DE102012204029A1 - Transmission apparatus for electric vehicle two voltage domains, has direct current-to-direct current converter that is connected between power interfaces, and transfers electric power from one voltage domain to another voltage domain - Google Patents

Transmission apparatus for electric vehicle two voltage domains, has direct current-to-direct current converter that is connected between power interfaces, and transfers electric power from one voltage domain to another voltage domain Download PDF

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Roman Lahmeyer
Gordon Windisch
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Abstract

The transmission apparatus (1) has a power interface (2) which is coupled to one voltage domain, where another power interface (3) is coupled to another voltage domain. A detecting medium (4) detects the state of charge (SOC) of an energy storage of the latter voltage domain. A direct current-to-direct current converter (5) is connected between the former power interface and latter power interface. The converter is designed to transfer electric power from the former voltage domain to the latter voltage domain in response to the detected state of charge. An independent claim is included for a method for transferring electric energy in an electric vehicle with two voltage domains.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit zwei Spannungsdomänen. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Wandeln von elektrischer Energie in einem Bordnetz mit zwei Spannungsdomänen in einem Elektrofahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung und ein Elektrofahrzeug.The present invention relates to a transmission device for an electric vehicle having two voltage domains. Furthermore, the present invention relates to a method for converting electrical energy in a vehicle electrical system with two voltage domains in an electric vehicle with a transmission device according to the invention and an electric vehicle.

Stand der TechnikState of the art

In Elektrofahrzeugen ist es üblich, Bordnetze mit zwei Spannungsdomänen einzusetzen. Dabei wird eine Hochspannungsdomäne eingesetzt, um z.B. den Elektroantrieb des Elektrofahrzeugs und weitere elektrische oder elektronische Hochleistungsverbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. Eine Niedrigspannungsdomäne wird eingesetzt, um herkömmliche elektrische oder elektronische Verbraucher, z.B. ein Autoradio, Scheibenwischer und dergleichen mit elektrischer Energie zu versorgen.In electric vehicles, it is common to use electrical systems with two voltage domains. In this case, a high voltage domain is used, e.g. to supply the electric drive of the electric vehicle and other electrical or electronic high-power consumers with electrical energy. A low voltage domain is used to power conventional electrical or electronic consumers, e.g. to provide a car radio, windscreen wipers and the like with electrical energy.

In heutigen Elektrofahrzeugen wird dabei ein DC/DC-Wandler bzw. Gleichspannungswandler eingesetzt, um elektrische Energie kontinuierlich, also während der gesamten Betriebsdauer der Elektrofahrzeugs, von der Hochspannungsdomäne in die Niedrigspannungsdomäne zu übertragen und dort elektrische oder elektronische Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen und die Batterie, z.B. eine herkömmliche 12 Volt Batterie, der Niedrigspannungsdomäne zu laden.In today's electric vehicles while a DC / DC converter or DC-DC converter is used to transmit electrical energy continuously, ie throughout the operating life of the electric vehicle from the high-voltage domain in the low-voltage domain and there to provide electric or electronic consumers with electrical energy and the Battery, eg a conventional 12 volt battery to charge the low voltage domain.

Ein solcher DC/DC-Wandler ist z.B. aus der Druckschrift DE 000002456270 A1 bekannt.Such a DC / DC converter is for example from the document DE 000002456270 A1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erdfindung offenbart eine Übertragungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit zwei Spannungsdomänen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.The present invention discloses a transmission device for a dual-voltage electric vehicle having the features of claim 1, a method having the features of claim 8, and an electric vehicle having the features of claim 11.

Demgemäß ist vorgesehen:Accordingly, it is provided:

Eine Übertragungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug mit zwei Spannungsdomänen mit einer ersten Leistungsschnittstelle, welche dazu ausgebildet ist, mit einer ersten Spannungsdomäne gekoppelt zu werden, mit einer zweiten Leistungsschnittstelle, welche dazu ausgebildet ist, mit einer zweiten Spannungsdomäne gekoppelt zu werden, mit einer Erfassungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Ladezustand eines Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne zu erfassen, und mit einem Gleichspannungswandler welcher zwischen die erste Leistungsschnittstelle und die zweite Leistungsschnittstelle geschaltet ist, und welcher dazu ausgebildet ist, elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne in Abhängigkeit des erfassten Ladezustands zu übertragen.A transmission device for a dual voltage domain electric vehicle having a first power interface adapted to be coupled to a first voltage domain, having a second power interface adapted to be coupled to a second voltage domain, having detection means therefor is configured to detect the state of charge of an energy store of the second voltage domain, and with a DC-DC converter which is connected between the first power interface and the second power interface, and which is adapted to electrical power from the first voltage domain to the second voltage domain in dependence on the detected state of charge transferred to.

Ein Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie in einem Elektrofahrzeug mit zwei Spannungsdomänen mit einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, mit den Schritten Bereitstellen einererfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung, Erfassen des Ladezustands eines Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne mit einer Erfassungseinrichtung, Übertragen elektrischer Leistung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne in Abhängigkeit des erfassten Ladezustands.A method for transmitting electrical energy in a dual voltage domain electric vehicle having a transmission device according to the invention, comprising the steps of providing a transmission device according to the invention, detecting the state of charge of a second voltage domain energy storage with detection means, transferring electrical power from the first voltage domain to the second voltage domain in response of the detected state of charge.

Ein Elektrofahrzeug mit einem Bordnetz mit zwei Spannungsdomänen und mit einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung.An electric vehicle with a vehicle electrical system with two voltage domains and with a transmission device according to the invention.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass es nicht notwendig ist, den Ladezustand eines Energiespeichers einer zweiten Spannungsdomäne in einem Elektrofahrzeug zu jedem Zeitpunkt bei 100% zu erhalten, indem zu jedem Zeitpunkt elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne übertragen wird.The insight underlying the present invention is that it is not necessary to maintain the state of charge of a second voltage domain energy store in an EV at any time at 100% by at any time providing electrical power from the first voltage domain to the second voltage domain is transmitted.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und elektrische Leistung von der ersten The idea underlying the present invention is now to take this knowledge into account and electrical power from the first

Spannungsdomäne lediglich dann in die zweite Spannungsdomäne zu übertragen, wenn der Ladezustand des Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne dies erforderlich macht.Transmit voltage domain only in the second voltage domain, if the state of charge of the energy storage of the second voltage domain makes it necessary.

Dabei können unterschiedliche Überlegungen zu Grunde gelegt werden, um zu definieren, wann der Ladezustand des Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne dies erforderlich macht. Beispielsweise kann die größtmögliche Energieeffizienz das Zeil bei der Auslegung des Systems sein. Es könnte z.B. auch das Ziel sein, zu jedem Zeitpunkt eine gewisse Restemenge an elektrischer Energie in dem Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne bereitzuhalten. Eine Kombination unterschiedlicher Zielsetzungen ist auch möglich.Different considerations may be used to define when the state of charge of the energy store of the second voltage domain requires it. For example, maximum energy efficiency can be the key in designing the system. It could e.g. also be the goal, at any time a certain residual amount of electrical energy in the energy storage of the second voltage domain ready. A combination of different objectives is also possible.

Üblicherweise ist die erste Spannungsdomäne eine Hochvolt-Spannungsdomäne und die zweite Spannungsdomäne eine Niedervolt-Spannungsdomäne. Die Hochvoltspannungsdomäne kann üblicherweise eine Spannung von ca. 100 Volt bis 1000 Volt oder darüber aufweisen. Die Niedervolt-Spannungsdomäne kann üblicherweise eine Spannung von 10 Volt bis ca. 100 Volt aufweisen. Damit kann z.B. ein Elektromotor, welcher dem Antrieb des Elektrofahrzeugs dient, in einer ersten Spannungsdomäne betrieben werden, während elektrische Verbraucher mit niedriger Energieaufnahme, z.B. Infotainment-Komponenten in dem Elektrofahrzeug in der zweiten Spannungsebene betrieben werden können.Typically, the first voltage domain is a high voltage voltage domain and the second voltage domain is a low voltage voltage domain. The high voltage voltage domain can usually have a voltage of about 100 volts to 1000 volts or more. The low voltage voltage domain may typically have a voltage of 10 volts to about 100 volts. Thus, for example, an electric motor which serves to drive the electric vehicle can be operated in a first voltage domain, while electrical consumers with low energy consumption, for example infotainment components in the electric vehicle, can be operated in the second voltage plane.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

In einer Ausführungsform ist ein Speicher vorgesehen, in welchem ein erster Schwellwert für den Ladezustand speicherbar ist. Ferner ist der Gleichspannungswandler dazu ausgebildet, zu beginnen elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne zu übertragen, wenn der erfasste Ladezustand den ersten Schwellwert unterschreitet. Der erste Schwellwert stellt dabei die zulässige Untergrenze für den erfassten Ladezustand dar. Sobald dieser Schwellwert einmal unterschritten wird, wird der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne durch die Übertragungsvorrichtung unterstützt und geladen. Dadurch kann z.B. sichergestellt werden, dass der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne immer eine gewisse Reserve an elektrischer Energie aufweist und nicht über einen gewissen Punkt hinaus entladen wird.In one embodiment, a memory is provided, in which a first threshold value for the state of charge can be stored. Further, the DC-DC converter is configured to begin to transmit electrical power from the first voltage domain to the second voltage domain when the detected state of charge is less than the first threshold. In this case, the first threshold value represents the permissible lower limit for the detected state of charge. As soon as this threshold value is undershot, the energy store of the second voltage domain is supported and charged by the transmission device. Thereby, e.g. ensure that the energy storage of the second voltage domain always has a certain reserve of electrical energy and is not discharged beyond a certain point.

In einer Ausführungsform ist in dem Speicher ein zweiter Schwellwert für den Ladezustand speicherbar. Ferner ist der Gleichspannungswandler dazu ausgebildet, keine elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne zu übertragen, wenn der erfasste Ladezustand den zweiten Schwellwert überschreitet. Es ist nicht notwendig, den Energiespeicher zu jederzeit vollständig zu geladen zu halten. Daher kann mit Hilfe des zweiten Schwellwertes die Belastung der ersten Spannungsdomäne und deren Energiespeicher oder Energiequelle reduziert werden. Der zweite Schwellwert ist üblicherweise größer als der erste Schwellwert. Dadurch wird eine Art Lade-Hysterese möglich und es kann ein Ladezustandsband definiert werden, in dem der Ladezustand des Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne gehalten werden kann. Handelt es sich bei dem Energiespeicher um eine Batterie kann dadurch insbesondere auch die Lebensdauer der Batterie positiv beeinflusst werden, da das Entladen einer Batterie über einen gewissen Ladezustand hinaus deren Lebensdauer negativ beeinflusst.In one embodiment, a second threshold for the state of charge can be stored in the memory. Further, the DC-DC converter is configured to transmit no electric power from the first voltage domain to the second voltage domain when the detected state of charge exceeds the second threshold value. It is not necessary to keep the energy store fully charged at all times. Therefore, the load of the first voltage domain and its energy storage or energy source can be reduced with the aid of the second threshold value. The second threshold is usually greater than the first threshold. As a result, a kind of charge hysteresis becomes possible and a charge state band can be defined in which the state of charge of the energy store of the second voltage domain can be maintained. If the energy store is a battery, this can in particular also have a positive effect on the service life of the battery since discharging a battery over a certain state of charge negatively influences its service life.

In einer Ausführungsform ist dass der Gleichspannungswandler dazu ausgebildet, elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne unabhängig von dem erfassten Ladezustand zu übertragen, wenn ein Energiespeicher der ersten Spannungsdomäne mit einer Ladevorrichtung geladen wird, bis der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne vollständig geladen ist. Wird die Energiequelle der zweiten Spannungsdomäne parallel zu der Energiequelle der ersten Spannungsdomäne geladen, wenn das Elektrofahrzeug z.B. an einer Ladestation angeschlossen ist, kann der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne sehr kostengünstig und ohne elektrische Energie der ersten Spannungsdomäne zu verbrauchen geladen werden. Dies wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad bzw. die Energieeffizienz des Elektrofahrzeugs aus und erhöht die mit dem Elektrofahrzeug erzielbare Reichweite.In one embodiment, the DC-DC converter is configured to transmit electrical power from the first voltage domain to the second voltage domain independently of the sensed state of charge when charging a first voltage domain energy store with a charging device until the second voltage domain energy store is fully charged. When the electric vehicle of the second voltage domain is charged in parallel with the power source of the first voltage domain, when the electric vehicle is charged, e.g. is connected to a charging station, the energy storage of the second voltage domain can be charged very cost-effectively and without electrical energy of the first voltage domain. This has a positive effect on the efficiency and energy efficiency of the electric vehicle and increases the reach achievable with the electric vehicle.

In einer Ausführungsform ist der Gleichspannungswandler dazu ausgebildet, elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne unabhängig von dem erfassten Ladezustand zu übertragen, wenn ein Energiespeicher der ersten Spannungsdomäne während der Fahrt durch einen Rekuperationsvorgang geladen wird, bis der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne vollständig geladen ist. Unter einem Rekuperationsvorgang versteht man das Erzeugen elektrischer Energie durch einen elektrischen Generator während einem Bremsvorgang oder einem Rollen des Elektrofahrzeugs. Während einem Rekuperationsvorgang wird also elektrische Energie in dem Fahrzeug erzeugt, die verloren gehen würde, wenn sie nicht gespeichert würde. Wird in solch einem Fall elektrische Energie in die zweite Spannungsdomäne übertragen, bis der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne vollständig geladen ist, kann ein möglichst großer Anteil der während dem Rekuperationsvorgang sozusagen kostenlos erzeugten elektrischen Energie gespeichert werden. Dies erhöht ebenfalls die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad des Elektrofahrzeugs und damit auch die Reichweite des Elektrofahrzeugs.In one embodiment, the DC-DC converter is configured to transfer electrical power from the first voltage domain to the second voltage domain independently of the sensed state of charge when charging energy storage of the first voltage domain while traveling through a recuperation process until the energy storage of the second voltage domain is fully charged is. A recuperation process is the generation of electrical energy by an electric generator during a braking operation or rolling of the electric vehicle. Thus, during a recuperation process, electrical energy is generated in the vehicle that would be lost if it were not stored. If, in such a case, electrical energy is transferred into the second voltage domain until the energy store of the second voltage domain is completely charged, the largest possible proportion of the electrical energy generated, so to speak, free of charge during the recuperation process can be stored. This also increases the efficiency and efficiency of the electric vehicle and thus the range of the electric vehicle.

In einer Ausführungsform ist der Gleichspannungswandler dazu ausgebildet, keine elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne zu übertragen, wenn in der ersten Spannungsdomäne ein erhöhter Energiebedarf besteht. Dies ermöglicht es, die Belastung der ersten Spannungsdomäne situationsbedingt zu steuern. Wird z.B. bei einem Beschleunigungsvorgang eine hohe Menge an elektrischer Energie in der ersten Spannungsdomäne benötigt, um den Elektromotor des Elektrofahrzeugs anzutreiben, kann durch das Unterbrechen der Spannungsübertragung aus der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne der Spannungseinbruch in der ersten Spannungsdomäne reduziert werden und damit die Beschleunigung des Elektrofahrzeugs erhöht werden.In one embodiment, the DC-DC converter is configured to not transfer electrical power from the first voltage domain to the second voltage domain when there is an increased power demand in the first voltage domain. This makes it possible to control the load of the first voltage domain depending on the situation. If e.g. In an acceleration process, a high amount of electrical energy in the first voltage domain required to drive the electric motor of the electric vehicle can be reduced by interrupting the voltage transmission from the first voltage domain into the second voltage domain, the voltage dip in the first voltage domain and thus the acceleration of the electric vehicle increase.

In einer Ausführungsform ist eine Kommunikationsschnittstelle vorgesehen, welche mit einem Fahrzugbus koppelbar ist, wobei die Übertragungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, über die Kommunikationsschnittstelle eine Information über den Ladezustand des Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne und/oder über das Vorhandensein eines Rekuperationsvorgangs und/oder über einen Ladevorgang in der ersten Spannungsdomäne und/oder über das Vorhandensein eines erhöhten Energiebedarfs in der ersten Spannungsdomäne zu erfassen. Dies ermöglicht es, die Übertragungsvorrichtung in einem Fahrzeug mit einer modernen Busarchitektur einzusetzen und die Kommunikationsmöglichkeiten der vorhandenen Fahrzeugsysteme zu nutzen. Dadurch wird es möglich, die Übertragungseinrichtung ohne eigene Erfassungseinrichtung und Sensoren aufzubauen, welche notwendig wären, um die oben genannten Systemzustände zu erkennen, wenn die Kommunikationsschnittstelle nicht vorhanden wäre. Dies ermöglicht einen einfachen und damit wenig aufwändigen Aufbau der erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung. In one embodiment, a communication interface is provided, which can be coupled to a Fahrbusbus, wherein the transmission device is adapted via the communication interface information about the state of charge of the energy storage of the second voltage domain and / or the presence of a Rekuperationsvorgangs and / or a charging process in the first voltage domain and / or to detect the presence of increased energy demand in the first voltage domain. This makes it possible to use the transmission device in a vehicle with a modern bus architecture and to use the communication capabilities of existing vehicle systems. This makes it possible to construct the transmission device without its own detection device and sensors, which would be necessary to detect the above-mentioned system states, if the communication interface were not present. This allows a simple and thus less complicated structure of the transmission device according to the invention.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It shows:

1 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung; 1 a block diagram of an exemplary embodiment of a transmission device according to the invention;

2 ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 a flowchart of an exemplary embodiment of a method according to the invention;

3 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs. 3 a block diagram of an exemplary embodiment of an electric vehicle according to the invention.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.In all figures, the same or functionally identical elements and devices - unless otherwise stated - have been given the same reference numerals.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung 1. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a transmission device according to the invention 1 ,

Die Übertragungsvorrichtung 1 in 1 weist eine erste Leistungsschnittstelle 2 und eine zweite Leistungsschnittstelle 3 auf. Die Leistungsschnittstellen 2 und 3 sind jeweils mit dem Gleichspannungswandler 5 gekoppelt. Schließlich weist die Übertragungsvorrichtung 1 eine Erfassungseinrichtung 4 auf, welche dazu ausgebildet ist, den Ladezustand SOC eines Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne 12 zu erfassen und dem Gleichspannungswandler 5 bereitzustellen.The transmission device 1 in 1 has a first performance interface 2 and a second performance interface 3 on. The power interfaces 2 and 3 are each with the DC-DC converter 5 coupled. Finally, the transfer device 1 a detection device 4 which is adapted to the state of charge SOC of an energy store of the second voltage domain 12 to capture and the DC-DC converter 5 provide.

Die erste Leistungsschnittstelle 2 ist als Hochspannungsfahrzeugschnittstelle 2 ausgebildet und dazu ausgebildet, mit einer ersten Spannungsdomäne gekoppelt zu werden. Insbesondere ist die Leistungsschnittstelle 2 als für automotive Anwendungen qualifizierter Hochspannungsstecker ausgebildet. Dabei kann die Spannung an der zweiten Leistungsschnittstelle 100 Volt bis ca. 1000 Volt betragen.The first performance interface 2 is as a high voltage vehicle interface 2 formed and adapted to be coupled to a first voltage domain. In particular, the performance interface 2 designed as qualified for automotive applications high voltage connector. In this case, the voltage at the second power interface can be 100 volts to about 1000 volts.

Die zweite Leistungsschnittstelle 3 ist als übliche 12 Volt Fahrzeugschnittstelle ausgebildet.The second performance interface 3 is designed as a standard 12 volt vehicle interface.

Der Gleichspannungswandler 5 ist als unidirektionaler Gleichspannungswandler 5, insbesondere als Step-Down-Spannungswandler 5 ausgebildet. Die Steuerung des Step-Down-Spannungswandlers 5 ist dabei derart ausgebildet, die Spannungswandlung und damit die Energieübertragung von der ersten Spannungsdomäne in die zweite Spannungsdomäne in Abhängigkeit von dem durch die Erfassungseinrichtung 4 erfassten Ladezustand SOC zu steuern.The DC-DC converter 5 is a unidirectional DC-DC converter 5 , in particular as a step-down voltage converter 5 educated. The control of the step-down voltage converter 5 is designed in this way, the voltage conversion and thus the energy transfer from the first voltage domain into the second voltage domain as a function of that by the detection device 4 detected state of charge SOC to control.

In weiteren Ausführungsformen ist der Gleichspannungswandler 5 auch als bidirektionaler Spannungswandler ausgebildet, welcher elektrische Leistung von der ersten in die zweite Spannungsdomäne und umgekehrt übertragen kann. Weiter Spannungswandleranordnungen sind auch möglich.In further embodiments, the DC-DC converter 5 Also designed as a bidirectional voltage converter, which can transmit electrical power from the first to the second voltage domain and vice versa. Next voltage converter arrangements are also possible.

Die Erfassungseinrichtung 4 kann als übliche Erfassungseinrichtung 4 zum Erfassen eines Ladezustands SOC ausgeführt sein.The detection device 4 can as usual detection device 4 be executed for detecting a state of charge SOC.

2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows a flowchart of an exemplary embodiment of a method according to the invention.

Dabei wird in einem ersten Schritt S1 eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung 1 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S2 wird der Ladezustand SOC eines Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne 12 mit einer Erfassungseinrichtung 4 erfasst. Schließlich wird in einem letzten Schritt S3 elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne 11 in die zweite Spannungsdomäne 12 in Abhängigkeit des erfassten Ladezustands SOC übertragen.In this case, in a first step S1, a transmission device according to the invention 1 provided. In a second step S2, the state of charge SOC of an energy store of the second voltage domain 12 with a detector 4 detected. Finally, in a last step S3, electrical power is taken from the first voltage domain 11 into the second voltage domain 12 transmitted as a function of the detected state of charge SOC.

3 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs 10. 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment of an electric vehicle according to the invention 10 ,

Das Elektrofahrzeug 10 aus 3 weist eine erste Spannungsdomäne 11 und ein zweite Spannungsdomäne 12 auf. Ferner ist eine erfindungsgemäße Übertragungsvorrichtung 1 dargestellt, die mit der ersten Leistungsschnittstelle 2 an die erste Spannungsdomäne 11 und mit der zweiten Leistungsschnittstelle 3 an die zweite Spannungsdomäne 12 angeschlossen ist.The electric vehicle 10 out 3 has a first stress domain 11 and a second voltage domain 12 on. Furthermore, a transmission device according to the invention 1 shown with the first performance interface 2 to the first voltage domain 11 and with the second performance interface 3 to the second voltage domain 12 connected.

Die Übertragungsvorrichtung 1 aus 3 weißt im Unterschied zu der Übertragungsvorrichtung 1 aus 1 ferner einen Speicher 6 auf, welcher mit dem Gleichspannungswandler 5 gekoppelt ist und in welchem der erste und der zweite Schwellwert für den Ladezustand gespeichert werden. Ferner weist die Übertragungsvorrichtung 1 aus 3 eine Kommunikationsschnittstelle 7 auf, welche ebenfalls an den Gleichspannungswandler 5 gekoppelt ist.The transmission device 1 out 3 know unlike the transmission device 1 out 1 also a memory 6 on, which with the DC-DC converter 5 is coupled and in which the first and the second threshold for the state of charge are stored. Furthermore, the transmission device 1 out 3 a communication interface 7 on, which also to the DC-DC converter 5 is coupled.

In dem Elektrofahrzeug in 3 weißt die erste Spannungsdomäne 11 eine Spannung von 400 Volt auf. In weiteren Ausführungsformen weißt die Spannungsdomäne 11 eine Spannung von 200 Volt bis 800 Volt, von 100 Volt bis 1000 Volt, oder von über 1000 Volt auf. Die zweite Spannungsdomäne 12 weißt eine Spannung von 12 Volt auf. In weiteren Ausführungsformen weist die zweite Spannungsdomäne 12 eine Spannung von 10 Volt bis 50 Volt, insbesondere auch zwischen 30 Volt und 40 Volt auf.In the electric vehicle in 3 know the first stress domain 11 a voltage of 400 volts. In other embodiments, the voltage domain knows 11 a voltage of 200 volts to 800 volts, from 100 volts to 1000 volts, or of over 1000 volts. The second stress domain 12 know a voltage of 12 volts. In further embodiments, the second voltage domain 12 a voltage of 10 volts to 50 volts, especially between 30 volts and 40 volts.

Der Speicher 6 ist als Flash-Speicher 6 ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform kann der Speicher 6 als EPROM-Speicher, als EEPROM-Speicher, als RAM-Speicher oder dergleichen ausgeführt sein. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Speicher 6 als Speicher 6 einer Steuerung des Spannungswandlers 5 ausgeführt sein.The memory 6 is as flash memory 6 executed. In a further embodiment, the memory 6 be implemented as EPROM memory, as EEPROM memory, as a RAM memory or the like. In yet another embodiment, the memory may 6 as a memory 6 a controller of the voltage converter 5 be executed.

Die Kommunikationsschnittstelle 7 ist in 3 als CAN-Bus Schnittstelle 7 ausgebildet. Über die CAN-Bus Schnittstelle 7 kommuniziert die Übertragungsvorrichtung 1 mit weiteren Steuergeräten des Elektrofahrzeugs 10. Insbesondere kommuniziert die Übertragungsvorrichtung 1 mit einem Motorsteuergerät, welches den Leistungsbedarf in der ersten Spannungsdomäne 11 sowie das Vorhandensein eines Rekuperationsvorgangs an die Übertragungsvorrichtung 1 übermittelt.The communication interface 7 is in 3 as CAN bus interface 7 educated. Via the CAN bus interface 7 communicates the transmission device 1 with other control units of the electric vehicle 10 , In particular, the transmission device communicates 1 with a motor control unit, which determines the power requirement in the first voltage domain 11 and the presence of a recuperation process to the transfer device 1 transmitted.

In weiteren Ausführungsformen kann die Kommunikationsschnittstelle 7 z.B. auch als FlexRay-Schnittstelle, Ethernet-Schnittstelle oder dergleichen ausgebildet sein.In further embodiments, the communication interface 7 For example, be designed as a FlexRay interface, Ethernet interface or the like.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungsvorrichtung 1 ferner mit einem Überwachungssteuergerät der zweiten Spannungsdomäne 12 gekoppelt, welches der Übertragungsvorrichtung 1 Informationen über den Ladezustand SOC des Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne 12 übermittelt.In a further embodiment, the transmission device 1 further comprising a monitoring controller of the second voltage domain 12 coupled, which is the transmission device 1 Information about the state of charge SOC of the energy store of the second voltage domain 12 transmitted.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

In einer Ausführungsform kann die Übertragungsvorrichtung 1 als Computerprogramm-Modul in einer Steuereinrichtung eines Elektrofahrzeugs 10 ausgeführt sein. Insbesondere kann die Übertragungsvorrichtung 1 als Computerprogramm-Modul einer Leistungssteuereinrichtung des Elektrofahrzeugs 10 ausgebildet sein.In one embodiment, the transmission device 1 as a computer program module in a control device of an electric vehicle 10 be executed. In particular, the transmission device 1 as a computer program module of a power control device of the electric vehicle 10 be educated.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (11)

Übertragungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug (10) mit zwei Spannungsdomänen (11, 12) mit einer ersten Leistungsschnittstelle (2), welche dazu ausgebildet ist, mit einer ersten Spannungsdomäne (11) gekoppelt zu werden; mit einer zweiten Leistungsschnittstelle (3), welche dazu ausgebildet ist, mit einer zweiten Spannungsdomäne (12) gekoppelt zu werden; mit einer Erfassungseinrichtung (4), welche dazu ausgebildet ist, den Ladezustand (SOC) eines Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne (12) zu erfassen; mit einem Gleichspannungswandler (5) welcher zwischen die erste Leistungsschnittstelle (2) und die zweite Leistungsschnittstelle (3) geschaltet ist, und welcher dazu ausgebildet ist, elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) in Abhängigkeit des erfassten Ladezustands (SOC) zu übertragen.Transmission device for an electric vehicle ( 10 ) with two voltage domains ( 11 . 12 ) with a first performance interface ( 2 ), which is designed to be connected to a first voltage domain ( 11 ) to be coupled; with a second performance interface ( 3 ), which is designed to be connected to a second voltage domain ( 12 ) to be coupled; with a detection device ( 4 ), which is adapted to the state of charge (SOC) of an energy store of the second voltage domain ( 12 ) capture; with a DC-DC converter ( 5 ) which between the first performance interface ( 2 ) and the second performance interface ( 3 ), and which is adapted to generate electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) in response to the detected state of charge (SOC). Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (6) vorgesehen ist, in welchem ein erster Schwellwert für den Ladezustand (SOC) speicherbar ist; und dass der Gleichspannungswandler (5) dazu ausgebildet ist, zu beginnen elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) zu übertragen, wenn der erfasste Ladezustand (SOC) den ersten Schwellwert unterschreitet.Transmission device according to claim 1, characterized in that a memory ( 6 ) is provided, in which a first threshold value for the state of charge (SOC) can be stored; and that the DC-DC converter ( 5 ) is adapted to begin electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) when the detected state of charge (SOC) is less than the first threshold. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (6) ein zweiter Schwellwert für den Ladezustand (SOC) speicherbar ist; und dass der Gleichspannungswandler (5) dazu ausgebildet ist, keine elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) zu übertragen, wenn der erfasste Ladezustand (SOC) den zweiten Schwellwert überschreitet.Transmission device according to claim 2, characterized in that in the memory ( 6 ) a second threshold value for the state of charge (SOC) can be stored; and that the DC-DC converter ( 5 ) is adapted to no electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) when the detected state of charge (SOC) exceeds the second threshold. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (5) dazu ausgebildet ist, elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) unabhängig von dem erfassten Ladezustand (SOC) zu übertragen, wenn ein Energiespeicher der ersten Spannungsdomäne (11) mit einer Ladevorrichtung geladen wird, bis der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne (12) vollständig geladen ist.Transmission device according to one of the preceding claims, characterized in that the DC-DC converter ( 5 ) is adapted to generate electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) regardless of the detected state of charge (SOC), if an energy store of the first voltage domain (SOC) 11 ) is charged with a charging device until the energy storage of the second voltage domain ( 12 ) is fully charged. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (5) dazu ausgebildet ist, elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) unabhängig von dem erfassten Ladezustand (SOC) zu übertragen, wenn ein Energiespeicher der ersten Spannungsdomäne (11) während der Fahrt durch einen Rekuperationsvorgang geladen wird, bis der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne (12) vollständig geladen ist.Transmission device according to one of the preceding claims, characterized in that the DC-DC converter ( 5 ) is adapted to generate electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) regardless of the detected state of charge (SOC), if an energy store of the first voltage domain (SOC) 11 ) is loaded while driving through a Rekuperationsvorgang until the energy storage of the second voltage domain ( 12 ) is fully charged. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler (5) dazu ausgebildet ist, keine elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) zu übertragen, wenn in der ersten Spannungsdomäne (11) ein erhöhter Energiebedarf besteht.Transmission device according to one of the preceding claims, characterized in that the DC-DC converter ( 5 ) is adapted to no electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) when in the first voltage domain ( 11 ) there is an increased energy demand. Übertragungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikationsschnittstelle (7) vorgesehen ist, welche mit einem Fahrzugbus koppelbar ist; und wobei die Übertragungsvorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, über die Kommunikationsschnittstelle (7) eine Information über den Ladezustand (SOC) des Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne (12) und/oder über das Vorhandensein eines Rekuperationsvorgangs und/oder über einen Ladevorgang in der ersten Spannungsdomäne (11) und/oder über das Vorhandensein eines erhöhten Energiebedarfs in der ersten Spannungsdomäne (11) zu erfassen.Transmission device according to one of the preceding claims, characterized in that a communication interface ( 7 ) is provided, which can be coupled to a Fahrbusbus; and wherein the transmission device ( 1 ) is designed to communicate via the communication interface ( 7 ) information about the state of charge (SOC) of the energy store of the second voltage domain (SOC) ( 12 ) and / or via the presence of a recuperation process and / or via a charging process in the first voltage domain ( 11 ) and / or the presence of an increased energy requirement in the first voltage domain ( 11 ) capture. Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie in einem Elektrofahrzeug (10) mit zwei Spannungsdomänen (11, 12) mit einer Übertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–7, mit den Schritten: Bereitstellen (S1) einer Übertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; Erfassen (S2) des Ladezustands (SOC) eines Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne (12) mit einer Erfassungseinrichtung (4); Übertragen (S3) elektrischer Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) in Abhängigkeit des erfassten Ladezustands (SOC).Method for transmitting electrical energy in an electric vehicle ( 10 ) with two voltage domains ( 11 . 12 ) with a transmission device ( 1 ) according to any one of claims 1-7, comprising the steps of: providing (S1) a transmission device ( 1 ) according to any one of claims 1 to 7; Detecting (S2) the state of charge (SOC) of an energy store of the second voltage domain (SOC) 12 ) with a detection device ( 4 ); Transmitting (S3) electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) depending on the detected state of charge (SOC). Verfahren nach Anspruch 8, wobei beim Übertragen elektrischer Leistung damit begonnen wird, elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) zu übertragen, wenn der erfasste Ladezustand des Energiespeichers einen ersten Schwellwert für den Ladezustand (SOC) unterschreitet; und/oder keine elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) übertragen wird, wenn der erfasste Ladezustand einen zweiten Schwellwert für den Ladezustand (SOC) überschreitet.The method of claim 8, wherein, when transmitting electrical power, electrical power is started from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) to transmit when the detected state of charge of the energy storage device falls below a first threshold value for the state of charge (SOC); and / or no electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) is transmitted when the detected state of charge exceeds a second threshold state of charge (SOC). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) unabhängig von dem erfassten Ladezustand des Energiespeichers der zweiten Spannungsdomäne (12) übertragen wird, wenn ein Energiespeicher der ersten Spannungsdomäne (11) mit einer Ladevorrichtung und/oder während der Fahrt durch einen Rekuperationsvorgang geladen wird, bis der Energiespeicher der zweiten Spannungsdomäne (12) vollständig geladen ist; wobei keine elektrische Leistung von der ersten Spannungsdomäne (11) in die zweite Spannungsdomäne (12) übertragen wird, wenn in der ersten Spannungsdomäne (11) ein erhöhter Energiebedarf besteht. Method according to one of claims 8 and 9, wherein electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) independent of the detected state of charge of the energy store of the second voltage domain ( 12 ) is transmitted when an energy store of the first voltage domain ( 11 ) is charged with a charging device and / or while driving through a Rekuperationsvorgang until the energy storage of the second voltage domain ( 12 ) is fully charged; wherein no electrical power from the first voltage domain ( 11 ) into the second voltage domain ( 12 ) is transmitted when in the first voltage domain ( 11 ) there is an increased energy demand. Elektrofahrzeug mit einem Bordnetz mit zwei Spannungsdomänen (11, 12); mit einer erfindungsgemäßen Übertragungsvorrichtung (1).Electric vehicle with a vehicle electrical system with two voltage domains ( 11 . 12 ); with a transmission device according to the invention ( 1 ).
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