DE102017010998A1 - Energiespeichervorrichtung und Energiesystemen für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Energiespeichervorrichtung und Energiesystemen für ein Kraftfahrzeug Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017010998A1 DE102017010998A1 DE102017010998.2A DE102017010998A DE102017010998A1 DE 102017010998 A1 DE102017010998 A1 DE 102017010998A1 DE 102017010998 A DE102017010998 A DE 102017010998A DE 102017010998 A1 DE102017010998 A1 DE 102017010998A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- energy
- energy storage
- storage device
- store
- switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
- B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
- B60L1/04—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/11—DC charging controlled by the charging station, e.g. mode 4
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
- B60L58/19—Switching between serial connection and parallel connection of battery modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
- B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung (12) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Energiespeichervorrichtung (12) mit einer ersten Betriebsspannung und zweiten Betriebsspannung, die höher als die erste Betriebsspannung ist, und mit einer ersten Ladespannung und zweiten Ladespannung betreibbar ist, die höher als die erste Ladespannung ist, wobei die Energiespeichervorrichtung (12) umfasst:eine Energiespeichereinrichtung, die zum Speichern elektrischer Energie ausgebildet ist und einen ersten Energiespeicher (18) und einen zweiten Energiespeicher (24) aufweist, wobei in den Energiespeichern (18, 24) elektrische Energie speicherbar ist;eine Schalteranordnung (16), die den ersten Energiespeicher (18) und den zweiten Energiespeicher (24) elektrisch miteinander verbindet, wobei die Schalteranordnung (16) zwischen einer ersten Schalterkonfiguration, in der die Energiespeicher (18, 24) die erste Betriebsspannung bereitstellen und mittels der ersten Ladespannung aufladbar sind, und einer zweiten Schalterkonfiguration, in der die Energiespeicher (18, 24) die zweite Betriebsspannung bereitstellen und mittels der zweiten Ladespannung aufladbar umschaltbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung und ein Energiesystem für ein Kraftfahrzeug, sowie ein damit ausgerüstetes Kraftfahrzeug.
- Schnelles Laden von Elektrofahrzeugen erfordert ein spezialisiertes Ladesystem, beispielsweise das 800 V-Ladesystem. Eine Spannung von 800V im gesamten Fahrzeug ist jedoch aufgrund Verfügbarkeit von Komponenten und Kosten aufwendig und daher weniger sinnvoll. Zudem gibt es Ladesäulen, die lediglich eine Ladespannung von 400 V unterstützen.
- Eine bekannte Lösung unterstützt zwar grundsätzlich eine Betriebsspannung von 400 V im Fahrzeug und kann zum Schnellladen auf 800 V auch umgeschaltet werden. Allerdings ist damit kein direkter Betrieb eines 800 V-Antriebes möglich. Vielmehr wird ein großer, teurer 800 V/400 V DC/DC-Wandler benötigt, um das Schnellladen zu ermöglichen.
- Es ist Aufgabe der Erfindung Vorrichtungen zu schaffen, welche die Anwendungsmöglichkeiten des Schnellladens verbessern.
- Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung schafft eine Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Energiespeichervorrichtung mit einer ersten Betriebsspannung und zweiten Betriebsspannung, die höher als die erste Betriebsspannung ist, und mit einer ersten Ladespannung und zweiten Ladespannung betreibbar ist, die höher als die erste Ladespannung ist, wobei die Energiespeichervorrichtung eine Energiespeichereinrichtung, die zum Speichern elektrischer Energie ausgebildet ist und einen ersten Energiespeicher und einen zweiten Energiespeicher aufweist, wobei in den Energiespeichern elektrische Energie speicherbar ist; und eine Schalteranordnung umfasst, die den ersten Energiespeicher und den zweiten Energiespeicher elektrisch miteinander verbindet, wobei die Schalteranordnung zwischen einer ersten Schalterkonfiguration, in der die Energiespeicher die erste Betriebsspannung bereitstellen und mittels der ersten Ladespannung aufladbar sind, und einer zweiten Schalterkonfiguration, in der die Energiespeicher die zweite Betriebsspannung bereitstellen und mittels der zweiten Ladespannung aufladbar umschaltbar ist.
- Das vorgeschlagene Prinzip erlaubt Laden an 400 V und an 800 V Ladesäulen, sowie das Betreiben von 400 V und 800 V Antriebssystemen sowie die Verwendung verfügbarer, günstiger 400 V Nebenaggregate bzw. Nebenverbraucher. Grundprinzip ist ein Mittelabgriff einer 800 V Batterie, wodurch zwei 400 V Nebenverbrauchernetze entstehen. Diese Konfiguration wird beispielsweise für 800 V Laden, 800 V Fahren (Betrieb) verwendet. Der Ladungsausgleich zwischen den 400 V Netzen kann im 800V Betrieb durch einen kleinen DC/DC-Wandler oder auch durch intelligente Ansteuerung der Nebenverbraucher ganz ohne DC/DC-Wandler geschehen. Zum Laden mit 400 V oder Fahren mit 400 V werden Schalter in der Energiespeichervorrichtung so umgeschaltet, dass ein gemeinsames 400 V Netz entsteht. Somit ist ein schnelles Laden des Elektrofahrzeugs an 400 V- und 800 V-Ladesäulen möglich. Ferner kann auf einen DC/DC-Wandler 800V/400V durch intelligentes Energiemanagement verzichtet werden. Zusätzlich kann eine Batterievariante für unterschiedliche Antriebssysteme (400 V konventionell, 800 V Hochleistungsantriebe) verwendet werden.
- Es ist bevorzugt, dass bei der ersten Schalterkonfiguration die Energiespeicher elektrisch parallelgeschaltet sind und/oder dass bei der zweiten Schalterkonfiguration die Energiespeicher elektrisch seriell geschaltet sind. Mit dieser Konfiguration können unterschiedliche Betriebs- und Ladespannungen auf Basis desselben Energiespeichers einfach verwirklicht werden. Mit anderen Worten kann eine Mehrzahl standardisierter Energiespeicher verwendet werden, die durch geeignete Verschaltung die gewünschten Spannungen bereitstellen.
- Es ist bevorzugt, dass der erste Energiespeicher einen ersten Positivanschluss und einen ersten Negativanschluss umfasst, wobei der zweite Energiespeicher einen zweiten Positivanschluss und einen zweiten Negativanschluss umfasst, wobei der erste Negativanschluss und der zweite Positivanschluss zusammengeschaltet sind, um einen Mittelabgriff zu bilden. Mit dieser Konfiguration können die Spannungen einfach halbiert bzw. verdoppelt werden.
- Es ist bevorzugt, dass der erste Energiespeicher einen ersten Positivanschluss und einen ersten Negativanschluss umfasst, wobei der zweite Energiespeicher einen zweiten Positivanschluss und einen zweiten Negativanschluss umfasst, wobei ein erster Schalter den ersten Positivanschluss und den zweiten Positivanschluss und ein zweiter Schalter den ersten Negativanschluss und den zweiten Negativanschluss elektrisch unterbrechbar verbindet, wobei ein dritter Schalter den Positivanschluss des einen Energiespeichers und den Negativanschluss des anderen Energiespeichers elektrisch unterbrechbar verbindet. Insbesondere sind die Schalter als Schütze ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Energiespeichervorrichtung eine Steuereinrichtung, die zum Steuern der Schalteranordnung in Abhängigkeit von einer angelegten Ladespannung und gewünschten Betriebsspannung ausgebildet ist. Mit dieser Konfiguration kann sicher zwischen den gewünschten Verschaltungen der Energiespeicher gewechselt werden.
- Die Erfindung schafft ferner ein Energiesystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Energiesystem eine bevorzugte Energiespeichervorrichtung; einen Ladezweig zum Laden und/oder Entladen der Energiespeichervorrichtung mit einer bestimmten Ladespannung; einen oder mehrere Antriebszweige zum Versorgen einer oder mehrerer Antriebseinrichtungen, sowie aller Nebenverbraucher des Kraftfahrzeugs mit einer bestimmten Betriebsspannung aus der Energiespeichervorrichtung; und eine Steuereinrichtung umfasst, die zum Steuern der Schalteranordnung der Energiespeichervorrichtung in Abhängigkeit von der bestimmten Ladespannung und der bestimmten Betriebsspannung ausgebildet ist. Mit dieser Konfiguration kann die Bedienung vereinfacht werden. Der Nutzer braucht lediglich zum Laden anzustecken und das Energiesystem konfiguriert sich beispielsweise nach der angelegten Ladespannung. Ferner können die zuvor genannten Vorteile ebenfalls verwirklicht werden.
- Vorzugsweise umfasst das Energiesystem wenigstens einen Nebenzweig zum Versorgen wenigstens eines Nebenverbrauchers mit Energie aus der Energiespeichervorrichtung. Es ist bevorzugt, dass der Nebenverbraucher ein elektrischer Kältemittelverdichter, ein Zuheizer und/oder eine DC/DC-Wandler ist. Es ist bevorzugt, dass ein erster Nebenzweig an den ersten Energiespeicher angeschlossen ist, um einen geschlossenen Stromkreislauf zu bilden und/oder ein zweiter Nebenzweig an den zweiten Energiespeicher angeschlossen ist, um einen geschlossenen Stromkreislauf zu bilden. Vorzugsweise umfasst das Energiesystem eine Ladungsausgleichseinrichtung, die an den ersten Energiespeicher und den zweiten Energiespeicher angeschlossen ist und derart ausgebildet ist, dass die in den Energiespeichern gespeicherte Ladung ausgleichbar ist, so dass die Energiespeicher im Wesentlichen dieselbe Ladung enthalten. Durch die geeignete Verschaltung von Nebenverbrauchern bzw. eine entsprechende Ladungsausgleichseinrichtung kann eine ungleiche Ladung der Energiespeicher verhindert werden. Somit sinkt auch das Risiko für eine Fehlfunktion oder Beschädigung der angeschlossenen Komponenten. Durch ein homogenes Entladen der Energiespeicher wird sichergestellt, dass die gesamte gespeicherte Energie nutzbar gemacht wird, bevor eine Sicherheitsabschaltung erfolgt.
- Die Erfindung schafft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer bevorzugten Energiespeichervorrichtung oder einem bevorzugten Energiespeichersystem.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- Dabei zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energiesystems; -
2 eine schematische Ansicht der Energiespeichervorrichtung in drei Schaltkonfigurationen; -
3 eine erste Konfiguration des Energiesystems; -
4 eine zweite Konfiguration des Energiesystems; -
5 eine dritte Konfiguration des Energiesystems; -
6 eine vierte Konfiguration des Energiesystems; -
7 eine fünfte Konfiguration des Energiesystems mit Ladungsausgleichseinrichtung; und -
8 eine sechste Konfiguration des Energiesystems. - Es wird nachfolgend auf
1 Bezug genommen, die ein Ausführungsbeispiel eines Energiesystems10 zeigt. Das Energiesystem10 umfasst eine Energiespeichervorrichtung12 , die eine Mehrzahl von Energiespeichern14 aufweist, in denen elektrische Energie speicherbar ist. Die Energiespeicher14 sind mittels einer Schalteranordnung16 elektrisch unterbrechbar miteinander verbunden. - Ein erster Energiespeicher
18 weist einen ersten Positivanschluss20 und einen ersten Negativanschluss22 auf. Ein zweiter Energiespeicher24 weist einen ersten Positivanschluss26 und einen ersten Negativanschluss28 auf. Die Schalteranordnung 16 umfasst einen ersten Schalter30 , der die beiden Positivanschlüsse20 ,26 miteinander unterbrechbar verbindet, einen zweiten Schalter34 , der die beiden Negativanschlüsse22 , 28 miteinander unterbrechbar verbindet und einen dritten Schalter32 , der den ersten Positivanschluss20 mit dem zweiten Negativanschluss28 miteinander unterbrechbar verbindet. Jeder Schalter30 ,32 ,34 ist insbesondere als Schütz ausgebildet. - Die Energiespeichervorrichtung
12 kann eine Steuereinrichtung (nicht näher dargestellt) aufweisen, die die Schalteranordnung16 steuern kann. Die Steuereinrichtung kann auch außerhalb der Energiespeichervorrichtung12 als separate Komponente vorgesehen sein oder in eine andere Komponente integriert sein. - Die Energiespeichervorrichtung
12 weist wenigstens einen Ladeanschluss36 auf, der mit einer DC-Ladeanschlusseinrichtung38 und/oder einer AC-Ladeanschlusseinrichtung40 elektrisch verbunden ist. Die DC-Ladeanschlusseinrichtung38 weist auf an sich bekannte Weise eine Filtereinrichtung42 und eine DC-Anschlussbuchse44 auf, welche mittels eines ersten Ladeanschlusses46 mit der Energiespeichervorrichtung12 verbunden sind. Die AC-Ladeanschlusseinrichtung40 kann auf an sich bekannte Weise eine AC-Anschlussbuchse48 und/oder eine AC-Ladespule50 mit einem jeweiligen AC/DC-Wandler52 aufweisen. Die AC/DC-Wandler sind mittels eines zweiten Ladeanschlusses 54 mit der Energiespeichervorrichtung12 verbunden. - Die Energiespeichervorrichtung
12 umfasst wenigstens einen Antriebsanschluss56 , der mit einer elektrischen Antriebseinrichtung58 verbunden ist. Die elektrische Antriebseinrichtung58 dient zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und umfasst einen DC/AC-Wandler60 und einen Motor62 . Je nach Kraftfahrzeug kann die Antriebseinrichtung58 auch einen weiteren DC/AC-Wandler64 und einen weiteren Motor 66 umfassen. - Die Energiespeichervorrichtung
12 kann zudem wenigstens einen, bevorzugt zwei, Nebenanschlüsse68 aufweisen. Die Nebenanschlüsse68 sind mit einer Mehrzahl von Nebenverbrauchern70 verbunden, beispielsweise DC/DC-Wandlern72 für 12 V-Anschlüsse 74, elektrischen Kältemittelverdichtern76 (EKVM) und/oder Heizelementen 78 bzw. Zuheizern. Über die zwei DCDC Anschlüsse kann insbesondere die Ladeausgleichsfunktion des ersten Energiespeichers18 und des zweiten Energiespeichers24 dargestellt werden. - Nachfolgend werden anhand
2 die verschiedenen Konfigurationen der Energiespeichervorrichtung12 näher erläutert.2 , links zeigt schematisch die Grundverschaltung der beiden Energiespeicher18 ,24 mit dem ersten bis dritten Schalter 30, 32, 34, welche die Schalteranordnung16 bilden. -
2 , mittig zeigt die Konfiguration für 400 V Betriebsspannung (erste Betriebsspannung) und 400 V Ladespannung (erste Ladespannung). Dabei sind der erste Schalter30 und der zweite Schalter34 geschlossen, wobei der dritte Schalter32 geöffnet ist, so dass die beiden Energiespeicher18 ,24 parallel geschaltet sind. Der Antriebsanschluss56 ist in dieser Konfiguration mit einem Antriebsabgriff80 elektrisch verbunden. Ein erster und zweiter Nebenabgriff82 ,84 für einen ersten und zweiten Nebenzweig86 ,88 sind mit dem jeweiligen Nebenanschluss68 elektrisch verbunden. -
2 , rechts zeigt die Konfiguration für 800 V Betriebsspannung (zweite Betriebsspannung) und 800 V Ladespannung (zweite Ladespannung). Dabei sind der erste Schalter30 und der zweite Schalter34 geöffnet während der dritte Schalter32 geschlossen ist, so dass die beiden Energiespeicher18 ,24 in Reihe geschaltet sind. Der Antriebsanschluss56 ist in dieser Konfiguration mit dem Antriebsabgriff80 elektrisch verbunden. Der erste und zweite Nebenabgriff82 ,84 sind mit dem jeweiligen Nebenanschluss68 elektrisch verbunden. -
3 bis6 zeigt das Energiesystem10 in den Konfigurationen für 800 V Betrieb, 800 V Laden (3 ), 800 V Betrieb, 400 V Laden (4 ), 400 V Betrieb, 400 V Laden (5 ) sowie 400 V Betrieb, 800 V Laden (6 ). Der Betrieb bezieht sich hierbei auf die Betriebsspannung des elektischen Antriebssystems. Durch Ändern der Schalteranordnung16 kann die Energiespeichervorrichtung12 in die jeweils benötigte Konfiguration geschaltet werden. Es sollte beachtet werden, dass im Falle der Konfigurationen mit unterschiedlicher Betriebs- und Ladespannung die Antriebseinrichtung58 gegebenen falls abgetrennt wird bzw. dass die Schalteranordnung 16 derart umgeschaltet wird, dass die korrekte Betriebsspannung für die Antriebseinrichtung58 bereitgestellt wird. - Wie aus
7 ersichtlich, kann das Energiesystem10 eine Ladungsausgleichseinrichtung90 aufweisen, die beispielsweise als (unidirektionaler oder bidirektionaler) DC/DC-Wandler92 ausgebildet ist. In dieser Konfiguration weist der erste Nebenzweig86 einen EKMV94 und einen Zuheizer96 auf, während der zweite Nebenzweig88 einen DC/DC-Wandler98 und einen Zuheizer100 aufweist. Somit wird in dem ersten Nebenzweig86 mehr Leistung aufgenommen als in dem zweiten Nebenzweig 88, so dass ein Ladungsungleichgewicht zwischen dem ersten und zweiten Energiespeicher18 ,24 entstehen kann. Dieses Ungleichgewicht wird durch Ladungstransfer über die Ladungsausgleichseinrichtung90 ausgeglichen, so dass die Energiespeicher18 ,24 im Wesentlichen denselben Ladungsinhalt aufweisen. - Wie in
8 dargestellt, können die Nebenzweige86 ,88 leistungsmäßig symmetrisch ausgebildet sein, so dass mittels entsprechender Ansteuerung der Verbraucher - EKMV 102, Zuheizer104 und DC/DC-Wandler106 - eine gleichmäßige Entladung der Energiespeicher18 ,24 erreicht werden kann. - Mit den zuvor beschriebenen Maßnahmen kann eine bessere Verwendung von Schnelladesäulen erreicht werden. Ferner kann der Aufbau von Energiesystemen für Kraftfahrzeuge vereinfacht werden, da lediglich ein Typ Energiespeicher verbaut werden kann, der flexibler einsetzbar ist. Zudem können aufwendige und kostspielige 800V/400V Wandler und weitere 800V-Komponenten vermieden werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 10
- Energiesystem
- 12
- Energiespeichervorrichtung
- 14
- Energiespeicher
- 16
- Schalteranordnung
- 18
- erster Energiespeicher
- 20
- erster Positivanschluss
- 22
- erster Negativanschluss
- 24
- zweiter Energiespeicher
- 26
- zweiter Positivanschluss
- 28
- zweiter Negativanschluss
- 30
- erster Schalter
- 32
- zweiter Schalter
- 34
- dritter Schalter
- 36
- Ladeanschluss
- 38
- DC-Ladeanschlusseinrichtung
- 40
- AC-Ladeanschlusseinrichtung
- 42
- Filtereinrichtung
- 44
- DC-Anschlussbuchse
- 46
- erster Ladeanschluss
- 48
- AC-Anschlussbuchse
- 50
- AC-Ladespule
- 52
- AC/DC-Wandler
- 54
- zweiter Ladeanschluss
- 56
- Antriebsanschluss
- 58
- Antriebseinrichtung
- 60
- DC/AC-Wandler
- 62
- Motor
- 64
- DC/AC-Wandler
- 66
- Motor
- 68
- Nebenanschluss
- 70
- Nebenverbraucher
- 72
- DC/DC-Wandler
- 74
- 12V-Anschluss
- 76
- elektrischer Kältemittelverdichter (EKMV)
- 78
- Heizelement (Zuheizer)
- 80
- Antriebsabgriff
- 82
- erster Nebenabgriff
- 84
- zweiter Nebenabgriff
- 86
- erster Nebenzweig
- 88
- zweiter Nebenzweig
- 90
- Ladungsausgleichseinrichtung
- 92
- DC/DC-Wandler
- 94
- EKMV
- 96
- Zuheizer
- 98
- DC/DC-Wandler
- 100
- Zuheizer
- 102
- EKMV
- 104
- Zuheizer
- 106
- DC/DC-Wandler
Claims (10)
- Energiespeichervorrichtung (12) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Energiespeichervorrichtung (12) mit einer ersten Betriebsspannung und zweiten Betriebsspannung, die höher als die erste Betriebsspannung ist, und mit einer ersten Ladespannung und zweiten Ladespannung betreibbar ist, die höher als die erste Ladespannung ist, wobei die Energiespeichervorrichtung (12) umfasst: - eine Energiespeichereinrichtung, die zum Speichern elektrischer Energie ausgebildet ist und einen ersten Energiespeicher (18) und einen zweiten Energiespeicher (24) aufweist, wobei in den Energiespeichern (18, 24) elektrische Energie speicherbar ist; - eine Schalteranordnung (16), die den ersten Energiespeicher (18) und den zweiten Energiespeicher (24) elektrisch miteinander verbindet, wobei die Schalteranordnung (16) zwischen einer ersten Schalterkonfiguration, in der die Energiespeicher (18, 24) die erste Betriebsspannung bereitstellen und mittels der ersten Ladespannung aufladbar sind, und einer zweiten Schalterkonfiguration, in der die Energiespeicher (18, 24) die zweite Betriebsspannung bereitstellen und mittels der zweiten Ladespannung aufladbar umschaltbar ist.
- Energiespeichervorrichtung (12) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Schalterkonfiguration die Energiespeicher (18, 24) elektrisch parallelgeschaltet sind und/oder dass bei der zweiten Schalterkonfiguration die Energiespeicher (18, 24) elektrisch seriell geschaltet sind. - Energiespeichervorrichtung (12) nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (18) einen ersten Positivanschluss (20) und einen ersten Negativanschluss (22) umfasst, wobei der zweite Energiespeicher (24) einen zweiten Positivanschluss (26) und einen zweiten Negativanschluss (28) umfasst, wobei der erste Negativanschluss (22) und der zweite Positivanschluss (24) zusammengeschaltet sind, um einen Mittelabgriff zu bilden. - Energiespeichervorrichtung (12) nach
Anspruch 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (18) einen ersten Positivanschluss (20) und einen ersten Negativanschluss (22) umfasst, wobei der zweite Energiespeicher (24) einen zweiten Positivanschluss (26) und einen zweiten Negativanschluss (28) umfasst, wobei ein erster Schalter (30) den ersten Positivanschluss (20) und den zweiten Positivanschluss (26) und ein zweiter Schalter (34) den ersten Negativanschluss (22) und den zweiten Negativanschluss (28) elektrisch unterbrechbar verbindet, wobei ein dritter Schalter (32) den Positivanschluss (20) des einen Energiespeichers (18) und den Negativanschluss (28) des anderen Energiespeichers (24) elektrisch unterbrechbar verbindet. - Energiesystem (10) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Energiesystem (10) umfasst: - eine Energiespeichervorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; - einen Ladezweig zum Laden und/oder Entladen der Energiespeichervorrichtung (12) mit einer bestimmten Ladespannung; - einen Antriebszweig zum Versorgen einer Antriebseinrichtung (58) des Kraftfahrzeugs mit einer bestimmten Betriebsspannung aus der Energiespeichervorrichtung (12); und - eine Steuereinrichtung, die zum Steuern der Schalteranordnung (16) der Energiespeichervorrichtung (12) in Abhängigkeit von der bestimmen Ladespannung und der bestimmten Betriebsspannung ausgebildet ist.
- Energiesystem (10) nach
Anspruch 5 , gekennzeichnet durch wenigstens einen Nebenzweig (86, 88) zum Versorgen wenigstens eines Nebenverbrauchers (70) mit Energie aus der Energiespeichervorrichtung. - Energiesystem (10) nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenverbraucher ein elektrischer Kältemittelverdichter (76, 94, 102), ein Zuheizer (78, 96, 104) und/oder ein DC/DC-Wandler (72, 92, 98, 106) ist. - Energiesystem (10) nach
Anspruch 6 oder7 , dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Nebenzweig (86) an den ersten Energiespeicher (18) angeschlossen ist, um einen geschlossenen Stromkreislauf zu bilden und/oder ein zweiter Nebenzweig (88) an den zweiten Energiespeicher (24) angeschlossen ist, um einen geschlossenen Stromkreislauf zu bilden. - Energiesystem (10) nach einem der
Ansprüche 5 bis8 gekennzeichnet durch eine Ladungsausgleichseinrichtung (90), die an den ersten Energiespeicher (18) und den zweiten Energiespeicher (24) angeschlossen ist und derart ausgebildet ist, dass die in den Energiespeichern (18, 24) gespeicherte Ladung ausgleichbar ist, so dass die Energiespeicher (18, 24) im Wesentlichen dieselbe Ladung enthalten. - Energiesystem (10) nach einem der
Ansprüche 5 bis8 gekennzeichnet durch die Herstellung des Ladungsausgleiches durch Ansteuerung der Nebenverbraucher in den beiden 400V Zweigen, so dass die in den Energiespeichern (18, 24) gespeicherte Ladung ausgleichbar ist, so dass die Energiespeicher (18, 24) im Wesentlichen dieselbe Ladung enthalten.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017010998.2A DE102017010998A1 (de) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Energiespeichervorrichtung und Energiesystemen für ein Kraftfahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017010998.2A DE102017010998A1 (de) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Energiespeichervorrichtung und Energiesystemen für ein Kraftfahrzeug |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017010998A1 true DE102017010998A1 (de) | 2018-05-30 |
Family
ID=62117748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017010998.2A Withdrawn DE102017010998A1 (de) | 2017-11-28 | 2017-11-28 | Energiespeichervorrichtung und Energiesystemen für ein Kraftfahrzeug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017010998A1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019200909A1 (de) * | 2019-01-24 | 2020-07-30 | Vitesco Technologies GmbH | Verfahren zum Laden eines konfigurierbaren Fahrzeugakkumulators und Fahrzeugbordnetz |
DE102019129705A1 (de) * | 2019-11-05 | 2021-05-06 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Mehrspannungs-Speichersystem für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug |
DE102020203323A1 (de) | 2020-03-16 | 2021-09-16 | Siemens Mobility GmbH | Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug |
DE102020121818A1 (de) | 2020-08-20 | 2022-02-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Elektrisches System für ein Kraftfahrzeug für einen Boost-Ladebetrieb, Verfahren zu dessen Betrieb und Kraftfahrzeug |
DE102021116691A1 (de) | 2021-04-20 | 2022-10-20 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Elektrofahrzeug |
DE102021115167A1 (de) | 2021-06-11 | 2022-12-15 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug-Hochspannungsbordnetz |
DE102021206397A1 (de) | 2021-06-22 | 2022-12-22 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug mit einem einen Elektromotor aufweisenden Hauptantrieb |
DE102022123607A1 (de) | 2022-09-15 | 2024-03-21 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Hochvolteinrichtung |
-
2017
- 2017-11-28 DE DE102017010998.2A patent/DE102017010998A1/de not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019200909A1 (de) * | 2019-01-24 | 2020-07-30 | Vitesco Technologies GmbH | Verfahren zum Laden eines konfigurierbaren Fahrzeugakkumulators und Fahrzeugbordnetz |
DE102019129705A1 (de) * | 2019-11-05 | 2021-05-06 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Mehrspannungs-Speichersystem für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug |
DE102020203323A1 (de) | 2020-03-16 | 2021-09-16 | Siemens Mobility GmbH | Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug |
EP3882067A1 (de) * | 2020-03-16 | 2021-09-22 | Siemens Mobility GmbH | Fahrzeug, insbesondere schienenfahrzeug |
DE102020121818A1 (de) | 2020-08-20 | 2022-02-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Elektrisches System für ein Kraftfahrzeug für einen Boost-Ladebetrieb, Verfahren zu dessen Betrieb und Kraftfahrzeug |
DE102021116691A1 (de) | 2021-04-20 | 2022-10-20 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Elektrofahrzeug |
DE102021115167A1 (de) | 2021-06-11 | 2022-12-15 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug-Hochspannungsbordnetz |
DE102021206397A1 (de) | 2021-06-22 | 2022-12-22 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Kraftfahrzeug mit einem einen Elektromotor aufweisenden Hauptantrieb |
DE102022123607A1 (de) | 2022-09-15 | 2024-03-21 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Hochvolteinrichtung |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017010998A1 (de) | Energiespeichervorrichtung und Energiesystemen für ein Kraftfahrzeug | |
WO2018001544A1 (de) | Energiespeichereinrichtung für einen kraftwagen | |
DE102010041040A1 (de) | Energieversorgungsnetz und Verfahren zum Laden mindestens einer als Energiespeicher für einen Gleichspannungszwischenkreis dienenden Energiespeicherzelle in einem Energieversorgungsnetz | |
DE102014212934A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Ladezustandsausgleich eines Energiespeichersystems | |
DE102012010711A1 (de) | Bordnetzanordnung für ein Fahrzeug und Verfahren zu deren Betrieb | |
DE102016123923A1 (de) | Ladevorrichtung | |
DE102014006772A1 (de) | Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Spannungskreisen | |
DE102014212933B3 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Ladezustandsausgleich für ein Batteriesystem | |
DE102018004891A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung für einen Spannungsausgleich in einem Bordnetz eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs | |
DE102016015316A1 (de) | On-Board-Gleichspannungsladevorrichtung für ein Fahrzeug | |
DE102014212935A1 (de) | Vorrichtung zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung mit seriellem Stack-Umrichter sowie Antriebsanordnung | |
DE102011006761A1 (de) | Schaltmatrix, System mit Schaltmatrix und Verfahren zum Ansteuern einer Schaltmatrix | |
DE102016011894A1 (de) | Elektrisch Energiespeicheranordnung für einen Kraftwagen mit zwei elektrischen Energiespeichern | |
DE102014201365A1 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Coulomb-Wirkungsgrades von Batteriemodulen | |
DE102015007264B4 (de) | Schnelles Übertragen von elektrischer Energie von einer Ladestation zu einem Verbraucher | |
DE102016204534A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung elektrischer Verbraucher mittels eines Energiespeichersystems | |
EP3173280B1 (de) | Batterie, fahrzeug mit einer solchen batterie und verwendung einer solchen batterie | |
DE102015006280A1 (de) | Fahrzeug und elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug | |
DE102010041028A1 (de) | Energieversorgungsnetz und Verfahren zum Laden mindestens einer als Energiespeicher für einen Gleichspannungszwischenkreis dienenden Energiespeicherzelle in einem Energieversorgungsnetz | |
DE102010017439A1 (de) | Schaltungsanordnung und Verfahren zum Ausgleich von unterschiedlichen Ladezuständen von Zellen eines Energiespeichers | |
DE102011006096A1 (de) | Laderegelungssystem | |
DE102018214085A1 (de) | Energieversorgungsanordnung zur Energieversorgung einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Energieversorgung | |
EP3759787B1 (de) | Lade-system | |
DE102020204336B4 (de) | Fahrzeugseitige Hochvolt-Ladeschaltung und Fahrzeugbordnetz | |
EP3555990B1 (de) | Elektromaschinen-anordnung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R230 | Request for early publication | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B60L0011180000 Ipc: B60L0058100000 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |