(57)【要約】【課題】  自動車用のエネルギー供給システムを提供する。【解決手段】  本発明は、自動車の少なくとも２つの構成要素に電気エネルギーを供給するためのエネルギー供給システムであって、自動車内に配置され、充電ソケット（６０）を有し、少なくとも１つの第１の構成要素がエネルギー貯蔵装置として具現化され、少なくとも１つの第２の構成要素が消費機器として具現化され、前記少なくとも１つの第１の構成要素が第１の電圧を有し、前記少なくとも１つの第２の構成要素が第２の電圧を有し、充電モードを実施するために、前記自動車を、前記充電ソケット（６０）を介して充電ステーションに接続することができ、前記充電ステーションによって、前記第１または第２の電圧を有する電流を提供することができる。エネルギー供給システム（５２）によって、自動車の第１の充電モード、第２の充電モード、および走行モードを実施することができる。【選択図】  図４ａ
2016226281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の少なくとも２つの構成要素に電気エネルギーを供給するためのエネルギー供給システムであって、自動車内に配置され、充電ソケット（６０）を有し、少なくとも１つの第１の構成要素がエネルギー貯蔵装置として具現化され、少なくとも１つの第２の構成要素が消費機器として具現化され、前記少なくとも１つの第１の構成要素が第１の電圧を有し、前記少なくとも１つの第２の構成要素が第２の電圧を有し、
充電モードを実施するために、前記自動車を、前記充電ソケット（６０）を介して充電ステーションに接続することができ、前記充電ステーションによって、前記第１または第２の電圧を有する電流を提供することができ、
前記充電ステーションが前記第１の電圧を有する場合には、前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）が、第１の充電モードで、前記充電ソケット（６０）から前記少なくとも１つの第１の構成要素に電流を伝送するように設計され、
前記充電ステーションが前記第２の電圧を有する場合には、前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）が、第２の充電モードで、前記充電ソケット（６０）からの電流を前記第２の電圧から前記第１の電圧に変成し、前記電流を前記少なくとも１つの第１の構成要素に伝送し、前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）が、前記電流を前記充電ソケット（６０）から前記少なくとも１つの第２の構成要素に伝送するように設計され、
前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）が、前記自動車の走行モードで、前記少なくとも１つの第１の構成要素からの電流を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変成し、前記電流を前記少なくとも１つの第２の構成要素に伝送するように設計される
エネルギー供給システム。
【請求項２】
前記２つの電圧の一方の電圧から他方の電圧に、およびその逆に電流を変成するように設計された少なくとも１つの変圧器（６２、９２、１１４、１２０）を有する請求項１に記載のエネルギー供給システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの変圧器が、第１の入力（６８）および第１の出力（７２）と、第２の入力（７０）および第２の出力（７４）とを有する請求項２に記載のエネルギー供給システム。
【請求項４】
前記第１の入力（６８）と前記第１の出力（７２）とが第１の経路を介して互いに接続され、前記第２の入力（７０）と前記第２の出力（７２）とが第２の経路を介して互いに接続され、コイル（７６）と第１の能動スイッチング素子とが、前記第１の経路に沿って配置され、前記第１の経路と前記第２の経路とが、第２の能動スイッチング素子およびコンデンサ（８４）を介して互いに接続される請求項３に記載のエネルギー供給システム。
【請求項５】
第３の能動スイッチング素子が、前記第２の経路に沿って配置される請求項４に記載のエネルギー供給システム。
【請求項６】
少なくとも１つの能動スイッチング素子（７８、８２、９４）が、半導体スイッチとして、例えば電界効果トランジスタ（１１６、１１８）または絶縁ゲート電極を有するバイポーラトランジスタとして具現化される請求項４または５に記載のエネルギー供給システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの変圧器（６２、９２、１１４、１２０）の前記第１の入力（６８）が、第１のラインを介して前記充電ソケット（６０）の第１の出力（５９）に接続され、前記少なくとも１つの変圧器（６２、９２、１１４、１２０）の前記第２の入力（７０）が、第２のラインを介して前記充電ソケット（６０）の第２の出力（６１）に接続され、前記少なくとも１つの変圧器（６２、９２、１１４、１２０）の前記出力（７２、７４）が、少なくとも１つのさらなるラインを介して、前記自動車の前記少なくとも１つの第１の構成要素にそれぞれ接続される請求項３〜６のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
【請求項８】
前記第１のラインが第１のノードを有し、前記第１のノードを介して、前記第１のラインが前記少なくとも１つの第２の構成要素に接続され、前記第２のラインがノードを有し、前記ノードを介して、前記第２のラインが前記少なくとも１つの第２の構成要素に接続され、保護スイッチ（６９、１０６、１２２）が、前記充電ソケット（６０）の前記第１の出力（５９）と前記第１のラインに沿った前記第１のノードとの間に配置される請求項７に記載のエネルギー供給システム。
【請求項９】
保護スイッチ（１０８）が、前記第１のラインに沿った前記第１のノードと前記少なくとも１つの第２の構成要素との間に配置される請求項８に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１０】
前記第１のラインが第２のノードを有し、前記第２のノードを介して、前記第１のラインが前記少なくとも１つの第１の構成要素に接続され、保護スイッチ（１２４）が、前記第２のノードと前記少なくとも１つの第１の構成要素との間に配置され、前記保護スイッチ（１２４）を介して、前記少なくとも１つの第１の構成要素が前記充電ソケット（６０）に直接接続される請求項７〜９のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１１】
前記充電ソケット（６０）と前記少なくとも１つの第１の構成要素との間に配置された少なくとも１つの充電デバイス（６６）を有する請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエネルギー供給システム。
【請求項１２】
自動車のエネルギー供給システム（５２、９８、１１２）によって自動車の少なくとも２つの構成要素に電気エネルギーを供給するための方法であって、少なくとも１つの第１の構成要素がエネルギー貯蔵装置として具現化され、少なくとも１つの第２の構成要素が消費機器として具現化され、前記少なくとも１つの第１の構成要素が第１の電圧を有し、前記少なくとも１つの第２の構成要素が第２の電圧を有し、
充電モードを実施するために、前記自動車が、前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）の充電ソケット（６０）を介して充電ステーションに接続され、前記充電ステーションによって、前記第１または第２の電圧を有する電流が提供され、
前記充電ステーションが前記第１の電圧を有する場合には、前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）による第１の充電モードで、前記充電ソケット（６０）から前記少なくとも１つの第１の構成要素に電流が伝送され、
前記充電ステーションが前記第２の電圧を有する場合には、前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）による第２の充電モードで、前記充電ソケット（６０）からの電流が前記第２の電圧から前記第１の電圧に変成され、前記少なくとも１つの第１の構成要素に伝送され、前記充電ソケット（６０）からの前記電流が、前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）によって、前記少なくとも１つの第２の構成要素に伝送され、
前記エネルギー供給システム（５２、９８、１１２）による前記自動車の走行モードで、前記少なくとも１つの第１の構成要素からの電流が、前記第１の電圧から前記第２の電圧に変成され、前記少なくとも１つの第２の構成要素に伝送される
方法。
【請求項１３】
前記第１の電圧が前記第２の電圧よりも高い請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの双方向変圧器（６２、９２、１１４、１２０）によって、前記２つの電圧の一方の電圧から他方の電圧に、およびその逆に電流が変成される請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの双方向変圧器（６２、９２、１１４、１２０）によって直流電流が変換される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の充電モードで、前記充電ソケット（６０）から前記少なくとも１つの第１の構成要素に電流が直接伝送される請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の充電モードで、前記充電ソケット（６０）からの電流が、前記少なくとも１つの変圧器（６２、９２、１１４、１２０）によって前記第２の電圧から前記第１の電圧に変成され、前記少なくとも１つの第１の構成要素に伝送され、前記充電ソケット（６０）からの前記電流が、前記少なくとも１つの第２の構成要素に直接伝送される請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記走行モードで、前記少なくとも第１の構成要素からの電流が、前記少なくとも１つの変圧器（６２、９２、１１４、１２０）によって前記第１の電圧から前記第２の電圧に変成され、前記少なくとも１つの第２の構成要素に伝送される請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用のエネルギー供給システム、および自動車の少なくとも１つの構成要素に電気エネルギーを供給するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車を駆動させるための電気モータを有し、例えば電気自動車またはハイブリッド車として具現化される自動車が、さらに電気エネルギー貯蔵装置を有し、電気エネルギー貯蔵装置が高圧バッテリとして具現化され、電気エネルギー貯蔵装置から電気モータに電気エネルギーを供給することができ、その結果、電気モータによって電気エネルギーが機械的エネルギーに変換される。さらに、電気充電ステーションによって電気エネルギー貯蔵装置に電気エネルギーを供給することができ、したがって、充電することができる。電気エネルギー貯蔵装置の電圧が充電ステーションの電圧とは異なる場合、電気エネルギー貯蔵装置を充電するために、充電ステーションの電圧を電気エネルギー貯蔵装置の電圧に変成する必要がある。
【０００３】
従来技術として、（特許文献１）は、再構成可能な多機能電力変換器を有するハイブリッド車用の制御システムを開示している。（特許文献２）は、電気駆動式の自動車用の充電制御デバイスと、電気エネルギーを貯蔵するための制御方法とを開示している。（特許文献３）は、充放電することができる電気貯蔵デバイスを有する自動車を開示し、（特許文献４）は、自動車のエネルギー貯蔵装置を急速充電するためのデバイスを開示している。（特許文献５）は、電気自動車の充放電機能と走行機能との間のスイッチングのためのシステムを開示している。（特許文献６）は、電気自動車用の電気エネルギーを変換するためのデバイスを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開第２００８／０２１５２００Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００９／０１２１６５９Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２０１０／０２３１１６９Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許公開第２０１１／０１４８３５３Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許公開第２０１４／０３５４１９５Ａ１号明細書
【特許文献６】米国特許公開第２０１５／００４２１５９Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この背景を元に、本発明の目的は、自動車の電気エネルギー貯蔵装置および電気消費機器に、それぞれの電圧に関係なく電気エネルギーを供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、エネルギー供給システムおよび方法に関する独立特許請求項の特徴によって実現される。エネルギー供給システムおよび方法の改良形態は、従属特許請求項および本明細書で見ることができる。
【０００７】
自動車内に配置されて充電ソケットを有する本発明によるエネルギー供給システムは、自動車の少なくとも２つの構成要素に電気エネルギーを供給するために設計される。少なくとも１つの第１の構成要素がエネルギー貯蔵装置として具現化され、少なくとも１つの第２の構成要素が消費機器として具現化され、少なくとも１つの第１の構成要素が第１の電圧を有し、少なくとも１つの第２の構成要素が第２の電圧を有する。充電モードを実施するために、充電ソケットを介して充電ステーションに自動車を接続することができ、この充電ステーションによって電流を提供することができ、この電流は、充電ステーションの改良形態に従って第１もしくは第２の電圧または第１もしくは第２の電圧レベルを有する。充電ステーションが第１の電圧を有する場合には、エネルギー供給システムが、第１の充電モードで、通常は、充電ソケットから少なくとも１つの第１の構成要素に電流を伝送するように設計される。充電ステーションが第２の電圧を有する場合には、エネルギー供給システムが、第２の充電モードで、充電ソケットからの電流を第２の電圧から第１の電圧に変成し、この電流を少なくとも１つの第１の構成要素に伝送するように設計される。さらに、エネルギー供給システムは、第２の充電モードで、通常は、充電ソケットから少なくとも１つの第２の構成要素に電流を直接伝送するように設計される。自動車の走行モードで、エネルギー供給システムは、少なくとも１つの第１の構成要素からの電流を第１の電圧から第２の電圧に変成し、この電流を少なくとも１つの第２の構成要素に伝送するように設計される。
【０００８】
１つの改良形態では、第１の電圧は、第２の電圧よりも高いまたは低い。
【０００９】
エネルギー供給システムは通常、少なくとも１つの変圧器、例えば双方向および／または単方向変圧器を備え、この変圧器は、電流、例えば直流電流を、２つの電圧の一方の電圧から他方の電圧に、およびその逆に変成するように設計され、ここで、この少なくとも１つの変圧器はＤＣ結合させることができる。
【００１０】
１つの改良形態では、第２の電圧から第１の電圧に電圧を増加することによって、または第１の電圧から第２の電圧に電圧を減少することによって電流を変換することができ、したがって少なくとも１つの変圧器を使用して変圧することができる。第１の電圧が第２の電圧よりも低い場合、少なくとも１つの双方向および／または単方向変圧器が、第１の電圧から第２の電圧に電流を増加するため、および／または第２の電圧から第１の電圧に電流を減少するために使用される。
【００１１】
少なくとも１つの変圧器は、第１の入力および第１の出力と、第２の入力および第２の出力とを有する。
【００１２】
ここで、第１の入力と第１の出力とは、第１の経路を介して互いに接続され、第２の入力と第２の出力とは、第２の経路を介して互いに接続される。コイルと第１の能動スイッチング素子とが、第１の経路に沿って配置される。さらに、第１の経路と第２の経路とが、第２の能動スイッチング素子およびコンデンサを介して互いに接続される。
【００１３】
１つの改良形態では、第３の能動スイッチング素子が、第２の経路に沿って配置される。
【００１４】
経路の１つに沿った少なくとも１つの保護スイッチは、半導体スイッチとして、例えば電界効果トランジスタ、または絶縁ゲート電極を有するバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）として具現化される。さらに、少なくとも１つの能動スイッチング素子は、ダイオードとして具現化することができ、またはダイオードを備えることができる。ここで、通常は半導体スイッチが第１の経路に沿って配置される場合に、ダイオードは半導体スイッチと並列に接続される。
【００１５】
少なくとも１つの変圧器の第１の入力が、第１のラインを介して充電ソケットの第１の出力に接続され、変圧器の第２の入力が、第２のラインを介して充電ソケットの第２の出力に接続される。少なくとも１つの変圧器の出力が、少なくとも１つのさらなるラインを介して、自動車の少なくとも１つの第１の構成要素にそれぞれ接続される。
【００１６】
基本的に、第１のラインは第１のノードを有し、第１のノードを介して、第１のラインが少なくとも１つの第２の構成要素に接続される。第２のラインはノードを有し、このノードを介して、第２のラインが少なくとも１つの第２の構成要素に接続される。電気的および／または機械的な、例えば電気機械的な保護スイッチが、充電ソケットの第１の出力と第１のラインに沿った第１のノードとの間に配置される。さらに、電気的および／または機械的な保護スイッチを第２のラインに沿っても配置することが可能である。
【００１７】
さらに、電気的および／または機械的な保護スイッチが、第１のラインに沿った第１のノードと少なくとも１つの第２の構成要素との間に配置される。
【００１８】
さらに、第１のラインが第２のノードを有し、第２のノードを介して、第１のラインが少なくとも１つの第１の構成要素に接続され、電気的および／または機械的な保護スイッチが、第２のノードと少なくとも１つの第１の構成要素との間に配置される。
【００１９】
エネルギー供給システムは、任意選択で、少なくとも１つの充電デバイスを有し、この充電デバイスは、充電ソケットと少なくとも１つの第１の構成要素との間に配置される。交流電流は、この少なくとも１つの充電デバイスを使用して直流に変成および／または変換することができる。少なくとも１つの充電デバイスにおいて、交流および直流は、基本的には電気的に絶縁される。
【００２０】
本発明による方法は、自動車のエネルギー供給システムによって自動車の少なくとも２つの構成要素に電気エネルギーを供給するように設計され、少なくとも１つの第１の構成要素がエネルギー貯蔵装置として具現化され、少なくとも１つの第２の構成要素が消費機器として具現化される。少なくとも１つの第１の構成要素が第１の電圧または第１の電圧レベルを有し、少なくとも１つの第２の構成要素が第２の電圧または第２の電圧レベルを有する。充電モードを実施するために、自動車は、エネルギー供給システムの充電ソケットを介して充電ステーションに接続され、この充電ステーションによって、第１または第２の電圧を有する電流が提供される。充電ステーションが第１の電圧を有する場合には、エネルギー供給システムによる第１の充電モードで、充電ソケットから少なくとも１つの第１の構成要素に電流が伝送される。充電ステーションが第２の電圧を有する場合には、エネルギー供給システムによる第２の充電モードで、充電ソケットからの電流が第２の電圧から第１の電圧に変成され、少なくとも１つの第１の構成要素に伝送される。ここで、充電ソケットからの電流は、エネルギー供給システムによって、充電ソケットから少なくとも１つの第２の構成要素に通常は直接伝送される。エネルギー供給システムによる自動車の走行モードで、少なくとも１つの第１の構成要素からの電流が、第１の電圧から第２の電圧に変成され、少なくとも１つの第２の構成要素に伝送される。
【００２１】
第１の電圧は通常、第２の電圧よりも高い。代替の改良形態では、第１の電圧は、第２の電圧よりも低い。
【００２２】
少なくとも１つの双方向および／または単方向変圧器によって、電流が、２つの電圧の一方の電圧から他方の電圧に、および／またはその逆に変成される。ここで、少なくとも１つの双方向および／または単方向変圧器によって直流が変換される。
【００２３】
第１の充電モードでは、電流は、充電ソケットから、閉じられた保護スイッチ（通常は開いている）を介して少なくとも１つの第１の構成要素に直接伝送される。
【００２４】
第２の充電モードで、充電ソケットからの電流が、少なくとも１つの変圧器によって第２の電圧から第１の電圧に変成され、少なくとも１つの第１の構成要素に伝送され、充電ソケットからの電流が、閉じられた保護スイッチ（通常は開いている）を介して少なくとも１つの第２の構成要素に直接伝送される。
【００２５】
さらに、走行モードで、少なくとも１つの第１の構成要素からの電流が、少なくとも１つの変圧器によって第１の電圧から第２の電圧に変成され、少なくとも１つの第２の構成要素に伝送される。
【００２６】
上記のエネルギー供給システムおよび上記の方法は、自動車を駆動させるための少なくとも１つの電気機械を有する自動車用に提供され、少なくとも１つの第１の構成要素、例えば高圧バッテリまたはＤＣトラクションバッテリとしての電気エネルギー貯蔵装置によって、この電気機械に電気エネルギーを供給することができる。この少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵装置は、例えば６００Ｖまたは８００Ｖの第１の高いＤＣ電圧を有する。
【００２７】
一方、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵装置に電気エネルギーを充電するためには、自動車のエネルギー供給システムは、充電ステーション、例えば固定充電ピラーに電気的に接続される。この固定充電ピラーは、充電ピラー内に組み込まれた交流／直流変換器によって固定電源システムからの交流電流を直流電流に変換するように設計される。しかし、自動車の電気エネルギー貯蔵装置の電圧が充電ピラーの電圧とは異なる（充電ピラーの電圧が例えば４００Ｖまたは６００Ｖの第２の低い電圧に対応する）場合、自動車のエネルギー供給システムは、少なくとも１つの変圧器を有し、この変圧器は、電気ブースタまたは電圧ブースタとして具現化され、この変圧器によって、充電ピラーの第２の低い電圧を電気エネルギー貯蔵装置の第１の高い電圧に変成することができる。
【００２８】
２つの異なる電圧は、それぞれの電圧間隔によって可変に定義することができる。この電圧間隔は、例えば、２００Ｖまたは４００Ｖの最小値と、６００Ｖ、７００Ｖ、８００Ｖ、１０００Ｖ、またはそれよりも大きい最大値とを含む。２つの電圧のそれぞれの値は、電気エネルギーを供給される自動車の構成要素と、充電ステーションとに依存し、充電ステーションの取り得る電圧は、例えば各国ごとに特有のものである。
【００２９】
そのような変圧器を備えない自動車の場合、さらに別個の電気的および／または機械的な保護スイッチが提供され、それらの保護スイッチを用いて、自動車の充電ソケットを無電圧状態に切り替えることができる。しかし、提示されるエネルギー供給システムでは、そのシステムに組み込まれた変圧器が、少なくとも１つのスイッチング保護モジュール、例えば少なくとも１つの能動スイッチング素子を有し、および／または例えば電気的および／または機械的な保護スイッチを有し、その結果、上述した追加の別個の保護スイッチをなくすことができるように成されている。
【００３０】
また、本発明による方法の範囲内および／またはエネルギー供給システムの実装形態では、少なくとも１つの変圧器が双方向で具現化される場合、その変圧器によって、やはり第１の高い電圧での少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵装置から、第２の低い電圧で動作させることができるさらなる構成要素、通常は自動車の消費機器に電気エネルギーを供給することもできるように成されている。
【００３１】
したがって、１つの改良形態では、充電ステーションまたは充電ピラーからエネルギー供給システムによって自動車の電気エネルギー貯蔵装置に電力供給することが可能であり、充電ステーションまたは充電ピラーは、自動車の電気エネルギー貯蔵装置よりも低い電圧を有するか、電気エネルギー貯蔵装置と同じ電圧を有するか、または可能なさらなる改良形態では電気エネルギー貯蔵装置よりも高い電圧を有する。さらに、自動車の電気エネルギー貯蔵装置の電圧とは異なる、例えばより低い電圧を有する自動車の消費機器にも、通常は変圧器を使用して、エネルギー供給システムによって電気エネルギーを供給することができる。
【００３２】
変圧器またはブースタは、自動車の電気エネルギー貯蔵装置に充電ステーションから電気エネルギーを充電するために、定義により「順方向」動作させることができ、充電ステーションは、１つの改良形態では、自動車の電気エネルギー貯蔵装置よりも低い電圧を有する。しかし、自動車の電気エネルギー貯蔵装置から、その電気エネルギー貯蔵装置よりも低い電圧で自動車の消費機器に電気エネルギーを供給すべき場合、変圧器は、定義により「逆方向」動作させることができる。
【００３３】
変圧器は通常、双方向式に具現化され、エネルギー供給システムの充電ソケットに直接接続される。さらに、充電ステーションの電圧が電気エネルギー貯蔵装置の電圧よりも低い場合、充電ステーションによって提供される電流は、変圧器によって、例えば５０％のパルスデューティ比で逓昇させることができる。これに伴い、充電ステーションと同じ電圧を有する自動車の消費機器は、充電ステーションに直接接続されるが、変圧器からは切断される。これに関して、消費機器は、保護スイッチを介して、自動車の充電ソケット、変圧器、および電気エネルギー貯蔵装置に接続される。本発明の方法の一実施形態では、自動車の消費機器はそれぞれ、要求に応じて、少なくとも１つの保護スイッチを開くことによって、自動車の充電ソケット、変圧器、および／または電気エネルギー貯蔵装置から切断することができ、または少なくとも１つの保護スイッチを閉じることによって、充電ソケット、変圧器、および／または電気エネルギー貯蔵装置に接続することができる。
【００３４】
そのような消費機器は通常、基本的には冷却デバイスまたは加熱デバイスとして具現化される空調システムの少なくとも１つの構成要素である。１つの改良形態では、変圧器は、複数、例えば４〜６個の変圧器モジュールを有し、これらの変圧器モジュールは並列に接続され、その数は、実施され得る２つの電圧間での変成とは無関係である。したがって、この方法によって、自動車の少なくとも１つの構成要素の電圧を充電ステーションのそれぞれの電圧に適合させることが可能である。
【００３５】
本発明のさらなる利点および改良形態は、本明細書および添付図面で見ることができる。
【００３６】
当然、上述した特徴、および以下にさらに説明する特徴は、それぞれ指定された組合せでのみならず、他の組合せでも、または単独でも、本発明の範囲から逸脱することなく使用することができる。
【００３７】
本発明を、いくつかの実施形態によって図面に模式的に示し、図面を参照して概略的におよび詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来技術から知られている自動車の電気充電システムの第１の例の概略図である。
【図２】従来技術から知られている自動車用の電気充電システムの第２の例の概略図である。
【図３】従来技術から知られている自動車用の電気充電システムの第３の例の概略図である。
【図４ａ】本発明によるエネルギー供給システムの第１の実施形態を備える自動車に関する構成の第１の例の概略図である。
【図４ｂ】図４ａで提示される変圧器の代替形態について示している図である。
【図５】本発明によるエネルギー供給システムの第２の実施形態を備える自動車に関する構成の第２の例の概略図である。
【図６ａ】本発明によるエネルギー供給システムの第３の実施形態を備える自動車に関する構成の第３の例の概略図である。
【図６ｂ】図６ａで提示される変圧器の代替形態について示している図である。
【図７】本発明による方法の一実施形態を実施するための第１の概略流れ図である。
【図８】本発明による方法の一実施形態を実施するための第２の概略流れ図である。
【図９】本発明による方法の一実施形態を実施するための第３の概略流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
首尾一貫した包括的な様式で図面を説明する。同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
【００４０】
図１に示される自動車充電システム２の第１の例は、充電ソケット４と、変圧器６と、２つの充電デバイス８とを備え、ここで、この充電システム２は、自動車の構成要素として具現化される。図１では、自動車のさらなる構成要素として、バッテリ１０と、パワーエレクトロニクス機器１２と、電気モータ１４とが概略的に示されている。
【００４１】
変圧器６は、ここではいわゆる４００Ｖ  ＤＣブースタとして具現化されており、電気絶縁がなく、したがってＤＣ結合による。ここでは、変圧器６が、５０〜１５０ｋＷの電力範囲内で少なくとも９８％の効率レベルを有するように成されている。変圧器６の設置スペースは、ここでは約６ｌ（リットル）である。さらに、変圧器６は、設置スペースの観点で、２つの充電デバイス８に対して中立に具現化され、充電デバイス８はそれぞれ１１ｋＷの出力を有する。
【００４２】
自動車が比較的長距離を走行した後、または他の理由で、自動車のバッテリ（ここでは８００Ｖの電圧を有する）は、少なくとも一部、または特定の環境下では完全に放電され、電気エネルギーを供給される必要がある。この目的で、自動車は、第２の低い電圧（４００Ｖ）で直流と交流との両方を提供する充電ステーションまで走行する必要がある。バッテリ１０を充電するために、充電ソケット４が充電ステーションに接続される。充電ステーションからの電気エネルギーの一部は、ここでは直流として変圧器６に伝送され（矢印１６）、ここで流れている直流は、約３３０〜３５０Ａの電流強度を有する。４００Ｖの第２の低い電圧を有する直流または電気エネルギーは、変圧器６によって、８００Ｖの第１の高い電圧に変成され、ここで流れている直流は、２００Ａの電流強度を有する（矢印１８）。この電気エネルギーは、バッテリ１０に伝送される。
【００４３】
さらに、通常は３〜３２Ａの電流強度を有する交流が、充電ソケット４から、２つの充電デバイス８に提供される（矢印２２）。この交流から、２８Ａの電流強度と８００Ｖの第１の高い電圧とを有する直流が、２つの充電デバイス８から提供される（矢印２４）。この直流も２つの充電デバイス８からバッテリ１０に伝送され、変圧器６によって提供される直流（矢印１８）に重ね合わされる。
【００４４】
保護のために、ここでのバッテリ１０は、２つの保護スイッチ２７を有する。自動車の走行モードでは、電気エネルギーは、バッテリ１０からパワーエレクトロニクス機器１２（ここでは３２０ｋＷの出力を有する）を介して電気モータ１４に伝送される。
【００４５】
ここでは４００Ｖ  ＤＣブースタとして具現化されている変圧器６は、１５０ｋＷのブースタ電力を有する。ここでは、変圧器６の入力電圧範囲は２００〜６００Ｖであり、出力電圧範囲は６００〜１０００Ｖである。
【００４６】
図２に示される自動車充電システム２６の第２の例は、変圧器３０のさらなる一例を有する点で、図１の充電システム２の第１の例とは異なる。さらに、ここで提供されるバッテリ３２は図１のバッテリ１０とは異なる。ここで、全体として、図２に概略的に示される構成では、図１の構成とは対照的に、やはり４００Ｖ  ＤＣブースタとして具現化される変圧器３０が保護スイッチ３４を有し、一方、自動車のバッテリ３２では保護スイッチ２７がなくされるように成されている。
【００４７】
図３に概略的に示される充電システム３６の第３の例は、上で提示した２つの充電システム２、２６とは以下の点で異なる。すなわち、この充電システム３６は、変圧器６、３０ではなく、互いに並列に接続された２つの保護スイッチ４０（Ｓ１）と４２（Ｓ２）を有する保護デバイス３８を有し、ここで、第１の保護スイッチ４０は任意選択である。さらに、図３に概略的に示される構成に関しては、自動車のバッテリ３２から２つの電気モータ１４に電気エネルギーを供給することができるように成されている。
【００４８】
ここで、４００Ａの電流強度と４００Ｖの電圧とを有する直流（矢印４６）が、保護デバイス３８を介してバッテリ３２に提供される。さらに、２つの充電デバイス８による充電中、５５Ａの電流強度と４００Ｖの電圧とを有する直流（矢印４８）をバッテリ３２に提供することができる。
【００４９】
プラグタイプに関する標準ＩＥＣ６１８５１（２０１５年版）によれば、直流でのバッテリ３２の急速充電中、そのような充電プロセスに関して、充電ソケット４が無電圧状態にスイッチされるように直流の正極が切断されるべきか、または直流の負極が切断されるべきかがそこでは明確には定義されていない。ここで提示される充電システム３６の例の場合、保護デバイス３８の２つの保護スイッチ４０、４２の少なくとも一方を開くことができる。さらに、図１に関して提示したように、対応する保護スイッチ２７をバッテリ１０に直接組み込むことも可能である。
【００５０】
図４ａで概略的に示される自動車構成５０の第１の例は、自動車の第１の構成要素として、本発明によるエネルギー供給システム５２の第１の実施形態を備える。自動車のさらなる構成要素として、バッテリ、通常は高電圧バッテリ（ここでは８００Ｖの第１の高い電圧を有する）として具現化される電気エネルギー貯蔵装置５４と、３２０ｋＷの出力を有するパワーエレクトロニクス機器５６と、電気機械５８とがここでは例示されており、ここで、電気機械５８は、電気自動車またはハイブリッド車として一般に具現化される自動車を駆動または走行させるように設計される。この目的で、自動車の走行モードでは、エネルギー貯蔵装置５４からパワーエレクトロニクス機器５６を介して電気機械５８に電気エネルギーが提供される。
【００５１】
充電モードを実施するために、自動車を充電ステーション（ここでは図示せず）まで走行させなければならず、エネルギー供給システム５２の充電ソケット６０を充電ステーションに接続しなければならない。この充電ソケット６０は、第１の出力５９（正極）と第２の出力６１（負極）とを有する。充電プロセス中、電気エネルギーの第１の量が、充電ソケット６０から、エネルギー供給システム５２のＤＣ結合された変圧器６２に伝送される。この電気エネルギーを輸送するための直流は、ここでは３３０Ａの電流強度を有する（矢印６４）。エネルギー供給システム５２は、ここでは、さらなる任意選択の構成要素として、それぞれ１１ｋＷの出力を有する２つの電気的に絶縁された充電デバイス６６を有する。ここでは車載充電デバイスとして具現化されているこれらの充電デバイス６６は、それぞれ任意選択で電力通信経路（電力線通信、ＰＬＣ）を備える。
【００５２】
図４ａで提示される変圧器６２の変形形態は、第１の入力６８と第２の入力７０とを備える。そして、変圧器６２の第１の入力６８は、充電ソケット６０の第１の出力５９に接続される。第１の出力５９と第１の入力６８との間のラインに沿って電気的および／または機械的な保護スイッチ６９が配置され、その保護スイッチ６９によって、充電ソケット６０の第１の出力５９と変圧器６２の第１の入力６８との間で電流を輸送するためのラインを開閉することができる。変圧器６２の第２の入力７０は、充電ソケット６０の第２の出力６１に接続される。さらに、この変圧器６２は、第１の出力７２と第２の出力７４とを備える。
【００５３】
変圧器６２の内部で、第１の入力６８と第１の出力７２との間に第１の経路が延び、その第１の経路に沿って、コイル７６および第１の半導体スイッチ７８が能動スイッチング素子として配置される。さらに、ダイオード８０が半導体スイッチ７８と並列に接続され、ここで、半導体スイッチ７８とダイオード８０とが合わさって能動スイッチング素子を形成する。代替改良形態では、ダイオード８０は、半導体スイッチ７８内に組み込まれる。第２の入力７０と第２の出力７４との間に、変圧器６２の第２の経路が延びる。さらに、この第２の経路は、能動スイッチング素子としての第２の半導体スイッチ８２を介して、第１の経路に沿ったコイル７６と第１の半導体スイッチ７８との間のノードに接続され、また、コンデンサ８４を介して、第１の経路に沿った第１の半導体スイッチ７８とダイオード８０との間のノード、さらには変圧器６２の第１の出力７２に接続される。
【００５４】
充電プロセス中、３３０Ａの電流強度と、（充電ソケット６０が配置される充電ステーションの電圧に応じて）４００Ｖまたは８００Ｖの直流電圧とを有する直流（矢印６４）が、充電ソケット６０の第１の出力５９によって、変圧器６２の第１の入力６８に提供される。ここでは、２００Ａの電流強度と８００Ｖの電圧とを有する直流が、変圧器６２の第１の出力７２から電気エネルギー貯蔵装置５４に提供される（矢印８６）。
【００５５】
さらに、充電プロセス中、３〜３２Ａの電流強度を有する交流電流が、充電ソケット６０から２つの充電デバイス６６に提供される（矢印６５）。さらに、２８Ａの電流強度と８００Ｖの電圧とを有する直流が、２つの充電デバイス６６によって電気エネルギー貯蔵装置５４に提供される（矢印９０）。
【００５６】
図４ｂは、変圧器９２の変形形態を示し、変圧器９２もまた、１５０ｋＷの出力を有する４００Ｖブースタとして具現化され、エネルギー供給システム５２の実施形態において、図４ａに示される変圧器６２の代替形態として使用することができる。図４ｂに概略的に示される変圧器９２の変形形態は、追加の構成要素、特に能動スイッチング素子としての第３の半導体スイッチ９４を有する点で図４ａの変圧器６２の変形形態とは異なり、第３の半導体スイッチ９４は、ここでは変圧器９２の第２の経路に沿って配置され、第１の入力６８と第１の出力７２との間の第１の経路に沿ったコイル７６と並列である。
【００５７】
それぞれの変圧器６２、９２において半導体スイッチ７８、８２、９４として具現化される能動スイッチング素子を提供することによって、自動車の走行モードでは充電ソケット６０が無電圧であることが保証され、その結果、さらなる保護スイッチをなくすことが可能である。少なくとも１つのそのような半導体スイッチ７８、８２、９４は、例えばＦＥＴまたはＩＧＢＴとして具現化される。使用の安全性に加えて冗長な非導通化が必要とされる場合、図４ｂでの変圧器９２を参照して示されるように、第２の入力７０と第２の出力７４との間の第２の経路に沿って、追加の集積半導体スイッチ９４を能動スイッチング素子として提供することが可能である。しかし、図４ａに示されるように、この半導体スイッチ９４は任意選択である。１つの改良形態では、代わりに、図５および図６に示されるように、第２の出力６１と第２の入力７０との間のラインに沿って電気的および／または機械的な保護スイッチ７１を配置することが可能である。
【００５８】
構成５０、したがってエネルギー供給システム５２の充電ソケット６０が、４００Ｖの電圧を有する充電ステーションに接続される場合、エネルギー貯蔵装置５４を充電するために、保護スイッチ６９が閉じられ、４００Ｖの電圧を有する電気エネルギーが変圧器６２、９２によって８００Ｖの電圧に変成される。この電気エネルギーは、変圧器６２、９２によってエネルギー貯蔵装置５４に伝送される。充電ステーションが既に８００Ｖの電圧を有する場合、保護スイッチ６９が開かれ、したがって充電ソケット６０および充電ステーションから切断される。したがって、電気エネルギーは、変圧器６２、９２をバイパスして、充電ソケット６０からライン（ここではさらには図示せず）を介してエネルギー貯蔵装置５４に直接輸送することができる。
【００５９】
図５を参照して概略的に示される自動車構成９６の第２の例は、図４ａでの第１の構成５０と同様に電気エネルギー供給システム９８を有し、この電気エネルギー供給システム９８は、図４ａでのエネルギー供給システム５２とは、追加のラインを有する点でのみ異なり、この追加のラインによって、さらなる構成要素、通常は自動車の消費機器、特に空調処理装置１００とＰＴＣ抵抗を有する加熱デバイス１０２とに接続することができる。ここで、空調処理装置１００と加熱デバイス１０２は、互いに並列に接続され、４００Ｖの第２の低い電圧または電圧レベルで動作させることができるように成されている。
【００６０】
ここで提示されるエネルギー供給システム９８の実施形態では、充電ソケット６０の第１の出力５９（正極）と変圧器６２の第１の入力６８との間のラインに沿って、ここでは電気的および／または機械的な第１の保護スイッチ１０６が配置される。第１の保護スイッチ１０６と第１の入力６８との間のノードで空調処理装置１００および加熱デバイス１０２に分岐する第１の追加のラインは、ここでは電気的および／または機械的な第２の保護スイッチ１０８を有する。さらに、空調処理装置１００および加熱デバイス１０２への第２のラインが、充電ソケット６０の第２の出力６１（負極）と変圧器６２の第２の入力７０との間のラインに沿ったノードで分岐する。そして、この第２のラインに沿って、さらなる任意選択の電気的および／または機械的な保護スイッチ７１が配置され、この保護スイッチ７１によって、第２の出力６１と第２の入力７０との間で電流を輸送するためにこの第２のラインを開閉することができる。
【００６１】
ここで示されているエネルギー供給システム９８の実施形態の変形形態では、ここで示されている変圧器６２を、図４ｂにおける追加の半導体スイッチ９４を有する変圧器９２によって置き換えることが想定可能である。
【００６２】
ここで提示される電気エネルギー供給システム９８の第２の実施形態を提供することによって、このとき、構成要素、特に空調処理装置１００および加熱デバイス１０２を自動車内部の追加の消費機器として使用することが可能であり、これらの構成要素は、ここでは４００Ｖの第２の低い電圧のみで動作させることができ、一方、自動車のさらなる構成要素、特に電気エネルギー貯蔵装置５４、パワーエレクトロニクス機器５６、および電気機械５８はそれぞれ、ここでは８００Ｖの第１の高い電圧を有する。
【００６３】
自動車の走行モードでは、エネルギー供給システム９８の第１の保護スイッチ１０６が開かれ、一方、第２の保護スイッチ１０８は閉じられるように成されている。したがって、８００Ｖの第１の高い電圧を有する電気エネルギー貯蔵装置５４からの直流としての電気エネルギーを、ここでは双方向式に具現化される変圧器６２に輸送することが可能であり、ここで、電気エネルギーは、双方向変圧器６２によって、ここでは４００Ｖの第２の低い電圧に変成されて、空調処理装置１００および加熱デバイス１０２に提供される。
【００６４】
さらに、ここで示される構成９６およびエネルギー供給システム９８によって、充電モードの様々な変形形態を実施することが可能である。充電ソケット６０が、４００Ｖの電圧を有する電流を提供する充電ステーションに接続される場合、両方の保護スイッチ１０６、１０８を閉じ、したがって空調処理装置１００および加熱デバイス１０２に電気エネルギーを供給することが可能である。したがって、空調処理装置１００および加熱デバイス１０２を予め調整することが可能であり、ここで、充電プロセス中、例えば空調処理装置１００を使用して自動車のエネルギー貯蔵装置５４を冷却しなければならない。さらに、電流は、変圧器の第１の入力６８に輸送され、第２の電圧から第１の電圧に変成され、（矢印８６によって示されるように）電気エネルギー貯蔵装置に提供される。
【００６５】
充電モードのさらなる変形形態において、充電ステーションから充電ソケット６０を介して、第１の高い電圧（ここでは８００Ｖ）での電流による電気エネルギー貯蔵装置５４の急速な充電が提供される場合、充電ソケット６０と変圧器６２との間の保護スイッチ７１、１０６がここで閉じられ、第２の保護スイッチ１０８が開かれて、空調処理装置１００および加熱デバイス１０２を保護し、その結果、充電ソケット６０から変圧器６２を介して電気エネルギー貯蔵装置５４に電流を輸送することができる。この場合、空調処理装置１００および加熱デバイス１０２は、開いた第２の保護スイッチ１０８に基づいて無電圧状態にスイッチされる。
【００６６】
構成９６のこの改良形態を用いて、２つの消費機器、すなわち空調処理装置１００および加熱デバイス１０２にも第２の低い電圧での電気エネルギーを供給することが企図される場合、保護スイッチ７１、１０６は開かれ、保護スイッチ１０８は閉じられる。次いで、ここではより低い電圧を有する第２の電流が、エネルギー貯蔵装置５４によって変圧器６２を介して消費機器に提供される。
【００６７】
図５に示される変圧器６２の代わりに、追加の半導体スイッチ９４を有する図４ｂで提示される変圧器９２が、ここで提示されるエネルギー供給システム９８内部で使用される場合、それにより自動車の使用の安全性を高めることができ、自動車が走行不能になるのを防止することができる。
【００６８】
図６ａに概略的に示される自動車構成１１０の第３の例は、図４ａおよび図５における構成とは、電気エネルギー供給システム１１２の第３の実施形態を有する点で異なり、電気エネルギー供給システム１１２は、とりわけ変圧器１１４のさらなる変形形態を有し、これは、図４ａ、図４ｂ、および図５で上に提示した変圧器６２および９２の変形形態とは異なる。
【００６９】
ここで、半導体スイッチ７８とダイオード８０の代わりに、第１の電界効果トランジスタ１１６が、変圧器１１４の内部の第１の入力６８と第１の出力７２との間の第１の変圧器１１４の第１の経路に沿って、コイル７６に直列に能動スイッチング素子として配置される。さらにまた、第２の半導体スイッチ８２の代わりに、第２の電界効果トランジスタ１１８が、変圧器１１４のこの第１の経路と第２の経路（ここでは第２の入力７０と第２の出力７４との間に延びる）との間に能動スイッチング素子として配置される。
【００７０】
エネルギー供給システム１１２のこの実施形態において、図６ａに示される変圧器の変形形態の代わりに、図６ｂに示される変圧器１２０のさらなる変形形態を代替として使用することができ、ここで、変圧器１２０のこの変形形態は、図６ａからの変圧器１１４の変形形態とは、第２の経路に沿って能動スイッチング素子として追加の任意選択の半導体スイッチ９４を有する点で異なる。
【００７１】
提示されるエネルギー供給システム５２、９８、１１２の全ての実施形態に関して、提示される変圧器６２、９２、１１４、１２０の全ての変形形態が交換可能である。
【００７２】
図６ａのエネルギー供給システム１１２の第３の実施形態は、図５のエネルギー供給システム９８の第２の実施形態と同様に、消費機器、すなわち空調処理装置１００および加熱デバイス１０２と、変圧器１１４の第２の入力７０と充電ソケット６０の第２の出力６１との間のラインに沿ったノードとの間のラインを有するだけでなく、このエネルギー供給システム１１２を自動車のさらなる構成要素としての空調処理装置１００および加熱デバイス１０２に直接接続することができるラインも有する。ここでは、空調処理装置１００と加熱デバイス１０２は、互いに並列に接続されると共に、保護スイッチ１０８によって、ノードを介して、エネルギー供給システム１１２の充電ソケット６０の第１の出力５９と変圧器１１４の第１の入力６８との間のラインと並列に接続されるように成されている。
【００７３】
ここで、図５の第２の実施形態とは対照的に、ここでは電気的および／または機械的な第１の保護スイッチ１２２が、充電ソケット６０の第１の出力と変圧器１１４の第１の入力６８との間のラインに沿って配置され、ここで、この第１の保護スイッチ１２２は、充電ソケット６０と、ラインが空調処理装置１００および加熱デバイス１０２に分岐するノードとの間に位置される。さらに、充電ソケット６０の第１の出力５９と第１の保護スイッチ１２２との間にさらなるノードが配置され、第２の保護スイッチ１２４が閉じられる場合、このノードを介して、充電ソケット６０の第１の出力５９から自動車の電気エネルギー貯蔵装置５４への直接のラインを提供することができ、第２の保護スイッチ１２４は、ここでは電気的および／または機械的なものであり、このラインに沿っている。したがって、８００Ｖの第１の高い電圧を有する電流を提供する充電ステーションに充電ソケット６０が接続される場合、この電流を、閉じられた第２の保護スイッチ１２４を介して電気エネルギー貯蔵装置５４に直接輸送することが可能である。
【００７４】
充電プロセスまたは充電モード中、４００Ｖの電圧を有する電流を提供する充電ステーションに充電ソケット６０が接続される場合、第１の保護スイッチ１２２を閉じ、第２の保護スイッチ１２４を開くことによって、４００Ｖの第２の比較的低い電圧を有する電流を変圧器１１４、ならびに空調処理装置１００および加熱デバイス１０２に輸送することが可能である。既に上述したように、第２の電圧を有する電流は、変圧器１１４によって、第１の電圧を有する電流に変成することができ、自動車の電気エネルギー貯蔵装置５４に提供することができる。
【００７５】
さらに、第１の保護スイッチ１２２が閉じられているとき、充電ソケット６０からの４００Ｖの第２の低い電圧を有するこの電流を、空調処理装置１００および加熱デバイス１０２に引き続き輸送することができ、その結果、充電モード中にも空調処理装置１００および加熱デバイス１０２を動作させることができる。
【００７６】
さらに、電気エネルギー供給システム１１２の第３の実施形態では、図５から既に分かるように、追加の保護スイッチ１０８を組み込むことも可能であり、その結果、保護スイッチ１２２が閉じられるときでさえ、空調処理装置１００および加熱デバイス１０２を充電ソケット６０から切断することができる。
【００７７】
提示されるエネルギー供給システム５２、９８、１１２の実施形態において、電気的および／または機械的な、例えば電気機械的な保護スイッチ６９、７１、１０６、１０８、１２２、１２４を提供することによって、とりわけ、自動車の追加の構成要素、ここでは例えば空調処理装置１００および加熱デバイス１０２を使用することが可能であり、これらの構成要素は、４００Ｖの第２の低い電圧で動作させることができ、したがって、ここでは８００Ｖの第１の高い電圧に合わせて再設計したり、または第１の高い電圧で利用可能にできるようにしたりする必要はない。
【００７８】
第１の入力６８と第１の出力７２との間の第１の経路は、図４ｂおよび図６ｂでの変圧器９２、１２０の変形形態によって電子的に非導通状態にすることができ、その結果、それぞれの自動車が走行不能にされるのを防止することができ、自動車の使用の安全性を高めることができる。追加の半導体スイッチ９４により、それぞれの変圧器９２、１２０において、第２の入力７０と第２の出力７４との間の第２の経路を非導通状態にすることができる。したがって、両方の経路を通る電流を、冗長的に非導通状態にさせることができる。
【００７９】
現在（２０１５年）提供されている標準ＩＥＣ  ６１８５１−１、−２１、−２２、−２３、ＩＳＯ  ＦＤＩＳ  １７４０９を考慮に入れることによって、電気バッテリ貯蔵装置内で、追加の保護スイッチ、例えば主保護スイッチでも、充電ラインの非導通状態および充電ソケット６０での接点保護を保証することが可能であると考えられる。主保護スイッチを電気エネルギー貯蔵装置５４内で閉じてはならないため、使用安全性の観点から、保護接着により自動車が走行不能となる可能性があると考えられる。いわゆる単純なＩＳＯ誤差が、充電ソケット６０の腐食によって引き起こされることがあり、警告メッセージを生じることがある。
【００８０】
本発明による方法の実施形態の実行に関して、図７における図を参照する。ここで、エネルギー供給システム５２、９８、１１２を使用することによって、図４〜図６で提示されるように、８００Ｖの第１の高い電圧を有する充電ステーション１２８の第１の変形形態によって、および４００Ｖの第２の低い電圧を有する充電ステーション１３０の第２の変形形態によって自動車の構成要素１２６を充電することが可能である。充電ステーション１３０の第２の変形形態は、４００Ｖの第２の低い電圧に関する拡張可能なプラグ配置により、３５０Ａまでの電流を提供することができ、その結果、本発明による方法の実施形態が実装されるとき、電流限度を広げることができる。第１の高い電圧での充電ステーション１２８の第１の変形形態では、８００Ｖの電圧と２００Ａまでの電流強度とを有する電流を提供することができる。さらに、電圧レベルまたは電圧範囲は、最大１０００Ｖまで広げることができる。出力レベルは、ここでは最大で１６０ｋＷの値に達することができる。したがって、自動車のそれぞれの構成要素１２６に関して、電流の増加と電圧の増加を組み合わせることによって、２５０ｋＷまでの充電電力に達することができる。
【００８１】
この方法の一実施形態が行われ、エネルギー供給システム５２、９８、１１２の一実施形態が使用されるとき、異なる電圧を有する自動車の構成要素１２６に電気エネルギーを同時に供給することも可能である。
【００８２】
図８での流れ図で表される方法の実施形態は、自動車の電気エネルギー貯蔵装置５４の充電に関し、このエネルギー貯蔵装置５４は、変圧器６２、９２、１１４、１２０および充電ソケット６０を介して充電ステーションに接続することができる。方法のこの実施形態は、第１のステップ２００で、充電要求から始められる。
【００８３】
後続の第２のステップ２０２で、エネルギー貯蔵装置５４の電圧が充電ステーションの最大電圧よりも低いか否かがチェックされる。エネルギー貯蔵装置５４の電圧が充電ステーションの電圧よりも低い場合（ｙｅｓ）、第３のステップ２０４でエネルギー貯蔵装置５４が直接充電される。ここで、電流は、変圧器６２、９２、１１４、１２０を通らずにエネルギー貯蔵装置５４に直接伝導される。しかし、第２のステップ２０２で、エネルギー貯蔵装置５４の電圧が充電ステーションの最大電圧以上であることが明らかになった場合、代替の第４のステップ２０６で、エネルギー貯蔵装置５４は、充電ステーションから変圧器６２、９２、１１４、１２０を介して充電される。
【００８４】
エネルギー供給システム１１２の第３の実施形態の場合、これに関して、充電ステーションおよび充電ソケット６０からの電流がエネルギー貯蔵装置５４に直接伝導される場合、保護スイッチ７１、１２２が開かれ、第２の保護スイッチ１２４が閉じられるように成されている。しかし、エネルギー貯蔵装置５４が変圧器１１４、１２０を介して充電されるべきである場合、保護スイッチ７１、１２２は閉じられ、保護スイッチ１２４は開かれる。ここで、エネルギー貯蔵装置５４は、変圧器６２、９２、１１４、１２０を介してエネルギー貯蔵装置５４の電圧に合わせて充電される。
【００８５】
変圧器６２、９２、１１４、１２０を介するエネルギー貯蔵装置５４の充電中、エネルギー貯蔵装置５４の現在の電圧は、エネルギー貯蔵装置５４のそれぞれの現在の充電率（ＳＯＣ）に従って連続的に増加される。
【００８６】
そして、第２のステップ２０２で定期的にチェックすることができるエネルギー貯蔵装置５４と充電ステーションとの電圧の現在の比に応じて、第３のステップ２０４と第４のステップ２０６との間の切替えを行うことが可能である。さらに、第５のステップ２０８で、エネルギー貯蔵装置５４が完全に充電されているか否かがチェックされる。これが当てはまる場合（ｙｅｓ）、この方法は、終了のための第６のステップ２１０で終了される。エネルギー貯蔵装置５４がまだ完全には充電されていない場合（ｎｏ）、この方法は、第５のステップ２０８から第２のステップ２０２に続けられる。
【００８７】
図９のグラフは、横座標２２０を含み、横座標２２０に沿って時間がプロットされている。このグラフの縦座標２２２に沿って、電圧がプロットされている。横座標２２０に平行に引かれた第１の直線２２４は、充電ステーションの最大電圧の一定値を示す。第２の直線２２６は、本発明による方法の範囲内では時間依存するエネルギー貯蔵装置５４の電圧を示す。この第２の直線２２６に平行に第３の直線２２８が引かれ、この第３の直線２２８は、電気エネルギーがエネルギー貯蔵装置５４に提供されるときの時間依存電圧を示す。ここにおいて、充電のために提供されるこの電圧は、エネルギー貯蔵装置５４の電圧よりもわずかに高い。
【００８８】
さらに、充電プロセスの開始時の第１の時点２３２から充電プロセス中の第２の時点２３４まで及ぶ第１の時間間隔２３０が、横座標２２０に沿って示されている。ここで、第３の直線２２８によって示される電圧は、充電ステーションの最大電圧よりも低くされている。この方法が行われるとき、電気エネルギーは、充電ソケット６０からエネルギー貯蔵装置５４内に直接充電され、ここで、変圧器６２、９２、１１４、１２０は非作動状態にされる。エネルギー貯蔵装置５４を充電するための電圧（第３の直線２２８）が充電ステーションの最大電圧よりも高くなるとすぐに、第２の時点２３４から変圧器６２、９２、１１４、１２０が作動状態にされ、電気エネルギーは、充電ステーションの低い電圧から、エネルギー貯蔵装置５４の比較的高い電圧に変成される。この方法は、エネルギー貯蔵装置５４が完全に充電される第３の時点２３６で終了される。
【００８９】
本発明による方法の範囲内で、異なる大きさまたはレベルの２つの電圧が考慮に入れられ、それらの電圧は通常、例えば少なくとも約１００Ｖ〜約１０００Ｖの電圧範囲内で変化する。１つの改良形態では、２つの電圧のうちの低い方が、２００Ｖからの値、通常は４００Ｖ〜６００Ｖを有する。対照的に、２つの電圧のうちの高い方は、６００Ｖからの値、通常は８００Ｖ〜１０００Ｖを有する。
【符号の説明】
【００９０】
５２、９８、１１２  エネルギー供給システム
５９  第１の出力
６０  充電ソケット
６１  第２の出力
６２、９２、１１４、１２０  変圧器
６６  充電デバイス
６８  第１の入力
６９、１０６、１２２  保護スイッチ
７０  第２の入力
７２  第１の出力
７４  第２の出力
７６  コイル
７８、８２、９４  能動スイッチング素子
８４  コンデンサ
１０８  保護スイッチ
１１６、１１８  電界効果トランジスタ
１２４  保護スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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