用于运行机动车中的蓄能装置的方法和机动车与流程

本发明涉及一种用于运行机动车中的蓄能装置的方法，该蓄能装置具有至少一个第一蓄能元件和至少一个第二蓄能元件，其中，将第一蓄能元件与第二蓄能元件串联连接以用于提供蓄能装置的额定电压。

背景技术：

在机动车中将电池用于运行多个车辆系统。也越来越多地应用可充电的蓄能器，以便运行机动车的驱动系统，例如在混合动力车辆或纯电动车辆中。在此，在这种车辆类型的很多车辆中规定，由供电系统对电池充电，以便实现纯电地运行驱动装置。尤其使用直流充电设备用于对这种电池充电，以预先规定的电压提供用于对电池充电的直流电。该电压通常可以在预先规定的范围内变化，以便对具有不同的额定电压的车辆电池充电或在充电过程期间改变充电电压，以便实现尽可能快速的和/或保护电池的充电过程。

对于具有高的电功率的车辆有利的是，在机动车的车载电网中尤其对于机动车的牵引系统使用相对高的电压、例如直到800伏的电压，以便实现驱动组件的高效率，并减小车载电网中的电线直径以及进而降低机动车的重量。同时还可以实现，提供该电压的蓄能装置由直流充电设备充电，该直流充电设备尽可能广泛地分布，以便为使用者提供大量用于机动车的充电可能性。因此，通过通常由充电桩提供的最大电压限定用于机动车的蓄能装置的最大的额定电压。例如充电桩中的最大的充电电压根据chademo标准被限制在500v。用于充电桩的其它标准、ccs标准允许直到1000v的电压。然而根据ccs标准同样将许多充电桩限制在500v。

为了实现通过尽可能多的充电桩对机动车的蓄能装置充电，因此在现有的充电基础设施中要求，使用500v以下的蓄能装置额定电压。

技术实现要素：

因此本发明的目的是，提出一种用于运行蓄能装置的方法，通过该方法可以在机动车的车载电网中提供较高的电压，其中，可以利用多个车辆外部的能量源对蓄能装置充电。

根据本发明由此实现上述目的，即在开头所述类型的方法中，当满足显示出由车辆外部的能量源提供用于对蓄能装置充电的能量的充电条件的情况下通过转换装置将第一蓄能元件和第二蓄能元件以并联连接的方式与车辆外部的能量源连接，其中，通过车辆外部的能量源提供用于对蓄能装置充电的充电电压，该充电电压低于在将第一蓄能元件和第二蓄能元件串联连接时蓄能装置的额定电压。

因此根据本发明提出，在不满足充电条件的情况下，即尤其在机动车的行驶运行时，将第一蓄能元件和第二蓄能元件串联连接，而在满足充电条件的情况下，即尤其在充电过程期间，将第一蓄能元件和第二蓄能元件并联连接。通过将第一蓄能元件与第二蓄能元件串联连接可以在机动车的车载电网中提供高电压。因为在满足充电条件的情况下，将第一蓄能元件和第二蓄能元件并联连接，则在这种情况下在蓄能元件上下降的电源减小，由此可以实现，以较小的充电电压对蓄能元件充电。因此可以使用车辆外部的能量源以用于对蓄能装置充电，该能量源仅提供与蓄能装置在蓄能元件串联连接期间的额定电压相比较小的充电电压。

在根据本发明的方法中使用的蓄能装置可以包括多个电池单体，将这些电池单体部分地并联连接和部分地串联连接。例如蓄能装置可以具有720v的额定电压并因此形成，即具有相应3.6v额定电压的对应200个单体串联连接，并将两个这种以串联方式连接的单体支路并联地使用。如果车辆外部的能量源例如可以提供最大为500v的充电电压，则可以如此重新配置该蓄能装置，使得单体中的相应100个单体串联连接，而将以串联方式连接的单体支路中的四个单体支路并联地使用。因此在充电运行期间可以将蓄能装置的额定电压降低到360v，由此实现了利用低于500v的充电电压进行充电。

由车辆外部的能量源提供能量可以通过用户的用户输入、即例如通过开关或菜单引导的操作系统告知机动车。有利地，自动检测能量供应系统。在此，可以根据机动车的充电连接装置与车辆外部的能量源的连接来确定充电条件的满足情况。将充电连接装置与车辆外部的能量源连接、即能量供应可以例如通过充电连接装置上的机械开关或通过控制装置识别，该机械开关在与车辆外部的能量源连接时激活，该控制装置例如检测施加在从充电连接装置上的电压。

另选或补充地，充电条件可以评估与车辆外部的能量源的无线通信。例如可以在车辆外部的能量源上设置rfid芯片，机动车的检测装置可以检测到该rfid芯片，由此识别出，机动车位于车辆外部的能量源的区域中。尤其当应实现机动车电池的无接触的充电时，评估无线电信号、光学标记或类似情况是有利的。尤其在无接触地充电时，充电条件可以额外地评估点火装置等的开关状态。

还可以根据由车辆外部的能量源提供的最大充电电压来确定充电条件的满足情况。在多个用于机动车的充电系统的情况下提出，车辆外部的能量源在充电过程之前和/或期间与机动车的控制装置通信。在该通信的范围中可以传输可提供的最大的充电电压。尤其当蓄能元件在至少将第一蓄能元件与第二蓄能元件串联连接期间的额定电压大于最大的充电电压时，蓄能元件的并联连接以及进而使额定电压降低是适宜的，由此才能通过并联连接实现充电。

在此还可行的是，在运行具有多于两个蓄能元件的蓄能装置时设置蓄能元件的至少两种不同的连接方式，在该连接方式中至少将第一蓄能元件与第二蓄能元件并联连接，其中，根据提供的最大充电电压确定连接方式。在上面描述的示例中，其中，在正常的行驶运行中相应将200个电池单体串联并将2个这种单体支路并联连接，除了上述的连接方式，即将电池单体中的100个串联连接以及将这种单体支路中的4个并联连接，还可以将电压降低到另一阶段，其中，将相应50个单体串联连接并将这种单体支路中的8个并联连接。在这种情况下，蓄能装置的额定电压在满足充电条件期间可以降低到180v。

有利地，可以在不满足充电条件的情况下将充电连接装置与蓄能装置断开。在此尤其可以断开相和接地。通过将充电连接装置与蓄能装置断开，以及尤其与机动车的整个供电系统断开实现了，充电连接装置处于充电运行之外不承受电压，由此尤其可以放弃成本高的接触保护。

有利地，可以在满足充电条件的情况下将至少一个用电器与蓄能装置断开，该至少一个用电器在机动车的行驶运行中由蓄能装置供电。尤其可以断开相和接地。此外有利的是，在满足充电条件的情况下将所有用电器都与蓄能装置断开。通过蓄能元件的并联连接，在满足充电条件的情况下降低了提供的电压。该蓄能装置因此不能提供足够的电压以用于运行用电器。为了防止由于过低的电压和/或通过用电器使蓄能装置放电而造成的用电器故障，适宜的是将用电器与蓄能装置断开。

可以使用直流电压充电设备作为车辆外部的能量源，该直流电压充电设备提供直流电以用于对蓄能装置充电。在此尤其可以在通过直流充电设备进行的充电过程之前和/或期间将由直流充电设备能提供的最大充电电压传达给机动车，其中，根据能提供的最大充电电压确定充电条件的满足情况。可以补充或另选地规定，机动车将蓄能装置的额定电压或当前的电压传达给直流充电设备。在此尤其可以首先将通过蓄能元件的相应连接可达到的用于蓄能元件的最高电压传达给直流充电设备。如果直流充电设备反馈不能提供相应的电压，则可以传输蓄能元件的通过蓄能元件的连接接下来可达到的较低的电压，在该电压的情况下将蓄能元件的至少部分并联连接，等等。

尤其在检测到机动车的充电连接装置与车辆外部的能量源连接的情况下，如果能提供的最大充电电压大于预先规定的电压限值，则可以将第一蓄能元件和第二蓄能元件串联连接或保持第一蓄能元件和第二蓄能元件的串联连接，并可以开始蓄能装置的充电过程。电压限值可以大于或等于在将第一蓄能元件和第二蓄能元件串联连接时蓄能元件的额定电压。电压限值尤其可以相当于额定电压和预先规定的偏差值的和，其中，该偏差值相当于如下电压，即在所使用的充电方法中的充电电压必须比额定电压高出该偏差电压值，以便使蓄能装置充电直至其额定电压。如果能提供的最大的充电电压大于预先规定的电压限值，则转换装置尤其不转换蓄能元件的连接方式，由此蓄能元件在充电运行中的连接相当于在机动车的行驶运行中的连接。

有利地可以使用直流充电设备，该直流充电设备的可用的最大充电电压小于在将第一蓄能元件和第二蓄能元件串联连接时蓄能装置的额定电压。通过根据本发明在满足充电条件期间使蓄能装置的额定电压降低，也可以使用直流充电设备，该直流充电设备提供相对小的最大充电电压。

本发明还涉及一种机动车，具有用于对至少一个用电器供应能量的蓄能装置，其中，该蓄能装置包括至少一个第一蓄能元件和至少一个第二蓄能元件，其中，该机动车设计为用于执行根据本发明的方法。

在此，根据本发明的机动车可以尤其是纯电动车辆或混合动力车辆，尤其是插电式混合动力车辆。

蓄能装置有利地包括由多个蓄能元件形成的第一组和由多个蓄能元件形成的第二组，其中，蓄能元件在相应的组内部并联和/或串联和/或部分串联和部分并联地连接，其中，每个组都具有第一连接点和第二连接点，通过第一连接点和第二连接点能够向相应的组的蓄能元件输送电流和/或从相应的组中的蓄能元件中获取电流，并在第一连接点和第二连接点之间降低组电压。在此，例如组中的每个可以包括两个并联连接的电池单体的支路，该电池单体的支路分别在每个支路具有100个串联连接的电池单体。

该第一组和第二组，以及尤其其它组可以在此共同布置在壳体中。然而也可能的是，为组的每个设置单独的壳体和/或将这些组在空间上分开地布置在不同的车辆区域中。

转换装置可以设计为用于，在不满足充电条件的情况下将第一组的第一连接点与第二组的第二连接点连接，在满足充电条件的情况下将第一组的第一连接点与第二组的第一连接点，并将第一组的第二连接点与第二组的第二连接点连接。在此第一连接点可以是正极，第二连接点可以是负极，或反之亦然。通过将两个第一连接点和两个第二连接点连接实现组的并联连接，通过将第一组的第一连接点与第二组的第二连接点连接实现组的串联连接。

另选地，蓄能装置还可以包括至少两个另外的蓄能元件，其中，转换装置设计为用于，在不满足充电条件的情况下将另外的蓄能元件中的至少一个蓄能元件与第一组串联连接，并将另外的蓄能元件中的至少一个蓄能元件与第二组串联连接，在满足充电条件的情况下将另外的蓄能元件与第一组和第二组并联连接，其中，将第一组与第二组并联连接。在满足充电条件的情况下尤其可以将该另外的蓄能元件串联连接。在这种情况下，该另外的蓄能元件形成另一组蓄能元件，在满足充电条件的情况下该另外的蓄能元件与蓄能元件的第一组和第二组并联连接，然而在不满足充电条件的情况下该另外的蓄能元件被“分配”到另外的组。

例如可以提出，第一组和第二组分别包括100个串联连接的蓄能元件，第三组包括100个另外的蓄能元件，在满足充电条件的情况下该另外的蓄能元件彼此串联并与第一组和第二组并联连接。如果不满足充电条件，尤其在正常的行驶运行期间，该另外的蓄能元件中的50个可以与第一组串联连接，而该另外的蓄能元件中的50个可以与第二组串联连接，由此蓄能装置包括两个并联的、分别具有150个蓄能元件的蓄能元件支路。因此，该蓄能装置的额定电压在满足充电条件的情况下比在不满足充电条件的情况下小1.5的系数。

该机动车尤其可以包括控制装置，该控制装置设计为用于，检测机动车的充电连接装置与车辆外部的能量源的连接情况作为充电信息，并尤其检测车辆外部的能量源的最大充电电压，并根据充电信息操控转换装置。

附图说明

从下面的实施例以及附图中得到本发明的其它优点和细节。其中：

图1示意性示出根据本发明的方法的实施例的流程图，

图2示意性示出根据本发明的机动车的实施例。

图3示意性示出在不满足充电条件的情况下在图2中示出的机动车的蓄能装置的细节图，和

图4示意性示出在满足充电条件的情况下图3中示出的细节图，和

图5示意性示出根据本发明的机动车的另一个实施例的蓄能装置的细节视图。

具体实施方式

图1示意性示出用于运行机动车中的蓄能装置的方法的流程图。该机动车在此包括至少一个第一蓄能元件和至少一个第二蓄能元件。为了提供蓄能装置的额定电压，将第一蓄能元件和第二蓄能元件串联连接。例如该机动车可以包括200个第一蓄能元件，该第一蓄能元件被分为两个并联连接的、分别具有100个串联连接的蓄能元件的支路，该机动车还包括200个以同样方式连接的第二蓄能元件。该第一蓄能元件可以被视为第一组，而该第二蓄能元件可以被视为第二组，其中，第一组和第二组在行驶运行中串联连接。

为了实现以车辆外部的能量源为机动车充电，该车辆外部的能量源提供的最大充电电压小于在将第一蓄能元件和第二蓄能元件或将第一组和第二组串联的情况下蓄能装置的额定电压，则提出，在满足充电条件的情况下将第一蓄能元件和第二蓄能元件或将第一组和第二组并联连接，以便减小蓄能装置的电压并进而减小所需的充电电压。

下面参照图2、图3和图4描述本方法，其中，图2示出机动车1，该机动车设计为用于执行在图1中示出的方法，图2和图3分别示出机动车1的蓄能装置2的细节视图。图3示出蓄能元件2在正常的行驶运行期间的状态，即在不满足充电条件的情况下，图4示出蓄能元件2在满足充电条件的情况下通过车辆外部的能量源对机动车充电期间的状态。

在步骤s1中检测，车辆外部的能量源是否与充电连接装置4连接。为此充电连接装置4包括未示出的传感器、即开关，该传感器检测充电电缆的插入。通过控制装置8经由机动车总线9检测传感器的状态。

在步骤s2中通过控制装置8检查，检测到的传感器状态是否显示出车辆外部的能量源与充电连接装置4的连接。如果不是这种情况，则从步骤s1开始重复该方法，也就是说控制装置8等待直到充电电缆与充电连接装置4连接。

如果在步骤s2中确定充电连接装置4与车辆外部的能量源连接，则控制装置8在步骤s3中确定由车辆外部的能量源、也就是直流充电设备能提供的最大充电电压。为此在充电电缆中和在充电连接装置4中设置附加的导线以用于在控制装置8和车辆外部的能量源之间通信。另选地，控制装置8也可以通过无线通信设备与车辆外部的能量源通信。

在步骤s4中检查，在步骤s3中确定的能提供的最大充电电压是否小于存储在控制装置8中的限值。该限值在此相当于由在将第一蓄能元件和第二蓄能元件或者说将第一组和第二组串联连接时蓄能装置的额定电压与附加的偏差值形成的和。如此选择该偏差值，即在所选择的充电方法中利用相当于限值的电压可以对蓄能装置充电直至额定电压。

如图3和图4所示，蓄能装置2在机动车1中包括蓄能元件的第一组10和第二组13。该第一组10在此简化地表示为两个第一蓄能元件11、12的并联连接。在实际的电池中典型地使用多个串联连接的蓄能元件取代示出的蓄能元件11、12。相应的蓄能元件11、12的显示用于较大的清晰度。两个第一蓄能元件11、12提供360v的电压，并可以在实际的电池中例如分别通过100个分别具有3.6v的电压的、串联连接的电池单体形成。第二组13相应地构成并包括第二蓄能元件14、15，针对第一蓄能元件11、12所述的情况也适用于该第二蓄能元件。在行驶运行中第一组10和第二组13串联连接，由此蓄能装置2的额定电压是720v。如上所述，限值相当于这个额定电压和附加的偏差值的和。该限值例如可以是760v。

如果在步骤s4中确定，车辆外部的能量源仅能提供小于该限值的最大充电电压，例如仅500v，则在步骤s5中将作为电机的用电器3以及其它潜在的、未示出的用电器与蓄能装置2断开。通过由控制装置8对开关7的操控实现该断开。开关7在图3中相应地处于闭合状态，而开关7在图4中相应处于断开状态。通过将用电器3与蓄能装置2断开实现了，在后来蓄能装置2的电压降低时该降低的电压不是施加在用电器上。即避免了利用不适配的电压使蓄能装置放电和运行用电器。

随后在步骤s6中将第一蓄能元件和第二蓄能元件或者说将蓄能元件的第一组和第二组并联连接。为此，控制装置8操控蓄能装置2的开关16、17和18。开关16、17和18在转换之前的状态如图3所示，在转换之后的状态在图4中示出。通过开关16使第一组10的第一连接点与第二组13的第一连接点连接，通过开关17使第一组10的第一连接点与第二组13的第二连接点连接，通过开关18使第一组10的第二连接点与第二组13的第二连接点连接。组10、13的第一连接点分别是相应的组10、13的正极，而第二连接点是相应的组10、13的负极。

在行驶运行中，也就是说在不满足充电条件的情况下，开关16、18断开，开关17闭合，由此第一组10和第二组13串联连接，因此第一蓄能元件11、12与第二蓄能元件14、15串联连接。

在步骤s6中的转换之后，如图4所示，开关16、18闭合，而开关17断开。由此第一组10与第二组13并联连接，因此第一蓄能元件11、12与第二蓄能元件14、15并联连接。因此蓄能装置2的额定电压减小了系数2、即360v。

在步骤s7中通过控制装置8与车辆外部的能量源的通信适配由能量源提供的充电电压，随后在步骤s8中通过使开关5闭合的方式将充电连接装置4与蓄能装置2连接。在步骤s9中，通过车辆外部的能量源对蓄能装置2充电。在充电结束或中断之后，在步骤s10中通过断开开关5使充电连接装置与蓄能装置2断开，随后在步骤s11中通过由控制装置8相应地操控开关16、17、18使蓄能元件的第一组10和第二组13在蓄能装置2中重新串联连接。蓄能装置的额定电压重新提高到720v。接着在步骤s12中通过闭合开关7使得用电器3再次与蓄能装置2连接。由此在步骤s13中机动车1再次做好行驶准备并可以正常运行。

如果在步骤s4中确定，能提供的最大充电电压大于预先规定的限值，则在无需将至少一个第一蓄能元件11、12和至少一个第二蓄能元件14、15并联连接的情况下或者说无需将第一组10和第二组13并联连接的情况下即可实现对蓄能装置的充电。即在蓄能装置2的额定电压为720v的情况下实现充电。对此在步骤s14中如在步骤s8中所描述的通过开关5的接通使充电连接装置4与蓄能装置2连接，在步骤s15中实现电池的充电，在步骤s16中通过断开开关5使充电连接装置4再次与蓄能装置2断开。在这种情况下，该方法同样以步骤s13终止。

图5示出机动车的另一实施例的蓄能装置。该蓄能装置2包括蓄能元件的第一组10和第二组13以另外两个蓄能元件19、20。通过未示出的控制装置如此控制转换装置21，使得转换装置21的连接端22、23、24、25、26、27、28、29根据充电条件的满足情况连接或断开。如果满足充电条件，则连接端22、24和28与连接端29连接，连接端23与连接端25连接，连接端26与连接端27连接。由此连接端23通过以串联方式连接的另外的蓄能元件19、20与连接端29连接，而另外的蓄能元件19、20因此与第一组10和第二组13并联连接。而如果不满足充电条件，则未示出的控制装置如此操控转换装置21，使得连接端22与连接端25连接，并使连接端26与连接端29连接，从而另外的蓄能元件19与第一组10的蓄能元件串联连接。此外将连接端24与连接端27连接，将连接端28与连接端29连接，从而另外的蓄能元件20与第二组13的蓄能元件串联连接。连接端23保持为不连接。在这种情况下，如此连接蓄能元件，使得相应三个蓄能元件串联连接，两个这种支路并联连接。因此蓄能装置的电压在满足充电条件的情况下相对于在不满足充电条件的情况下减小1.5的系数。