(57)【要約】  本発明は、車両の複数の車載給電システム分岐を制御下で接続するための方法、当該方法を実施するための制御ユニット並びに車載給電システムに関する。車両の車載給電システムの第１、第２、第３及び第４の車載給電システム分岐（１０；１１；２０；３０）間で電力を制御下で交換するための制御ユニット（４０）が開示される。制御ユニットは、第１、第２及び第３のスイッチ装置（５０）と、第１、第２、第３又は第４の車載給電システム分岐（１０，２０，３０）に接続されるように構成されている、第１、第２、第３及び第４の端子（４１；４２；４３；４４）とを有している。第１のスイッチ装置（５０）は第１の端子（４１）と第４の端子（４４）との間に接続されており、第２のスイッチ装置（５１）は第４の端子（４４）と第３の端子（４３）との間に接続されており、また、第３のスイッチ装置（５２）は第２の端子（４２）と第３の端子（４３）との間に接続されている。更に、制御ユニット並びに第１から第４の車載給電システム分岐を有している車載給電システムが開示される。
2017504305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車載給電システムの第１の車載給電システム分岐（１０）と、第２の車載給電システム分岐（２０）と、第３の車載給電システム分岐（３０）と、第４の車載給電システム分岐（１１）と、の間での電力交換を制御するための制御ユニット（４０）において、
前記制御ユニット（４０）は、
第１のスイッチ装置（５０）と、第２のスイッチ装置（５１）と、第３のスイッチ装置（５２）と、を有しており、
更に、前記第１の車載給電システム分岐（１０）に接続するように構成されている第１の端子（４１）と、前記第２の車載給電システム分岐（２０）に接続するように構成されている第２の端子（４２）と、前記第３の車載給電システム分岐（３０）に接続するように構成されている第３の端子（４３）と、前記第４の車載給電システム分岐（１１）に接続するように構成されている第４の端子（４４）と、を有しており、
前記第１のスイッチ装置（５０）は、前記第１の端子（４１）と前記第４の端子（４４）との間に接続されており、
前記第２のスイッチ装置（５１）は、前記第４の端子（４４）と前記第３の端子（４３）との間に接続されており、
前記第３のスイッチ装置（５２）は、前記第２の端子（４２）と前記第３の端子（４３）との間に接続されている、
ことを特徴とする、制御ユニット（４０）。
【請求項２】
前記第１のスイッチ装置（５０）は、該第１のスイッチ装置（５０）に並列に接続されているダイオード（５０’）を有しており、該ダイオード（５０’）の導通方向は、前記第１の端子から前記第４の端子に向けられている、及び／又は、
前記第２のスイッチ装置（５１）は、該スイッチ装置に並列に接続されているダイオード（５１’）を有しており、該ダイオード（５１’）の導通方向は、前記第３の端子から前記第４の端子に向けられている、請求項１に記載の制御ユニット（４０）。
【請求項３】
前記スイッチ装置は、電気機械式のスイッチ又は半導体スイッチ、特に電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴである、請求項１又は２に記載の制御ユニット（４０）。
【請求項４】
前記制御ユニット（４０）は、前記スイッチ装置（５０〜５２）のスイッチ状態を設定するための、前記スイッチ装置（５０〜５２）の制御入力端と接続されているスイッチ制御装置（６０）を備えており、
前記スイッチ制御装置（６０）は、前記スイッチ装置（５０〜５２）の以下の複数のスイッチ状態のうちの少なくとも１つのスイッチ状態を設定するように構成されている、即ち、
（ａ）前記第３のスイッチ装置（５２）が開かれており、且つ、前記第１のスイッチ装置（５０）及び前記第２のスイッチ装置（５１）が開かれているか又は閉じられている、放電保護状態；
（ｂ）前記第１のスイッチ装置（５０）、前記第２のスイッチ装置（５１）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられているか、又は、
前記第３のスイッチ装置（５２）が開かれており、且つ、前記第１のスイッチ装置及び前記第２のスイッチ装置が閉じられているか、又は、
前記第１のスイッチ装置（５０）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が開かれており、且つ、前記第２のスイッチ装置（５１）が閉じられている、過電圧保護状態；
（ｃ）前記第１のスイッチ装置（５０）及び／又は前記第２のスイッチ装置（５１）が開かれている、負荷保護状態；
（ｄ）前記第１のスイッチ装置（５０）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられているか、又は、
前記第１のスイッチ装置（５０）が開かれており、且つ、前記第２のスイッチ装置（５１）及び前記第３のスイッチ装置が閉じられているか、又は、
前記第１のスイッチ装置（５０）及び前記第２のスイッチ装置（５１）が閉じられており、且つ、前記第３のスイッチ装置（５２）が開かれているか、又は、
前記第１のスイッチ装置（５０）、前記第２のスイッチ装置（５１）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられている、充電状態；
（ｅ）前記第１のスイッチ装置（５０）が開かれており、且つ、前記第２のスイッチ装置（５１）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられている、回生状態；
（ｆ）前記第１のスイッチ装置（５０）が開かれており、且つ、前記第２のスイッチ装置（５１）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられている、デフォルト状態；
（ｇ）前記第１のスイッチ装置（５０）が閉じられており、前記第２のスイッチ装置（５１）が開かれており、且つ、前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられている、ブースト状態；
（ｈ）前記第１のスイッチ装置（５０）が開かれており、且つ、前記第２のスイッチ装置（５１）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられている、初期始動状態；
（ｉ）前記第２のスイッチ装置（５１）が閉じられており、且つ、前記第１のスイッチ装置（５０）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられている、拡張始動状態；
（ｊ）前記第１のスイッチ装置（５０）、前記第２のスイッチ装置（５１）及び前記第３のスイッチ装置（５２）が閉じられている、高速始動状態；
のうちの少なくとも１つのスイッチ状態を設定するように構成されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御ユニット（４０）。
【請求項５】
更に前記制御ユニット（４０）は、前記スイッチ制御装置（６０）と接続されており、且つ、複数あるエネルギ蓄積器のうちの少なくとも１つのエネルギ蓄積器の作業能力量を求めるために、電流センサ及び／又は電圧検出装置と接続されている、蓄積状態検出ユニットを有しており、
前記蓄積状態検出ユニット又は前記スイッチ制御装置（６０）は、所定の限界値を上回る作業能力量において内燃機関停止命令を形成するように構成されており、
前記スイッチ制御装置（６０）は、特に上位の機関制御ユニットに接続可能である入力端を介して、内燃機関始動命令を受け取ると、前記拡張始動状態（ｉ）又は前記高速始動状態（ｊ）を設定するように構成されている、請求項４に記載の制御ユニット（４０）。
【請求項６】
更に前記制御ユニットは、速度入力端を有しており、該速度入力端に印加される第１の速度値における限界値は、該第１の速度値よりも大きい第２の速度値における限界値よりも小さい、請求項５に記載の制御ユニット。
【請求項７】
更に前記制御ユニット（４０）は、前記第１の端子（４１）と前記第１のスイッチ装置（５０）との間に電流センサを有している、及び／又は、前記第３の端子（４３）と前記第３のスイッチ装置（５２）との間に電流センサを有している、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御ユニット（４０）。
【請求項８】
更に前記制御ユニット（４０）は、ＤＣ／ＤＣ変換器（７０）を有しており、該ＤＣ／ＤＣ変換器（７０）は、前記第１の端子（４１）と前記第２の端子（４２）との間に接続されており、特に前記ＤＣ／ＤＣ変換器の上流側又は下流側には、前記ＤＣ／ＤＣ変換器を流れる電流を検出するために、電流センサが接続されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の制御ユニット（４０）。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の制御ユニット（４０）を備えている車載給電システムにおいて、
前記車載給電システムは、更に、
前記第１の端子（４１）と接続されている前記第１の車載給電システム分岐（１０）と、
前記第２の端子（４２）と接続されている前記第２の車載給電システム分岐（２０）と、
前記第３の端子（４３）と接続されている前記第３の車載給電システム分岐（３０）と、
前記第４の端子（４４）と接続されている前記第４の車載給電システム分岐（１１）と、
を有しており、
前記第１の車載給電システム分岐（１０）には、内燃機関スタータ（１２’）と、スタータバッテリ（１４）の形態の、特に鉛蓄電池の形態の電気的な蓄積器と、が設けられており、
前記第２の車載給電システム分岐（２０）には、リチウム蓄電池又はスーパーキャパシタ装置の形態の更なる電気的な蓄積器（２２）と、オプションとしての少なくとも１つの動作電圧可変式の消費ユニットと、が設けられており、
前記第３の車載給電システム分岐（３０）には、オルタネータ又はスタータジェネレータの形態のジェネレータ（３２）と、少なくとも１つの動作電圧可変式の消費ユニット、例えば空調装置の電気的なコンポーネント又は車両室内照明装置と、が設けられており、
前記第４の車載給電システム分岐（１１）には、最小動作電圧を有している消費ユニット（１５）、例えば電動ステアリング、車両照明装置、機関制御装置又は車載電子装置が設けられている、ことを特徴とする、車載給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両給電の分野に関するものであり、特に、安定した電圧供給を可能にする方法と制御ユニットに関するものである。
【０００２】
負荷とも称される、電気消費ユニットを動作させるために、自動車には車載給電システムが設けられている。幾つかの種類の消費ユニットは、例えば車載給電システム電子装置又は照明装置は、給電電圧における電圧降下又は電圧スパイクに対して非常に敏感である。この種の敏感な消費ユニットが電圧降下又は電圧スパイクに晒されると、消費ユニットの機能の少なくとも一部に影響が及ぼされる可能性がある。そのような場合、車両の運転も影響を受ける可能性がある、及び／又は、自動車の照明が短時間暗くなるような、不所望な二次作用が生じる。
【０００３】
更に、特に現代の車両では、動的な電気消費ユニットが設けられており、例えば、スタート／ストップモジュールのスタータモータ又は駐車アシスタントに使用されるような電動ステアリングの駆動部が設けられており、そのような動的な電気消費ユニットの動作は大きい電圧降下を生じさせる可能性がある。特にそれらの動的な消費ユニットは、車両の最初の冷態始動時又は停車時にのみ起動されるのではなく、車両の動作中にも起動される。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０１２２０３４６７号明細書には、複数のサブ給電システムを備えている車載給電システムトポロジが開示されており、この車載給電システムトポロジにおいては、特に、動作電圧に依存する機能を有している敏感な負荷への給電と、該当する負荷に関する機能的な欠点を伴わずに（限界範囲内で）可変の１２Ｖ〜１４Ｖの動作電圧を有している負荷への給電と、が行われる。しかしながら、特に始動過程中に敏感な負荷への給電を行う際の改善が望まれていることが分かった。
【０００５】
従って、本発明の課題は、車両の車載給電システムにおける電圧供給をより一層改善することができる、アプローチを示すことである。
【０００６】
発明の開示
この課題は、独立請求項に記載されている対象によって解決される。特別な実施の形態は、従属請求項に記載の特徴によって実現される。
【０００７】
本発明は、電気消費ユニットの消費ダイナミクスが高い場合であっても、車載給電システムの安定化を、特に始動過程中の安定化を簡単なやり方で実現する。このことは、静止状態からの始動過程にも当てはまり、また特に運転中及び２０ｋｍ／ｈを下回る走行速度での始動過程にも当てはまる。特に、種々の種類の始動過程時並びに回生時に、電圧安定性が改善される。特に、既存のエネルギ蓄積器が効果的に使用される。従来技術とは異なり、特に車載給電システム分岐における付加的なエネルギ蓄積器及び／又は少なくとも１つの別のコンポーネントの過負荷、例えば過充電又は過度に高い動作温度が回避される、よりロバストでより信頼性の高い給電システムの安定化を実現することができる。更に、動作時に車載給電システムにおける電圧変動を引き起こす可能性がある消費ユニットによる、敏感な消費ユニットの妨害を回避することができる。
【０００８】
ここで説明する構成の枠内では、車両の車載給電システムが、少なくとも機能に関して複数の車載給電システム分岐に分離又は分割されている。高い電流要求及び急激に変化する電流要求に起因して電圧変動を引き起こす可能性がある動的な消費ユニットを備えている車載給電システム分岐の他に、そのような車載給電システム分岐から分離可能であり、且つ、敏感な消費ユニットが設けられている車載給電システム分岐も存在する。敏感な消費ユニットに供給される電圧を、即ち、分離可能な車載給電システム分岐における電圧を、動的な消費ユニットを備えている車載給電システム分岐における電圧よりも安定した状態に維持することができる。何故ならば、ここで提案する回路トポロジによって、敏感な消費ユニットが設けられている車載給電システム分岐を、別の車載給電システム分岐から（特に動的な消費ユニットを備えている車載給電システム分岐から）少なくとも部分的に減結合させることができる。特に、敏感な消費ユニットが設けられている車載給電システム分岐を、所期のように、エネルギ蓄積器を含んでいる車載給電システム分岐と結合させることによって保護することができ、その一方で、動的な消費ユニットを有している別の車載給電システム分岐は別のエネルギ蓄積器又は別のエネルギ源から給電される。ここで提案する制御ユニットは、複数の車載給電システム分岐間の制御下での交換のために設けられており、また、敏感な消費ユニットを備えている車載給電システム分岐の、動的な消費ユニットを有している及び／又はエネルギ蓄積器（又は別のエネルギ源）を有している別の車載給電システム分岐への制御可能な結合又はそのような別の車載給電システム分岐からの分離を実現する。動的な消費ユニットをエネルギ源又はエネルギ蓄積器に接続するために複数の車載給電システム分岐を接続することができ、その一方で、そこからは減結合されて、敏感な消費ユニットは別のエネルギ源又はエネルギ蓄積器と接続される。更に、ここで説明する制御ユニットによって上述の減結合が実現されている車載給電システムについて説明する。
【０００９】
従って、車両の車載給電システムの第１の車載給電システム分岐と、第２の車載給電システム分岐と、第３の車載給電システム分岐と、第４の車載給電システム分岐と、の間で電力を制御下で交換するための制御ユニットについて説明する。
【００１０】
制御ユニットは、第１のスイッチ装置と、第２のスイッチ装置と、第３のスイッチ装置と、を有している。更に制御ユニットは、第１の端子と、第２の端子と、第３の端子と、第４の端子と、を有している。それらの端子は、例えばそれらの端子が電気的なプラグコネクタ又はねじ接点として形成されているか、又は、該当する車載給電システム分岐（又は車載給電システム分岐の少なくとも１つのコンポーネント）へと案内されている線路区間としても形成されていることによって、車載給電システム分岐に接続されるように構成されている。
【００１１】
第１のスイッチ装置は、第１の端子と第４の端子との間に接続されている。第２のスイッチ装置は、第４の端子と第３の端子との間に接続されている。第３のスイッチ装置は、第２の端子と第３の端子との間に接続されている。それらのスイッチ装置は、特に、該当する端子間に直列に接続されているか、又はそれらの端子に接続されている。３つのスイッチ装置によって、全部で４つの車載給電システム分岐を相互に制御下で分離することができるか、又は相互に接続することができる。従って、個々の端子間には、複数あるスイッチ装置のうちの１つが設けられているか、又は、個々の端子が制御されてスイッチ装置に接続される。端子又はスイッチ装置は、特に、正の電圧レベルにあり、その一方で、基準電位として（共通の）アース電位が設けられている。これにより得られるトポロジを、４つの端子及びアース（又は相応のアース端子）を有する５極型のトポロジとみなすことができる。
【００１２】
第１のスイッチ装置は、ダイオードを有することができる。このダイオードは、第１のスイッチ装置に並列に接続されている。このダイオードの導通方向／順方向は、第１の端子から第４の端子へと向けられている。択一的に、又はこれと組み合わせて、第２のスイッチ装置はダイオードを有することができる。このダイオードは、第２のスイッチ装置に並列に接続されている。後者のダイオードの導通方向／順方向は、第３の端子から第４の端子へと向けられている。一方のダイオードは第１の端子を第４の端子に接続し、その場合、導通方向は第１の端子から第４の端子へと向けられている。他方のダイオードは第３の端子を第４の端子に接続し、その場合、その導通方向は第３の端子から第４の端子へと向けられている。
【００１３】
ダイオードは、スイッチ装置に並列に接続されている離散的な構成素子であって良い。このこと特に、スイッチ装置自体が内在的な特徴として、例えば、電気機械式のスイッチの形態のスイッチ装置、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor、絶縁ゲートを備えているバイポーラトランジスタ）、又は、そのソース端子がトランジスタの基板に直接的に接続されていない電界効果トランジスタ（特にＭＯＳＦＥＴ）のようなダイオードを有していない場合である。ダイオードをスイッチ装置内に設けることができるが、しかしながらまた、スイッチ装置外に設けることもでき、その場合にはダイオードが該当する端子に接続される。更にダイオードを、トランジスタの基板内に、特にＭＯＳＦＥＴのような電界効果トランジスタの基板内に設けられている基板ダイオード（特にリバースダイオード）として設けることができる。スイッチ装置として、有利には、並列に接続されているダイオードとしてのリバースダイオードを備えているＭＯＳＦＥＴ（特にｎ型ＭＯＳＦＥＴ）が使用されるが、しかしながら、例えばスイッチの寿命中に約１億回未満のスイッチング動作が見込まれる（即ち用途に依存する）場合には、電気機械式のスイッチも使用することができる。
【００１４】
ＭＯＳＦＥＴとして形成されているスイッチ装置（特に第１のスイッチ装置）は、第１の端子と接続されているソースを有することができ、また、第４の端子と接続されているドレインを有することができる。ＭＯＳＦＥＴとして形成されている別のスイッチ装置（特に第２のスイッチ装置）は、第３の端子と接続されているソースを有することができ、また、第４の端子と接続されているドレインを有することができる。スイッチ装置のドレインは相互に接続されており、それらの接続箇所に第４の端子が接続されている。ＭＯＳＦＥＴはリバースダイオードを有しており、その導通方向は第４の端子へと向けられている。第３のスイッチ装置を、電気機械式のスイッチとして、又は半導体スイッチとして形成することができる。第３のスイッチ装置に並列なダイオードはオプションであるので、必要に応じて省略することができる。第３のスイッチ装置に並列に、２つのダイオードを配置することもできる。それらのダイオードを相互に逆並列に接続することができる。第３のスイッチ装置に並列な一方又は両方のダイオードの導通方向を、第３の端子へと向けることができるか、第３の端子から離れる方向へと向けることができる。
【００１５】
各スイッチ装置が、電気機械式のスイッチ又は半導体スイッチであっても良い。特に、各スイッチ装置は、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴである。制御ユニットの各スイッチ装置は、異なるタイプであっても良いし、同一のタイプであっても良い。タイプとは、スイッチ装置の上述の実施の形態を表す。特に、第３のスイッチ装置を、電気機械式のスイッチとして形成することができる。第１のスイッチ装置及び／又は第２のスイッチ装置は、有利には、半導体スイッチとして形成されており、特にＭＯＳＦＥＴとして形成されているが、特別な実施の形態においては、第１のスイッチ装置及び第２のスイッチ装置のうちの少なくとも一方を電気機械式のスイッチとして形成することができる。
【００１６】
制御ユニットには、各スイッチ装置のスイッチ状態を設定するスイッチ制御装置を設けることができる。スイッチ制御装置は、各スイッチ装置のスイッチ状態を設定するために、各スイッチ装置の制御入力端と接続されている。スイッチ制御装置は、各スイッチ装置の以下のスイッチ状態のうちの少なくとも１つを設定するように構成されている：
（ａ）第３のスイッチ装置が開かれており、且つ、第１及び第２のスイッチ装置が開かれているか又は閉じられている放電保護状態。
【００１７】
この状態においては、第２の端子に接続されているエネルギ蓄積器が、深放電（即ち過小電圧）から保護されている。更に、これによって、このエネルギ蓄積器の更なる放電が阻止される。
【００１８】
この放電保護状態は、例えば第２の端子における電圧が所定の限界値を下回るか、又は、充電状態（ＳｏＣ：State of Charge）が所定の限界値を下回ったときに設定される。このために、第２の端子と接続されており、且つ、その箇所においてアースに対する電圧を求めることができる電圧検出ユニットを設けることができる。電圧検出ユニットはスイッチ制御装置と接続されており、それによって、該当する電圧値をスイッチ制御装置に伝送することができる。
【００１９】
（ｂ）第１、第２及び第３のスイッチ装置が閉じられているか、又は、第３のスイッチ装置が開かれており、且つ、第１及び第２のスイッチ装置が閉じられている過電圧保護状態。択一的に、この状態においては、第１及び第３のスイッチ装置が開かれており、且つ、第２のスイッチ装置が閉じられている。
【００２０】
この状態においては、第２の端子に接続されているエネルギ蓄積器が、過充電（即ち過電圧）から保護されている。更に、これによって、このエネルギ蓄積器の更なる充電が阻止される。更に、エネルギ蓄積器は、別の端子への電力の伝送によって放電され、特に、第３の端子（又は第１の端子）への電力の伝送によって放電される。
【００２１】
この過電圧保護状態は、第２の端子における電圧が所定の限界値を上回ったときに設定される。このために、電圧検出ユニットを使用することができる。更に、第３の端子における電圧が所定の限界値を上回ったときに、この過電圧保護状態を設定することができる。この場合には、第１及び第３のスイッチ装置が開かれるか、又は、第１及び第３のスイッチ装置が開かれている。
【００２２】
（ｃ）第１のスイッチ装置及び／又は第２のスイッチ装置が開かれている負荷保護状態。この状態においては、電力（又は電荷）が、第１の端子に接続されているエネルギ蓄積器に伝送される。これによって、充電の頻度が低減され、その結果、第１の端子に接続されているエネルギ蓄積器の寿命が延びる。第１のスイッチ装置の保護状態を介して、前述のエネルギ蓄積器がいつ充電されるか、また、充電がいつ中断されるかを規定することができる。
【００２３】
（ｄ）第１のスイッチ装置が閉じられている充電状態。これによって、状態（ｃ）の意味における充電状態が制限され、この充電状態においてのみ充電を行なうことができ、第１のスイッチ装置が開かれている（即ち、充電状態が存在しない）場合には、充電過程の数が減少したことによってエネルギ蓄積器（特に第１の端子に接続されている鉛酸蓄電池）を保護するために充電が中断される。この充電状態は、充電命令が、（スイッチ制御装置と接続されている）上位の制御ユニットから出力されたときに設定される。
【００２４】
（ｅ）第１のスイッチ装置が開かれており、且つ、第２及び第３のスイッチ装置が閉じられている回生状態。この状態においては、電力を、例えばジェネレータ（又はスタータジェネレータ）を接続することができる第３の端子から、別の端子に、例えば第２又は第４の端子に伝送することができる。電力を第３の端子から、第２又は第４の端子に接続されているエネルギ蓄積器又は負荷に伝送することができる。その際、ジェネレータ（又はスタータジェネレータ）は電力を、例えば制御ユニットを介して負荷又はエネルギ蓄積器へと伝送される、回生電力を形成することができる。この電力は、典型的には、（１２Ｖ〜１４Ｖの動作電圧では）３〜５ｋＷの範囲にあるか、又は、（４０Ｖを上回る動作電圧では）８ｋＷまで、又は２０ｋＷ（又はそれ以上）の範囲あり、それによって、車両に対する制動力を形成し、車両の運動エネルギを電力に変換することができる。
【００２５】
回生状態は、車両が、特に第３の端子に接続されているジェネレータを用いて、回生電力を形成しながら制動されるときに設定される。
【００２６】
（ｆ）第１のスイッチ装置が開かれており、且つ、第２及び第３のスイッチ装置が閉じられているデフォルト状態。
【００２７】
開かれた第１のスイッチ装置によって、第２のエネルギ蓄積器が第１のエネルギ蓄積器へと放電されることが阻止される。第１のエネルギ蓄積器への充電電流が遮断される。更に、第２のエネルギ蓄積器がアイドル状態（即ちデフォルト状態）において車載給電システムに給電を行うことが可能になる。
【００２８】
この状態は走行開始前に設定されるか、又は、車両が停車されるときに設定される。この状態は車両のアイドルモードに相当する。
【００２９】
（ｇ）第１のスイッチ装置が閉じられており、第２のスイッチ装置が開かれており、且つ、第３のスイッチ装置が閉じられているブースト状態。
【００３０】
この状態は、第２の端子（又は第２の端子に接続されているエネルギ蓄積器）から、第３の端子（特に第３の端子に接続されている、モータとして動作することができる電気機械、即ちブーストモータ）への電力の伝送を実現する。牽引力を形成するブーストモータに電力を伝送することができる。ブースト状態は、付加的な電気駆動部がアクティブであるときに設定される。付加的な電気駆動部はブースタモータとして形成されている。
【００３１】
（ｈ）第１のスイッチ装置（５０）が開かれており、且つ、第２及び第３のスイッチ装置（５１，５２）が閉じられている初期始動状態。
【００３２】
この状態では、第２の端子（例えば、第２の端子に接続されているバッテリ）から、第３の端子へと、特に、牽引力を形成し且つ電気機械として形成されている、第３の端子に接続されているブースタモータ又は第３の端子に接続されているスタータ又は第３の端子に接続されているスタータジェネレータへと、電力が伝送される。択一的に、第１のエネルギ蓄積器はスタータを駆動させることができ、それらはいずれも同一の車載給電システム分岐内にある（第１の端子に接続されている）。内燃機関の温度のような動作パラメータに応じて、最初に挙げた可能性又は２番目に上げた代替形態を使用することができる。
【００３３】
択一的に、第３の端子におけるスタータジェネレータ及び第１の端子におけるスタータが同時に又は同期させて、内燃機関の始動過程を惹起させることができ、このために、相応のスイッチ装置が閉じられる。
【００３４】
この状態は、車両が、特に車両の内燃機関が始動されたときに設定される。
【００３５】
（ｉ）第２のスイッチ装置が閉じられており、且つ、第１及び第３のスイッチ装置が閉じられている拡張始動状態。更にこの状態は、第２の端子から第４の端子への電力の（独立した）伝送を実現し、これによって例えば、第２の端子に接続されているエネルギ蓄積器から、第４の端子に接続されている分館な消費ユニットへと電力を伝送することができる。
【００３６】
この状態は、特に移動する車両において、有利には例えば５０ｋｍ／ｈ又は２０ｋｍ／ｈ又は５ｋｍ／ｈの所定の限界を下回る速度において、車両が、特に車両の内燃機関が始動されたときに設定される。
【００３７】
始動過程において、スタータは電力を第１のエネルギ蓄積器から得ることができる。別のヴァリエーションとして、第３の端子におけるスタータを始動のために使用することができる。この際、スタータは第２のエネルギ蓄積器から電力を得る。
【００３８】
（ｊ）第１、第２及び第３のスイッチ装置（５０〜５２）が閉じられている高速始動状態。
【００３９】
この状態は、第１及び第２の端子から第３の端子への電力の流れを実現する。これによって、第１の端子に接続されているエネルギ蓄積器から、並びに第２の端子に接続されている（別の）エネルギ蓄積器から、第３の端子に接続されているブースタモータ及び／又はスタータ又はスタータジェネレータへと電力を伝送することができる。
【００４０】
高速始動状態は、車両が特に速度Ｇで移動しているとき、且つ、内燃機関が始動されると設定される。速度Ｇは、拡張始動状態について規定された限界値よりも大きい限界値を上回り、少なくとも２０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｍ、８０ｋｍ／ｈ又は９０ｋｍ／ｈ、それどころか少なくとも１２０ｋｍ／ｈである。前述の限界値よりも大きい別の限界値を超えると、有利には、始動過程は実施されない。択一的に、速度Ｇに依存せずに、高速始動状態を設定することもできる。
【００４１】
特に、（作業能力量として）第１及び第２のエネルギ蓄積器の内部コンダクタンス、充電状態、電圧又は利用可能な最大電流が検出される。内部コンダクタンスは、特に該当するエネルギ蓄積器の内部コンダクタンスであるが、しかしながら、該当するエネルギ蓄積器の内部コンダクタンスと、別のコンポーネントの、例えばスイッチ装置及び／又は電気的なコンタクトエレメント及び／又は電線のコンダクタンスとの和であっても良い。上記の特性量のうちの少なくとも１つに関して、その特性量が所定の限界値を上回っているか、所定の限界値を下回っているか、又は、所定の区間外にあるか否かが求められる。それらに該当する場合には、高速始動状態がイネーブルされ、相応の命令に従い設定されるか、又は、高速始動状態が直接的に設定される。上述の特性量を蓄積状態検出ユニットによって求めることができる。蓄積状態検出ユニットは、特にスイッチ装置のスイッチ状態を制御するスイッチ制御装置と接続されている。蓄積状態検出ユニットを、制御ユニット、また特に端子又はエネルギ蓄積器に流れる電流を検出する少なくとも１つの電流センサと接続することができる、及び／又は、制御ユニット、特に複数あるエネルギ蓄積器のうちの１つ又は複数ある端子のうちの１つにおける電圧又は電位を検出する電圧検出装置と接続することができる。
【００４２】
第１のエネルギ蓄積器及び／又は第２のエネルギ蓄積器が始動過程を実行できる、又は、その始動過程のためにエネルギを供給することができる状態にあることが求められると、走行している車両において内燃機関を停止することができる。但し、第１のエネルギ蓄積器及び／又は第２のエネルギ蓄積器が始動過程を実行できない、又は、エネルギの供給によっても始動過程を支援することができない場合には、内燃機関の停止は阻止される。第１のエネルギ蓄積器及び／又は第２のエネルギ蓄積器が、始動過程を実行できるか又は支援することができるかは、前段落において挙げた特性量に基づき求められ、特に該当する所定の限界値との比較によって求められる。これによって、エネルギ蓄積器が内燃機関を再始動できる状態にあることが事前に求められている場合には、走行している車両において内燃機関の停止及び惰性走行（即ち、動力を要しない前進走行）が実現される。再始動時には、特に、高速始動状態が設定される。先ず有利には、スタータ（有利には第３の端子に接続されているスタータ）への給電を行うために、複数あるエネルギ蓄積器のうちの１つだけが（即ち第１のエネルギ蓄積器又は第２のエネルギ蓄積器）が使用される。更に、特に１つのエネルギ蓄積器だけを用いた１回（又は２回）の始動過程の実行の試みは成功しなかったことが求められると、２つのエネルギ蓄積器を使用して、一緒に始動過程を実行することができる。
【００４３】
有利には、制御ユニットは、スイッチ制御装置と接続されている蓄積状態検出ユニットを有している。更に、蓄積状態検出ユニットは、電流センサ及び／又は電圧検出装置と接続されており、また、特に電流センサ又は電圧検出装置のデータに基づき、複数あるエネルギ蓄積器のうちの少なくとも１つのエネルギ蓄積器も作業能力量を求めるように構成されている。蓄積状態検出ユニット又はスイッチ制御装置は、特に、所定の限界値を上回る作業能力量では、内燃機関停止命令を形成するように構成されている。スイッチ制御装置は、有利には、内燃機関始動命令を受け取ると、拡張始動状態（ｉ）又は高速始動状態（ｊ）を設定する。制御ユニットは、オプションとして、内燃機関停止命令及び内燃機関始動命令を形成する、上位の機関制御ユニットに接続するための入力端を有している。更に制御ユニットは、オプションとして、内燃機関停止命令を、特に上位の機関制御ユニットへと出力することができる出力端を有している。また制御ユニットは、有利には、速度入力端を有しており、この速度入力端を介して制御ユニットは車両の速度データを受け取ることができる。制御ユニットは、状態（ｉ）及び（ｊ）（又はその他の状態）の制御において、速度が所定の限界値を上回っている（又は所定の限界値を下回っている）ことを内容とする、満たすべき付加的な条件を提供することができる。
【００４４】
停止命令を形成するために作業能力量が超えていなければならない限界値は、有利には、特に速度入力端に印加される車両の速度に依存する。より高い速度において内燃機関の始動の試みが成功しないままであると、速度が低い場合よりも危険の度合いが高いので、速度が高くなるほど、限界値は一層高くなる。択一的に、又は速度との組み合わせにおいて、走行区間において接近している傾斜を、限界値に影響を及ぼす特性量として使用することができる。
【００４５】
作業能力量は、該当するエネルギ蓄積器において利用可能なエネルギ量を表し、特に、その利用可能なエネルギ量は内燃機関の何回分の始動過程にとって十分なものであるかを表す。上述の限界値は、１回の始動過程を実行するためにエネルギ蓄積器から取り出されるエネルギ量の整数倍に相当すると考えられ、また必要に応じて、所定の安全余裕度を含んでいる。整数の倍数は、例えば、８０ｋｍ／ｈを上回る速度では（少なくとも）４であり、４０ｋｍ／ｈを上回る（しかしながら８０ｋｍ／ｈは下回る）速度では３であり、また、場合によっては例えば４０ｋｍ／ｈを下回る速度では２である。上述の速度値の代わりに、一般的に、前述の倍数に相当する種々の正の整数Ｎに対応付けられている、複数の（即ち２，３又はそれ以上の数の）種々の速度区間（閉じられた区間又は開かれた区間）を使用することができる。
【００４６】
更に、制御ユニットはアクティビティ入力端を有することができ、このアクティビティ入力端において制御ユニットは、内燃機関のアクティビティ状態を表す信号を受信することができる。ここで説明する入力端及び出力端は、インタフェース、特にバスインタフェースであって良く、また特に、１つ又は複数のインタフェース素子に物理的に組み込まれている。
【００４７】
第１の車載給電システム分岐（又は第１の端子）から（特に第２又は第３の車載給電システム分岐若しくは第２又は第３の端子へと）流れる、所定の限界値を上回る電流が検出されると、又は、所定の限界値を下回る電圧が第４の端子において測定されると、第２のスイッチ装置が開かれる。これによって、スタータ又はスタータジェネレータが接続されている第３の端子は依然として第２のエネルギ蓄積器から電力を受け取り、その際、第１のエネルギ蓄積器が解放され、また第４の車載給電システム分岐には第４の端子を介して給電を行うことができる。この場合、第１のスイッチ装置は閉じられたままである。第４の端子に敏感な負荷又は敏感な消費ユニットが接続されている場合には、それらへの給電が保証され、また電圧降下が回避される。何故ならば、敏感な消費ユニットは、第２のスイッチ装置が開かれることによって、（妨害的な負荷としての）スタータが分離され、第１のエネルギ蓄積器の形態の固有の（独立した）給電部から給電されるからである。
【００４８】
上述のように限界速度を上回る速度では、始動過程を第３の車載給電システム分岐におけるスタータ／ジェネレータによって実行することができる。始動過程のためのエネルギを供給するために、第２のエネルギ蓄積器が使用される。第４の車載給電システム分岐への給電を妨害なく更に継続できるようにするために、第２のスイッチが開かれ、それによって始動過程による影響が回避される。始動過程のためのエネルギは第２のエネルギ蓄積器から取り出されるので、先ず、第２のエネルギ蓄積器の作業能力量が（充電状態、端子電圧、経年劣化状態、温度及び／又は内部抵抗に基づき）検査される。作業能力量が十分であれば（所定の限界値を上回っていれば）、第２のスイッチが開かれ、始動過程が実行される。更に、車両の速度が高くなればなるほど、満たされるべき作業能力量も一層高くなる。このことは、特に高い速度での第２のエネルギ蓄積器を用いる（短時間で連続的に行われる）２回以上の始動過程を確実に実行できることを保証する。短時間の連続的な始動過程は、最初の（又は、場合によっては後続の）始動過程によって、内燃機関の始動が成功しなかった場合に行われる。第２のスイッチが開かれている間に、第１のエネルギ蓄積器が第４の車載給電システム分岐への給電を行えることを保証するために、第１のエネルギ蓄積器の作業能力量も同様に検査される。第２のエネルギ蓄積器及び／又は第１のエネルギ蓄積器の作業能力量がこの意味において十分でない場合には、内燃機関停止命令は出力されない、又は内燃機関は停止されない。従って、作業能力量が過度に低い場合には、内燃機関が停止された状態での前進状態は生じない。
【００４９】
車両の速度が高くなればなるほど、満たされるべき作業能力量も一層高くなる。このことは、特に高い速度での第２のエネルギ蓄積器を用いる（短時間で連続的に行われる）２回以上の始動過程を確実に実行できることを保証する。短時間の連続的な始動過程は、最初の（又は、場合によっては後続の）始動過程によって、内燃機関の始動が成功しなかった場合に行われる。
【００５０】
別の可能性は、電流センサを２つの端子間に、特に端子とスイッチ装置との間に設けることである。電流センサは、スイッチ制御装置に接続されている出力端を有することができる。第１の端子と第１のスイッチ装置との間に接続されている電流センサを設けることができる。択一的に、又はこれと組み合わせて、電流センサを第３の端子と第３のスイッチ装置との間に接続することができる。電流センサを設けることができる箇所は、図１において×印が付されている。
【００５１】
電流センサを用いることによって、例えば、電流経路及び／又はスイッチ状態乃至スイッチ装置を監視することができる。更に、エネルギ蓄積器を、特にその作業能力を、例えば充電状態、経年劣化状態、温度、内部抵抗及び／又は端子電圧に基づき監視し、例えば作業能力量を求めることができる。
【００５２】
即ち、特に（内燃機関が停止した状態での）惰性走行のための作業能力を求めることは、４つの車載給電システム分岐の全てのコンポーネントに該当する。それらのコンポーネントは、電気的な蓄積器、スイッチ装置、コンタクト、電気消費ユニット、線路、電気機械及び制御ユニット自体を含む。
【００５３】
更に、制御ユニットはＤＣ／ＤＣ変換器を有することができる。このＤＣ／ＤＣ変換器は、有利には、第１の端子と第２の端子との間に接続されている。ＤＣ／ＤＣ変換器は、有利には双方向性の変換器である。ＤＣ／ＤＣ変換器は、特に、上述の端子のうちの１つから、上述の端子とは異なる端子のうちの１つに接続されているエネルギ蓄積器へと電力を伝送するために、第１の端子と第２の端子との間の電力交換を支援することができる。ＤＣ／ＤＣ変換器を用いることによって、第１のエネルギ蓄積器を、特に第２のエネルギ蓄積器から充電することができる。更に、特に第２のエネルギ蓄積器を事前充電するために、逆方向における充電電流もＤＣ／ＤＣ変換器によって伝送することができる。有利には、ＤＣ／ＤＣ変換器の上流側又は下流側には、特に変換器を流れる電流を検出するために、少なくとも１つの電流センサが接続されている。
【００５４】
更に、本明細書において説明するような制御ユニットが設けられている、車載給電システムについて言及する。制御ユニットを用いることによって、車載給電システムの複数の車載給電システム分岐が制御可能に分離又は接続される。
【００５５】
車載給電システムは、第１の車載給電システム分岐、第２の車載給電システム分岐、第３の車載給電システム分岐及び第４の車載給電システム分岐を有している。第１の車載給電システム分岐は第１の端子と接続されている。第２の車載給電システム分岐は第２の端子と接続されている。第３の車載給電システム分岐は第３の端子と接続されている。第４の車載給電システム分岐は第４の端子と接続されている。車載給電システム分岐と該当する端子との間の接続は、取り外し可能又は取り外し不可能な電気的な接続であってよく、例えば前者はプラグ接続またはねじ接続であり、後者ははんだ接続である。
【００５６】
特に、第１のエネルギ蓄積器の接続のために、別のコンポーネントまで１メートルを超える空間的な距離を実現する線路を使用することができる。それらの線路は有利にはアルミニウムから形成されているが、銅から形成されていても良い。
【００５７】
第１の車載給電システム分岐には、内燃機関スタータが、特にピニオン式スタータが設けられている。更に、第１の車載給電システム分岐には、例えばスタータバッテリの形態の電気エネルギ蓄積器が設けられている。この電気エネルギ蓄積器は、特に鉛蓄電池として（又はリチウムイオン蓄電池として）形成されている。
【００５８】
更に第１の車載給電システム分岐には、少なくとも１つの動作電圧可変式の消費ユニットを設けることができる。動作電圧可変式の消費ユニットとは、その動作が継続的に又は一時的に妨害されることなく、給電電圧を変化させることができる消費ユニットであるとみなされる。例えば室内照明装置又は空調装置（又はガラスヒータ）の電気コンポーネントに可変の電圧を供給することができ、その場合には、確かに出力を電圧によって変更することができるが、しかしながらその動作が可変の給電電圧によって妨害されることは基本的にない。つまり、動作電圧可変式の消費ユニットは、可変の給電電圧によって、（短時間）動作が中断される可能性があるが、しかしながら、車両の安全性にとって重要な機能に影響が及ぼされることはない。例えば、室内照明装置又は空調装置が短時間（例えば約１００ミリ秒、約１秒又は約１０秒にわたり）停止しても、その停止によって安全性に関する問題が生じることなく、ドライバは停止後に再び自身の位置を視覚により確認することができる。空調装置又はガラスヒータは、電気エネルギの変換器であり、その出力量は積分特性を有している（熱又は冷気が時間と共に蓄積される）。従って、動作電圧可変式の消費ユニットは電気エネルギの変換器でもあり、ある期間にわたって停止しても又はその出力が低下しても、積分特性によって、出力量（例えば室内温度）が大幅に変化することはない。
【００５９】
第２の車載給電システム分岐には、別の電気的な蓄積器が設けられている。この別の電気的な蓄積器は、リチウム蓄電池として又はスーパーキャパシタ装置として形成することができ、また鉛蓄電池であっても良い。スーパーキャパシタ装置には、少なくとも１つのスーパーキャパシタ（「SuperCap」）が設けられている。スーパーキャパシタ装置は、１つ又は複数のスーパーキャパシタを有することができ、複数のスーパーキャパシタが設けられている場合には、それらのスーパーキャパシタを並列に接続することができ、有利には直列に接続することができる。更にスーパーキャパシタ装置は、キャパシタ電圧に基づき、そのキャパシタ電圧とは異なる出力電圧を形成するために、特にキャパシタ電圧の低下を少なくとも部分的に補償するために、ＤＣ／ＤＣ変換器を有することができる。この変換器は、本明細書で説明する変換器に相当するものであって良いが、その端子は必要に応じて修正する必要がある。
【００６０】
別の電気的な蓄積器は、第１の車載給電システム分岐における電気的な蓄積器よりも少ない蓄積容量を有していると考えられる。更に第２の車載給電システム分岐には、オプションとして、少なくとも１つの動作電圧可変式の消費ユニットを設けることができる。第２の車載給電システム分岐における動作電圧可変式の消費ユニットには、本明細書において挙げた動作電圧可変式の消費ユニット（室内照明装置、空調装置の電気コンポーネント、電気的なヒータ、ガラスヒータ等）が該当する。
【００６１】
第３の車載給電システム分岐には、少なくとも１つの動作電圧可変式の消費ユニットが設けられており、例えば空調装置の電気コンポーネント又は車両照明装置又は、本明細書において説明したようなその他の動作電圧可変式の消費ユニット、例えば第２の車載給電システム分岐に設けることができるような種類の動作電圧可変式の消費ユニットが設けられている。更に、第３の車載給電システム分岐には、（電気機械式の）ジェネレータが設けられている。このジェネレータは、オルタネータ又はスタータジェネレータの形態であっても良いし、一般的に、例えば駆動を支援するか又は車両を移動させるために、例えば牽引力を形成する電気機械であっても良いし、特にブースタモータの形態であっても良い。
【００６２】
スタータ又はスタータジェネレータも、動作電圧可変式の消費ユニットとみなすことができる。何故ならば、それらは自身の機能を電圧降下時（定格動作電圧の−６０％、−３０％又は−２０％まで）においても実行することができるからである。定格動作電圧は特に１２ボルト又は１４ボルトであって良い。
【００６３】
第４の車載給電システム分岐には、最小動作電圧を有している消費ユニットが設けられている。この消費ユニットは、敏感な負荷又は敏感な消費ユニットとみなされる。この消費ユニットは、例えば（付加的な）電動ステアリング又はパワーステアリング、車両照明装置、コックピット表示装置又はコックピット照明装置、内燃機関制御装置又は車載電子装置である。敏感な消費ユニットは、車両における安全性又は動作に関連する機能を実行し、それらの機能は、走行、制動、操舵並びに（外部への）信号伝送に関するものであり、従って、（ドイツ連邦共和国のドイツ道路交通取締法（StVZO）の第２９条の意味における一般検査又は安全性検査の範囲での交通機関の規定に関する）車両の正常な動作に必要とされる機能である。また、敏感な消費ユニットは、ドライバアシスタントシステムも実行する。例えば、機関制御電子装置は、最小動作電圧を有している消費ユニットである。何故ならば、電圧降下は、車両の確実な動作に必要とされる機関制御機能の少なくとも一時的な停止又は誤動作を生じさせる可能性があるからである。その一方で、室内照明装置は電圧降下時には確かにその機能が低下するが、しかしながら輝度の低下は安全性にとっては重要ではない。場合によっては、快適性に関する機能を実現する消費ユニットも、例えばオーディオ装置、ナビゲーション装置等のようなコンシューマエレクトロニクスの場合のように電圧降下によってその動作が一時的に中断される場合には、敏感な消費ユニットとみなすことができる。
【００６４】
第２の車載給電システム分岐のエネルギ蓄積器は、その容量が第１の車載給電システムの容量よりも著しく少ない、例えば少なくとも１／２，１／１０又は１／２０だけ少ない、若しくは特に有利には、第１の車載給電システム分岐のエネルギ蓄積器の容量よりも少なくとも１／５０又は１／１００少ない、短期貯蔵器であって良い。第２の車載給電システム分岐のエネルギ蓄積器は、スーパーキャパシタ装置であっても良いし、リチウム蓄電池又はＮｉＭＨ蓄電池であっても良く、限定的な範囲では鉛蓄電池を使用することもできる。第１の車載給電システム分岐のエネルギ蓄積器は、鉛蓄電池又はＮｉＭＨ蓄電池であって良い。スーパーキャパシタ装置が使用される場合、このスーパーキャパシタ装置は有利には、少なくとも５０Ｆ，３００Ｆ，５００Ｆ，１，０００Ｆ、更に有利には少なくとも５，０００Ｆ，１０，０００Ｆ又は１２，０００Ｆの容量を有している。
【００６５】
本明細書において説明する制御ユニットは、特に６０ボルトを下回る電圧のために、例えば定格電圧として１２，１４，２４又は４８ボルトを有している車載給電システム分岐のために設けることができる。
【００６６】
第１の車載給電システム分岐における消費ユニットは（又は第３の車載給電システム分岐における消費ユニットも）、つまり特に内燃機関のスタータ又はスタータ／ジェネレータは、更に、（牽引力を形成するための及び／又は回生のための）電気機械であっても良いし、特に動作のために５０，１００，２００，５００又は１，０００アンペアより多くの電流を必要とする電気駆動部、例えば電動ステアリングであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による制御ユニットの１つの実施の形態を備えている、車載給電システムの概略図を示す。
【００６８】
図面の詳細な説明
図１には、第１の車載給電システム分岐１０と、第２の車載給電システム分岐２０と、第３の車載給電システム分岐３０と、第４の車載給電システム分岐１１と、を備えている車載給電システムが概略的に示されている。車載給電システム分岐１０，２０，３０及び１１は、制御ユニット４０によって相互に接続されている。第１の車載給電システム分岐１０は、（動作電圧可変式の）消費ユニット１２又はスタータ消費ユニット１２’並びに、例えば鉛酸蓄電池の形態の第１の電気エネルギ蓄積器１４を含んでいる。第１の電気エネルギ蓄積器１４は、スタータバッテリとして使用される。消費ユニット１２又は１２’は、車載給電システムにおける電圧降下を生じさせることに適している、電流要求が高い電気消費ユニットである。消費ユニット１２’は、内燃機関用のスタータモータとして、特にベルト式スタータ又はピニオン式スタータとして形成されている。
【００６９】
第２の車載給電システム分岐には、例えばリチウム蓄電池として形成されている、電気エネルギ蓄積器２２が設けられている。択一的に、エネルギ蓄積器２２は、スーパーキャパシタ装置であっても良い。第２の車載給電システム分岐２０内の消費ユニット２４は、オプションとしての構成要素を表す。消費ユニット２４を、例えば、第２の出力蓄積部２２に対応付けられているデータ制御部又は状態監視部として実現することができ、それによって、第２のエネルギ蓄積器２２の少なくとも１つの動作パラメータが、例えば充電状態が監視、開ループ制御又は閉ループ制御される。
【００７０】
第３の車載給電システム分岐３０は、ジェネレータ３２（例えば、特に電気的な出力を牽引力に変換するため、又は回生のために牽引力を電気的な出力に変換するための、オルタネータ又はスタータ／ジェネレータ又は電気機械）並びに消費ユニット３４を含んでいる。参照番号３２によって、特に、ブースタモータが表されており、このブースタモータは牽引力を形成し、且つ、電気機械として形成されている。
【００７１】
消費ユニット３４は、動作電圧可変式の消費ユニットに相当する。
【００７２】
制御ユニット４０は、第１の車載給電システム分岐１０、第２の車載給電システム分岐２０、第３の車載給電システム分岐３０及び第４の車載給電システム分岐１１と接続されている。特に、制御ユニットは４つの車載給電システムを相互に接続する。その際、制御ユニットは給電電位を、即ち、４つの車載給電システム分岐の正の給電電位を制御下で相互に接続する。車載給電システム分岐は、図１に示されているようなトポロジにおいて、別の共通の給電電位を、即ち基準電位を有している。車載給電システム分岐１０，２０，３０，１１を制御ユニット４０に接続するために、制御ユニットは第１の端子４１、第２の端子４２、第３の端子４３及び第４の端子４４を有している。第１の端子４１は、第１の車載給電システム分岐１０と接続するように構成されており、第２の端子４２は、第２の車載給電システム分岐２０と接続するように構成されており、第３の端子４３は、第３の車載給電システム分岐３０と接続するように構成されており、また第１の端子４４は、第４の車載給電システム分岐１１と接続するように構成されている。
【００７３】
出力端子として設けられている４つの端子４１〜４４は、電気的なコンタクトとして、例えばプラグコネクタ及び／又はねじ接点として形成されており、また特に、その横断面形状及び材料に基づき、少なくとも５０アンペア、特に少なくとも１００アンペア、また有利には少なくとも２００アンペア若しくは少なくとも６００アンペア又は１，０００アンペアの大きさの電流を伝送するように構成されている。
【００７４】
制御ユニット４０は、第１のスイッチ装置５０と、第２のスイッチ装置５１と、第３のスイッチ装置５２と、を有している。第１、第２及び第３の各スイッチ装置はＭＯＳＦＥＴ（ｎ型ＭＯＳＦＥＴ）として形成されている。択一的に、第３のスイッチ装置５２は、電気機械式に制御可能なスイッチとして、例えば継電器（電力継電器）又は接触器として形成することができる。第１のスイッチ装置５０には、更に、ダイオード５０’が示されており、このダイオード５０’は特に基板ダイオード（リバースダイオード）として形成されている。ダイオード５０’は、第３の車載給電システム分岐３０における電圧が、該当するダイオードの順方向電圧を考慮して、第１の車載給電システム分岐１０における電圧よりも相応に低い場合（また第２のスイッチ装置５１が閉じられている場合）に、第１の車載給電システム分岐１０から第４の車載給電システム分岐１１への起こり得る電流通流（この電流通流は、スイッチ装置５０を制御せずとも（又は開かれたスイッチ状態において）行われる）を可能にするために示されている。また第２のスイッチ装置５１に並列にダイオード５１’が設けられており、そのダイオード５１’の順方向は第３の端子４３から第４の端子４４へと案内されている。このダイオードによって、スイッチ装置５１を制御せずとも（又はスイッチ装置５１の開かれたスイッチ状態において）、電流を第２の端子４２から第４の端子４４へと流すことができる。このために、スイッチ装置５０は開かれているべきである。
【００７５】
従って、第４の車載給電システム分岐１１における電圧が、第１の車載給電システム分岐１０における電圧よりも低い場合には、第１のスイッチ装置５０のスイッチ状態に依存せずに、第４の車載給電システム分岐１１には、第１の車載給電システム分岐１０の電圧（即ち、第１の車載給電システム分岐１０のエネルギ蓄積器１４の電圧）が供給される。第４の車載給電システム分岐１１における電圧が、第３の車載給電システム分岐３０における電圧よりも低い場合には、第２のスイッチ装置５１のスイッチ状態に依存せずに、第４の車載給電システム分岐１１には、第３の車載給電システム分岐３０の電圧（即ち、第３の車載給電システム分岐３０のエネルギ蓄積器２２の電圧）が供給される。逆方向の流れ方向は、スイッチ装置５０又は５１が閉じられているときにのみ実現される。第３のスイッチ装置５２は、スイッチング可能に第２の端子を第３の端子に接続する。これによって、第３のスイッチ装置５２が閉じられている場合には、第４の車載給電システム分岐１１は、第２の車載給電システム分岐２０から電流を得ることができる。
【００７６】
第３のスイッチ装置５２に並列に、ディスクリートダイオードの形態のダイオードを接続することができるか、又は、基板ダイオード（特にリバースダイオード）を第３のスイッチ装置に並列に作用させることができる。後者の場合には、第３のスイッチ装置は、リバースダイオードを有しているＭＯＳＦＥＴ（特にｎ型ＭＯＳＦＥＴ）である。第３のスイッチ装置５２に並列なダイオードは、第２の端子４２から第３の端子４３に延びる順方向を有している。これによって、第３のスイッチ装置５２を制御せずとも（又は開かれているスイッチ状態では）、電流を第２の車載給電システム分岐から第３の車載給電システム分岐へと流すことができる。
【００７７】
オプションとしてのＤＣ／ＤＣ変換器７０は、第１の端子と第２の端子とを双方向に接続するので、第２の車載給電システム分岐２０における電圧レベルが高い場合若しくは余剰エネルギが存在する場合（又は充電状態が高い場合）には、電流を第２の車載給電システム分岐２０からＤＣ／ＤＣ変換器を介して流出させることができる。更に、第２の車載給電システム分岐２０が低い電圧レベルを有している場合には、電流を逆方向に流すことができる。高い電圧レベルとは、所定の上限値を上回る電圧、例えばエネルギ蓄積器２２の最大電圧を表す。低い電圧レベルとは、エネルギ蓄積器２２の所定の下限値を下回る電圧を表す。ＤＣ／ＤＣ変換器は制御入力端８０を有している。
【００７８】
スイッチ装置５０〜５２は、スイッチ制御装置６０と接続されている制御入力端を有しており、特にゲート端子をそれぞれ１つずつ有している。スイッチ制御装置６０は、第１のスイッチ装置５０、第２のスイッチ装置５１及び第３のスイッチ装置５２のスイッチ状態を制御する。
【００７９】
図１に示されている５極型のトポロジは、極Ａ〜Ｅを有している。極Ａは、制御ユニット４０から第１の車載給電システム分岐１０への移行部に設けられている。極Ｃは、制御ユニット４０から第２の車載給電システム分岐２０への移行部、又は制御ユニット４０から第２のエネルギ蓄積器２２の正の端子への移行部に設けられている。極Ｂは、制御ユニット４０から第３の車載給電システム分岐３０への移行部に設けられている。極Ｄは、車載給電システム分岐１０，２０，３０及び１１の基準電位端子として設けられている。極Ｅは、制御ユニット４０から第４の車載給電システム分岐１１への移行部に設けられている。
【００８０】
×印が付けられている箇所に電流センサが設けられており、これによって、その箇所に流れる電流を検出することができる。更に、少なくとも１つの車載給電システムの（正の）端子と接続されている電圧検出装置（図面を見やすくするために図示していない）を設けることができる。有利には、全ての車載給電システム分岐がその種の電圧検出装置と接続されている。電圧検出装置及び電流センサは、スイッチ制御装置６０の信号入力端と接続されている出力端を有している。スイッチ制御装置６０は、該当する信号を処理し、その信号に基づきスイッチ装置５０〜５２を制御するように構成されている。電圧検出装置は、スイッチ制御装置６０内に設けられているＡ／Ｄ変換器を有することができる。Ａ／Ｄ変換器は、信号線を介して、車載給電システム分岐の該当する（正の）コンタクト位置と接続されており、それによって基準電位に対するそのコンタクト位置の電位を、又は差分電位を検出することができる。電流センサを、第２のスイッチ装置と第３の端子との間に、第３のスイッチ装置と第３の端子との間に、また、第２のスイッチ装置と第３のスイッチ装置との間に、又は、第２のスイッチ装置と第３の端子との間に接続することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０  第１の車載給電システム分岐
２０  第２の車載給電システム分岐
３０  第３の車載給電システム分岐
１１  第４の車載給電システム分岐
１２  動作電圧可変式の消費ユニット（オプション）
１２’  消費ユニット（スタータモータ又はスタータ（例えばピニオン式スタータ））
１４  スタータバッテリ
２２  別の電気的な蓄積器
２４，３４  動作電圧可変式の消費ユニット
３２  スタータ、又はスタータ／ジェネレータ、又はブースタモータを備えているスタータ／ジェネレータ
４０  制御ユニット
４１  第１の端子
４２  第２の端子
４３  第３の端子
４４  第４の端子
５０  第１のスイッチ装置
５１  第２のスイッチ装置
５２  第３のスイッチ装置
５０’，５１’  ダイオード
６０  スイッチ装置を制御するためのスイッチ制御装置
７０  ＤＣ／ＤＣ変換器
８０  データ入力端
Ａ〜Ｅ  極
Ｘ  電流センサを設けるための例示的な箇所
【図１】
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【国際調査報告】
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