DE102012008687A1

DE102012008687A1 - Kraftwagen mit einem Hochvolt-Energieversorgungssystem

Info

Publication number: DE102012008687A1
Application number: DE102012008687A
Authority: DE
Inventors: Heiko Staats
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2032-04-29
Also published as: CN104302506B; WO2013159887A1; CN104302506A; DE102012008687B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen (10) mit einem ersten Hochvolt-Energieversorgungssystem (12), das eine erste Hochvolt-Energiequelle (16), einen mit dieser verbundenen ersten Zwischenkreis (18) und zumindest einen an den ersten Zwischenkreis (18) angeschlossenen Hochvolt-Verbraucher (24, 26) umfasst. Erfindungsgemäß ist ein zusätzliches, zweites Hochvolt-Energieversorgungssystem (14) mit einer zweiten Hochvolt-Energiequelle (28), einem mit dieser verbundenen zweiten Zwischenkreis (30) und zumindest einem an den zweiten Zwischenkreis (30) angeschlossenen Hochvolt-Verbraucher (36) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen mit einem Hochvolt-Energieversorgungssystem, das eine Hochvolt-Energiequelle, beispielsweise eine Traktionsbatterie, einen mit dieser verbundenen Zwischenkreis und zumindest einen an den Zwischenkreis angeschlossenen Hochvolt-Verbraucher, beispielsweise einen elektrischen Antriebsmotor, umfasst. Im Zusammenhang mit der Erfindung ist unter dem Begriff „Hochvolt” eine elektrische Spannung zu verstehen, die größer als 60 Volt, insbesondere größer als 200 V, ist.
Bei einem solchen Hochvolt-Energieversorgungssystem kann es wünschenswert sein, in dem Zwischenkreis elektrische Energie mit Hilfe von zwei oder mehr Hochvolt-Energiequellen bereitzustellen. Beispielsweise lässt sich eine größere Energie-Speicherkapazität bereitgestellt, wenn zwei oder mehr Traktionsbatterien in dem Kraftwagen zur Verfügung stehen. Es ist auch möglich, als eine erste Hochvolt-Energiequelle eine Traktionsbatterie als elektrischen Akkumulator und als eine zweite Hochvolt-Energiequelle einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen. Mit dem Brennstoffzellenstapel lässt sich elektrische Energie aus einem Betriebsmittel, wie etwa Wasserstoff, bereitstellen.
Problematisch bei dem Betrieb von zwei Hochvolt-Energiequellen an einem Zwischenkreis ist allerdings, dass beide Energiequellen genau dieselbe elektrische Spannung an den Zwischenkreis bereitstellen müssen, wenn keine weiteren Maßnahmen getroffen werden. Andernfalls fließt über den Zwischenkreis ein unerwünschter Ausgleichsstrom zwischen den beiden Energiequellen.
Aus der DE 10 2008 047 502 A1 ist hierzu bekannt, einen Zwischenkreis über einen ersten Spannungswandler mit einer ersten Energiequelle und über einen zweiten Spannungswandler mit einer zweiten Energiequelle elektrisch zu verbinden. Mittels der beiden Spannungswandler ist es dann möglich, einen Energiefluss zwischen der jeweiligen Energiequelle und dem Zwischenkreis zu kontrollieren. Nachteilig bei der Ankopplung einer Energiequelle über einen Spannungswandler ist allerdings, dass der jeweilige Spannungswandler eine verhältnismäßig große Nennleistung übertragen können muss, um z. B. auch einen Antriebsmotor des Kraftwagens mit elektrischer Energie aus der jeweiligen Energiequelle versorgen zu können bzw. einen Rekuperationsstrom von dem Antriebsmotor zurück in die Energiequelle speisen zu können. Letzteres ist der Fall, wenn der Antriebsmotor während einer Rekuperation im generatorischen Betrieb betrieben wird.
Aus der DE 10 2005 042 654 A1 ist hierzu bekannt, einen ersten, leistungsoptimierten Energiespeicher direkt an einem Zwischenkreis zu betreiben, während nur ein zweiter, energieoptimierter Energiespeicher über einen Spannungswandler mit dem Zwischenkreis gekoppelt ist. Hierdurch ist in dem Hochvolt-Energieversorgungssystem lediglich ein einziger Spannungswandler nötig. Dieser muss aber immer noch dazu ausgelegt sein, genug elektrische Leistung von dem zweiten, energieoptimierten Energiespeicher zu einem Antriebsmotor übertragen zu können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein günstig herstellbares Hochvolt-Energieversorgungssystem für einen Kraftwagen bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftwagen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens sind durch die Unteransprüche gegeben.
Der erfindungsgemäße Kraftwagen weist zusätzlich zu dem eingangs beschriebenen ersten Hochvolt-Energieversorgungssystem ein zusätzliches, zweites Hochvolt-Energieversorgungssystem auf. Dieses umfasst eine zweite Hochvolt-Energiequelle, einen mit dieser verbundenen zweiten Zwischenkreis und zumindest einen an den zweiten Zwischenkreis angeschlossenen Hochvolt-Verbraucher auf. Mit anderen Worten weist der erfindungsgemäße Kraftwagen zwei voneinander getrennte Zwischenkreise auf, über welche jeweils eine der Hochvolt-Energiequellen nur einige der Hochvolt-Verbraucher des Kraftwagens versorgt. Ein Zwischenkreis umfasst in diesem Zusammenhang eine Anordnung aus Hochvolt-Leitungen, die dazu ausgelegt sind, einen Versorgungsstrom von einer Hochvolt-Energiequelle zu einem Hochvolt-Verbraucher bzw. einen Rekuperationsstrom von einem Hochvolt-Erzeuger zur Hochvolt-Energiequelle zu leiten. Die elektrischen Leitungen eines Zwischenkreises sind hier bevorzugt dazu ausgelegt, elektrischen Strom mit einer Stromstärke von über 10 A, insbesondere von über 30 A zu leiten.
Der erfindungsgemäße Kraftwagen weist den Vorteil auf, dass zur Versorgung von Hochvolt-Verbrauchern zwei Hochvolt-Energiequellen bereitgestellt werden können, ohne dass aufwändige Mittel zum Blockieren eines Ausgleichsstroms zwischen den beiden Hochvolt-Energiequellen bereitgestellt werden müssten. Dies ermöglicht es, den Kraftwagen ohne Verzicht auf zweie Hochvolt-Energiequellen dennoch günstig herstellen zu können.
Bevorzugt ist zumindest die erste Hochvolt-Energiequelle mit dem ersten Zwischenkreis dabei unmittelbar, d. h. ohne einen DC-DC-Wandler (DC-Gleichstrom) gekoppelt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch hier kostengünstige elektrische Anschlüsse verwendet werden können, beispielsweise einfache Klemmverbindungen zum Anschließen des Pluspols und des Minuspols einer Traktionsbatterie an die jeweiligen Leiter des Zwischenkreises. Bevorzugt ist auch die zweite Hochvolt-Energiequelle mit dem zweiten Zwischenkreis in derselben Weise unmittelbar, ohne DC-DC-Wandler gekoppelt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens sind der erste und der zweite Zwischenkreis über einen DC-DC-Wandler miteinander gekoppelt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Unterschiede in den Ladezuständen der beiden Hochvolt-Energiequellen über diesen DC-DC-Wandler ausgeglichen werden können. Hierbei ist es aber im Gegensatz zum Stand der Technik nicht nötig, dass der DC-DC-Wandler auch einen Versorgungsstrom bzw. einen Rekuperationsstrom führen können muss. Es reicht aus, wenn der DC-DC-Wandler bestimmungsgemäß einen Ausgleichsstrom übertragen kann, dessen Stromstärke deutlich kleiner als die übliche Stromstärke eines Versorgungsstroms für Hochvolt-Verbraucher ist. Insbesondere sind hier Ausgleichströme mit eine Stromstärke kleiner als 50 Prozent des Nenn-Versorgungsstroms eine elektrischen Fahrantriebs eines Kraftwagens gemeint, insbesondere kleiner als 20 A.
Entsprechend ist gemäß einer Weiterbildung des Kraftwagens eine Steuereinrichtung des DC-DC-Wandlers dazu ausgelegt, Ladezustände der beiden Hochvolt-Energiequellen aneinander anzugleichen.
Eine andere Weiterbildung des Kraftwagens sieht in diesem Zusammenhang entsprechend vor, dass eine Nennleistung des DC-DC-Wandlers eben nur zum Ausgleich der Ladezustände ausgelegt ist. Mit anderen Worten ist ein von dem DC-DC-Wandler ein konstruktionsbedingt dauerhaft übertragbarer Ausgleichsstrom in der Stromstärke kleiner als ein Versorgungsstrom bzw. ein Rekuperationsstrom, wie er bestimmungsgemäß über den jeweiligen Zwischenkreis zwischen dessen Hochvolt-Energiequelle und dessen Hochvolt-Verbraucher fließt. Ein nur für den Ausgleich der Ladezustände ausgelegter DC-DC-Wandler, d. h. ein verhältnismäßig leistungsarmer Wandler, ist sehr viel kostengünstiger als die im Stand der Technik benötigten Wandler. Er weist zudem den Vorteil auf, dass er kleiner als ein DC-DC-Wandler ist, der auch zum Übertragen der erwähnten Versorgungsströme bzw. Rekuperationsströme ausgelegt ist.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens ist der DC-DC-Wandler für eine bi-direktionale Energieübertragung ausgelegt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass sehr flexibel auf Unterschiede im Energieverbrauch der Hochvolt-Energieverbraucher an beiden Zwischenkreise reagiert werden kann. Über den DC-DC-Wandler ist stets ein Ausgleich der Ladezustände der Hochvolt-Energiequellen möglich.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens ist nur in einem der beiden Zwischenkreise ein Anschluss zum Anschließen eines Ladegeräts für die Hochvolt-Energiequellen vorgesehen. Dies macht die Herstellung des Kraftwagens noch kostengünstiger. Ein Ladestrom für eine Traktionsbatterie, die sich im dem Zwischenkreis ohne den Anschluss befindet, kann hierbei problemlos über den DC-DC-Wandler geführt werden. Dieser kann den Ladestrom soweit drosseln, dass der DC-DC-Wandler den Strom zwischen den beiden Zwischenkreisen übertragen kann, ohne dabei zu überhitzen.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn zumindest bei der ersten Hochvolt-Energiequelle interne Leitungen bereitgestellt sind. Über solche internen Leitungen kann der DC-DC-Wandler mit dem eigentlichen Energiespeicher der ersten Hochvolt-Energiequelle, also beispielsweise mit deren galvanischen Zellen, elektrisch zu verbunden werden, ohne dass die Leitungen des ersten Zwischenkreise bis zum DC-DC-Wandler reichen müssen. Die Zwischenkreisleitungen können kürzer ausgestaltet sein, was wiederum zu Kosteneinsparungen bei der Bereitstellung des erfindungsgemäßen Kraftwagens führt. Denn der Leitungsquerschnitt der internen Leitungen kann deutlich kleiner sein, als der Leitungsquerschnitt der Zwischenkreisleitungen, da ja nur der besage Ausgleichsstrom übertragen werden muss. Bevorzugt weist die erste Hochvolt-Energiequelle die Anschlüsse für den DC-DC-Wandler und die Anschlüsse für den Zwischenkreis an gegenüberliegenden Seiten ihres Gehäuses auf. Über die internen Leitungen können dann die Anschlüsse für den DC-DC-Wandler mit den Anschlüssen für den Zwischenkreis verbunden sein. Natürlich kann auch vorgesehen sein, die zweite Hochvolt-Energiequelle in der gleichen Weise auszugestalten und mit dem DC-DC-Wandler zu verbinden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens sieht vor, eines der Hochvolt-Energieversorgungssysteme in einem vorderen Teil des Kraftwagens und das andere Hochvolt-Energieversorgungssystem in einem hinteren Teil des Kraftwagens anzuordnen. Hierdurch ist die Herstellung eines Hochvolt-Zwischenkreissystems für das Gesamtfahrzeug unter Verwendung möglichst weniger Hochvoltverkabelung möglich. Die Überbrückung des ersten und des zweiten Zwischenkreises über den DC-DC-Wandler kann hierbei ja einen geringeren Leitungsquerschnitt aufweisen, wie die Zwischenkreise selbst.
Die Vorteile einer Aufteilung der Hochvolt-Elektrik in die beiden Zwischenkreise kommt besonders zum Tragen, wenn der Kraftwagen zwei elektrische Antriebsmotoren aufweist. Einer der Antriebsmotoren ist dann über einen Umrichter an den ersten Zwischenkreis und der andere über einen Umrichter an den zweiten Zwischenkreis angeschlossen. Beide Antriebsmotoren können dann unabhängig voneinander über die jeweilige Hochvolt-Energiequelle ihres jeweiligen Zwischenkreises betrieben werden, was den Kraftwagen besonders ausfallsicher macht.
Bei den im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftwagen beschriebenen Hochvolt-Energiequellen handelt es sich insbesondere um Traktionsbatterien.
Im Folgenden wird die Erfindung noch einmal genauer anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels genauer erläutert. Dazu zeigt die Figur ein Blockschaltbild zu einem Hochvolt-Zwischenkreissystem einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftwagens.
Bei dem im Folgenden erläuterten Beispiel stellen die beschriebenen Komponenten des Kraftwagens jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In 1 ist von einem Kraftwagen 10 dessen Hochvolt-Elektrik dargestellt. Der Kraftwagen 10 kann beispielsweise ein Personenkraftwagen sein. In den Kraftwagen 10 ist in einem vorderen Teil ein Hochvolt-Energieversorgungssystem 12 und in einen hinteren Teil ein Hochvolt-Energieversorgungssystem 14 eingebaut. Mit Hochvolt-Energieversorgungssystem ist hierbei jeweils die gesamte Elektrik bestehend aus Energiequelle, Verbrauchern und Verbindungsleitungen gemeint.
Das vordere Hochvolt-Energieversorgungssystem 12 weist eine Hochvolt-Energiequelle 16, einen Zwischenkreis 18 mit Leitungen 20 für ein Pluspotential und Leitungen 22 für ein Minuspotential, sowie mehrere elektrische Hochvolt-Komponenten auf, von denen in der Figur ein elektrischer Fahrantrieb 24 genauer dargestellt ist. Weitere elektrische Hochvolt-Komponenten 26 sind in der Figur durch einen einzelnen Block repräsentiert.
Das hintere Hochvolt-Energieversorgungssystem 14 umfasst in ähnlicher Weise eine Hochvolt-Energiequelle 28, einen Zwischenkreis 30 mit Pluspotential-Leitungen 32 und Minuspotential-Leitungen 34, sowie an den Zwischenkreis 30 angeschlossene elektrische Hochvolt-Komponenten, von denen in der Figur ein elektrischer Antrieb 36 genauer dargestellt ist. Weitere, an den Zwischenkreis 30 angeschlossene elektrische Hochvolt-Komponenten 38 sind in der Figur durch einen einzelnen Block repräsentiert.
Bei den Hochvolt-Energiequellen 16, 28 kann es sich jeweils beispielsweise um eine Traktionsbatterie oder einen Brennstoffzellenstapel handeln. Bei den von den Hochvolt-Energiequellen 16, 28 erzeugten elektrischen Spannungen U1, U2 kann es sich beispielsweise um eine 400 V-Gleichspannungen handeln.
Der elektrische Fahrantrieb 24 kann einen Wechselrichter 40 und eine elektrische Maschine 42 umfassen. Mittels des Wechselrichters 40 wird dann aus der Gleichspannung U1 des Zwischenkreises 18, die zwischen den Leitungen 20 und 22 von der Hochvolt-Energiequelle 16 erzeugt wird, in die drei Phasen L1, L2, L3 bzw. U, V, W einer dreiphasigen Drehstromversorgung für die elektrische Maschine 42 umgewandelt. Genauso kann durch den Wechselrichter 40 ein von der elektrischen Maschine 42 im rekuperativen Betrieb, beispielsweise während eines Bremsvorgangs, in den drei Phasen L1, L2, L3 erzeugte Wechselspannung in eine gleichgerichtete Spannung umgewandelt werden, die dann in den Zwischenkreis 18 eingespeist werden kann. Bei den übrigen elektrischen Hochvolt-Komponenten 26 kann es sich beispielsweise um einen 12-Volt-DC-DC-Wandler handeln, welcher in einem 12-Volt-Fahrzeug-Bordnetz eine Versorgungsspannung aus der Gleichspannung U1 des Zwischenkreises 18 verzeugt. Der 12 V DC-DC-Wandler wirkt bezüglich des Zwischenkreises 18 wie ein elektrischer Hochvolt-Verbraucher.
Im Betrieb des elektrischen Fahrantriebs 24 und/oder der elektrischen Hochvolt-Komponenten 26 fließt im Zwischenkreis 18 ein Strom I1.
Der hintere Fahrantrieb 36 kann ebenfalls einen Wechselrichter 44 und eine von diesem betriebene elektrische Maschine 46 umfassen. Mittels des Wechselrichters 44 wird dann zwischen der Gleichspannung U2 des Zwischenkreises 30, die zwischen den Leitungen 32 und 34 von der Hochvolt-Energiequelle 28 erzeugt wird, und einer dreiphasigen Wechselspannung von Phasen L1, L2, L3 bzw. U, V, W, über welche die elektrische Maschine 46 versorgt wird, gewandelt.
Bei den weiteren elektrischen Hochvolt-Komponenten 38 kann es sich beispielsweise auch um einen Anschluss handeln, über welchen ein Ladegerät für die Hochvolt-Energiequellen 16 bzw. 28 angeschlossen werden kann. Dies gilt für den Fall, dass die Hochvolt-Energiequellen 16 bzw. 28 elektrische Akkumulatoren sind, also etwa Traktionsbatterien.
Im Betrieb des Kraftwagens 10 fließt zwischen der Hochvolt-Energiequelle 28 und den elektrischen Hochvolt-Komponenten 36, 38 im Zwischenkreis 30 ein Strom 12.
Bei dem Kraftwagen 10 kann auch vorgesehen sein, dass dieser lediglich nur einen elektrischen Fahrantrieb, beispielsweise den vorderen elektrischen Fahrantrieb 24 oder den hinteren elektrischen Fahrantrieb 36 aufweist.
Während eines Betriebs des Kraftwagens 10 werden die Hochvolt-Energiequellen 16, 28 in dem vorliegenden Beispiel aufgrund unterschiedlicher Leistungsanforderungen der Hochvolt-Komponenten 24, 26 im vorderen Energieversorgungssystem 12 einerseits und der Hochvolt-Komponenten 36, 38 des hinteren Energie-Versorgungssystems 14 unterschiedlich belastet. Aufgrund der sich ergebenden unterschiedlichen Betriebs- bzw. Ladezustände der Hochvolt-Energiequellen 16, 28 erzeugen diese in den Zwischenkreisen 18, 30 Gleichspannungen U1 bzw. U2, deren Spannungswerte sich voneinander unterscheiden.
Das vordere Hochvolt-Energieversorgungssystem 12 und das hintere Hochvolt-Energieversorgungssystem 14 sind über einen DC-DC-Wandler 46 miteinander gekoppelt. Bei dem DC-DC-Wandler 46 kann es sich um ein an sich aus dem Stand der Technik bekanntes Gerät handeln. In dem in der Figur gezeigten Beispiel ist der DC-DC-Wandler 46 zum einen mit rückwärtigen Anschlüssen A1 der Hochvolt-Energiequelle 16 verbunden. Über die rückwärtigen Anschlüsse A1 ist der DC-DC-Wandler 46 mit vorderseitigen Anschlüssen A2 der Hochvolt-Energiequelle 16 verbunden. Die vorderseitigen Anschlüsse A2 können unmittelbar, beispielsweise über entsprechende Klemmverbindungen, an die Leitungen 20, 22 des Zwischenkreises 18 angeschlossen sein. Die vorderseitigen Anschlüsse A2 und die rückwärtigen Anschlüsse A1 sind elektrisch über interne Leitungen 48, 50 der Hochvolt-Energiequelle 16 verbunden. Insgesamt erstreckt sich somit der Zwischenkreis 18 von dem DC-DC-Wandler 46 bis zu den einzelnen elektrischen Hochvolt-Komponenten 24, 26. Dies ist in der Figur durch die Erstreckung ZK1 des Zwischenkreises 18 symbolisiert.
Der DC-DC-Wandler 46 ist mit seinem anderen Ausgang an rückwärtige Anschlüsse A3 der Hochvolt-Energiequelle 28 angeschlossen. Diese rückwärtigen Anschlüsse A3 sind über interne Leitungen 52, 54 der Hochvolt-Energiequelle 28 mit vorderseitigen Anschlüssen A4 elektrisch verbunden. Die vorderseitigen Anschlüsse A4 können mit den Leitungen 32 bzw. 34 unmittelbar, z. B. über Klemmverbindungen, elektrisch verbunden sein. Somit erstreckt sich der Zwischenkreis 30 bis zum DC-DC-Wandler 46, was in der Figur symbolisch durch die Erstreckung ZK2 angedeutet ist.
Der Leitungsquerschnitt der internen Leitungen 48 bis 54 und der Leitungen, die den DC-DC-Wandler 46 mit den Hochvolt-Energiequellen 16, 28 verbindet, ist jeweils signifikant geringer als der jeweilige Leitungsquerschnitt der Leitungen 20, 22, 32, 34. Auch Leitungsquerschnitte der internen Leitungen 48 bis 54 sind jeweils signifikant geringer als die jeweiligen Leitungsquerschnitte der Leitungen 20, 22, 32, 34.
Der DC-DC-Wandler 46 kann dazu ausgelegt sein, elektrische Energie bidirektional zwischen den beiden Hochvolt-Energieversorgungssystemen 12, 14 zu übertragen. Über den DC-DC-Wandler 46 wird von einer (nicht gezeigten) Steuereinrichtung des DC-DC-Wandlers 46 nur ein Ausgleichsstrom I geleitet. Mit dem Ausgleichsstrom I werden nur Unterschiede zwischen den Zwischenkreisspannungen U1 und U2 ausgeglichen. Handelt es sich beispielsweise bei der Hochvolt-Energiequelle 16 um eine Traktionsbatterie und erzeugt diese eine Gleichspannung U1, die kleiner als die von der Hochvolt-Energiequelle 28 erzeugte Gleichspannung U2 ist, so wird von der Steuereinrichtung des DC-DC-Wandlers 46 der Spannungsunterschied über eine Spannungsmesseinrichtung erkannt und entsprechend ein Ausgleichsstrom I von dem Hochvolt-Energieversorgungssystem 14 in das Hochvolt-Energieversorgungssystem 12 geleitet, wodurch die Traktionsbatterie (Hochvolt-Energiequelle 16) soweit wieder aufgeladen wird, dass die Spannungswerte der Gleichspannungen U1 und U2 aneinander angeglichen sind.
Mittels des DC-DC-Wandlers 46 ist es allerdings nicht möglich, einen Versorgungsstrom I1 zum Betreiben des elektrischen Fahrantriebs 24 zu aus dem Energieversorgungssystem 14 zu übertragen. Der DC-DC-Wandler 46 weist eine zu kleine Nennleistung auf. Er ist dafür besonders klein. Außerdem ist er kostengünstiger als ein DC-DC-Wandler, mit dem auch die Übertragung des Versorgungsstromes möglich wäre.
In dem Kraftwagen 10 müssen lediglich die Leitungen 20, 22, 32, 34 einen derart großen Leitungsquerschnitt aufweisen, dass der Versorgungsstrom I1 von der Hochvolt-Energiequelle 16 zu den Hochvolt-Komponenten 24, 26 bzw. der Versorgungsstrom 12 von der Hochvolt-Energiequelle 28 zu den Hochvolt-Komponenten 36, 38 geleitet werden kann. Indem die Hochvolt-Energiequelle 16 mit ihren vorderen Anschlüssen A2 im Fahrzeug 10 nach vorne hin ausgerichtet ist und über dünnere interne Leitungen 48, 50 eine Verbindung der Zwischenkreisleitungen 20, 22 zum DC-DC-Wandler 46 hin bereitgestellt ist, können die Leitungen 20, 22 besonders kurz sein. Entsprechend ist durch die Anordnung der vorderseitigen Anschlüsse A4 der Hochvolt-Energiequelle 28 zu den Leitungen 32, 34 nach hinten hin ebenfalls ermöglicht, die Leitungen 32, 34 besonders kurz auszugestalten. Insgesamt kann der Kraftwagen 10 besonders kostengünstig hergestellt werden, da lediglich nur kurze Strecken in dem Kraftwagen 10 mit Leitungen 20, 22, 32, 34 mit großem Leitungsquerschnitt bereitgestellt werden müssen.
Insgesamt ist durch das Beispiel gezeigt, wie eine räumliche Trennung einer Traktionsbatterieeinrichtung mit zwei Traktionsbatterien 16, 28 in zwei Teile möglich ist und die Erstellung eines Hochvolt-Zwischenkreissystems für das Gesamtfahrzeug 10 unter Verwendung möglichst weniger Hochvoltverkabelungen 20, 22, 32, 34 mit großem Leitungsquerschnitt ermöglicht ist. Dies gelingt zusätzlich unter Einsatz eines leistungsarmen und damit kleinbauenden DC-DC-Wandlers 46. In dem Kraftwagen 10 ist es durch die Aufteilung der Hochvolt-Energiequellen 16, 28 auf einen vorderen bzw. einen hinteren Teil des Kraftwagens 10 zu keinem Zeitpunkt nötig, die volle Leistung für einen Fahrantrieb 24 bzw. 36 durch den gesamten Kraftwagen 10 zu führen. Durch Abschalten des DC-DC-Wandlers 46 können die beiden Zwischenkreise 18, 30 voneinander getrennt werden. Ein elektrischer Fehler in einem der Zwischenkreise 18, 30 hat dann keinen Einfluss auf den anderen Zwischenkreis, so dann zumindest die an dem anderen Zwischenkreis angeschlossen Hochvolt-Komponenten weiterbetrieben werden können. Der Kraftwagen ist dadurch auch besonders ausfallsicher. Durch die Entkopplungsmöglichkeit der beiden Zwischenkreise 18, 30 kann auch, z. B. im Falle eines Kurzschlusses bei einem Crash, die Sicherheit der Insassen erhöht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008047502 A1 [0004]
DE 102005042654 A1 [0005]

Claims

Kraftwagen (10) mit einem ersten Hochvolt-Energieversorgungssystem (12), das eine erste Hochvolt-Energiequelle (16), einen mit dieser verbundenen ersten Zwischenkreis (18) und zumindest einen an den ersten Zwischenkreis (18) angeschlossenen Hochvolt-Verbraucher (24, 26) umfasst, gekennzeichnet, durch ein zusätzliches, zweites Hochvolt-Energieversorgungssystem (14) mit einer zweiten Hochvolt-Energiequelle (28), einem mit dieser verbundenen zweiten Zwischenkreis (30) und zumindest einem an den zweiten Zwischenkreis (30) angeschlossenen Hochvolt-Verbraucher (36).
Kraftwagen (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Hochvolt-Energiequelle (16) mit dem ersten Zwischenkreis (18), bevorzugt auch die zweite Hochvolt-Energiequelle (28) mit dem zweiten Zwischenkreis (30), unmittelbar, ohne einen DC-DC-Wandler gekoppelt ist.
Kraftwagen (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Hochvolt-Energieversorgungssystem (12) und das zweite Hochvolt-Energieversorgungssystem (14), insbesondere die erste und die zweite Hochvolt-Energiequelle (16, 28), über einen DC-DC-Wandler (46) miteinander gekoppelt sind.
Kraftwagen (10) nach Anspruch 3, wobei eine Steuereinrichtung des DC-DC-Wandlers (46) dazu ausgelegt ist, Ladezustände der beiden Hochvolt-Energiequellen (16, 28) aneinander anzugleichen.
Kraftwagen (10) nach Anspruch 4, wobei eine Nennleistung des DC-DC-Wandlers (46) nur zum Ausgleich der Ladezustände ausgelegt ist, wobei ein dazu von dem DC-DC-Wandler (46) zu übertragender Ausgleichsstrom (I) kleiner als ein Versorgungsstrom (I1, I2) bzw. ein Rekuperationsstrom ist, der bestimmungsgemäß über den jeweiligen Zwischenkreis (18, 30) zwischen der an diesen angeschlossenen Hochvolt-Energiequelle (16, 28) und dem an diesen angeschlossenen zumindest einen Hochvolt-Verbraucher (24, 26, 34, 36) fließt.
Kraftwagen (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der DC-DC-Wandler (46) für eine bidirektionale Energieübertragung ausgelegt ist.
Kraftwagen (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei nur einer der beiden Zwischenkreise (30) einen Anschluss (38) zum Anschließen eines Ladegeräts für die Hochvolt-Energiequellen (16, 28) aufweist.
Kraftwagen nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei zumindest eine der Hochvolt-Energiequellen (16, 28) an einer Seite Anschlüsse (A2, A4) zum Anschließen der Hochvolt-Energiequelle (16, 28) an den Zwischenkreis (18, 30) und an einer gegenüberliegenden Seite Anschlüsse (A1, A3) für den DC-DC-Wandler (46) aufweist, wobei die Anschlüsse (A1, A2; A3, A4) über interne Leitungen (48 bis 54) elektrisch verbunden sind.
Kraftwagen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eines der Hochvolt-Energiesysteme (12) in einem vorderen Teil des Kraftwagens (10) und das andere Hochvolt-Energiesystem (14) in einem hinteren Teil des Kraftwagens (10) angeordnet ist.
Kraftwagen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Hochvolt-Energiequellen (16, 28) eine Traktionsbatterie umfasst.
Kraftwagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftwagen zwei elektrische Antriebsmotoren (42, 46) aufweist, von denen einer über einen Umrichter (40) an den ersten Zwischenkreis (18) und der andere über einen Umrichter (44) an den zweiten Zwischenkreis (30) angeschlossen ist.