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Die Erfindung betrifft eine On-Board-Ladeeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
US 2010/0320964 A1 ist bereits eine On-Board-Ladeeinheit eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Ladeanschluss für ein externes Stromnetz und mit einem Hochvolt-Ladeausgang für eine Hochvolt-Batterie, die zur Bereitstellung einer elektrischen Antriebsleistung vorgesehen ist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Versorgungssicherheit der Hochvolt-Batterie zu erhöhen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer On-Board-Ladeeinheit eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Ladeanschluss für ein externes Stromnetz und mit einem Hochvolt-Ladeausgang für eine Hochvolt-Batterie, die zur Bereitstellung einer elektrischen Antriebsleistung vorgesehen ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die On-Board-Ladeeeinheit einen Niedervolt-Ladeausgang für eine Niedervolt-Batterie aufweist, die zumindest dazu vorgesehen ist, ein Laden der Hochvolt-Batterie zu ermöglichen. Dadurch kann ein redundanter Versorgungspfad für die Niedervolt-Batterie bereitgestellt werden, wodurch eine Aktivierung eines Niedervoltsystems und damit eines Hochvoltsystems sichergestellt werden kann. Dadurch kann auch bei einem Ausfall der Niedervolt-Batterie und damit des Niedervoltsystems, das zum Aufladen der Hochvolt-Batterie zwingend notwendig ist, die Hochvolt-Batterie geladen werden, wodurch eine Verfügbarkeit der elektrischen Antriebsleistung von der Hochvolt-Batterie sichergestellt werden kann. Es kann ein gleichzeitiges Laden der Niedervolt-Batterie und der Hochvolt-Batterie und damit eine gleichzeitige Aktivierung des Niedervoltsystems und des Hochvoltsystems durch das externe Stromnetz realisiert werden, wodurch eine Versorgungssicherheit der Hochvolt-Batterie erhöht werden kann. Unter einer „On-Board-Ladeeinheit” soll insbesondere eine fahrzeugseitige Ladeeinheit verstanden werden, die für ein Plug-In-Laden einer fahrzeugseitigen Batterie vorgesehen ist. Unter „fahrzeugseitig” soll insbesondere in dem Kraftfahrzeug fest integriert verstanden werden. Vorzugsweise weist das die On-Board-Ladeeinheit aufweisende Kraftfahrzeug eine zumindest die Hochvolt-Batterie aufweisende Elektroantriebsvorrichtung auf. Unter einer „Elektroantriebsvorrichtung” soll insbesondere eine Antriebsvorrichtung verstanden werden, die zur Bereitstellung der elektrischen Antriebsleistung einen Elektroantrieb aufweist. Unter einem „Elektroantrieb” soll insbesondere ein Kraftfahrzeugantrieb mit zumindest einem Elektromotor verstanden werden. Unter einer „Antriebsleistung” soll insbesondere eine Leistung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, das Kraftfahrzeug und damit Antriebsräder des Kraftfahrzeugs anzutreiben. Das Kraftfahrzeug mit der Elektroantriebsvorrichtung ist vorzugsweise als ein Elektrokraftfahrzeug oder als ein Hybridkraftfahrzeug ausgebildet. Unter „Hochvolt” sollen insbesondere Gleichspannungen oberhalb von 60 Volt und Wechselspannungen oberhalb von 30 Volt verstanden werden. Unter „Niedervolt” sollen insbesondere Gleichspannungen unterhalb von 60 Volt und Wechselspannungen unterhalb von 30 Volt verstanden werden. Darunter, dass „die Niedervolt-Batterie zumindest dazu vorgesehen ist, ein Laden der Hochvolt-Batterie zu ermöglichen” soll insbesondere verstanden werden, dass ein aktives Niedervoltsystem, d. h. eine geladene Niedervolt-Batterie für die Aktivierung, d. h. für das Laden der Hochvolt-Batterie, eine Grundbedingung darstellt, wodurch ohne aktiver Niedervolt-Batterie bestimmte Ladevoraussetzungen der Hochvolt-Batterie fehlen und somit ein Laden der Hochvolt-Batterie verhindert ist. Vorzugsweise sind die Ladevoraussetzungen als eine Kommunikation in dem Kraftfahrzeug zwischen Steuer- und/oder Regeleinheiten untereinander, als eine Kommunikation zwischen Steuer- und/oder Regeleinheiten und Sensoren, als ein Schließen einer Hochvolt-Schütz, deren Erregerspannung durch die Niedervolt-Batterie bereitgestellt wird, und/oder Ähnlichem ausgebildet. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die On-Board-Ladeeinheit einen elektrischen Wandler aufweist, der dazu vorgesehen ist, zur elektrischen Aufladung der Niedervolt-Batterie eine Hochspannung aus dem externen Stromnetz in eine Niederspannung umzuwandeln. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Laden der Niedervolt-Batterie realisiert werden. Unter einer „Hochspannung” sollen insbesondere Gleichspannungen oberhalb von 60 Volt und Wechselspannungen oberhalb von 30 Volt verstanden werden. Unter einer „Niederspannung” sollen insbesondere Gleichspannungen unterhalb von 60 Volt und Wechselspannungen unterhalb von 30 Volt verstanden werden
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Besonders vorteilhaft ist der elektrische Wandler als ein AC/DC-Wandler ausgebildet. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte On-Board-Ladeeinheit bereitgestellt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die On-Board-Ladeeinheit einen elektrischen Wandler aufweist, der zur elektrischen Aufladung der Hochvolt-Batterie vorgesehen ist, wodurch besonders einfach ein gleichzeitiges Aufladen der Niedervolt-Batterie und der Hochvolt-Batterie realisiert wird.
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Weiter wird ein Kraftfahrzeug mit einer Elektroantriebsvorrichtung, die zur Bereitstellung einer elektrischen Antriebsleistung vorgesehen ist, und mit einer Kraftfahrzeugbatterieladevorrichtung, die eine erfindungsgemäße On-Board-Ladeeinheit aufweist, vorgeschlagen, wodurch eine Verfügbarkeit der elektrischen Antriebsleistung für die Elektroantriebsvorrichtung erhöht werden kann.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Die 1 zeigt eine Kraftfahrzeugbatterieladevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, das zur Bereitstellung einer elektrischen Antriebsleistung eine Elektroantriebsvorrichtung aufweist. Das Kraftfahrzeug ist als ein Hybridkraftfahrzeug ausgebildet. Es ist als ein Personenkraftfahrzeug ausgebildet. Grundsätzlich kann das Kraftfahrzeug auch als ein Elektrokraftfahrzeug ausgebildet sein.
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Die Elektroantriebsvorrichtung weist einen Elektromotor, der antriebstechnisch mit nicht näher dargestellten Antriebsrädern gekoppelt ist, und ein Hochvoltsystem, das zur Versorgung des Elektromotors mit einer elektrischen Energie vorgesehen ist, auf. Zur Bereitstellung der elektrischen Energie und damit der elektrischen Antriebsleistung weist das Hochvoltsystem eine Hochvolt-Batterie 13 auf.
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Das Kraftfahrzeug weist weiter ein Niedervoltsystem auf. Das Niedervoltsystem ist zur Aktivierurg des Hochvoltsystems vorgesehen. Das Niedervoltsystem weist eine Niedervolt-Batterie 15 auf. Das Niedervoltsystem und damit die Niedervolt-Batterie 15 ermöglichen erst ein Laden der Hochvolt-Batterie 13. Die Niedervolt-Batterie 15 stellt eine elektrische Energie bereit, die zur Kommunikation zwischen Steuer- und Regeleinheiten untereinander, zur Kommunikation zwischen Steuer- und Regeleinheiten und Sensoren und die zur Schließung eines Hochvolt-Schützes notwendig ist. Die elektrische Energie der Niedervolt-Batterie 15 ist somit zur Aktivierung des Hochvoltsystems notwendig. Ohne die elektrische Energie aus dem Niedervoltsystem und damit aus der Niedervolt-Batterie 15 ist das Laden der Hochvolt-Batterie 13 nicht möglich. Das Niedervoltsystem ist als ein Bordnetzsystem ausgebildet. Die Niedervolt-Batterie 15 ist als eine Bordnetzbatterie ausgebildet.
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Die Niedervolt-Batterie 15 ist elektrisch mit der Hochvolt-Batterie 13 verbunden. Die Niedervolt-Batterie 15 ist mittels einer elektrischen Niedervoltleitung 18 mit der Hochvolt-Batterie 13 verbunden. Ein elektrischer Strom kann lediglich von der Niedervolt-Batterie 15 in die Hochvolt-Batterie 13 fließen. Der elektrische Strom, der zwischen der Niedervolt-Batterie 15 und der Hochvolt-Batterie 13 fließen kann, ist durch eine Stromrichtung 19 gekennzeichnet. Er ist als Gleichstrom ausgebildet.
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Die Kraftfahrzeugbatterieladevorrichtung ist zur elektrischen Aufladung der Hochvolt-Batterie 13 und der Niedervolt-Batterie 15 vorgesehen. Sie ist zur Aktivierung des Hochvoltsystems und des Niedervoltsystems vorgesehen. Die Kraftfahrzeugbatterieladevorrichtung weist eine fahrzeugseitige On-Board-Ladeeinheit 10 auf, die einen elektrischen Ladeanschluss 11 für ein externes Stromnetz aufweist. Die On-Board-Ladeeinheit 10 ist mittels des Ladeanschlusses 11 mit dem externen Stromnetz verbindbar. In der 1 ist die On-Board-Ladeeinheit 10 mittels einer Ladedose 20 mit dem externen Stromnetz verbunden. In einem an dem externen Stromnetz angebundenen Zustand liegt an dem Ladeanschluss 11 eine Spannung an, die zum Laden der Hochvolt-Batterie 13 und der Niedervolt-Batterie 15 genutzt wird. Die an dem Ladeanschluss 11 anliegende Spannung ist als eine Hochspannung ausgebildet. Sie ist als eine Wechselspannung ausgebildet.
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Zur elektrischen Aufladung der Hochvolt-Batterie 13 weist die On-Board-Ladeeinheit 10 einen Hochvolt-Ladeausgang 12 für die Hochvolt-Batterie 13 auf. Die On-Board-Ladeeinheit 10 ist mittels des Hochvolt-Ladeausgangs 12 ladetechnisch mit der Hochvolt-Batterie 13 verbunden. In dem an dem externen Stromnetz angebundenen Zustand liegt an dem Hochvolt-Ladeausgang 12 eine Spannung an, die zum Laden der Hochvolt-Batterie 13 genutzt wird. Die an dem Hochvolt-Ladeausgang 12 anliegende Spannung ist größer als 60 Volt. Die Spannung, die an dem Hochvolt-Ladeausgang 12 anliegt, ist als eine Hochspannung ausgebildet. Sie ist als eine Gleichspannung ausgebildet.
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Zur elektrischen Aufladung der Hochvolt-Batterie 13 weist die On-Board-Ladeeinheit 10 einen elektrischen Wandler 17 auf. Der Wandler 17 wandelt die als Wechselspannung ausgebildete Hochspannung aus dem externen Stromnetz in eine als Gleichspannung ausgebildete Hochspannung für die Hochvolt-Batterie 13 um. Der Wandler 17 weist den Hochvolt-Ladeausgang 12 auf. Er stellt den Hochvolt-Ladeausgang 12 bereit. Der Wandler 17 ist als ein AC/DC-Wandler ausgebildet. Er ist als ein Gleichrichter ausgebildet.
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Die Kraftfahrzeugbatterieladevorrichtung weist weiter einen Verteiler 21 auf, der die On-Board-Ladeeinheit 10 mit der Hochvolt-Batterie 13 verbindet. Der Hochvolt-Ladeausgang 12 ist elektrisch über den Verteiler 21 an der Hochvolt-Batterie 13 angebunden. Die On-Board-Ladeeinheit 10 ist mittels einer elektrischen Hochvoltleitung 22 mit dem Verteiler 21 verbunden. Die Hochvoltleitung 22 verbindet den Hochvolt-Ladeausgang 12 mit dem Verteiler 21. Der Verteiler 21 ist mittels einer elektrischen Hochvoltleitung 23 mit der Hochvolt-Batterie 13 verbunden. Ein durch die Hochvoltleitungen 22, 23 fließender elektrischer Strom ist als Gleichstrom ausgebildet.
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Zur elektrischen Aufladung der Niedervolt-Batterie 15 weist die On-Board-Ladeeinheit 10 einen Niedervolt-Ladeausgang 14 für die Niedervolt-Batterie 15 auf. Durch die Anbindung der On-Board-Ladeeinheit 10 an das externe Stromnetz werden die Hochvolt-Batterie 13 und die Niedervolt-Batterie 15 mit elektrischer Energie versorgt und somit elektrisch aufgeladen. Durch die elektrische Aufladung der Hochvolt-Batterie 13 und der Niedervolt-Batterie 15 ist das Aktivieren des Hochvoltsystems und damit das Laden der Hochvolt-Batterie 13 gewährleistet, vorausgesetzt ein Ladestrom ist vorhanden.
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Die On-Board-Ladeeinheit 10 ist mittels des Niedervolt-Ladeausgangs 14 ladetechnisch mit der Niedervolt-Batterie 15 verbunden. In dem an dem externen Stromnetz angebundenen Zustand liegt an dem Niedervolt-Ladeausgang 14 eine Spannung an, die zum Laden der Niedervolt-Batterie 15 genutzt wird. Die an dem Niedervolt-Ladeausgang 14 anliegende Spannung ist kleiner als 60 Volt. Die Spannung, die an dem Niedervolt-Ladeausgang 14 anliegt, ist als eine Niederspannung ausgebildet. Sie ist als eine Gleichspannung ausgebildet.
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Die On-Board-Ladeeinheit 10 ist mittels einer elektrischen Niedervoltleitung 24 mit der Niedervolt-Batterie 15 verbunden. Die Niedervoltleitung 24 verbindet den Niedervolt-Ladeausgang 14 mit der Niedervolt-Batterie 15. Ein durch die Niedervoltleitung 24 fließender elektrischer Strom ist als Gleichstrom ausgebildet. Der elektrische Strom kann von der On-Board-Ladeeinheit 10 in die Niedervolt-Batterie 15 und von der Niedervolt-Batterie 15 in die On-Board-Ladeeinheit 10 fließen. Der elektrische Strom, der zwischen der Niedervolt-Batterie 15 und der On-Board-Ladeeinheit 10 fließen kann, ist durch eine Stromrichtung 25 gekennzeichnet.
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Zur elektrischen Aufladung der Niedervolt-Batterie 15 weist die On-Board-Ladeeinheit 10 einen elektrischen Wandler 16 auf. Der Wandler 16 wandelt die Hochspannung aus dem externen Stromnetz in die zur Aufladung der Niedervolt-Batterie 15 vorgesehene Niederspannung um. Er wandelt die als Wechselspannung ausgebildete Hochspannung aus dem externen Stromnetz in eine als Gleichstrom ausgebildete Niederspannung für die Niedervolt-Batterie 15 um. Der Wandler 16 weist den Niedervolt-Ladeausgang 14 auf. Er stellt den Niedervolt-Ladeausgang 14 bereit. Der Wandler 16 ist als ein AC/DC-Wandler ausgebildet.
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Die Kraftfahrzeugbatterieladevorrichtung weist weiter einen DC/DC-Wandler 26 auf, der den Verteiler 21 mit der Niedervolt-Batterie 15 verbindet. Der Wandler 26 ist mittels einer elektrischen Hochvoltleitung 27 mit dem Verteiler 21 verbunden. Der Wandler 26 ist mittels einer elektrischen Niedervoltleitung 28 mit der Niedervolt-Batterie 15 verbunden. Ein durch die Hochvoltleitung 27 und die Niedervoltleitung 28 fließender elektrischer Strom ist als Gleichstrom ausgebildet. Der elektrische Strom, der zwischen der Niedervolt-Batterie 15 und dem DC/DC-Wandler 26 fließen kann, ist durch eine Stromrichtung 29 gekennzeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 14
- On-Board-Ladeeinheit
- 11
- Ladeanschluss
- 12
- Hochvolt-Ladeausgang
- 13
- Hochvolt-Batterie
- 14
- Niedervolt-Ladeausgang
- 15
- Niedervolt-Batterie
- 16
- Wandler
- 17
- Wandler
- 18
- Niedervoltleitung
- 19
- Stromrichtung
- 20
- Ladedose
- 21
- Verteiler
- 22
- Hochvoltleitung
- 23
- Hochvoltleitung
- 24
- Niedervoltleitung
- 25
- Stromrichtung
- 26
- Wandler
- 27
- Hochvoltleitung
- 28
- Niedervoltleitung
- 29
- Stromrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0320964 A1 [0002]
