DE102008047502A1 - Device for energy distribution in electric vehicle, has pyrotechnic switch for irreversible separation of potential transformer i.e. unidirectional direct current/direct current converter, from electrical high voltage-intermediate circuit - Google Patents

Device for energy distribution in electric vehicle, has pyrotechnic switch for irreversible separation of potential transformer i.e. unidirectional direct current/direct current converter, from electrical high voltage-intermediate circuit Download PDF

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Abstract

The device has an electrical drive motor (1) electrically connected with an electrical high voltage-intermediate circuit (3). The intermediate circuit is electrically connected with energy sources (7, 8) e.g. cell stack and battery, by respective potential transformers (5, 10) e.g. unidirectional and bidirectional direct current (DC)/DC converters. A pyrotechnic switch (4) is provided for irreversible separation of one potential transformer (5) from the electrical intermediate circuit. The switch is integrated into the potential transformer. An independent claim is also included for a method for operating a device for energy distribution in a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieverteilung in einem Fahrzeug, welche wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor aufweist, welcher mit einem elektrischen Zwischenkreis elektrisch leitend verbindbar ist gemäß Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung.The The invention relates to a device for power distribution in one Vehicle having at least one electric drive motor, which electrically conductively connectable with an electrical intermediate circuit is according to claim 1. Further relates to Invention A method for operating such a device.

Beim Betrieb von Kraftfahrzeugen soll im Fehlerfall (zum Beispiel Crash, technischer Defekt, niederohmiger Ausfall von Leistungselektronik, Kurzschluss) ein eingeschränkter Betrieb des Fahrzeugs so lange wie möglich aufrechterhalten werden.At the Operation of motor vehicles should in the event of a fault (for example crash, technical defect, low-impedance failure of power electronics, Short circuit) a limited operation of the vehicle so be maintained as long as possible.

Die DE 101 39 360 offenbart, dass sich Pyrosicherungen für Elektrofahrzeuge und Fahrzeuge mit Brennstoffzellen eignen. Ferner ist eine pyrotechnische Sicherung beschrieben, welche imstande ist, eine Stromführende Leitung zu trennen und dabei gleichzeitig eine Notabschaltfunktion in der Art einer elektrischen Sicherung bei überhitzter Leitung zu liefern.The DE 101 39 360 discloses that pyrosin fuses are suitable for electric vehicles and fuel cell vehicles. Furthermore, a pyrotechnic fuse is described, which is able to separate a current-carrying line and at the same time to deliver a Notabschaltfunktion in the manner of an electrical fuse with overheated pipe.

Aus der DE 102 44 316 und der DE 102 09 627 ist jeweils ein pyrotechnischer Schalter zum gefahrbedingten Abschalten von elektrischen Lasten bekannt. Dieser kann bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, bei denen im Falle eines Unfalls die elektrische Energiequelle wie beispielsweise die Kraftfahrzeugbatterie oder eine Brennstoffzelle vom übrigen Bordnetz abgetrennt werden muss, um die Entstehung eines Brandes zu verhindern. Die DE 102 44 316 und die DE 102 09 627 offenbaren nicht, an welcher Stelle innerhalb der Bordnetzarchitektur der pyrotechnische Schalter angeordnet ist.From the DE 102 44 316 and the DE 102 09 627 is in each case a pyrotechnic switch for dangerous shutdown of electrical loads known. This can be used in motor vehicles in which in the event of an accident, the electrical energy source such as the motor vehicle battery or a fuel cell must be disconnected from the rest of the electrical system to prevent the formation of a fire. The DE 102 44 316 and the DE 102 09 627 do not disclose at which point within the vehicle electrical system architecture the pyrotechnic switch is arranged.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, eine hohe Verfügbarkeit des elektrischen Antriebsmotors, insbesondere im Fehlerfall zu gewährleisten.It The object of the invention is to provide a solution which it allows high availability of the electrical Drive motor, especially in case of failure to ensure.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.These The object is achieved by a device having the features of the patent claim 1 and by a method having the features of the claim 13 solved. Advantageous developments emerge the dependent claims.

Um eine hohe Betriebsbereitschaft des elektrischen Antriebsmotors zu gewährleisten, ist der Zwischenkreis mit zwei unabhängigen Energieversorgungszweigen verbindbar, wobei der erste Energieversorgungszweig einen ersten Spannungswandler und eine erste Energiequelle umfasst und der zweite Energieversorgungszweig einen zweiten Spannungswandler und eine zweite Energiequelle aufweist. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich dabei nicht auf zwei Energieversorgungszweige. Es können auch weitere Energieversorgungszweige vorgesehen sein, welche einen Zwischenkreis speisen. Wobei jeder weitere Energieversorgungszweig einen weiteren Spannungswandler und eine weitere Energiequelle umfassen kann.Around a high operational readiness of the electric drive motor ensure is the DC link with two independent Energy supply branches connectable, wherein the first power supply branch a first voltage converter and a first power source and the second power supply branch a second voltage converter and a second energy source. The present invention is not limited to two energy supply branches. It can also provide other energy supply branches be who feed a DC link. Where each additional power supply branch one further voltage converter and a further energy source include can.

Wenn elektrische Komponenten, welche am Zwischenkreis angeschlossen sind, niederohmig ausfallen, ist ein weiterer Betrieb des elektrischen Antriebsmotors nicht möglich. Zum Beispiel wird bei Ausfall des ersten oder des zweiten Spannungswandlers der Zwischenkreis kurzgeschlossen oder zu stark belastet.If electrical components connected to the DC link, fail low, is another operation of the electric drive motor not possible. For example, in case of failure of the first or the second voltage converter, the intermediate circuit short-circuited or too heavily loaded.

Ein niederohmiger Ausfall oder Defekt des ersten Energieversorgungszweigs, insbesondere des ersten Spannungswandlers und/oder der ersten Energiequelle wird im Folgenden vereinfacht als erster Fehlerfall bezeichnet. Ein niederohmiger Ausfall oder Defekt des zweiten Energieversorgungszweigs, insbesondere des zweiten Spannungswandlers und/oder der zweiten Energiequelle wird im Folgenden vereinfacht als zweiter Fehlerfall bezeichnet. Ein Fehlerfall kann beispielsweise durch eine Detektoreinrichtung, welche wenigstens einen Sensor umfassen kann, registriert werden. Bei Eintreten des ersten oder des zweiten Fehlerfalls ist ein unterbrechungsfreier Weiterbetrieb der intakten Komponenten nicht möglich.One low-impedance failure or defect of the first power supply branch, in particular of the first voltage converter and / or the first energy source is referred to in simplified form as the first error case. A low-impedance failure or defect of the second power supply branch, in particular the second voltage converter and / or the second energy source is referred to in the following simplified as a second error case. An error can be detected, for example, by a detector device, which may include at least one sensor, are registered. If the first or second error occurs, there is no interruption Continued operation of the intact components not possible.

Durch das erfindungsgemäße Abtrennen des ausgefallenen oder defekten Energieversorgungszweigs ist ein weiterer Betrieb der Vorrichtung, insbesondere des elektrischen Antriebsmotors realisierbar. Für das irreversible Abtrennen des ersten Spannungswandlers von dem Zwischenkreis ist ein erstes Schaltelement vorgesehen. Das erste Schaltelement bleibt solange geschlossen, bis es zu einem ersten Fehlerfall kommt. Bei einem ersten Fehlerfall wird das erste Schaltelement irreversibel geöffnet. Irreversibel bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das erste Schaltelement nach dem Öffnen nicht mehr geschlossen werden kann und die elektrische Verbindung dauerhaft unterbrochen ist. Das irreversible Abtrennen hat den Vorteil, dass nach einem ersten Fehlerfall ein unbeabsichtigtes Schließen des ersten Schaltelements ausgeschlossen ist.By the inventive separation of the precipitated or defective power supply branch is another operation the device, in particular the electric drive motor feasible. For the irreversible disconnection of the first voltage converter from the intermediate circuit, a first switching element is provided. The first switching element remains closed until it becomes a first Error occurs. In a first error case, the first switching element opened irreversibly. Irreversible means in this Connection that the first switching element after opening can not be closed and the electrical connection is permanently interrupted. The irreversible separation has the advantage that after a first error case an inadvertent closing the first switching element is excluded.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Schaltelement baulich in dem ersten Spannungswandler integriert. Dadurch wird der Wartungsaufwand minimiert, da das erste Schaltelement und der erste Spannungswandler nach einem ersten Fehlerfall oder zur Instandhaltung als Block demontiert werden können. Ferner ist die Integration des ersten Schaltelements in den ersten Spannungswandlers hinsichtlich des Bauvolumens und der elektromagnetischen Verträglichkeit von Vorteil.In In an advantageous embodiment, the first switching element is structurally integrated in the first voltage converter. This will reduce the maintenance effort minimized since the first switching element and the first voltage converter be dismantled as a block after a first error or for maintenance can. Furthermore, the integration of the first switching element in the first voltage converter in terms of construction volume and the electromagnetic compatibility of advantage.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Spannungswandler ein zweites Schaltelement zum irreversiblen Abtrennen des zweiten Spannungswandlers von dem Zwischenkreis auf. Solange kein zweiter Fehlerfall eintritt, ist das zweite Schaltelement geschlossen. Bei einem zweiten Fehlerfall wird das zweite Schaltelement geöffnet und der zweite Energieversorgungszweig irreversibel vom Zwischenkreis getrennt. Der Zwischenkreis kann dann von der ersten Energiequelle gespeist werden. Somit ist bei einem zweiten Fehlerfall die Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs weiterhin gewährleistet.In one embodiment of the invention, the second voltage converter has a second one Switching element for irreversible separation of the second voltage converter from the intermediate circuit. As long as no second fault occurs, the second switching element is closed. In the event of a second fault, the second switching element is opened and the second power supply branch is irreversibly disconnected from the DC link. The intermediate circuit can then be fed by the first energy source. Thus, in a second error case, the operational readiness of the vehicle is still guaranteed.

Bevorzugt ist das zweite Schaltelement baulich in dem zweiten Spannungswandler integriert. Dadurch wird der Wartungsaufwand minimiert, da das zweite Schaltelement und der zweite Spannungswandler nach einem zweiten Fehlerfall oder zur Instandhaltung als Block demontiert werden können.Prefers the second switching element is structurally in the second voltage converter integrated. As a result, the maintenance is minimized because the second Switching element and the second voltage converter after a second Error case or for maintenance as a block can be dismantled.

Weiterhin vorteilhaft sind das erste und/oder das zweite Schaltelement als pyrotechnische Schalter ausgebildet, welche im Vergleich zu Schützen deutlich kostengünstiger, kleiner und leichter sind.Farther Advantageously, the first and / or the second switching element as pyrotechnic switch formed, which in comparison to shooters clearly cheaper, smaller and lighter.

Besonders bevorzugt sind das erste und/oder das zweite Schaltelement in unmittelbarer Nähe eines Halbleiterbauelements angeordnet. Wird das Öffnen eines der Schaltelemente durch einen Überstrom ausgelöst, so ist bei einem niederohmigen Ausfall dieses Halbleiterbauelements eine kurze Reaktionszeit zu erwarten.Especially Preferably, the first and / or the second switching element in the immediate vicinity a semiconductor device arranged. Will the opening one of the switching elements triggered by an overcurrent, so is a low-impedance failure of this semiconductor device expect a short reaction time.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die erste Energiequelle ein Brennstoffzellenstapel. Ein wesentlicher Vorteil von Brennstoffzellen gegenüber anderen Energiewandlern ist deren hoher elektrischer Wirkungsgrad. Darüber hinaus entstehen bei Wasserstoffbetrieb keine Emissionen.In a development of the invention is the first energy source Fuel cell stack. A significant advantage of fuel cells compared to other energy converters is their high electrical Efficiency. In addition, arise during hydrogen operation no emissions.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Energiequelle eine Batterie. Ein Vorteil der Batterie gegenüber Brennstoffzellen ist die Möglichkeit, chemische Energie zu speichern.at Another preferred embodiment is the second energy source a battery. An advantage of the battery over fuel cells is the ability to store chemical energy.

Die Kombination zweier unterschiedlicher Energiequellen zum Betrieb des elektrischen Antriebsmotors wird als Hybridsystem bezeichnet. Durch die Synthese der beiden Energiequellen können deren Vorteile gleichzeitig genutzt werden, was beispielsweise zu einer Effizienzsteigerung der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung oder zu einer Senkung des Verbrauchs an Betriebsmitteln beiträgt. Dazu werden die beiden Energiequellen an die jeweiligen Einsatzbedingungen angepasst und in optimaler Weise aufeinander abgestimmt. Dabei fungiert die Betriebsstrategie als Schlüsselgröße. So kann die erste Energiequelle beispielsweise während eines Normallastbetriebs den Zwischenkreis alleine speisen und die zweite Energiequelle bei Lastspitzen die erste Energiequelle unterstützen. Je nach Auslegung der Vorrichtung kann als erste und/oder als zweite und/oder als weitere Energiequelle ein elektrischer Generator oder ein Brennstoffzellenstapel oder eine Batterie vorgesehen sein. Der Energiequelle kann jeweils ein geeigneter Spannungswandler nachgeschaltet sein.The Combination of two different energy sources for operation of the electric drive motor is referred to as a hybrid system. By The synthesis of the two energy sources can have their advantages be used at the same time, for example, to increase efficiency the entire device according to the invention or contributes to a reduction in the consumption of operating resources. For this purpose, the two energy sources to the respective conditions of use adapted and optimally matched. It acts the operating strategy as a key variable. Thus, the first energy source, for example, during a Normal load operation feed the DC link alone and the second Energy source at peak loads support the first source of energy. Depending on the design of the device can as first and / or second and / or as an additional energy source an electric generator or a fuel cell stack or a battery may be provided. Of the Energy source can each be followed by a suitable voltage converter be.

Weitere vorteilhafte Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und werden anhand der Figur in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel exemplarisch erläutert.Further advantageous embodiments and embodiments of the invention arise from the remaining subclaims and will with reference to the figure in the following embodiment explained by way of example.

Dabei zeigt:there shows:

1 Ein Blockschaltbild einer bevorzugten Vorrichtung zur Energieverteilung in einem Fahrzeug. 1 A block diagram of a preferred device for power distribution in a vehicle.

1 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Energieverteilung in einem Fahrzeug. Ein elektrischer Antriebsmotor 1 ist über einen Wechselrichter 2 mit einem elektrischen Zwischenkreis 3 elektrisch leitend verbindbar. Der Zwischenkreis 3 ist als Hochvoltzwischenkreis ausgebildet und mit zwei unabhängigen nicht näher bezeichneten Energieversorgungszweigen verbindbar, wobei der erste Energieversorgungszweig einen ersten Spannungswandler 5 und eine erste Energiequelle 7 umfasst und der zweite Energieversorgungszweig einen zweiten Spannungswandler 10 und eine zweite Energiequelle 8 aufweist. 1 is a block diagram of a device according to the invention for power distribution in a vehicle. An electric drive motor 1 is about an inverter 2 with an electrical DC link 3 electrically conductive connectable. The DC link 3 is designed as a high-voltage intermediate circuit and connectable to two independent unspecified energy supply branches, wherein the first power supply branch a first voltage converter 5 and a first energy source 7 and the second power supply branch comprises a second voltage converter 10 and a second energy source 8th having.

Die erste Energiequelle 7 ist in dieser Ausführungsform ein Brennstoffzellenstapel, welcher über eine Kurzschlusseinrichtung 6 für eine erforderliche Notabschaltung kurzschließbar ist. Die zweite Energiequelle 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Hochvoltbatterie, welche über zwei Schütze 9 vom zweiten Spannungswandler 10 abtrennbar ist.The first source of energy 7 In this embodiment, a fuel cell stack is connected via a short-circuit device 6 is short-circuitable for a required emergency shutdown. The second energy source 8th in this embodiment is a high-voltage battery, which has two contactors 9 from the second voltage converter 10 is separable.

Der Zwischenkreis 3 ist über einen dritten Spannungswandler 11 mit einem Spannungsnetz 12, welches beispielsweise als 12 Volt oder 42 Volt Netz ausgeführt sein kann, elektrisch leitend verbindbar. Vorteilhaft ist, dass das Spannungsniveau des Spannungsnetzes 12 unterhalb von 60 Volt liegt und in den Bereich des SELV-Standards (Safety Extra Low Voltage) fällt und somit ein aufwändiger Berührungsschutz für dieses Spannungsnetz nicht notwendig ist.The DC link 3 is via a third voltage converter 11 with a voltage network 12 which can be designed, for example, as a 12 volt or 42 volt network, electrically conductively connected. It is advantageous that the voltage level of the voltage network 12 Below 60 volts and falls within the range of the SELV standard (Safety Extra Low Voltage) and thus a complex contact protection for this voltage network is not necessary.

Der erste Spannungswandler 5 kann als unidirektionaler DC/DC-Wandler (Gleichspannungs-/Gleichspannungswandler), insbesondere als Hochsetzsteller ausgebildet sein. Dabei ist eine nicht näher bezeichnete Induktivität in Reihe mit einer Diode D und mit einem ersten Schaltelement 4 geschaltet. Die Induktivität ist durch einen Halbleiterschalter T gegen Masse schaltbar. Das erste Schaltelement 4 ist zum irreversiblen Abtrennen des ersten Spannungswandlers 5 vom elektrischen Zwischenkreis 3 vorgesehen.The first voltage transformer 5 can be designed as a unidirectional DC / DC converter (DC / DC converter), in particular as a boost converter. In this case, an unspecified inductance in series with a diode D and with a first switching element 4 connected. The inductance can be switched by a semiconductor switch T to ground. The first switching element 4 is for irreversibly separating the first chip voltage transducer 5 from the electrical link 3 intended.

Das erste Schaltelement 4 ist im normalen Betriebszustand geschlossen. Bei einem geschlossenen ersten Schaltelement 4 hat ein niederohmiger Ausfall des ersten Energieversorgungszweigs, insbesondere des ersten Spannungswandlers 5 und/oder der in dem Spannungswandler 5 integrierten Diode D und/oder des Integrierten Halbleiterschalters T zur Folge, dass der Hochvoltzwischenkreis 3 kurzgeschlossen oder zu stark belastet wird, so dass ein Weiterbetrieb der nicht ausgefallenen Komponenten nicht möglich ist. Daher kann das erste Schaltelement 4 geöffnet werden und somit der erste Spannungswandlers 5 von dem elektrischen Zwischenkreis 3 abgetrennt werden, so dass ein Weiterbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei einem niederohmigen Ausfall des ersten Energieversorgungszweigs sichergestellt ist.The first switching element 4 is closed in normal operating condition. In a closed first switching element 4 has a low-impedance failure of the first power supply branch, in particular of the first voltage converter 5 and / or in the voltage converter 5 integrated diode D and / or the integrated semiconductor switch T with the result that the high-voltage intermediate circuit 3 short-circuited or too heavily loaded, so that a continued operation of the non-failed components is not possible. Therefore, the first switching element 4 be opened and thus the first voltage converter 5 from the electrical link 3 be disconnected, so that a continued operation of the device according to the invention is ensured even in a low-impedance failure of the first power supply branch.

Wenn das erste Schaltelement 4 durch einen Überstrom ausgelöst wird, ist es vorteilhaft, das erste Schaltelement 4 in die Nähe der Diode D anzuordnen, da bei einem niederohmigen Ausfall der Diode D ein schnelles Abtrennen des ersten Energieversorgungszweigs vom Zwischenkreis 3 erfolgt.When the first switching element 4 is triggered by an overcurrent, it is advantageous, the first switching element 4 to arrange in the vicinity of the diode D, as in a low-impedance failure of the diode D, a rapid separation of the first power supply branch from the intermediate circuit 3 he follows.

Der Hochvoltzwischenkreis 3 wird bei einem niederohmigen Ausfall des ersten Energieversorgungszweigs von der zweiten Energiequelle 8 gespeist. Bei einem niederohmigen Ausfall des ersten Energieversorgungszweigs kann bei ausreichendem Ladezustand der Batterie 8 eine Weiterfahrt des Fahrzeugs für mehrere Kilometer sichergestellt werden, so dass unter anderem eine Werkstatt mit dem Fahrzeug erreicht werden kann. In der Werkstatt kann dann eine Reparatur des Fahrzeugs erfolgen.The high-voltage intermediate circuit 3 is at a low impedance failure of the first power supply branch of the second power source 8th fed. In the case of a low-impedance failure of the first power supply branch, the battery can be sufficiently charged 8th a continuation of the vehicle for several kilometers are ensured so that, inter alia, a workshop can be achieved with the vehicle. In the workshop can then be a repair of the vehicle.

Der zweite Spannungswandler 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein bidirektionaler DC/DC-Wandler (Gleichspannungs-/Gleichspannungswandler). In einer Weiterbildung der Erfindung kann der zweite Spannungswandler 10 ein nicht dargestelltes zweites Schaltelement zum irreversiblen Abtrennen des zweiten Spannungswandlers 10 von dem Zwischenkreis 3 aufweisen, welches baulich in dem zweiten Spannungswandler 10 integriert sein kann.The second voltage transformer 10 is in this embodiment, a bidirectional DC / DC converter (DC / DC converter). In a development of the invention, the second voltage converter 10 a non-illustrated second switching element for irreversible separation of the second voltage converter 10 from the DC link 3 which is structurally in the second voltage converter 10 can be integrated.

Im Normalbetrieb ist das zweite Schaltelement geschlossen. Bei einem niederohmigen Ausfall des zweiten Energieversorgungszweigs wird das zweite Schaltelement irreversibel geöffnet, um eine niederohmige Belastung oder einen Kurzschluss des Zwischenkreises 3 zu verhindern. Der Zwischenkreis 3 wird dann von der ersten Energiequelle 7 gespeist. Wird als erste Energiequelle 7 ein Brennstoffzellenstapel eingesetzt, so ist bei einem niederohmigen Ausfall des zweiten Energieversorgungszweigs eine Weiterfahrt in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Betriebsmittel gewährleistet, wobei der Ausfall des zweiten Energieversorgungszweigs unter anderem einen höheren Verbrauch an Betriebsstoffen zur Folge haben kann. Das Fahrzeug sollte nach einem Ausfall des zweiten Energieversorgungszweigs in einer Werkstatt instand gesetzt werden.In normal operation, the second switching element is closed. In a low-impedance failure of the second power supply branch, the second switching element is irreversibly opened to a low-impedance load or a short circuit of the DC link 3 to prevent. The DC link 3 is then from the first source of energy 7 fed. Will be the first source of energy 7 a fuel cell stack is used, so in a low-impedance failure of the second power supply branch a further drive depending on the available resources guaranteed, the failure of the second power supply branch may have, among other things, a higher consumption of supplies. The vehicle should be repaired after a failure of the second power supply branch in a workshop.

In dem Ausführungsbeispiel nach 1 kann das erste 4 und/oder das zweite Schaltelement als pyrotechnischer Schalter ausgeführt sein. Der Einsatz eines pyrotechnischen Schalters als Schaltelement 4 hat den Vorteil, dass keine Übergangskontakte für eine elektrische Verbindung verwendet werden müssen und bei Eintreten des ersten oder zweiten Fehlerfalls die bestehende elektrische Verbindung gezielt zerstört wird, um ein Öffnen des Schaltelements und damit eine Unterbrechung der elektrischen Verbindung zu erreichen.In the embodiment according to 1 can the first 4 and / or the second switching element be designed as a pyrotechnic switch. The use of a pyrotechnic switch as a switching element 4 has the advantage that no transitional contacts must be used for an electrical connection and the occurrence of the first or second fault, the existing electrical connection is deliberately destroyed in order to achieve opening of the switching element and thus an interruption of the electrical connection.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • - DE 10209627 [0004, 0004] - DE 10209627 [0004, 0004]

Claims (14)

Vorrichtung zur Energieverteilung in einem Fahrzeug, welche wenigstens einen elektrischen Antriebsmotor (1) aufweist, welcher mit einem elektrischen Zwischenkreis (3) elektrisch leitend verbindbar ist, wobei der Zwischenkreis (3) über einen ersten Spannungswandler (5) mit einer ersten Energiequelle (7) zumindest zeitweise elektrisch leitend verbunden ist, und wobei der Zwischenkreis (3) über einen zweiten Spannungswandler (10) mit einer zweiten Energiequelle (8) zumindest zeitweise elektrisch leitend verbunden ist, wobei ein erstes Schaltelement (4) zum irreversiblen Abtrennen des ersten Spannungswandlers (5) von dem elektrischen Zwischenkreis (3) vorgesehen ist.Device for distributing energy in a vehicle, which has at least one electric drive motor ( 1 ), which is connected to an electrical intermediate circuit ( 3 ) is electrically conductively connectable, wherein the intermediate circuit ( 3 ) via a first voltage converter ( 5 ) with a first energy source ( 7 ) is at least temporarily connected electrically conductively, and wherein the intermediate circuit ( 3 ) via a second voltage converter ( 10 ) with a second energy source ( 8th ) is electrically conductively connected at least temporarily, wherein a first switching element ( 4 ) for irreversibly disconnecting the first voltage converter ( 5 ) of the electrical intermediate circuit ( 3 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (4) baulich in dem ersten Spannungswandler (5) integriert ist.Device according to claim 1, characterized in that the first switching element ( 4 ) structurally in the first voltage converter ( 5 ) is integrated. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch ein zweites Schaltelement zum irreversiblen Abtrennen des zweiten Spannungswandlers (10) von dem Zwischenkreis (3).Device according to one of the preceding claims, characterized by a second switching element for the irreversible separation of the second voltage converter ( 10 ) of the intermediate circuit ( 3 ). Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement baulich in dem zweiten Spannungswandler (10) integriert ist.Apparatus according to claim 3, characterized in that the second switching element structurally in the second voltage converter ( 10 ) is integrated. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (4) und/oder das zweite Schaltelement als pyrotechnischer Schalter ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first ( 4 ) and / or the second switching element is designed as a pyrotechnic switch. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (4) und/oder das zweite Schaltelement in unmittelbarer Nähe eines Halbleiterbauelements angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first ( 4 ) and / or the second switching element is arranged in the immediate vicinity of a semiconductor component. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Energiequelle (7) ein Brennstoffzellenstapel ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first energy source ( 7 ) is a fuel cell stack. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energiequelle (8) eine Batterie ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second energy source ( 8th ) is a battery. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreis (3) als Hochvolt-Zwischenkreis ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate circuit ( 3 ) is designed as a high-voltage intermediate circuit. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreis (3) über einen dritten Spannungswandler (11) mit einem Spannungsnetz (12) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate circuit ( 3 ) via a third voltage transformer ( 11 ) with a voltage network ( 12 ) connected is. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungswandler (5) als unidirektionaler DC/DC-Wandler ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first voltage converter ( 5 ) is designed as a unidirectional DC / DC converter. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spannungswandler (10) ein bidirektionaler DC/DC-Wandler ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second voltage converter ( 10 ) is a bidirectional DC / DC converter. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fehlerfall im ersten Spannungswandler (5) und/oder in der ersten Energiequelle (7) das erste Schaltelement (4) geöffnet wird und der Zwischenkreis (3) von der zweiten Energiequelle (8) gespeist wird.Method for operating a device according to one of the preceding claims, characterized in that in the event of an error in the first voltage converter ( 5 ) and / or in the first energy source ( 7 ) the first switching element ( 4 ) and the DC link ( 3 ) from the second energy source ( 8th ) is fed. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fehlerfall im zweiten Spannungswandler (10) und/oder in der zweiten Energiequelle (8) ein zweites Schaltelement geöffnet wird und der Zwischenkreis (3) von der ersten Energiequelle (7) gespeist wird.Method according to Claim 13, characterized in that in the event of an error in the second voltage converter ( 10 ) and / or in the second energy source ( 8th ) a second switching element is opened and the intermediate circuit ( 3 ) from the first energy source ( 7 ) is fed.
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