DE102010046616A1 - System und Verfahren zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher und Kraftfahrzeuge - Google Patents

System und Verfahren zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher und Kraftfahrzeuge Download PDF

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Abstract

Ein System (2) zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher (9, 9a, 9b, 11, 11a, 24, 25) für ein Kraftfahrzeug umfasst ein erstes Bordnetz (3), das einen wiederaufladbaren ersten Energiespeicher (8) umfasst, und ein zweites Bordnetz (4). Das System (2) umfasst einen ersten Gleichstrom-Spannungswandler (5) und einen zweiten steuerbaren Gleichstrom-Spannungswandler (6), die zwischen das erste Bordnetz (3) und das zweite Bordnetz (4) geschaltet und aktivierbar sind, um elektrische Leistung wenigstens von dem zweiten Bordnetz (4) in das erste Bordnetz (3) zu führen. Das System (2) umfasst eine Steuereinrichtung (7, 13), die mit dem zweiten Gleichstrom-Spannungswandler (6) gekoppelt und eingerichtet ist, um abhängig von einem Ladezustand des ersten Energiespeichers (8) den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler (6) selektiv zum Laden des ersten Energiespeichers (8) zu aktivieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug.
  • Bei Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor dient zur Energieversorgung eines Bordnetzes in der Regel ein Generator, der vom Verbrennungsmotor des Fahrzeuges angetrieben wird. Neben dem Generator als Energielieferant ist eine Bordnetzbatterie als zusätzlicher Energiespeicher notwendig. Diese Bordnetzbatterie wird hauptsächlich beim Startvorgang des Verbrennungsmotors belastet.
  • Fahrzeuge mit einer Elektromaschine zum Antreibendes Fahrzeugs gewinnen zunehmend an Bedeutung. Beispiele für derartige Fahrzeuge sind Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge. In der Regel sind bei Fahrzeugen mit einer Elektromaschine zwei Bordnetze mit unterschiedlicher Spannung vorgesehen. Ein erstes Bordnetz, das dem Bordnetz in einem herkömmlichen Fahrzeug mit Brennkraftmaschine entspricht, kann beispielsweise für PKW in 12 V-Technik und für Nutzfahrzeuge in 24 V-Technik ausgeführt sein. Das zweite Bordnetz ist das sogenannte Hochvolt-Bordnetz, welches auf einem höheren Spannungsniveau ausgeführt ist als das erste Bordnetz. Am zweiten Bordnetz kann beispielsweise zumindest die Elektromaschine angeschlossen sein, mit der die antriebsspezifischen Aufgaben erfüllt werden.
  • Die DE 199 21 451 C1 beschreibt ein Mehrspannungsbordnetz zur Versorgung von Verbrauchern bei Kraftfahrzeugen, wobei Überkreuz-Schaltungsmittel zwischen den Bordnetzen vorgesehen sind, die bei Ausfall einer Stromversorgungsquelle sicherstellen, dass von einem intakten Bordnetzkreis eine zusätzliche Stromverbindung zu dem ausgefallenen Bordnetzkreis geschaltet wird.
  • Aus der DE 10 2007 038 587 A1 ist bekannt, in Hybridfahrzeugen einen Gleichstrom-Spannungswandler (DC/DC-Wandler) einzubauen, der elektrische Leistung zwischen den beiden Bordnetzen überträgt. Dabei erfolgt die Ansteuerung des Gleichstrom-Spannungswandlers in Abhängigkeit von einem Fahrzustand des Fahrzeugs so, dass der Gleichstrom-Spannungswandler eingeschaltet werden kann, wenn ein Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeugs läuft.
  • Die EP 1 013 506 B1 beschreibt ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug, bei dem neben einem Bleiakkumulator ein Superkondensator vorgesehen ist, der über einen Gleichstrom-Spannungswandler im Schubbetrieb eines Fahrzeugs geladen wird.
  • Durch Maßnahmen, wie sie in den genannten Druckschriften beschrieben sind, kann die Sicherheit eines Bordnetzes gegen Ausfall erhöht werden. Es besteht ein Bedarf an derartigen Zweispannungsbordnetzen, die es erlauben, auch bei längerer Standzeit des Kraftfahrzeugs ausreichend Energie für die Aufrechterhaltung gewisser Ruhefunktionen, wie beispielsweise Fahrzeug-Zugangsfunktionen, bereitzustellen. Es besteht auch ein Bedarf an derartigen Zweispannungsbordnetzen, die hohe Sicherheit gewährleisten und es dabei ermöglichen, Energie effizient zwischen Bordnetzen mit unterschiedlichen Spannungen zu übertragen, um einen unnötigen Betrieb von Komponenten in einem Arbeitsbereich zu vermeiden, in dem die Komponenten nur einen niedrigen Wirkungsgrad aufweisen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System und Verfahren zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug anzugeben, das hohe Ausfallsicherheit bietet und auch bei längerem Ruhebetrieb des Fahrzeugs funktionsfähig bleibt. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein derartiges System und Verfahren anzugeben, das es erlaubt, wenigstens im Ruhebetrieb des Kraftfahrzeugs einen Spannungswandler nicht kontinuierlich in einem Arbeitsregime mit geringem Wirkungsgrad betreiben zu müssen.
  • Erfindungsgemäß wird ein System, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren angegeben, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind. Die abhängigen Ansprüche definierten Ausführungsformen.
  • Ein System zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher für ein Kraftfahrzeug nach einem Aspekt umfasst ein erstes Bordnetz und ein zweites Bordnetz, wobei das erste Bordnetz eingerichtet ist, um elektrisch betriebene Verbraucher mit einer ersten Spannung zu versorgen, und wobei das zweite Bordnetz eingerichtet ist, um weitere elektrisch betriebene Verbraucher mit einer zweiten Spannung zu versorgen, die von der ersten Spannung verschieden ist. Das erste Bordnetz weist einen wiederaufladbaren ersten Energiespeicher auf. Das System umfasst einen ersten Gleichstrom-Spannungswandler und einen zweiten steuerbaren Gleichstrom-Spannungswandler, die zwischen das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz geschaltet und aktivierbar sind, um elektrische Leistung wenigstens von dem zweiten Bordnetz in das erste Bordnetz zu führen. Das System umfasst eine Steuereinrichtung, die mit dem zweiten Gleichstrom-Spannungswandler gekoppelt und eingerichtet ist, um abhängig von einem Ladezustand des ersten Energiespeichers den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler selektiv zum Laden des ersten Energiespeichers zu aktivieren.
  • Bei dem System wird durch das Vorsehen des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers Redundanz geschaffen, die Sicherheit für den Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers liefert. Durch die selektive Aktivierung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers abhängig von dem Ladezustand kann beispielsweise im Ruhebetrieb des Fahrzeugs sichergestellt werden, dass der zweite Gleichstrom-Spannungswandler nur dann zum Laden des ersten Energiespeichers eingeschaltet wird, wenn der Ladezustand ein bestimmtes Kriterium erfüllt.
  • Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um den Ladezustand des ersten Energiespeichers mit einem Schwellenwert zu vergleichen und um den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler zum Laden des ersten Energiespeichers nur zu aktivieren, wenn der Ladezustand den Schwellenwert erreicht oder unterschreitet. Dadurch ermöglicht es das System, dass der zweite Gleichstrom-Spannungswandler nur dann zum Laden des ersten Energiespeichers eingeschaltet wird, wenn der erste Energiespeicher wieder aufgeladen werden muss, um die Ruhefunktionen aufrecht zu erhalten. Aufgrund der selektiven Aktivierung kann der folgende Ladevorgang in einem Arbeitsbereich des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers durchgeführt werden, in dem der zweite Gleichstrom-Spannungswandler einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
  • Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler weiterhin abhängig von einem einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs anzeigenden Signal selektiv zu aktivieren. Dadurch kann der zweite Gleichstrom-Spannungswandler abhängig von dem Betriebszustand des Fahrzeugs wahlweise als Sicherungsmaßnahme gegen einen Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers oder zum Aufrechterhalten einer Minimalspannung im ersten Bordnetz eingesetzt werden.
  • Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler abhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers zu aktivieren, falls das den Betriebszustand anzeigende Signal einen ersten Wert aufweist, und um den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler unabhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers zu aktivieren, falls das den Betriebszustand anzeigende Signal einen zweiten Wert aufweist. Das den Betriebszustand anzeigende Signal kann beispielsweise in einem Ruhebetrieb des Fahrzeugs den ersten Wert und in einem Fahrbetrieb des Fahrzeugs den zweiten Wert aufweisen. Dadurch kann der zweite Gleichstrom-Spannungswandler im Fahrbetrieb als Sicherungsmaßnahme gegen einen Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers eingesetzt werden, während er im Ruhebetrieb des Fahrzeugs durch Aufladen des ersten Energiespeichers die Aufrechterhaltung von Ruhefunktionen über längere Zeiträume sicherstellen kann.
  • Das den Betriebszustand anzeigende Signal kann beispielsweise einen Zustand eines Zündschlosses anzeigen.
  • Das System kann eingerichtet sein, um den ersten Gleichstrom-Spannungswandler abhängig von dem den Betriebszustand anzeigenden Signal und unabhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers zu aktivieren. Dies erlaubt es, beispielsweise im Fahrbetrieb eine Versorgung des ersten Bordnetzes über den ersten Gleichstrom-Spannungswandler sicherzustellen, wobei der zweite Gleichstrom-Spannungswandler Sicherheit gegen den Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers bietet.
  • Eine Leistung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers kann kleiner als eine Leistung des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers sein. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler kann so ausgestaltet sein, dass die bereitgestellte Leistung bei einem Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers in Kombination mit dem ersten Energiespeicher ausreicht, um das Fahrzeug sicher zum Stand zu bringen.
  • Der erste Gleichstrom-Spannungswandler kann eingerichtet sein, um eine erste Soll-Ausgangsspannung bereitzustellen, und der zweite Gleichstrom-Spannungswandler kann eingerichtet sein, um eine zweite Soll-Ausgangsspannung bereitzustellen, die kleiner als die erste Soll-Ausgangsspannung ist. Dadurch kann im Fahrbetrieb des Fahrzeugs Leistungsfluss von dem zweiten Bordnetz in das erste Bordnetz im Wesentlichen über den ersten Gleichstrom-Spannungswandler erfolgen, während bei einem Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers der zweite Gleichstrom-Spannungswandler eine weitere Versorgung des ersten Bordnetzes in gewissem Umfang sicherstellen kann.
  • Der erste Energiespeicher kann wenigstens einen Superkondensator umfassen. Dadurch wird es möglich, den ersten Energiespeicher mit im Vergleich zu einem herkömmlichen Bleiakkumulator geringerem Gewicht auszugestalten.
  • Das zweite Bordnetz kann einen zweiten Energiespeicher mit einem Gehäuse umfassen, wobei wenigstens der zweite Gleichstrom-Spannungswandler in dem Gehäuse angeordnet ist. Der zweite Energiespeicher kann eine Hochvoltbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs sein. Durch die Anordnung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers in dem Gehäuse des zweiten Energiespeichers wird eine kompakte Bauweise realisiert.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug angegeben, das ein System nach einem Aspekt oder Ausführungsbeispiel zum Versorgen von elektrisch betriebenen Verbrauchern umfasst.
  • Das Kraftfahrzeug kann eine Elektromaschine umfassen, wobei das zweite Bordnetz eingerichtet ist, um die Elektromaschine mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher eines Kraftfahrzeugs, das ein erstes Bordnetz mit einem wiederaufladbaren ersten Energiespeicher und ein zweites Bordnetz umfasst, angegeben. Das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz sind eingerichtet, um die elektrisch betriebenen Verbraucher mit unterschiedlichen Spannungen zu versorgen, wobei ein erster Gleichstrom-Spannungswandler und ein zweiter steuerbarer Gleichstrom-Spannungswandler zwischen das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz geschaltet sind. In wenigstens einem ersten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs kann ein Ladezustand des ersten Energiespeichers erfasst und abhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers der zweite Gleichstrom-Spannungswandler selektiv aktiviert werden, um den ersten Energiespeicher zu laden.
  • Bei dem Verfahren wird durch das Vorsehen des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers Redundanz geschaffen, die Sicherheit für den Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers liefert. Durch die selektive Aktivierung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers abhängig von dem Ladezustand kann beispielsweise im Ruhebetrieb des Fahrzeugs sichergestellt werden, dass der zweite Gleichstrom-Spannungswandler nur dann zum Ladendes ersten Energiespeichers eingeschaltet wird, wenn der Ladezustand ein bestimmtes Kriterium erfüllt.
  • Das Verfahren kann so ausgestaltet sein, dass in dem ersten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs der zweite Gleichstrom-Spannungswandler nur aktiviert wird, wenn der Ladezustand einen Schwellenwert erreicht oder unterschreitet. Der erste Betriebszustand kann einem Ruhebetrieb des Kraftfahrzeugs entsprechen. Dadurch wird ermöglicht, dass der zweite Gleichstrom-Spannungswandler nur dann zum Laden des ersten Energiespeichers eingeschaltet wird, wenn der Ladezustand des ersten Energiespeichers zu stark abgenommen hat. Aufgrund der selektiven Aktivierung kann der folgende Ladevorgang in einem Arbeitsbereich des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers durchgeführt werden, in dem der zweite Gleichstrom-Spannungswandler einen guten Wirkungsgrad aufweist.
  • In einem von dem ersten Betriebszustand verschiedenen zweiten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs kann sowohl der erste Gleichstrom-Spannungswandler als auch der zweite Gleichstrom-Spannungswandler derart aktiviert werden, dass eine Ausgangsspannung des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers größer als eine Ausgangsspannung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers ist. Der zweite Betriebszustand kann beispielsweise den Fahrbetrieb beinhalten. Dadurch kann im Fahrbetrieb des Fahrzeugs Leistungsfluss von dem zweiten Bordnetz in das erste Bordnetz im Wesentlichen über den ersten Gleichstrom-Spannungswandler erfolgen, während bei einem Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers der zweite Gleichstrom-Spannungswandler eine gewisse weitere Versorgung des ersten Bordnetzes sicherstellen kann, mit der das Fahrzeug sicher zum Stand gebracht werden kann.
  • Das Verfahren kann mit dem System nach einem Aspekt oder Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
  • 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem System zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Systems zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines Systems zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • 4 illustriert die Steuerung eines ersten und zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers in Abhängigkeit von einem Ladezustand eines ersten Energiespeichers und einem einen Fahrzeugzustand anzeigenden Signal.
  • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1. Das Fahrzeug 1 kann beispielsweise als ein Hybridfahrzeug ausgestaltet sein, also als ein Fahrzeug 1 mit einer Brennkraftmaschine und mit wenigstens einer Elektromaschine zum Antreiben des Fahrzeugs 1. Alternativ kann es sich beim Fahrzeug 1 beispielsweise auch um ein Brennstoffzellenfahrzeug oder um ein Elektrofahrzeug handeln, das jeweils keine Brennkraftmaschine aufweist.
  • Das Fahrzeug 1 umfasst ein schematisch dargestelltes Zweispannungsbordnetz 2, das als System zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher wirkt. Dieses umfasst ein erstes Bordnetz 3 und ein zweites Bordnetz 4. Das erste Bordnetz 3 ist zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher mit einer ersten Spannung vorgesehen. Das zweite Bordnetz 4 ist zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher mit einer zweiten Spannung vorgesehen, die von der ersten Spannung verschieden ist. Das Zweispannungsbordnetz 2 umfasst weiterhin einen ersten Gleichstrom-Spannungswandler 5, der zwischen das erste Bordnetz 3 und das zweite Bordnetz 4 geschaltet ist, und einen steuerbaren zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6, der zwischen das erste Bordnetz 3 und das zweite Bordnetz 4 geschaltet ist. Die Gleichstrom-Spannungswandler 3 und 4 sind aktivierbar, um jeweils eine elektrisch leitende Verbindung zum Überführen elektrischer Leistung wenigstens von dem zweiten Bordnetz 4 in das erste Bordnetz 3 herzustellen. Das Zweispannungsbordnetz 2 weist eine Steuerlogik 7 auf, die den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 wenigstens in einem Betriebszustand des Fahrzeugs 1 abhängig von einem Ladezustand eines Energiespeichers des ersten Bordnetzes 3 aktiviert. Wie noch ausführlicher beschrieben werden wird, kann die Steuerlogik 7 so ausgestaltet sein, dass sie wenigstens in dem Zustand, in dem das Zündschloss aus ist, den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 nur aktiviert, wenn eine Ausgangsspannung des Energiespeichers des ersten Bordnetzes 3 einen Schwellenwert unterschreitet.
  • Bei Ausführungsbeispielen kann das erste Bordnetz 3 als Niedervoltbordnetz und das zweite Bordnetz 4 als Hochvoltbordnetz ausgestaltet sein. Sowohl der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 als auch der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 kann jeweils als bidirektionaler oder unidirektionaler Gleichstrom-Spannungswandler ausgestaltet sein. Sofern ein unidirektionaler Gleichstrom-Spannungswandler vorgesehen ist, ermöglicht er einen Leistungsfluss vom Hochvoltbordnetz 4 in das Niedervoltbordnetz 3.
  • Die Begriffe ”Niedervolt” und ”Hochvolt” deuten an, dass die beiden Bordnetze 3, 4 auf unterschiedlichen Spannungsniveaus arbeiten. Beispielhaft werden derzeit für Kraftfahrzeuge für das Niedervoltbordnetz 3 Spannungen von 12 V bei Personenkraftwagen und von 24 V bei Nutzfahrzeugen eingesetzt. Im Unterschied dazu arbeitet das Hochvoltbordnetz 4 bei Spannungen, die deutlich höher sind und beispielsweise bei 100 V oder mehr liegen können. Andere Ausgestaltungen der Bordnetze sind möglich.
  • Ausführungsbeispiele des Systems 2 zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher werden unter Bezugnahme auf 2–4 näher beschrieben.
  • 2 zeigt schematisch ein System 2 zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher nach einem Ausführungsbeispiel. Das System 2 ist als Zweispannungsbordnetz zum Versorgen von elektrisch betriebenen Verbrauchern, die mit zwei unterschiedlichen Versorgungsspannungen betrieben werden, ausgestaltet.
  • Das System 2 umfasst ein erstes Bordnetz 3. Das erste Bordnetz 3 weist einen ersten Energiespeicher 8 auf, der wiederaufladbar ist. Der erste Energiespeicher 8 kann ein von einem Bleiakkumulator verschiedener Energiespeicher sein. Der erste Energiespeicher 8 kann einen oder mehrere Kondensatoren, insbesondere einen oder mehrere Superkondensatoren umfassen. Das erste Bordnetz 3 weist einen elektrisch betriebenen Verbraucher 9 oder mehrere elektrisch betriebene Verbraucher auf.
  • Das System 2 umfasst ein zweites Bordnetz 4. Das zweite Bordnetz 4 weist einen zweiten Energiespeicher 10 auf. Der zweite Energiespeicher 10 kann insbesondere als wiederaufladbarer Energiespeicher ausgestaltet sein, dessen Ladekapazität größer als die des ersten Energiespeichers 8 ist. Der zweite Energiespeicher 10 kann beispielsweise als Batterie auf Basis von Li-Ionen-Zellen ausgestaltet sein und eine Vielzahl derartiger Zellen beinhalten. Das zweite Bordnetz 4 weist eine Mehrzahl von elektrisch betriebenen Verbrauchern 11, 12 auf. Wenigstens einer der Verbraucher 11, 12, die von dem zweiten Bordnetz 4 versorgt werden, kann eine Elektromaschine zum Antrieben des Fahrzeugs umfassen.
  • Der Verbraucher 9 bzw. die Verbraucher des ersten Bordnetzes 3 und der Verbraucher bzw. die Verbraucher 11, 12 des zweiten Bordnetzes sind für unterschiedliche Betriebsspannungen ausgelegt. Der bzw. die von dem ersten Bordnetz 3 versorgten Verbraucher kann bzw. können für eine kleinere Betriebsspannung ausgelegt sein als der bzw. die von dem zweiten Bordnetz 4 versorgten Verbraucher. Beispielsweise kann das erste Bordnetz 3 als Niedervoltbordnetz 3 ausgestaltet sein, und das zweite Bordnetz 4 kann als Hochvoltbordnetz 4 ausgestaltet sein. Beispiele für Hochvoltverbraucher 11, 12 beinhalten beispielsweise die Elektromaschine, eine Klimaanlage oder eine elektrische Heizung, zum Beispiel Sitzheizung. Beispiele für Niedervoltverbraucher 11 beinhalten beispielsweise eine Bordnetz-Steuereinrichtung, eine Entriegelungseinrichtung oder eine Alarmanlage. Die genannten Niedervoltverbraucher sind Beispiele für Ruheverbraucher, die auch in einem Ruhebetrieb des Fahrzeugs mit Energie versorgt werden müssen. Daneben kann es Niedervoltverbraucher geben, die im Ruhebetrieb des Fahrzeugs nicht unbedingt mit Energie versorgt werden müssen. Beispiele für derartige Niedervoltverbraucher beinhalten Licht- bzw. Beleuchtungseinrichtungen, Radio, Navigationseinrichtungen und Sitzverstelleinrichtungen.
  • Das System 2 umfasst einen ersten Gleichstrom-Spannungswandler 5, der zwischen das erste Bordnetz 3 und das zweite Bordnetz 4 geschaltet ist. Der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 ist so ausgestaltet, dass er in einem aktivierten Zustand Leistung wenigstens von dem zweiten Bordnetz 4 in das erste Bordnetz 3 überführen kann. Das System 2 umfasst einen zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6, der zwischen das erste Bordnetz 3 und das zweite Bordnetz 4 geschaltet ist. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 ist so ausgestaltet, dass er in einem aktivierten Zustand wenigstens Leistung wenigstens von dem zweiten Bordnetz 4 in das erste Bordnetz 3 überführen kann. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 kann in ein Gehäuse des zweiten Energiespeichers 10 integriert sein. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 ist steuerbar und mit einer Steuerlogik 7 verbunden.
  • Die Steuerlogik 7 steuert den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 derart, dass wenigstens in einem Ruhebetrieb des Fahrzeugs der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 abhängig von einem Ladezustand des ersten Energiespeichers 8 aktiviert wird, um den ersten Energiespeicher zu laden. Das System 2 weist einen Ladesensor 13 auf, der eine Spannung des ersten Energiespeichers 8 überwacht. Der Ladesensor 13 kann beispielsweise einen Komparator umfassen und mit der Steuerlogik 7 gekoppelt sein, um an diese ein Signal 14 bereitzustellen, das anzeigt, ob die Spannung des ersten Energiespeichers 8 einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
  • Die Steuerlogik 7 kann weiterhin einen Eingang für ein Signal 15 aufweisen, das einen Betriebszustand des Fahrzeugs anzeigt. Das Signal 15 kann beispielsweise einen Zustand des Zündschlosses anzeigen. Ein derartiges Signal kann beispielsweise als Klemme 15-Signal bereitgestellt werden. Die Steuerlogik 7 kann so ausgestaltet sein, dass sie den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 abhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers 8 aktiviert, wenn das Signal 15 einen ersten Wert aufweist, und dass sie den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 unabhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers 8 aktiviert, wenn das Signal 15 einen zweiten Wert aufweist. Die Steuerlogik 7 kann abhängig von dem Signal 14, das anzeigt, ob die Spannung des ersten Energiespeichers 8 den Schwellenwert unterschreitet, und dem den Betriebszustand des Fahrzeugs anzeigenden Signal 15, ein Steuersignal 16 für den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 erzeugen. Dazu kann beispielsweise das Signal 14 mit dem Signal 15 ODER-verknüpft werden, um das Steuersignal 16 zu erzeugen.
  • Beispielsweise kann in einem Ruhebetrieb („Zündschloss aus”) die Steuerlogik 7 den ersten Gleichstrom-Spannungswandler 6 nur dann aktivieren, wenn die Spannung des ersten Energiespeichers 8 einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann auch bei einem längeren Ruhebetrieb des Fahrzeugs der erste Energiespeicher 8 aus dem zweiten Energiespeicher 10 wiederholt aufgeladen werden. Dadurch können Ruhefunktionen, die durch Verbraucher des ersten Bordnetzes 3 realisiert sind, selbst dann für längere Zeiträume aufrecht erhalten werden, wenn die Ladekapazität des ersten Energiespeichers 8 viel kleiner als die des zweiten Energiespeichers 10 ist. Durch die selektive Aktivierung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6 im Ruhebetrieb des Fahrzeugs erst dann, wenn die Spannung des ersten Energiespeichers 8 den Schwellenwert unterschreitet, kann ein kontinuierlicher Betrieb des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6 in einem Arbeitsbereich mit geringem Wirkungsgrad vermieden werden.
  • Wenigstens in einem weiteren Betriebszustand des Fahrzeugs kann zumindest der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 aktiviert sein. Der weitere Betriebszustand kann beispielsweise einem „Zündschloss ein”-Zustand entsprechen. Dadurch kann beispielsweise im Fahrbetrieb über den ersten Gleichstrom-Spannungswandler 5 elektrische Leistung von dem zweiten Bordnetz 4 in das erste Bordnetz 3 übertragen werden, um den bzw. die Verbraucher 9 des ersten Bordnetzes mit Energie zu versorgen. Der erste Energiespeicher 8 hilft, kurzzeitige Verbrauchsspitzen abzufangen. Dies reduziert die Anforderungen an das Ansprechverhalten des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5 auf derartige kurzzeitige Verbrauchsschwankungen.
  • Bei einer Ausgestaltung können in dem wenigstens einen weiteren Betriebszustand des Fahrzeugs sowohl der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 als auch der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 aktiviert sein. Dazu kann die Steuerlogik 7 auch mit dem ersten Gleichstrom-Spannungswandler 5 gekoppelt sein, oder es können andere Einrichtungen vorgesehen sein, um eine Übertragung elektrischer Leistung von dem zweiten Bordnetz 4 in das erste Bordnetz 3 über den ersten Gleichstrom-Spannungswandler 5 zu ermöglichen, wenn sich das Fahrzeug in dem weiteren Betriebszustand befindet. Bei einer Ausgestaltung kann der weitere Betriebszustand, in dem beide Gleichstrom-Spannungswandler 5 und 6 aktiviert sind, einem „Zündschloss ein”-Zustand oder einem Fahrbetrieb, in dem die Elektromaschine mit Energie versorgt wird, entsprechen. Durch die gleichzeitige Aktivierung des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5 und des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6 kann selbst bei einem Ausfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5 noch eine gewisse Versorgung von Verbrauchern des ersten Bordnetzes 3 über den zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6 erfolgen kann. Durch die Versorgung über den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 in Kombination mit dem ersten Energiespeicher 8 kann beispielsweise gewährleistet werden, dass das Fahrzeug sicher zum Stand gebracht werden kann, selbst wenn der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 ausfällt.
  • Das System 2 kann so ausgestaltet sein, dass die Leistung des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5 größer ist als die des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6. Wenigstens in dem weiteren Betriebszustand des Fahrzeugs, in dem der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 und der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 aktiviert sind, kann eine Soll-Ausgangsspannung des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5 größer sein als eine Soll-Ausgangsspannung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass elektrische Leistung nur über den ersten Gleichstrom-Spannungswandler 5 übertragen wird, falls kein Fehlerfall vorliegt, wobei durch den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 Redundanz für den Fehlerfall geschaffen wird. Die unterschiedliche Leistung der beiden Gleichstrom-Spannungswandler 5 und 6 erlaubt es, den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 so einzurichten, dass er bei Aufladevorgängen des ersten Energiespeichers 8 während des Ruhebetriebs des Fahrzeugs mit einem nicht zu niedrigen Wirkungsgrad arbeitet.
  • Der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 und der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 können bei einem Ausführungsbeispiel somit so gesteuert werden, dass in einem ersten Betriebszustand des Fahrzeugs (beispielsweise „Zündschloss aus”) der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 nicht aktiviert ist und der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 selektiv nur dann aktiviert wird, wenn der Ladezustand des ersten Energiespeichers 8 einen Schwellenwert unterschreitet. Der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 und der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 können weiterhin so gesteuert werden, dass in einem zweiten Betriebszustand des Fahrzeugs (beispielsweise „Zündschloss ein”) sowohl der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 als auch der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 aktiviert sind. Dabei kann die Ausgangsspannung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6 kleiner gewählt werden als die des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5. Insbesondere kann die Ausgangsspannung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6 gleich der Betriebsspannung des Verbrauchers 9 bzw. der Verbraucher des ersten Bordnetzes 3 gewählt werden. Die Ausgangsspannung des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5 kann geringfügig größer als die Betriebsspannung des Verbrauchers 9 bzw. der Verbraucher des ersten Bordnetzes 3 gewählt werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann der erste Betriebszustand, in dem der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 selektiv nur dann aktiviert wird, wenn der Ladezustand des ersten Energiespeichers 8 einen Schwellenwert unterschreitet, ein Ruhebetrieb des Fahrzeugs sein. Beispielsweise kann der erste Betriebszustand einem „Zündschloss aus”-Zustand entsprechen. Der zweite Betriebszustand, in dem der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 aktiviert wird, kann einem „Zündschloss ein”-Zustand entsprechen.
  • 3 zeigt schematisch ein System 2 zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher nach einem Ausführungsbeispiel. Das System 2 ist als Zweispannungsbordnetz zum Versorgen von elektrisch betriebenen Verbrauchern, die mit zwei unterschiedlichen Versorgungsspannungen betrieben werden, ausgestaltet. Elemente und Einrichtungen, die in ihrer Funktion und Ausgestaltung Elementen oder Einrichtungen des Zweispannungsbordnetzes von 2 entsprechen können, sind mit denselben Bezugszeichen wie in 2 bezeichnet.
  • Das System 2 ist schematisch im Kontext eines Hybridfahrzeugs dargestellt, das eine Elektromaschine 25 und einen Brennkraftmaschine 26 aufweist. Die Elektromaschine 25 kann auch als Generator ausgestaltet sein, der im Schubbetrieb Energie in ein Bordnetz zurückführt.
  • Das System 2 umfasst ein erstes Bordnetz 3 und ein zweites Bordnetz 4. Das erste Bordnetz 3 weist mehrere Verbraucher 9, 9a, 9b auf, die von dem ersten Bordnetz 3 mit einer Spannung versorgt werden, die kleiner ist als die Versorgungsspannung des zweiten Bordnetzes 4. Das zweite Bordnetz 4 weist mehrere elektrisch betriebene Verbraucher 11, 11a auf, zu denen auch ein Gleichstrom-Wechselstrom-Spannungswandler 24 zur Versorgung der Elektromaschine 25 gehört.
  • Das erste Bordnetz 3 weist einen ersten Energiespeicher 8 auf. Der erste Energiespeicher 8 weist eine Mehrzahl von Superkondensatoren 17 in einer Reihenschaltung auf. Derartige Superkondensatoren 17 sind häufig als Doppelschicht-Kondensatoren ausgeführt. Die Superkondensatoren können so genannte Ultracaps oder Supercaps sein. Durch eine derartige Ausgestaltung kann auf die Verwendung eines Bleiakkumulators verzichtet werden. Superkondensatoren weisen darüber hinaus eine hohe Zyklisierbarkeit auf. Der erste Energiespeicher 8 umfasst weiterhin eine Einrichtung 18 zur Zellsymmetrierung.
  • Das zweite Bordnetz 4 weist einen zweiten Energiespeicher 10 auf. Der zweite Energie-Speicher kann als Hochspannungsbatterie ausgebildet sein. Eine Management-Einrichtung 22 ist mit dem zweiten Energiespeicher 10 gekoppelt. Die Management-Einrichtung 22 erfüllt Aufgaben der Überwachung der Ladungszustände der Zellen der Hochspannungsbatterie und führt ein so genanntes Balancing der Zellen durch.
  • Das System 2 umfasst einen ersten Gleichstrom-Spannungswandler 5 und einen zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6, die jeweils zwischen das ersten Bordnetz 3 und das zweite Bordnetz 4 geschaltet sind. Die Gleichstrom-Spannungswandler können so ausgestaltet sein, dass die Leistung des ersten Gleichstrom-Spannungswandler 5 größer als die Leistung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 ist. Die Ausgänge der Gleichstrom-Spannungswandler können beispielsweise an Klemme 30 und Klemme 31 liegen. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 kann in ein Gehäuse der Hochvoltbatterie 21 integriert sein.
  • Eine Steuerlogik 7 steuert den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6. In wenigstens einem Betriebszustand des Fahrzeugs, beispielsweise im Ruhebetrieb, erfolgt die Steuerung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 abhängig von einem Ladezustand des ersten Energiespeichers 8. Die Steuerlogik 7 kann so als Schaltung ausgestaltet sein, dass ein Signal 14, das den Ladezustand des ersten Energiespeichers 8 relativ zu einem Schwellenwert anzeigt, mit einem Signal 15, das den Betriebszustand des Fahrzeugs anzeigt, ODER-verknüpft wird. Das Signal 14, das den Ladezustand des ersten Energiespeichers 8 anzeigt, kann von einem Komparator 13 bereitgestellt werden.
  • Im Ruhebetrieb des Fahrzeugs, beispielsweise bei „Zündschloss aus”, kann der erste Energiespeicher 8 über den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 geladen werden. Dabei kann die Management-Einrichtung 22 für die Hochvoltbatterie 10 die Bereitstellung elektrischer Energie an den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 derart steuern, dass durch das Laden des ersten Energiespeichers 8 über den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 ein Balancing der Zellen der Hochvoltbatterie 10 realisiert wird. Unausgeglichene Ladungszustände der Zellen der Hochvoltbatterie 10 können so reduziert werden, wenn im Ruhebetrieb des Fahrzeugs der erste Energiespeicher 8 über den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 aufgeladen wird.
  • In einem weiteren Betriebszustand des Fahrzeugs, der beispielsweise „Zündschloss ein” entsprechen kann, kann der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 aktiviert werden. Der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 kann steuerbar sein, oder, es können (in 3 nicht dargestellte) Schütze oder andere Einrichtungen vorhanden sein, die im Ruhebetrieb des Fahrzeugs die Versorgung zwischen der Hochvoltbatterie 10 und den Verbrauchern des zweiten Bordnetzes 4 unterbrechen. In dem weiteren Betriebszustand des Fahrzeugs kann der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 so betrieben werden, dass er wenigstens im Fehlerfall des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5 eine Versorgung des ersten Bordnetzes 3 über den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler 6 sicherstellt. Dazu können beispielsweise in dem weiteren Betriebszustand des Fahrzeugs sowohl der erste Gleichstrom-Spannungswandler 5 als auch der zweite Gleichstrom-Spannungswandler 6 eine endliche Ausgangsspannung bereitstellen, wobei die Ausgangsspannung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers 6 kleiner als die des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers 5 sein kann.
  • 4 illustriert die Steuerung eines ersten Gleichstrom-Spannungswandlers und eines zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers, die jeweils zwischen ein erstes Bordnetz und ein zweites Bordnetz geschaltet sind, bei Verfahren und Systemen nach Ausführungsbeispielen. Die Steuerung, wie sie in 4 dargestellt ist, kann in den unter Bezugnahme auf 1–3 beschriebenen Systemen eingesetzt werden.
  • In 4 ist die Ausgangsspannung V1(t) eines ersten Gleichstrom-Spannungswandlers bei 31 und die Ausgangsspannung V2(t) eines zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers bei 32 dargestellt. Ebenfalls dargestellt sind eine Spannung eines ersten Energiespeichers VE(t) bei 37 und ein einen Betriebszustand des Fahrzeugs anzeigendes Signal Vc(t) bei 40. Die Spannungen bzw. Signale sind als Funktion der Zeit dargestellt, wobei beispielhaft illustriert ist, dass das Fahrzeug zu einem Zeitpunkt t1 in einen Ruhebetrieb übergeht. Beispielsweise kann das den Betriebszustand des Fahrzeugs anzeigende Signal Vc(t) ein Klemme 15-Signal sein, dessen Wert sich von einer Spannung Von zu einer Spannung Voff ändert, sobald das Zündschloss aus ist.
  • Für Zeiten t < t1, in denen das Fahrzeug nicht im Ruhebetrieb ist und das Signal Vc(t) den Wert Von aufweist, ist sowohl der erste Gleichstrom-Spannungswandler als auch der zweite Gleichstrom-Spannungswandler eingeschaltet. Eine Ausgangsspannung V10 des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers ist größer als eine Ausgangsspannung V20 des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers. Mit Einleiten des Ruhebetriebs bei t1 übertragen der erste Gleichstrom-Spannungswandler und der zweite Gleichstrom-Spannungswandler zunächst keine elektrische Energie mehr von dem zweiten Bordnetz in das erste Bordnetz.
  • Für Zeiten t > t1, in denen das Fahrzeug im Ruhebetrieb ist und das Signal Vc(t) den Wert Voff aufweist, liefert der erste Gleichstrom-Spannungswandler keine Energie an das erste Bordnetz. Die Ausgangsspannung VE(t) des ersten Energiespeichers fällt von einem Ausgangswert Vi ab, bis sie einen Schwellenwert Vth erreicht. Das Erreichen des Schwellenwerts Vth wird überwacht. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler wird selektiv aktiviert, sobald die Ausgangsspannung VE(t) des ersten Energiespeichers den Schwellenwert erreicht. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler wird über ein Zeitintervall 34 so eingeschaltet, dass er zum Aufladen des ersten Energiespeichers Energie von dem zweiten Bordnetz in das erste Bordnetz überführt, wie bei 33 dargestellt ist. Nach einer vorherbestimmten Zeitdauer oder sobald die ansteigende Flanke 38 der Spannung VE(t) des ersten Energiespeichers einen gewünschten Wert erreicht, wird der zweite Gleichstrom-Spannungswandler wieder ausgeschaltet. Die Ausgangsspannung VE(t) fällt anschließend wieder ab, bis sie den Schwellenwert Vth erreicht. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler wird erneut aktiviert, sobald die Ausgangsspannung VE(t) des ersten Energiespeichers den Schwellenwert erreicht. In dem Zeitintervall 36 wird der zweite Gleichstrom-Spannungswandler so eingeschaltet, dass er den ersten Energiespeicher erneut auflädt, wie bei 35 dargestellt ist. Nach einer vorherbestimmten Zeitdauer oder sobald die ansteigende Flanke 39 der Ausgangsspannung VE(t) des ersten Energiespeichers einen gewünschten Wert erreicht, wird der zweite Gleichstrom-Spannungswandler wieder ausgeschaltet.
  • Mit der anhand von 4 erläuterten Steuerung des ersten und zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers kann der erste Energiespeicher auch bei längerem Ruhebetrieb in einem Zustand gehalten werden, der zur Versorgung von Ruheverbrauchern wie Zugangsfunktionen oder Bordnetz-Steuergeräten ausreicht. Der zweite Gleichstrom-Spannungswandler kann bei dem beschriebenen Ladungsmanagement im Vergleich zu einem kontinuierlichen Aufladen des ersten Energiespeichers über eine kürzere Dauer in einem Arbeitsbereich betrieben werden, in dem der Wirkungsgrad des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers höher ist als in dem Arbeitsbereich, der bei einem kontinuierlichen Aufladen des ersten Energiespeichers mit einem kleineren Strom resultieren würde.
  • Während Systeme und Verfahren nach verschiedenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wurden, können zahlreiche Abwandlungen bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert sein.
  • Während Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben wurden, bei denen genau zwei Gleichstrom-Spannungswandler zwischen das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz geschaltet sind, können weitere Gleichstrom-Spannungswandler vorgesehen sein. Beispielsweise kann wenigstens ein weiterer Gleichstrom-Spannungswandler vorgesehen sein, der wie für den ersten Gleichstrom-Spannungswandler beschrieben betrieben wird. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein weiterer Gleichstrom-Spannungswandler vorgesehen sein, der wie für den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler beschrieben betrieben wird.
  • Während Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, in denen bei „Zündschloss ein” beide Gleichstrom-Spannungswandler aktiviert sind und bei „Zündschloss aus” nur der zweite Gleichstrom-Spannungswandler abhängig von einem Ladezustand des ersten Energiespeichers aktiviert wird, sind Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann ein derartiges Management auch für andere Betriebszustände als „Zündschloss ein” und „Zündschloss aus” durchgeführt werden.
  • Während Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, bei denen das erste Bordnetz als Niedervoltnetz und das zweite Bordnetz als Hochvoltnetz eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ausgebildet sind, können die ersten und zweiten Bordnetze auch andere Ausgestaltungen aufweisen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • EP 1013506 B1 [0006]

Claims (15)

  1. System zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher (9, 11, 12; 9, 9a, 9b, 11, 11a, 24, 25) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein erstes Bordnetz (3), das einen wiederaufladbaren ersten Energiespeicher (8) umfasst, und ein zweites Bordnetz (4), wobei das erste Bordnetz (3) und das zweite Bordnetz (4) eingerichtet sind, um elektrisch betriebene Verbraucher (9, 11, 12; 9, 9a, 9b, 11, 11a, 24, 25) mit unterschiedlichen Spannungen zu versorgen, einen ersten Gleichstrom-Spannungswandler (5) und einen zweiten steuerbaren Gleichstrom-Spannungswandler (6), die zwischen das erste Bordnetz (3) und das zweite Bordnetz (4) geschaltet und aktivierbar sind, um elektrische Leistung wenigstens von dem zweiten Bordnetz (4) in das erste Bordnetz (3) zu führen, und eine Steuereinrichtung (7, 13), die mit dem zweiten Gleichstrom-Spannungswandler (6) gekoppelt und eingerichtet ist, um abhängig von einem Ladezustand des ersten Energiespeichers (8) den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler (6) selektiv zum Laden des ersten Energiespeichers (8) zu aktivieren.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7, 13) eingerichtet ist, um den Ladezustand des ersten Energiespeichers (8) mit einem Schwellenwert (Vth) zu vergleichen und um den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler (6) zum Laden des ersten Energiespeichers (8) nur zu aktivieren, wenn der Ladezustand den Schwellenwert (Vth) erreicht oder unterschreitet.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7, 13) eingerichtet ist, um den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler (6) weiterhin abhängig von einem einen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs anzeigenden Signal (15) selektiv zu aktivieren.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7, 13) eingerichtet ist, um den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler (6) abhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers (8) zu aktivieren, falls das den Betriebszustand anzeigende Signal (15) einen ersten Wert (Voff) aufweist, und um den zweiten Gleichstrom-Spannungswandler (6) unabhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers (8) zu aktivieren, falls das den Betriebszustand anzeigende Signal (15) einen zweiten Wert (Von) aufweist.
  5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das System (2) eingerichtet ist, um den ersten Gleichstrom-Spannungswandler (5) abhängig von dem den Betriebszustand anzeigenden Signal (15) und unabhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers (8) aktivieren.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistung des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers (6) kleiner als eine Leistung des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers (5) ist.
  7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleichstrom-Spannungswandler (5) eingerichtet ist, um eine erste Ausgangsspannung (V10) bereitzustellen, und dass der zweite Gleichstrom-Spannungswandler (6) eingerichtet ist, um eine zweite Ausgangsspannung (V20) bereitzustellen, die kleiner als die erste Ausgangsspannung (V10) ist.
  8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (8) wenigstens einen Superkondensator (17) umfasst.
  9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bordnetz (4) einen zweiten Energiespeicher (10) mit einem Gehäuse (21) umfasst, wobei wenigstens der zweite Gleichstrom-Spannungswandler (6) in dem Gehäuse (21) angeordnet ist.
  10. Kraftfahrzeug mit elektrisch betriebenen Verbrauchern (9, 11, 12; 9, 9a, 9b, 11, 11a, 24, 25), umfassend ein System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Versorgung der elektrisch betriebenen Verbraucher (9, 11, 12; 9, 9a, 9b, 11, 11a, 24, 25).
  11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) eine Elektromaschine (12; 25) umfasst, wobei das zweite Bordnetz (4) eingerichtet ist, um die Elektromaschine (12; 25) mit elektrischer Energie zu versorgen.
  12. Verfahren zum Versorgen elektrisch betriebener Verbraucher (9, 11, 12; 9, 9a, 9b, 11, 11a, 24, 25) eines Kraftfahrzeugs (1), das ein erstes Bordnetz (3) mit einem wiederaufladbaren ersten Energiespeicher (8) und ein zweites Bordnetz (4) umfasst, wobei das erste Bordnetz (3) und das zweite Bordnetz (4) eingerichtet sind, um die elektrisch betriebenen Verbraucher (9, 11, 12; 9, 9a, 9b, 11, 11a, 24, 25) mit unterschiedlichen Spannungen zu versorgen, wobei ein erster Gleichstrom-Spannungswandler (5) und ein zweiter steuerbarer Gleichstrom-Spannungswandler (6) zwischen das erste Bordnetz (3) und das zweite Bordnetz (4) geschaltet sind, wobei in wenigstens einem ersten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs (1) ein Ladezustand des ersten Energiespeichers (8) erfasst und abhängig von dem Ladezustand des ersten Energiespeichers (8) der zweite Gleichstrom-Spannungswandler (6) selektiv aktiviert wird, um den ersten Energiespeicher (8) zu laden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs (1) der zweite Gleichstrom-Spannungswandler (6) nur aktiviert wird, wenn der Ladezustand einen Schwellenwert (Vth) erreicht oder unterschreitet.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem von dem ersten Betriebszustand verschiedenen zweiten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs (1) sowohl der erste Gleichstrom-Spannungswandler (5) als auch der zweite Gleichstrom-Spannungswandler (6) derart aktiviert werden, dass eine Ausgangsspannung (V10) des ersten Gleichstrom-Spannungswandlers (5) größer als eine Ausgangsspannung (V20) des zweiten Gleichstrom-Spannungswandlers (6) ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12–14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit dem System (2) nach einem der Ansprüche 1–9 durchgeführt wird
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