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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeugenergiebordnetz.
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Die
konventionellen Energiebordnetze in Kraftfahrzeugen umfassen üblicherweise
einen Generator, eine (Starter-)Batterie, eine Vielzahl von Verbrauchern
sowie Komponenten zur Verteilung der elektrischen Energie.
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Prinzipbedingt
speist der Generator einen pulsförmigen Strom bzw. einen
Strom mit einem Wechselanteil in das Energiebordnetz. Die Frequenz und
Amplitude des Wechselanteils hängen dabei unter anderem
von dem Gleichanteil des Stroms und der Ausführung sowie
der Drehzahl des Generators ab. In Abhängigkeit von der
Ausgangsimpedanz des Generators bzw. der Bordnetzimpedanz entsteht
an den Klemmen des Generators bzw. im Bordnetz eine Spannungsschwankung,
die so genannte Generatorwelligkeit oder Bordnetzwelligkeit. Die
Generatorwelligkeit resultiert in einer Erhöhung der Anforderungen an
die Auslegung bestimmter Bauelemente der Verbraucher oder in Einschränkungen
bezüglich der Anschlussmöglichkeiten von Verbrauchern
an das Bordnetz.
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Zur
Speisung bestimmter Verbraucher, wie beispielsweise die elektrische
Lenkung, ist es sinnvoll, deren Versorgungsspannung gegenüber
der Bordnetzspannung zu erhöhen oder deren Speisung vom
Hauptbordnetz in einen eigenen Bordnetzzweig zu entkoppeln. Zur
Erhöhung der Versorgungsspannung für bestimmte
Verbraucher oder zu deren Speisung in einem entkoppelten Bordnetzzweig
werden üblicherweise Gleichspannungswandler verwendet. Gleichspannungswandler
sind technisch komplex und stellen üblicherweise ein EMV-Risiko
und einen enormen Kostenfaktor dar.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber
dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeugenergiebordnetz anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Ein
bevorzugtes Fahrzeugenergiebordnetz umfasst einen ersten Bordnetzzweig
und einen zweiten Bordnetzzweig. Durch eine Energietransfervorrichtung
sind der erste Bordnetzzweig und der zweite Bordnetzzweig miteinander
gekoppelt. Die Energietransfervorrichtung ist derart ausgebildet,
dass durch die Energietransfervorrichtung dem Wechselanteil der
Spannung im ersten Bordnetzzweig Energie entzogen wird und dem zweiten
Bordnetzzweig zugeführt wird.
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Grundsätzlich
wird durch die Erfindung ein an sich störender Effekt,
nämlich der Wechselanteil der Spannung im ersten Bordnetzzweig,
mit einfachen Mitteln ausgenützt, um einem zweiten Bordnetzzweig
Energie, vorzugsweise auf einem anderen Spannungsniveau, zuzuführen.
Dadurch wird erreicht, dass mit einfachen Mitteln der Wechselanteil der
Spannung im ersten Bordnetzzweig reduziert wird. Dies wirkt sich
positiv auf die Lebensdauer der Komponenten der Eingangsbeschaltungen
der elektrischen Verbraucher im ersten Bordnetzzweig aus. Die eingangsseitige
Regelung der Versorgungsspannung für diese Verbraucher
wird vereinfacht. Die Bauteile in den Eingangsbeschaltungen elektrischer Verbraucher
im ersten Bordnetzzweig können niedriger dimensioniert
werden, wodurch sich Gewichts- und Kostenvorteile ergeben. Es können
zudem auf einfache Weise Mehrspannungsbordnetze mit frei wählbarem
Bezugspotenzial ohne den Einsatz eines schaltenden Gleichspannungswandlers
realisiert werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Bordnetzzweig
einen ersten Energiespeicher, eine Einspeisevorrichtung und/oder
einen Verbraucher umfasst.
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Eine
alternative oder ergänzende Weiterbildung der Erfindung
sieht vor, dass der zweite Bordnetzzweig einen zweiten Verbraucher
und/oder einen zweiten Energiespeicher umfasst.
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Die
Einspeisevorrichtung und/oder der erste Verbraucher umfassen vorzugsweise
eine elektrische Maschine, durch welche der Wechselanteil der Spannung
oder eine Spannungswelligkeit im ersten Bordnetzzweig verursacht
wird.
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Die
Energietransfervorrichtung umfasst vorzugsweise eine Koppeleinheit,
insbesondere einen Kondensator, durch welche die Energietransfervorrichtung
wechselspannungsmäßig mit dem ersten Bordnetzzweig
gekoppelt ist.
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Die
Energietransfervorrichtung umfasst vorzugsweise eine Übertragungseinheit,
insbesondere einen Transformator, durch welche Energie des Wechselanteils
der Spannung vom ersten Bordnetzzweig in den zweiten Bordnetzzweig,
welcher insbesondere eine zur Spannungsebene des ersten Bordnetzzweiges
verschiedene Spannungsebene aufweist, übertragen wird.
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Die
Energietransfervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Gleichrichter,
welcher insbesondere Halbleiterelemente, wie Dioden oder Transistoren, umfasst.
Durch den Gleichrichter werden, insbesondere die von der Übertragungseinheit übertragenen, Strom-
oder Spannungsimpulse gleichgerichtet.
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Vorzugsweise
wird durch die Energieentnahme aus dem Wechselanteil der Spannung
im ersten Bordnetzzweig die Amplitude des Wechselanteils reduziert,
und somit die Bordnetzwelligkeit im ersten Bordnetzzweig gedämpft.
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Vorzugsweise
bildet ein Kondensator der Koppeleinheit mit der Leitungsinduktivität,
der primärseitigen Induktivität der Übertragungseinheit
oder einer mit dem Kondensator in Serie geschalteten Induktivität
L einen LC-Resonanzkreis, welcher durch die Bordnetzwelligkeit angeregt
wird. Dadurch kann der Energiefluss vom ersten Bordnetzzweig in
den zweiten Bordnetzzweig gesteuert oder optimiert werden.
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Die
Resonanzfrequenz des LC-Resonanzkreises ist vorzugsweise basierend
auf einer gesteuerten Änderung des Kapazitätswertes
des Kondensators und/oder des Induktivitätswertes der Induktivität
veränderbar ausgeführt.
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Vorzugsweise
ist der Kapazitätswert des Kondensators durch Zuschaltung
oder Überbrückung einzelner oder mehrerer Kondensatoren
in diskreten Stufen veränderbar ist.
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Der
Induktivitätswert der Induktivität ist vorzugsweise
durch eine gekoppelte Induktivität und eine Vormagnetisierung
des Kernmaterials der gekoppelten Induktivität einstellbar.
Vorteilhafterweise ist die Induktivität, die in Serie zur
Energietransfervorrichtung geschaltet ist, typischerweise mit einer
geringen Windungszahl (typ. < 10)
auf einem Kernmaterial ausgeführt. Mit einer zusätzlichen
Induktivität (Steuerinduktivität) höherer
Windungszahl (z. B. > 100
Windungen) auf dem Kernmaterial, kann das Kernmaterial durch einen
relativ niedrigen Strom in der Steuerinduktivität (mA Bereich)
stark vormagnetisiert werden. Durch die Abhängigkeit der
Induktivität von der Vormagnetisierung (z. B. im Bereich
der Sättigungsgrenze des Kernmaterials) kann mit der Steuerinduktivität
gezielt der primärseitige Induktivitätswert eingestellt
werden.
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Zur
Steuerung und Regelung des Energieflusses sind vorzugsweise Widerstände
in der Energietransfervorrichtung veränderbar. Die Widerstände
können beispielsweise als diskrete Bauelemente in der Energietransfervorrichtung
in Serie zu den Kapazitäten, Induktivitäten sowie
Transformatoren geschaltet sein. Vorteilhaft sind dazu einstellbare
Widerstände und/oder schaltbare bzw. überbrückbare Widerstände
einsetzbar.
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Zur
Steuerung und/oder Abschaltung des Energieflusses vom ersten Bordnetzzweig
in den zweiten Bordnetzzweig ist eine Zuleitung zwischen der Energietransfervorrichtung
und dem ersten Bordnetzzweig oder dem zweiten Bordnetzzweig, beispielsweise
durch eine Schalteinrichtung, unterbrechbar ausgeführt.
Vorteilhaft kann eine Energieflusssteuerung oder Abschaltung auch
mit Hilfe einer Änderung der LC-Resonanzfrequenz in der
Energietransfervorrichtung derart durchgeführt werden, dass
die Resonanzfrequenz der Energietransfereinrichtung auf einen Frequenzbereich
eingestellt wird, in dem keine oder nur wenig Bordnetzwelligkeit
gegeben ist.
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Besonders
bevorzugt ist vorgesehen, dass mehrere Energietransfervorrichtungen
parallel geschaltet sind, wobei der Kapazitätswert der
Kondensatoren und/oder der Induktivitätswert der Induktivitäten
dadurch eingestellt wird, dass jeweils eine erste Energietransfervorrichtung
als Referenzsystem (Beobachtersystem) betrachtet wird und die zweite
Energietransfervorrichtung derart eingestellt wird, dass sich ein
verbessertes Energieübertragungsverhalten der zweiten Energietransfervorrichtung
relativ zu dem Referenzsystem ergibt. Hier kann die in der
deutschen Patentanmeldung 102007050228.3 offenbarte
Lehre analog angewendet werden. Durch Nutzung einer Energietransfervorrichtung
(eines Pfades) als Referenzsystem oder Beobachtersystem können dabei
Parameter (Induktivitätswerte, Kapazitätswerte,
Widerstandswerte und/oder, Sollwerte für Strom- und Spannungsquellen)
in den anderen Pfaden optimiert werden.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass zur Steuerung und/oder Abschaltung
des Energieflusses vom ersten Bordnetzzweig in den zweiten Bordnetzzweig eine
Zuleitung zwischen der Energietransfervorrichtung und dem ersten
Bordnetzzweig oder dem zweiten Bordnetzzweig, beispielsweise durch
eine Schalteinrichtung, unterbrechbar ausgeführt ist.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Spannungsebenen des ersten und des zweiten
Bordnetzzweiges verschieden sind, so kann beispielsweise ein erster
Bordnetzzweig als Hochvoltbordnetz und ein zweiter Bordnetzzweig
als Niedervoltbordnetz ausgeführt sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Energietransfervorrichtung ein
Schaltelement integriert ist, durch welches durch ein periodisches
Schalten ein Wechselanteil generiert wird. Mit Hilfe des Schaltelementes
ist es auch möglich, in Situationen, in denen keine Bordnetzwelligkeit
vorhanden ist, einen Wechselanteil an der Energietransfervorrichtung
zu erzeugen, so dass diese Energie aus dem ersten in den zweiten
Bordnetzzweig übertragen kann.
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Der
erste und der zweite Bordnetzzweig sind vorzugsweise zusätzlich über
einen, insbesondere unidirektionalen, DC/DC-Wandler energetisch
verbunden.
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Der
zweite Bordnetzzweig weist vorzugsweise keinen Energiespeicher auf.
Ein elektrischer Verbraucher im zweiten Bordnetzzweig wird dann,
vorzugsweise mit einer höheren Spannung als im ersten Bordnetzzweig,
direkt versorgt.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme
auf die folgenden Figuren näher erläutert:
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1 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines Energiebordnetzes mit einer
Energietransfervorrichtung;
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2 zeigt
eine vereinfachte Darstellung einer Energietransfervorrichtung;
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3 zeigt
eine vereinfachte Darstellung einer schaltungstechnischen Ausführung
einer Energietransfervorrichtung;
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4 zeigt
eine vorteilhafte schaltungstechnische Ausführung zur Veränderung
der Kapazitätswerte in der Energietransfervorrichtung;
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5 zeigt
eine vorteilhafte schaltungstechnische Ausführung zur Veränderung
der Induktivitätswerte in der Energietransfervorrichtung;
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6 zeigt
eine vorteilhafte schaltungstechnische Ausführung mit zusätzlicher
Schaltvorrichtung in der Energietransfervorrichtung zur gezielten
Regelung des Energieflusses auch ohne Bordnetzwelligkeit;
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7 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines Zweispannungsbordnetzes in einem
Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit einer Energietransfervorrichtung
zur Versorgung eines Niedervolt Bordnetzzweiges;
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8 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines Zweispannungsbordnetzes zur
Versorgung transienter Hochleistungsverbraucher;
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9 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines Zweispannungsbordnetzes zur
Erhöhung der Energieverfügbarkeit im ersten Bordnetzzweig;
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10 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines Bordnetzes mit Energietransfervorrichtung
zur Versorgung von Verbrauchern mit erhöhter Nennspannung
(z. B. Frontscheibenheizung).
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Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Figuren gleiche oder
entsprechende Komponenten.
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1 zeigt
einen Ausschnitt eines Fahrzeugenergiebordnetzes. Dieses umfasst
einen ersten Bordnetzzweig BN1 und mindestens einen zweiten Bordnetzzweig
BN2. Zum Energietransfer aus dem ersten Bordnetzzweig BN1 zum zweiten
Bordnetzzweig BN2 wird eine Energietransfervorrichtung ETV eingesetzt.
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Der
erste Bordnetzzweig BN1 umfasst mindestens einen Verbraucher R1,
welcher ausschließlich aus dem ersten Bordnetzzweig BN1
gespeist wird, einen elektrischen Energiespeicher ES1, wie einen
Batterie, einen Akku oder einen Kondensator, und eine Einspeisevorrichtung
E, wie einen Generator.
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Der
Verbraucher R1 und/oder die Einspeisevorrichtung E sind dabei als
elektrische Maschine ausgeführt, die eine Spannungswelligkeit
im ersten Bordnetzzweig BN1 verursachen.
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Der
zweite Bordnetzzweig BN2 beinhaltet mindestens einen elektrischen
Verbraucher R2 und/oder einen elektrischen Energiespeicher ES2, welche
ganz oder teilweise aus dem zweiten Bordnetzzweig BN2 gespeist bzw.
geladen werden.
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Die
Einspeisevorrichtung E und der Verbraucher R1 können durch
eine gemeinsame elektrische Maschine ausgeführt sein, welche
in ersten Zeiten einspeisend und in zweiten Zeiten verbrauchend wirkt.
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Für
die Entnahme der Energie aus dem ersten Bordnetzzweig BN1 zur Speisung
des zweiten Bordnetzzweiges BN2 wird die Welligkeit bzw. der Spannungswechselanteil
im ersten Bordnetzzweig BN1 genutzt, welcher hauptsächlich
durch die elektrische Maschine (als Einspeisevorrichtung E und/oder erster
elektrischer Verbraucher R1) verursacht wird. Der Energiegehalt
des Wechselanteils der Spannung im ersten Bordnetzzweig BN1 wird
dabei reduziert.
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Das
Bezugspotential für den zweiten Bordnetzzweig BN2 ist frei
wählbar. Als Bezugspotential für den zweiten Bordnetzzweig
BN2 kann beispielsweise das Bezugspotential oder das Pluspotential des
ersten Bordnetzzweig BN1 verwendet werden.
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Die
im Mittel durch die Energietransfervorrichtung ETV in den zweiten
Bordnetzzweig BN2 eingespeiste Energie ist größer
oder gleich der vom Verbraucher R2 im zweiten Bordnetzzweig BN2
entnommenen Energie. Um die Energie- und/oder Leistungsverfügbarkeit
im zweiten Bordnetzzweig BN2 zu erhöhen, kann der zweite
Bordnetzzweig BN2 durch einen zusätzlichen Energiespeicher
ES2 ergänzt werden. Wird zur Speisung von R2 aus dem zweiten
Bordnetzzweig BN2 weiniger Leistung entnommen als von der Energietransfervorrichtung
ETV in das zweiten Bordnetzzweig BN2 eingespeist wird, so wird die überschüssige
Energie im Energiespeicher ES2 gespeichert. Benötigt der
Verbraucher R2 im zweiten Bordnetzzweig BN2 eine höhere
Leistung als von der Energietransfervorrichtung ETV in den zweiten
Bordnetzzweig BN2 eingespeist werden kann, wird aus dem ES2 die
fehlende Energie aus dem Energiespeicher ES2 entnommen.
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Die
Energietransfervorrichtung ETV besteht, wie in 2 schematisch
gezeigt, aus mindestens einer Koppeleinheit K, welche den Wechselanteil
der Spannung im ersten Bordnetzzweig BN1 auskoppelt, sodass eine Übertragungseinheit Ü mit
diesem ausgekoppelten Wechselanteil primärseitig beaufschlagt wird.
Dabei wird elektrische Energie von der Primärseite auf
die Sekundärseite der Übertragungseinheit Ü übertragen.
Sekundärseitig überträgt die Übertragungseinheit Ü die
elektrische Energie an einen Gleichrichter GL, welcher den zweiten
Bordnetzzweig BN2 speist.
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Das
System aus der Koppeleinheit K und der Übertragungseinheit Ü kann
in einer vorteilhaften Ausführung derart umgesetzt sein,
dass bei Auftreten von Spannungswechselanteilen bestimmter Frequenz
im ersten Bordnetzzweig BN1 die Energietransfervorrichtung ETV in
Resonanz gerät. Der Primärseite der Übertragungseinheit Ü wird
dann eine Spannung mit einer Amplitude aufgeprägt, die
größer ist als die Amplitude des Wechselanteils
der Spannung im ersten Bordnetzzweig BN1.
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Bei
einem vorgegebenen Übersetzungsverhältnis der Übertragungseinheit Ü und
einer vorgegebenen Amplitude des Spannungswechselanteils im ersten
Bordnetzzweig BN1 kann dadurch eine höhere Spannung in
dem zweiten Bordnetzzweig BN2 erzeugt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen,
dass die Resonanzfrequenz der Koppeleinheit K und/oder Übertragungseinheit Ü derart beeinflussbar
sind oder beeinflusst werden, dass bei einer Variation der Frequenz
der Generatorwelligkeit die Systemresonanzfrequenz automatisch entsprechend
nachgeführt wird bzw. durch eine externe Steuerung oder
Regelung nachgeführt werden kann.
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Eine
beispielhafte schaltungstechnische Ausführung der Energietransfervorrichtung
ETV ist in 3 dargestellt. Der Kondensator
C übernimmt die Funktion der Koppeleinheit, die Dioden
D1, D2 stellen den Gleichrichter dar. Der Transformator TR ist ein
Teil der Übertragungseinheit.
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Die
Induktivität L kann durch die Induktivität der
Zuleitung, durch die Streuinduktivität des Transformator
TR oder eine eigens hierfür vorgesehene Komponente realisiert
sein.
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Die
Komponenten Induktivität L, Kondensator C und Transformator
TR stellen einen Serienschwingkreis dar, welcher beim Anlegen einer
Wechselspannung an die Klemmen des ersten Bordnetzzweig BN1 (VBN1+ und VBN1–)
angeregt werden kann. Die Resonanzfrequenz (Systemresonanzfrequenz der
Energietransfervorrichtung) des LC-Schwingkreises lässt
sich beispielsweise mit der Variation der Kapazität des
Kondensators C oder dem Wert der Induktivität L verstellen.
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Wird
im zweiten Bordnetzzweig BN2 eine maximal erwünschte Energieverfügbarkeit
erreicht, was beispielsweise am Spannungsanstieg im zweiten Bordnetzzweig
BN2 bis zu einer festgelegten Obergrenze erkannt werden kann, wird
der Energietransfer aus dem ersten Bordnetzzweig BN1 in den zweiten
Bordnetzzweig BN2 durch Unterbrechung einer Zuleitung im ersten
Bordnetzzweig BN1 oder im zweiten Bordnetzzweig BN2 eingestellt.
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Eine
beispielhafte schaltungstechnische Ausführung der Energietransfervorrichtung
mit einstellbarer Kapazität ist in 4 dargestellt.
Die Kapazität ist durch schaltbare Kondensatoren C1 und
C2 realisiert. Durch geeignete Schaltung der Schalter SC1 und
SC2 können in diesem Ausführungsbeispiel vier
unterschiedliche Kapazitätswerte eingestellt werden. Die
Schalter SC1 und SC2 können
mit Hilfe von Relais oder Transistoren ausgeführt sein.
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Eine
beispielhafte schaltungstechnische Ausführung der Energietransfervorrichtung
mit einstellbarer Induktivität LK ist
in 5 dargestellt. Die Induktivität ist als
gekoppelte Induktivität ausgeführt. Mit Hilfe
der gesteuerten Stromquelle IL,st kann durch DC-Vormagnetisierung
des Kernmaterials der Induktivität der Induktivitätswert
gesteuert werden. Alternativ dazu kann die gekoppelte Induktivität
auch integriert im Transformator ausgeführt sein.
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Eine
beispielhafte schaltungstechnische Ausführung der Energietransfervorrichtung
zur Übertragung von Energie auch in Zuständen
ohne Bordnetzwelligkeit ist in 6 dargestellt.
Parallel zum Transformator TR und der Kapazität C ist ein
Schaltelement S, vorzugsweise als Transistor ausgeführt, geschaltet.
Durch periodisches Schalten des Schalters S, vorzugsweise mit einer
Periodendauer, die der Resonanzfrequenz der Energietransfervorrich tung entspricht,
kann auch ohne Bordnetzwelligkeit Energie übertragen werden.
Der Schalter S muss zur Erzeugung der ”künstlichen” Welligkeit
nur geschaltet werden, wenn keine ”natürliche” Bordnetzwelligkeit vorhanden
ist. Vorzugsweise wird die Funktion nur aktiviert, wenn dies aus
Energieverfügbarkeitsgründen im zweiten Bordnetzzweig
BN2 notwendig ist, beispielsweise für das Nachladen eines
Energiespeichers im zweiten Bordnetzzweig.
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Anhand
von 7 wird nun eine besonders vorteilhafte Anwendung
einer Energietransfervorrichtung ETV erläutert. Ausgegangen
wird von Zweispannungsbordnetz in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug
mit den Bordnetzzweigen BN1 und BN2. Der Bordnetzzweig BN1 bezieht
sich auf die Hochvoltseite und umfasst typischerweise einen Hochvoltenergiespeicher
ES11 und eine elektrische Maschine EM, die durch einen Stromrichter
STR geregelt betrieben wird.
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Die
Bordnetzwelligkeit im Bordnetzzweig BN1 entsteht somit durch die
Stromwelligkeit der elektrischen Maschine und/oder durch die pulsförmige
Steuerung im Stromrichter STR (typischer Frequenzbereich 1–20
kHz). Der Bordnetzzweig BN2 stellt ein Niedervoltbordnetz dar. Hier
sind typischerweise Niedervolt-Energiespeicher ES22 (z. B. Bleiakku)
und Niedervolt-Verbraucher R21 enthalten. Der Bordnetzzweig BN2
kann vorteilhaft zur Versorgung von Niedervoltverbrauchern (typische
Spannung 12 V oder 24 V) oder als Backup-Energiesystem verwendet
werden, beispielsweise für eine redundante Stromversorgung
für das Niedervoltbordnetz zur Versorgung einer Parkbremse,
eines Gangwahlschalters, eines elektrischen Bremssystems, etc.
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Anhand
von 8 wird eine weitere vorteilhafte Anwendung einer
Energietransfervorrichtung ETV erläutert. Es wird von einem
Zweispannungsbordnetz mit den Bordnetzzweigen BN1 und BN2 sowie
den in Serie geschalteten Energiespeichern ES1 und ES2 (Batterien)
ausgegangen.
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Der
erste Bordnetzzweig BN1 verfügt neben dem Energiespeicher
ES1 über einen Verbraucher R1 und eine Einspeisevorrichtung,
welche als elektrische Maschine, insbesondere Generator G, ausgeführt
ist.
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Aus
dem zweiten Bordnetzzweig BN2 wird der Verbraucher R2, beispielsweise
eine elektrische Lenkung, gespeist. Der zweite Bordnetzzweig BN2, insbesondere
ES2 als Teil des zweiten Bordnetzzweiges BN2, wird mittels der Energietransfervorrichtung
ETV mit Energie aus dem ersten Bordnetzzweig BN1 gespeist.
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Vorteilhaft
an der Bezugspotentialwahl ist in diesem Beispiel, dass die Energietransfervorrichtung nur
einen Teil des mittleren Leistungsbedarfs des Verbrauchers R2 bereitstellen
muss, da der andere Teil des mittleren Leistungsbedarfs durch die
Energiequelle ES1 und/oder den Generator G des ersten Bordnetzzweiges
BN1 bereit gestellt wird.
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Anhand
von 9 wird eine weitere vorteilhafte Anwendung einer
Energietransfervorrichtung ETV erläutert. Es ist ein Zweispannungsbordnetz
mit den Bordnetzzweigen BN1 und BN2 sowie den in Serie geschalteten
Energiespeichern ES1 und ES2 (Batterien oder kapazitive Energiespeicher
wie Doppelschichtkondensatoren) dargestellt. Wenn im Bordnetzzweig
BN1 eine Bordnetzwelligkeit vorhanden ist, wird Energie zum Bordnetzzweig
BN2 übertragen und dadurch im Bordnetzzweig BN1 die Welligkeit
reduziert. Wenn die Energieverfügbarkeit im Bordnetzzweig
BN1 gering ist oder der Energiespeicher ES1 ausfällt, kann
mit einem DC/DC-Wandler gespeicherte Energie im Energiespeicher
ES2 zum Bordnetzzweig BN1 übertragen werden. Dieses System
lässt sich deshalb vorteilhaft für redundante
Energieversorgungs- und Backupsysteme verwenden.
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Anhand
von 10 wird eine vorteilhafte Anwendung einer Energietransfervorrichtung
ETV zur Versorgung von Verbrauchern mit erhöhter Bordnetzspannung
erläutert. Der erste Bordnetzzweig BN1 verfügt
neben dem Energiespeicher ES1 über eine elektrische Maschine
EM2 (Generator und/oder Starter) und optional weitere Verbraucher.
Der Bordnetzzweig BN2 verfügt über einen Verbraucher
R22, der eine im Vergleich zur Bordnetzspannung BN1 erhöhte
Versorgungsspannung benötigt, wie beispielsweise eine Frontscheibenheizung.
Durch die Schaltvorrichtung SR kann die Energietransfervorrichtung
ETV aktiviert werden, wodurch der Verbraucher R22 mit Energie der
Bordnetzwelligkeit in BN1 versorgt wird und dadurch zugleich diese
Bordnetzwelligkeit dämpft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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