DE102006001764A1 - Safety device for motor vehicles - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, welches zumindest ein Bordnetz und einen Energiespeicher mit mehreren in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (3) aufweist, mit einer Trennvorrichtung (2), die den Energiespeicher elektrisch vom Bordnetz trennt, wobei die Trennvorrichtung (2) die Energiespeicherzellen (3) des Energiespeichers mechanisch und/oder elektrisch voneinander trennt.The invention relates to a safety device (1) for a motor vehicle, which has at least one electrical system and an energy storage device with a plurality of energy storage cells (3) connected in series, with a disconnecting device (2) that electrically separates the energy storage device from the onboard electrical system, the separating device (2 ) mechanically and / or electrically separates the energy storage cells (3) of the energy store.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welches zumindest ein Bordnetz und einen Energiespeicher mit mehreren in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen aufweist, mit einer Trennvorrichtung, die den Energiespeicher elektrisch vom Bordnetz trennt.The The invention relates to a safety device for a motor vehicle, which at least one electrical system and an energy storage with several in series switched energy storage cells, with a separator, which electrically separates the energy storage from the electrical system.

Die Sicherheitseinrichtung ist insbesondere für Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge vorgesehen. Hybridfahrzeuge weisen beispielsweise eine Verbrennungsmaschine und eine elektrische Maschine auf. Die elektrische Maschine ist in der Regel als Starter/Generator und/oder elektrischer Antrieb ausgeführt. Als Starter/Generator ersetzt sie den normalerweise vorhandenen Anlasser und die Lichtmaschine. Bei einer Ausführung als elektrischer Antrieb kann ein zusätzliches Drehmoment, d. h. ein Beschleunigungsmoment, zum Vortrieb des Fahrzeugs von der elektrischen Maschine beigetragen werden. Als Generator ermöglicht sie eine Rekuperation von Bremsenergie. Weiterhin weisen Hybridfahrzeuge mindestens einen Energiespeicher auf. Die Energie aus dem Energiespeicher kann zum Starten des Verbrennungsmotors, für die elektrischen Verbraucher im Fahrzeug und für Beschleunigungsvorgänge benutzt werden. Der Energiespeicher wird während der Fahrt über den Generator vom Verbrennungsmotor gespeist. Zusätzlich wird der Energiespeicher durch Energierückgewinnung beim Bremsen aufgeladen. Über eine Steuerelektronik werden die verschiedenen Modi gesteuert, unter anderem, ob dem Energiespeicher Energie entnommen oder zugeführt werden soll. Elektrofahrzeuge weisen dagegen nur eine oder mehrere elektrische Maschinen auf.The Safety device is especially for hybrid vehicles or electric vehicles intended. Hybrid vehicles have, for example, an internal combustion engine and an electric machine. The electric machine is usually as a starter / generator and / or electric drive executed. As a starter / generator it replaces the normally existing ones Starter and the alternator. In an embodiment as an electric drive can an additional Torque, d. H. an acceleration torque, to propel the vehicle of contributed to the electric machine. As a generator allows them a recuperation of braking energy. Furthermore, hybrid vehicles have at least an energy store. The energy from the energy storage can for starting the internal combustion engine, for the electrical consumers in the Vehicle and for acceleration processes to be used. The energy storage is while driving over the Generator powered by the internal combustion engine. In addition, the energy storage through energy recovery charged during braking. about a control electronics are controlled the different modes, under for example, whether energy should be taken from or supplied to the energy store. Electric vehicles, however, have only one or more electrical Machines on.

Da der Energiespeicher bzw. die einzelnen Energiespeicherzellen bei Bedarf ausgewechselt werden müssen, weil zum Bespiel eine Energiespeicherzelle defekt ist, muss zunächst der Energiespeicher vom Kraftfahrzeugbordnetz getrennt werden. Eine hohe Gesamtspannung des Energiespeichers muss im Reparaturfall getrennt in niedrigeren, physiologisch ungefährlichen Einzelspannungen vorliegen, damit die Person, die die Reparatur vornimmt, zuverlässig vor einer Berührung mit der Bordnetzspannung geschützt wird. Ebenso müssen die Fahrzeuginsassen in Notfällen, wie beispielsweise Unfällen, geschützt werden.There the energy storage or the individual energy storage cells at Need to be replaced, because, for example, an energy storage cell is defective, must first the Energy storage to be disconnected from the vehicle electrical system. A high total voltage of the energy storage must be disconnected in case of repair are present in lower, physiologically harmless individual voltages, so that the person making the repair, reliable before a touch protected with the vehicle electrical system voltage becomes. Likewise have to the vehicle occupants in emergencies, such as accidents, protected become.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheitseinrichtung bereitzustellen, die eine Trennvorrichtung aufweist, die den Energiespeicher vom Fahrzeugbordnetz trennt sowie die einzelnen Energiespeicherzellen voneinander trennt und somit in mehrere Einzelspannungen teilt.task the present invention is to provide a safety device, having a separator, which stores the energy from Vehicle electrical system separates as well as the individual energy storage cells separates and thus divides into several individual voltages.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The The object is solved by the features of claim 1. advantageous Further developments can be found in the dependent claims.

Die Sicherheitseinrichtung ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches zumindest ein Bordnetz und einen Energiespeicher mit mehreren in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen aufweist. Die Energiespeicherzellen sind beispielsweise Batterien, Nickel-Metallhydrid-Zellen oder Lithium-Ionen-Zellen. Die Sicherheitseinrichtung weist eine Trennvorrichtung auf, die den Energiespeicher elektrisch vom Bordnetz trennt, und die einzelnen Energiespeicherzellen des Energiespeichers mechanisch und/oder elektrisch voneinander trennt. Dadurch wird die Gesamtspannung des Energiespeichers in mehrere Einzelspannungen entsprechend der Anzahl der Energiespeicherzellen aufgeteilt. Die Einzelspannungen sind um ein Vielfaches niedriger als die Gesamtspannung. In diesem abgesicherten Zustand, d. h. nach Betätigung der Trennvorrichtung, kann dann ein Leistungsanschluss an das Fahrzeug realisiert werden.The Safety device is for a motor vehicle provided which at least one electrical system and an energy storage device with several series-connected energy storage cells having. The energy storage cells are for example batteries, nickel-metal hydride cells or lithium-ion cells. The safety device has a Separating device on, the energy storage electrically from the electrical system separates, and the individual energy storage cells of the energy storage mechanically and / or electrically separated from each other. This will the total voltage of the energy storage in several individual voltages divided according to the number of energy storage cells. The Single voltages are many times lower than the total voltage. In this safe state, d. H. after actuation of the separating device, then a power connection to the vehicle can be realized.

Die Trennung des Energiespeichers vom Bordnetz erfolgt dabei mittels integrierter Interlock-Kontakte. Bei Betätigung der Trennvorrichtung wird die Steuerelektronik des Fahrzeugs veranlasst, den Stromkreis zu unterbrechen. Die Unterbrechung des Stromkreises erfolgt üblicherweise mit Schützen.The Separation of the energy storage from the electrical system takes place by means of integrated interlock contacts. When operating the separator is the control electronics of the vehicle causes the circuit to interrupt. The interruption of the circuit is usually with shooters.

Vorzugsweise weist die Trennvorrichtung einen elektrischen Hauptkontakt und einen elektrischen Hilfskontakt auf. Bei Betätigung der Trennvorrichtung werden beide Kontakte geöffnet, wobei der Hilfskontakt beim Trennvorgang vor dem Hauptkontakt öffnet und beim Schließvorgang nach dem Hauptkontakt schließt.Preferably the separator has a main electrical contact and a auxiliary electrical contact on. When operating the separator both contacts are opened, wherein the auxiliary contact opens during the separation process in front of the main contact and during the closing process after the main contact closes.

Die Trennvorrichtung wird beispielsweise mittels eines Hebels betätigt, der sowohl manuell als auch automatisch betätigt werden kann. Vorzugsweise ist die Trennung des Energiespeichers in die einzelnen Energiespeicherzellen und die Trennung des Energiespeichers vom Bordnetz durch zwei verschiedene Bewegungen der Trennvorrichtung, insbesondere des Hebels, definiert. Beispielsweise wird durch eine translatorische Bewegung der Trennvorrichtung der Energiespeicher vom Bordnetz getrennt und mittels einer anschließenden rotatorischen Bewegung, d. h. einer Drehbewegung, der Energiespeicher in einzelne Energiespeicherzellen getrennt. Es kann natürlich auch zuerst die rotatorische und anschließend die translatorische Bewegung ausgeführt werden. Weiterhin kann der Hebel so ausgestaltet sein, dass er die Schütze verdeckt und diese entsprechend erst im sicheren Zustand, d. h. nach Betätigung des Hebels und somit der Trennvorrichtung, zugänglich macht.The Separating device is actuated for example by means of a lever, the can be operated both manually and automatically. Preferably is the separation of the energy storage in the individual energy storage cells and the separation of the energy storage from the electrical system by two different Movements of the separating device, in particular the lever defined. For example, by a translational movement of the separating device of Energy storage separated from the electrical system and by means of a subsequent rotary Movement, d. H. a rotary motion, the energy storage in individual Energy storage cells separated. Of course, it can also be the rotatory first and subsequently the translational movement are performed. Furthermore, can the lever should be designed so that it covers the shooter and this accordingly only in safe condition, d. H. after actuation of the lever and thus the separator, accessible power.

Vorteilhafterweise weist der Hauptkontakt eine integrierte Schmelzsicherung auf. Die Schmelzsicherung verhindert eine Überlastung des Bordnetzes bzw. einen Kurzschluss. Die Schmelzsicherung weist einen elektrischen Leiter mit einem Abschnitt auf, der schmilzt, wenn ein zu hoher Strom durch den Abschnitt fließt. Der Stromkreis wird dann unterbrochen. Da die Schmelzsicherung an der Trennvorrichtung angeordnet ist und diese gut zugänglich sein muss, ist auch die integrierte Schmelzsicherung gut zugänglich. Das erleichtert ein Austauschen der Sicherung, beispielsweise bei Wartungsarbeiten oder im Schadensfall.advantageously, the main contact has an integrated fuse. The Fuse prevents overloading the vehicle electrical system or a short circuit. The fuse has an electrical Head with a section that melts when too high Current flows through the section. The circuit is then interrupted. As the fuse on the separation device is arranged and this must be easily accessible, the integrated fuse is also easily accessible. This makes it easier to replace the fuse, for example Maintenance work or in case of damage.

Die Trennvorrichtung wird mittels eines Hebels betätigt, der sowohl manuell als auch automatisch betätigt werden kann. Bei manueller Betätigung wird der Hebel von Hand gezogen. Bei einem Unfall, wie beispielsweise einen Stoss auf das Kraftfahrzeug ist es aber notwendig, dass der Hebel automatisch betätigt wird, um die Sicherheit der Fahrzeuginsassen und auch anderer Personen zu gewährleisten. Insbesondere sind hier Mittel vorgesehen, die den Hebel betätigen.The Separating device is actuated by means of a lever, both manually as also automatically operated can be. When manual operation is the lever pulled by hand. In an accident, such as a shock on the motor vehicle, it is necessary that the Lever operated automatically is to ensure the safety of vehicle occupants and other persons to ensure. Especially here means are provided which operate the lever.

Vorzugsweise umfassen die Mittel einen Sensor und einen Airbag, wobei es sich vorteilhafterweise um einen Beschleunigungssensor handelt. Bei einem plötzlichen Stoss wird der Airbag, insbesondere ein Miniairbag, gezündet, wobei der Airbag so angeordnet ist, dass der Hebel für die Trennvorrichtung problemlos durch den Airbag betätigt wird.Preferably The means comprise a sensor and an airbag, wherein it is advantageously is an acceleration sensor. At a sudden Stoss the airbag, especially a mini airbag, ignited, wherein the airbag is arranged so that the lever for the separating device easily operated by the airbag becomes.

Weiterhin weist die Sicherheitseinrichtung Verbindungselemente auf. Diese sind durch die Trennvorrichtung zum Schutz vor Berührung verdeckt und lösbar angeordnet. Erst nach Betätigung des Hebels sind die Verbindungselemente zugänglich. So kann eine Abdeckung, die die Sicherheitseinrichtung beispielsweise aufweisen kann und die beispielsweise die Verbindungselemente oder auch die Energiespeicherzellen abdecken kann, erst nach Betätigung der Trennvorrichtung, d. h. in sicherem Zustand, entfernt werden.Farther the safety device has connecting elements. These are covered by the separation device for protection against contact and solvable arranged. Only after pressing the Levers, the fasteners are accessible. So a cover, which may have the safety device, for example, and for example, the connecting elements or the energy storage cells can cover only after actuation the separating device, d. H. in safe condition, to be removed.

Der Vorteil dieser Sicherheitseinrichtung ist, dass diese mehrere Funktionen vereint: mechanisches und elektrisches Trennen (bzw. Verbinden) der in Reihe geschalteten Energiespeicherzellen, Trennen des Energiespeichers vom Fahrzeugbordnetz mittels Schütze und Interlock-Kontakte, Vermeiden von Überlastungen bzw. Kurzschlüssen des Fahrzeugbordnetzes durch eine integrierte Schmelzsicherung, automatisches Betätigen der Trennvorrichtung mittels Airbag und sicheres Abdecken von Verbindungselementen und von Schützen.Of the The advantage of this safety device is that it has several functions united: mechanical and electrical separation (or connection) the series-connected energy storage cells, disconnecting the energy storage from the vehicle electrical system by means of contactors and interlock contacts, avoiding overloads or short circuits of the Vehicle electrical system through an integrated fuse, automatic Actuate the separation device by means of airbag and secure covering of fasteners and from shooters.

In der nachfolgenden Beschreibung werden weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei sind in einzelnen Varianten beschriebene Merkmale und Zusammenhänge grundsätzlich auf alle Ausführungsbeispiele übertragbar. In den Zeichnungen zeigen:In The following description describes further features and details the invention in conjunction with the accompanying drawings with reference to embodiments explained in more detail. there are features and relationships described in individual variants basically to all Embodiments transferable. In the drawings show:

1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung. 1 a schematic diagram of the safety device according to the invention.

1 zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Sicherheitseinrichtung 1. Die Sicherheitseinrichtung 1 weist die Trennvorrichtung 2 auf, die die einzelnen Energiespeicherzellen 3 des nicht gezeigten Energiespeichers mechanisch und/oder elektrisch voneinander trennt. Dadurch wird die Gesamtspannung des Energiespeichers in mehrere Einzelspannungen entsprechend der Anzahl der Energiespeicherzellen 3 aufgeteilt. 1 shows a schematic diagram of the safety device according to the invention 1 , The safety device 1 has the separator 2 on which the individual energy storage cells 3 the energy storage, not shown, mechanically and / or electrically separated from each other. As a result, the total voltage of the energy storage in several individual voltages corresponding to the number of energy storage cells 3 divided up.

Die Trennvorrichtung 2 weist den elektrischen Hauptkontakt 5 und den elektrischen Hilfskontakt 6 auf. Bei Betätigung der Trennvorrichtung 2 werden beide Kontakte 5 und 6 geöffnet, wobei der Hilfskontakt 6 beim Trennvorgang vor dem Hauptkontakt 5 öffnet und beim Schließvorgang nach dem Hauptkontakt 5 schließt. In diesem abgesicherten Zustand kann dann lokal und ohne Gefahr ein Leistungsanschluss an das Fahrzeug realisiert werden.The separator 2 has the main electrical contact 5 and the auxiliary electrical contact 6 on. When operating the separator 2 be both contacts 5 and 6 opened, with the auxiliary contact 6 during the separation process before the main contact 5 opens and closes after the main contact 5 closes. In this safe state, a power connection to the vehicle can then be realized locally and without danger.

Der Hauptkontakt 5 weist die integrierte Schmelzsicherung 7 auf. Die Schmelzsicherung 7 verhindert eine Überlastung des Bordnetzes bzw. einen Kurzschluss.The main contact 5 has the integrated fuse 7 on. The fuse 7 prevents an overload of the on-board network or a short circuit.

Die Trennvorrichtung 2 wird mittels des Hebels 4 betätigt, der sowohl manuell als auch automatisch betätigt werden kann. Bei manueller Betätigung wird der Hebel 4 von Hand gezogen. Automatisch erfolgt die Betätigung mittels eines nicht dargestellten Airbags.The separator 2 is by means of the lever 4 operated, which can be operated both manually and automatically. When manually operated, the lever 4 pulled by hand. Automatically, the operation takes place by means of an airbag, not shown.

Weiterhin sind die Verbindungselemente 8 gezeigt. Diese sind durch die Trennvorrichtung 2 zum Schutz vor Berührung verdeckt. Erst nach Betätigung des Hebels 4 sind die Verbindungselemente 8 zugänglich. So kann eine Abdeckung, die die Sicherheitseinrichtung beispielsweise aufweisen kann und die beispielsweise die Verbindungselemente oder auch die Energiespeicherzellen abdecken kann, erst nach Betätigung der Trennvorrichtung, d. h. in sicherem Zustand, entfernt werden.Furthermore, the connecting elements 8th shown. These are through the separator 2 concealed for protection against contact. Only after pressing the lever 4 are the fasteners 8th accessible. Thus, a cover, which may have the safety device, for example, and which may cover, for example, the connecting elements or the energy storage cells, only after actuation of the separating device, ie in a safe state, be removed.

11
Sicherheitseinrichtungsafety device
22
Trennvorrichtungseparating device
33
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
44
Hebellever
55
Hauptkontaktmain contact
66
Hilfskontaktauxiliary contact
77
Schmelzsicherungfuse
88th
Verbindungselementconnecting element

Claims (9)

Sicherheitseinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, welches zumindest ein Bordnetz und einen Energiespeicher mit mehreren in Reihe geschalteter Energiespeicherzellen (3) aufweist, mit einer Trennvorrichtung (2), die den Energiespeicher elektrisch vom Bordnetz trennt, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (2) die Energiespeicherzellen (3) des Energiespeichers mechanisch und/oder elektrisch voneinander trennt.Safety device ( 1 ) for a motor vehicle which has at least one electrical system and an energy store with a plurality of energy storage cells connected in series ( 3 ), with a separating device ( 2 ), which separates the energy store electrically from the electrical system, characterized in that the separating device ( 2 ) the energy storage cells ( 3 ) of the energy storage mechanically and / or electrically separated from each other. Sicherheitseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (2) einen elektrischen Hauptkontakt (5) und einen elektrischen Hilfskontakt (6) aufweist.Safety device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the separating device ( 2 ) an electrical main contact ( 5 ) and an auxiliary electrical contact ( 6 ) having. Sicherheitseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Trennvorrichtung (2) eine Betätigungseinheit (4) aufweist, wobei die Betätigungseinheit (4) translatorisch und rotatorisch betätigbar ist.Safety device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the separating device ( 2 ) an actuating unit ( 4 ), wherein the actuating unit ( 4 ) is translationally and rotationally actuated. Sicherheitseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung des Energiespeichers vom Bordnetz durch eine translatorische oder eine rotatorische Bewegung der Betätigungseinheit (4) erfolgt.Safety device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the separation of the energy storage from the electrical system by a translational or a rotational movement of the actuator unit ( 4 ) he follows. Sicherheitseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung der Energiespeicherzellen (3) des Energiespeichers durch eine translatorische oder eine rotatorische Bewegung der Betätigungseinheit (4) erfolgt.Safety device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the separation of the energy storage cells ( 3 ) of the energy storage by a translatory or a rotational movement of the actuator unit ( 4 ) he follows. Sicherheitseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkontakt (5) eine integrierte Schmelzsicherung (7) aufweist.Safety device ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the main contact ( 5 ) an integrated fuse ( 7 ) having. Sicherheitseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Betätigung der Trennvorrichtung (2) vorgesehen sind.Safety device ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that means for actuating the separating device ( 2 ) are provided. Sicherheitseinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Sensor und einen Airbag umfassen.Safety device ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the means comprise a sensor and an airbag. Sicherheitseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Beschleunigungssensor ist.Safety device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the sensor is an acceleration sensor.
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