用于使車載電網(wǎng)運(yùn)行的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于使機(jī)動(dòng)車的車載電網(wǎng)（1）運(yùn)行的方法，其中所述車載電網(wǎng)（1）具有：低壓子網(wǎng)（21），其具有至少一個(gè)低壓耗電器（29）和起動(dòng)器（26）；和高壓子網(wǎng)（20），其具有至少一個(gè)高壓耗電器（25）和發(fā)電機(jī)（23），其中所述高壓子網(wǎng)（20）通過耦合單元（33）與低壓子網(wǎng)（21）相連，所述耦合單元（33）被設(shè)立為從高壓子網(wǎng)（20）汲取能量并且將該能量輸送給低壓子網(wǎng)（21），其中所述高壓子網(wǎng)（20）具有如下電池組（40），所述電池組（40）被設(shè)立為產(chǎn)生高壓并且將該高壓發(fā)出給高壓子網(wǎng)（20），而且所述電池組（40）具有至少兩個(gè)帶有被導(dǎo)向耦合單元（33）的線路段（80?11、80?12、…、80?n2）的電池組單元（41?1、41?2、…41?n）。在此，所述耦合單元（33）被設(shè)立為選擇性地將所述電池組單元（41?1、41?2、…41?n）接入給低壓子網(wǎng)（21）。本發(fā)明也涉及一種具有內(nèi)燃機(jī)和這樣的車載電網(wǎng)（1）的機(jī)動(dòng)車。
【專利說明】
用于使車載電網(wǎng)運(yùn)行的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種用于使機(jī)動(dòng)車的車載電網(wǎng)運(yùn)行的方法和一種具有運(yùn)樣的車載電 網(wǎng)的機(jī)動(dòng)車。
【背景技術(shù)】
[0002] 在具有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車中，按標(biāo)準(zhǔn)用12伏特來運(yùn)行的車載電網(wǎng)被設(shè)置用于給針對(duì) 內(nèi)燃機(jī)W及機(jī)動(dòng)車的其它的電設(shè)備的電起動(dòng)器(Stader)進(jìn)行供應(yīng)。在起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)，如果 例如通過相對(duì)應(yīng)的起動(dòng)器信號(hào)使開關(guān)閉合，那么電壓通過車載電網(wǎng)被起動(dòng)器電池組提供給 使內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)的起動(dòng)器。如果內(nèi)燃機(jī)被起動(dòng)，那么該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，接著所述發(fā)電機(jī)產(chǎn) 生為大約12伏特的電壓并且通過車載電網(wǎng)將該電壓提供給機(jī)動(dòng)車中的不同的耗電器。在 此，該發(fā)電機(jī)也重新給由于起動(dòng)過程而被加載荷的起動(dòng)器電池組充電。如果該電池組通過 車載電網(wǎng)被充電，那么實(shí)際電壓可在標(biāo)稱電壓之上，例如為14V或者為14.4V。
[0003] 公知的是:在電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛中使用具有為48V的標(biāo)稱電壓的另一車載 電網(wǎng)。
[0004] US 7，193，392表明了如下電池組包：如果所述電池組包在制動(dòng)過程期間通過皿V 發(fā)動(dòng)機(jī)或者通過機(jī)動(dòng)車的動(dòng)能和勢(shì)能被驅(qū)動(dòng)為發(fā)電機(jī)，那么所述電池組包可從皿V發(fā)動(dòng)機(jī) 獲得電荷。為了將單個(gè)的電池組電池（Batteriezelle) W電子的方式禪合到補(bǔ)償轉(zhuǎn)換器 (Ausgleichskonverter)上，控制單元將能量提供給一對(duì)雙向開關(guān)。該對(duì)開關(guān)被用于選擇性 地給各個(gè)電池組電池充電和放電。
[0005] US 6,909,201表明了用于機(jī)動(dòng)車的車載電網(wǎng)的可轉(zhuǎn)接的電壓供應(yīng)架構(gòu)，其中只采 用一種電池組配置，W便減小結(jié)構(gòu)空間、成本和復(fù)雜度。如果給低壓電網(wǎng)供應(yīng)電流，則雙向 DC/DC轉(zhuǎn)換器作為降壓變壓器起作用，而在另一運(yùn)行模式下，如果給高壓電網(wǎng)供應(yīng)電流，貝U 該雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器也可作為升壓變壓器起作用。
[0006] US 8，129,952公開了一種具有變換電路和多個(gè)主終端(化啡《6^11111曰1)的電池組 系統(tǒng)，所述多個(gè)主終端被配置為使得它們與充電單元、充電設(shè)備和多個(gè)可再充電的、彼此串 聯(lián)的、可再充電的電池組模塊相連，所述電池組模塊處于所述主終端之間。該電池組系統(tǒng)具 有轉(zhuǎn)接電路，所述轉(zhuǎn)接電路被構(gòu)建為使得所述電池組模塊中的第一電池組模塊被禪合到轉(zhuǎn) 接電路的輸入端上。此外，所述模塊還與補(bǔ)償開關(guān)電路相連，其中該補(bǔ)償開關(guān)電路被配置為 使得該補(bǔ)償開關(guān)電路由所述可再充電的電池組模塊中的第一電池組模塊來供應(yīng)電能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供了一種用于使機(jī)動(dòng)車的車載電網(wǎng)運(yùn)行的方法，其中所述車載電網(wǎng)具 有:帶有至少一個(gè)低壓耗電器和起動(dòng)器的低壓子網(wǎng)和帶有至少一個(gè)高壓耗電器和發(fā)電機(jī)的 高壓子網(wǎng)，其中該高壓子網(wǎng)通過禪合單元與低壓子網(wǎng)相連，所述禪合單元被設(shè)立為:從高壓 子網(wǎng)汲取能量并且將該能量輸送給低壓子網(wǎng)，其中該高壓子網(wǎng)具有如下電池組:所述電池 組被設(shè)立為產(chǎn)生高壓并且將所述高壓發(fā)出給高壓子網(wǎng)；而且該高壓子網(wǎng)具有帶有被導(dǎo)向禪 合單元的線路段的至少兩個(gè)電池組單元，其中該禪合單元被設(shè)立為選擇性地將電池組單元 接入(ZUSChalten)給低壓子網(wǎng)。在此設(shè)置:關(guān)于高壓子網(wǎng)和/或關(guān)于低壓子網(wǎng)無中斷地進(jìn)行 如下轉(zhuǎn)接過程，在所述轉(zhuǎn)接過程中更換被接入給低壓子網(wǎng)的電池組單元。
[0008] 換句話說，在給高壓子網(wǎng)的供應(yīng)不中斷的情況下和/或在給低壓子網(wǎng)的供應(yīng)不中 斷的情況下，將對(duì)于低壓子網(wǎng)要排除的(wegzuschaltend)第一電池組單元轉(zhuǎn)接到要接入給 低壓子網(wǎng)的第二電池組單元。
[0009] 本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：可通過低壓子網(wǎng)使根據(jù)低的第一電壓來設(shè)計(jì)的耗電器運(yùn)行， 而針對(duì)高功率耗電器準(zhǔn)備著高壓子網(wǎng)、也就是說具有相對(duì)于第一電壓被提高的電壓的子 網(wǎng)。低壓子網(wǎng)的供應(yīng)被疊加給高壓子網(wǎng)中的充電和放電過程。在此，單向地進(jìn)行通過高壓子 網(wǎng)的低壓子網(wǎng)供應(yīng)、也就是說禪合單元優(yōu)選地只在一個(gè)方向上提供能量傳輸。
[0010] 該車載電網(wǎng)不僅可在靜止的應(yīng)用中（例如在風(fēng)力發(fā)電設(shè)施中）而且可W在機(jī)動(dòng)車 中（例如在混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛中）投入使用。尤其是可W在具有起動(dòng)一停止系統(tǒng) (Start-Stopp-Systeme)的機(jī)動(dòng)車中采用該車載電網(wǎng)。
[0011] 所介紹的系統(tǒng)、也就是說車載電網(wǎng)和所屬的控制設(shè)備(例如電池組管理系統(tǒng))尤其 是適合于在具有48伏特發(fā)電機(jī)和14伏特起動(dòng)器的機(jī)動(dòng)車中使用，其中該14伏特起動(dòng)器優(yōu)選 地被設(shè)計(jì)用于起動(dòng)/停止系統(tǒng)。在本公開內(nèi)容的范疇下，具有12V或14V電壓的車載電網(wǎng)被稱 作低壓車載電網(wǎng)。具有為48V的標(biāo)稱電壓的車載電網(wǎng)也被稱作高壓車載電網(wǎng)。
[0012] 所介紹的系統(tǒng)尤其是適合于在如下機(jī)動(dòng)車中使用，所述機(jī)動(dòng)車具有用于輔助加速 (boost (助推））和回收（rec叩eration)制動(dòng)能量的系統(tǒng)（回收助推系統(tǒng)，BRS(Boost- Rekuperationssystem))。在回收助推系統(tǒng)中，在制動(dòng)過程中、在下坡行駛時(shí)或者在滑翔運(yùn) 行（Sege化etrieb)時(shí)獲得電能，W便由此來供應(yīng)耗電器。該回收助推系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的效 率，使得可W節(jié)省燃料或可W減少排放。在此，高壓子網(wǎng)中的電池組可W輔助內(nèi)燃機(jī)，運(yùn)被 稱作所謂的助推，或者所述高壓子網(wǎng)中的電池組可W在低速時(shí)、例如在停車場(chǎng)停放和退出 停車場(chǎng)(Ein- und Ausparken)時(shí)針對(duì)短的路段被用于純電動(dòng)行駛。
[0013] 在本描述中，術(shù)語"電池組"和"電池組單元"與常見的語言慣用法適配地被用于蓄 電池或蓄電池單元。該電池組包括可標(biāo)明電池組電池、電池組模塊、模塊支路或者電池組包 的一個(gè)或者多個(gè)電池組單元。在此，所述電池組電池優(yōu)選地在空間上被合并而且W電路技 術(shù)方式彼此相連、例如串行地或者并行地被接線成模塊。多個(gè)模塊可形成所謂的電池組直 接轉(zhuǎn)換器(BDC，batte巧direct convener)，而多個(gè)電池組直接轉(zhuǎn)換器可形成電池組直接 逆變器（BDI，batte;ry direct inve;rte;r)。
[0014] 有利的是:可選擇性地接入的電池組單元分別被設(shè)計(jì)用于提供低壓。因此，例如為 了輔助起動(dòng)一停止系統(tǒng)，所述電池組單元可交替地被要求來提供低壓，運(yùn)導(dǎo)致電池組單元 的使用壽命提局。
[0015] 因?yàn)槠饎?dòng)器被布置在低壓子網(wǎng)中，所W該低壓子網(wǎng)滿足針對(duì)起動(dòng)過程的要求、尤 其是也滿足針對(duì)冷起動(dòng)過程的要求。在此，起動(dòng)電流很大部分可由電池組來提供，例如超過 50%、超過80%或者100%由電池組來提供。
[0016] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式，禪合單元具有至少一個(gè)有反向截止能力的開關(guān)。優(yōu)選地，所 述有反向截止能力的開關(guān)適合于將可選擇性地接入的電池組單元接入到低壓子網(wǎng)或者排 除所述可選擇性地接入的電池組單元。所述開關(guān)具有如下特性:所述開關(guān)在狀態(tài)"接通"下 能夠?qū)崿F(xiàn)只在一個(gè)方向上的通過電流，而在狀態(tài)"關(guān)斷"下可接受兩種極性的截止電壓。
[0017] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式，禪合單元具有至少一個(gè)有正向截止能力的開關(guān)。優(yōu)選地，所 述有正向截止能力的開關(guān)適合于將可選擇性地接入的電池組單元彼此串聯(lián)。
[0018] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式，禪合單元被設(shè)立為將關(guān)于低壓子網(wǎng)的至少兩個(gè)電池組單元 彼此并聯(lián)。經(jīng)此能夠?qū)崿F(xiàn):在所述兩個(gè)電池組單元的充電狀態(tài)有強(qiáng)烈的偏差時(shí)，實(shí)現(xiàn)從具有 較高的充電狀態(tài)或提供較高的電壓的那個(gè)電池組單元來供應(yīng)低壓子網(wǎng)。在所述電池組單元 的充電狀態(tài)相同或者相似時(shí)，從兩個(gè)電池組單元來供應(yīng)低壓子網(wǎng)。
[0019] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式，禪合單元被設(shè)立為將關(guān)于高壓子網(wǎng)的至少兩個(gè)電池組單元 串聯(lián)、也就是說彼此連接成一排。
[0020] 附加地可W設(shè)置:低壓子網(wǎng)具有至少一個(gè)第二蓄能器，所述至少一個(gè)第二蓄能器 被優(yōu)化用于W高功率來提供電能。特別優(yōu)選的是例如基于雙層電容器、尤其是所謂的超級(jí) 電容器（supercapacitor)的電容器系統(tǒng)。尤其是在低溫的情況下，借助于提供高電流的所 述第二蓄能器給電池組卸載荷。借此，尤其是在裡離子電池組的情況下提供了決定性的優(yōu) 點(diǎn)。由于與在低壓子網(wǎng)中采用第二蓄能器(在制造技術(shù)上和在成本技術(shù)上)聯(lián)系在一起的花 費(fèi)，該系統(tǒng)優(yōu)選地適合于在具有大的內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車中采用，其中很高的冷起動(dòng)功率是必 要的。優(yōu)選地，采用直接針對(duì)起動(dòng)要求而優(yōu)化地被設(shè)計(jì)的第二蓄能器，W便即使在高數(shù)目的 冷起動(dòng)或很大數(shù)目的起動(dòng)/停止過程的情況下也確?？傁到y(tǒng)長(zhǎng)的使用壽命、例如在10年的 范圍內(nèi)或者更長(zhǎng)的使用壽命。
[0021] 優(yōu)選地，車載電網(wǎng)具有用于控制禪合單元W切換電池組單元的控制設(shè)備。該控制 設(shè)備例如可W是被分配給電池組的電池組管理系統(tǒng)，所述電池組管理系統(tǒng)例如包括其它的 功能性的單元，所述其它的功能性的單元被設(shè)立為檢測(cè)、處理關(guān)于電池組或電池組單元的 溫度、所提供的電壓、所發(fā)出的電流和充電狀態(tài)的測(cè)量數(shù)據(jù)，并且借助于運(yùn)些參量來實(shí)現(xiàn)提 高電池組系統(tǒng)的使用壽命、可靠性和安全性的管理功能。
[0022] 用于控制禪合單元的控制設(shè)備可具有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序可被存儲(chǔ)在機(jī) 器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)上，比方說被存儲(chǔ)在永久的或者可改寫的存儲(chǔ)介質(zhì)上，或者與計(jì)算機(jī)裝 置相關(guān)聯(lián)地例如被存儲(chǔ)在便攜式存儲(chǔ)器(如CD-R0M、DVD、藍(lán)光盤(Blu-ray DiskXUSB存儲(chǔ) 設(shè)備或者存儲(chǔ)卡)上。附加地而且替換于此地，例如通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng)）或者通信連接 (諸如電話線路或者無線連接），該計(jì)算機(jī)程序還可W在計(jì)算機(jī)裝置上、諸如在服務(wù)器 (Server)或者云服務(wù)器(Cloud-Server)上被提供用于下載。
[0023] 為了無中斷地供應(yīng)低壓子網(wǎng)，優(yōu)選地在實(shí)施如下步驟的情況下實(shí)現(xiàn)在被接入給低 壓子網(wǎng)的第一電池組單元到要接入給低壓子網(wǎng)的第二電池組單元上之間的更換： a) 將在被接入的第一電池組單元與要接入的第二電池組單元之間的線路分開， b) 將要接入的第二電池組單元接入到低壓子網(wǎng)， C)從低壓子網(wǎng)切斷被接入的第一電池組單元，并且 d)將在從低壓子網(wǎng)切斷的第一電池組單元與被接入給低壓子網(wǎng)的第二電池組單元之 間的線路相連。
[0024] 在此，優(yōu)選地有延遲地、也就是說不同時(shí)地執(zhí)行步驟b)和C)。
[00巧]因此，有利地，在所有的轉(zhuǎn)接過程中，從至少一個(gè)電池組單元來供應(yīng)低壓子網(wǎng)。經(jīng) 此，在沒有附加的緩沖裝置的情況下也可W避免低壓子網(wǎng)中的電壓擾動(dòng)。此外，電池組在轉(zhuǎn) 接過程期間還作為蓄能器被提供給高壓子網(wǎng)。在此，電壓可短期地在標(biāo)稱值之下，然而在兩 個(gè)方向上的能量流、也就是說電池組的充電和放電是可能的。
[0026] 優(yōu)選地設(shè)置:在步驟a)中將在被接入的第一電池組單元與要接入的第二電池組單 元之間的線路分開時(shí)，操縱至少一個(gè)有正向截止能力的開關(guān)。同樣優(yōu)選地設(shè)置:在將在從低 壓子網(wǎng)切斷的第一電池組單元與被接入給低壓子網(wǎng)的第二電池組單元之間的線路相連時(shí) 操縱至少一個(gè)有正向截止能力的開關(guān)。
[0027] 在步驟b)中將要接入的第二電池組單元接入時(shí)，優(yōu)選地操縱至少一個(gè)有反向截止 能力的開關(guān)、特別優(yōu)選地操縱兩個(gè)有反向截止能力的開關(guān)。在步驟C)中切斷被接入的第一 電池組單元時(shí)，同樣優(yōu)選地操縱至少一個(gè)有反向截止能力的開關(guān)、特別優(yōu)選地操縱兩個(gè)有 反向截止能力的開關(guān)。
[0028] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式，在步驟b)中將要接入的第二電池組單元接入到低壓子網(wǎng)之 后并且在步驟C)中從低壓子網(wǎng)切斷被接入的第一電池組單元之前，被接入的第一電池組單 元與要接入的第二電池組單元關(guān)于低壓子網(wǎng)并聯(lián)。
[0029] 根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施形式，被接入的第一電池組單元與要接入的第二電池組單元在它 們之間有相連的線路的情況下關(guān)于高壓子網(wǎng)串聯(lián)。此外優(yōu)選地，被切斷的第一電池組單元 與被接入的第二電池組單元還在它們之間有相連的線路的情況下關(guān)于高壓子網(wǎng)串聯(lián)。
[0030] 為了在實(shí)施步驟a)、b)、c)和d)時(shí)無中斷地供應(yīng)低壓子網(wǎng)，按照一實(shí)施形式設(shè)置： 在步驟a)中將電池組單元之間的所有線路分開，而在步驟d)中將電池組單元之間的所有線 路相連。在此，可在兩個(gè)任意的電池組單元之間進(jìn)行更換。
[0031] 按照其中在相鄰的電池組單元之間進(jìn)行更換的可替換的實(shí)施形式設(shè)置:與在步驟 a)中將相鄰的電池組單元之間的線路分開同時(shí)地操縱用于在步驟b)中接入要接入的第二 電池組單元的有反向截止能力的開關(guān)，使得要接入的第二電池組單元的正極電地高歐姆地 被連接。為了在步驟b)中接入要接入的第二電池組單元而有延遲地操縱另一有反向截止能 力的開關(guān)，使得相鄰的電池組單元并聯(lián)。此后，優(yōu)選地在另一延遲之后，在步驟C)中從低壓 子網(wǎng)切斷被接入的第一電池組單元。在不相鄰的電池組單元之間的更換需要多個(gè)中間轉(zhuǎn)接 過程，其中所述中間轉(zhuǎn)接過程在相鄰的電池組單元之間進(jìn)行。
[0032] 為了無中斷地供應(yīng)高壓子網(wǎng)，優(yōu)選地在相繼實(shí)施如下步驟的情況下實(shí)現(xiàn)在被接入 給低壓子網(wǎng)的第一電池組單元到要接入給低壓子網(wǎng)的第二電池組單元上之間的更換： e) 從低壓子網(wǎng)切斷被接入的第一電池組單元， f) 將要接入的第二電池組單元接入到低壓子網(wǎng)。
[0033] 在此，有延遲地、也就是說不同時(shí)地執(zhí)行步驟e)和f)。
[0034] 在步驟e)中切斷被接入的第一電池組單元時(shí)，優(yōu)選地操縱至少一個(gè)有反向截止能 力的開關(guān)，特別優(yōu)選地操縱兩個(gè)有反向截止能力的開關(guān)。在步驟f)中接入要接入的第二電 池組單元時(shí)，優(yōu)選地操縱至少一個(gè)有反向截止能力的開關(guān)，特別優(yōu)選地操縱兩個(gè)有反向截 止能力的開關(guān)。
[0035] 在具有高壓子網(wǎng)的無中斷的供應(yīng)的實(shí)施形式中，優(yōu)選地設(shè)置:低壓子網(wǎng)具有電壓 緩沖裝置或者高性能蓄能器(化chleis化ngsene巧iespeicher)，W便在禪合單元中的轉(zhuǎn)接 過程中給低壓子網(wǎng)供應(yīng)電流，使得在低壓子網(wǎng)中不出現(xiàn)不容許地高的電壓擾動(dòng)。如果采用 高性能蓄能器，那么所述高性能蓄能器可W在禪合單元的持續(xù)時(shí)間短的轉(zhuǎn)接過程中毫無問 題地緩沖低壓子網(wǎng)中的電壓。如果電容器被用作電壓緩沖裝置，那么該電容器優(yōu)選地如下 被瑜吿R寸，
其中 是應(yīng)該在轉(zhuǎn)接過程期間在低壓子網(wǎng)中流動(dòng)的最大車載電網(wǎng)電流站是在其期間 沒有電池組單元針對(duì)供應(yīng)而準(zhǔn)備好的持續(xù)時(shí)間，而是車載電網(wǎng)電壓在轉(zhuǎn)接過程期間 的最大容許的改變。因此，該電容器適合作為電的電荷存儲(chǔ)器，所述電的電荷存儲(chǔ)器被設(shè)立 為至少短期地產(chǎn)生低壓并且將所述低壓發(fā)出給低壓子網(wǎng)。
[0036] 此外，根據(jù)具有高壓子網(wǎng)的無中斷的供應(yīng)的實(shí)施形式，優(yōu)選地確定低壓子網(wǎng)的電 流強(qiáng)度，并且如果該電流強(qiáng)度在所限定的闊值之下，那么實(shí)施所述轉(zhuǎn)接過程。因此，用于低 壓子網(wǎng)電流的信號(hào)被分析，而且運(yùn)樣操控禪合單元的開關(guān)，使得如果低壓子網(wǎng)的電流強(qiáng)度 在所限定的闊值之下，則只可W進(jìn)行更換。如果在運(yùn)種其中車載電網(wǎng)電流盡可能微小的時(shí) 間點(diǎn)進(jìn)行更換，那么可進(jìn)一步減小低壓子網(wǎng)中的電壓擾動(dòng)。
[0037] 根據(jù)實(shí)施形式設(shè)置:在轉(zhuǎn)接過程之前切斷低壓耗電器。有利地，可W進(jìn)一步減小低 壓子網(wǎng)中的電壓擾動(dòng)，其方式是進(jìn)行與耗電器管理系統(tǒng)的同步，W便在沒有舒適性損失的 情況下短時(shí)間地切斷低壓耗電器(諸如供熱系統(tǒng)），W便在沒有值得重視的電壓擾動(dòng)的情況 下能夠?qū)崿F(xiàn)電池組單元的轉(zhuǎn)接過程。
[003引本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明提供了一種用于使針對(duì)機(jī)動(dòng)車的具有裡離子電池組系統(tǒng)的成本有利的車載電 網(wǎng)運(yùn)行的方法，所述車載電網(wǎng)具有高壓子網(wǎng)、低壓子網(wǎng)和帶有低壓子網(wǎng)的單向供應(yīng)的回收 助推系統(tǒng)。在運(yùn)種情況下，相對(duì)于公知的系統(tǒng)可W取消電位分開的（potent ialtrennend) DC/DC轉(zhuǎn)換器W及鉛酸電池組。因而，該系統(tǒng)的特點(diǎn)在于被減小的體積而且在于相對(duì)于當(dāng)前 處于研發(fā)中的回收助推系統(tǒng)的較小的重量。此外，該回收助推系統(tǒng)還可W在適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)中 相對(duì)于當(dāng)前處于研發(fā)中的回收助推系統(tǒng)存儲(chǔ)明顯更多的能量，并且由此可W在更長(zhǎng)的制動(dòng) 過程或者下坡行駛中回收系統(tǒng)中的更多電能。
【附圖說明】
[0039] 本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中被示出并且在隨后的描述中進(jìn)一步被解釋。
[0040] 圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的低壓車載電網(wǎng)， 圖2示出了具有高壓子網(wǎng)和低壓子網(wǎng)和單向的、電位分開的DC/DC轉(zhuǎn)換器的車載電網(wǎng)， 圖3示出了具有高壓子網(wǎng)和低壓子網(wǎng)和雙向的、電位分開的DC/DC轉(zhuǎn)換器的車載電網(wǎng)， 圖4示出了按照第一實(shí)施形式的具有高壓子網(wǎng)和低壓子網(wǎng)和單向的、電流 (galvanisch)不分開的DC/DC轉(zhuǎn)換器的車載電網(wǎng)， 圖5示出了按照第二實(shí)施形式的具有高壓子網(wǎng)和低壓子網(wǎng)和單向的、電流不分開的DC/ DC轉(zhuǎn)換器的車載電網(wǎng)， 圖6示出了在示例性的運(yùn)行狀態(tài)下的禪合單元， 圖7示出了來自圖6的在另一示例性的運(yùn)行狀態(tài)下的禪合單元， 圖8示出了來自圖6的在另一示例性的運(yùn)行狀態(tài)下的禪合單元，并且 圖9示出了有反向截止能力的和有正向截止能力的開關(guān)。
[0041] 在本發(fā)明的實(shí)施例的隨后的描述中，相同的或者相似的部件和要素用相同的或者 相似的參考符號(hào)來標(biāo)明，其中在個(gè)別情況下省去對(duì)所述部件或者要素的重復(fù)描述。所述附 圖只示意性地示出了本發(fā)明的主題。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的車載電網(wǎng)1。在起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)，如果例如通過相對(duì)應(yīng)的 起動(dòng)器信號(hào)使開關(guān)12閉合，那么電壓通過車載電網(wǎng)1被起動(dòng)器電池組10提供給使內(nèi)燃機(jī)(未 示出）起動(dòng)的起動(dòng)器11。如果內(nèi)燃機(jī)被起動(dòng)，那么該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)13,接著所述發(fā)電機(jī) 13產(chǎn)生為大約12伏特的電壓并且通過車載電網(wǎng)1將該電壓提供給機(jī)動(dòng)車中的不同的耗電器 14。在此，該發(fā)電機(jī)13也重新給由于起動(dòng)過程而被加載荷的起動(dòng)器電池組10充電。
[0043] 圖2示出了具有高壓子網(wǎng)20和低壓子網(wǎng)21和單向的、電位分開的DC/DC轉(zhuǎn)換器22的 車載電網(wǎng)1，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器22形成了在高壓子網(wǎng)20與低壓子網(wǎng)21之間的禪合單元。車載 電網(wǎng)1可W是機(jī)動(dòng)車、運(yùn)輸車輛或者叉車的車載電網(wǎng)。
[0044] 高壓子網(wǎng)20例如是具有可由內(nèi)燃機(jī)(未示出）來運(yùn)行的發(fā)電機(jī)23的48伏特車載電 網(wǎng)。在該實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)23被構(gòu)造為根據(jù)機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生電能并且將 所述電能饋入到高壓子網(wǎng)20中。此外，高壓子網(wǎng)20還包括電池組24,所述電池組24例如可W 被構(gòu)造為裡離子電池組并且所述電池組24被設(shè)立為將必要的工作電壓輸出給高壓子網(wǎng)。其 它的高壓耗電器25、尤其是負(fù)載電阻被布置在高壓子網(wǎng)20中，所述其它的高壓耗電器25例 如可通過機(jī)動(dòng)車的至少一個(gè)、優(yōu)選地通過多個(gè)W高壓來運(yùn)行的耗電器來形成。
[0045] 起動(dòng)器26和開關(guān)27處于被布置在DC/DC轉(zhuǎn)換器22輸出側(cè)上的低壓子網(wǎng)21中，W便 使內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)，W及高性能存儲(chǔ)器28處于被布置在DC/DC轉(zhuǎn)換器22上輸出側(cè)的低壓子網(wǎng)21 中，所述高性能存儲(chǔ)器28被設(shè)立為針對(duì)低壓子網(wǎng)21提供大小為例如12V或者14V的低壓。用 低壓來運(yùn)行的其它的耗電器29被布置在低壓子網(wǎng)21中。高性能存儲(chǔ)器28例如包括電流電 池、尤其是鉛酸電池組的運(yùn)種電流電池，所述鉛酸電池組在被充滿電的狀態(tài)（充電狀態(tài) (state Of Cha巧e)，S0C=100%)下通常具有為12.8伏特的電壓。在被放電的狀態(tài)(充電狀 態(tài)，SOC = O% )下，高性能存儲(chǔ)器28在沒有被加載荷的情況下具有通常為10.8伏特的端電 壓。在行駛運(yùn)行時(shí)，根據(jù)高性能存儲(chǔ)器28的溫度和充電狀態(tài)，低壓子網(wǎng)21中的車載電網(wǎng)電壓 比方說在10.8伏特到15伏特之間的范圍內(nèi)。
[0046] DC/DC轉(zhuǎn)換器22在輸入側(cè)與高壓子網(wǎng)20相連，并且與發(fā)電機(jī)23相連。DC/DC轉(zhuǎn)換器 22在輸出側(cè)與低壓子網(wǎng)21相連。DC/DC轉(zhuǎn)換器22被構(gòu)造為:接收例如在12伏特到48伏特之間 的在輸入側(cè)所接收到的直流電壓(例如用來運(yùn)行高壓子網(wǎng)20的直流電壓），而且產(chǎn)生與在輸 入側(cè)所接收到的電壓不同的輸出電壓、尤其是產(chǎn)生小于在輸入側(cè)所接收到的電壓(例如12V 或者14V)而且對(duì)應(yīng)于低壓子網(wǎng)21的電壓的輸出電壓。
[0047] 圖3示出了具有高壓子網(wǎng)20和低壓子網(wǎng)21的車載電網(wǎng)1，所述高壓子網(wǎng)20和低壓子 網(wǎng)21通過雙向的、電位分開的DC/DC轉(zhuǎn)換器31相連。所示出的車載電網(wǎng)1基本上如在圖2中所 示出的車載電網(wǎng)1那樣被構(gòu)造，其中來自圖2的起動(dòng)器26與來自圖2的發(fā)電機(jī)23內(nèi)連為高壓 子網(wǎng)20中的起動(dòng)器發(fā)電機(jī)30,而且電位分開地實(shí)施的DC/DC轉(zhuǎn)換器31針對(duì)在子網(wǎng)20、21之間 的能量傳輸投入使用。此外，蓄能器24、28和耗電器25、29被布置在兩個(gè)子網(wǎng)20、21中，如關(guān) 于圖2所描述的那樣。
[0048] 在圖3中所示出的系統(tǒng)基本上通過起動(dòng)器26的內(nèi)連而被區(qū)分。在圖2中所示出的系 統(tǒng)中，起動(dòng)器26被布置在低壓子網(wǎng)21中，而且DC/DC轉(zhuǎn)換器22經(jīng)此可單向地被設(shè)計(jì)用于從高 壓子網(wǎng)20到低壓子網(wǎng)21的能量傳送，而在圖3中所示出的架構(gòu)中，在高壓子網(wǎng)20中采用起動(dòng) 器發(fā)電機(jī)30。在運(yùn)種情況下，DC/DC轉(zhuǎn)換器31雙向地被實(shí)施，使得電池組24、尤其是裡離子電 池組必要時(shí)可通過低壓子網(wǎng)21來充電。接著，通過低壓接口（未示出）和DC/DC轉(zhuǎn)換器31來進(jìn) 行機(jī)動(dòng)車的起動(dòng)輔助。
[0049] 圖4示出了在其上可實(shí)施按照本發(fā)明的方法的車載電網(wǎng)1，所述車載電網(wǎng)1具有高 壓子網(wǎng)20和低壓子網(wǎng)21。車載電網(wǎng)1適于在機(jī)動(dòng)車、運(yùn)輸車輛或者叉車中使用。該車載電網(wǎng)1 尤其是適合于在具有48伏特發(fā)電機(jī)、14伏特起動(dòng)器和回收助推系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車中使用。
[0050] 高壓子網(wǎng)20包括可由內(nèi)燃機(jī)(未示出）來運(yùn)行的發(fā)電機(jī)23。發(fā)電機(jī)23被構(gòu)造為:根 據(jù)機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生電能并且將所述電能饋入到高壓子網(wǎng)20中。其它的高 壓耗電器25被布置在高壓子網(wǎng)20中，所述其它的高壓耗電器25例如可通過機(jī)動(dòng)車的至少一 個(gè)、優(yōu)選地通過機(jī)動(dòng)車的多個(gè)用高壓來運(yùn)行的耗電器來形成。
[0化1] 此外，高壓子網(wǎng)20還包括電池組40,所述電池組40例如可W被構(gòu)造為裡離子電池 組并且所述電池組40被設(shè)立為將為48伏特的工作電壓輸出給高壓子網(wǎng)20。在為48伏特的標(biāo) 稱電壓的情況下，裡離子電池組40優(yōu)選地具有為大約15Ah的最小容量，W便可存儲(chǔ)必要的 電能。
[0化2]電池組40具有多個(gè)電池組單元41-1、41-2、-'41-11，其中多個(gè)電池組電池被分配給 運(yùn)些電池組單元41 -1、41 -2、…41 -n，所述多個(gè)電池組電池通常串聯(lián)并且部分附加地彼此并 聯(lián)，W便利用電池組40來實(shí)現(xiàn)所要求的功率數(shù)據(jù)和能量數(shù)據(jù)。各個(gè)電池組電池例如是具有 從2.8伏特至4.2伏特的電壓范圍的裡離子電池組。
[0053] 線路段 80-11、80-12、80-21、80-22...80-nl、80-n2 被分配給所述電池組單元 41-1、 41-2、…41-n，尤其是電壓通過所述線路段 80-ll、80-12、80-21、80-22'''80-nl、80-n2 被輸 送給禪合單元33。禪合單元33有如下任務(wù):將電池組40的電池組單元41-1、41-2、…41-n中 的至少一個(gè)連通到低壓子網(wǎng)21上，W運(yùn)行或者輔助該低壓子網(wǎng)21，而且關(guān)于高壓子網(wǎng)20將 電池組單元41-1、41-2、…41-n適當(dāng)?shù)亟泳€。
[0054] 禪合單元33將高壓子網(wǎng)20與低壓子網(wǎng)21相禪合并且在輸出側(cè)將必要的工作電壓 (例如12V或者14V)提供給低壓子網(wǎng)21。禪合單元33的結(jié)構(gòu)和作用方式關(guān)于圖6至8被描述。
[0055] 低壓子網(wǎng)21包括例如被設(shè)計(jì)用于在12V或者14V電壓的情況下運(yùn)行的低壓耗電器 29。根據(jù)實(shí)施形式設(shè)置：電池組40(例如裡離子電池組)在機(jī)動(dòng)車停車時(shí)承擔(dān)對(duì)被示出為耗 電器25、29的靜止電流耗電器(Ruhestromverbraucher)的供應(yīng)。例如可W設(shè)置：在運(yùn)種情況 下滿足所謂的機(jī)場(chǎng)測(cè)試的要求，其中機(jī)動(dòng)車在六周服務(wù)期限（Standzeit)之后還是可起動(dòng) 的，并且其中電池組40在該服務(wù)期限期間提供低壓子網(wǎng)21中的低壓耗電器29的靜止電流， W便例如給防盜警報(bào)設(shè)施供應(yīng)。
[0056] 此外，起動(dòng)器26被布置在低壓子網(wǎng)21中，所述起動(dòng)器26被設(shè)立為：如果開關(guān)27閉 合，則使內(nèi)燃機(jī)(未示出)起動(dòng)。
[0057] 高性能存儲(chǔ)器28或者緩沖存儲(chǔ)器可選地被布置在低壓子網(wǎng)21中，所述高性能存儲(chǔ) 器28或者緩沖存儲(chǔ)器短時(shí)間地可發(fā)出很高的功率、也就是說被優(yōu)化到高功率上。高性能存 儲(chǔ)器28滿足如下目的：進(jìn)一步避免在轉(zhuǎn)接電池組單元41-1、41-2、…41-n時(shí)的過壓。電容器 可被用作高性能存儲(chǔ)器28。
[0058] 圖5示出了按照另一實(shí)施形式的具有高壓子網(wǎng)20和低壓子網(wǎng)21的車載電網(wǎng)1，按照 本發(fā)明的方法可被實(shí)施到所述車載電網(wǎng)1上。該車載電網(wǎng)1適合于在具有48伏特發(fā)電機(jī)、14 伏特起動(dòng)器和回收助推系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車中使用，尤其是適合于具有大的內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車，其 中，巨大的起動(dòng)功率在冷起動(dòng)時(shí)是必要的。
[0059] 在圖5中所示出的車載電網(wǎng)1基本上如在圖4中所示出的車載電網(wǎng)1那樣被構(gòu)造，所 述在圖5中所示出的車載電網(wǎng)1具有如下區(qū)別:采用第二蓄能器280,而不是可選的高性能存 儲(chǔ)器28,所述第二蓄能器280在所示出的實(shí)施形式中包括多個(gè)電容器281的接線。電容器281 例如是雙層電容器、尤其是超級(jí)電容器。低壓子網(wǎng)21中的第二蓄能器280被優(yōu)化用于W高功 率來提供電能。
[0060] 圖6示出了禪合單元33,所述禪合單元33被實(shí)施為單向的、電流不分開的直流電壓 轉(zhuǎn)換器(DC/DC轉(zhuǎn)換器）。禪合單元33包括有反向截止能力的開關(guān)RSS 44、45,所述有反向截 止能力的開關(guān)RSS 44、45具有如下特性:所述有反向截止能力的開關(guān)RSS 44、45在狀態(tài)"接 通"下能夠?qū)崿F(xiàn)只在一個(gè)方向上的通過電流，而在第二狀態(tài)"關(guān)斷"下可接受兩種極性的截 止電壓。運(yùn)是與簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體開關(guān)(諸如IGBT開關(guān)）的重要的區(qū)別，因?yàn)樗龊?jiǎn)單的半導(dǎo)體 開關(guān)在反向方向上由于它們的本征二極管而不能接受截止電壓。由于與通過電流方向的關(guān) 系，兩個(gè)不同的開關(guān)類型、也就是RSS_1 45和RSS_r 44被繪制在圖6中，所述兩個(gè)不同的開 關(guān)類型不必在它們的制造方面相互區(qū)別，而是僅W不同的極性來建造。針對(duì)有反向截止能 力的開關(guān)RSS 44、45的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的例子關(guān)于圖9被描述。
[0061] 在禪合單元33中，電池組單元41-1、41-2、…41-n的線路段80-1U80-12、…、80-n2 分別與所述不同的有反向截止能力的開關(guān)RSS_1 45和RSS_r 44之一相連。有反向截止能力 的開關(guān)RSS_1 45在禪合單元33的輸出側(cè)被連接到正極52上，而有反向截止能力的開關(guān)RSS_ r 44在禪合單元33的輸出側(cè)被連接到負(fù)極51上。
[0062] 禪合單元33包括例如可W是標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體開關(guān)的有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1、 90-2、…、90-nl。針對(duì)有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、'。、90-111的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的 例子關(guān)于圖9被描述。在禪合單元33中，電池組單元41-1、41-2、…41-n的線路段80-12、…、 80-nl被分岔并且與有反向截止能力的開關(guān)RSS 44、45并行地被分別輸送給有正向截止能 力的開關(guān)VSS90-l、90-2、???、90-nl。如果所述有正向截止能力的開關(guān)VSS90-l、90-2、…、 90-nl閉合，那么所述有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、-'、90-111將電池組單元41-1、 41-2、…41-n彼此串聯(lián)。在此，有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、…、90-nl被布置在各 兩個(gè)電池組單元41-1、41-2、…41-n之間，使得在n個(gè)電池組單元41-1、41-2、…41-n的情況 下設(shè)置了n-1個(gè)有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、…、90-n-l。
[0063] 用參考符號(hào)73示出了經(jīng)過電池組單元41-1、41-2、…41-n的用于供應(yīng)高壓子網(wǎng)20 的電流路徑。在圖6中，所有的有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-U90-2、…、90-nl都閉合。此 夕h為了清楚，在附圖中了用比不導(dǎo)電的線路更粗的線示出導(dǎo)電的線路。
[0064] 高壓子網(wǎng)20的針對(duì)低壓子網(wǎng)21的接地的電壓電平(Spannungslage)與如下情況有 關(guān)：電池組單元41-1、41-2、…41-n中的哪個(gè)或哪些被接入。然而，不在運(yùn)行狀態(tài)下，所述電 位之一具有如下數(shù)值，所述數(shù)值超過了大小為高壓與低壓的總和、也就是說在48伏特電網(wǎng) 和14伏特電網(wǎng)的情況下為大約62伏特的電壓極限。然而，相對(duì)于低壓子網(wǎng)21的接地可出現(xiàn) 負(fù)電位。
[0065] 圖7示出了示例性地從電池組單元41-2通過所接通的有反向截止能力的開關(guān)RSS_ 1 45-i、RSS_r 44-i給低壓子網(wǎng)21的供應(yīng)。用參考符號(hào)71示出了從正極52經(jīng)過有反向截止 能力的開關(guān)RSS_1 45-i經(jīng)過所連通的第二電池組單元41-2經(jīng)過另一有反向截止能力的開 關(guān)RSS_r 44-i到負(fù)極51的電流路徑。
[0066] 通過有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、…、90-nl可能將用于供應(yīng)低壓子網(wǎng) 21的兩個(gè)或者更多電池組單元41-U41-2、…41-n并聯(lián)。在運(yùn)種情況下，所述有正向截止能 力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、…、90-nl被控制到狀態(tài)"關(guān)斷"下。在并聯(lián)的電池組單元41-1、41- 2、…41-n的電壓水平不同的情況下，實(shí)現(xiàn)只從那些具有較高的電壓水平的電池組單元41- 1、 41-2、…41-n到低壓子網(wǎng)21中的能量流。從具有較高的電壓電平的電池組單元41-1、41- 2、 …41-n到具有較低的電壓電平的電池組單元41-1、41-2、…41-n中的能量流通過如下有 反向截止能力的開關(guān)RSS 44、45來抑制，所述有反向截止能力的開關(guān)RSS 44、45被分配給具 有較低的電壓電平的電池組單元41-1、41-2、…41-n。在電池組單元41-1、41-2、…41-n并聯(lián) 期間，有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、…、90-nl被關(guān)斷，并且發(fā)電機(jī)23理想地不將 能量饋入到高壓子網(wǎng)20中。
[0067] 根據(jù)實(shí)施形式，車載電網(wǎng)1或控制設(shè)備被設(shè)立為使得電池組40能夠只在有正向截 止能力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、…、90-nl接通時(shí)給發(fā)電機(jī)23供應(yīng)能量。針對(duì)電池組40的充 電，所述有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-U90-2、…、90-nl不必強(qiáng)制地被接通，因?yàn)樗鲇?正向截止能力的開關(guān)VSS 90-U90-2、…、90-nl的本征二極管可引導(dǎo)充電電流。優(yōu)選地，每 當(dāng)針對(duì)低壓子網(wǎng)21的供應(yīng)不進(jìn)行并行運(yùn)行時(shí)，所述有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1、90- 2、…、90-nl總是被接通，W便減小在所述有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-U90-2、…、90-nl 之內(nèi)的損耗功率。
[0068] 發(fā)電機(jī)23的運(yùn)行與禪合單元33的運(yùn)行和低壓子網(wǎng)21的供應(yīng)無關(guān)。在運(yùn)里所連通的 給低壓子網(wǎng)21供應(yīng)的電池組單元41-2中，得到通過低壓子網(wǎng)電流與必要時(shí)從發(fā)電機(jī)23被饋 入到整個(gè)電池組40中的充電電流(在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)）或通過從整個(gè)電池組40汲取的放電電 流(在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)）的疊加。只要不超過電池組電池的容許的極限（例如電池的最大容許 的放電電流），所述過程就可被看作彼此無關(guān)。為了安全地給低壓子網(wǎng)21供應(yīng)，所述電池組 單元41-1、41-2、…41-n中的總是至少一個(gè)電池組單元通過禪合單元33的所屬的有反向截 止能力的開關(guān)RSS 44、45和有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-U90-2、…、90-nl被接入。由于 給低壓子網(wǎng)21的多次冗余的供應(yīng)，可利用所介紹的架構(gòu)來構(gòu)造如下系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有低 壓子網(wǎng)21中的電能的很高的可用性。
[0069] 為了無中斷地供應(yīng)高壓子網(wǎng)20,所謂的"先斷后通(break before make)"原理被 應(yīng)用在轉(zhuǎn)接過程中。在運(yùn)種情況下，導(dǎo)電的電池組單元41-2的有反向截止能力的開關(guān)45-i、 44-i被切斷。在到目前為止導(dǎo)電的電池組單元41-2的有反向截止能力的開關(guān)45-i、44-i不 再引導(dǎo)電流之后，應(yīng)該承擔(dān)低壓子網(wǎng)21的供應(yīng)的那個(gè)電池組單元41-U41-2、…41-n的有反 向截止能力的開關(guān)44、45被接通。經(jīng)此避免了 ：在低壓子網(wǎng)21中出現(xiàn)不容許地高的電壓。運(yùn) 也意味著:沒有電池組單元41-U41-2、…41-n短時(shí)間地被提供用于供應(yīng)低壓子網(wǎng)21。
[0070] 轉(zhuǎn)接持續(xù)時(shí)間被保持得盡可能短。運(yùn)通過如下方式來實(shí)現(xiàn):采用關(guān)于圖9被描述的 半導(dǎo)體開關(guān)(諸如M0SFET)的快速切換。通過適當(dāng)?shù)牟倏仉娐泛芫_地調(diào)整有反向截止能力 的開關(guān)44、45的關(guān)斷與接通之間的時(shí)間延遲。
[0071] 而如果針對(duì)有反向截止能力的開關(guān)44-i、45-i的切換指令會(huì)同步地來到，那么會(huì) 出現(xiàn)如下狀態(tài)：由于有反向截止能力的開關(guān)44、45的作用方式，低壓子網(wǎng)21的正極在切換階 段期間與所述兩個(gè)電池組單元41-U41-2、…41-n的較高的電位相連，在圖7中的例子中因 此與電池組單元41-1的正極相連。借此，會(huì)短時(shí)間地將比低壓子網(wǎng)21的規(guī)范允許的電壓高 得多的電壓施加到低壓子網(wǎng)21上。
[0072] 圖8示出了來自圖6的在另一示例性的運(yùn)行狀態(tài)下的禪合單元33。從電池組單元 41-1、41-2通過所接通的有反向截止能力的開關(guān)355_145-1、1?55_145-^\1?55_'44-王、 RSS_r 44-j來供應(yīng)低壓子網(wǎng)21。用參考符號(hào)71來示出的第一電流路徑從正極52經(jīng)過有反向 截止能力的開關(guān)RSS_1 45-i經(jīng)過所接通的第二電池組單元41-2并且通過另一有反向截止 能力的開關(guān)RSS_r 44-i通到負(fù)極51。此外，用參考符號(hào)72來示出的另一電流路徑從正極52 經(jīng)過有反向截止能力的開關(guān)RSS_1 45-j經(jīng)過所連通的第一電池組單元41-1經(jīng)過另一有反 向截止能力的開關(guān)RSS_r 44-j通到負(fù)極51。因?yàn)橛姓蚪刂鼓芰Φ拈_關(guān)VSS 90-1斷開，所 W第一電池組單元41-1和第二電池組單元41-2關(guān)于低壓子網(wǎng)21并聯(lián)。
[0073] 在圖8中所示出的狀態(tài)出現(xiàn)在所描述的方法的步驟b)之后。其它的有正向截止能 力的開關(guān)VSS 90-2、…、90-n 1在所示出的實(shí)施形式中被接通，但是在所述方法的可替換的 實(shí)施形式中也可在步驟b)之后被關(guān)斷。
[0074] 為了達(dá)到在圖8中所示出的狀態(tài)，從圖7中的狀態(tài)出發(fā)，有反向截止能力的第一開 關(guān)RSS_1 45-j與有正向截止能力的第一開關(guān)VSS 90-1的切換過程同時(shí)被接通。在該狀態(tài) 下，電池組40還有為36V的總電壓，所述為36V的總電壓可供48V高壓子網(wǎng)20支配并且能夠?qū)?現(xiàn)高壓子網(wǎng)20中的雙向的能量流。在該狀態(tài)下，包括n個(gè)電池組單元的電池組40被配置為n- 1個(gè)電池組單元41-2、-41-11的串聯(lián)電路，在所述n-1個(gè)電池組單元41-2、-'41-n的串聯(lián)電路 中，第一電池組單元41-1的負(fù)極與n-1個(gè)電池組單元41-2、的負(fù)極電相連。在該過 渡階段中，第一電池組單元41-1的正極高歐姆地電切換。W短的延遲時(shí)間來接通第一電池 組單元41-1的有反向截止能力的第二開關(guān)RSS_r 44-j。因此，由于反向截止能力的特性W 及通過電流對(duì)方向的限制，所述第一和第二電池組單元41-1、41-2通過有反向截止能力的 開關(guān)RSS 45-^\45-1、44-^\44-1并聯(lián)。在所述電池組單元41-1、41-2的并聯(lián)期間，低壓子網(wǎng) 21在充電狀態(tài)有強(qiáng)烈的偏差時(shí)由具有較高的充電狀態(tài)或者較高的電壓的那個(gè)電池組單元 41-1、41-2來供應(yīng)。在電池組單元41-1、41-2的大約相同的充電狀態(tài)或者電壓和低壓子網(wǎng)21 中的較高的車載電網(wǎng)負(fù)載的情況下，由兩個(gè)電池組單元41-U41-2來供應(yīng)。
[0075] 緊接在所示出的并聯(lián)之后，第二電池組單元41-2可通過被分配給所述第二電池組 單元41-2的有反向截止能力的開關(guān)RSS 45-i、44-i被切斷，而且由第一電池組單元41-1來 供應(yīng)低壓子網(wǎng)21。借此，結(jié)束從第二電池組單元41-2到第一電池組單元41-1的換向 (Kommutierung)，而不曾中斷低壓子網(wǎng)21的供應(yīng)。有正向截止能力的開關(guān)VSS 90-1可W重 新被接通，而且高壓子網(wǎng)20W全標(biāo)稱電壓重新準(zhǔn)備好。所描述的轉(zhuǎn)接概念針對(duì)在兩個(gè)緊鄰 的電池組單元41-U41-2、…41-n之間的轉(zhuǎn)接起作用。如果基于運(yùn)行策略而希望更換到不緊 鄰的電池組單元41 -1、41 -2、…41 -n，那么快速連續(xù)地執(zhí)行多個(gè)轉(zhuǎn)接過程。
[0076] 為了達(dá)到在圖8中示出的狀態(tài)，從圖7中的狀態(tài)出發(fā)可替換地關(guān)斷所有的有正向截 止能力的開關(guān)VSS 90-1、90-2、…、90-nl。在該階段中，發(fā)電機(jī)23不將能量饋入到高壓子網(wǎng) 20中并且也不在助推運(yùn)行中工作。W短的延遲時(shí)間來接通屬于第一電池組單元41-1的有反 向截止能力的開關(guān)RSS 45-j、44-j。于是，第一和第二電池組單元41-1、41-2通過有反向截 止能力的開關(guān)44、45(如所示出的那樣)并聯(lián)。雖然已經(jīng)關(guān)于圖8描述了低壓子網(wǎng)21的供應(yīng)在 兩個(gè)相鄰的電池組單元41-U41-2、…41-n之間的轉(zhuǎn)接，然而可W用所描述的方法在沒有限 制的情況下執(zhí)行任意的電池組單元41-l、41-2、…41-n到任意的另一電池組單元41-l、41- 2、…41-n的轉(zhuǎn)接。
[0077]圖9示出了有反向截止能力的開關(guān)RSS 44、45和有正向截止能力的開關(guān)VSS 90的 可能的結(jié)構(gòu)。在此，用1來說明有反向截止能力的開關(guān)RSS 44、45和有正向截止能力的開關(guān) VSS 90的導(dǎo)通方向。
[007引有反向截止能力的開關(guān)RSS_r 44例如包括IGBT、M0S陽T 101或者雙極型晶體管和 與其串聯(lián)的二極管103。在圖9中示出了MOSFET 101，所述MOSFET 101具有一起被示出的本 征二極管102。與MOSFET 101串聯(lián)的二極管103跟MOSFET 101的本征二極管102的方向相反 地被極化(polen)。有反向截止能力的開關(guān)RSS_r 44使電流在導(dǎo)通方向1上導(dǎo)通，并且在相 反的方向截止。有反向截止能力的開關(guān)RSS_1 45對(duì)應(yīng)于RSS_r 44,僅用相反的極性來建造， 使得導(dǎo)通方向和截止方向被互換。
[00巧]有正向截止能力的開關(guān)VSS 90包括MOSFET 10UIGBT或者雙極型晶體管，其中其 本征二極管102-起被示出。尤其是，有反向截止能力的開關(guān)RSS_1 45、RSS_r 44和有正向 截止能力的開關(guān)VSS 90的特點(diǎn)也在于:在切換過程中幾乎不可察覺的延遲，也就是說允許 很短的轉(zhuǎn)接持續(xù)時(shí)間。通過適當(dāng)?shù)牟倏仉娐房蒞很精確地調(diào)整在有反向截止能力的開關(guān) RSS_1 45、RSS_r 44的關(guān)斷和接通與有正向截止能力的開關(guān)VSS 90的關(guān)斷和接通之間的時(shí) 間延遲。
[0080]本發(fā)明并不限于運(yùn)里所描述的實(shí)施例和其中所突出的方面。更確切地說，在本領(lǐng) 域技術(shù)人員處理的范疇中的多個(gè)變型方案都可能在通過權(quán)利要求書所說明的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于使機(jī)動(dòng)車的車載電網(wǎng)（1)運(yùn)行的方法，其中所述車載電網(wǎng)（1)具有：低壓子網(wǎng) (21)，所述低壓子網(wǎng)（21)具有至少一個(gè)低壓耗電器(29)和起動(dòng)器(26);和高壓子網(wǎng)（20)，所 述高壓子網(wǎng)（20)具有至少一個(gè)高壓耗電器(25)和發(fā)電機(jī)(23)，其中所述高壓子網(wǎng)（20)通過 耦合單元(33)與低壓子網(wǎng)（21)相連，所述耦合單元(33)被設(shè)立為從高壓子網(wǎng)（20)汲取能量 并且將所述能量輸送給低壓子網(wǎng)（21)，其中所述高壓子網(wǎng)（20)具有如下電池組(40):所述 電池組(40)被設(shè)立為產(chǎn)生高壓并且將所述高壓發(fā)出給高壓子網(wǎng)（20)，而且所述電池組(40) 具有至少兩個(gè)帶有被導(dǎo)向耦合單元(33)的線路段(80-11、80-12、"^80-112)的電池組單元 (41-1、41-2、一41-11)，其中所述耦合單元(33)被設(shè)立為選擇性地將電池組單元(41-1、41- 2、…41-n)接入給低壓子網(wǎng)（21)，其特征在于，關(guān)于高壓子網(wǎng)（20)和/或關(guān)于低壓子網(wǎng)（21) 無中斷地進(jìn)行如下轉(zhuǎn)接過程：在所述轉(zhuǎn)接過程中，被接入給低壓子網(wǎng)（21)的電池組單元 (41-1、41-2、…41-n)被更換。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在被接入給低壓子網(wǎng)（21)的第一電池組單 元(41-1、41-2、'"41-11)到要接入給低壓子網(wǎng)（21)的第二電池組單元(41-1、41-2、'"41-11) 上之間的更換時(shí)，在無中斷供應(yīng)低壓子網(wǎng)（21)的情況下實(shí)施如下步驟： a) 將在被接入的第一電池組單元（41-1、41-2、+ 41-11)與要接入的第二電池組單元 (41-1、41 _2、…41-η)之間的線路分開， b) 將要接入的第二電池組單元(41-1、41-2、···41-η)接入到低壓子網(wǎng)（21)， c) 從低壓子網(wǎng)（21)切斷被接入的第一電池組單元(41-1、41-2、"_41-11)，并且 d) 將在從低壓子網(wǎng)（21)切斷的第一電池組單元(41-1、41-2、···41-η)與被接入給低壓 子網(wǎng)（21)的第二電池組單元(41-1、41-2、···41-η)之間的線路相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述耦合單元(33)具有有反向截止能力的 開關(guān)(44、45)，而且在步驟13)中將要接入的第二電池組單元(41-1、41-2、"_41-11)接入到低 壓子網(wǎng)（21)時(shí)和/或在步驟c)中從低壓子網(wǎng)（21)切斷被接入的第一電池組單元(41-1、41_ 2、…41-n)時(shí)，至少一個(gè)有反向截止能力的開關(guān)(44、45)被操縱。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述耦合單元(33)具有有正向截止能 力的開關(guān)(90、90-l、90-2、···、90-nl)，而且在步驟a)中將在兩個(gè)電池組單元(41-l、41-2、··· 41-n)之間的線路分開時(shí)和/或在步驟d)中將在所述兩個(gè)電池組單元(41-l、41-2、…41-n) 之間的線路相連時(shí)，至少一個(gè)有正向截止能力的開關(guān)(90、90-1、90-2、…、90-nl)被操縱。5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的方法，其特征在于，在步驟b)中將要接入的第二電池 組單元(41-1、41-2、···41-η)接入到低壓子網(wǎng)（21)之后并且在步驟c)中從低壓子網(wǎng)（21)切 斷被接入的第一電池組單元(41-1、41-2、···41-η)之前，被接入的第一電池組單元(41-1、 41-2、…41-n)和要接入的第二電池組單元(41-1、41-2、."41-11)關(guān)于低壓子網(wǎng)（21)并聯(lián)。6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的方法，其特征在于，被接入的第一電池組單元(41-1、 41-2、…41-n)和要接入的第二電池組單元(41-1、41-2、"41-11)在它們之間有相連的線路 的情況下關(guān)于高壓子網(wǎng)（20)串聯(lián)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在被接入給低壓子網(wǎng)（21)的第一電池組單 元(41-1、41-2、'"41-11)到要接入給低壓子網(wǎng)（21)的第二電池組單元(41-1、41-2、'"41-11) 上之間的更換時(shí)，在無中斷供應(yīng)高壓子網(wǎng)（20)的情況下相繼實(shí)施如下步驟： e) 從低壓子網(wǎng)（21)切斷被接入的第一電池組單元(41-1、41-2、···41-η)， f)將要接入的第二電池組單元(41-1、41-2、···41-η)接入到低壓子網(wǎng)（21)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述耦合單元(33)具有有反向截止能力的 開關(guān)(44、45)，而且在步驟e)中從低壓子網(wǎng)（21)切斷被接入的第一電池組單元(41-1、41_ 2、···41-η)時(shí)和/或在步驟f)中將要接入的第二電池組單元(41-1、41-2、···41-η)接入到低 壓子網(wǎng)（21)時(shí)，至少一個(gè)有反向截止能力的開關(guān)(44、45)被操縱。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述低壓子網(wǎng)（21)的電流強(qiáng)度被確定， 而且如果所述電流強(qiáng)度在所限定的閾值之下，那么所述轉(zhuǎn)接過程被實(shí)施。10. 根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)接過程之間，低壓耗電 器(29)被切斷。
【文檔編號(hào)】B60R16/033GK105916726SQ201580005834
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日
【發(fā)明人】H.芬克
【申請(qǐng)人】羅伯特·博世有限公司