DE102012018050A1 - Battery for e.g. electric car, has circuit breaker assembly provided with several electrically parallel-connected circuit breakers, and pole contacts that are electrically connected to circuit breaker and are switched separately - Google Patents

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Abstract

The battery (1) has several pole contacts (1.1,1.2) of an electric potential, and circuit breaker assembly that is provided with several electrically parallel-connected circuit breakers (2). The pole contacts are electrically connected to the circuit breaker and are switched separately. The circuit breaker is a contactor or a semiconductor switch. An electrical connection (V1) is arranged between the battery main portion and the onboard network area (B1). Independent claims are included for the following: (1) vehicle; and (2) method for operating battery of vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie und ein Verfahren einer solchen Batterie in einem Fahrzeug.The invention relates to a battery for a vehicle, a vehicle with such a battery and a method of such a battery in a vehicle.

Im Allgemeinen ist eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Fahrzeug, welches ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug umfasst, bekannt. Eine solche Batterie dient zur Energieversorgung im Fahrzeug angeordneter elektrischer Verbraucher, die über ein im Fahrzeug angeordnetes Bordnetz mit der Batterie verbunden sind. Zum Schutz des Bordnetzes ist dabei vorgesehen, verschiedene Schalter und Sicherungen einzusetzen. Diese dienen einerseits einem Schutz einer Verkabelung, wobei andererseits z. B. ein sogenannter Ruhestromschalter eingesetzt ist, um einen Ruhestrom des Fahrzeuges zu minimieren.In general, a battery, in particular a traction battery for a vehicle, which comprises an electric vehicle, a hybrid vehicle or a fuel cell-powered vehicle is known. Such a battery is used for power supply in the vehicle arranged electrical consumers, which are connected via an in-vehicle electrical system with the battery. To protect the electrical system is provided to use various switches and fuses. These serve on the one hand to protect a wiring, on the other hand z. B. a so-called quiescent current switch is used to minimize a quiescent current of the vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb der Batterie sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved battery, an improved method for operating the battery and a vehicle with such a battery.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Batterie durch die in Anspruch 1, hinsichtlich des Fahrzeuges durch die in Anspruch 3 mit einer solchen Batterie und hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 4 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with respect to the battery by the in claim 1, with respect to the vehicle by the in claim 3 with such a battery and in terms of the method by the features specified in claim 4.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Batterie für ein Fahrzeug weist mehrere Polkontakte eines elektrischen Potenzials und eine Schutzschalteranordnung auf, welche mehrere elektrisch parallel geschaltete Schutzschalter umfasst, wobei zumindest einer der Schutzschalter mit einem ersten Polkontakt elektrisch verbunden ist und zumindest ein weiterer Schutzschalter mit zumindest einem weiteren Polkontakt elektrisch verbunden ist, wobei die Schutzschalter separat schaltbar sind.A battery according to the invention for a vehicle has a plurality of pole contacts of an electrical potential and a circuit breaker arrangement, which comprises a plurality of electrically parallel-connected circuit breaker, wherein at least one of the circuit breaker is electrically connected to a first pole contact and at least one further circuit breaker is electrically connected to at least one further pole contact , wherein the circuit breaker are separately switchable.

Dadurch, dass die Schutzschalteranordnung und die mehreren Polkontakte eines elektrischen Potenzials vorgesehen sind, ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, gezielt einen Schutz der Batterie und eine Sicherstellung einer Startfähigkeit der Batterie, insbesondere in Bezug auf eine Tiefenentladung, zu erreichen.Characterized in that the circuit breaker assembly and the plurality of pole contacts of an electrical potential are provided, it is possible in a particularly advantageous manner to achieve targeted protection of the battery and ensuring a startability of the battery, in particular with respect to a deep discharge.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Batterie für ein Fahrzeug und 1 schematically a first embodiment of a battery for a vehicle and

2 schematisch eine zweite Ausführungsform einer Batterie für ein Fahrzeug. 2 schematically a second embodiment of a battery for a vehicle.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist eine Batterie 1 für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dargestellt.In 1 is a battery 1 for a vehicle, in particular for a motor vehicle.

Die Batterie 1 dient einem Starten des Fahrzeuges, wobei die Batterie 1 mit einem Bordnetz B des Fahrzeuges, an welchem nicht näher gezeigte elektrische Verbraucher angeschlossen sind, verbunden ist. Über das Bordnetz B werden die elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie der Batterie 1 versorgt.The battery 1 is used to start the vehicle, the battery 1 with an electrical system B of the vehicle to which electrical consumers not shown in detail are connected, is connected. About the electrical system B, the electrical consumers with electrical energy of the battery 1 provided.

Dabei ist das Bordnetz B in einen ersten Bordnetz-Bereich B1 und einen zweiten Bordnetz-Bereich B2 unterteilt, wobei der erste Bordnetz-Bereich B1 zur Versorgung der elektrischen Verbraucher im Betrieb des Fahrzeuges und der zweite Bordnetz-Bereich B2 zur Ruhestromversorgung von elektrischen Verbrauchern vorgesehen sind.In this case, the on-board network B is subdivided into a first on-board network area B1 and a second on-board network area B2, the first on-board network area B1 being used to supply the electrical consumers during operation of the vehicle and the second on-board network area B2 to provide standby power to electrical consumers are.

Der zweite Bordnetz-Bereich B2 dient der Versorgung von Verbrauchern mit elektrischer Energie, die im Stillstand des Fahrzeuges, d. h. bei ausgeschalteter Zündung, einen Ruhestrombedarf aufweisen. Beispielsweise kann ein solcher elektrischer Verbraucher eine Steuereinheit des Fahrzeuges sein.The second on-board network area B2 serves to supply consumers with electrical energy that is at standstill of the vehicle, d. H. with ignition off, have a quiescent power requirement. For example, such an electrical load may be a control unit of the vehicle.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Batterie 1 zwei Polkontakte 1.1, 1.2 eines elektrischen Potenzials auf, wobei der erste Bordnetz-Bereich B1 über einen ersten Polkontakt 1.1 und der zweite Bordnetz-Bereich B2 über einen zweiten Polkontakt 1.2 mit elektrischer Energie versorgt werden. Dabei sind die Polkontakte 1.1, 1.2 mit dem Bordnetz B, insbesondere mit den Bordnetz-Bereichen B1, B2, funktional und/oder nach Stromtragfähigkeit verbunden.In the present embodiment according to 1 points the battery 1 two pole contacts 1.1 . 1.2 an electrical potential, wherein the first electrical system area B1 via a first pole contact 1.1 and the second electrical system area B2 via a second pole contact 1.2 be supplied with electrical energy. Here are the pole contacts 1.1 . 1.2 connected to the electrical system B, in particular with the electrical system areas B1, B2, functional and / or current carrying capacity.

Im Inneren der Batterie 1 ist eine Schutzschalteranordnung angeordnet, welche eine Mehrzahl von als Schütz- oder Halbleiter-Schaltern ausgeführten Schutzschaltern 2 aufweist. Dabei ist eine vorgegebene Anzahl der Schutzschalter 2 mit dem ersten Polkontakt 1.1 und eine weitere vorgegebene Anzahl der Schutzschalter 2 ist mit dem zweiten Polkontakt 1.2 der Batterie 1 elektrisch verbunden, wobei die dem jeweiligen Polkontakt 1.1, 1.2 zugeordneten Schutzschalter 2 elektrisch parallel geschaltet und separat schaltbar sind.Inside the battery 1 a circuit breaker arrangement is arranged, which comprises a plurality of protection switches designed as contactor or semiconductor switches 2 having. Here is a predetermined number of circuit breakers 2 with the first pole contact 1.1 and another predetermined number of circuit breakers 2 is with the second pole contact 1.2 the battery 1 electrically connected, wherein the respective pole contact 1.1 . 1.2 associated circuit breaker 2 electrically connected in parallel and can be switched separately.

Wird die Zündung des Fahrzeuges abgeschaltet, wird eine erste elektrische Verbindung V1 zwischen dem ersten Polkontakt 1.1 und dem ersten Bordnetz-Bereich B1 mittels Ansteuerung der dem ersten Polkontakt 1.1 zugeordneten Schutzschalter 2 getrennt, so dass die an den ersten Bordnetz-Bereich B1 angeschlossenen elektrischen Verbraucher nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt werden.If the ignition of the vehicle is turned off, a first electrical connection V1 between the first pole contact 1.1 and the first vehicle electrical system area B1 by driving the first pole contact 1.1 associated circuit breaker 2 disconnected, so that the connected to the first electrical system area B1 electrical consumers are no longer supplied with electrical energy.

Die einen Ruhestrombedarf aufweisenden elektrischen Verbraucher werden über den zweiten Bordnetz-Bereich B2, der über eine zweite elektrische Verbindung V2 mit dem zweiten Polkontakt 1.2 der Batterie 1 verbunden ist, mit elektrischer Energie versorgt, um eine Funktion dieser elektrischen Verbraucher sicherzustellen.The electrical consumers having a quiescent power requirement are connected via the second vehicle electrical system area B2, which is connected to the second pole contact via a second electrical connection V2 1.2 the battery 1 is connected, supplied with electrical energy to ensure a function of these electrical consumers.

Die Batterie 1 ist vorzugsweise mit einem nicht näher dargestellten Batteriemanagementsystem verbunden, mittels welchem fortlaufend eine Kapazität, d. h. ein Ladezustand, der Batterie 1 erfasst wird, wobei die Kapazität der Batterie 1 alternativ oder zusätzlich auch mit einer anderen Vorrichtung erfasst werden kann. Dabei wird die Kapazität bevorzugt als Spannungswert erfasst.The battery 1 is preferably connected to a battery management system, not shown, by means of which a continuous capacity, ie a state of charge, the battery 1 is detected, with the capacity of the battery 1 Alternatively or additionally, can be detected with another device. The capacity is preferably detected as a voltage value.

Wird ein Ladezustand in Form eines Spannungswertes erfasst, der einen vorgegebenen Grenzwert hinsichtlich der Spannung unterschreitet und der Ladezustand dadurch als kritisch eingestuft werden kann, werden die mit dem zweiten Polkontakt 1.2 verbundenen Schutzschalter 2 angesteuert, so dass auch die Ruhestromversorgung abgeschaltet wird. Dadurch kann eine Startfähigkeit des Fahrzeuges mittels elektrischer Energie der Batterie 1 möglichst lange sichergestellt werden, da beide elektrischen Verbindungen V1, V2 zwischen den Polkontakten 1.1, 1.2 und den Bordnetz-Bereichen B1, B2 mittels der Schutzschalter 2 getrennt sind und somit ein weiterer Verbrauch von in der Batterie 1 gespeicherter elektrischer Energie weitestgehend ausgeschlossen ist.If a state of charge is detected in the form of a voltage value that falls below a predefined limit value with respect to the voltage and the state of charge can thereby be classified as critical, then those with the second pole contact become 1.2 connected circuit breaker 2 controlled, so that the quiescent power supply is switched off. This allows a startability of the vehicle by means of electrical energy of the battery 1 be ensured as long as possible, since both electrical connections V1, V2 between the pole contacts 1.1 . 1.2 and the electrical system areas B1, B2 by means of the circuit breaker 2 are separated and thus another consumption of in the battery 1 stored electrical energy is largely excluded.

2 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform einer Batterie 1 für ein Fahrzeug. 2 shows a second possible embodiment of a battery 1 for a vehicle.

In Bezug auf die zweite Ausführungsform der Batterie 1 ist vorgesehen, mehrere erste Polkontakte 1.1 auszubilden oder anzuordnen, die mit dem ersten Bordnetz-Bereich B1 zur Versorgung angeschlossener elektrischer Verbraucher im Betrieb des Fahrzeuges verbunden sind. Mit anderen Worten, die Versorgung des ersten Bordnetz-Bereiches B1 ist auf mehrere Zweige verteilt, die bei ausgeschalteter Zündung des Fahrzeuges mittels Betätigens der Schutzschalter 2 alle abgeschaltet sind.With respect to the second embodiment of the battery 1 is provided, several first pole contacts 1.1 form or arrange, which are connected to the first electrical system area B1 for supplying connected electrical consumers during operation of the vehicle. In other words, the supply of the first vehicle electrical system area B1 is distributed over a plurality of branches which, when the ignition of the vehicle is switched off, are actuated by actuating the circuit breaker 2 all are switched off.

Um eine Skalierbarkeit dieser oben beschriebenen Lösung zu erhalten, kann die Batterie 1 im Inneren so aufgebaut sein, dass bei Herstellung der Batterie 1 durch Anbringung von Brücken auf der Bus Bar, d. h. auf einer Sammelschiene eine Kombinatorik verschiedener Schutzschalter 2, insbesondere Halbleiter-Schalter, möglich ist.In order to obtain scalability of this solution described above, the battery can 1 be built inside so that when making the battery 1 by mounting bridges on the bus bar, ie on a busbar, a combination of various circuit breakers 2 , in particular semiconductor switch, is possible.

Mittels der Anordnung mehrerer Polkontakte 1.1, 1.2 einer Polarität, der Zuordnung der Bordnetz-Bereiche B1, B2 zu den Polkontakten 1.1, 1.2 und der Zuordnung der Schutzschalter 2 zu den Polkontakten 1.1, 1.2 ist es möglich, einen Schutz der Batterie 1, die Startfähigkeit des Fahrzeuges und eine Absicherung einer Verkabelung der Batterie 1 kombiniert sicherzustellen.By means of the arrangement of several pole contacts 1.1 . 1.2 a polarity, the assignment of the electrical system areas B1, B2 to the pole contacts 1.1 . 1.2 and the assignment of the circuit breaker 2 to the pole contacts 1.1 . 1.2 is it possible to protect the battery 1 , the starting ability of the vehicle and a hedge of wiring of the battery 1 combined to ensure.

Die Lösung in Form der Anordnung weist eine vergleichsweise geringe Komplexität und einen reduzierten Montageaufwand auf, wobei die Kosten zur Realisierung dieser Lösung im Vergleich gering sind und ein Gewicht der Batterie 1 reduziert werden kann.The solution in the form of the arrangement has a comparatively low complexity and a reduced installation costs, the cost of implementing this solution by comparison being low and a weight of the battery 1 can be reduced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Batteriebattery
1.11.1
erster Polkontaktfirst pole contact
1.21.2
zweiter Polkontaktsecond pole contact
22
Schutzschalterbreaker
BB
Bordnetzboard network
B1B1
erster Bordnetz-Bereichfirst electrical system area
B2B2
zweiter Bordnetz-Bereichsecond wiring system area
V1V1
erste Verbindungfirst connection
V2V2
zweite Verbindungsecond connection

Claims (5)

Batterie (1) für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch mehrere Polkontakte (1.1, 1.2) eines elektrischen Potenzials und einer Schutzschalteranordnung, welche mehrere elektrisch parallel geschaltete Schutzschalter (2) umfasst, wobei zumindest einer der Schutzschalter (2) mit einem ersten Polkontakt (1.1) elektrisch verbunden ist und zumindest ein weiterer Schutzschalter (2) mit zumindest einem weiteren Polkontakt (1.2) elektrisch verbunden ist, wobei die Schutzschalter (2) separat schaltbar sind.Battery ( 1 ) for a vehicle, characterized by several pole contacts ( 1.1 . 1.2 ) of an electrical potential and a circuit breaker arrangement, which a plurality of electrically parallel-connected circuit breaker ( 2 ), wherein at least one of the circuit breakers ( 2 ) with a first pole contact ( 1.1 ) is electrically connected and at least one further circuit breaker ( 2 ) with at least one further pole contact ( 1.2 ) is electrically connected, wherein the circuit breaker ( 2 ) are separately switchable. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Schutzschalter (2) ein Schütz oder ein Halbleiter-Schalter ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the respective circuit breaker ( 2 ) is a contactor or a semiconductor switch. Fahrzeug mit einer Batterie (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Polkontakt (1.1) über den zumindest einen Schutzschalter (2) mit einem ersten Bordnetz-Bereich (B1) und der zweite Polkontakt (1.2) über den zumindest weiteren Schutzschalter (2) mit einem zweiten Bordnetz-Bereich (B2), welcher zu einer Ruhestromversorgung zumindest eines elektrischen Verbrauchers vorgesehen ist, elektrisch verbunden ist, wobei eine erste elektrische Verbindung (V1) zwischen der Batterie (1) und dem ersten Bordnetz-Bereich (B1) mittels zumindest eines Schutzschalters (2) und eine zweite elektrische Verbindung (V2) zwischen der Batterie (1) und dem zweiten Bordnetz-Bereich (B2) mittels zumindest eines weiteren Schutzschalters (2) getrennt voneinander schaltbar sind.Vehicle with a battery ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the first pole contact ( 1.1 ) via the at least one circuit breaker ( 2 ) with a first electrical system area (B1) and the second pole contact ( 1.2 ) via the at least one additional circuit breaker ( 2 ) is electrically connected to a second electrical system area (B2), which is provided for a closed-circuit power supply of at least one electrical load, wherein a first electrical connection (V1) between the battery ( 1 ) and the first wiring system area (B1) by means of at least one circuit breaker ( 2 ) and a second electrical connection (V2) between the battery ( 1 ) and the second electrical system area (B2) by means of at least one further circuit breaker ( 2 ) are separated from each other switchable. Verfahren zum Betrieb einer Batterie (1) nach Anspruch 1 oder 2 in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste elektrische Verbindung (V1) der Batterie (1) zu einem ersten Bordnetz-Bereich (B1) des Fahrzeuges und eine zweite elektrische Verbindung (V2) der Batterie (1) zu einem zweiten Bordnetz-Bereich (B2), welcher zu einer Ruhestromversorgung zumindest eines elektrischen Verbrauchers des Fahrzeuges vorgesehen ist, getrennt geschaltet werden.Method for operating a battery ( 1 ) according to claim 1 or 2 in a vehicle, characterized in that a first electrical connection (V1) of the battery ( 1 ) to a first electrical system area (B1) of the vehicle and a second electrical connection (V2) of the battery ( 1 ) to a second electrical system area (B2), which is provided for a quiescent current supply of at least one electrical load of the vehicle, are switched separately. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bordnetz-Bereich (B2) bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes einer Kapazität der Batterie (1) von der Batterie (1) getrennt wird.A method according to claim 4, characterized in that the second electrical system area (B2) falls below a predetermined limit of a capacity of the battery ( 1 ) from the battery ( 1 ) is separated.
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WO2023006295A1 (en) * 2021-07-27 2023-02-02 Robert Bosch Gmbh Device and method for controlling the energy consumption in an electrically driven vehicle

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