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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Bereitstellen und Verteilen von elektrischer Energie.
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Bei der Elektrifizierung des Antriebsstranges für Kraftfahrzeuge mit hohen Leistungsanforderungen im Bereich von mehreren 10 bis 100 kW, wie beispielsweise Sportwagen oder Fahrzeugen der Oberklasse, kommen in der Regel 400 V-Batteriesysteme zum Einsatz. Zum Bereitstellen großer Leistungen an mehrere elektrische Antriebe sind sehr große Ströme notwendig. Um die erforderlichen Ströme zu verringern, kommen deshalb vermehrt auch Batteriesysteme mit Spannungen im Bereich von 800 V zum Einsatz.
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Aus der
DE 10 2012 015 921 A1 ist eine Energieversorgungseinheit für den Niederspannungsbereich bekannt. Die Energieversorgungseinheit umfasst dazu ein Batterie-System mit zwei Batteriesträngen, welches einen ersten Spannungsabgriff und einen zweiten Spannungsabgriff aufweist, eine Spannungs-Konvertierungseinheit mit einem Eingangs- und einem Ausgangsanschluss, welche eine an dem Eingangsanschluss anliegende elektrische Eingangsspannung in eine an dem Ausgangsanschluss bereitgestellte kleinere elektrische Ausgangsspannung umwandelt, wobei der Eingangsanschluss mit dem ersten Spannungsabgriff und der Ausgangsanschluss mit dem zweiten Spannungsabgriff betriebsmäßig elektrisch verbunden ist, mit einer an den ersten Spannungsabgriff angeschlossenen elektrischen Generatoreinheit, mittels welcher eine elektrische Generator-Ausgabespannung erzeugbar ist oder erzeugt wird, mit einer Regelungseinheit, mittels welcher durch Einstellen der elektrischen Generator-Ausgabespannung und der konvertierten elektrischen Ausgabespannung ein durch den zweiten Spannungsabgriff fließender elektrischer Strom im Wesentlichen auf einen Null-Wert geregelt wird. Dadurch soll eine gleichmäßige Belastung und Alterung der beiden Batteriestränge erreicht werden.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, eine Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Bereitstellen und Verteilen von elektrischer Energie zu schaffen, bei der eine vorhandene Infrastruktur genutzt oder eingespart werden kann.
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Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es wird eine Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Bereitstellen und Verteilen von elektrischer Energie geschaffen, umfassend eine erste Spannungsquelle mit einem Pluspol und einem Minuspol, eine mit der ersten Spannungsquelle in Reihe geschaltete zweite Spannungsquelle mit einem Pluspol und einem Minuspol, einen Mittelpunktabgriff zwischen der ersten Spannungsquelle und der zweiten Spannungsquelle, einen ersten Spannungsabgriff an der ersten Spannungsquelle zur Ausgabe einer ersten Versorgungsspannung an einem ersten Anschluss und einen zweiten Spannungsabgriff an der zweiten Spannungsquelle zur Ausgabe einer zweiten Versorgungsspannung an einem zweiten Anschluss, wobei der erste und der zweite Spannungsabgriff den Mittelpunktabgriff gemeinsam nutzen, einen DC/DC-Wandler und eine Steuerung zum Steuern des DC/DC-Wandlers, wobei der DC/DC-Wandler auf einer Gleichspannungsseite mit der ersten Spannungsquelle und auf einer anderen Gleichspannungsseite mit der zweiten Spannungsquelle elektrisch verbunden ist, wobei die Steuerung des DC/DC-Wandler derart ausgebildet ist, einen Ladungszustand der ersten Spannungsquelle und einen Ladungszustand der zweiten Spannungsquelle anzugleichen.
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Die Kernidee der Erfindung ist, durch das Zusammenschalten der Spannungsquellen mit einem gemeinsamen Mittelabgriff bereits vorhandene Infrastruktur zu nutzen bzw. den Aufwand für die Beschaltung in der Vorrichtung zu minimieren. So können durch die Mittelpunktschaltung beispielsweise einzelne Bauteile gemeinsam verwendet werden. Ferner stehen durch die Verschaltung sowohl die einzelnen Versorgungsspannungen als auch die addierten Versorgungsspannungen zum Abgriff zur Verfügung. Auch eine Infrastruktur zum Wiederaufladen der Spannungsquellen kann für beide Spannungsquellen verwendet werden.
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Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug von mehr als einer elektrischen Maschine angetrieben wird, das heißt die elektrische Energie des Batteriesystems wird an mehr als eine Leistungselektronik abgegeben bzw. von mehr als einer Leistungselektronik aufgenommen.
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Insbesondere in Kraftfahrzeugen mit mehr als einer Leistungselektronik kann dann auf einfache Weise eine Aufteilung der Lasten erreicht werden. Selbst wenn dabei die Spannungsquellen unterschiedlich entladen werden, sorgt der DC/DC-Wandler dafür, dass die Ladungszustände der beiden Spannungsquellen angeglichen werden, so dass eine ununterbrochene Versorgung sämtlicher Leistungselektronik mit elektrischer Energie gewährleistet ist. Der DC/DC-Wandler ist dazu vorzugsweise als bidirektionaler DC/DC-Wandler ausgebildet.
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Der zweiteilige Aufbau ist dabei von besonderem Vorteil, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise zwei getrennte elektrische Antriebe aufweist, beispielsweise einen elektrischen Antrieb an der Vorderachse und einen elektrischen Antrieb an der Hinterachse. Dann kann jeder der beiden elektrischen Antriebe jeweils von einer der beiden Spannungsquellen versorgt werden, es genügt jedoch eine einzige Infrastruktur zur Steuerung der Vorrichtung und zum Laden der Spannungsquellen.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass beispielsweise ein einziges Kühlsystem genügt, um beide Spannungsquellen zu kühlen. Ebenfalls ist nur eine einzige Steuerung notwendig. Generell verringert dies den Aufwand und spart dadurch Kosten ein.
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Eine Aufteilung der ersten und der zweiten Spannungsquelle kann sowohl bezüglich einer jeweils zur Verfügung gestellten Ausgangsspannung als auch bezüglich einer jeweils gespeicherten Energiemenge symmetrisch oder asymmetrisch sein. Eine symmetrische Ausführung hat den Vorteil, dass auf besonders einfache Weise eine ungleiche Entladung der ersten und der zweiten Spannungsquelle bestimmt werden kann, wie weiter unten erläutert wird.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung Mittel zum Erfassen eines Ladungszustandes der ersten Spannungsquelle und der zweiten Spannungsquelle aufweist. Die erfassten Ladungszustände können dann von der Steuerung ausgewertet werden und zum Steuern des DC/DC-Wandlers verwendet werden.
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Ein solches Mittel zum Erfassen des Ladungszustandes kann beispielsweise ein Stromsensor sein. Über einen über die Zeit gemessenen Strom kann dann auf die abgeflossene Ladungsmenge bzw. den Ladungszustand der Spannungsquellen geschlossen werden. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz eines Spannungssensors, wobei bei bekannter Kennlinie die gemessene Spannung ein Maß für den Ladungszustand der Spannungsquellen darstellt.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest eine der Spannungsquellen eine Batterie ist. Eine solche Batterie kann beispielsweise eine Lithiumionen-Batterie sein. Diese hat besonders bei einem Einsatz in Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass sie eine hohe spezifische Energie bezogen auf ihre Masse (Energiedichte) aufweisen. Prinzipiell können aber auch andere Batterien zum Einsatz kommen.
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In einer Ausführungsform ist vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle gleicher Bauart sind. Auf diese Weise haben die beiden Spannungsquellen gleiche Charakteristika, wodurch sich ein Aufbau der Vorrichtung vereinfacht und ein Wartungsaufwand reduziert wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Spannungsquelle eine erste Batterie und die zweite Spannungsquelle eine zweite Batterie ist. Auf diese Weise wird der Aufbau der Vorrichtung weiter vereinfacht, was zu einer Aufwands- und Kostenreduktion bei der Herstellung und Wartung führt. Die Batterien können beispielsweise zwei gleich ausgebildete Lithiumionen-Batterien sein. Die zwei Batterien haben dann den Vorteil, dass sie eine hohe spezifische Energie bezogen auf ihre Masse (Energiedichte) aufweisen. Prinzipiell können aber auch andere Batterien zum Einsatz kommen.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Batterie und die zweite Batterie Hochvoltbatterien mit Ausgangsspannungen von jeweils größer oder gleich 60 V sind. Dies ist besonders von Vorteil, wenn große Leistungen zur Verfügung gestellt werden sollen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die erste Batterie und die zweite Batterie jeweils eine Ausgangsspannung im Bereich von 400 V liefern. Dies ist besonders in Kraftfahrzeugen mit elektrischen Antrieben von Vorteil, da hier besonders hohe Leistungen zur Verfügung gestellt werden müssen.
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Diese Ausführungsform ist von Vorteil, da auf diese Weise 800 V-Batteriesysteme ohne Änderungen am vorhandenen elektrischen Antriebsstrang eingeführt werden können. Bei Leistungen größer 200 kW, welche auf die Vorderachse und die Hinterachse des Kraftfahrzeugs aufgeteilt werden, können dann weiterhin jeweils Stromstärken auf dem Niveau von 400 V-Batteriesystemen verwendet werden.
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Die Vorrichtung kann sowohl mit Hilfe eines in elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen vorhandenen on-board Ladegeräts mit 400 V als auch mit einem DC-Ladegerät geladen werden. Ebenfalls kann mit 800 V geladen werden. Dadurch wird ein Schnellladen (DC-Laden) mit höheren Leistungen möglich, wodurch eine Ladezeit verkürzt werden kann. Somit wird das Weiterverwenden bereits vorhandener Infrastruktur ermöglicht.
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Neben den elektrischen Antrieben können auch Nebenaggregate des Kraftfahrzeugs von der Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden. Solche Nebenaggregate können elektrische Verbraucher wie beispielsweise ein elektrischer Klimakompressor, eine elektrische Heizung, ein 12 V-DC/DC-Wandler usw. sein. Wird ein größerer Teil einer Antriebsenergie an der Hinterachse umgesetzt, so bietet sich eine Mitversorgung der Nebenaggregate über den Teil der Vorrichtung an, welcher die Vorderachse versorgt. Wird umgekehrt ein größerer Teil einer Antriebsenergie an der Vorderachse umgesetzt, so bietet sich eine Mitversorgung der Nebenaggregate über den Teil der Vorrichtung an, welcher die Hinterachse versorgt.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine am Mittelpunktabgriff vorgelagerte Vorladeschaltung aufweist. Die Vorladeschaltung gestattet insbesondere eine Begrenzung des Stromes beim Zuschalten der Spannungsquellen. Durch die Anordnung der Vorladeschaltung am Mittelpunktabgriff wird für die beiden Spannungsquellen nur eine einzige Vorladeschaltung benötigt. Dies spart Kosten bei der Herstellung und der Infrastruktur.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Hauptschütz zum Unterbrechen des Mittelpunktabgriffs aufweist. Über das Hauptschütz können sowohl die erste als auch die zweite Spannungsquelle von den Lasten abgetrennt werden, indem beide Stromkreise unterbrochen werden. Vorteilhafterweise wird vor einem Schließen und einem Öffnen des Hauptschützes am Mittelpunktabgriff eine Vorladeschaltung geschlossen. Der Vorteil einer Anordnung des Hauptschützes am Mittelpunktabgriff ist, dass für beide Spannungsquellen nur ein einziges Hauptschütz verwendet werden muss.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung am Mittelpunktabgriff Mittel zum Erfassen eines Stromes durch den Mittelpunktabgriff aufweist. Ein solches Mittel kann beispielsweise ein Stromsensor sein, der einen Spannungsabfall über einen Widerstand misst. Sofern die Spannungsquellen baugleich und symmetrisch ausgeführt sind, kompensieren sich die durch den Mittelabgriff fließenden Ströme der beiden Spannungsquellen, wenn die abgegebene Leistung an beiden Spannungsquellen gleich ist. Durch Messen eines Stromes kann somit auf einfache Weise bestimmt werden, in welchem Maße eine ungleiche Entladung stattfindet. Ein gemessener Strom kann integriert als Eingangswert für die Steuerung des DC/DC-Wandlers bzw. zum Auslösen eines Umladeprozesses benutzt werden.
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In einer Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Vorrichtung vor Polen der ersten Spannungsquelle und der zweiten Spannungsquelle, welche nicht dem Mittelpunktabgriff zugeordnet sind, jeweils ein Hauptschütz aufweist. Dies ermöglicht es, jede einzelne der Spannungsquellen von den jeweiligen Anschlüssen zu trennen, sowie bedarfsweise eine allpolige Abschaltung aller Spannungsquellen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vorrichtung vor Polen der ersten Spannungsquelle und der zweiten Spannungsquelle, welche nicht dem Mittelpunktabgriff zugeordnet sind, jeweils eine Sicherung aufweist. Dies ermöglicht einen effektiven Schutz vor Überlast, bei dem aber den Umständen entsprechend jeweils nur eine der Spannungsquellen von den jeweiligen Anschluss getrennt werden kann, so dass die nicht getrennte Spannungsquelle weiter elektrische Energie liefern kann.
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Die Vorrichtung kann auch einen Niedervoltanschluss zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung für die Steuerung aufweisen. Dies ermöglicht eine externe Versorgung der Steuerung mit einer benötigten Versorgungsspannung. Eine solche Versorgungsspannung kann aber auch innerhalb der Vorrichtung selber durch ein entsprechendes Umwandeln und Bereitstellen der Ausgangsspannungen der ersten und/oder der zweiten Spannungsquelle erfolgen.
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Ferner ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist. Das Gehäuse kann beispielsweise ein Standardgehäuse sein, so dass die Vorrichtung bzw. die zwei Spannungsquellen auf einfache Weise in eine bereits vorhandene Infrastruktur integriert werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer typischen Vorrichtung zum Bereitstellen einer elektrischen Energie mit 400 V Versorgungsspannung aus dem Stand der Technik;
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2 Kennlinien zur Erläuterung eines typischen Arbeitsbereiches 200 von 400 V- und eines typischen Arbeitsbereiches 201 von 800 V-Batterien;
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3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Bereitstellen und Verteilen von elektrischer Energie;
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4 eine schematische Darstellung einer Anordnung und Verschaltung der Vorrichtung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer typischen Vorrichtung 100 zum Bereitstellen einer elektrischen Energie mit 400 V Versorgungsspannung aus dem Stand der Technik. Die Vorrichtung 100 umfasst eine einzige 400 V-Batteriezelle 101 mit einem Pluspol 109 und einem Minuspol 110, eine Sicherung 102, ein Hauptschütz 103 für den Pluspol 109 und ein Hauptschütz 104 für einen Minuspol 110, eine Vorladeschaltung 105 und einen Anschluss 106. Ferner umfasst die Vorrichtung 100 eine Steuerung 107, welche das Batteriemanagement übernimmt und über einen Niedervoltanschluss 108 mit einer Niedervoltspannung versorgt wird. Zum Erfassen eines Stromflusses umfasst die Vorrichtung vor dem Minuspol 110 einen Stromsensor 111.
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An dem Anschluss 106 der Vorrichtung 100 kann eine Versorgungsspannung abgegriffen werden. Die Versorgungsspannung kann über die Vorladeschaltung 105 bzw. das Hauptschütz 103, 104 geschaltet werden. Ein Ladezustand der 400 V-Batteriezelle 101, sowie das Entladen und Beladen wird von der Steuerung 107 überwacht. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Überladung als auch eine Tiefentladung verhindert werden.
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In 2 sind Kennlinien 200 zur Erläuterung eines typischen Arbeitsbereiches 201 von 400 V-Batterien und eines typischen Arbeitsbereiches 202 von 800 V-Batterien dargestellt. Dabei sind typische Bereiche von Leistungsaufnahmen elektrischer Antriebe als Kennlinien 200 derart dargestellt, so dass sich jeweils eine benötigte Kombination aus Spannung und Strom ergibt. Auf Grund der größeren Arbeitsspannung von 800 V-Batterien ist ein geringerer Strom zur Erlangung der gleichen Leistung notwendig. Umgekehrt kann bei erhöhtem Strom die gleiche Leistung mit der geringeren Arbeitsspannung von 400 V erreicht werden.
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In 3 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug zum Bereitstellen und Verteilen von elektrischer Energie dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst als erste Spannungsquelle 61 eine erste Batterie 2 mit einem Pluspol 20 und einem Minuspol 21 und als zweite Spannungsquelle 62 eine zweite Batterie 3 mit einem Pluspol 30 und einem Minuspol 31. Die erste Batterie 2 und die zweite Batterie 3 sind in Reihe geschaltet. Der Minuspol 21 der ersten Batterie 2 und der Pluspol 30 der zweiten Batterie 3 sind einem Mittelpunktabgriff 4 zugeordnet. Ein erster Spannungsabgriff 71 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung an einem ersten Anschluss 5 erfolgt über den Pluspol 20 der ersten Batterie 2 und den Mittelpunktabgriff 4, ein zweiter Spannungsabgriff 72 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung an einem zweiten Anschluss 6 erfolgt über den Minuspol 31 der zweiten Batterie 3 und den Mittelpunktabgriff 4. Auf dem Mittelpunktabgriff 4 ist zwischen den Anschlüssen 5, 6 und den Batterien 2, 3 eine Vorladeschaltung 7, ein Hauptschütz 8 und ein Mittel 10 zum Erfassen eines Stromes, beispielsweise ein Stromsensor, geschaltet. Zwischen dem ersten Anschluss 5 und dem Pluspol 20 der ersten Batterie 2 ist eine Sicherung 22 und ein Hauptschütz 23 geschaltet, zwischen dem zweiten Anschluss 6 und dem Minuspol 31 der zweiten Batterie 3 ist ebenfalls eine Sicherung 32 und ein Hauptschütz 33 geschaltet. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen bidirektionalen DC/DC-Wandler 11 mit einer ersten DC-Seite 12 und einer zweiten DC-Seite 13. Die erste DC-Seite 12 ist mit dem Pluspol 20 und dem Minuspol 21 der ersten Batterie 2 und die zweite DC-Seite 13 ist mit dem Pluspol 30 und dem Minuspol 31 der zweiten Batterie 3 verbunden. Eine Steuerung 14 überwacht den Ladezustand der ersten Batterie 2 und der zweiten Batterie 3 und steuert den DC/DC-Wandler 11. Die Steuerung 14 wird über einen Niedervoltanschluss 16 mit einer Versorgungsspannung versorgt. Die Vorrichtung ist in einem Gehäuse 15 eingebaut, wobei der erste Anschluss 5, der zweite Anschluss 6 und der Niedervoltanschluss 16 nach außen geführt sind.
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Die erste Batterie 2 und die zweite Batterie 3 sind als gleichartige 400 V-Batterien, beispielsweise als in Reihe geschaltete Lithiumionen-Zellen, ausgebildet. Durch die Verschaltung in der Vorrichtung 1 steht an jedem der beiden Anschlüsse 5, 6 eine Versorgungsspannung im Bereich von 400 V zur Verfügung. Über den ersten Anschluss 5 kann beispielsweise ein elektrischer Antrieb an der Vorderachse eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden und über den zweiten Anschluss 6 kann beispielsweise eine elektrischer Antrieb an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgt werden. Ist die Leistungsaufnahme der beiden elektrischen Antriebe an der Vorderachse und der Hinterachse unterschiedlich, so werden die erste Batterie 2 und die zweite Batterie 3 unterschiedlich stark beansprucht. Dies führt zu einer unterschiedlichen Entladung und damit zu einem unterschiedlichen Ladezustand der beiden Batterien 2, 3. Um dies auszugleichen und auf beiden Anschlüssen 5, 6 stets eine ausreichende Leistung bereitzustellen, wird der Ladezustand der beiden Batterien 2, 3 fortlaufend von der Steuerung 14 überwacht. Dazu verfügt die Vorrichtung über Mittel 9 zum Erfassen der Ladezustände. Es kann beispielsweise jeweils eine Spannung an den beiden Batterien 2, 3 gemessen werden, wobei die Spannungen als Maß für den jeweiligen Ladezustand verwendet werden. Steigt eine Differenz zwischen den Ladezuständen der beiden Batterien 2, 3 über einen vorgegebenen Schwellwert, so veranlasst die Steuerung 14 den DC/DC-Wandler 11, die Ladezustände anzugleichen, indem elektrische Energie von der Batterie 2, 3 mit dem höheren Ladezustand zu der Batterie 2, 3 mit dem geringeren Ladezustand transferiert wird. Dies kann beispielsweise durch ein Anlegen einer entsprechenden Gleichspannung an der Batterie 2, 3 mit dem geringeren Ladezustand erfolgen. Ein dadurch hervorgerufener Ladungsfluss von der Batterie 2, 3 mit höherem Ladezustand zur Batterie 2, 3 mit dem geringeren Ladezustand wird solange aufrecht erhalten, bis die Ladezustände sich angeglichen haben.
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In 4 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung und Verschaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug 50 gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst beispielsweise zwei baugleiche 400 V-Batterien.
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Das Kraftfahrzeug 50 weist einen ersten elektrischen Antrieb 51 an einer Vorderachse 53 und einen zweiten elektrischen Antrieb 52 an einer Hinterachse 54 auf. Der erste elektrische Antrieb 51 wird über eine erste Leistungselektronik 55 gesteuert, der zweite elektrische Antrieb 52 wird über eine zweite Leistungselektronik 56 gesteuert. Die erste Leistungselektronik 55 bzw. der erste elektrische Antrieb 51 wird über einen ersten Anschluss 5 der Vorrichtung 1 mit elektrischer Energie versorgt, die zweite Leistungselektronik 56 bzw. der erste elektrische Antrieb 52 wird über einen zweiten Anschluss 6 der Vorrichtung 1 mit elektrischer Energie versorgt.
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Je nach Leistungsaufnahme der elektrischen Antriebe 51, 52 an der Vorderachse 53 und der Hinterachse 54 können Nebenaggregate 57, wie beispielsweise ein elektrischer Klimakompressor, eine elektrische Heizung oder ein 12 V-DC/DC-Wandler, von dem ersten Anschluss 5 oder dem zweiten Anschluss 6 mitversorgt werden. Dabei sollten die Nebenaggregate 17 stets dort versorgt werden, wo der elektrische Antrieb 51, 52 regelmäßig eine geringere Leistungsaufnahme aufweist, um ein unnötiges Umladen zwischen den beiden 400 V-Batterien der Vorrichtung 1 zu verhindern.
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Zusätzlich kann das Kraftfahrzeug 50 auch Mittel zum Laden der Vorrichtung 1 aufweisen. Dies kann beispielsweise ein on-board Ladegerät 58 sein, welches ein Laden mit 400 V ermöglicht, oder ein DC-Ladegerät, das gegebenenfalls auch mit einer Spannung von 800 V laden kann. Ein solches DC-Ladegerät ermöglicht ein Schnellladen mit höheren Leistungen, wodurch die Ladezeit verkürzt wird.
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Die Vorrichtung 1 weist somit den Vorteil auf, dass neben einer Einsparung von Infrastruktur durch gemeinsame Verwendung von Komponenten auch die Möglichkeiten erweitert werden, die Vorrichtung 1 in bereits vorhandene Infrastruktur (z.B. 400 V) als auch neue, vermehrt zum Einsatz kommende, Infrastruktur (z.B. 800 V) flexibel zu integrieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- erste Batterie
- 3
- zweite Batterie
- 4
- Mittelpunktabgriff
- 5
- erster Anschluss
- 6
- zweiter Anschluss
- 7
- Vorladeschaltung
- 8
- Hauptschütz
- 9
- Mittel zum Erfassen eines Ladezustandes
- 10
- Mittel zum Erfassen eines Stromes
- 11
- bidirektionaler DC/DC-Wandler
- 12
- erste DC-Seite
- 13
- zweite DC-Seite
- 14
- Steuerung
- 15
- Gehäuse
- 16
- Niedervoltanschluss
- 20
- Pluspol
- 21
- Minuspol
- 22
- Sicherung
- 23
- Hauptschütz
- 30
- Pluspol
- 31
- Minuspol
- 32
- Sicherung
- 33
- Hauptschütz
- 50
- Kraftfahrzeug
- 51
- erster elektrischer Antrieb
- 52
- zweiter elektrischer Antrieb
- 53
- Vorderachse
- 54
- Hinterachse
- 55
- erste Leistungselektronik
- 56
- zweite Leistungselektronik
- 57
- Nebenaggregate
- 58
- Ladegerät
- 61
- erste Spannungsquelle
- 62
- zweite Spannungsquelle
- 71
- erster Spannungsabgriff
- 72
- zweiter Spannungsabgriff
- 100
- Vorrichtung (Stand der Technik)
- 101
- 400 V-Batteriezelle
- 102
- Sicherung
- 103
- Hauptschütz
- 104
- Hauptschütz
- 105
- Vorladeschaltung
- 106
- Anschluss
- 107
- Steuerung
- 108
- Niedervoltanschluss
- 109
- Pluspol
- 110
- Minuspol
- 111
- Stromsensor
- 200
- Kennlinie
- 201
- Arbeitsbereich von 400 V-Batterie
- 202
- Arbeitsbereich von 800 V-Batterie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012015921 A1 [0003]
