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EP2529465A2 - Batteriesystem für kraftfahrzeuge mit hochleistungsverbrauchern - Google Patents

Batteriesystem für kraftfahrzeuge mit hochleistungsverbrauchern

Info

Publication number
EP2529465A2
EP2529465A2 EP10800923A EP10800923A EP2529465A2 EP 2529465 A2 EP2529465 A2 EP 2529465A2 EP 10800923 A EP10800923 A EP 10800923A EP 10800923 A EP10800923 A EP 10800923A EP 2529465 A2 EP2529465 A2 EP 2529465A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
battery
electrical system
electrical
low
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Withdrawn
Application number
EP10800923A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Fink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
SB LiMotive Germany GmbH
SB LiMotive Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SB LiMotive Germany GmbH, SB LiMotive Co Ltd filed Critical SB LiMotive Germany GmbH
Publication of EP2529465A2 publication Critical patent/EP2529465A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/006—Starting of engines by means of electric motors using a plurality of electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N11/0862—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery
    • F02N11/0866—Circuits or control means specially adapted for starting of engines characterised by the electrical power supply means, e.g. battery comprising several power sources, e.g. battery and capacitor or two batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • F02N2011/0881—Components of the circuit not provided for by previous groups
    • F02N2011/0888—DC/DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/46—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ICE-powered road vehicles
    • 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

Definitions

  • the invention is based on battery systems for motor vehicles which supply a multiplicity of different types of electrical consumers with a uniform operating voltage.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a corresponding battery system.
  • a so-called electrical system for supplying the electric starter or starter for the internal combustion engine and other electrical devices of the motor vehicle, which is operated by default with 14V (see FIG. 1).
  • starting the internal combustion engine (not shown) is a dependent of the state of charge of a provided for the supply starter battery 10 voltage via the electrical system a starter 1 1 provided, which the
  • High-power consumers such as electric air conditioning compressors or electric heating systems is problematic because these consumers due to the relatively low voltage with very high currents must be fed in order to provide the required power can. Disclosure of the invention
  • a first aspect of the invention introduces a battery system for a motor vehicle with an internal combustion engine, wherein the battery system has at least one low-voltage electrical system and an electrical system with increased voltage.
  • the low-voltage electrical system comprises at least a first battery, which is designed to generate a first voltage and to the
  • the vehicle electrical system with increased voltage comprises at least a second battery, which is designed to generate a second voltage, which is higher than the first voltage, and to output to the vehicle electrical system with increased voltage, an electric generator, which is operable and designed by the internal combustion engine , operated in a generator operation of the internal combustion engine, a third voltage which is higher than the second voltage (and thus can serve as a charging voltage for the second battery), and to the electrical system with increased
  • the electrical system with increased voltage is connected to the low-voltage electrical system via a coupling unit, which is designed to take the electrical system with increased voltage electrical energy and supply the low-voltage electrical system.
  • the electrical system or battery system according to the invention is suitable for any electrical system or battery system according to the invention.
  • (first) voltage are designed.
  • the electrical system with increased voltage is available, which can supply the high-power consumers with lower currents due to the higher second voltage.
  • the electric generator is arranged according to the invention in the electrical system with increased voltage and supplies this after the start of the
  • Internal combustion engine with electrical energy which at least partially the low-voltage electrical system can be supplied to charge the first battery.
  • the arrangement of the electric generator in the electrical system with increased voltage has the advantage that the electrical energy is generated in generator mode in the electrical system with increased voltage itself, where the consumers are arranged with the largest power consumption.
  • Low-voltage electrical system can be supplied, which improves the efficiency of the overall arrangement.
  • the low-voltage on-board power supply has its own battery, so that it is independent of supply by the
  • Coupling unit can be operated, for example, in the case of starting the internal combustion engine.
  • the electric generator is designed as an electric starter generator and designed to start the engine in response to a starter signal. This embodiment has the advantage that the electrical
  • Starter generator when starting the engine from the higher voltage of the second battery and thus from a higher voltage than in the prior art is operated so that the currents required for starting can be reduced.
  • the battery system may have a starter arranged in the low-voltage electrical system and connected to the first battery or connectable, which is designed, the internal combustion engine to a
  • Starter signal to start This ensures compatibility with existing starters designed for a lower voltage.
  • a battery system in which the first battery and / or the second battery is / are a lithium-ion battery.
  • Batteries can store a greater amount of energy in a given volume than, for example, lead-acid batteries. It is particularly advantageous that the coupling unit electrical energy from the electrical system with increased voltage after a successful start of the engine
  • the vehicle electrical system with increased voltage can have at least one high-power consumer, for example an electric air-conditioning compressor, an electric heating system or an electric motor.
  • the first voltage can be between 10V and 15V. This is
  • the second voltage is preferably between 24V and 45V. This
  • the third voltage is preferably one in the range between the current battery voltage of the second battery and the maximum permissible
  • Battery voltage adjustable voltage to charge the second battery is
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle with a
  • Fig. 1 shows a battery system according to the prior art
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the battery system according to the invention
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the battery system according to the invention.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the invention
  • a first battery 10 which is preferably used as lithium-ion
  • Voltage of preferably 10V to 15V wherein the exact voltage depends on the state of charge of the first battery 10.
  • Connected to the first battery 10 may be one or more electrical (low power) loads 14-2 which are designed for operation at the voltage of 10V to 15V.
  • Examples of such electrical consumers may be a music system, a navigation device, electric windows and the like.
  • Low-voltage electrical system is connected via an executed in the example as a DC / DC converter coupling unit 17 with a vehicle electrical system with increased voltage.
  • the electrical system with increased voltage has an electric
  • Starter generator 1 1 -13 which starts the internal combustion engine in response to a starter signal and operated by the internal combustion engine of this operated as an electrical generator, the electrical system with increased voltage.
  • the electrical system with increased voltage has a second battery 15, which is also preferably designed and constructed as a lithium-ion battery, a second
  • the second battery 15 is stopped
  • the starter generator 1 1 -13 is designed to generate a third voltage and output to the vehicle electrical system with increased voltage. The third voltage is adjusted so that the second battery 15 is charged in the desired manner.
  • the coupling unit 17 is designed to take electrical energy from the vehicle electrical system with increased voltage and make it available to the low-voltage on-board electrical system. whereby the first battery 10 is charged.
  • the coupling unit 17 can also be designed to remove electrical energy from the low-voltage on-board electrical system and supply it to the vehicle electrical system with increased voltage, as a result of which it is possible to control the charge levels of the first and second batteries 10, 15.
  • the coupling unit 17 is preferably designed as a DC / DC converter, for example as a step-down converter.
  • the electrical system with increased voltage contains such electrical loads that absorb a relatively high electrical power and therefore more easily from a higher, according to the invention of the second battery 15 or the electric starter generator 1 1 -13 generated voltage to reduce the necessary currents , In Fig. 2 are such
  • High-performance consumer 16 exemplified. It may be, for example, electrical air compressors or heating systems.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the invention.
  • a starter 1 1 which is arranged in the low-voltage electrical system
  • an electric generator 13-2 which is arranged in the electrical system with increased voltage.
  • the starter 1 1 is thus operated as usual in the prior art at the low first voltage of the first battery 10.
  • a switch 12 Connected in series with the starter 1 is a switch 12, which connects the starter 1 1 to a starter signal with the first battery 10 and thus initiates the starting process of the internal combustion engine.
  • the invention thus provides a vehicle electrical system or battery system for a motor vehicle with an internal combustion engine, which is suitable for the supply of

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, wobei das Batteriesystem wenigstens ein Niederspannungsbordnetz und ein Bordnetz mit erhöhter Spannung aufweist. Das Niederspannungsbordnetz umfasst wenigstens eine erste Batterie (10), welche ausgebildet ist, eine erste Spannung zu erzeugen und an das Niederspannungsbordnetz auszugeben, und wenigstens einen mit der ersten Batterie (10) verbundenen elektrischen Verbraucher (14-2). Das Bordnetz mit erhöhter Spannung umfasst wenigstens eine zweite Batterie (15), welche ausgebildet ist, eine zweite Spannung, welche höher als die erste Spannung ist, zu erzeugen und an das Bordnetz mit erhöhter Spannung auszugeben, einen elektrischen Generator (11 -13, 13-2), welcher von dem Verbrennungsmotor betreibbar und ausgebildet ist, in einem Generatorbetrieb vom Verbrennungsmotor betrieben eine dritte Spannung, welche höher als die zweite Spannung ist, zu erzeugen und an das Bordnetz mit erhöhter Spannung auszugeben. Das Bordnetz mit erhöhter Spannung ist dabei mit dem Niederspannungsbordnetz über eine Koppeleinheit (17) verbunden, welche ausgebildet ist, dem Bordnetz mit erhöhter Spannung elektrische Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsbordnetz zuzuführen. Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem entsprechenden Batteriesystem.

Description

Beschreibung
Titel
Batteriesvstem für Kraftfahrzeuge mit Hochleistungsverbrauchern
Die Erfindung geht von Batteriesystemen für Kraftfahrzeuge aus, welche eine Vielzahl verschiedenartiger elektrischer Verbraucher mit einer einheitlichen Betriebsspannung versorgen. Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem entsprechenden Batteriesystem.
Stand der Technik
In Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird zur Versorgung des elektrischen Anlassers oder Starters für den Verbrennungsmotor sowie weiterer elektrischer Vorrichtungen des Kraftfahrzeuges ein sogenanntes Bordnetz vorgesehen, welches standardmäßig mit 14V betrieben wird (siehe Fig. 1 ). Beim Starten des Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) wird eine vom Ladezustand einer für die Versorgung vorgesehenen Starterbatterie 10 abhängige Spannung über das Bordnetz einem Starter 1 1 zur Verfügung gestellt, welcher den
Verbrennungsmotor startet (im Beispiel der Fig. 1 : wenn durch ein
entsprechendes Startersignal der Schalter 12 geschlossen wird). Ist der Verbrennungsmotor gestartet, treibt dieser einen elektrischen Generator 13-1 („Lichtmaschine") an, welcher dann eine Spannung von etwa 14V erzeugt und über das Bordnetz den verschiedenen elektrischen Verbrauchern 14-1 im Kraftfahrzeug zur Verfügung stellt. Der elektrische Generator 13-1 lädt dabei auch die durch den Startvorgang belastete Starterbatterie 10 wieder auf.
Ein Problem bei zeitgemäß ausgestatteten Kraftfahrzeugen ist nun, dass bei einem bei 14V betriebenen Bordnetz die Versorgung von elektrischen
Hochleistungsverbrauchern wie beispielsweise elektrischen Klimakompressoren oder elektrischen Heizsystemen problematisch ist, weil diese Verbraucher aufgrund der verhältnismäßig niedrigen Spannung mit sehr hohen Strömen gespeist werden müssen, um die erforderliche Leistung zur Verfügung stellen zu können. Offenbarung der Erfindung
Ein erster Erfindungsaspekt führt ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor ein, wobei das Batteriesystem wenigstens ein Niederspannungsbordnetz und ein Bordnetz mit erhöhter Spannung aufweist. Das Niederspannungsbordnetz umfasst wenigstens eine erste Batterie, welche ausgebildet ist, eine erste Spannung zu erzeugen und an das
Niederspannungsbordnetz auszugeben, und wenigstens einen mit der ersten Batterie verbundenen elektrischen Verbraucher. Das Bordnetz mit erhöhter Spannung umfasst wenigstens eine zweite Batterie, welche ausgebildet ist, eine zweite Spannung, welche höher als die erste Spannung ist, zu erzeugen und an das Bordnetz mit erhöhter Spannung auszugeben, einen elektrischen Generator, welcher von dem Verbrennungsmotor betreibbar und ausgebildet ist, in einem Generatorbetrieb vom Verbrennungsmotor betrieben eine dritte Spannung, welche höher als die zweite Spannung ist (und somit als Ladespannung für die zweite Batterie dienen kann), zu erzeugen und an das Bordnetz mit erhöhter
Spannung auszugeben. Das Bordnetz mit erhöhter Spannung ist dabei mit dem Niederspannungsbordnetz über eine Koppeleinheit verbunden, welche ausgebildet ist, dem Bordnetz mit erhöhter Spannung elektrische Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsbordnetz zuzuführen.
Das erfindungsgemäße Bordnetz bzw. Batteriesystem eignet sich für die
Speisung von Hochleistungsverbrauchern besser.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass durch das Niederspannungsbordnetz weiterhin elektrische Verbraucher betrieben werden können, die auf eine niedrige
(erste) Spannung ausgelegt sind. Für Hochleistungsverbraucher steht jedoch das Bordnetz mit erhöhter Spannung zur Verfügung, welches aufgrund der höheren zweiten Spannung die Hochleistungsverbraucher mit geringeren Strömen versorgen kann. Der elektrische Generator ist erfindungsgemäß im Bordnetz mit erhöhter Spannung angeordnet und versorgt dieses nach erfolgtem Starten des
Verbrennungsmotors mit elektrischer Energie, welche wenigstens teilweise auch dem Niederspannungsbordnetz zum Aufladen der ersten Batterie zugeführt werden kann. Die Anordnung des elektrischen Generators im Bordnetz mit erhöhter Spannung hat dabei den Vorteil, dass die elektrische Energie im Generatorbetrieb im Bordnetz mit erhöhter Spannung selbst erzeugt wird, wo auch die Verbraucher mit der größten Leistungsaufnahme angeordnet sind.
Nur ein geringer Teil der vom elektrischen Generator erzeugten elektrischen Energie muss über die Koppeleinheit dem stark entlasteten
Niederspannungsbordnetz zugeführt werden, was den Wirkungsgrad der Gesamtanordnung verbessert. Das Niederspannungsbordnetz verfügt über eine eigene Batterie, sodass es unabhängig von einer Versorgung durch die
Koppeleinheit beispielsweise im Falle des Startens des Verbrennungsmotors betrieben werden kann. Bevorzugt ist der elektrische Generator als elektrischer Startergenerator ausgeführt und ausgebildet, den Verbrennungsmotor auf ein Startersignal hin zu starten. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der elektrische
Startergenerator beim Starten des Verbrennungsmotors aus der höheren Spannung der zweiten Batterie und somit aus einer höheren Spannung als nach dem Stand der Technik betrieben wird, sodass auch die für das Starten benötigten Ströme gesenkt werden können.
Alternativ kann das Batteriesystem einen im Niederspannungsbordnetz angeordneten und mit der ersten Batterie verbundenen oder verbindbaren Anlasser besitzen, welcher ausgebildet ist, den Verbrennungsmotor auf ein
Startersignal hin zu starten. Hierbei wird die Kompatibilität mit existierenden Anlassern gewahrt, welche für eine niedrigere Spannung ausgelegt sind.
Besonders bevorzugt wird ein Batteriesystem, bei dem die erste Batterie und/oder die zweite Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie sind/ist. Lithium-Ionen-
Batterien können einen größeren Energiebetrag in einem gegebenen Volumen speichern als beispielsweise Bleibatterien. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass die Koppeleinheit elektrische Energie aus dem Bordnetz mit erhöhter Spannung nach einem erfolgten Start des Verbrennungsmotors dem
Niederspannungsbordnetz zuführt und so als Ladegerät für die erste Batterie fungieren kann. Das Bordnetz mit erhöhter Spannung kann wenigstens einen Hochleistungsverbraucher, beispielsweise einen elektrischen Klimakompressor, ein elektrisches Heizsystem oder einen Elektromotor, aufweisen.
Die erste Spannung kann zwischen 10V und 15V betragen. Dieser
Spannungsbereich garantiert Kompatibilität mit einer Vielzahl von im
Kraftfahrzeugbau verfügbaren elektrischen Systemen.
Die zweite Spannung beträgt bevorzugt zwischen 24V und 45V. Dieser
Spannungsbereich erlaubt eine vereinfachte Versorgung von
Hochleistungsverbrauchern mit der benötigten elektrischen Leistung, ohne jedoch die Spannung so weit zu heben, dass im Reparaturfall eine Gefährdung von Wartungspersonal oder im Fall eines Unfalls von Rettungspersonal oder der Fahrzeuginsassen durch hohe Spannungen besteht. Indem die zweite Spannung etwa zwischen dem Doppelten bis Dreifachen der ersten Spannung beträgt, ist zudem die Kopplung des Bordnetzes mit erhöhter Spannung mit dem
Niederspannungsbordnetz einfach möglich, eine Umsetzung der zweiten Spannung in die erste Spannung kann mit einem guten Wirkungsgrad erfolgen. Die dritte Spannung ist bevorzugt eine im Bereich zwischen der aktuellen Batteriespannung der zweiten Batterie und der maximal zulässigen
Batteriespannung einstellbare Spannung, um die zweite Batterie aufladen zu können.
Ein zweiter Erfindungsaspekt betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem
Verbrennungsmotor und einem Batteriesystem gemäß dem ersten
Erfindungsaspekt.
Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Abbildungen von
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche bzw. ähnliche Elemente. Es zeigen:
Fig. 1 ein Batteriesystem nach dem Stand der Technik; Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batteriesystems und Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batteriesystems.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Batteriesystems. Eine erste Batterie 10, welche vorzugsweise als Lithium-Ionen-
Batterie ausgeführt ist, versorgt ein Niederspannungsbordnetz mit einer
Spannung von bevorzugt 10V bis 15V, wobei die genaue Spannung abhängig vom Ladezustand der ersten Batterie 10 ist. Mit der ersten Batterie 10 können einer oder mehrere elektrische (Niederleistungs-)Verbraucher 14-2 verbunden sein, welche für einen Betrieb bei der Spannung von 10V bis 15V ausgelegt sind.
Beispiele für solche elektrischen Verbraucher können eine Musikanlage, ein Navigationsgerät, elektrische Fensterheber und dergleichen sein. Das
Niederspannungsbordnetz ist über eine im Beispiel als DC/DC-Umsetzer ausgeführte Koppeleinheit 17 mit einen Bordnetz mit erhöhter Spannung verbunden. Das Bordnetz mit erhöhter Spannung besitzt einen elektrischen
Startergenerator 1 1 -13, welcher auf ein Startersignal hin den Verbrennungsmotor startet und bei gestartetem Verbrennungsmotor von diesem betrieben als elektrischer Generator das Bordnetz mit erhöhter Spannung versorgt. Das Bordnetz mit erhöhter Spannung besitzt eine zweite Batterie 15, welche ebenfalls bevorzugt als Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt und ausgebildet ist, eine zweite
Spannung höher als die erste Spannung zu erzeugen und an das Bordnetz mit erhöhter Spannung auszugeben. Die zweite Spannung beträgt bevorzugt zwischen 24V und 45V. Die zweite Batterie 15 stellt bei gestopptem
Verbrennungsmotor die für den Startvorgang vom Startergenerator 1 1 -13 sowie von etwaigen weiteren Verbrauchern im Bordnetz mit erhöhter Spannung benötigte elektrische Energie zur Verfügung. Der Startergenerator 1 1 -13 ist ausgebildet, eine dritte Spannung zu erzeugen und an das Bordnetz mit erhöhter Spannung auszugeben. Die dritte Spannung wird dabei so eingestellt, dass die zweite Batterie 15 in der gewünschten Weise geladen wird. Die Koppeleinheit 17 ist ausgebildet, dem Bordnetz mit erhöhter Spannung elektrische Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsbordnetz zur Verfügung zu stellen, wodurch die erste Batterie 10 aufgeladen wird. Die Koppeleinheit 17 kann außerdem ausgebildet sein, dem Niederspannungsbordnetz elektrische Energie zu entnehmen und dem Bordnetz mit erhöhter Spannung zuzuführen, wodurch eine Steuerung der Ladestände der ersten und zweiten Batterien 10, 15 möglich wird. Die Koppeleinheit 17 ist bevorzugt als DC/DC-Umsetzer, beispielsweise als Tiefsetzsteller, ausgeführt.
Das Bordnetz mit erhöhter Spannung enthält hingegen solche elektrischen Verbraucher, die eine verhältnismäßig hohe elektrische Leistung aufnehmen und daher einfacher aus einer höheren, erfindungsgemäß von der zweiten Batterie 15 oder vom elektrischen Startergenerator 1 1 -13 erzeugten Spannung betrieben werden, um die notwendigen Ströme zu senken. In Fig. 2 sind solche
Hochleistungsverbraucher 16 beispielhaft dargestellt. Es kann sich dabei beispielsweise um elektrische Klimakompressoren oder Heizsysteme handeln.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Wesentlichen gilt hier das zum ersten Ausführungsbeispiel Gesagte. Der Hauptunterschied zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel besteht im Einsatz eines Anlassers 1 1 , welcher im Niederspannungsbordnetz angeordnet ist, und eines elektrischen Generators 13-2, welcher im Bordnetz mit erhöhter Spannung angeordnet ist. Der Anlasser 1 1 wird somit wie im Stand der Technik üblich bei der niedrigen ersten Spannung der ersten Batterie 10 betrieben. Dem Anlasser 1 1 in Reihe geschaltet ist ein Schalter 12, welcher den Anlasser 1 1 auf ein Startersignal hin mit der ersten Batterie 10 verbindet und so den Startvorgang des Verbrennungsmotors einleitet.
Die Erfindung stellt so ein Bordnetz bzw. Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor zur Verfügung, welches sich für die Speisung von
Hochleistungsverbrauchern besser eignet als Lösungen gemäß dem Stand der Technik.

Claims

Ansprüche
1 . Ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, das Batteriesystem wenigstens aufweisend:
ein Niederspannungsbordnetz mit wenigstens einer ersten Batterie (10), welche ausgebildet ist, eine erste Spannung zu erzeugen und an das Niederspannungsbordnetz auszugeben, und wenigstens einem mit der ersten Batterie (10) verbundenen elektrischen Verbraucher (14-2) und ein Bordnetz mit erhöhter Spannung mit einer zweiten Batterie (15), welche ausgebildet ist, eine zweite Spannung, welche höher als die erste Spannung ist, zu erzeugen und an das Bordnetz mit erhöhter Spannung auszugeben, einem elektrischen Generator (1 1 -13, 13-2), welcher von dem
Verbrennungsmotor betreibbar und ausgebildet ist, in einem
Generatorbetrieb vom Verbrennungsmotor betrieben eine dritte Spannung, welche höher als die zweite Spannung ist, zu erzeugen und an das Bordnetz mit erhöhter Spannung auszugeben, wobei das Bordnetz mit erhöhter Spannung mit dem Niederspannungsbordnetz über eine Koppeleinheit (17) verbunden ist, welche ausgebildet ist, dem Bordnetz mit erhöhter Spannung elektrische Energie zu entnehmen und dem Niederspannungsbordnetz zuzuführen.
2. Das Batteriesystem nach Anspruch 1 , bei dem der elektrische Generator (1 1 -13) als elektrischer Startergenerator ausgeführt und ausgebildet ist, den Verbrennungsmotor auf ein Startersignal hin zu starten.
3. Das Batteriesystem nach Anspruch 1 , mit einem im
Niederspannungsbordnetz angeordneten und mit der ersten Batterie verbundenen oder verbindbaren Anlasser (1 1 ), welcher ausgebildet ist, den Verbrennungsmotor auf ein Startersignal hin zu starten.
4. Das Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Batterie (10) und/oder die zweite Batterie (15) eine Lithium-Ionen- Batterie sind/ist.
5. Das Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Bordnetz mit erhöhter Spannung wenigstens einen
Hochleistungsverbraucher (16), beispielsweise einen elektrischen
Klimakompressor, ein elektrisches Heizsystem oder einen Elektromotor, aufweist.
6. Das Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Koppeleinheit (17) ein DC/DC-Umsetzer ist.
7. Das Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Spannung zwischen 10V und 15V beträgt.
8. Das Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Spannung zwischen 30V und 45V beträgt.
9. Das Batteriesystem nach Anspruch 8, bei dem die dritte Spannung in einem Bereich zwischen der zweiten Spannung und einer maximal zulässigen Batteriespannung der zweiten Batterie (15) einstellbar ist.
10. Ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP10800923A 2010-01-27 2010-12-21 Batteriesystem für kraftfahrzeuge mit hochleistungsverbrauchern Withdrawn EP2529465A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010001239A DE102010001239A1 (de) 2010-01-27 2010-01-27 Batteriesystem für Kraftfahrzeuge mit Hochleistungsverbrauchern
PCT/EP2010/070327 WO2011091916A2 (de) 2010-01-27 2010-12-21 Batteriesystem für kraftfahrzeuge mit hochleistungsverbrauchern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2529465A2 true EP2529465A2 (de) 2012-12-05

Family

ID=44202012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10800923A Withdrawn EP2529465A2 (de) 2010-01-27 2010-12-21 Batteriesystem für kraftfahrzeuge mit hochleistungsverbrauchern

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2529465A2 (de)
DE (1) DE102010001239A1 (de)
TW (1) TW201139175A (de)
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