用于使车载电网运行的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于使机动车的车载电网（1）运行的方法，其中所述车载电网（1）具有：低压子网（21），其具有至少一个低压耗电器（29）和起动器（26）；和高压子网（20），其具有至少一个高压耗电器（25）和发电机（23），其中所述高压子网（20）通过耦合单元（33）与低压子网（21）相连，所述耦合单元（33）被设立为从高压子网（20）汲取能量并且将该能量输送给低压子网（21），其中所述高压子网（20）具有如下电池组（40），所述电池组（40）被设立为产生高压并且将该高压发出给高压子网（20），而且所述电池组（40）具有至少两个带有被导向耦合单元（33）的线路段（80‑11、80‑12、…、80‑n2）的电池组单元（41‑1、41‑2、…41‑n）。在此，所述耦合单元（33）被设立为选择性地将所述电池组单元（41‑1、41‑2、…41‑n）接入给低压子网（21）。本发明专利技术也涉及一种具有内燃机和这样的车载电网（1）的机动车。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于使机动车的车载电网运行的方法和一种具有这样的车载电网的机动车。
技术介绍
在具有内燃机的机动车中，按标准用12伏特来运行的车载电网被设置用于给针对内燃机以及机动车的其它的电设备的电起动器（Starter）进行供应。在起动内燃机时，如果例如通过相对应的起动器信号使开关闭合，那么电压通过车载电网被起动器电池组提供给使内燃机起动的起动器。如果内燃机被起动，那么该内燃机驱动发电机，接着所述发电机产生为大约12伏特的电压并且通过车载电网将该电压提供给机动车中的不同的耗电器。在此，该发电机也重新给由于起动过程而被加载荷的起动器电池组充电。如果该电池组通过车载电网被充电，那么实际电压可在标称电压之上，例如为14V或者为14.4V。公知的是：在电动车辆和混合动力车辆中使用具有为48V的标称电压的另一车载电网。US 7,193,392表明了如下电池组包：如果所述电池组包在制动过程期间通过HEV发动机或者通过机动车的动能和势能被驱动为发电机，那么所述电池组包可从HEV发动机获得电荷。为了将单个的电池组电池（Batteriezelle）以电子的方式耦合到补偿转换器（Ausgleichskonverter）上，控制单元将能量提供给一对双向开关。该对开关被用于选择性地给各个电池组电池充电和放电。US 6,909,201表明了用于机动车的车载电网的可转接的电压供应架构，其中只采用一种电池组配置，以便减小结构空间、成本和复杂度。如果给低压电网供应电流，则双向DC/DC转换器作为降压变压器起作用，而在另一运行模式下，如果给高压电网供应电流，则该双向DC/DC转换器也可作为升压变压器起作用。US 8,129,952公开了一种具有变换电路和多个主终端（Hauptterminal）的电池组系统，所述多个主终端被配置为使得它们与充电单元、充电设备和多个可再充电的、彼此串联的、可再充电的电池组模块相连，所述电池组模块处于所述主终端之间。该电池组系统具有转接电路，所述转接电路被构建为使得所述电池组模块中的第一电池组模块被耦合到转接电路的输入端上。此外，所述模块还与补偿开关电路相连，其中该补偿开关电路被配置为使得该补偿开关电路由所述可再充电的电池组模块中的第一电池组模块来供应电能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于使机动车的车载电网运行的方法，其中所述车载电网具有：带有至少一个低压耗电器和起动器的低压子网和带有至少一个高压耗电器和发电机的高压子网，其中该高压子网通过耦合单元与低压子网相连，所述耦合单元被设立为：从高压子网汲取能量并且将该能量输送给低压子网，其中该高压子网具有如下电池组：所述电池组被设立为产生高压并且将所述高压发出给高压子网；而且该高压子网具有带有被导向耦合单元的线路段的至少两个电池组单元，其中该耦合单元被设立为选择性地将电池组单元接入（zuschalten）给低压子网。在此设置：关于高压子网和/或关于低压子网无中断地进行如下转接过程，在所述转接过程中更换被接入给低压子网的电池组单元。换句话说，在给高压子网的供应不中断的情况下和/或在给低压子网的供应不中断的情况下，将对于低压子网要排除的（wegzuschaltend）第一电池组单元转接到要接入给低压子网的第二电池组单元。本专利技术有如下优点：可通过低压子网使根据低的第一电压来设计的耗电器运行，而针对高功率耗电器准备着高压子网、也就是说具有相对于第一电压被提高的电压的子网。低压子网的供应被叠加给高压子网中的充电和放电过程。在此，单向地进行通过高压子网的低压子网供应、也就是说耦合单元优选地只在一个方向上提供能量传输。该车载电网不仅可在静止的应用中（例如在风力发电设施中）而且可以在机动车中（例如在混合动力车辆和电动车辆中）投入使用。尤其是可以在具有起动－停止系统（Start-Stopp-Systeme）的机动车中采用该车载电网。所介绍的系统、也就是说车载电网和所属的控制设备（例如电池组管理系统）尤其是适合于在具有48伏特发电机和14伏特起动器的机动车中使用，其中该14伏特起动器优选地被设计用于起动/停止系统。在本公开内容的范畴下，具有12V或14V电压的车载电网被称作低压车载电网。具有为48V的标称电压的车载电网也被称作高压车载电网。所介绍的系统尤其是适合于在如下机动车中使用，所述机动车具有用于辅助加速（boost（助推））和回收（recuperation）制动能量的系统（回收助推系统，BRS（Boost-Rekuperationssystem））。在回收助推系统中，在制动过程中、在下坡行驶时或者在滑翔运行（Segelbetrieb）时获得电能，以便由此来供应耗电器。该回收助推系统提高了系统的效率，使得可以节省燃料或可以减少排放。在此，高压子网中的电池组可以辅助内燃机，这被称作所谓的助推，或者所述高压子网中的电池组可以在低速时、例如在停车场停放和退出停车场（Ein- und Ausparken）时针对短的路段被用于纯电动行驶。在本描述中，术语“电池组”和“电池组单元”与常见的语言惯用法适配地被用于蓄电池或蓄电池单元。该电池组包括可标明电池组电池、电池组模块、模块支路或者电池组包的一个或者多个电池组单元。在此，所述电池组电池优选地在空间上被合并而且以电路技术方式彼此相连、例如串行地或者并行地被接线成模块。多个模块可形成所谓的电池组直接转换器（BDC，battery direct converter），而多个电池组直接转换器可形成电池组直接逆变器（BDI，battery direct inverter）。有利的是：可选择性地接入的电池组单元分别被设计用于提供低压。因此，例如为了辅助起动－停止系统，所述电池组单元可交替地被要求来提供低压，这导致电池组单元的使用寿命提高。因为起动器被布置在低压子网中，所以该低压子网满足针对起动过程的要求、尤其是也满足针对冷起动过程的要求。在此，起动电流很大部分可由电池组来提供，例如超过50％、超过80％或者100％由电池组来提供。根据优选的实施形式，耦合单元具有至少一个有反向截止能力的开关。优选地，所述有反向截止能力的开关适合于将可选择性地接入的电池组单元接入到低压子网或者排除所述可选择性地接入的电池组单元。所述开关具有如下特性：所述开关在状态“接通”下能够实现只在一个方向上的通过电流，而在状态“关断”下可接受两种极性的截止电压。根据优选的实施形式，耦合单元具有至少一个有正向截止能力的开关。优选地，所述有正向截止能力的开关适合于将可选择性地接入的电池组单元彼此串联。根据优选的实施形式，耦合单元被设立为将关于低压子网的至少两个电池组单元彼此并联。经此能够实现：在所述两个电池组单元的充电状态有强烈的偏差时，实现从具有较高的充电状态或提供较高的电压的那个电池组单元来供应低压子网。在所述电池组单元的充电状态相同或者相似时，从两个电池组单元来供应低压子网。根据优选的实施形式，耦合单元被设立为将关于高压子网的至少两个电池组单元串联、也就是说彼此连接成一排。附加地可以设置：低压子网具有至少一个第二蓄能器，所述至少一个第二蓄能器被优化用于以高功率来提供电能。特别优选的是例如基于双层电容器、尤其是所谓的超级电容器（supercapacitor本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于使机动车的车载电网（1）运行的方法，其中所述车载电网（1）具有：低压子网（21），所述低压子网（21）具有至少一个低压耗电器（29）和起动器（26）；和高压子网（20），所述高压子网（20）具有至少一个高压耗电器（25）和发电机（23），其中所述高压子网（20）通过耦合单元（33）与低压子网（21）相连，所述耦合单元（33）被设立为从高压子网（20）汲取能量并且将所述能量输送给低压子网（21），其中所述高压子网（20）具有如下电池组（40）：所述电池组（40）被设立为产生高压并且将所述高压发出给高压子网（20），而且所述电池组（40）具有至少两个带有被导向耦合单元（33）的线路段（80‑11、80‑12、…、80‑n2）的电池组单元（41‑1、41‑2、…41‑n），其中所述耦合单元（33）被设立为选择性地将电池组单元（41‑1、41‑2、…41‑n）接入给低压子网（21），其特征在于，关于高压子网（20）和/或关于低压子网（21）无中断地进行如下转接过程：在所述转接过程中，被接入给低压子网（21）的电池组单元（41‑1、41‑2、…41‑n）被更换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.27 DE 102014201362.31.用于使机动车的车载电网（1）运行的方法，其中所述车载电网（1）具有：低压子网（21），所述低压子网（21）具有至少一个低压耗电器（29）和起动器（26）；和高压子网（20），所述高压子网（20）具有至少一个高压耗电器（25）和发电机（23），其中所述高压子网（20）通过耦合单元（33）与低压子网（21）相连，所述耦合单元（33）被设立为从高压子网（20）汲取能量并且将所述能量输送给低压子网（21），其中所述高压子网（20）具有如下电池组（40）：所述电池组（40）被设立为产生高压并且将所述高压发出给高压子网（20），而且所述电池组（40）具有至少两个带有被导向耦合单元（33）的线路段（80-11、80-12、…、80-n2）的电池组单元（41-1、41-2、…41-n），其中所述耦合单元（33）被设立为选择性地将电池组单元（41-1、41-2、…41-n）接入给低压子网（21），其特征在于，关于高压子网（20）和/或关于低压子网（21）无中断地进行如下转接过程：在所述转接过程中，被接入给低压子网（21）的电池组单元（41-1、41-2、…41-n）被更换。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在被接入给低压子网（21）的第一电池组单元（41-1、41-2、…41-n）到要接入给低压子网（21）的第二电池组单元（41-1、41-2、…41-n）上之间的更换时，在无中断供应低压子网（21）的情况下实施如下步骤：a)将在被接入的第一电池组单元（41-1、41-2、…41-n）与要接入的第二电池组单元（41-1、41-2、…41-n）之间的线路分开，b)将要接入的第二电池组单元（41-1、41-2、…41-n）接入到低压子网（21），c)从低压子网（21）切断被接入的第一电池组单元（41-1、41-2、…41-n），并且d)将在从低压子网（21）切断的第一电池组单元（41-1、41-2、…41-n）与被接入给低压子网（21）的第二电池组单元（41-1、41-2、…41-n）之间的线路相连。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述耦合单元（33）具有有反向截止能力的开关（44、45），而且在步骤b)中将要接入的第二电池组单元（41-1、41-2、…41-n）接入到低压子网（21）时和/或在步骤c)中从低压子网（21）切断被接入的第一电池组单元（41-1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：H芬克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE