Titel und Verfahren zum

Betreiben einer Gleichspannu

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichspannungswandleranordnung, insbesondere eine Gleichspannungswandleranordnung zur Übertragung elektrischer Energie von einem Hochvoltnetz in einem Niedervoltnetz. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Elektrofahrzeug mit einer solchen Gleichspannungswandleranordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Gleichspannungswandleranordnung.

Hintergrund

Ganz oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge verfügen in der Regel über zwei elektrische Bordnetze. Ein Hochvoltnetz weist eine elektrische Spannung von einigen hundert Volt, beispielsweise 400 oder 800 Volt, auf. In diesem Hochvoltnetz befindet sich üblicherweise ein elektrische Energiespeicher wie zum Beispiel eine Traktionsbatterie. Über dieses Hochvoltnetz werden bevorzugt elektrische Verbraucher mit einer hohen Leistungsaufnahme, wie beispielsweise das elektrische Antriebssystem des Fahrzeugs sowie gegebenenfalls Klimaaggregate o. ä. mit Energie versorgt. Darüber hinaus können elektrische Verbraucher mit kleinerer Leistungsaufnahme, wie beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Aktoren, Komfortfunktionen oder Multimedia-Anwendungen über ein Niedervoltnetz mit elektrischer Energie versorgt werden. Dieses Niedervoltnetz kann beispielsweise eine elektrische Spannung im Bereich von 12 Volt aufweisen.

Die Druckschrift DE 10 2013 225 097 beschreibt ein Energiemanagementverfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges mit einem Hochvoltnetz und einem Niedervoltnetz, wobei in einem Ruhezustand ein Verbraucher in dem Niedervoltnetz mit elektrischer Energie aus den Hochvoltnetz versorgt wird.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Gleichspannungswandleranordnung, ein Elektrofahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Gleichspannungswandleranordnung mit einem Gleichspannungswandler und einer Hilfsspannungsversorgung. Der Gleichspannungswandler ist dazu ausgelegt, an einem ersten Anschluss mit einem Hochvoltnetz gekoppelt zu werden. Weiterhin ist der Gleichspannungswandler dazu ausgelegt, an einem zweiten Anschluss mit einem Niedervoltnetz gekoppelt zu werden. Die Hilfsspannungsversorgung ist dazu ausgelegt, an einem Eingangsanschluss mit dem Hochvoltnetz gekoppelt zu werden. Weiterhin ist die Hilfsspannungsversorgung dazu ausgelegt, an einem Ausgangsanschluss mit dem Niedervoltnetz gekoppelt zu werden ferner ist die Hilfsspannung dazu ausgelegt, an einer Steuerschaltung des Gleichspannungswandlers eine Versorgungsspannung für die Steuerschaltung bereitzustellen.

Weiterhin ist vorgesehen:

Ein Elektrofahrzeug mit einem Hochvoltnetz, einem Niedervoltnetz und einer erfindungsgemäßen Gleichspannungswandleranordnung.

Ferner ist vorgesehen:

Ein Verfahren zum Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Gleichspannungswandleranordnung. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Überwachen einer Abgabe von elektrischer Leistung von der Gleichspannungswandleranordnung in das Niedervoltnetz. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Deaktivieren des Gleichspannungswandlers, falls die elektrische Leistung von der der Gleichspannungswandleranordnung in das Niedervoltnetz einen vorbestimmten ersten Schwellwert unterschreitet. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Aktivieren des Gleichspannungswandlers, falls die elektrische Leistung von der der Gleichspannungswandleranordnung in das Niedervoltnetz einen vorbestimmten zweiten Schwellwert überschreitet. Erster Schwellwert und zweiter Schwellwert können gleich eingestellt werden. Alternativ kann auch eine Hysterese zwischen ersten Schwellwert und zweitem Schwellwert vorgesehen sein.

Vorteile der Erfindung

Elektrofahrzeuge verfügt in der Regel über ein Hochvoltnetz und eine Niedervoltnetz, welche über eine Gleichspannungswandleranordnung miteinander gekoppelt sind. Befindet sich ein solches Fahrzeug beispielsweise in einem Ruhe- oder Parkmodus, so sind einige Verbraucher in dem Niedervoltnetz weiterhin aktiv. Diese Verbraucher können in konventionellen Systemen beispielsweise über eine Batterie in dem Niedervoltnetz mit elektrischer Energie versorgt werden. Diese Batterie hat in der Regel ein hohes Gewicht, benötigt Bauraum und verursacht Kosten. Soll diese Batterie jedoch entfallen, so muss auch bei einem abgestellten Fahrzeug die benötigte Energie für das Niedervoltnetz über die Gleichspannungswandleranordnung aus dem Hochvoltnetz bereitgestellt werden. Der dabei üblicherweise eingesetzte Gleichspannungswandler in der Gleichspannungswandleranordnung hat jedoch geringen Leistungsabgabe eines geparkten Fahrzeuges eine eher geringe Effizienz. Damit steigen gerade die elektrischen Verluste im Ruhezustand des Fahrzeugs an.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, in einer Gleichspannungswandleranordnung zur Kopplung des Hochvoltnetz des mit dem Niedervoltnetz eine Hilfsspannungsverfolgung vorzusehen. Diese Hilfsspannungsversorgung kann einerseits die Energieversorgung von Steuerungskomponenten in einem Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung bereitstellen. Darüber hinaus kann die Hilfsspannungsversorgung auch bei einem geringen Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz die benötigte elektrische Energie für das Niedervoltnetz bereitstellen.

Auf diese Weise kann bei geringen Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz der Gleichspannungswandler in der Gleichspannungswandleranordnung deaktiviert werden. Da durch eine solche Anordnung stets eine effiziente Energieübertragung vor dem Hochvoltnetz in das Niedervoltnetz bereitgestellt werden kann, kann ein zusätzlicher Energiespeicher, wie beispielsweise eine Batterie, in dem Niedervoltnetz des Elektrofahrzeugs entfallen. Somit ist auch einem abgestellten Fahrzeug eine kontinuierliche und effiziente Energieversorgung der Verbraucher in dem Niedervoltnetz möglich. Durch die gesteigerte Effizienz der Energieübertragung gerade bei geringem Energieverbrauch in dem Niedervoltnetz kann somit auch in die Energieentnahme aus der Traktionsbatterie in dem Hochvoltnetz bei abgestellten Fahrzeugen verringert werden. Somit sinkt die Gefahr, dass bei abgestellten Fahrzeugen die Traktionsbatterie zu rasch entleert wird.

Bei dem Hochvoltnetz und dem Niedervoltnetz kann es sich hierbei jeweils um Gleichspannungsnetze handeln, welche eine elektrische Spannung mit einem vorbestimmten Spannungsniveau aufweisen. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass das Hochvoltnetz und/oder das Niedervoltnetz mehrere separate Teilnetze umfassen. Diese einzelnen Teilsätze können hierbei vollständig voneinander getrennt sein. Dabei können die einzelnen Teilnetze des Hochvoltnetzes bzw. des Niedervoltnetzes bei Bedarf mittels geeigneter Schalt- oder Trennelemente elektrisch miteinander gekoppelt werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Hilfsspannungsversorgung dazu ausgelegt, unter Verwendung einer elektrischen Spannung aus dem Hochvoltnetz eine galvanisch von dem Hochvoltnetz getrennte Niedervoltspannung an der Steuerschaltung des Gleichspannungswandlers und in dem Niedervoltnetz bereitzustellen. Durch die galvanische Trennung des Hochvoltnetzes von der Niedervoltseite der Hilfsspannungsversorgung ist eine sichere Energieversorgung der Niedervolt-Verbraucher möglich. Beispielsweise kann die galvanische Trennung mittels eines Transformators oder ähnlichem realisiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Hilfsspannungsversorgung dazu ausgelegt, in dem Niedervoltnetz eine vorgegebene Sollspannung einzustellen. Die Sollspannung kann hierbei gegebenenfalls auch dynamisch angepasst werden. Hierdurch kann zum Beispiel bei einer sprunghaften Sollspannungsänderung möglichst schnell die neue Spannung im Niedervoltnetz zu erreicht werden. Auf diese Weise kann mittels der Hilfsspannungsversorgung das Spannungsniveau in dem Niederspannungsnetz stabilisiert werden. Insbesondere kann die Hilfsspannungsversorgung die Sollspannung in dem Niedervoltnetz innerhalb vorbestimmter Leistungsgrenzen regeln. Mit anderen Worten, die maximale Leistung bzw. der maximale Ausgangsstrom der Hilfsspannungsversorgung ist auf einen vorgegebenen maximalen Wert limitiert.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Hilfsspannungsversorgung dazu ausgelegt, unter Verwendung einer elektrischen Spannung aus dem Niedervoltnetz eine galvanisch von dem Niedervoltnetz getrennte Hochvoltspannung für das Hochvoltnetz bereitzustellen. Insbesondere kann die Hilfsspannungsversorgung eine bidirektionale Energieübertragung zwischen dem Hochvoltnetz und dem Niedervoltnetz bereitstellen.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Gleichspannungswandleranordnung eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung kann dazu ausgelegt sein, den Gleichspannungswandler zu aktivieren, falls eine elektrische Leistung von der Hilfsspannungsversorgung in das Niedervoltnetz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Diese Weise kann bei steigendem Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz die Energieversorgung des Niedervoltnetzes durch den Gleichspannungswandler übernommen werden. Somit ist eine sichere Energieversorgung in dem Niedervoltnetz gewährleistet, auch wenn der Leistungsbedarf eine maximal zulässige Leistungsabgabe der Hilfsspannungsversorgung überschreitet. Daher kann die Hilfsspannungsversorgung auf eine geringe maximale Leistungsabgabe optimiert werden, welche üblicherweise für den Energiebedarf bei einem ruhenden Fahrzeug sowie den Energiebedarf zum Aufstarten des Gleichspannungswandlers aus dem Ruhemodus ausreicht.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Gleichspannungswandleranordnung eine Schalteinrichtung. Die Schalteinrichtung kann dazu ausgelegt sein, eine elektrische Verbindung zwischen der Hilfsspannungsversorgung und dem Niedervoltnetz zu öffnen oder zu schließen. Auf diese Weise kann der Ausgang der Hilfsspannungsversorgung nur bei Bedarf mit dem Niedervoltnetz elektrisch gekoppelt werden

Gemäß einer Ausführungsform ist die Schalteinrichtung der Gleichspannungswandleranordnung dazu ausgelegt, die elektrische Verbindung zwischen der Hilfsspannungsversorgung und dem Niedervoltnetz zu öffnen, falls Gleichspannungswandler aktiv ist. Somit kann der Ausgang der Hilfespannungsversorgung vor dem Niedervoltnetz entkoppelt werden, wenn die Energieversorgung des Niedervoltnetzes über den Gleichspannungswandler der Gleichspannungswandleranordnung erfolgt. Diese Weise kann beispielsweise die Hilfsspannungsversorgung vor Störungen aus dem Niedervoltnetz geschützt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Gleichspannungswandleranordnung ein erstes Pufferelement. Dieses erste Pufferelement kann elektrisch mit dem Niedervoltnetz gekoppelt sein. Insbesondere kann das erste Pufferelement dazu ausgelegt sein, Spannungsschwankungen in dem Niedervoltnetz auszugleichen. Bei dem ersten Pufferelement kann es sich beispielsweise um einen Kondensator oder um eine Batterie mit einer sehr geringen Speicherkapazität handeln.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Gleichspannungswandleranordnung ein zweites Pufferelement. Das zweite Pufferelemente kann dazu ausgelegt sein, elektrisch mit dem Steuerschaltung gekoppelt zu werden und Spannungsschwankungen an der Versorgungsspannung der Steuerschaltung auszugleichen. Auf diese Weise können Spannungsschwankungen an der Steuerschaltung ausgeglichen werden und somit eine stabile Versorgungsspannung gewährleistet werden. Auch beidem zweiten Pufferelement kann es sich beispielsweise um einen Kondensator oder um eine Batterie mit einer sehr geringen Speicherkapazität handeln.

Gemäß einer Ausführungsform des Elektrofahrzeugs ist die Gleichspannungswandleranordnung dazu ausgelegt, in einem Parkbetrieb des Fahrzeugs den Gleichspannungswandler zu deaktivieren. Insbesondere kann der Gleichspannungswandler deaktiviert werden, falls eine Energieaufnahme von Verbrauchern in dem Niedervoltnetz in einem Ruhe- oder Parkbetrieb einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. In einem solchen Fall sind in Regel nur wenige Verbraucher, wie beispielsweise Steuerungskomponenten für einen schlüssellosen Fahrzeugzugang, aktiv. Daher kann der Energiebedarf in dem Niedervoltnetz in diesem Zustand durch die Hilfsspannungsversorgung allein gedeckt werden.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:

Fig.l: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds eines Energieversorgungssystems für ein Elektrofahrzeug mit einer Gleichspannungswandleranordnung gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds einer Gleichspannungswandleranordnung gemäß einer Ausführungsform; und Fig. 3: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zum Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.

Beschreibung von Ausführungsformen

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Energieversorgung, wie beispielsweise einem Elektrofahrzeug zugrunde liegen kann. Beispielsweise kann in einem solchen Elektrofahrzeug ein Hochvoltnetz 2 und ein Niedervoltnetz 3 vorgesehen sein. Das Hochvoltnetz 2 kann beispielsweise von einem elektrischen Energiespeicher wie einer Traktionsbatterie 20 gespeist werden. Über dieses Hochvoltnetz 2 können zum Beispiel Verbraucher hoher Leistung wie ein elektrisches Antriebssystem, ein Klimaaggregat oder gegebenenfalls weitere elektrische Verbraucher gespeist werden. Das Niedervoltnetz 3 kann mehrere elektrische Verbraucher 30 mit geringerer Leistungsaufnahme umfassen. Beispielsweise können diese Verbraucher 30 Steuergeräte, Sensoren, Aktoren, Hilfsantriebe, Komfortfunktionen, Multimediakomponenten o. ä. umfassen. Ferner können in diesem Niedervoltnetz 2 beispielsweise auch Komponenten für einen schlüssellosen Zugang, Kommunikationseinrichtungen für eine Kommunikation mit entfernten Geräten, wie zum Beispiel ein Smartphone o. ä., vorgesehen sein. Hierdurch können beispielsweise einige Funktionen wie ein Vorheizen oder Kühlen des Fahrzeugs über solche kabellosen Verbindungen ferngesteuert werden.

Das Hochvoltnetz 2 kann über eine Gleichspannungswandleranordnung 1 mit dem Niedervoltnetz 3 elektrische gekoppelt werden. Auf diese Weise können die Verbraucher 30 in dem Niedervoltnetz 3 aus dem Hochvoltnetz 2 mit elektrischer Energie versorgt werden. In der hier dargestellten Ausführungsform kann dabei ausdrücklich auf einen elektrischen Energiespeicher wie zum Beispiel eine Bleibatterie o. ä. in dem Niedervoltnetz 3 verzichtet werden.

Die Gleichspannungswandleranordnung 1 umfasst einen Gleichspannungswandler 11. Dieser Gleichspannungswandler 11 kann elektrische Energie aus dem Hochvoltnetz 2 in eine elektrische Spannung konvertieren, die der elektrischen Spannung in dem Niedervoltnetz 3 entspricht. Dabei ist der Gleichspannungswandler 11 in der Regel für elektrische Leistungen ausgelegt, die auch den Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz 3 bei Volllast decken können. Gegebenenfalls kann der Gleichspannungswandler 11 eine Parallelschaltung mehrerer Gleichspannungswandlereinheiten umfassen.

Der Gleichspannungswandler 11 kann hierbei über eine Steuerschaltung 13 gesteuert werden. Hierbei kann die Steuerschaltung 13 Soll- und Istwerte an der Gleichspannungswandleranordnung 1 für die Regelung berücksichtigen. Insbesondere können Halbleiterschaltelement in dem Gleichspannungswandler 11 über entsprechende Treiberschaltungen in der Steuerschaltung 13 angesteuert werden.

Weiterhin ist in der Gleichspannungswandleranordnung 1 eine Hilfsspannungsversorgung 12 vorgesehen. Ein Eingang dieser Hilfsspannungsversorgung 12 ist elektrisch mit dem Hochvoltnetz 2 gekoppelt, sodass die Hilfsspannungsversorgung 12 ihre elektrische Energie aus diesem Hochvoltnetz 2 dauerhaft beziehen kann. Diese Hilfsspannungsversorgung 12 kann insbesondere die Steuerschaltung 13 mit elektrischer Energie versorgen. Die von der Hilfsspannungsversorgung 12 bereitgestellten Ausgangsspannungen sind dabei galvanisch von dem Hochvoltnetz 2 getrennt. Hierzu kann in der Hilfsspannungsversorgung 12 beispielsweise ein Transformator o. ä. zur galvanischen Trennung vorgesehen sein.

Darüber hinaus kann die Hilfespannungsversorgung 12 auch elektrische Energie für das Niedervoltnetz 3 bereitstellen. Hierbei ist die maximale Leistungsabgabe durch die Hilfespannungsversorgung 12 jedoch begrenzt und deutlich geringer als die maximale Leistungsabgabe durch den Gleichspannungswandler 11. Die maximal mögliche Leistungsabgabe der Hilfsspannungsversorgung 12 kann dabei so dimensioniert sein, dass die durch die Hilfsspannungsversorgung 12 bereitgestellten elektrischen Leistung ausreicht, den Leistungsbedarf der elektrischen Verbraucher 30 in der Niedervoltnetz 3 bei einem abgestellten bzw. ruhenden Fahrzeug zu decken. Da in einem solchen Fall in der Regel nur wenige Komponenten in dem Niedervoltnetz 3 aktiv sind, beispielsweise ein Empfänger für einen Funkschlüssel, Komponenten für eine Kommunikation mit entfernten Geräten oder gegebenenfalls Sensoren für eine Alarmanlage, kann die Hilfsspannungsversorgung 12 für eine relativ geringe maximale Leistungsabgabe bei gleichzeitig hoher Effizienz ausgelegt sein. Somit kann der Ruhestrombedarf eines solchen Fahrzeuges gesenkt werden.

Solange der Energiebedarf für die Verbraucher 30 in dem Niedervoltnetz 3, insbesondere bei einem ruhenden Fahrzeug, mittels der Hilfsspannungsversorgung 12 gedeckt werden kann, kann dabei der Gleichspannungswandler 11 deaktiviert werden. Mit anderen Worten, die Energieversorgung für das Niedervoltnetz 3 erfolgt vollständig über die Hilfsspannungsversorgung 12.

Überschreitet der Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz 3 einen vorgegebenen Schwellwert, so kann der Gleichspannungswandler 11 aktiviert werden, um den gestiegenen Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz 3 zu decken. Da die Hilfsspannungsversorgung 12 auch die Steuerschaltung 13 für den Gleichspannungswandler 11 mit elektrischer Energie versorgt, ist eine solche Aktivierung jederzeit möglich.

Ferner ist es auch möglich, dass die Hilfsspannungsversorgung 12 parallel, d. h. gleichzeitig zu dem Gleichspannungswandler 11, elektrische Energie von dem Hochvoltnetz 2 in das Niedervoltnetz 3 (oder gegebenenfalls auch in die entgegengesetzte Richtung) überträgt. Diese Weise kann die Energieübertragung gegebenenfalls derart geregelt werden, dass der Gleichspannungswandler 11 und/oder die Hilfsspannungsversorgung 12 an einem möglichst effizienten Arbeitspunkt betrieben werden können.

Insbesondere kann die Hilfsspannungsversorgung 12 bei dieser Betriebsweise die Energieübertragung zwischen Hochvoltnetz 2 und Niedervoltnetz 3 auch im Fährbetrieb eines Elektrofahrzeuges unterstützen.

Der Gleichspannungswandler 11 und/oder die Hilfsspannungsversorgung 12 können gegebenenfalls auch für eine bidirektionale Energieübertragung zwischen dem Hochvoltnetz 2 und dem Niedervoltnetz 3 ausgelegt sein. Dabei kann insbesondere auch der Leistungsfluss durch die Hilfsspannungsversorgung 12 auf eine maximale Leistung bzw. einen maximalen Ausgangsstrom limitiert werden. Auf diese Weise kann gegebenenfalls auch elektrische Energie von dem Niedervoltnetz 3 in Richtung des Hochvoltnetz das 2 übertragen werden. Beispielsweise kann die Energieübertragung bzw. der Leistungsfluss zwischen Hochvoltnetz 2 und Niedervoltnetz 3 so geregelt werden, dass eine elektrische Spannung im Niedervoltnetz 3 auf einen vorgegebenen Sollwert stabilisiert werden. Gegebenenfalls kann auch die Regelung die elektrische Spannung in dem Niedervoltnetz innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereich dynamisch zwischen einem minimalen und einem maximalen Sollwert einstellen.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Blockschaubilds für eine Gleichspannungswandleranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform. Hierbei kann sich insbesondere um die bereits zuvor beschriebene Gleichspannungswandleranordnung 1 gemäß Figur 1 handeln.

Wie in Figur 2 zu erkennen ist, kann die Hilfsspannungsversorgung 12 eine Steuereinrichtung 14 umfassen. Die hier als separate Steuereinrichtung 14 dargestellte Baugruppe bzw. deren Funktionalität kann gegebenenfalls auch in der zuvor bereits beschriebenen Steuerschaltung 12 integriert sein. Die Steuereinrichtung 14 kann die Komponenten der Gleichspannungswandleranordnung 1 steuern und insbesondere den Gleichspannungswandler 11 aktivieren bzw. deaktivieren. Darüber hinaus können auch durch die Steuereinrichtung 14 die nachfolgend noch beschriebenen weiteren Komponenten der Gleichspannungswandleranordnung 1 gesteuert werden. Hierzu kann die Steuereinrichtung 14 beispielsweise den Leistungsbedarf für das Niedervoltnetz 3 ermitteln. Dazu kann die Steuereinrichtung 14 zum Beispiel Messwerte von Stromsensoren (nicht dargestellt) auswerten, um den elektrischen Strom von der Gleichspannungswandleranordnung 1 in das Niedervoltnetz 3 und damit die korrespondierende Leistung zu ermitteln. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 14 auch weitere Daten bzw. Signale empfangen. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 14 Informationen über einen Betriebszustand des Fahrzeuges empfangen. Entsprechend kann die Steuereinrichtung 14 beispielsweise den Gleichspannungswandler 11 der Gleichspannungswandleranordnung 1 nur dann aktivieren, wenn sich das Fahrzeug in einem vorgegebenen Betriebszustand, beispielsweise in einem Park- oder Ruhemodus, befindet. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 14 der Gleichspannungswandler 11 aktivieren, wenn ein erhöhter Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz 3 vorliegt oder aufgrund von empfangenen Daten zu erwarten ist.

Weiterhin kann für die Hilfsspannungsversorgung 12 eine Begrenzung für Strom, Spannung und/oder Leistung vorgesehen sein. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass weder die Hilfsspannungsversorgung 12 überlastet wird, noch gegebenenfalls Komponenten in dem angeschlossenen Hoch- und Niedervoltnetz 2, 3 beschädigt werden. Darüber hinaus kann die Hilfsspannungsversorgung 12 bei Fehlen oder Unterschreiten einer Niedervoltspannung in dem Niedervoltnetz 3 selbstständig gestartet werden.

Die Regelung der Hilfsspannungsversorgung 12 kann hierbei entweder digital, beispielsweise aus einer zentralen gemeinsamen Steuereinheit 13 für dem Gleichspannungswandler 11 oder einer separaten Steuereinrichtung 14, oder auch analog gesteuert bzw. geregelt werden.

Ferner kann in der Gleichspannungswandleranordnung 1 beispielsweise zwischen der Hilfsspannungsversorgung 12 und dem Niedervoltnetz 3 ein Schaltelement 15 vorgesehen sein. Dieses Schaltelement 15 kann geschlossen werden, um eine elektrische Verbindung zwischen der Hilfsspannungsversorgung 12 und dem Niedervoltnetz 3 herzustellen. In diesem Zustand kann somit die Hilfsspannungsversorgung 12 elektrische Energie in das Niedervoltnetz 3 einspeisen. Durch das Öffnen dieses Schaltelements 15 kann die elektrische Verbindung zwischen der Hilfsspannungsversorgung 12 und dem Niedervoltnetz 3 unterbrochen werden. Das Schaltelement 15 kann beispielsweise geöffnet werden, wenn die Energieversorgung des Niedervoltnetzes 3 über den Gleichspannungswandler 11 erfolgt. In diesem Zustand können somit gegebenenfalls Beeinflussungen aus dem Niedervoltnetz 3 auf die Hilfsspannungsversorgung 12 vermieden werden. Der Schaltzustand des Schaltelement 15 kann zum Beispiel über die Steuereinrichtung 14 gesteuert werden.

Darüber hinaus können an der Position des Bezugszeichens 15, also zwischen

Hilfsspannungsversorgung 12 und dem Anschluss der Gleichspannungswandleranordnung 11 an das Niedervoltnetz 3 auch weitere Komponenten, wie zum Beispiel Filterbaugruppen vorgesehen sein, welche für Frequenz der Signale sowie Störimpulse eliminieren oder zumindest teilweise unterdrücken.

Ferner kann in der Gleichspannungswandleranordnung 1 beispielsweise ein Pufferelement 16 vorgesehen sein. Dieses Pufferelement kann insbesondere mit dem Niedervoltnetz 3 elektrische gekoppelt sein. Bei diesen Pufferelemente 16 kann es sich zum Beispiel um einen Kondensator oder um eine kleine Batterie mit einer geringen Kapazität handeln. Ein solches Pufferelement 16 kann Spannungsschwankungen in dem Niedervoltnetz 3 ausgleichen. Solche Spannungsschwankungen können beispielsweise bei einem kurzzeitigen höheren Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz 3 oder bei einem Wechsel der Energieversorgung zwischen Hilfsspannungsversorgung 12 und Gleichspannungswandler 11 auftreten.

Zusätzlich oder alternativ kann auch ein weiteres Pufferelement 19 vorgesehen sein, welches die Versorgungsspannung für die Steuerschaltung 13 stabilisiert. Auch bei diesem weiteren Pufferelement 19 kann es sich zum Beispiel um einen Kondensator oder um eine kleine Batterie mit einer geringen Kapazität handeln.

Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zu Betreiben einer Gleichspannungswandleranordnung 1 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegen kann. Bei der Gleichspannungswandleranordnung 1 kann sich insbesondere um die zuvor beschriebene Gleichspannungswandleranordnung 1 gemäß Figur 1 oder 2 handeln. Entsprechend gelten auch die zuvor bereits gemachten Ausführungen für das nachfolgend beschriebene Verfahren. Ferner kann auch die zuvor beschriebene Gleichspannungswandleranordnung 1 beliebige Komponenten umfassen, wie sie zur Realisierung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens erforderlich sein können.

In einem Schritt S1 erfolgt ein Überwachen der Abgabe elektrische Leistung von der Gleichspannungswandleranordnung 1 in das Niedervoltnetz 3. In Schritt S2 wird der Gleichspannungswandler 11 der Gleichspannungswandleranordnung 1 deaktiviert, falls die elektrische Leistung von der Gleichspannungswandleranordnung 1 in das Niedervoltnetz 3 einen vorbestimmten ersten Schwellwert unterschreitet. Insbesondere kann der Gleichspannungswandler 11 gegebenenfalls nur dann aktiviert werden, wenn sich ein Elektrofahrzeug mit der Gleichspannungswandleranordnung 1 in einem vorbestimmten Betriebszustand, beispielsweise in einem Ruhe- oder Parkmodus oder ähnlichem, befindet.

In Schritt S3 kann der Gleichspannungswandler 11 aktiviert werden, falls elektrische Leistung von der Gleichspannungswandleranordnung 1 in das Niedervoltnetz 3 bzw. der Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz 3 einen vorbestimmten zweiten Schwellwert überschreitet. Ferner kann der Gleichspannungswandler 11 auch grundsätzlich dann aktiviert werden, wenn sich der Betriebszustand des Fahrzeuges ändert. Beispielsweise kann der Gleichspannungswandler 11 aktiviert werden, wenn der Ruhezustand des Fahrzeugs beendet wird.

Gegebenenfalls könne der vorbestimmte erste Schwellwert und der vorbestimmte zweiten Schwellwert gleich eingestellt werden. Alternativ ist auch eine Hysterese zwischen dem vorbestimmten ersten Schwellwert und dem vorbestimmten zweiten Schwellwert möglich.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Gleichspannungswandleranordnung zur Energieversorgung eines Niedervoltnetzes aus einem Hochvoltnetz in einem Elektrofahrzeug. Die Gleichspannungswandleranordnung umfasst neben einem Gleichspannungswandler eine zusätzliche Hilfsspannungsversorgung. Diese Hilfsspannungsversorgung kann zum einen Steuerungskomponenten des Gleichspannungswandlers mit elektrischer Energie versorgen. Zum anderen kann die Spannungsversorgung auch elektrische Energie in das Niedervoltnetz einspeisen, sodass bei geringem Leistungsbedarf in dem Niedervoltnetz der Gleichspannungswandler deaktiviert werden kann.