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Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind, wie in der
WO 2014/196933 A1 beschrieben, Batterieladevorrichtungen, Batterieladeverfahren, Batteriesysteme und Verfahren zur Steuerung von Batterien bekannt. Eine Batterieladevorrichtung umfasst zwei Kontrollschaltungen zur Kontrolle eines Zustands jeweils einer Batterie eines Elektrofahrzeugs und zwei Ladeschaltungen zum elektrischen Laden der jeweiligen Batterie basierend auf dem Ergebnis der jeweiligen Kontrollschaltung.
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In der
WO 2012/054617 A1 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Laden und Entladen eines dualen Batteriesystems beschrieben. Die Vorrichtung steuert die Konfiguration mehrerer in mehreren Batteriebänken angeordneter Batterien. Die Batterien in jeder Batteriebank werden zur Stromversorgung eines Elektromotors in Reihe geschaltet und zum elektrischen Laden parallel geschaltet. Ein Mikroprozessor überwacht die Spannungspegel der Batterien in jeder Batteriebank und steuert Relais, um den Elektromotor mit einer anderen Batteriebank zu verbinden, wenn der Spannungspegel der mit dem Elektromotor verbundenen Batteriebank unter einen Schwellwert sinkt. Der Mikroprozessor überwacht auch den Spannungspegel der Batteriebank, welche geladen wird, und steuert Relais, um das Laden zu beenden, wenn der Spannungspegel einen Schwellwert übersteigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einer solchen elektrischen Antriebsvorrichtung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 3.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst zumindest eine elektrische Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs und zumindest zwei Batterien zur elektrischen Energieversorgung der elektrischen Maschine.
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Erfindungsgemäß sind die beiden Batterien derart ausgebildet, dass der einen Batterie eine höhere elektrische Leistung entnehmbar ist als der anderen Batterie. Die Batterie, welcher eine höhere elektrische Leistung entnehmbar ist, ist somit als eine leistungsorientierte Batterie oder Hochleistungsbatterie ausgebildet. Diese Batterie weist eine höhere Belastbarkeit auf und ihr sind höhere elektrische Ströme zu entnehmen. Die andere Batterie, welcher eine geringere elektrische Leistung entnehmbar ist, ist somit als eine energieorientierte Batterie ausgebildet. Die beiden Batterien sind zueinander elektrisch parallel schaltbar oder geschaltet mit der elektrischen Maschine elektrisch verbindbar oder verbunden.
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Eine große Herausforderung bei Batterien für Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge, beispielsweise auch für so genannte Plug-in-Hybridfahrzeuge, welche zum Laden an eine fahrzeugexterne elektrische Energieversorgungseinrichtung angeschlossen werden können, stellt die Zielsetzung dar, dass diese Batterien sowohl einen hohen Energieinhalt, welcher für eine möglichst große elektrische betriebene Reichweite des Fahrzeugs erforderlich ist, als auch eine hohe elektrischer Leistung aufweisen sollen, welche beispielsweise zum Beschleunigen des Fahrzeugs, für Bergfahrten und für Fahrten bei Kälte erforderlich ist. Weiteren Anforderungen an derartige Batterien zur elektrischen Energieversorgung zumindest einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs sind ein möglichst geringer Bauraumbedarf und ein möglichst geringes Gewicht.
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Bei Lithium-Ionen-Einzelzellen von Batterien, aber beispielsweise auch bei anderen Einzelzelltypen, kann man grundsätzlich zwischen energieorientierten Einzelzellen und leistungsorientierten Einzelzellen unterscheiden. Die physikalischen und elektrochemischen Hintergründe sind hinlänglich bekannt. Es geht um das Verhältnis von aktiven Massen, Beschichtungsstärken zu Stromableiterfolien und damit realisierbare Kapazitätswerte und Innenwiderstände in einem vorhandenen Bauraum. Eine energieorientierte Einzelzelle ist für kleinere Stromraten und damit längere Entladezeiten von zum Beispiel drei bis fünf Stunden ausgelegt. Eine solche Einzelzelle ist einfach und kostengünstig zu entwickeln und herzustellen. Eine leistungsorientierte Einzelzelle muss sehr hohe Stromraten in Lade- und Entladerichtung vertragen, beispielsweise eine Entladung in wenigen Minuten. Deren Entwicklung und eine qualitativ hochwertige Fertigung sind aufwändiger und technisch sehr anspruchsvoll. Daher sind derartige Einzelzellen nur beschränkt verfügbar und kostenintensiv. Bei diesen Einzelzellen ist eine absolut homogene Stromverteilung für die aktiven Massen sowie das thermische Design, d. h. für die Temperierung, insbesondere Kühlung, der Einzelzellen besonders wichtig, um eine hohe Leistungsfähigkeit und Lebensdauer zu erzielen.
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Eine Kombination der Eigenschaften energieorientierter und leistungsorientierter Einzelzellen ist aufgrund physikalischer und elektrochemischer Faktoren nicht oder nur begrenzt möglich. Derartige Einzelzellen mit einer Kombination dieser Eigenschaften bilden lediglich einen Kompromiss aus Energieorientierung und Leistungsorientierung. Sie weisen eine geringere Kapazität, einen höheren Innenwiderstand und dadurch eine höhere Verlustleistung und eine höhere Betriebstemperatur auf, die zu schnellerer Alterung führen kann. Daher ist auch ein entsprechendes Kühlungsdesign erforderlich, um eine ausreichende Kühlung zu ermöglichen. Derartige Einzelzellen sind meist Spezialzellen in geringen Stückzahlen, welche eine aufwändige Fertigung erfordern, mit hohen Kosten verbunden sind und einen geringeren Wirkungsgrad sowie eine geringere Lebensdauer aufweisen.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung werden diese Nachteile, welche aus dem Versuch resultieren, die Eigenschaften leistungsorientierter und energieorientierter Einzelzellen in einer Einzelzelle zu bündeln, vermieden, denn bei der erfindungsgemäßen Lösung werden Batterien mit diesen beiden Einzelzelltypen eingesetzt, d. h. zumindest eine leistungsorientierte und zumindest eine energieorientierte Batterie. Durch die erfindungsgemäße Verschaltung dieser Batterien können die Vorteile beider Einzelzelltypen bzw. Batterietypen optimal genutzt werden.
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Bei typischen Nutzungsanforderungen und Fahrprofilen eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, ist eine erforderliche mittlere Leistung relativ gering, beispielsweise liegt sie in einem Bereich von ca. 8 kW bis 15 kW, aber kurzzeitig, beispielsweise für Beschleunigungsvorgänge, Bergfahrten und ähnliches, kann die erforderliche Leistung beispielsweise auch den fünffachen bis zehnfachen Wert erreichen.
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Aufgrund dessen wurden Hybridfahrzeuge entwickelt. Derartige Hybridfahrzeuge können beispielsweise einen mittleren Leistungsbedarf durch die Batterie zur Verfügung stellen und bei höheren erforderlichen Leistungen wird ein Verbrennungsmotor zugeschaltet.
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Insbesondere bei kleinen bis mittleren Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, welche eine relativ kleine Batterie mit einem relativ geringen Energiegehalt aufweisen, kann für die mittlere erforderliche Leistung eine relativ einfache, kostengünstige energieorientierte Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie, verwendet werden und zusätzlich für die Spitzenleistung eine relativ kleine leistungsorientierte Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie, eingesetzt werden. D. h. die kurzfristigen hohen Spitzenströme werden nur zum Teil aus der energieorientierte Batterie und zusätzlich aus der leistungsorientierten Batterie, d. h. aus der Hochleistungsbatterie, geliefert. Das Verhältnis der Lastströme ergibt sich automatisch aus den jeweiligen Innenwiderständen der beiden parallel geschalteten Batterien. Vorteilhafterweise ist die Antriebsvorrichtung derart ausgelegt, dass bei der energieorientierten Batterie auf eine Kühleinrichtung verzichtet werden kann, wodurch eine Kostenreduktion erreicht wird. Beide Batterien können räumlich getrennt im Fahrzeug montiert werden, wodurch die Massenbalance des Fahrzeugs verbessert werden kann und vorhandene Bauräume optimal genutzt werden können. Des Weiteren können dadurch kurze Verlegewege für Hochleistungshochvoltkabel zwischen der leistungsorientierten Batterie, d. h. der Hochleistungsbatterie, und der elektrischen Maschine erreicht werden, wodurch eine Reduzierung von Kosten und Gewicht erreicht wird und elektrische Verluste minimiert werden.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit eine verbesserte Erfüllung von Leistungs- und Energieanforderungen in Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, insbesondere auch in so genannten Plug-in-Hybridfahrzeugen. Des Weiteren werden durch die erfindungsgemäße Lösung Kostenvorteile, ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad, eine bessere Bauraumausnutzung, ein Redundanzeffekt durch mindestens zwei zur Energieversorgung der elektrischen Maschine verfügbare Batterien und Skaleneffekte durch Nutzung bereits etablierter Einzelzellen und durch Anwendung in verschiedenen Fahrzeugplattformen, d. h. Fahrzeugtypen, erreicht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, und
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2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer elektrischen Antriebsvorrichtung 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Fahrzeug. Die elektrische Antriebsvorrichtung 1 umfasst, wie in den 1 und 2 dargestellt, zumindest eine elektrische Maschine 2 zum Antrieb des Fahrzeugs und zumindest zwei Batterien B1, B2, insbesondere Hochvolt-Batterien, zur elektrischen Energieversorgung der elektrischen Maschine 2. Die elektrische Maschine 2 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie sowohl als Elektromotor als auch als elektrischer Generator betrieben werden kann. Auf diese Weise kann sie zum Antrieb des Fahrzeugs als Elektromotor und zum elektrischen Laden zumindest einer der Batterien B1, B2 oder beider Batterien B1, B2, beispielsweise durch Rekuperation, als elektrischer Generator betrieben werden.
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Die beiden Batterien B1, B2 sind derart ausgebildet, dass der einen Batterie B2, im Folgenden als zweite Batterie B2 bezeichnet, eine höhere elektrische Leistung entnehmbar ist als der anderen Batterie B1, im Folgenden als erste Batterie B1 bezeichnet. Die beiden Batterien B1, B2 sind zueinander elektrisch parallel schaltbar oder geschaltet mit der elektrischen Maschine 2 elektrisch verbindbar oder verbunden. Zweckmäßigerweise erfolgt diese Verbindung mit der elektrischen Maschine 2, wenn die elektrische Maschine 2 mit Wechselstrom betrieben wird, über einen Wechselrichter 3, auch als DC/AC-Wandler bezeichnet, wie in den 1 und 2 dargestellt. Als Batterien B1, B2 sind hier zweckmäßigerweise elektrochemische Energiespeicher zu verstehen, welche vorzugsweise jeweils als ein Akkumulator ausgebildet sind, d. h. wiederholt aufladbar sind. Derartige Batterien B1, B2 weisen üblicherweise eine Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen auf.
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In anderen Ausführungsbeispielen können auch mehr als zwei Batterien B1, B2 vorgesehen sein, welche dann derart ausgebildet sind, dass einer oder mehreren der Batterien B1, B2 eine höhere elektrische Leistung entnehmbar ist als einer oder mehreren anderen Batterien B1, B2. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Antriebsvorrichtung 1 in anderen Ausführungsbeispielen auch mehrere elektrische Maschinen 2 aufweisen, beispielsweise jeweils eine elektrische Maschinen 2 für jede Achse des Fahrzeugs oder für jedes Rad des Fahrzeugs oder zumindest für einige Räder des Fahrzeugs.
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Das hier nicht näher dargestellte Fahrzeug, welches eine solche elektrische Antriebsvorrichtung 1 aufweist, ist beispielsweise als ein Elektrofahrzeug ausgebildet, d. h. es wird rein elektrisch angetrieben durch die Umwandlung elektrochemisch in den beiden Batterien B1, B2 gespeicherter Energie in elektrische Energie zur elektrischen Energieversorgung der elektrischen Maschine 2. Alternativ kann das Fahrzeug beispielsweise auch als ein Hybridfahrzeug ausgebildet sein. Ein solches Hybridfahrzeug weist zusätzlich zu der elektrischen Antriebsvorrichtung 1 zumindest eine Verbrennungskraftmaschine und/oder zumindest eine Brennstoffzelle auf. Die Verbrennungskraftmaschine, welche zweckmäßigerweise als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, kann dabei zum direkten Antrieb des Fahrzeugs dienen und/oder zum Antrieb eines elektrischen Generators, mittels welchem elektrische Energie zum Laden mindestens einer der Batterien B1, B2, bevorzugt beider Batterien B1, B2, und/oder zur elektrischen Energieversorgung der elektrischen Maschine 2 erzeugbar ist. Mittels der zumindest einen Brennstoffzelle ist ebenfalls elektrische Energie zum Laden mindestens einer der Batterien B1, B2, bevorzugt beider Batterien B1, B2, und/oder zur elektrischen Energieversorgung der elektrischen Maschine 2 erzeugbar. Das als Hybridfahrzeug ausgebildete Fahrzeug ist vorteilhafterweise als ein so genanntes Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildet, d. h. es weist eine elektrische Anschlussvorrichtung zur elektrischen Kopplung mit einer fahrzeugexternen elektrischen Energieversorgungseinrichtung auf, um auf diese Weise zumindest eine der Batterien B1, B2, bevorzugt beide Batterien B1, B2, elektrisch zu laden.
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Eine große Herausforderung bei Batterien für derartige aus dem Stand der Technik bekannte Fahrzeuge stellt die Zielsetzung dar, dass diese Batterien sowohl einen hohen Energieinhalt, welcher für eine möglichst große elektrisch betriebene Reichweite des Fahrzeugs erforderlich ist, als auch eine hohe elektrische Leistung aufweisen sollen, welche beispielsweise zum Beschleunigen des Fahrzeugs, für Bergfahrten und für Fahrten bei Kälte erforderlich ist. Diese Anforderungen stellen einen Zielkonflikt dar, welcher bei herkömmlichen Fahrzeugen, die lediglich eine einzelne Batterie aufweisen, welche beide oben geschilderten Ziele erfüllen soll, nicht optimal gelöst werden kann.
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Durch die Ausbildung der elektrischen Antriebsvorrichtung 1, welche anhand von Ausführungsbeispielen in den 1 und 2 dargestellt ist, wird dieses Problem gelöst, indem zwei unterschiedliche Batterien B1, B2 verwendet werden, welche jeweils eine der oben beschriebenen Aufgaben erfüllen. Die zweite Batterie B2, welcher eine höhere elektrische Leistung entnehmbar ist als der ersten Batterie B1, ist somit als eine leistungsorientierte Batterie oder Hochleistungsbatterie ausgebildet, welche eine ausreichend hohe elektrischer Leistung aufweist, die beispielsweise zum Beschleunigen des Fahrzeugs, für Bergfahrten und für Fahrten bei Kälte erforderlich ist. Diese zweite Batterie B2 weist eine höhere Belastbarkeit auf und ihr sind höhere elektrische Ströme zu entnehmen. Die erste Batterie B1, welcher eine geringere elektrische Leistung entnehmbar ist, ist somit als eine energieorientierte Batterie ausgebildet, welche einen hohen Energieinhalt aufweist, der für eine möglichst große elektrische betriebene Reichweite des Fahrzeugs erforderlich ist.
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Insbesondere bei kleinen bis mittleren Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen kann für die mittlere erforderliche Leistung eine relativ einfache, kostengünstige energieorientierte erste Batterie B1, insbesondere Hochvoltbatterie, verwendet werden und zusätzlich für die Spitzenleistung eine relativ kleine leistungsorientierte zweite Batterie B2, insbesondere Hochvoltbatterie, eingesetzt werden. D. h. die kurzfristigen hohen Spitzenströme werden nur zum Teil aus der energieorientierten ersten Batterie B1 und zusätzlich aus der leistungsorientierten zweiten Batterie B2, d. h. aus der Hochleistungsbatterie, geliefert. Das Verhältnis der Lastströme ergibt sich insbesondere bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel automatisch aus den jeweiligen Innenwiderständen der beiden parallel geschalteten Batterien B1, B2.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die beiden Batterien B1, B2 direkt parallel miteinander verschaltet und mit der elektrischen Maschine 2 elektrisch verbunden. Im Unterschied dazu sind die beiden Batterien B1, B2 im Ausführungsbeispiel gemäß 2 nicht direkt parallel miteinander verschaltet, sondern die beiden Batterien B1, B2 sind über zumindest eine Schaltvorrichtung S1, S2 und/oder zumindest einen bidirektionalen Gleichspannungswandler 4, auch als DC/DC-Wandler bezeichnet, zueinander elektrisch parallel schaltbar oder geschaltet. Im in 2 dargestellten Beispiel sind zwischen den beiden Batterien B1, B2 ein bidirektionaler Gleichspannungswandler 4 und eine dazu parallel geschaltete erste Schaltvorrichtung S1 vorgesehen, wobei die parallele Verschaltung der zweiten Batterie B2 mit der ersten Batterie B1 zwischen der elektrischen Maschine 2 und der Parallelschaltung aus bidirektionalem Gleichspannungswandler 4 und erster Schaltvorrichtung S1, genauer gesagt zwischen dem Wechselrichter 3 und der Parallelschaltung aus bidirektionalem Gleichspannungswandler 4 und erster Schaltvorrichtung S1, erfolgt.
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Des Weiteren ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel im Leiterzweig der zweiten Batterie B2, d. h. vor der parallelen Verschaltung mit der ersten Batterie B1, eine zweite Schaltvorrichtung S2 angeordnet. In weiteren Ausführungsbeispielen können beispielsweise auch nur die erste Schaltvorrichtung S1 oder nur die zweite Schaltvorrichtung S2 oder nur der bidirektionale Gleichspannungswandler 4 oder eine Kombination, welche nur die erste Schaltvorrichtung S1 und den bidirektionalen Gleichspannungswandler 4 oder nur die zweite Schaltvorrichtung S2 und den bidirektionalen Gleichspannungswandler 4 oder nur die beiden Schaltvorrichtungen S1, S2 umfasst, vorgesehen sein. Der bidirektionale Gleichspannungswandler 4, welcher zweckmäßigerweise als ein Hochvolt-Gleichspannungswandler ausgebildet ist, kann beispielsweise als Synchronwandler, auch als Gleichspannungstransformator bezeichnet, oder als Split-Pi-Wandler ausgebildet sein.
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Mit solch einem bidirektionalen Gleichspannungswandler 4 können unterschiedliche Spannungsniveaus und unterschiedliche Ladezustände der beiden Batterien B1, B2 realisiert werden. Daraus resultieren Vorteile bei Flexibilität, Kosten und erforderlichem Bauraum. Auch bei einer Rekuperation des Fahrzeugs, bei welcher das Fahrzeug mittels der dann als elektrischer Generator betriebenen elektrischen Maschine 2 verzögert wird, wobei die elektrische Maschine 2 elektrische Energie erzeugt, mittels welcher eine der beiden Batterien B1, B2 oder beide Batterien B1, B2 geladen werden können, ergeben sich durch diese Ausbildung der elektrischen Antriebsvorrichtung 1 Vorteile, da dabei entstehende hohe Lade-Spitzenleistungen besser in die dafür ausgelegte Hochleistungsbatterie, d. h. in die zweite Batterie B2, gespeist werden können. Beispielsweise wird hierfür während des Rekuperationsvorgangs oder zumindest während eines oder mehrerer Teilabschnitte des Rekuperationsvorgangs die erste Schaltvorrichtung S1 geöffnet, so dass, wenn kein bidirektionaler Gleichspannungswandler 4 vorhanden ist, dann lediglich die zweite Batterie B2 mit der elektrischen Maschine 2 elektrisch verbunden ist. Dazu ist, wenn die zweite Schaltvorrichtung S2 vorhanden ist, diese natürlich geschlossen. In 2 ist die zweite Schaltvorrichtung S2 im geschlossenen Zustand dargestellt.
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Zudem können bei dieser Ausführungsform gemäß 2 sowie auch bei den oben geschilderten zu 2 alternativen Ausführungsformen, welche, wie oben beschrieben, nur eine der Schaltvorrichtungen S1, S2 oder nur den bidirektionalen Gleichspannungswandler 4 oder nur eine der oben beschriebenen anderen Kombinationen aus Schaltvorrichtungen S1, S2 und/oder bidirektionalem Gleichspannungswandler 4 aufweisen können, auch ein oder mehrere andere elektrische Verbraucher V1, V2, V3 des Fahrzeugs mit einer der beiden Batterien B1, B2, zweckmäßigerweise mit der ersten Batterie B1, der die geringere elektrische Leistung entnehmbar ist, elektrisch verbunden werden. Im hier dargestellten Beispiel sind als erster elektrischer Verbraucher V1 eine elektrische Heizvorrichtung des Fahrzeugs, auch als PTC-Heizer bezeichnet, als zweiter elektrischer Verbraucher V2 ein elektrischer Kältemittelverdichter einer Klimatisierungsvorrichtung des Fahrzeugs und als dritter elektrischer Verbraucher V3 ein 12 Volt-Gleichspannungswandler, auch als 12 V-DC/DC-Wandler bezeichnet, mit der ersten Batterie B1, der die geringere elektrische Leistung entnehmbar ist, elektrisch verbunden.
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Ein weiterer Vorteil liegt insbesondere bei Kälte vor, da bei entsprechender Auslegung der elektrischen Antriebsvorrichtung 1, insbesondere der Batterien B1, B2, eine erforderliche Erwärmung der Batterien B1, B2 gesteuert werden kann. Dabei wird zweckmäßigerweise über eine Temperiereinrichtung bzw. über deren bevorzugte Nutzung zunächst die kleine Hochleistungsbatterie erwärmt, d. h. die leistungsorientierte zweite Batterie B2, wodurch Aufwärmzeiten bzw. Wartezeiten verringert werden, da, je nach Auslegung der elektrischen Antriebsvorrichtung 1, bereits mit der leistungsorientierten zweiten Batterie B2 losgefahren werden kann. In Schwachlastphasen während des Fahrbetriebs kann die leistungsorientierte zweite Batterie B2 dann aus der energieorientierten ersten Batterie B1 nachgeladen werden.
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Durch eine jeweils geeignete Schaltstellung der beiden Schaltvorrichtungen S1, S2 kann das Laden und Entladen der beiden Batterien B1, B2 gesteuert werden. So kann beispielsweise in einem normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs lediglich die energieorientierte erste Batterie B1 zur elektrischen Energieversorgung mit der elektrischen Maschine 2 des Fahrzeugs elektrisch verbunden sein. Bei einer höheren Leistungsanforderung kann dann die zweite Schaltvorrichtung S2 geschlossen und dadurch die leistungsorientierte zweite Batterie B2 zugeschaltet werden. Durch eine entsprechende Schaltstellung kann die elektrische Maschine 2 auch lediglich von der leistungsorientierten zweiten Batterie B2 mit elektrischer Energie versorgt werden, wie oben bereits beschrieben, beispielsweise in einer Startphase bei kalten Umgebungsbedingungen. Analoge Schaltstellungen sind auch während Ladephasen möglich, d. h. während die elektrische Maschine 2 als elektrischer Generator betrieben wird. Dann können beispielsweise durch entsprechende Schaltstellungen der Schaltvorrichtungen S1, S2 nur die erste Batterie B1 oder nur die zweite Batterie B2 oder beide Batterien B1, B2 geladen werden. In 2 ist die erste Schaltvorrichtung S1 in der geöffneten Schaltstellung und die zweite Schaltvorrichtung S2, wie oben bereits erwähnt, in der geschlossenen Schaltstellung dargestellt.
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Bei beiden Ausführungsbeispielen können die Batterien B1, B2 räumlich getrennt im Fahrzeug angeordnet sein, wodurch die Massenbalance des Fahrzeugs verbessert werden kann und vorhandene Bauräume optimal genutzt werden können. Dabei ist vorzugsweise die zweite Batterie B2, der die höhere elektrische Leistung entnehmbar ist, näher an der elektrischen Maschine 2 positioniert als die erste Batterie B1. Dadurch können kurze Verlegewege für Hochleistungshochvoltkabel zwischen der leistungsorientierten zweiten Batterie B2, d. h. der Hochleistungsbatterie, und der elektrischen Maschine 2 erreicht werden, wodurch eine Reduzierung von Kosten und Gewicht erreicht wird und elektrische Verluste minimiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischen Antriebsvorrichtung
- 2
- elektrische Maschine
- 3
- Wechselrichter
- 4
- Gleichspannungswandler
- B1, B2
- Batterie
- S1, S2
- Schaltvorrichtung
- V1, V2, V3
- elektrischer Verbraucher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/196933 A1 [0002]
- WO 2012/054617 A1 [0003]