DE102017206809A1 - DC-DC converter, vehicle electrical system with a DC-DC converter - Google Patents

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Abstract

Offenbart wird ein Gleichspannungswandler (GW1, ...) zum Umwandeln zwischen zwei Spannungen (U1, U2), mit: – zwei erste Stromanschlüsse (A11, A12) zum Anschließen des Gleichspannungswandlers (GW1, ...) an eine erste Spannung (U1); – zwei zweite Stromanschlüsse (A21, A22) zum Anschließen des Gleichspannungswandlers (GW1, ...) an eine zweite Spannung (U2); – einen dritten Stromanschluss (A3) zum Um-/Zuschalten des Gleichspannungswandlers (GW1, ...) an/auf eine elektrische Vorrichtung (LD); – einen ersten Spannungswandlerpfad (SP1, SP5, SP6) zur Umwandlung zwischen den beiden Spannungen (U1, U2), welcher zwischen den ersten Stromanschlüssen (A11, A12) einerseits und den zweiten Stromanschlüssen (A21, A22) andererseits elektrisch angeschlossen ist; – einen ersten steuerbaren Auswahlschalter (AS1), welcher einen ersten (E1), einen zweiten (E2) und einen dritten (E3) Schaltanschlüsse umfasst und über den ersten (E1) und den zweiten (E2) Schaltanschluss seriell in dem ersten Spannungswandlerpfad (SP1, SP5) und über den dritten Schaltanschluss (E3) an dem dritten Stromanschluss (A3) elektrisch angeschlossen ist; – eine Energiemanagementeinheit (EM) zum Steuern des ersten Auswahlschalters (AS1), welcher eingerichtet ist, wahlweise jeweils mindestens zwei von dem ersten (E1), dem zweiten (E2) und dem dritten (E3) Schaltanschluss miteinander elektrisch zu verbinden.Disclosed is a DC-DC converter (GW1, ...) for converting between two voltages (U1, U2), comprising: - two first power terminals (A11, A12) for connecting the DC-DC converter (GW1, ...) to a first voltage (U1 ); - two second power connections (A21, A22) for connecting the DC-DC converter (GW1, ...) to a second voltage (U2); A third power terminal (A3) for switching the DC / DC converter (GW1, ...) on / to an electrical device (LD); A first voltage conversion path (SP1, SP5, SP6) for converting between the two voltages (U1, U2) electrically connected between the first power terminals (A11, A12) on the one hand and the second power terminals (A21, A22) on the other hand; A first controllable selection switch (AS1) which comprises a first (E1), a second (E2) and a third (E3) switching terminals and is connected in series in the first voltage converter path (SP1) via the first (E1) and the second (E2) switching connection , SP5) and is electrically connected to the third power terminal (A3) via the third switching terminal (E3); A power management unit (EM) for controlling the first selection switch (AS1) configured to selectively connect at least two of each of the first (E1), second (E2) and third (E3) switching terminals to each other electrically.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichspannungswandler, insbesondere für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Bordnetz, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem genannten Gleichspannungswandler. The present invention relates to a DC-DC converter, in particular for an electrical system of a motor vehicle, as well as an electrical system, in particular for a motor vehicle, with a DC-DC converter.

Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung State of the art and object of the invention

Bordnetze, insbesondere von Kraftfahrzeugen, weisen eine Vielzahl von elektrischen Lasten auf, welche Betriebsspannungen unterschiedlicher Spannungsarten, wie z. B. einer Gleichspannung, einer einphasigen oder mehrphasigen Wechselspannung, bzw. unterschiedlicher Spannungsniveaus oder unterschiedliche Leistungsansprüche aufweisen. Um diese Lasten trotz den unterschiedlichen Betriebsspannungen und den unterschiedlichen Leistungsansprüchen (zeitgleich) mit elektrischer Energie versorgen zu können, weisen die Bordnetze drei oder mehr Bordnetzzweige mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen auf, in denen die elektrischen Lasten unterschiedlicher Betriebsspannungen bzw. Leistungsansprüche aufgeteilt elektrisch angeschlossen sind. Bordnetze, especially of motor vehicles, have a variety of electrical loads, which operating voltages of different types of voltage, such. As a DC voltage, a single-phase or multi-phase AC voltage, or different voltage levels or different power requirements. To be able to supply these loads despite the different operating voltages and the different power demands (at the same time) with electrical energy, the electrical systems have three or more electrical systems branches with different vehicle electrical system voltages, in which the electrical loads of different operating voltages or power requirements are divided electrically connected.

Um bei einem schnellen Anstieg des Bedarfs an elektrischer Leistung in einem der Bordnetzzweige elektrische Energie von einem anderen Bordnetzzweig in diesen Bordnetzzeig verschieben zu können, weisen die Bordnetze in der Regel zwei oder mehr Strom-/Spannungswandler auf, welche während des Betriebs der Bordnetze zwischen den Bordnetzspannungen unterschiedlicher Spannungsarten bzw. Spannungsniveaus der Bordnetzzweige umwandeln. In order to be able to shift electrical energy from another vehicle electrical system branch into this vehicle electrical system display in the event of a rapid increase in the demand for electrical power in one of the vehicle electrical system branches, the on-board electrical systems usually have two or more current / voltage converters which are connected between the electronic systems during operation of the vehicle electrical system Convert on-board network voltages of different voltage types or voltage levels of the on-board network branches.

Dabei erfordern die zwei oder mehr Strom-/Spannungswandler eine entsprechende Anzahl von Regelungs- und Ansteuerungselektronikeinheiten sowie sonstigen Schaltungsanordnungen zu Steuern bzw. zum Regeln dieser Strom-/Spannungswandler, was zu einer erhöhten Komplexität und somit zu erhöhten Herstellungskosten der Bordnetze führt. The two or more current / voltage converters require a corresponding number of control and control electronic units and other circuit arrangements for controlling or for controlling these current / voltage converters, which leads to increased complexity and thus to increased manufacturing costs of the vehicle electrical system.

Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, ein Bordnetz, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, in einfacher Weise und kostengünstig herzustellen. Thus, the object of the present invention is to provide a way to produce a vehicle electrical system, in particular a motor vehicle, in a simple manner and inexpensively.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Diese Aufgabe wird mit Gegenständen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved with objects of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Gleichspannungswandler zum Umwandeln zwischen einer ersten und einer zweiten Spannung (bzw. Bordnetzspannung) bereitgestellt. According to a first aspect of the invention, a DC-DC converter for converting between a first and a second voltage (or vehicle electrical system voltage) is provided.

Der Gleichspannungswandler umfasst zwei erste Stromanschlüsse zum Anschließen des Gleichspannungswandlers an die erste Spannung (beispielsweise einer ersten Bordnetzspannung eines ersten Bordnetzzweiges eines Bordnetzes), zwei zweite Stromanschlüsse zum Anschließen des Gleichspannungswandlers an die zweite Spannung (beispielsweise eine zweite Bordnetzspannung eines zweiten Bordnetzzweiges des Bordnetzes). The DC-DC converter comprises two first power connections for connecting the DC-DC converter to the first voltage (for example a first vehicle electrical system voltage of a first electrical system branch of a vehicle electrical system), two second electrical connections for connecting the DC-DC converter to the second voltage (for example, a second vehicle electrical system voltage of a second electrical system branch of the electrical system).

Der Gleichspannungswandler umfasst ferner mindestens einen dritten Stromanschluss zum Umschalten oder zum Zuschalten des Gleichspannungswandlers an bzw. auf mindestens eine elektrische Vorrichtung, beispielsweise eine elektrische Last oder eine elektrische Energiequelle (beispielsweise eines dritten Bordnetzzweiges des Bordnetzes), bzw. an einen elektrischen Anschluss der mindestens einen elektrischen Vorrichtung. The DC-DC converter further comprises at least one third power connection for switching or connecting the DC-DC converter to at least one electrical device, for example an electrical load or an electrical energy source (for example, a third electrical system branch of the electrical system), or to an electrical connection of the at least one electrical device.

Der Gleichspannungswandler umfasst ferner mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad, welcher zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen andererseits elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, zwischen der ersten und der zweiten Spannung umzuwandeln. The DC-DC converter further comprises at least a first voltage converter path, which is electrically connected between the two first power terminals on the one hand and the two second power terminals on the other hand and is adapted to convert between the first and the second voltage.

Hierbei bedeutet ein „Umwandeln zwischen der der ersten und der zweiten Spannung (bzw. Bordnetzspannung)“, dass der Gleichspannungswandler bzw. der genannte mindestens eine erste Spannungswandlerpfad und weitere nachfolgend zu beschreibende Spannungswandlerpfade eingerichtet sind, die zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen anliegende erste Spannung (bzw. eine erste Bordnetzspannung) in die zweite Spannung (bzw. eine zweite Bordnetzspannung) zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen und/oder umgekehrt umzuwandeln. Hierzu weisen der Gleichspannungswandler bzw. die Spannungswandlerpfade entsprechende Schaltungskomponenten, wie z. B. Hallbrücken mit steuerbaren Schaltern und/oder Dioden, Spulen, Kondensatoren, zur Spannungsumwandlung auf. Here, a "conversion between the first and the second voltage (or vehicle electrical system voltage)" means that the DC-DC converter or the at least one first voltage converter path and further voltage transformer paths to be described below are set up, the first voltage (2) applied between the two first electrical connections (FIG. or a first vehicle electrical system voltage) into the second voltage (or a second vehicle electrical system voltage) between the two second electrical connections and / or vice versa. For this purpose, the DC-DC converter or the voltage converter paths corresponding circuit components, such. B. Hall bridges with controllable switches and / or diodes, coils, capacitors, for voltage conversion.

Ein Spannungswandlerpfad ist somit eine elektrische Schaltung, welche die oben genannten Schaltungskomponenten zur Spannungsumwandlung umfasst und eingerichtet ist, zwischen der ersten und der zweiten Spannung (bzw. Bordnetzspannung) umzuwandeln. A voltage converter path is thus an electrical circuit that includes the above-mentioned voltage conversion circuit components and is configured to convert between the first and second voltages.

Der Gleichspannungswandler umfasst ferner mindestens einen ersten steuerbaren Auswahlschalter (oder Umschalter, insb. Leistungsauswahlschalter bzw. Leistungsumschalter), welcher einen ersten, einen zweiten und einen dritten Schaltanschluss umfasst und über den ersten und den zweiten Schaltanschluss seriell in dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad und über den dritten Schaltanschluss an dem mindestens einen dritten Stromanschluss elektrisch angeschlossen ist. The DC-DC converter further comprises at least a first controllable Selection switch (or switch, in particular power selection switch or power switch), which comprises a first, a second and a third switching terminal and via the first and the second switching terminal serially in the at least one first voltage converter path and the third switching connection to the at least one third power connection electrically connected.

Hierbei bedeutet der Halbsatz: „... über den ersten und den zweiten Schaltanschluss seriell in dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad elektrisch angeschlossen ...“, dass der erste und der zweite Schaltanschluss des mindestens einen ersten Auswahlschalters in dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad befinden und Teil des mindestens einen ersten Spannungswandlerpfades sind. Sind der erste und der zweite Schaltanschluss in einem Schaltzustand des mindestens einen ersten steuerbaren Auswahlschalters miteinander elektrisch verbunden, so ist der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad zumindest in dem Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltanschluss elektrisch leitend und ermöglicht einen Stromfluss über diesen Abschnitt. Sind der erste und der zweite Schaltanschluss in einem weiteren Schaltzustand des mindestens einen ersten steuerbaren Auswahlschalters voneinander elektrisch getrennt, so ist der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad elektrisch offen und der Stromfluss durch diesen Spannungswandlerpfad wird unterbrochen. Here, the half-sentence means: "... via the first and the second switching connection serially electrically connected in the at least one first voltage converter path ..." that the first and the second switching connection of the at least one first selection switch are in the at least one first voltage converter path and Part of the at least one first voltage converter path. If the first and the second switching connection are electrically connected to one another in a switching state of the at least one first controllable selection switch, then the at least one first voltage converter path is electrically conductive at least in the section between the first and the second switching connection and allows current to flow through this section. If the first and the second switching connection are electrically separated from one another in a further switching state of the at least one first controllable selection switch, the at least one first voltage converter path is electrically open and the current flow through this voltage converter path is interrupted.

Der Gleichspannungswandler umfasst ferner eine Energiemanagementeinheit zum Steuern des mindestens einen ersten Auswahlschalters, welche eingerichtet ist, wahlweise jeweils mindestens zwei von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Schaltanschluss miteinander elektrisch zu verbinden bzw. alle dieser drei Schaltanschlüsse voneinander elektrisch zu trennen. The DC-DC converter further comprises a power management unit for controlling the at least one first select switch configured to selectively connect at least two of the first, second, and third switch terminals to each other or to electrically disconnect each of the three switch terminals.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Antriebsarchitektur eines Kraftfahrzeugs mit einem Elektroantrieb mit einer elektrischen Maschine, einem Inverter zu deren Ansteuerung, einer (Traktions-)Batterie, einem Gleichspannungswandler und einem Ladegerat (ein- und/oder drei-phasig) eine Vielzahl von Hochleistungselektronikkomponenten umfasst. The invention is based on the recognition that the drive architecture of a motor vehicle with an electric drive with an electric machine, an inverter for driving them, a (traction) battery, a DC-DC converter and a charger (one and / or three-phase) one Variety of high performance electronic components.

Hinzu kommen noch bei konventionellen Kraftfahrzeugen bekannte Hochleistungselektronikkomponenten wie z. B. eine Hochvolt-Heizung oder ein Hochvolt-Klimakompressor. In addition, even in conventional vehicles known high-performance electronic components such. B. a high-voltage heating or a high-voltage air conditioning compressor.

In der Regel ist ferner ein Traktionsgleichspannungswandler (Traktions-DCDC) vorgesehen, welcher zwischen der (Traktions-)Batterie und dem Inverter elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, unabhängig von dem Zustand und Betriebspunkt der (Traktions-)Batterie die Zwischenkreisspannung für den Inverter einzustellen (Spannungsanpassung). In general, a traction DC converter (traction DCDC) is further provided, which is electrically connected between the (traction) battery and the inverter and is adapted to set the DC link voltage for the inverter regardless of the state and operating point of the (traction) battery (voltage adjustment).

Nach jetzigem Stand besitzt jede der oben genannten Hochleistungselektronikkomponenten ihre eigene Ansteuerelektronik bestehend aus einer Ansteuerungseinheit sowie einem leitungselektronischem Stellglied inklusiv Treiber und Sensorik, was zu einem hohen Herstellungsaufwand und hohen Herstellungskosten für Kraftfahrzeuge führt. Außerdem ist die Ausnutzung der Ansteuerungseinheiten gering. According to the current state, each of the above-mentioned high-performance electronic components has its own control electronics consisting of a control unit and a line-electronic actuator including driver and sensors, which leads to a high production cost and high production costs for motor vehicles. In addition, the utilization of the drive units is low.

Basierend auf dieser Erkenntnis wurde im Rahmen dieser Erfindung nach einer Lösung gesucht, mit der der Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybrid-, Plug-In Hybrid- oder Elektrofahrzeugs, bzw. für dessen Hochvolt-Architektur zu senken und die Ausnutzung der Ansteuerungseinheiten zu erhöhen. Based on this finding, a solution was sought in the context of this invention, with the production costs and production costs for a motor vehicle, in particular a hybrid, plug-in hybrid or electric vehicle, or for its high-voltage architecture to reduce and exploitation to increase the driving units.

Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die Lösung darin besteht, dass die Ansteuerungseinheiten nicht nur für einzelne Funktionsrealisierungen zu verwenden, sondern mit einer einzigen Ansteuerelektronik mehrere Funktionen, wie z.B. Laden, Heizen und Spannungsanpassung, umzusetzen. Within the scope of the invention, it has been recognized that the solution consists of not using the drive units only for individual functional implementations, but with a single drive electronics having a plurality of functions, e.g. Charging, heating and voltage adjustment, implement.

Hierzu bedarf es einen (Traktions-)Gleichspannungswandler, mit dem neben der primären Funktion der Gleichspannungswandlung noch zusätzlich die oben genannten Funktionen wie z. B. wie z.B. Laden, Heizen und Spannungsanpassung umgesetzt werden kann. For this purpose, it requires a (traction) DC-DC converter, in addition to the primary function of the DC voltage conversion in addition to the above functions such. As e.g. Charging, heating and voltage adjustment can be implemented.

Dabei wurde erkannt, dass diese Multifunktionalität des Gleichspannungswandlers mittels eines Leistungs-Multiplexer-Prinzip realisiert werden kann, wobei ein Leistungs-Multiplexer wiederum mittels eines steuerbaren Auswahlschalters in einfacher Weise bewerkstelligen lässt. It was recognized that this multi-functionality of the DC-DC converter can be realized by means of a power multiplexer principle, with a power multiplexer in turn can be accomplished easily by means of a controllable selection switch.

Basierend auf dieser Erkenntnis wurde der oben beschriebene Gleichspannungswandler mit mindestens einem ersten steuerbaren Auswahlschalter bereitgestellt, welcher über den ersten und den zweiten Schaltanschluss seriell in dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad des Gleichspannungswandlers und über den dritten Schaltanschluss an dem mindestens einen dritten Stromanschluss (über den mindestens eine elektrische Last oder Quelle zusätzlich an dem Gleichspannungswandler angeschlossen werden kann) elektrisch angeschlossen ist. Die Ansteuerung des Auswahlschalters erfolgt dann mittels der beschriebenen Energiemanagementeinheit. Based on this finding, the above-described DC-DC converter has been provided with at least one first controllable selection switch, which via the first and the second switching terminal serially in the at least one first voltage converter path of the DC-DC converter and the third switching connection to the at least one third power connection (via the at least one electrical load or source can be additionally connected to the DC-DC converter) is electrically connected. The selection switch is then activated by means of the described energy management unit.

Da die oben genannte Multifunktionalität des Gleichspannungswandlers mittels eines einzigen Auswahlschalters und einer entsprechenden softwarebasierten Modifikation der Energiemanagementeinheit, welche zur Ansteuerung des Gleichspannungswandlers bereits vorhanden ist, können das Bordnetz und somit auch das Kraftfahrzeug einfach und kostengünstig hergestellt werden. Since the above-mentioned multifunctionality of the DC-DC converter by means of a single selector switch and a corresponding software-based modification of the power management unit, which is already present for controlling the DC-DC converter, the electrical system and thus the motor vehicle can be easily and inexpensively manufactured.

Damit ist eine Möglichkeit bereitgestellt, ein Bordnetz, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, in einfacher Weise und kostengünstig herzustellen. This provides a possibility to produce a vehicle electrical system, in particular a motor vehicle, in a simple and cost-effective manner.

Beispielsweise ist die Energiemanagementeinheit ferner eingerichtet, zur Umwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung den ersten und den zweiten Schaltanschluss des mindestens einen ersten steuerbaren Auswahlschalters miteinander elektrisch zu verbinden und somit den Stromfluss durch den mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad zu ermöglichen. By way of example, the energy management unit is further configured to electrically connect the first and second switching terminals of the at least one first controllable selector switch to each other for conversion between the first and second voltages, thereby enabling current to flow through the at least one first voltage converter path.

Die Energiemanagementeinheit ist beispielsweise ferner eingerichtet, zum Betrieb der mindestens einen elektrischen Vorrichtung den dritten Schaltanschluss des mindestens einen ersten steuerbaren Auswahlschalters mit dem ersten und/oder dem zweiten Schaltanschluss elektrisch zu verbinden und somit einen Stromfluss über den Gleichspannungswandler zu der mindestens einen elektrischen Vorrichtung zu ermöglichen. The energy management unit is further configured, for example, to electrically connect the third switching connection of the at least one first controllable selection switch to the first and / or the second switching connection in order to operate the at least one electrical device and thus to enable a current flow via the DC-DC converter to the at least one electrical device ,

Die Energiemanagementeinheit ist beispielsweise ferner eingerichtet, zur Umwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung und zum zeitgleichen Betrieb der mindestens einen elektrischen Vorrichtung den ersten, den zweiten und den dritten Stromanschluss des mindestens einen ersten steuerbaren Auswahlschalters miteinander elektrisch zu verbinden und somit Stromflüsse durch den mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad und zu/von der mindestens einen elektrischen Vorrichtung zu ermöglichen. The energy management unit is further configured, for example, to electrically connect the first, the second and the third power connection of the at least one first controllable selection switch to one another for the conversion between the first and the second voltage and for simultaneous operation of the at least one electrical device and thus current flows through the at least one to enable a first voltage converter path and to / from the at least one electrical device.

Beispielsweise umfasst der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad eine erste Halbbrücke, welche zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen elektrisch angeschlossen ist und zwei erste steuerbare Schalter umfasst, welche zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen und über einen Mittelanschluss der ersten Halbbrücke zueinander seriell elektrisch angeschlossen sind. By way of example, the at least one first voltage converter path comprises a first half-bridge which is electrically connected between the two second electrical connections and comprises two first controllable switches, which are electrically connected in series between the two second electrical connections and via a middle connection of the first half-bridge.

Der mindestens eine erste Auswahlschalter ist beispielsweise über den ersten und den zweiten Schaltanschluss zwischen dem einen der zwei ersten Stromanschlüsse und dem Mittelanschluss der ersten Halbbrücke elektrisch angeschlossen. The at least one first selection switch is electrically connected, for example, via the first and the second switching connection between the one of the two first electrical connections and the middle connection of the first half-bridge.

Der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise ferner ein erstes induktives Bauelement, wie z. B. eine erste Spule, welches zwischen einem (insbesondere positivspannungsseitigen) der zwei ersten Stromanschlüsse und dem Mittelanschluss der ersten Halbbrücke und seriell zu dem mindestens einen ersten Auswahlschalter elektrisch angeschlossen ist. The at least one first voltage converter path further includes, for example, a first inductive component, such. B. a first coil which is electrically connected between a (in particular positivspannungsseitigen) of the two first power terminals and the center terminal of the first half-bridge and in series with the at least one first selection switch.

Der mindestens eine erste Auswahlschalter ist beispielsweise über den ersten und den zweiten Schaltanschluss zwischen dem einen der zwei ersten Stromanschlüsse und dem Mittelanschluss der ersten Halbbrücke und seriell zu dem ersten induktiven Bauelement elektrisch angeschlossen. The at least one first selection switch is electrically connected, for example, via the first and the second switching connection between the one of the two first electrical connections and the middle connection of the first half-bridge and serially to the first inductive component.

Der Gleichspannungswandler umfasst beispielsweise ferner einen zweiten Spannungswandlerpfad, welcher zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen andererseits und somit parallel zu dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, zwischen der ersten und der zweiten Spannung umzuwandeln. Dieser zweite Spannungswandlerpfad ermöglicht eine Spannungsumwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung unabhängig von dem ersten Spannungswandlerpfad bzw. dem Schaltzustand des ersten Auswahlschalters in dem ersten Spannungswandlerpfad. The DC-DC converter further comprises, for example, a second voltage converter path, which is electrically connected between the two first current connections on the one hand and the two second electrical connections on the other hand and thus parallel to the at least one first voltage converter path and is set up to convert between the first and the second voltage. This second voltage converter path enables a voltage conversion between the first and the second voltage independently of the first voltage converter path or the switching state of the first selection switch in the first voltage converter path.

Der zweite Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise eine zweite Halbbrücke, welche zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen und somit parallel zu der ersten Halbbrücke elektrisch angeschlossen ist. Die zweite Halbbrücke umfasst zwei zweite steuerbare Schalter, welche über einen Mittelanschluss der zweiten Halbbrücke zueinander seriell zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen elektrisch angeschlossen sind. The second voltage converter path includes, for example, a second half-bridge, which is electrically connected between the two second current terminals and thus parallel to the first half-bridge. The second half-bridge comprises two second controllable switches, which are electrically connected to one another in series between the two second current connections via a middle connection of the second half-bridge.

Der zweite Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise ferner ein zweites induktives Bauelement, wie z. B. eine zweite Spule, welches zwischen dem einen der zwei ersten Stromanschlüsse und dem Mittelanschluss der zweiten Halbbrücke elektrisch angeschlossen ist. The second voltage converter path further includes, for example, a second inductive component, such. B. a second coil, which is electrically connected between the one of the two first power terminals and the center terminal of the second half-bridge.

Der Gleichspannungswandler umfasst beispielsweise ferner einen vierten Stromanschluss zum Anschließen des Gleichspannungswandlers an die mindestens eine elektrische Vorrichtung bzw. an den einen elektrischen Anschluss oder an einen weiteren elektrischen Anschluss der mindestens einen elektrischen Vorrichtung. The DC-DC converter further comprises, for example, a fourth power connection for connecting the DC-DC converter to the at least one electrical device or to the one electrical connection or to a further electrical connection of the at least one electrical device.

Der Gleichspannungswandler umfasst beispielsweise ferner einen dritten Spannungswandlerpfad zur Umwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung. Der dritte Spannungswandlerpfad ist ebenfalls zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen andererseits und somit parallel zu dem mindestens einen ersten und dem zweiten Spannungswandlerpfad elektrisch angeschlossen. For example, the DC-DC converter further includes a third voltage conversion path for conversion between the first and second voltages. The third Voltage converter path is also electrically connected between the two first power terminals on the one hand and the two second power terminals on the other hand, and thus parallel to the at least one first and the second voltage converter path.

Der Gleichspannungswandler umfasst beispielsweise ferner einen zweiten steuerbaren Auswahlschalter (oder Umschalter, insb. Leistungsauswahlschalter bzw. Leistungsumschalter), welcher einen vierten, einen fünften und einen sechsten Schaltanschluss umfasst und über den vierten und den fünften Schaltanschluss seriell in dem dritten Spannungswandlerpfad und über den sechsten Schaltanschluss an dem vierten Stromanschluss elektrisch angeschlossen ist. The DC-DC converter further comprises, for example, a second controllable selection switch (or switch, in particular, power selection switch) comprising fourth, fifth, and sixth switching terminals and, via the fourth and fifth switching terminals, serially in the third voltage conversion path and via the sixth switching terminal is electrically connected to the fourth power connector.

Die Energiemanagementeinheit ist beispielsweise ferner eingerichtet, wahlweise mindestens jeweils zwei von dem vierten, dem fünften und dem sechsten Schaltanschluss miteinander elektrisch zu verbinden bzw. alle dieser drei Schaltanschlüsse voneinander elektrisch zu trennen. The energy management unit is further configured, for example, to electrically connect at least in each case two of the fourth, the fifth and the sixth switching connection to one another or to electrically disconnect all of these three switching connections from one another.

Insbesondere ist die Energiemanagementeinheit eingerichtet, den vierten Schaltanschluss mit dem fünften Schaltanschluss elektrisch zu verbinden und somit einen weiteren Stromfluss durch den zweiten Spannungswandlerpfad zusätzlich zu dem Stromfluss durch den mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad zu ermöglichen. Dadurch wird der Leistungsfluss bei der Umwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung erhöht. In particular, the energy management unit is arranged to electrically connect the fourth switching connection to the fifth switching connection and thus to enable a further current flow through the second voltage converter path in addition to the current flow through the at least one first voltage converter path. Thereby, the power flow in the conversion between the first and the second voltage is increased.

Die Energiemanagementeinheit ist insbesondere ferner eingerichtet, zur Erhöhung der Betriebsleistung der mindestens einen elektrischen Vorrichtung den sechsten Schaltanschluss mit dem vierten und/oder dem fünften Schaltanschluss elektrisch zu verbinden und somit einen Stromfluss über den zweiten Spannungswandlerpfad (zusätzlich zu dem Stromfluss über den mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad) zu der mindestens einen elektrischen Vorrichtung zu ermöglichen. In particular, the energy management unit is further configured to electrically connect the sixth switching connection to the fourth and / or the fifth switching connection to increase the operating power of the at least one electrical device and thus to conduct current via the second voltage converter path (in addition to the current flow via the at least one first voltage converter path ) to enable the at least one electrical device.

Der dritte Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise eine dritte Halbbrücke, welche zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen und somit parallel zu der ersten und der zweiten Halbbrücke elektrisch angeschlossen ist und zwei dritte steuerbare Schalter umfasst, welche über einen Mittelanschluss der dritten Halbbrücke zueinander seriell zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen elektrisch angeschlossen sind. The third voltage converter path comprises, for example, a third half-bridge, which is electrically connected between the two second current connections and thus parallel to the first and the second half-bridge and comprises two third controllable switches which electrically connect to each other in series between the two second electrical connections via a middle connection of the third half-bridge are connected.

Der dritte Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise ferner ein drittes induktives Bauelement, welches zwischen dem einen der zwei ersten Stromanschlüsse und dem Mittelanschluss der dritten Halbbrücke elektrisch angeschlossen ist. The third voltage converter path further includes, for example, a third inductive component which is electrically connected between the one of the two first electrical connections and the middle connection of the third half-bridge.

Der zweite Auswahlschalter ist beispielsweise über den vierten und den fünften Schaltanschluss zwischen dem einen der zwei ersten Stromanschlüsse und dem Mittelanschluss der dritten Halbbrücke und seriell zu dem dritten induktiven Bauelement elektrisch angeschlossen. The second selection switch is electrically connected, for example, via the fourth and the fifth switching connection between the one of the two first electrical connections and the middle connection of the third half-bridge and in series with the third inductive component.

Der Gleichspannungswandler umfasst beispielsweise ferner einen fünften Stromanschluss zum Anschließen des Gleichspannungswandlers an die mindestens eine elektrische Vorrichtung bzw. an noch einen weiteren Stromanschluss der mindestens einen elektrischen Vorrichtung. The DC-DC converter further comprises, for example, a fifth power connection for connecting the DC-DC converter to the at least one electrical device or to yet another power connection of the at least one electrical device.

Der Gleichspannungswandler umfasst beispielsweise ferner einen vierten Spannungswandlerpfad zur Umwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung, welcher zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen andererseits und somit parallel zu dem mindestens einen ersten, dem zweiten und dem dritten Spannungswandlerpfad elektrisch angeschlossen ist. The DC-DC converter further includes, for example, a fourth voltage conversion path for conversion between the first and second voltages electrically connected between the first two power terminals on the one hand and the two second power terminals on the other hand, and thus parallel to the at least one first, second and third voltage conversion paths.

Der Gleichspannungswandler umfasst beispielsweise ferner einen dritten steuerbaren Auswahlschalter (oder Umschalter, insb. Leistungsauswahlschalter bzw. Leistungsumschalter), welcher einen siebten, einen achten und einen neunten Schaltanschluss umfasst und über den siebten und den achten Schaltanschluss seriell in dem vierten Spannungswandlerpfad und über den neunten Schaltanschluss an dem fünften Stromanschluss elektrisch angeschlossen ist. The DC-DC converter further comprises, for example, a third controllable selection switch (or switch, in particular, power selection switch) comprising seventh, eighth, and ninth switching terminals, and via the seventh and eighth switching terminals serially in the fourth voltage conversion path and via the ninth switching terminal is electrically connected to the fifth power connector.

Die Energiemanagementeinheit ist beispielsweise ferner eingerichtet, wahlweise mindestens jeweils zwei von dem siebten, dem achten und dem neunten Schaltanschluss miteinander elektrisch zu verbinden bzw. alle dieser drei Schaltanschlüsse voneinander elektrisch zu trennen. The energy management unit is further configured, for example, to selectively connect at least in each case two of the seventh, the eighth and the ninth switching connection to one another electrically or to electrically disconnect all of these three switching connections from one another.

Insbesondere ist die Energiemanagementeinheit eingerichtet, den siebten Schaltanschluss mit dem achten Schaltanschluss elektrisch zu verbinden und somit den Stromfluss durch den vierten Spannungswandlerpfad zu ermöglichen. Dadurch wird der Leistungsfluss während der Umwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung weiter erhöht. In particular, the power management unit is configured to electrically connect the seventh switching port to the eighth switching port and thus to enable the flow of current through the fourth voltage path. This further increases the power flow during conversion between the first and second voltages.

Die Energiemanagementeinheit ist insbesondere ferner eingerichtet, zur weiteren Erhöhung der Betriebsleistung der mindestens einen elektrischen Vorrichtung den neunten Schaltanschluss mit dem siebten und/oder dem achten Schaltanschluss elektrisch zu verbinden und somit einen Stromfluss über den vierten Spannungswandlerpfad (zusätzlich zu dem Stromfluss über den mindestens einen ersten und dem dritten Spannungswandlerpfad) zu der mindestens einen elektrischen Vorrichtung zu ermöglichen. In particular, the energy management unit is further configured to electrically connect the ninth switching connection to the seventh and / or the eighth switching connection for further increasing the operating performance of the at least one electrical device and thus to conduct current via the fourth voltage converter path (in addition to the current flow via the at least one first) and the third voltage conversion path) to the to allow at least one electrical device.

Der vierte Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise eine vierte Halbbrücke, welche zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen und somit parallel zu der ersten, der zweiten bzw. der dritten Halbbrücke elektrisch angeschlossen ist. Die vierte Halbbrücke umfasst zwei vierte steuerbare Schalter, welche über einen Mittelanschluss der vierten Halbbrücke zueinander seriell zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen elektrisch angeschlossen sind. The fourth voltage converter path comprises, for example, a fourth half-bridge, which is electrically connected between the two second current terminals and thus parallel to the first, the second and the third half-bridge. The fourth half-bridge comprises two fourth controllable switches, which are electrically connected to one another in series between the two second current connections via a middle connection of the fourth half-bridge.

Der vierte Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise ferner ein viertes induktives Bauelement, welches zwischen dem einen der zwei ersten Stromanschlüsse und dem Mittelanschluss der vierten Halbbrücke elektrisch angeschlossen ist. The fourth voltage converter path further includes, for example, a fourth inductive component, which is electrically connected between the one of the two first electrical connections and the middle connection of the fourth half-bridge.

Der dritte Auswahlschalter ist beispielsweise über den siebten und den achten Schaltanschluss zwischen dem einen der zwei ersten Stromanschlüsse und dem Mittelanschluss der vierten Halbbrücke und seriell zu dem vierten induktiven Bauelement elektrisch angeschlossen. The third selection switch is electrically connected, for example, via the seventh and the eighth switching connection between the one of the two first electrical connections and the middle connection of the fourth half-bridge and in series with the fourth inductive component.

Der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise ferner eine H-Schaltbrücke, welche zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen elektrisch angeschlossen ist und einen Brückenzweig umfasst. The at least one first voltage converter path further comprises, for example, an H-switching bridge, which is electrically connected between the two first electrical connections and comprises a bridge branch.

Hierbei ist die H-Schaltbrücke beispielsweise als eine Vollbrücke mit vier voneinander unabhängig steuerbaren Schaltern ausgebildet, welche jeweils paarweise in einer von zwei Halbbrücken der H-Schaltbrücke über jeweils einen Mittelanschluss seriell geschaltet sind. Dabei verbindet der Brückenzweig die Mittelanschlüsse der beiden Halbbrücken der H-Schaltbrücke miteinander elektrisch. Here, the H-switching bridge is formed for example as a full bridge with four independently controllable switches, which are each connected in pairs in one of two half-bridges of the H-switching bridge via a respective middle port in series. The bridge branch connects the center connections of the two half bridges of the H-switching bridge to each other electrically.

Der mindestens eine erste Auswahlschalter ist beispielsweise über den ersten und den zweiten Schaltanschluss in dem Brückenzweig der H-Schaltbrücke seriell elektrisch angeschlossen. The at least one first selection switch is connected in series electrically, for example, via the first and the second switching connection in the bridge branch of the H switching bridge.

Die Energiemanagementeinheit ist beispielsweise ferner eingerichtet, zur Umwandlung zwischen der ersten und der zweiten Spannung die H-Schaltbrücke bzw. deren vier Schalter gesteuert zu schalten. The energy management unit is further configured, for example, to switch the H-switching bridge or its four switches in a controlled manner for conversion between the first and the second voltage.

Der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad umfasst beispielsweise ferner einen Transformator mit einer Primärspule und einer Sekundärspule. Dabei ist die Primärspule beispielsweise in dem Brückenzweig der H-Schaltbrücke und seriell zu dem mindestens einen ersten Auswahlschalter (bzw. seriell zur Stromstrecke zwischen dem ersten und dem zweiten Schaltanschluss des mindestens einen ersten Auswahlschalters) elektrisch angeschlossen. Die Sekundärspule ist beispielsweise zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen elektrisch angeschlossen. The at least one first voltage converter path further includes, for example, a transformer having a primary coil and a secondary coil. In this case, the primary coil is electrically connected, for example, in the bridge branch of the H-switching bridge and in series with the at least one first selection switch (or serially to the current path between the first and the second switching connection of the at least one first selection switch). The secondary coil is electrically connected, for example, between the two second power terminals.

Die zuvor beschriebenen und weitere nachfolgend zu beschreibende Auswahlschalter umfassen jeweils beispielsweise einen oder mehrere elektromechanische Schalter und/oder einen oder mehrere Halbleiterschalter, wie z. B. MOSFET, IGBT, etc., welche in einer dem Fachmann bekannten Weise zwischen den entsprechenden Schaltanschlüssen der jeweiligen Auswahlschalter elektrisch angeschlossen sind, so dass diese die oben beschriebenen Funktionen der jeweiligen Auswahlschalter durchführen können. The selector switches described above and further to be described below each comprise, for example, one or more electromechanical switches and / or one or more semiconductor switches, such as, for example, one or more semiconductor switches. As MOSFET, IGBT, etc., which are electrically connected in a manner known in the art between the corresponding switching terminals of the respective selector switch, so that they can perform the above-described functions of the respective selector switch.

Die Auswahlschalter können entweder auf Seite der ersten Stromanschlüsse der jeweiligen Spannungswandlerpfade oder zwischen dem induktiven Bauelement und der Halbbrücke der jeweiligen Spannungswandlerpfade platziert werden. Die Platzierung der Auswahlschalter kann für jeden Spannungswandlerpfad unabhängig vorgenommen werden. D. h. der erste Spannungswandlerpfad mit dem ersten Auswahlschalter auf der Seite der ersten Stromanschlüsse und der dritte Spannungswandlerpfad mit dem zweiten Auswahlschalter zwischen dem induktiven Bauelement und der Halbbrücke. The selection switches can be placed either on the side of the first power connections of the respective voltage converter paths or between the inductive component and the half-bridge of the respective voltage converter paths. The placement of the selector switches can be made independently for each voltage transformer path. Ie. the first voltage converter path with the first selector switch on the side of the first power terminals and the third voltage converter path with the second selector switch between the inductive component and the half-bridge.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bordnetz, insbesondre für ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt. According to a further aspect of the invention, a vehicle electrical system, in particular for a motor vehicle, is provided.

Das Bordnetz umfasst einen ersten Bordnetzzweig mit einer ersten (Bordnetz-)Spannung, einen zweiten Bordnetzzweig mit einer zweiten (Bordnetz-)Spannung, sowie einen dritten Bordnetzzweig mit mindestens einer elektrischen Vorrichtung, welche beispielsweise eine elektrische Last und/oder eine elektrische Energiequelle umfasst. The electrical system includes a first electrical system branch with a first (electrical system) voltage, a second electrical system branch with a second (electrical system) voltage, and a third electrical system branch with at least one electrical device, which includes, for example, an electrical load and / or an electrical energy source.

Das Bordnetz umfasst ferner einen zuvor beschriebenen Gleichspannungswandler zum Umwandeln zwischen der ersten und der zweiten (Bordnetz-)Spannung, welcher über die zwei ersten Stromanschlüsse an dem ersten Bordnetzzweig und somit an der ersten (Bordnetz-)Spannung, über die zwei zweiten Stromanschlüsse an dem zweiten Bordnetzzweig und somit an der zweiten (Bordnetz-)Spannung, und über den mindestens einen dritten Stromanschluss an dem dritten Bordnetzzweig und somit an der mindestens einen elektrischen Vorrichtung elektrisch angeschlossen ist. The electrical system further comprises a DC converter described above for converting between the first and the second (electrical) voltage, which via the two first power connections to the first electrical system branch and thus to the first (electrical system) voltage, via the two second power connections to the second electrical system branch and thus at the second (electrical system) voltage, and is electrically connected via the at least one third power connection to the third electrical system branch and thus to the at least one electrical device.

Beispielsweise ist der Gleichspannungswandler von dem dritten Bordnetzzweig bzw. der mindestens einen elektrischen Vorrichtung galvanisch getrennt, beispielsweise mittels eines Transformators. For example, the DC-DC converter is galvanically isolated from the third electrical system branch or the at least one electrical device, for example by means of a transformer.

Die mindestens eine elektrische Vorrichtung umfasst beispielsweise einen Gleichstromverbraucher, wie zum Beispiel eine Gleichstromheizung; einen ein- oder mehrphasigen Wechselstromverbraucher, wie zum Beispiel eine ein- oder mehrphasige Wechselstromheizung oder einen Elektromotor; einen Gleichstrom- oder Wechselstromladeanschluss; eine Gleichstromquelle, wie zum Beispiel eine Batterie; und/oder eine ein- oder mehrphasige Wechselstromquelle, wie zum Beispiel einen Generator. The at least one electrical device includes, for example, a DC load, such as a DC heater; a single- or multi-phase AC consumer, such as a single- or multi-phase AC heater or an electric motor; a DC or AC charging port; a DC power source, such as a battery; and / or a single- or multi-phase AC power source, such as a generator.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben beschriebenen Gleichspannungswandlers sind, soweit im Übrigen auf das oben genannte Bordnetz übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Bordnetzes anzusehen. Advantageous embodiments of the DC-DC converter described above are, as far as applicable to the above-mentioned electrical system, also to be regarded as advantageous embodiments of the electrical system.

Die Energiemanagementeinheit ist beispielsweise ferner eingerichtet, die zuvor beschriebenen Auswahlschalter und weitere nachfolgend zu beschreibende Auswahlschalter sowie Halbleiterschalter der zuvor beschriebenen und nachfolgend zu beschreibenden Halbbrücke bzw. H-Schaltbrücke auf Seiten der drei Bordnetzzweige miteinander derart synchronisiert zu schalten, dass die zuvor beschriebenen Funktionen, wie das Induktivladen oder der parallele Betrieb, realisiert werden können. Ferner soll auch parallele Einspeisen auf weitere Bordnetzzweige, wie z. B. auf einen 48V Bordnetzzweig, möglich sein. The energy management unit is further configured, for example, to synchronize the previously described selection switches and further selector switches to be described below and semiconductor switches of the previously described and subsequently described half-bridge or H-bridge on the side of the three electrical systems so that the previously described functions such as the inductive charging or the parallel operation can be realized. Furthermore, should also parallel feeds to other electrical system branches, such. B. on a 48V Bordnetzzweig be possible.

Der Energiefluss zwischen den oben genannten Bordnetzzweigen erfolgt uni- oder bidirektional. Die Regelung des uni- oder bidirektionalen Energieflusses erfolgt dabei durch synchronisiertes Schalten der Auswahlschalter sowie der Halbleiterschalter der Halbbrücken bzw. der H-Schaltbrücke aber auch durch gezieltes dauerhaftes Zuschalten entsprechender Auswahlschalter bzw. entsprechender Halbleiterschalter, wie z. B. im Falle eines Entladevorgangs eines Energiespeichers in einem Bordnetzzweig (Hochvolt-Bordnetzzweig). The energy flow between the above-mentioned on-board network branches is unidirectional or bidirectional. The control of the uni- or bidirectional energy flow takes place by synchronized switching of the selector switch and the semiconductor switch of the half-bridges or the H-bridge but also by targeted permanent switching corresponding selection switch or corresponding semiconductor switch, such. B. in the case of a discharge of an energy storage in a vehicle electrical system branch (high-voltage vehicle electrical system branch).

Kurze Beschreibung der Zeichnung: Brief description of the drawing:

Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: In the following, exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines ersten Bordnetzes (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gleichspannungswandler gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 in a schematic representation of a circuit topology of a first electrical system (or a portion thereof) of a motor vehicle with a DC-DC converter according to a first embodiment of the invention;

2 in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines zweiten Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs (bzw. eines Abschnitts davon) mit einem Gleichspannungswandler gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 2 in a schematic representation of a circuit topology of a second electrical system of a motor vehicle (or a portion thereof) with a DC-DC converter according to a second embodiment of the invention;

3 in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines dritten Bordnetzes (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem in 2 dargestellten Gleichspannungswandler; 3 in a schematic representation of a circuit topology of a third electrical system (or a portion thereof) of a motor vehicle with a in 2 illustrated DC-DC converter;

4 in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines vierten Bordnetzes (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gleichspannungswandler gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; 4 in a schematic representation of a circuit topology of a fourth electrical system (or a portion thereof) of a motor vehicle with a DC-DC converter according to a third embodiment of the invention;

5 in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines fünften Bordnetzes (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gleichspannungswandler gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; 5 in a schematic representation of a circuit topology of a fifth electrical system (or a portion thereof) of a motor vehicle with a DC-DC converter according to a fourth embodiment of the invention;

6 in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines sechsten Bordnetzes (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem in 5 dargestellten Gleichspannungswandler; 6 in a schematic representation of a circuit topology of a sixth electrical system (or a portion thereof) of a motor vehicle with a in 5 illustrated DC-DC converter;

7 in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines siebten Bordnetzes (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gleichspannungswandler gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung; 7 in a schematic representation of a circuit topology of a seventh vehicle electrical system (or a portion thereof) of a motor vehicle with a DC-DC converter according to a fifth embodiment of the invention;

8 in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines achten Bordnetzes (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gleichspannungswandler gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. 8th in a schematic representation of a circuit topology of an eighth electrical system (or a portion thereof) of a motor vehicle with a DC-DC converter according to a sixth embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung: Detailed description of the drawing:

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines ersten Bordnetzes BN1 (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem Gleichspannungswandler GW1 gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 shows a schematic representation of a circuit topology of a first electrical system BN1 (or a portion thereof) of a motor vehicle with a DC-DC converter GW1 according to a first embodiment.

Das erste Bordnetz BN1 umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Bordnetzzweig BZ1, BZ2, BZ3. The first vehicle electrical system BN1 comprises a first, a second and a third vehicle electrical system branch BZ1, BZ2, BZ3.

Der erste Bordnetzzweig BZ1 umfasst sensitive Stromverbraucher, wie z. B. Fahrzeuginnenraumbeleuchtung, und weist eine erste Bordnetzspannung U1 in Höhe von beispielsweise 12 Volt auf. The first electrical system branch BZ1 includes sensitive power consumers, such. B. vehicle interior lighting, and has a first vehicle electrical system voltage U1 in the amount of, for example, 12 volts.

Der zweite Bordnetzzweig BZ2 umfasst Hochleistungsstromverbraucher, wie z. B. einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, und weist eine zweite Bordnetzspannung U2 in Höhe von beispielsweise 48 Volt auf. The second electrical system branch BZ2 includes high-performance power consumers, such. B. an electric motor for driving the motor vehicle, and has a second vehicle electrical system voltage U2 in the amount of, for example, 48 volts.

Der dritte Bordnetzzweig BZ3 umfasst beispielsweise einen weiteren Hochleistungsgleichstromverbraucher, wie zum Beispiel eine Gleichstromheizung LD, welcher vom zweiten Bordnetzzweig BZ2 mit Strom versorgt wird. The third on-board network branch BZ3 includes, for example, a further high-performance DC consumer, such as a DC heater LD, which is supplied with power from the second on-board network branch BZ2.

Das Bordnetz BN1 umfasst ferner einen Gleichspannungswandler GW1, welcher zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Bordnetzzweig BZ1, BZ2, BZ3 elektrisch angeschlossen ist. The electrical system BN1 further includes a DC-DC converter GW1, which is electrically connected between the first, the second and the third board power supply branch BZ1, BZ2, BZ3.

Der Gleichspannungswandler GW1 umfasst zwei erste Stromanschlüsse A11, A12, über die der Gleichspannungswandler GW1 an dem ersten Bordnetzzweig BZ1 und somit an der ersten Bordnetzspannung U1 elektrisch angeschlossen ist. The DC-DC converter GW1 comprises two first electrical connections A11, A12, via which the DC-DC converter GW1 is electrically connected to the first on-board network branch BZ1 and thus to the first vehicle electrical system voltage U1.

Der Gleichspannungswandler GW1 umfasst ferner zwei zweite Stromanschlüsse A21, A22, über die der Gleichspannungswandler GW1 an dem zweiten Bordnetzzweig BZ2 und somit an der zweiten Bordnetzspannung U2 elektrisch angeschlossen ist. The DC-DC converter GW1 further comprises two second electrical connections A21, A22, via which the DC-DC converter GW1 is electrically connected to the second electrical system branch BZ2 and thus to the second vehicle electrical system voltage U2.

Der Gleichspannungswandler GW1 umfasst ferner einen dritten Stromanschluss A3, über den der Gleichspannungswandler GW1 mit dem dritten Bordnetzzweig BZ3 bzw. an der Gleichstromheizung LD elektrisch verbunden ist. The DC-DC converter GW1 further comprises a third power connection A3, via which the DC-DC converter GW1 is electrically connected to the third onboard power supply branch BZ3 or to the DC heating LD.

Der Gleichspannungswandler GW1 umfasst ferner drei Halbbrücken HB1, HB2, HB3, welche jeweils zwischen den beiden zweiten Stromanschlüssen A21, A22 und zueinander parallel geschaltet sind. The DC-DC converter GW1 further comprises three half-bridges HB1, HB2, HB3, which are respectively connected in parallel between the two second current terminals A21, A22 and each other.

Die drei Halbbrücken HB1, HB2, HB3 weisen jeweils zwei steuerbare Leistungshalbleiterschalter S1, S2; S3, S4; S5, S6 auf, welche jeweils paarweise zwischen den beiden zweiten Stromanschlüssen A21, A22 und über Mittelabgriff M1, M2, M3 der jeweiligen Halbbrücken HB1, HB2, HB3 zueinander in Reihe geschaltet sind. The three half-bridges HB1, HB2, HB3 each have two controllable power semiconductor switches S1, S2; S3, S4; S5, S6, which are each connected in pairs between the two second power terminals A21, A22 and center tap M1, M2, M3 of the respective half-bridges HB1, HB2, HB3 to each other in series.

Die Mittelabgriffe M1, M2, M3 der drei Halbbrücken HB1, HB2, HB3 sich jeweils über nachfolgend zu beschreibenden Schaltungskomponenten an einem ersten (positivspannungsseitigen) der zwei ersten Stromanschlüsse A11 elektrisch angeschlossen. The center taps M1, M2, M3 of the three half bridges HB1, HB2, HB3 are electrically connected to a first (positive voltage side) of the two first power terminals A11 via circuit components to be described below.

Die drei Halbbrücken HB1, HB2, HB3 sind ferner über jeweiligen negativspannungsseitigen Anschluss NA an einem zweiten (negativspannungsseitigen) der zwei ersten Stromanschlüsse A12 und einem zweiten (negativspannungsseitigen) der zwei zweiten Stromanschlüsse A22 elektrisch angeschlossen. The three half bridges HB1, HB2, HB3 are further electrically connected via a respective negative voltage side terminal NA to a second (negative voltage side) of the two first power terminals A12 and a second (negative voltage side) of the two second power terminals A22.

Über jeweiligen positivspannungsseitigen Anschluss PA sind die drei Halbbrücken HB1, HB2, HB3 ferner an einem ersten (positivspannungsseitigen) der zwei zweiten Stromanschlüsse A21 elektrisch angeschlossen. Via respective positive voltage side terminal PA, the three half bridges HB1, HB2, HB3 are further electrically connected to a first (positive voltage side) of the two second power terminals A21.

Zwischen dem ersten der zwei ersten Stromanschlüsse A11 und den Mittelabgriffen M1, M2, M3 der jeweiligen Halbbrücken HB1, HB2, HB3 weist der Gleichspannungswandler GW1 jeweils eine Spule L1, L2, L3 (Speicherdrossel) auf, welche jeweils zwischen dem ersten der zwei ersten Stromanschlüsse A11 und den jeweiligen Mittelabgriffen M1, M2, M3 seriell elektrisch angeschlossen sind. Between the first of the two first current connections A11 and the center taps M1, M2, M3 of the respective half-bridges HB1, HB2, HB3, the DC-DC converter GW1 in each case has a coil L1, L2, L3 (storage choke), which in each case between the first of the two first electrical connections A11 and the respective center taps M1, M2, M3 are electrically connected in series.

Die jeweiligen Halbbrücken HB1, HB2, HB3 und die korrespondierenden jeweiligen Spulen L1, L2, L3 sowie dazugehörige elektrische Verbindungen, welche die jeweiligen Halbbrücken HB1, HB2, HB3 mit den jeweiligen korrespondierenden Spulen L1, L2, L3 sowie mit den zwei ersten und den zwei zweiten Stromanschlüssen A11, A12; A21, A22 elektrisch verbinden, bilden jeweils einen ersten, einen zweiten bzw. einen dritten Spannungswandlerpfad SP1, SP2, SP3 zur uni-/bidirektionalen Spannungsumwandlung zwischen der ersten und der zweiten Bordnetzspannung U1, U2. Dabei sind diese drei Spannungswandlerpfade SP1, SP2, SP3 voneinander unabhängig steuerbar bzw. regelbar. The respective half-bridges HB1, HB2, HB3 and the corresponding respective coils L1, L2, L3 and associated electrical connections, which connect the respective half-bridges HB1, HB2, HB3 with the respective corresponding coils L1, L2, L3 as well as with the two first and the two second power terminals A11, A12; A21, A22 electrically connect, respectively form a first, a second and a third voltage converter path SP1, SP2, SP3 for unidirectional / bidirectional voltage conversion between the first and the second board electrical system voltage U1, U2. These three voltage converter paths SP1, SP2, SP3 are independently controllable or controllable.

Der Gleichspannungswandler GW1 umfasst ferner einen ersten steuerbaren (Leistungs-)Auswahlschalter AS1 (oder (Leistungs-)Umschalter), welcher in dem ersten Spannungswandlerpfad SP1 zwischen einer ersten Spule L1 und dem Mittelabgriff M1 einer ersten Halbbrücke HB1 elektrisch angeschlossen ist und einen ersten, einen zweiten und einen dritten Schaltanschluss E1, E2, E3 aufweist. The DC-DC converter GW1 further comprises a first controllable (power) selection switch AS1 (or (power) switch), which is electrically connected in the first voltage converter path SP1 between a first coil L1 and the center tap M1 of a first half-bridge HB1 and a first, one second and a third switching terminal E1, E2, E3.

Über den ersten Schaltanschluss E1 ist der erste Auswahlschalter AS1 mit der ersten Spule L1 elektrisch verbunden. Über den zweiten Schaltanschluss E2 ist der erste Auswahlschalter AS1 an dem Mittelabgriff M1 der ersten Halbbrücke H1 elektrisch angeschlossen. Damit sind die erste Spule L1 und der erste Auswahlschalter AS1 zwischen dem ersten der beiden ersten Stromanschlüsse A11 und dem Mittelabgriff M1 der ersten Halbbrücke H1 zueinander seriell elektrisch angeschlossen. Via the first switching connection E1, the first selection switch AS1 is electrically connected to the first coil L1. The first selection switch AS1 is electrically connected to the center tap M1 of the first half-bridge H1 via the second switching connection E2. Thus, the first coil L1 and the first selection switch AS1 between the first of the two first power terminals A11 and the center tap M1 of the first half-bridge H1 are connected to each other in series electrically.

Über den dritten Schaltanschluss E3 ist der erste Auswahlschalter AS1 ferner mit dem dritten Stromanschluss A3 elektrisch verbunden. Via the third switching connection E3, the first selection switch AS1 is furthermore electrically connected to the third power connection A3.

Der erste Auswahlschalter AS1 umfasst einen oder mehrere Schütze, Relais, Leistungshalbleiterschalter und/oder sonstige Leistungsschaltelemente, welche in einer dem Fachmann bekannten Weise derart zueinander verschaltet und steuerbar ausgeführt sind, dass der erste Auswahlschalter AS1 von einem extern Steuersignal angesteuert jeweils zwei oder alle der drei Schaltanschlüsse E1, E2, E3 miteinander elektrisch zu verbinden. The first selection switch AS1 comprises one or more contactors, relays, power semiconductor switches and / or other power switching elements, which are interconnected in a manner known to those skilled in the art and controlled so that the first selection switch AS1 driven by an external control signal respectively two or all of the three switching terminals E1, E2, E3 electrically connect to each other.

Der Gleichspannungswandler GW1 umfasst ferner einen zweiten steuerbaren (Leistungs-)Auswahlschalter AS2 (oder Leistungsumschalter), welcher in dem dritten Spannungswandlerpfad SP3 zwischen einer dritten Spule L3 und dem Mittelabgriff M1 einer dritten Halbbrücke HB3 elektrisch angeschlossen ist und einen vierten, einen fünften und einen sechsten Schaltanschluss E4, E5, E6 aufweist. The DC-DC converter GW1 further includes a second controllable (power) selection switch AS2 (or power switch), which is electrically connected in the third voltage converter path SP3 between a third coil L3 and the center tap M1 of a third half-bridge HB3 and a fourth, a fifth and a sixth Switching connection E4, E5, E6 has.

Über den vierten Schaltanschluss E4 ist der zweite Auswahlschalter AS2 mit der dritten Spule L3 elektrisch verbunden. Über den fünften Schaltanschluss E5 ist der zweite Auswahlschalter AS2 an dem Mittelabgriff M3 der dritten Halbbrücke H3 elektrisch angeschlossen. Damit sind die dritte Spule L3 und der zweite Auswahlschalter AS2 zwischen dem ersten der beiden ersten Stromanschlüsse A11 und dem Mittelabgriff M3 der dritten Halbbrücke H3 zueinander seriell elektrisch angeschlossen. Via the fourth switching connection E4, the second selection switch AS2 is electrically connected to the third coil L3. Via the fifth switching connection E5, the second selection switch AS2 is electrically connected to the center tap M3 of the third half-bridge H3. Thus, the third coil L3 and the second selection switch AS2 between the first of the two first power terminals A11 and the center tap M3 of the third half-bridge H3 are connected to each other in series electrically.

Über den sechsten Schaltanschluss E6 ist der zweite Auswahlschalter AS2 ferner mit dem dritten Stromanschluss A3 elektrisch verbunden. The second selection switch AS2 is also electrically connected to the third power connection A3 via the sixth switching connection E6.

Der zweite Auswahlschalter AS2 umfasst ebenfalls einen oder mehrere Schütze, Relais, Leistungshalbleiterschalter und/oder sonstige Leistungsschaltelemente, welche in der dem Fachmann bekannten Weise derart zueinander verschaltet und steuerbar ausgeführt sind, dass der zweite Auswahlschalter AS2 von einem weiteren extern Steuersignal angesteuert jeweils zwei oder alle der drei Schaltanschlüsse E4, E5, E6 miteinander elektrisch zu verbinden. The second selection switch AS2 likewise comprises one or more contactors, relays, power semiconductor switches and / or other power switching elements, which are interconnected and controllable in a manner known to those skilled in the art, that the second selection switch AS2 is controlled by a further external control signal two or all the three switching terminals E4, E5, E6 electrically connect to each other.

Der Gleichspannungswandler GW1 umfasst ferner eine Energiemanagementeinheit EM, welche signalausgangsseitig mit den Ansteueranschlüssen der jeweiligen Leistungshalbleiterschalter S1, S2; S3, S4; S5, S6 der drei Halbbrücken H1, H2, H3 sowie der jeweiligen Auswahlschalter AS1, AS2 signaltechnisch verbunden ist und eingerichtet ist, in Abhängigkeit von ausgewählten Betriebsmodi des Bordnetzes BN1 die jeweiligen Leistungshalbleiterschalter S1, S2; S3, S4; S5, S6 sowie die jeweiligen Auswahlschalter AS1, AS2 gesteuert zu schalten. The DC-DC converter GW1 further comprises an energy management unit EM, which signal output side with the drive terminals of the respective power semiconductor switches S1, S2; S3, S4; S5, S6 of the three half bridges H1, H2, H3 and the respective selector switch AS1, AS2 is connected by signal technology and is set up, depending on selected operating modes of the electrical system BN1, the respective power semiconductor switches S1, S2; S3, S4; S5, S6 and the respective selection switch AS1, AS2 controlled to switch.

Nachdem die Topologie des Bordnetzes BN1 bzw. des Gleichspannungswandlers GW1 anhand 1 detailliert beschrieben wurde, wird nachfolgend dessen Funktion näher beschrieben: After the topology of the electrical system BN1 and the DC-DC converter GW1 based 1 has been described in detail, its function is described in more detail below:

Der Gleichspannungswandler GW1 ist eingerichtet, unter anderem drei nachfolgend zu beschreibenden Betriebsmodi, auszuführen. The DC-DC converter GW1 is set up to perform, inter alia, three operating modes to be described below.

In einem ersten Betriebsmodus wandelt der Gleichspannungswandler GW1 die erste Bordnetzspannung U1 in die zweite Bordnetzspannung U2 oder umgekehrt um. In a first operating mode, the DC-DC converter GW1 converts the first vehicle electrical system voltage U1 into the second vehicle electrical system voltage U2 or vice versa.

Zum Betreiben des Gleichspannungswandlers GW1 in dem ersten Betriebsmodus schaltet die Energiemanagementeinheit EM die beiden Auswahlschalter AS1, AS2 aus, sodass die drei Schaltanschlüsse E1, E2, E3; E4, E5, E6 der jeweiligen Auswahlschalter AS1, AS2 voneinander elektrisch getrennt sind. In diesem ersten Betriebsmodus ist somit nur der zweite Strompfad SP2 mit der zweiten Spule L2 und der zweiten Halbbrücke H2 aktiv. Die Energiemanagementeinheit EM schaltet die beiden Leistungshalbleiterschalter S3, S4 der zweiten Halbbrücke H2 in einer dem Fachmann bekannten Weise ein-/ aus und wandelt somit die erste Bordnetzspannung U1 und in die zweite Bordnetzspannung U2 oder umgekehrt um (einfacher DCDC-Wandler-Betrieb). For operating the DC-DC converter GW1 in the first operating mode, the energy management unit EM switches off the two selection switches AS1, AS2, so that the three switching connections E1, E2, E3; E4, E5, E6 of the respective selector switch AS1, AS2 are electrically isolated from each other. In this first operating mode, therefore, only the second current path SP2 with the second coil L2 and the second half-bridge H2 is active. The energy management unit EM switches the two power semiconductor switches S3, S4 of the second half-bridge H2 on / off in a manner known to those skilled in the art and thus converts the first vehicle electrical system voltage U1 and into the second vehicle electrical system voltage U2 or vice versa (simple DCDC converter operation).

Wird während der Spannungsumwandlung zwischen den beiden Bordnetzspannungen U1, U2 ein höherer Leistungsfluss zwischen dem ersten und dem zweiten Bordnetzzweig BZ1, BZ2 gewünscht, so schaltet die Energiemanagementeinheit EM wahlweise den ersten und/oder den zweiten Auswahlschalter AS1, AS2 in einen Schaltzustand, in dem der erste Schaltanschluss E1 des ersten Auswahlschalters AS1 mit dem zweiten Schaltanschluss E2 des entsprechenden Auswahlschalters AS1 bzw. der vierte Schaltanschluss E4 des zweiten Auswahlschalters AS2 mit dem fünften Schaltanschluss E5 des entsprechenden Auswahlschalters AS2 elektrisch verbunden sind. Dadurch werden der erste und der dritte Strompfad SP1, SP3 zur Spannungsumwandlung aktiviert. Durch entsprechende Ansteuerung der Leistungshalbleiterschalter S1, S2; S5, S6 der ersten und der dritten Halbbrücke H1, H3 werden mehr Strom und somit auch mehr elektrische Leistung aus dem ersten Bordnetzzweig BZ1 in den zweiten Bordnetzzweig BZ2 oder umgekehrt verschiebt („Boost“-Betrieb des Gleichspannungswandlers GW1). If during the voltage conversion between the two on-board network voltages U1, U2, a higher power flow between the first and the second board power supply branch BZ1, BZ2 desired, the power management unit EM switches either the first and / or the second selection switch AS1, AS2 in a switching state in which first switching terminal E1 of the first selection switch AS1 with the second switching terminal E2 of the corresponding selector switch AS1 or the fourth switching terminal E4 of the second selector switch AS2 are electrically connected to the fifth switching terminal E5 of the corresponding selector switch AS2. This activates the first and third current paths SP1, SP3 for voltage conversion. By appropriate control of the power semiconductor switches S1, S2; S5, S6 of the first and third half-bridges H1, H3, more current and thus also more electrical power are shifted from the first onboard power supply branch BZ1 into the second onboard power supply branch BZ2 or vice versa ("boost" operation of the DC voltage converter GW1).

In einem zweiten Betriebsmodus versorgt der Gleichspannungswandler GW1 die Gleichstromheizung LD in dem dritten Bordnetzzweig BZ3 mit Strom aus dem zweiten Bordnetzzweig BZ2. In a second operating mode, the DC-DC converter GW1 supplies the DC heater LD in the third onboard power supply branch BZ3 with power from the second onboard power supply branch BZ2.

Zum Betreiben des Gleichspannungswandlers GW1 im zweiten Betriebsmodus schaltet die Energiemanagementeinheit EM den ersten und/oder den zweiten Auswahlschalter AS1, AS2 derart, dass der zweite Schaltanschluss E2 des ersten Auswahlschalters AS1 mit dem dritten Schaltanschluss E3 desselben Auswahlschalters AS1 bzw. der fünfte Schaltanschluss E5 mit dem sechsten Schaltanschluss E6 des zweiten Auswahlschalters AS2 elektrisch verbunden sind. Dadurch wird ein Leistungsfluss von dem zweiten Bordnetzzweig BZ1, BZ2 zu dem dritten Bordnetzzweig BZ3 und somit zu der elektrischen Gleichstromheizung LD hergestellt („DC-Chopper“-Betrieb des Gleichspannungswandlers GW1). For operating the DC-DC converter GW1 in the second operating mode, the energy management unit EM switches the first and / or the second selection switch AS1, AS2 such that the second switching connection E2 of the first selection switch AS1 with the third switching connection E3 of the same selection switch AS1 and the fifth switching connection E5 with the sixth switching terminal E6 of the second selection switch AS2 are electrically connected. This will be a Power flow from the second electrical system branch BZ1, BZ2 to the third electrical system branch BZ3 and thus to the electric DC heater LD produced ("DC chopper" operation of the DC-DC converter GW1).

In einem dritten Betriebsmodus wandelt der Gleichspannungswandler GW1 zwischen der ersten und der zweiten Bordnetzspannung U1, U2 um und versorgt zeitgleich die Gleichstromheizung LD in dem dritten Bordnetzzweig BZ3 mit Strom aus dem zweiten Bordnetzzweig BZ2. In a third operating mode, the DC-DC converter GW1 converts between the first and the second vehicle electrical system voltage U1, U2 and at the same time supplies the DC heater LD in the third vehicle electrical system branch BZ3 with power from the second vehicle electrical system branch BZ2.

Zum Betreiben des Gleichspannungswandlers GW1 im dritten Betriebsmodus schaltet die Energiemanagementeinheit EM den ersten und/oder den zweiten Auswahlschalter AS1, AS2 derart, dass die alle drei Schaltanschlüsse E1, E2 und E3; E4, E5 und E6 der jeweiligen Auswahlschalter AS1, AS2 miteinander elektrisch verbunden sind. Dadurch werden alle drei Bordnetzzweige BZ1, BZ2, BZ3 miteinander elektrisch verbunden und fließen Ströme von dem zweiten Bordnetzzweig BZ2 in den ersten und den dritten Bordnetzzweig BZ1, BZ3. Die Mengen an elektrischer Leistungen, welche von dem zweiten Bordnetzzweig BZ2 in den ersten zu bzw. den dritten Bordnetzzweig BZ1, BZ3 fließen sollen, werden von der Energiemanagementeinheit EM durch Steuern der drei Halbbrücken H1, H2, H3 bzw. deren Leistungshalbleiterschalter S1, S2; S3, S4; S5, S6 in einer dem Fachmann bekannten Weise geregelt (kombinierter „Boost“- und „DC-Chopper“-Betrieb des Gleichspannungswandlers GW1). For operating the DC-DC converter GW1 in the third operating mode, the energy management unit EM switches the first and / or the second selection switch AS1, AS2 such that all three switching connections E1, E2 and E3; E4, E5 and E6 of the respective selector switch AS1, AS2 are electrically connected to each other. As a result, all three on-board network branches BZ1, BZ2, BZ3 are electrically connected to one another and flow currents from the second on-board network branch BZ2 into the first and third on-board network branches BZ1, BZ3. The quantities of electrical power which are to flow from the second on-board network branch BZ2 into the first or third on-board network branch BZ1, BZ3 are controlled by the energy management unit EM by controlling the three half bridges H1, H2, H3 or their power semiconductor switches S1, S2; S3, S4; S5, S6 regulated in a manner known in the art (combined "Boost" and "DC chopper" operation of the DC-DC converter GW1).

2 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines zweiten Bordnetzes BN2 (bzw. eines Abschnitts davon) mit einem Gleichspannungswandler GW2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 shows in a further schematic representation of a circuit topology of a second electrical system BN2 (or a portion thereof) with a DC-DC converter GW2 according to a second embodiment.

Das zweite Bordnetz BN2 unterscheidet sich von dem ersten Bordnetz BN1 in 1 dadurch, dass der dritte Bordnetzzweig BZ3 anstelle eines Hochleistungsgleichstromverbrauchers einen einphasigen Hochleistungswechselstromverbraucher LD, wie zum Beispiel eine einphasige Wechselstromheizung, umfasst. The second vehicle electrical system BN2 differs from the first vehicle electrical system BN1 in 1 in that the third on-board network branch BZ3, instead of a high-power DC consumer, comprises a single-phase high-power AC consumer LD, such as a single-phase AC heater.

Der Gleichspannungswandler GW2 in 2 unterscheidet sich von dem Gleichspannungswandler GW1 in 1 dadurch, dass dieser einen vierten Stromanschluss A4 aufweist, welcher mit dem sechsten Schaltanschluss E6 des zweiten Auswahlschalters AS2 elektrisch verbunden ist. The DC-DC converter GW2 in 2 differs from the DC-DC converter GW1 in 1 in that it has a fourth power connection A4, which is electrically connected to the sixth switching connection E6 of the second selection switch AS2.

Der Wechselstromverbraucher LD in dem dritten Bordnetzzweig BZ3 ist zwischen dem dritten und dem vierten Stromanschluss A3, A4 des Gleichspannungswandlers GW2 elektrisch angeschlossen. The AC load LD in the third electrical system branch BZ3 is electrically connected between the third and the fourth power connection A3, A4 of the DC voltage converter GW2.

Mit dem in 2 dargestellten Gleichspannungswandler GW2 kann in dem zweiten oder dem dritten Betriebsmodus anstelle eines bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel „DC-Chopper“-Betriebs ein so genannter „AC-Chopper“-Betrieb realisiert werden, in dem der einphasige Hochleistungswechselstromverbraucher LD mit von dem Gleichspannungswandler GW2 generierten Wechselstrom gespeist wird. With the in 2 shown DC-DC converter GW2 can in the second or the third operating mode instead of one in the in 1 In this embodiment, a so-called "AC chopper" operation can be realized, in which the single-phase high-power AC load LD is supplied with alternating current generated by the DC voltage converter GW2.

3 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung ein drittes Bordnetz BN3 (bzw. eines Abschnitts davon) eines Kraftfahrzeugs mit einem in 2 dargestellten Gleichspannungswandler GW2. 3 shows in a further schematic representation of a third electrical system BN3 (or a portion thereof) of a motor vehicle with a in 2 illustrated DC-DC converter GW2.

Das dritte Bordnetz BN3 unterscheidet sich von dem zweiten Bordnetz BN2 in 2 dadurch, dass der dritte Bordnetzzweig BZ3 anstelle eines einphasigen Wechselstromverbrauchers ein Wechselstromladekabel LD umfasst, über das das Bordnetz BN3 bordnetzinterne Energiespeicher mit Wechselstrom aufladen kann. Zum Aufladen der bordnetzinternen Energiespeicher wird das Bordnetz BZ über das Wechselstromladekabel LD an einem fahrzeugexternen Wechselstromnetz elektrisch angeschlossen. The third electrical system BN3 differs from the second electrical system BN2 in 2 in that the third on-board network branch BZ3 comprises an alternating-current charging cable LD instead of a single-phase AC consumer, via which the on-board network BN3 can charge on-board energy storage systems with alternating current. For charging the on-board network energy storage, the on-board network BZ is electrically connected via the AC charging cable LD to an external AC power system.

Der Gleichspannungswandler GW3 in 3 unterscheidet sich von dem Gleichspannungswandler GW2 in 2 dadurch, dass die erste und die dritte Spule L1, L3 jeweils zwischen dem ersten Stromanschluss A11 und der ersten bzw. der dritten Halbbrücke H1, H2 (bzw. deren jeweiligen Mittelabgriff M1, M3) elektrisch angeschlossen sind. The DC-DC converter GW3 in 3 differs from the DC-DC converter GW2 in 2 in that the first and third coils L1, L3 are each electrically connected between the first electrical connection A11 and the first and third half-bridges H1, H2 (or their respective center tap M1, M3).

In diesem Ausführungsbeispiel kann mit dem Gleichspannungswandler GW2 ein „AC-Lade“-Betriebs realisiert werden, in dem ein oder mehrere in der Figur nicht dargestellte elektrische Energiespeicher im Bordnetz BN3 mit Wechselstrom aus dem fahrzeugexternen Wechselstromnetz aufgeladen werden können, wobei der Gleichspannungswandler GW2 mittels des ersten und des dritten Spannungswanderpfades SP1, SP3 (bzw. mindestens zwei Strompfade) den Wechselstrom in Gleichströme umwandelt. Damit kann das Kraftfahrzeug mittels einer fahrzeugeigenen Steckdose an einem 230 Volt Wechselstromnetz aufgeladen werden. In this embodiment, with the DC-DC converter GW2 an "AC charging" operation can be realized, in which one or more not shown in the figure electric energy storage in the electrical system BN3 can be charged with AC from the vehicle external AC mains, the DC-DC converter GW2 means of first and third Spannungswanderpfades SP1, SP3 (or at least two current paths) converts the alternating current into direct currents. Thus, the motor vehicle can be charged by means of an on-board socket to a 230 volt AC power.

4 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung ein viertes Bordnetz BN4 (bzw. eines Abschnitts davon) mit einem Gleichspannungswandler GW3 gemäß einer dritten Ausführungsform. 4 shows in a further schematic representation of a fourth electrical system BN4 (or a portion thereof) with a DC-DC converter GW3 according to a third embodiment.

Das vierte Bordnetz BN4 unterscheidet sich von dem dritten Bordnetz BN3 in 2 dadurch, dass der dritte Bordnetzzweig BZ3 anstelle eines einphasigen Wechselstromverbrauchers einen dreiphasigen Wechselstromverbraucher LD, wie zum Beispiel einen dreiphasigen Elektromotor, oder einen dreiphasigen Wechselstromquelle, wie zum Beispiel einen Generator, umfasst. The fourth board network BN4 differs from the third board network BN3 in 2 in that the third electrical system branch BZ3 instead of a single-phase AC consumer, a three-phase AC load LD, such as a three-phase electric motor, or a three-phase AC power source, such as a generator.

Der dreiphasige Wechselstromverbraucher LD im dritten Bordnetzzweig BZ3 umfasst drei Stromphasen, über welche der Wechselstromverbraucher LD mit dem Gleichspannungswandler GW3 elektrisch verbunden ist. The three-phase AC consumer LD in the third electrical system branch BZ3 comprises three current phases, via which the AC consumer LD is electrically connected to the DC-DC converter GW3.

Der Gleichspannungswandler GW3 in 4 unterscheidet sich von dem Gleichspannungswandler in 2 dadurch, dass dieser zusätzlich einen fünften Stromanschluss A5 umfasst und über den dritten, den vierten und den fünften Stromanschluss A3, A4 und A5 mit den jeweiligen der drei Stromphasen des Wechselstromverbrauchers LD elektrisch verbunden ist. The DC-DC converter GW3 in 4 differs from the DC-DC converter in 2 in that it additionally comprises a fifth power connection A5 and is electrically connected via the third, the fourth and the fifth power connections A3, A4 and A5 to the respective ones of the three power phases of the AC load LD.

Ferner umfasst der Gleichspannungswandler GW3 einen vierten Spannungswandlerpfad SP4 mit einer vierten Halbbrücke H4 mit zwei in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern S7, S8 sowie einer vierten Spule L4. Ferner umfasst der Gleichspannungswandler GW3 einen dritten (Leistungs-)Auswahlschalter AS3 (oder (Leistungs-)Umschalter), welcher in dem vierten Spannungswandlerpfad SP4 seriell zu der vierten Spule L4 elektrisch angeschlossen ist. Furthermore, the DC-DC converter GW3 comprises a fourth voltage converter path SP4 with a fourth half-bridge H4 with two series-connected power semiconductor switches S7, S8 and a fourth coil L4. Further, the DC / DC converter GW3 includes a third (power) selection switch AS3 (or (power) changeover switch) which is electrically connected in the fourth voltage conversion path SP4 serially to the fourth coil L4.

Die vierte Halbbrücke H4 ist mit ihren beiden in Reihe geschalteten Leistungshalbleiterschaltern S7, S8 zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen A21, A22 des Gleichspannungswandlers GW3 parallel zu den oben beschriebenen drei Halbbrücken H1, H2, H3 elektrisch angeschlossen. Die vierte Halbbrücke H4 weist einen vierten Mittelanschluss M4, über den die beiden Leistungshalbleiterschalter S7, S8 zueinander in Reihe geschaltet sind. The fourth half-bridge H4 is electrically connected with its two series-connected power semiconductor switches S7, S8 between the two second current terminals A21, A22 of the DC-DC converter GW3 parallel to the three half-bridges H1, H2, H3 described above. The fourth half-bridge H4 has a fourth middle connection M4, via which the two power semiconductor switches S7, S8 are connected in series to one another.

Die vierte Halbbrücke H4 ist über den Mittelanschluss H4 mit dem dritten Auswahlschalter AS3, der vierten Spule L4 und ferner mit dem ersten der zwei ersten Stromanschlüsse A11 des Gleichspannungswandlers GW3 elektrisch verbunden. The fourth half-bridge H4 is electrically connected via the center connection H4 to the third selection switch AS3, the fourth coil L4 and furthermore to the first of the two first current connections A11 of the DC-DC converter GW3.

Der dritte Auswahlschalter AS3 umfasst einen siebten, einen achten sowie einen neunten Schaltanschluss E7, E8, E9. Über den siebten Schaltanschluss E7 ist der dritte Auswahlschalter AS3 mit der vierten Spule L4 und somit mit dem ersten der zwei ersten Stromanschlüsse A11 des Gleichspannungswandlers GW3 elektrisch verbunden. Über den achten Schaltanschluss E8 ist der dritte Auswahlschalter AS3 mit dem Mittelanschluss M4 der vierten Halbbrücke H4 und über den neunten Schaltanschluss E9 mit dem fünften Stromanschluss A5 des Gleichspannungswandlers GW3 elektrisch verbunden. The third selection switch AS3 comprises a seventh, an eighth and a ninth switching connection E7, E8, E9. Via the seventh switching connection E7, the third selection switch AS3 is electrically connected to the fourth coil L4 and thus to the first of the two first current connections A11 of the DC-DC converter GW3. Via the eighth switching connection E8, the third selection switch AS3 is electrically connected to the middle connection M4 of the fourth half-bridge H4 and via the ninth switching connection E9 to the fifth power connection A5 of the DC-DC converter GW3.

5 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung ein fünftes Bordnetz BN5 (bzw. eines Abschnitts davon) mit einem Gleichspannungswandler GW4 gemäß einer vierten Ausführungsform. 5 shows in a further schematic representation of a fifth electrical system BN5 (or a portion thereof) with a DC-DC converter GW4 according to a fourth embodiment.

Das Bordnetz BN5 umfasst einen ersten Bordnetzzweig BZ1, in dem eine erste Bordnetzspannung U1 vorliegt, einen zweiten Bordnetzzweig BZ2, in dem eine zweite Bordnetzspannung U2 vorliegt, sowie einen dritten Bordnetzzweig BZ3, welche eine Wechselstromladeeinheit LD bzw. ein Wechselstromladekabel zum Anschließen des Bordnetzes BN5 an ein externes Wechselstromnetz umfasst. The on-board network BN5 comprises a first on-board network branch BZ1 in which there is a first vehicle electrical system voltage U1, a second vehicle electrical system branch BZ2 in which a second vehicle electrical system voltage U2 is present, and a third vehicle electrical system branch BZ3, which charges an alternating-current charging unit LD or an alternating-current charging cable for connecting the vehicle electrical system BN5 an external AC network.

Das Bordnetz BN5 umfasst ferner den Gleichspannungswandler GW4, welcher zwischen dem ersten, dem zweiten sowie dem dritten Bordnetzzweig BZ1, BZ2, BZ3 elektrisch angeschlossen ist. The electrical system BN5 further includes the DC-DC converter GW4, which is electrically connected between the first, the second and the third board power supply branch BZ1, BZ2, BZ3.

Der Gleichspannungswandler GW4 umfasst zwei erste Stromanschlüsse A11, A12, über welche der Gleichspannungswandler GW4 an dem ersten Bordnetzzweig BZ1 und somit an der ersten Bordnetzspannung U1 elektrisch angeschlossen ist. The DC-DC converter GW4 comprises two first electrical connections A11, A12, via which the DC-DC converter GW4 is electrically connected to the first on-board electrical system branch BZ1 and thus to the first vehicle electrical system voltage U1.

Der Gleichspannungswandler GW4 umfasst ferner zwei zweite Stromanschlüsse A21, A22, über welche der Gleichspannungswandler GW4 an dem zweiten Bordnetzzweig BZ2 und somit an der zweiten Bordnetzspannung U2 elektrisch angeschlossen ist. The DC-DC converter GW4 further comprises two second electrical connections A21, A22, via which the DC-DC converter GW4 is electrically connected to the second electrical system branch BZ2 and thus to the second vehicle electrical system voltage U2.

Der Gleichspannungswandler GW4 umfasst ferner einen dritten und einen vierten Stromanschluss A3, A4, über welche der Gleichspannungswandler GW4 mit dem dritten Bordnetzzweig BZ3 bzw. mit dem Wechselstromladekabel LD elektrisch verbunden ist. The DC-DC converter GW4 further comprises a third and a fourth power connection A3, A4, via which the DC-DC converter GW4 is electrically connected to the third onboard power supply branch BZ3 or to the AC charging cable LD.

Der Gleichspannungswandler GW4 umfasst ferner einen Spannungswandlerpfad SP5, welcher zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen A11, A12 einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen A21, A22 andererseits elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, die erste Bordnetzspannung U1 in die zweite Bordnetzspannung U2 und/oder umgekehrt umzuwandeln. The DC-DC converter GW4 further includes a voltage converter path SP5 which is electrically connected between the two first power terminals A11, A12 on the one hand and the two second power terminals A21, A22 on the other hand and is adapted to convert the first vehicle electrical system voltage U1 into the second vehicle electrical system voltage U2 and / or vice versa.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Spannungswandlerpfad SP5 des Gleichspannungswandlers GW4 in Form eines phasenverschobenen Nullspannungübergangs-Wandlers (auf Englisch „Phase-Shift ZVT (Zero Voltage Transition) Converter“) ausgebildet. In this embodiment, the voltage converter path SP5 of the DC-DC converter GW4 is in the form of a phase-shifted Zero Voltage Transition (ZVT) converter.

Der Spannungswandlerpfad SP5 umfasst somit eine H-Schaltbrücke HS, welche ihrerseits zwei Halbbrücken H6, H7 umfasst, welche zueinander parallel zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen A11, A12 elektrisch angeschlossen sind. Die beiden Halbbrücken H6, H7 weisen jeweils zwei steuerbare Leistungshalbleiterschalter S11, S12; S13, S14, welche jeweils paarweise über jeweils einen Mittelanschluss M6, M7 in den jeweiligen Halbbrücken H6, H7 zueinander seriell elektrisch angeschlossen sind. The voltage converter path SP5 thus comprises an H-switching bridge HS, which in turn comprises two half-bridges H6, H7, which are electrically connected to each other in parallel between the two first current terminals A11, A12. The two half-bridges H6, H7 each have two controllable power semiconductor switches S11, S12; S13, S14, which are in each case connected in series electrically in series via a respective middle connection M6, M7 in the respective half bridges H6, H7.

Die H-Schaltbrücke HS umfasst ferner einen Brückenzweig BZ, welcher zwischen den Mittelanschlüssen M6, M7 der beiden Halbbrücken H6, H7 elektrisch angeschlossen ist. The H-switching bridge HS further comprises a bridge branch BZ, which is electrically connected between the center terminals M6, M7 of the two half-bridges H6, H7.

Zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen A11, A12 weist der Spannungswandlerpfad SP5 ferner einen Kondensator C1 auf, welcher parallel zu der H-Schaltbrücke HS bzw. zu den beiden H-Brücken H6, H7 elektrisch angeschlossen ist. Between the first two power terminals A11, A12, the voltage converter path SP5 further comprises a capacitor C1, which is electrically connected in parallel to the H-switching bridge HS or to the two H-bridges H6, H7.

Der Gleichspannungswandler GW4 umfasst ferner einen (Leistungs-)Auswahlschalter AS1 (oder (Leistungs-)Umschalter) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Schaltanschluss E1, E2, E3, welcher über den ersten und den zweiten Schaltanschluss E1, E2 seriell in dem Brückenzweig BZ der H-Schaltbrücke HS des Spannungswandlerpfades SP5 elektrisch angeschlossen. Über den dritten Schaltanschluss E3 ist der Auswahlschalter AS1 mit dem dritten Stromanschluss A3 des Gleichspannungswandlers GW4 elektrisch verbunden. The DC-DC converter GW4 further comprises a (power) selection switch AS1 (or (power) switch) having a first, a second and a third switching terminal E1, E2, E3, which in series via the first and the second switching terminal E1, E2 Bridge branch BZ of H-switching bridge HS of voltage transformer path SP5 electrically connected. Via the third switching connection E3, the selection switch AS1 is electrically connected to the third power connection A3 of the DC-DC converter GW4.

Der Spannungswandlerpfad SP5 umfasst ferner einen Transformator TF1 mit einer Primärspule PS und einer Sekundärspule SS, wobei die Primärspule PS in dem Brückenzweig BZ der H-Schaltbrücke HS seriell zu dem Auswahlschalter AS1 elektrisch angeschlossen ist. The voltage converter path SP5 further includes a transformer TF1 having a primary coil PS and a secondary coil SS, wherein the primary coil PS is electrically connected in the bridge branch BZ of the H-switching bridge HS in series with the selection switch AS1.

Der Spannungswandlerpfad SP5 umfasst ferner einen zweiten Kondensator C2, welcher in dem Brückenzweig BZ seriell zu dem Auswahlschalter AS1 und der Primärspule PS des Transformators TF1 elektrisch angeschlossen ist. Hierbei verbindet die Primärspule PS den Auswahlschalter AS1 und den zweiten Kondensator C2 miteinander elektrisch. Mit anderen Worten: die Primärspule PS befindet sich in dem Brückenzweig BZ zwischen dem Auswahlschalter AS1 und dem zweiten Kondensator C2. The voltage converter path SP5 further comprises a second capacitor C2, which is electrically connected in the bridge branch BZ in series with the selection switch AS1 and the primary coil PS of the transformer TF1. Here, the primary coil PS connects the selection switch AS1 and the second capacitor C2 to each other electrically. In other words, the primary coil PS is located in the bridge branch BZ between the selection switch AS1 and the second capacitor C2.

Der Mittelanschluss M7 einer der beiden Halbbrücken H7 der H-Schaltbrücke HS, welcher unmittelbar mit dem zweiten Kondensator C2 elektrisch verbunden ist, ist zudem mit dem vierten Stromanschluss A4 des Gleichspannungswandlers GW4 elektrisch verbunden. The middle terminal M7 of one of the two half bridges H7 of the H switching bridge HS, which is electrically connected directly to the second capacitor C2, is also electrically connected to the fourth current terminal A4 of the DC voltage converter GW4.

Der Spannungswandlerpfad SP5 umfasst ferner eine weitere Halbbrücke H5, welche ihrerseits zwei Stromanschlüsse HA1, HA2 und zwei zwischen den zwei Stromanschlüssen HA1, HA2 über einen Mittelanschluss M5 zueinander seriell geschaltete steuerbare Leistungshalbleiterschalter S9, S10 umfasst. The voltage converter path SP5 further comprises a further half-bridge H5, which in turn comprises two current connections HA1, HA2 and two controllable power semiconductor switches S9, S10 connected in series with each other via a center connection M5 between the two current connections HA1, HA2.

Über die zwei Stromanschlüsse HA1, HA2 ist die Halbbrücke H5 mit der Sekundärspule SS (bzw. an deren beiden Enden) des Transformators TF1 und mit einem ersten der zwei zweiten Stromanschlüsse A21 des Gleichspannungswandlers GW4 elektrisch verbunden. The half-bridge H5 is electrically connected to the secondary coil SS (or at its two ends) of the transformer TF1 and to a first of the two second current terminals A21 of the DC-DC converter GW4 via the two current connections HA1, HA2.

Über den Mittelanschluss M5 ist die Halbbrücke H5 ferner mit einem zweiten der zwei zweiten Stromanschlüsse A22 des Gleichspannungswandlers GW4 elektrisch verbunden. The half-bridge H5 is further electrically connected via the center connection M5 to a second of the two second current connections A22 of the DC-DC converter GW4.

Der Spannungswandlerpfad SP5 umfasst ferner zwei Spulen L5, L6, welche jeweils zwischen dem ersten der zwei zweiten Stromanschlüsse A21 des Gleichspannungswandlers GW4 und jeweils einem der zwei Stromanschlüsse HA1, HA2 der Halbbrücke H5 elektrisch angeschlossen sind. The voltage converter path SP5 further comprises two coils L5, L6, which are each electrically connected between the first of the two second power terminals A21 of the DC-DC converter GW4 and one of the two power terminals HA1, HA2 of the half-bridge H5.

Der Spannungswandlerpfad SP5 umfasst ferner einen Filter FT, welcher zwischen den beiden Spulen L5, L6 einerseits und dem ersten der zwei zweiten Stromanschlüsse A21 des Gleichspannungswandlers GW4 andererseits elektrisch angeschlossen ist. The voltage converter path SP5 further comprises a filter FT which is electrically connected between the two coils L5, L6 on the one hand and the first of the two second current terminals A21 of the DC voltage converter GW4 on the other hand.

Der Spannungswandlerpfad SP5 umfasst ferner einen dritten Kondensator C3, welcher zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen A21, A22 des Gleichspannungswandlers GW4 und somit parallel zu dem Filter FT, den beiden Spulen L5, L6 sowie der Halbbrücke H5 elektrisch angeschlossen ist. The voltage converter path SP5 further comprises a third capacitor C3, which is electrically connected between the two second current terminals A21, A22 of the DC-DC converter GW4 and thus parallel to the filter FT, the two coils L5, L6 and the half-bridge H5.

Der Gleichspannungswandler GW4 umfasst ferner eine Energiemanagementeinheit EM, welche über jeweils einen Signalausgang mit den Steueranschlüssen der jeweiligen Leistungshalbleiterschalter S11, S12, S13, S14; S9, S10 der H-Schaltbrücke HS sowie der Halbbrücke H5 und mit dem Steueranschluss des Auswahlschalters AS1 signaltechnisch verbunden ist. The DC-DC converter GW4 further comprises an energy management unit EM, which in each case has a signal output with the control terminals of the respective power semiconductor switches S11, S12, S13, S14; S9, S10 of the H-switching bridge HS and the half-bridge H5 and is connected by signal technology with the control terminal of the selection switch AS1.

Die Funktionsweise des Gleichspannungswandlers GW4 ähnelt der des in 1 dargestellten des Gleichspannungswandlers GW1. The operation of the DC-DC converter GW4 is similar to that of the in 1 represented the DC-DC converter GW1.

In dem ersten Betriebsmodus werden der erste und der zweite Schaltanschlüsse E1, E2 des Auswahlschalters AS1 von der Energiemanagementeinheit EM gesteuert miteinander elektrisch kontaktiert, wodurch der Gleichspannungswandler GW4 in dem einfachen DCDC-Wandler-Betrieb betrieben wird. In the first mode of operation, the first and second switch terminals E1, E2 of the selector switch AS1 are electrically contacted with each other under the control of the power management unit EM, thereby operating the DC-DC converter GW4 in the simple DCDC converter operation.

In dem zweiten Betriebsmodus werden der erste und der dritte Schaltanschlüsse E1, E3 des Auswahlschalters AS1 von der Energiemanagementeinheit EM gesteuert miteinander elektrisch kontaktiert, wodurch der Gleichspannungswandler GW4 in dem genannten „DC-Chopper“-Betrieb betrieben wird. In the second mode of operation, the first and third switch terminals E1, E3 of the selector switch AS1 are electrically contacted with each other under the control of the power management unit EM, whereby the DC-DC converter GW4 is operated in the aforementioned "DC chopper" mode.

Werden alle drei Schaltanschlüsse E1, E2, E3 des Auswahlschalters AS1 von der Energiemanagementeinheit EM gesteuert miteinander elektrisch kontaktiert, so wird der Gleichspannungswandler GW4 in dem kombinierten DCDC-Wandler- und „DC-Chopper“-Betrieb betrieben. If all three switching terminals E1, E2, E3 of the selection switch AS1 are electrically contacted with one another by the energy management unit EM, the DC-DC converter GW4 is operated in the combined DCDC converter and "DC chopper" mode.

6 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines sechsten Bordnetzes BN6 (bzw. eines Abschnitts davon) mit einem in 5 dargestellten Gleichspannungswandler GW4. 6 shows in a further schematic representation of a circuit topology of a sixth electrical system BN6 (or a portion thereof) with an in 5 illustrated DC-DC converter GW4.

Das sechste Bordnetz BN6 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen fünften Bordnetz BN5 dadurch, dass der dritte Bordnetzzweig BZ3 einen weiteren Transformator TF2 umfasst, dessen Primärspule zwischen dem dritten und dem vierten Stromanschluss A3, A4 des Gleichspannungswandlers GW4 seriell elektrisch angeschlossen ist. Über diesen zweiten Transformator TF2 ist der Gleichspannungswandler GW4 von dem dritten Bordnetzzweig BZ3 galvanisch getrennt. The sixth electrical system BN6 differs from the fifth electrical system BN5 described above in that the third electrical system branch BZ3 comprises a further transformer TF2 whose primary coil is electrically connected in series between the third and the fourth power connection A3, A4 of the DC-DC converter GW4. About this second transformer TF2 of the DC voltage converter GW4 is galvanically isolated from the third board power supply branch BZ3.

7 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung eine Schaltungstopologie eines siebten Bordnetzes BN7 (bzw. eines Abschnitts davon) mit einem Gleichspannungswandler GW5 gemäß einer fünften Ausführungsform. 7 shows in a further schematic representation of a circuit topology of a seventh vehicle electrical system BN7 (or a portion thereof) with a DC-DC converter GW5 according to a fifth embodiment.

Das siebte Bordnetz BN7 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen sechsten Bordnetz BN6 dadurch, dass der dritte Bordnetzzweig BZ3 anstelle eines Wechselstromladekabels einen Gleichstromverbraucher LD aufweist, welcher über den dritten Stromanschluss A3 an dem Gleichspannungswandler GW5 elektrisch angeschlossen ist. Der Gleichspannungswandler GW5 in diesem siebten Bordnetz BN7 weist keinen vierten Stromanschluss auf. The seventh on-board network BN7 differs from the sixth on-board network BN6 described above in that the third onboard power supply branch BZ3 has a DC load LD instead of an AC charging cable, which is electrically connected to the DC voltage converter GW5 via the third power connection A3. The DC-DC converter GW5 in this seventh on-board electrical system BN7 has no fourth power connection.

8 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung einer Schaltungstopologie eines achten Bordnetzes BN8 (bzw. eines Abschnitts davon) mit einem Gleichspannungswandler GW6 gemäß einer sechsten Ausführungsform. 8th shows in a further schematic representation of a circuit topology of eighth electrical system BN8 (or a portion thereof) with a DC-DC converter GW6 according to a sixth embodiment.

Der Gleichspannungswandler GW6 in 8 unterscheidet sich von dem in 5 oder 6 dargestellten Gleichspannungswandler GW5 dadurch, dass diese anstelle des zweiten Kondensators C2 einen weiteren (Leistungs-)Auswahlschalter AS2 (oder (Leistungs-)Umschalter) aufweist, welcher einen vierten, einen fünften sowie einen sechsten Schalteranschluss E4, E5, E6 aufweist und über den vierten und fünften Schalteranschluss E4, E5 zwischen dem Mittelanschluss M7 einer der beiden Halbbrücken H7 der H-Schaltbrücke HS und der Primärspule PS des Transformators TF1 elektrisch angeschlossen ist. Damit weist der Gleichspannungswandler GW6 zwei Auswahlschalter AS1, AS2, welche jeweils in einer der beiden elektrischen Verbindungen von der Primärspule PS des Transformators TF1 zu jeweils einem der beiden Mittelanschlüsse M6, M7 der H-Schaltbrücke HS verteilt elektrisch angeschlossen sind. The DC-DC converter GW6 in 8th is different from the one in 5 or 6 in that instead of the second capacitor C2, it has a further (power) selection switch AS2 (or (power) changeover switch) which has a fourth, a fifth and a sixth switch connection E4, E5, E6 and via the fourth and fifth switch terminal E4, E5 between the center terminal M7 one of the two half-bridges H7 of the H-switching bridge HS and the primary coil PS of the transformer TF1 is electrically connected. Thus, the DC-DC converter GW6 two selection switches AS1, AS2, which are each electrically connected in one of the two electrical connections of the primary coil PS of the transformer TF1 to one of the two center terminals M6, M7 of the H-switching bridge HS.

Über den sechsten Schaltanschluss E6 ist der zweite Auswahlschalter AS2 mit dem vierten Stromanschluss A4 des Gleichspannungswandlers GW6 elektrisch verbunden. Via the sixth switching connection E6, the second selection switch AS2 is electrically connected to the fourth power connection A4 of the DC-DC converter GW6.

Der dritte Bordnetzzweig BZ3 weist einen Gleichstromverbraucher LD auf, welcher zwischen dem dritten und dem vierten Stromanschluss A3, A4 des Gleichspannungswandlers GW6 elektrisch angeschlossen ist. The third on-board network branch BZ3 has a DC load LD, which is electrically connected between the third and the fourth power connection A3, A4 of the DC-DC converter GW6.

Claims (14)

Gleichspannungswandler (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) zum Umwandeln zwischen einer ersten (U1) und einer zweiten (U2) Spannung, umfassend: – zwei erste Stromanschlüsse (A11, A12) zum Anschließen des Gleichspannungswandlers (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) an die erste Spannung (U1); – zwei zweite Stromanschlüsse (A21, A22) zum Anschließen des Gleichspannungswandlers (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) an die zweite Spannung (U2); – mindestens einen dritten Stromanschluss (A3) zum Umschalten oder Zuschalten des Gleichspannungswandlers (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) an bzw. auf mindestens eine elektrische Vorrichtung (LD); – mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad (SP1, SP5, SP6), welcher zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen (A11, A12) einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen (A21, A22) andererseits elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, zwischen der ersten (U1) und der zweiten (U2) Spannung umzuwandeln; – mindestens einen ersten steuerbaren Auswahlschalter (AS1), welcher mindestens einen ersten (E1), einen zweiten (E2) und einen dritten (E3) Schaltanschlüsse umfasst und über den ersten (E1) und den zweiten (E2) Schaltanschluss seriell in dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad (SP1, SP5) und über den dritten Schaltanschluss (E3) an dem mindestens einen dritten Stromanschluss (A3) elektrisch angeschlossen ist; – eine Energiemanagementeinheit (EM) zum Steuern des mindestens einen ersten Auswahlschalters (AS1), welcher eingerichtet ist, wahlweise jeweils mindestens zwei von dem ersten (E1), dem zweiten (E2) und dem dritten (E3) Schaltanschluss miteinander elektrisch zu verbinden. A DC-DC converter (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) for converting between a first (U1) and a second (U2) voltage, comprising: - two first power connections (A11, A12) for connecting the DC-DC converter (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) to the first voltage (U1); - two second power terminals (A21, A22) for connecting the DC-DC converter (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) to the second voltage (U2); - At least a third power connection (A3) for switching or connecting the DC-DC converter (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) to at least one electrical device (LD); - At least a first voltage converter path (SP1, SP5, SP6), which between the two first power terminals (A11, A12) on the one hand and the two second power terminals (A21, A22) on the other hand electrically connected and is arranged between the first (U1) and the second (U2) voltage to convert; - At least a first controllable selection switch (AS1), which comprises at least a first (E1), a second (E2) and a third (E3) switching terminals and via the first (E1) and the second (E2) switching terminal serially in the at least one first voltage converter path (SP1, SP5) and via the third switching terminal (E3) to the at least one third power terminal (A3) is electrically connected; A power management unit (EM) for controlling the at least one first select switch (AS1) configured to selectively connect at least two of the first (E1), second (E2) and third (E3) switch terminals to each other electrically. Gleichspannungswandler (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) nach Anspruch 1, wobei die Energiemanagementeinheit (EM) ferner eingerichtet ist, zur uni- bzw. bidirektionalen Umwandlung zwischen der ersten (U1) und der zweiten (U2) Spannung den ersten Schaltanschluss (E1) mit dem zweiten Schaltanschluss (E2) elektrisch zu verbinden.  The DC-DC converter (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) according to claim 1, wherein the power management unit (EM) is further configured to unidirectionally convert the first (U1) and second (U2) voltages to the first one Switching connection (E1) to the second switching connection (E2) electrically connect. Gleichspannungswandler (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Energiemanagementeinheit (EM) ferner eingerichtet ist, zum Betrieb der mindestens einen elektrischen Vorrichtung (LD) den dritten Schaltanschluss (E3) mit dem ersten (E1) und/oder dem zweiten (E2) Schaltanschluss elektrisch zu verbinden.  A DC-DC converter (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) according to claim 1 or 2, wherein the power management unit (EM) is further configured to operate the at least one electrical device (LD) the third switching port (E3) with the first (E3). E1) and / or the second (E2) switching connection to connect electrically. Gleichspannungswandler (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Energiemanagementeinheit (EM) ferner eingerichtet ist, zur uni- bzw. bidirektionalen Umwandlung zwischen der ersten (U1) und der zweiten (U2) Spannung und zum zeitgleichen Betrieb der mindestens einen elektrischen Vorrichtung (LD) den ersten (E1), den zweiten (E2) und den dritten (E3) Schaltanschluss miteinander elektrisch zu verbinden.  A DC-DC converter (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) according to any one of the preceding claims, wherein the power management unit (EM) is further adapted to uni- or bi-directionally convert between the first (U1) and second (U2) voltages and to simultaneously electrically connect the first (E1), second (E2) and third (E3) switching terminals for the simultaneous operation of the at least one electrical device (LD). Gleichspannungswandler (GW1, GW2, GW3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad (SP1) eine erste Halbbrücke (H1) umfasst, welche zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen (A21, A22) elektrisch angeschlossen ist und zwei erste steuerbare Schalter (S1, S2) umfasst, wobei die zwei ersten Schalter (S1, S2) zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen (A21, A22) und über einen Mittelanschluss (M1) der ersten Halbbrücke (H1) zueinander seriell elektrisch angeschlossen sind, wobei der mindestens eine erste Auswahlschalter (AS1) über den ersten (E1) und den zweiten (E2) Schaltanschluss zwischen dem einen der zwei ersten Stromanschlüsse (A11) und dem Mittelanschluss (M1) der ersten Halbbrücke (H1) elektrisch angeschlossen ist.  DC-DC converter (GW1, GW2, GW3) according to one of the preceding claims, wherein the at least one first voltage converter path (SP1) comprises a first half-bridge (H1) which is electrically connected between the two second power terminals (A21, A22) and two first controllable switches (S1, S2), wherein the two first switches (S1, S2) between the two second power terminals (A21, A22) and via a center terminal (M1) of the first half-bridge (H1) are electrically connected to each other in series, the at least one first selector switch (AS1) is electrically connected across the first (E1) and second (E2) switch terminals between the one of the first two power terminals (A11) and the middle terminal (M1) of the first half-bridge (H1). Gleichspannungswandler (GW1, GW2, GW3) nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad (SP1) ferner ein erstes induktives Bauelement (L1) umfasst, welches zwischen einem der zwei ersten Stromanschlüsse (A11) und dem Mittelanschluss (M1) der ersten Halbbrücke (H1) seriell zu dem mindestens einen ersten Auswahlschalter (AS1) elektrisch angeschlossen ist.  The DC-DC converter (GW1, GW2, GW3) according to claim 5, wherein the at least one first voltage conversion path (SP1) further comprises a first inductor (L1) connected between one of the first two power terminals (A11) and the middle terminal (M1) of the first half-bridge (H1) is electrically connected in series to the at least one first selection switch (AS1). Gleichspannungswandler (GW1, GW2, GW3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen zweiten Spannungswandlerpfad (SP2), welcher zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen (A11, A12) einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen (A21, A22) andererseits, und parallel zu dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad (SP1) elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, zwischen der ersten (U1) und der zweiten (U2) Spannung umzuwandeln.  A DC-DC converter (GW1, GW2, GW3) according to one of the preceding claims, further comprising a second voltage converter path (SP2) connected between the two first power terminals (A11, A12) on the one hand and the two second power terminals (A21, A22) on the other hand, and parallel to the at least one first voltage converter path (SP1) is electrically connected and is arranged to convert between the first (U1) and the second (U2) voltage. Gleichspannungswandler (GW2, GW3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend – einen vierten Stromanschluss (A4) zum Anschließen des Gleichspannungswandlers (GW2, GW3) an die mindestens eine elektrische Vorrichtung (LD); – einen dritten Spannungswandlerpfad (SP3), welcher zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen (A11, A12) einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen (A21, A22) andererseits, und parallel zu dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad (SP1) elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, zwischen der ersten (U1) und der zweiten (U2) Spannung umzuwandeln; – einen zweiten steuerbaren Auswahlschalter (AS2), welcher einen vierten (E4), einen fünften (E5) und einen sechsten (E6) Schaltanschluss umfasst und über den vierten (E4) und den fünften (E5) Schaltanschluss seriell in dem dritten Spannungswandlerpfad (SP3) und über den sechsten Schaltanschluss (E6) an dem dritten (A3) oder dem vierten (A4) Stromanschluss elektrisch angeschlossen ist; – wobei die Energiemanagementeinheit (EM) ferner eingerichtet ist, wahlweise mindestens jeweils zwei von dem vierten (E4), dem fünften (E5) und dem sechsten (E6) Schaltanschluss miteinander elektrisch zu verbinden.  DC-DC converter (GW2, GW3) according to one of the preceding claims, further comprising A fourth power terminal (A4) for connecting the DC-DC converter (GW2, GW3) to the at least one electrical device (LD); A third voltage converter path (SP3) which is electrically connected and arranged between the two first current terminals (A11, A12) on the one hand and the two second current terminals (A21, A22) on the other hand, and parallel to the at least one first voltage converter path (SP1), convert between the first (U1) and the second (U2) voltage; A second controllable selection switch (AS2) comprising a fourth (E4), a fifth (E5) and a sixth (E6) switching terminal and connected via the fourth (E4) and fifth (E5) switching terminals serially in the third voltage converter path (SP3 ) and is electrically connected to the third (A3) or fourth (A4) power terminal via the sixth switch terminal (E6); Wherein the power management unit (EM) is further configured to electrically connect at least two of the fourth (E4), fifth (E5) and sixth (E6) switch terminals, respectively. Gleichspannungswandler (GW3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend – einen fünften Stromanschluss (A5) zum Anschließen des Gleichspannungswandlers (GW3) an die mindestens eine elektrische Vorrichtung (LD); – einen vierten Spannungswandlerpfad (SP4), welcher zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen (A11, A12) einerseits und den zwei zweiten Stromanschlüssen (A21, A22) andererseits, und parallel zu dem mindestens einen ersten Spannungswandlerpfad (SP1) elektrisch angeschlossen ist und eingerichtet ist, zwischen der ersten (U1) und der zweiten (U2) Spannung umzuwandeln; – einen dritten steuerbaren Auswahlschalter (AS3), welcher einen siebten (E7), einen achten (E8) und einen neunten (E9) Schaltanschluss umfasst und über den siebten (E7) und den achten (E8) Schaltanschluss seriell in dem vierten Spannungswandlerpfad (SP4) und über den neunten Schaltanschluss (E9) an dem fünften Stromanschluss (A5) elektrisch angeschlossen ist; – wobei die Energiemanagementeinheit (EM) ferner eingerichtet ist, wahlweise mindestens jeweils zwei von dem siebten (E7), einen achten (E8) und einen neunten (E9) Schaltanschluss miteinander elektrisch zu verbinden.  DC-DC converter (GW3) according to one of the preceding claims, further comprising A fifth power terminal (A5) for connecting the DC-DC converter (GW3) to the at least one electrical device (LD); A fourth voltage converter path (SP4) which is electrically connected between the two first current terminals (A11, A12) on the one hand and the two second current terminals (A21, A22) on the other hand and is arranged in parallel to the at least one first voltage converter path (SP1), convert between the first (U1) and the second (U2) voltage; A third controllable selection switch (AS3) comprising a seventh (E7), an eighth (E8) and a ninth (E9) switching terminal and connected in series via the seventh (E7) and the eighth (E8) switching terminals in the fourth voltage conversion path (SP4 ) and is electrically connected via the ninth switching terminal (E9) to the fifth power terminal (A5); - wherein the power management unit (EM) is further configured to selectively connect at least two of the seventh (E7), an eighth (E8) and a ninth (E9) switching terminal to each other electrically. Gleichspannungswandler (GW4, GW5, GW6) nach einem der vorangehenden Ansprüche, – wobei der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad (SP5) ferner eine H-Schaltbrücke (HS) umfasst, welche zwischen den zwei ersten Stromanschlüssen (A11, A12) elektrisch angeschlossen ist und einen Brückenzweig (BZ) umfasst; – wobei der mindestens eine erste Auswahlschalter (AS1) über den ersten (E1) und den zweiten (E2) Schaltanschluss in dem Brückenzweig (BZ) seriell elektrisch angeschlossen ist; – wobei die Energiemanagementeinheit (EM) ferner eingerichtet ist, zur Umwandlung zwischen der ersten (U1) und der zweiten (U2) Spannung die H-Schaltbrücke (HS) gesteuert zu schalten. The DC-DC converter (GW4, GW5, GW6) according to one of the preceding claims, - wherein the at least one first voltage converter path (SP5) further comprises an H-switching bridge (HS), which is electrically connected between the two first power terminals (A11, A12) and a Bridge branch (BZ) comprises; - Wherein the at least one first selection switch (AS1) via the first (E1) and the second (E2) switching connection in the bridge branch (BZ) is connected in series electrically; - wherein the power management unit (EM) is further configured to switch the H-switching bridge (HS) controlled for conversion between the first (U1) and the second (U2) voltage. Gleichspannungswandler (GW4, GW5, GW6) nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine erste Spannungswandlerpfad (SP5) ferner einen Transformator (TF1) mit einer Primärspule (PS) und einer Sekundärspule (SS) umfasst, wobei die Primärspule (PS) in dem Brückenzweig (BZ) seriell zu dem mindestens einen ersten Auswahlschalter (AS1) und die Sekundärspule (SS) zwischen den zwei zweiten Stromanschlüssen (A21, A22) elektrisch angeschlossen sind.  The DC to DC converter (GW4, GW5, GW6) of claim 9, wherein the at least one first voltage conversion path (SP5) further comprises a transformer (TF1) having a primary coil (PS) and a secondary coil (SS), the primary coil (PS) in the bridge branch (BZ) are electrically connected in series with the at least one first selection switch (AS1) and the secondary coil (SS) between the two second power connections (A21, A22). Bordnetz (BN1, BN2, BN3, BN4, BN5, BN6, BN7, BN8), insb. für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – einen ersten Bordnetzzweig (BZ1) mit einer ersten (Bordnetz-)Spannung (U1); – einen zweiten Bordnetzzweig (BZ2) mit einer zweiten (Bordnetz-)Spannung (U2); – einen dritten Bordnetzzweig (BZ3) mit mindestens einer elektrischen Vorrichtung (LD); – einen Gleichspannungswandler (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Umwandeln zwischen der ersten (U1) und der zweiten (U2) (Bordnetz-)Spannung, welcher über die zwei ersten Stromanschlüsse (A11, A12) an dem ersten Bordnetzzweig (BZ1), über die zwei zweiten Stromanschlüsse (A21, A22) an dem zweiten Bordnetzzweig (BZ2), und über den mindestens einen dritten Stromanschluss (A3) an dem dritten Bordnetzzweig (BZ3) elektrisch angeschlossen ist.  Vehicle electrical system (BN1, BN2, BN3, BN4, BN5, BN6, BN7, BN8), in particular for a motor vehicle, comprising: - A first electrical system branch (BZ1) with a first (electrical system) voltage (U1); - A second electrical system branch (BZ2) with a second (electrical system) voltage (U2); - A third Bordnetzzweig (BZ3) with at least one electrical device (LD); - a DC-DC converter (GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6) according to one of the preceding claims for converting between the first (U1) and the second (U2) (electrical system) voltage, which via the two first power connections (A11, A12) on the first vehicle electrical system branch (BZ1), via which two second electrical connections (A21, A22) are electrically connected to the second vehicle electrical system branch (BZ2), and via the at least one third electrical connection (A3) to the third vehicle electrical system branch (BZ3). Bordnetz (BN6) nach Anspruch 12, wobei der Gleichspannungswandler (GW4) von dem dritten Bordnetzzweig (BZ3) galvanisch getrennt ist.  Vehicle electrical system (BN6) according to claim 12, wherein the DC-DC converter (GW4) is galvanically isolated from the third electrical system branch (BZ3). Bordnetz (BN1, BN2, BN3, BN4, BN5, BN6, BN7, BN8) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die mindestens eine elektrische Vorrichtung (LD) einen Gleichstromverbraucher, einen ein- oder mehrphasigen Wechselstromverbraucher, einen Gleichstrom- oder Wechselstromladeanschluss, eine Gleichstromquelle, und/oder eine ein- oder mehrphasige Wechselstromquelle umfasst.  Vehicle electrical system (BN1, BN2, BN3, BN4, BN5, BN6, BN7, BN8) according to claim 12 or 13, wherein the at least one electrical device (LD) a DC consumer, a single- or multi-phase AC load, a DC or AC charging port, a DC source, and / or comprises a single- or multi-phase AC power source.
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