），SoC”）、老化状态（英文为“State of Health（健康状态），SoH”）以及其他特性。

电池组管理装置BM在信号输出侧通过三个（可选地四个）控制信号端子SA1、SA2、SA3与直流电压转换器GW、第一继电器和第二继电器RL1、RL2（以及可选地其他直流电压转换器）或与这些组件的相应的控制信号端子在信号技术上连接。

电池组管理装置BM被设立用于以本领域技术人员已知的方式监控两个电池组电池群ZG1、ZG2的充电状态，并且在相应的电池组电池群ZG1、ZG1的临界充电状态的情况下以随后要描述的方式运行（或控制或调节并且闭合）直流电压转换器GW、两个继电器RL1、RL2（以及可选地，其他直流电压转换器，只要所述其他直流电压转换器存在的话），并且从而对两个电池组电池群ZG1、ZG2充电，并且由此保护它们免受通过深度放电引起的损害。

如果车辆在结束行驶运行之后被停放并且进入静止模式，则车辆的安全性相关的和其他相关的功能继续被执行。相应地，执行这些功能的电***或组件、诸如传感器、总线***和控制设备继续消耗电流。

通常，这些***或组件具有12伏的标称电压（12伏消耗器），并且因此被连接在第一车载电网分支BZ1中以及即使在车辆的静止模式期间也由第一电池组电池群ZG1供应电流。

在车辆的静止模式中，通常以由电池组管理装置BM控制的方式断开第二继电器RL2，并且使第二电池组电池群ZG2与车载电网BN并且因此与具有48伏标称电压的电流消耗器电分离。

然而，第一继电器RL1以由电池组管理装置BM控制的方式保持闭合，用以确保对先前提及的12伏消耗器、也即在车辆的静止模式期间执行安全性相关的和其他相关的功能的***或组件持久地进行供应。

这些12伏消耗器中的大多数相应地同样处于静止模式中，并且因此具有显著减少的电流消耗。

只要第一电池组电池群ZG1在车辆转入静止模式的时刻已充分充电，该第一电池组电池群ZG1就可以在几天或几周的一定时间上继续给12伏消耗器供应电流。

为此，电池组管理装置BM闭合第一继电器RL1或使其保持在闭合开关状态，使得保证用于12伏消耗器的电流供应。

如果第一电池组电池群ZG1的锂离子电池在所述一定时间之后大体上（soweit）已放电，则由于深度放电引起的不可逆损害威胁电池。

由电池组管理装置BM通过监控第一电池组电池群ZG1的充电状态并且通过与例如5％的预先给定的最小充电状态进行比较来识别这种威胁性深度放电。

接着，电池组管理装置BM控制或调节直流电压转换器GW，使得该直流电压转换器经由第一充电电流路径LP1利用来自外部电流源SQ的电流对第一电池组电池群ZG1充电（例如借助于外部12伏充电设备，例如在外部启动过程中）。在此，电池组管理装置BM使第一继电器RL1以控制的方式保持闭合，并且因此形成经由第一充电电流路径LP1用于对第一电池组电池群ZG1充电的充电回路。在启动充电过程之前，电池组管理装置BM必要时检验：第一电池组电池群ZG1的各个电池组电池是否被不可逆地损害。如果确定出受损害的电池组电池，则电池组管理装置BM首先根本不能启动充电过程，并且向中央维护***发出损害消息。如果在电池组电池处没有确定出损害，则电池组管理装置BM启动充电过程，其方式是所述电池组管理装置闭合第一继电器RL1并且调节直流电压转换器GW用于对第一电池组电池群ZG1充电。

此外，电池组管理装置BM紧接在充电过程之前和在充电过程期间监控充电电压，并且调节直流电压转换器GW，使得不超过预先给定的最大允许充电电压。在此，第一电池组电池群ZG1可以利用具有诸如从1伏至60伏或更高的不同标称电压的外部电流源SQ充电，其中于是由直流电压转换器GW将该标称电压增加或减小到12伏充电电压。

第一电池组电池群ZG1的充电在此仅利用经由充电电流端子LA提供的电流进行。在充电过程期间，电流不从第一输出电流端子AA1流到第一电池组电池群ZG1。

此外，电池组管理装置BM断开第二继电器RL2并且在第一电池组电池群ZG1的充电过程时将该第二继电器保持在断开状态，使得第二电池组电池群ZG2与第一电池组电池群ZG1电势分离，并且电流不从第二电池组电池群ZG2流入第一电池组电池群ZG1中。

在第一电池组电池群ZG1的充分充电状态情况下，借助于第一电池组电池群ZG1在闭合的第一继电器RL1情况下进行用于电池组管理装置BM的电流供应。在第一电池组电池群ZG1的临界充电状态情况下以及在第一电池组电池群ZG1的充电过程期间，例如借助于外部电流源SQ经由充电电流端子LA进行用于电池组管理装置BM的电流供应。

类似地，电池组管理装置BM还监控第二电池组电池群ZG2的充电状态，并且在威胁性深度放电的情况下以随后要描述的方式以控制的方式对所述第二电池组电池群进行充电。

如果第二电池组电池群ZG2的充电状态低于第二电池组电池群ZG2的另一预先给定的最小充电状态，则电池组管理装置BM除了第一继电器RL1之外还闭合第二继电器RL2，并且经由第一充电电流路径和第二充电电流路径LP1、LP2同时利用外部电流源SQ的电流对作为48伏电池组群的两个电池组电池群ZG1、ZG2充电。用于同时对两个电池组电池群ZG1、ZG2充电的理想输入电压Ue处于36至60伏之间。

如果其他直流电压转换器在第二充电电流路径LP2中连接在充电电流端子LA和第二熔断保险装置FS2之间，则可以利用该其他直流电压转换器调节第二电池组电池群ZG2的充电电压。用于利用两个直流电压转换器GW同时对两个电池组电池群ZG1、ZG2进行充电的理想输入电压Ue处于36至60伏之间。

如果在第二车载电网分支BZ2中电连接例如48伏皮带起动发电机或具有相应标称电压的其他电流源，则第二输出电流端子AA2也可以作为用于对两个电池组电池群ZG1、ZG2充电的其他充电电流端子起作用，其中在这种情况下在需求时可以通过该其他充电电流端子利用来自皮带起动发电机或其他电流源的电流对两个电池组电池群ZG1、ZG2充电。完全一样地，如果例如12伏发电机（Lichtmaschine）或具有相应标称电压的其他电流源电连接在第一车载电网分支BZ1中并且在需要时可以提供用于对第一电池组电池群ZG1充电的充电电流，则第一输出电流端子AA1也可以作为用于对第一电池组电池群ZG1充电的其他充电电流端子起作用。

例如，电池组管理装置BM此外被设立用于在需要时运行直流电压转换器GW，使得该直流电压转换器利用第二电池组电池群ZG2的电流对第一电池组电池群ZG1充电，和/或利用第一电池组电池群ZG1的电流对第二电池组电池群ZG2充电。

图2中的车载电网BN与图1中所示的车载电网的不同之处在于，其多电压电池组装置MB除了第一继电器、第二继电器之外还包括第三继电器RL3和可控转换开关US。

在此，第三继电器RL3电连接在充电电流端子与第二正极之间。第三继电器RL3用于根据需求并且由多电压电池组装置MB操控地将充电端子或直流电压转换器GW与第二正极PP2电连接并且从而与第二电池组电池群ZG2电连接。

转换开关US电连接在一方面直流电压转换器GW与另一方面第一电池组电池群ZG1的正极PP1和第二电池组电池群ZG2的正极PP2之间，并且被设立用于由多电压电池组装置MB操控地将直流电压转换器GW在输出电压侧可选择地与第一电池组电池群ZG1的正极PP1或第二电池组电池群ZG2的正极PP2电连接。

在该实施方式中，电池组管理装置BM分别经由其他信号输出端SA4、SA5与第三继电器RL3的控制端子或转换开关US的控制端子在信号技术上连接。

在此在该实施方式中，电池组管理装置BM被设立用于监控第一电池组电池群和第二电池组电池群ZG1、ZG2的充电状态，并且根据两个电池组电池群ZG1、ZG2的所确定的充电状态和多电压电池组装置MB在外部电流源SQ上的连接状态，除了第一继电器和第二继电器RL1、RL2之外还运行第三继电器RL3和转换开关US。

如果未连接外部电流源SQ并且此外两个电池组电池群ZG1、ZG2中（仅）一个具有临界充电状态，则电池组管理装置BM闭锁（schließen…zu）所有三个继电器RL1、RL2、RL3并且将转换开关US切换到第一开关位置，在所述第一开关位置中，转换开关US在输出电压侧将直流电压转换器GW与第一电池组电池群ZG1的正极PP1电连接。在三个继电器RL1、RL2、RL3和转换开关US的这种开关状态下，电池组管理装置BM能够实现在两个电池组电池群ZG1、ZG2之间的电荷迁移，并且从而通过在两个电池组电池群ZG1、ZG2之间经由直流电压转换器GW、转换开关US和第一继电器以及第二继电器RL1、RL2的第三充电电流路径LP3利用来自另外的电池组电池群的电流对具有临界充电状态的电池组电池群进行充电。

如果在第一电池组电池群ZG1处确定出临界充电状态，则直流电压转换器GW（以由电池组管理装置BM控制和调节的方式）利用来自第二电池组电池群ZG2的电流对第一电池组电池群ZG1进行充电。相反地，如果在第二电池组电池群ZG2处确定出临界充电状态，则直流电压转换器GW（以由电池组管理装置BM控制和调节的方式）利用来自第一电池组电池群ZG1的电流对第二电池组电池群ZG2进行充电。

相反地，如果外部电流源SQ被连接并且提供足够的充电电流。则电池组管理装置BM根据两个电池组电池群ZG1、ZG2的充电状态利用来自外部电流源SQ的电流对所述两个电池组电池群进行充电。

如果在第一电池组电池群ZG1处确定出临界充电状态，则电池组管理装置BM闭合第一继电器RL1，并且同时断开第二继电器和第三继电器RL2、RL3。此外，电池组管理装置BM将转换开关US切换到第一开关位置，并且从而在输出电压侧将直流电压转换器GW与第一电池组电池群ZG1的正极PP1电连接。由此，电池组管理装置BM通过在充电端子LA和第一电池组电池群ZG1之间经由直流电压转换器GW、转换开关US和第一继电器RL1的第一充电电流路径LP1利用电流源SQ的电流对第一电池组电池群ZG1进行充电。

如果在第二电池组电池群ZG2处确定出临界充电状态，则电池组管理装置BM闭合第一继电器和第二继电器RL1、RL2并且同时断开第三继电器RL3。此外，电池组管理装置BM将转换开关US切换到第二开关位置，在所述第二开关位置中，转换开关US将直流电压转换器GW与第二电池组电池群ZG2的正极PP2电连接。由此，电池组管理装置BM通过在充电端子LA和第二电池组电池群ZG1之间经由直流电压转换器GW、转换开关US以及第一继电器和第二继电器RL1、RL2的第二充电电流路径LP2利用电流源SQ的电流对第二电池组电池群ZG2或两个电池组电池群ZG1、ZG2进行充电。

Claims (13)

1.一种用于机动车、尤其是用于混合动力/电动车辆的多电压电池组装置（MB），包括：

-第一输出电流端子（AA1）和接地端子（MA），用于提供第一标称电压（U1）；

-第二输出电流端子（AA2）和接地端子（MA），用于提供第二标称电压（U2）；

-第一电池组电池群（ZG1），其通过第一正极（PP1）电连接在所述第一输出电流端子（AA1）上，并且通过第一负极（NP1）电连接在所述接地端子（MA）上；

-第二电池组电池群（ZG2），其通过第二正极（PP2）电连接在所述第二输出电流端子（AA2）上，并且通过第二负极（NP2）电连接在所述第一输出电流端子（AA1）上，并且与所述第一电池组电池群（ZG1）可切换地串联连接；

-充电电流端子（LA），用于将所述多电压电池组装置（MB）连接在外部电流源（SQ）上；

-第一直流电压转换器（GW），其在输入电压侧电连接在所述充电电流端子（LA）上并且在输出电压侧电连接在所述第一正极（PP1）上，并且被设立用于将在所述充电电流端子（LA）上施加的输入电压（Ue）转换成用于对所述第一电池组电池群（ZG1）进行充电的第一充电电压。

2.根据权利要求1所述的多电压电池组装置（MB），此外包括可控转换开关（US），所述可控转换开关电连接在一方面所述第一直流转换器（GW）与另一方面所述第一正极（PP1）和所述第二正极（PP2）之间，并且被设立用于在输出电压侧将所述第一直流转换器（GW）可选择地与所述第一正极（PP1）或所述第二正极（PP2）电连接。

3.根据权利要求1所述的多电压电池组装置（MB），其中，所述充电电流端子（LA）与所述第二正极（PP2）电连接。

4.根据权利要求3所述的多电压电池组装置（MB），其中，所述第一直流电压转换器（GW）此外被设立用于利用所述第二电池组电池群（ZG2）的电流对所述第一电池组电池群（ZG1）进行充电和/或利用所述第一电池组电池群（ZG1）的电流对所述第二电池组电池群（ZG2）进行充电。

5.根据权利要求3或4所述的多电压电池组装置（MB），此外包括第二直流电压转换器，所述第二直流电压转换器在输入电压侧电连接在所述充电电流端子（LA）上并且在输出电压侧电连接在所述第二正极（PP2）上，并且被设立用于将所述输入电压（Ue）转换成用于对所述第二电池组电池群（ZG2）或两个电池组电池群（ZG1，ZG2）进行充电的第二充电电压。

6.根据前述权利要求中任一项所述的多电压电池组装置（MB），此外包括用于运行所述多电压电池组装置（MB）的电池组管理装置（BM），所述电池组管理装置经由供应电流端子（VA1，VA2）电连接在所述第一正极（PP1）和所述接地端子（PP）之间并且被设立用于监控所述第一电池组电池群（ZG1）的充电状态，并且在所述第一电池组电池群（ZG1）的临界充电状态情况下运行所述第一直流电压转换器（GW）用于对所述第一电池组电池群（ZG1）进行充电。

7.根据权利要求6所述的多电压电池组装置（MB），此外包括

-第一可控开关（TS1），所述第一可控开关在第一充电电流路径（LP1）中电连接在所述第一直流电压转换器（GW）与所述接地端子（MA）之间；

-其中所述电池组管理装置（BM）此外被设立用于在所述第一电池组电池群（ZG1）的临界充电状态情况下闭合所述第一开关（TS1）用于对所述第一电池组电池群（ZG1）进行充电。

8.根据权利要求6或7所述的多电压电池组装置（MB），此外包括：

-第二可控开关（TS2），所述第二可控开关在第二充电电流路径（LP2）中电连接在所述充电电流端子（LA）和所述第二电池组电池群（ZG2）之间，并且因此将所述第二电池组电池群（ZG2）与所述第一电池组电池群（ZG1）可切换地电连接；

-其中所述电池组管理装置（BM）此外被设立用于监控所述第二电池组电池群（ZG2）的充电状态，并且在所述第二电池组电池群（ZG2）的临界充电状态情况下，闭合所述第二开关（TS2）用于对所述第二电池组电池群（ZG2）或两个电池组电池群（ZG1，ZG2）进行充电。

9.根据权利要求7和/或8所述的多电压电池组装置（MB），其中所述第一开关（TS1）和/或所述第二开关（TS2）分别被构造为继电器。

10.根据权利要求5和6所述的多电压电池组装置（MB），其中，所述电池组管理装置（BM）此外被设立用于在所述第二电池组电池群（ZG2）的临界充电状态情况下，运行所述第二直流电压转换器用于对所述第二电池组电池群（ZG2）或两个电池组电池群（ZG1，ZG2）进行充电。

11.根据权利要求2和6所述的多电压电池组装置（MB），其中，所述电池组管理装置（BM）此外被设立用于监控所述第一电池组电池群（ZG1）和所述第二电池组电池群（ZG2）的充电状态，并且

-在所述第一电池组电池群（ZG1）的临界充电状态情况下，将所述转换开关（US）切换到第一开关位置用于对所述第一电池组电池群（ZG1）充电，在所述第一开关位置中，所述转换开关（US）在输出电压侧将所述第一直流电压转换器（GW1）与所述第一正极（PP1）电连接；或者

-在所述第二电池组电池群（ZG2）的临界充电状态情况下，将所述转换开关（US）切换到第二开关位置用于对所述第二电池组电池群（ZG2）或两个电池组电池群（ZG1，ZG2）进行充电，在所述第二开关位置中，所述转换开关（US）在输出电压侧将所述第一直流电压转换器（GW1）与所述第二正极（PP2）电连接。

12.根据权利要求4和11所述的多电压电池组装置（MB），此外包括第三可控开关（RL3），尤其是第三继电器，所述第三可控开关电连接在所述充电电流端子（LA）和所述第二正极（PP2）之间，其中所述电池组管理装置（BM）此外被设立用于闭合所述第三开关（RL3）用以利用分别另外的电池组电池群（ZG2或ZG1）的电流对所述第一电池组电池群（ZG1）或所述第二电池组电池群（ZG2）进行充电，并且将所述转换开关（US）切换到所述第一开关位置。

13.一种用于机动车、尤其是用于混合动力/电动车辆的车载电网（BN），包括：

-具有第一车载电网电压（U1）的第一车载电网分支（BZ1）；

-具有第二车载电网电压（U2）的第二车载电网分支（BZ2）；

-根据前述权利要求中任一项所述的多电压电池组装置（MB），所述多电压电池组装置通过所述第一输出电流端子（AA1）电连接在所述第一车载电网分支（BZ1）上，并且通过所述第二输出电流端子（AA2）电连接在所述第二车载电网分支（BZ2）上。

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